JP2005217728A - Image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原稿等の画像を読み取る手段として用いられるイメージセンサに関するものである。 The present invention relates to an image sensor used as means for reading an image such as a document.
従来より、原稿等の画像を読み取る手段としてイメージセンサが用いられている。 Conventionally, an image sensor has been used as means for reading an image such as a document.
かかる従来のイメージセンサとしては、図4,図5に示すごとく、上面に多数の受光素子52を有するセンサ基板51と、受光素子52の直上に配置され、複数のレンズが配列された長尺状のレンズアレイ54と、上面から下面にかけて貫通する開口部を有し、該開口部でレンズアレイ54を内部に収容するハウジング53と、ハウジング53の上部に配置され、上面が原稿と摺接する透光性基板56とから構成されているイメージセンサが知られている。
As shown in FIGS. 4 and 5, such a conventional image sensor has a long shape in which a sensor substrate 51 having a large number of
そして、このようなイメージセンサは、原稿を透光性基板6の上面に搬送しながら、原稿表面にLED等の発光素子の光を出射し、その光を原稿表面で反射させるとともに、該反射光をレンズアレイ4を介してセンサ基板1上の各々の受光素子2に照射させ、その光を受光素子2内で電流に変換し、該変換した電流から原稿の画像情報を読み取ることによってイメージセンサとして機能する。
ところで、上述した従来のイメージセンサにおいては、ハウジング53の開口部内に収容された長尺状のレンズアレイ54は、その長手方向の両端近傍の側面でハウジング53の長手方向の両端近傍の側面に設けられたネジ55によりその側面が挟持されることで、ハウジング53の開口部内に固定されていた。
By the way, in the above-described conventional image sensor, the
このイメージセンサのハウジング53とレンズアレイ54とは異なる材質により形成されているため、使用環境に温度変化があった場合、両者の熱収縮量の差に起因した熱応力が生じる。
Since the
例えば、ハウジング53の材質よりもレンズアレイ54の材質の線膨張係数が小さい場合は、低温環境下においてレンズアレイ54よりもハウジング53の熱収縮量が大きくなる。このような場合は、ハウジング53の開口部の収縮に伴い、レンズアレイ54が長手方向の両端域側から中央域側へと圧縮しようとする力を受け、レンズアレイ54が湾曲してしまう。
For example, when the linear expansion coefficient of the material of the
逆にハウジング53の材質よりもレンズアレイ54の材質の線膨張係数が大きい場合は、高温環境下においてハウジング53よりもレンズアレイ54の熱膨張量が大きくなる。このような場合は、レンズアレイ54の長手方向の長さが、ハウジング53の開口部の長手方向の長さよりも長くなり、やはり、レンズアレイ54が長手方向の両端域側から中央域側へと圧縮しようとする力を受け、レンズアレイ54が湾曲してしまう。
Conversely, when the linear expansion coefficient of the material of the
このようにレンズアレイ54が湾曲すると、センサ基板51上の受光素子52の直上に位置するべきレンズアレイ54の各レンズ54Lが、このレンズアレイ54の長手方向の中央近傍で直上に位置せず、原稿からの反射光を正確に受光素子に結像させることが困難と成り、イメージセンサとして充分に機能しなくなる恐れがあった。このようなイメージセンサの欠点は、長手方向の長さが長いほど現れやすい傾向にある。
When the
本発明は、上記欠点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、温度環境が大きく変化しても高性能を維持することが可能なイメージセンサを提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above disadvantages, and an object of the present invention is to provide an image sensor capable of maintaining high performance even when the temperature environment changes greatly.
本発明のイメージセンサは、上面に受光素子を有するセンサ基板と、複数のレンズが配列された長尺状のレンズアレイと、上面から下面にかけて貫通する開口部を備え、該開口部で前記レンズアレイを内部に収容するハウジングとを有し、前記レンズアレイが前記受光素子の直上に位置するイメージセンサにおいて、前記レンズアレイを長手方向に複数個に分割し、該分割されたレンズアレイ間に間隙を設けたことを特徴とするものである。 An image sensor of the present invention includes a sensor substrate having a light receiving element on an upper surface, a long lens array in which a plurality of lenses are arranged, and an opening penetrating from the upper surface to the lower surface. In an image sensor in which the lens array is located immediately above the light receiving element, the lens array is divided into a plurality of parts in the longitudinal direction, and a gap is formed between the divided lens arrays. It is characterized by providing.
また本発明のイメージセンサは、前記各分割されたレンズアレイが、各分割されたレンズアレイごとに前記ハウジングに設けられたネジにより挟持されていることを特徴とするものである。 The image sensor of the present invention is characterized in that each of the divided lens arrays is clamped by a screw provided in the housing for each divided lens array.
本発明のイメージセンサによれば、上面に受光素子を有するセンサ基板と、複数のレンズが配列された長尺状のレンズアレイと、上面から下面にかけて貫通する開口部を備え、該開口部で前記レンズアレイを内部に収容するハウジングとを有し、前記レンズアレイが前記受光素子の直上に位置するイメージセンサにおいて、前記レンズアレイを長手方向に複数個に分割し、該分割されたレンズアレイ間に間隙を設けていることから、ハウジングとレンズアレイの熱膨張量や熱収縮量の差に起因して各レンズアレイが熱応力を受けても、この分割されたレンズアレイ同士が押圧しあうことはなく、レンズアレイの直線性を良好に維持できる。 According to the image sensor of the present invention, the image sensor includes a sensor substrate having a light receiving element on the upper surface, a long lens array in which a plurality of lenses are arranged, and an opening penetrating from the upper surface to the lower surface. An image sensor in which the lens array is located immediately above the light receiving element, the lens array is divided into a plurality of parts in the longitudinal direction, and the lens arrays are arranged between the divided lens arrays. Since the gap is provided, even if each lens array is subjected to thermal stress due to the difference in thermal expansion and contraction between the housing and the lens array, the divided lens arrays are not pressed against each other. Therefore, the linearity of the lens array can be maintained well.
従って、レンズアレイを介して受光素子に照射される原稿からの反射光を正確に受光素子に到達させることができ、画像の読み取り精度の向上に供することができる。 Therefore, the reflected light from the original irradiated to the light receiving element through the lens array can be accurately made to reach the light receiving element, and the reading accuracy of the image can be improved.
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの長手方向に沿って切断した断面図、図2は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの平面図、図3は本発明の一実施形態に係るイメージセンサの長手方向と直交する方向に沿って切断した断面図であり、1はセンサ基板、2は受光素子、3はハウジング、4はレンズアレイ(尚、各分割されたレンズアレイを示すときは、4A,4B,4Cと記す。)、5はネジ、6は透光性基板である。 1 is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of an image sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the image sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a cross-sectional view taken along a direction orthogonal to the longitudinal direction of an image sensor according to an embodiment, wherein 1 is a sensor substrate, 2 is a light receiving element, 3 is a housing, 4 is a lens array (note that each divided lens array) 4A, 4B, and 4C.) 5 is a screw, and 6 is a translucent substrate.
本発明のイメージセンサは、上面に多数の受光素子2を有するセンサ基板1と、受光素子2の直上に配置され、複数のレンズ4Lが配列された長尺状のレンズアレイ4と、上面から下面にかけて貫通する開口部を有し、該開口部で前記レンズアレイ4を内部に収容するハウジング3と、ハウジング3の上部に配置され、上面が原稿と摺接する透光性基板6とから構成されている。
The image sensor of the present invention includes a
このイメージセンサを構成するセンサ基板1は、上面に受光素子2、電極(図示せず)等が取着され、これらを支持する支持母材として機能する。
A
このようなセンサ基板1は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料により矩形状に形成されており、例えばガラス布基材エポキシ樹脂からなる場合、ガラス糸を用いて形成したガラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含浸・硬化させ、これを矩形状に切断することによって製作される。
Such a
そして、センサ基板1の上面に搭載される多数の受光素子2は、センサ基板1の長手方向に一列状や千鳥状に配列されており、その配列密度は、例えば600dpi(dot per inch)である。
A large number of light receiving
この受光素子2としては、CCDやCMOS等が用いられ、例えばCCDの場合、Si系半導体を用いて形成されたpn接合を有するフォトダイオードの上面に40μm〜100μm程度のピッチで受光窓が形成された構造を有している。
As the
そして、上述の受光窓を介してフォトダイオードに到達した光がp型層で吸収されることにより、受光素子2内で正孔と電子が発生し、該発生した正孔と電子により生じる電流を受光素子ごとに設けられたスイッチング素子により順次検知することで、イメージセンサ用の受光素子として機能する。
Then, light that has reached the photodiode through the light receiving window is absorbed by the p-type layer, so that holes and electrons are generated in the
更に、センサ基板1の上方には、アルミニウムやステンレス等の金属材料から形成されるハウジング3が配設されている。
Further, a
このハウジング3は、複数のレンズアレイ4を収容する開口部と、該開口部の下方でセンサ基板1を、上方で透光性基板6を夫々支持する支持部とを備えた構造を有しており、レンズアレイ4とセンサ基板1との間、並びにレンズアレイ4と透光性基板6との間に密閉空間を形成している。
The
尚、このハウジング3は、例えばアルミニウムからなる場合、アルミニウムのインゴット(塊)を従来周知の金属加工法等により所定形状に加工することによって製作される。
When the
また、ハウジング3の開口部に挿着される複数のレンズアレイ4は、直線状若しくは千鳥状に配列された多数のロッド状のレンズ4Lを一対の側板で挟持した構造を有しており、これらレンズアレイ4が各レンズアレイ4間に間隙L0を設けるように一列状に配列されている。
The plurality of lens arrays 4 to be inserted into the openings of the
尚、ハウジング3の開口部の長手方向に沿った側の内壁と、この内壁と対向するレンズアレイ4A,4B,4Cの長手方向に沿った側の端部との間隙には、非透光性樹脂7が充填されている。
The gap between the inner wall along the longitudinal direction of the opening of the
このような樹脂は、例えばシリコーン系の黒色樹脂が用いられ、光がハウジング3とレンズアレイ4との間隙から受光素子2側の密閉空間に進入することを抑制している。
Such a resin is, for example, a silicone-based black resin, and suppresses light from entering the sealed space on the
このレンズアレイ4は、透光性基板6から入射してきた光を、レンズアレイ4の下方に配設される多数の受光素子2の各々に等倍で照射・結像させる正立等倍型の光学系として機能する。
This lens array 4 is an erecting equal-magnification type type that irradiates and forms an image of the light incident from the translucent substrate 6 on each of a large number of
更に上述のレンズアレイ4は、ハウジング3の開口部に一列状に収容されるとともに、各レンズアレイ4の長手方向の両端の側面を挟持するように、ハウジング3の両側面にネジ穴を設け、このネジ穴に螺着された一対のネジ5により挟持されている。
Further, the lens array 4 described above is accommodated in a row in the opening of the
一方、レンズアレイ4の上方に配置される透光性基板6は、ガラスやアクリル樹脂等の透明材料により形成されており、その上面で原稿等を支持するためのものである。 On the other hand, the translucent substrate 6 disposed above the lens array 4 is formed of a transparent material such as glass or acrylic resin, and is for supporting an original or the like on its upper surface.
この透光性基板6は、例えばアクリル樹脂から成る場合、従来周知の射出成型法等により所定形状に加工することによって製作される。 When the translucent substrate 6 is made of, for example, an acrylic resin, it is manufactured by processing it into a predetermined shape by a conventionally known injection molding method or the like.
かくして上述したイメージセンサは、原稿を透光性基板6の上面に搬送しながら、原稿表面にLED等の発光素子の光を出射し、その光を原稿表面で反射させるとともに、該反射光をレンズアレイ4を介してセンサ基板1上の各々の受光素子2に照射させ、その光を受光素子2内で電流に変換し、該変換した電流から原稿の画像情報を読み取ることによってイメージセンサとして機能する。
Thus, the image sensor described above emits light from a light emitting element such as an LED to the surface of the original while conveying the original to the upper surface of the light-transmitting substrate 6, reflects the light on the surface of the original, and reflects the reflected light to the lens. Each of the
次に、複数のレンズアレイ4A,4B,4C及び、レンズアレイ4A,4B,4Cを押圧するネジ5A,5B,5Cとの関係について図2を用いて詳説する。
Next, the relationship between the plurality of
上述したようにハウジング3の開口部内には複数のレンズアレイが収容されており、従来のレンズアレイと比べて複数に分割された形となっている。そして、各レンズアレイ4A,4B,4C間には間隙L0が設けられている。
As described above, a plurality of lens arrays are accommodated in the opening of the
これにより、ハウジングとレンズアレイの熱膨張量や熱収縮量の差に起因して各レンズアレイが熱応力を受けても、この分割されたレンズアレイ同士が押圧しあうことはなく、レンズアレイの直線性を良好に維持できる。 Thus, even if each lens array is subjected to thermal stress due to the difference in thermal expansion amount and thermal contraction amount between the housing and the lens array, the divided lens arrays are not pressed against each other. Good linearity can be maintained.
従って、レンズアレイを介して受光素子に照射される原稿からの反射光を正確に受光素子に到達させることができ、画像の読み取り精度の向上に供することができる。 Therefore, the reflected light from the original irradiated to the light receiving element through the lens array can be accurately made to reach the light receiving element, and the reading accuracy of the image can be improved.
例えば、ハウジング3の熱膨張率が2.3×10−5〜2.5×10−5、レンズアレイ4の熱膨張率が1.3×10−5〜1.5×10−5であり、A0サイズの長さ(長手方向の長さが900mm程度)もイメージセンサを使用する場合は、このA0サイズのレンズアレイ4を3つに分割し、各々をA3サイズ(長手方向の長さが300mm程度)の長さを有するレンズアレイ4A,4B,4Cとなし、各レンズアレイ4A,4B,4C間の間隙L0の幅は、80μm〜120μmに設定されている。
For example, the thermal expansion coefficient of the
そして各レンズアレイ4A,4B,4Cは、各々がハウジング3に設けられたネジ5A,5B,5Cにより挟持されている。
Each
このように、各レンズアレイ4A,4B,4Cごとにネジ5A,5B,5Cが設けられることにより、例えば各レンズアレイ4A,4B,4C間にレンズ4Lの並び方にばらつきがあったとしても、各レンズ4Lの中心線が一致するように、各レンズアレイ4A,4B,4Cの位置を調整することが可能となる。
As described above, by providing the
尚、このようなネジ5A,5B,5Cは、各レンズアレイ4A,4B,4Cの各々の長手方向両端の側面を挟持するように、ハウジング3の長手方向側面に所定の間隔で複数個配置されている。
A plurality of
1・・・センサ基板
2・・・受光素子
3・・・ハウジング
4・・・レンズアレイ
4L・・・レンズ
4A,4B,4C・・・分割された各レンズアレイ
5・・・ネジ
5A,5B,5C・・・分割された各レンズアレイに設けられるネジ
6・・・透光性基板
7・・・非透光性樹脂
L0・・・隣接するレンズアレイ同士間の間隙
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記レンズアレイを長手方向に複数個に分割し、該分割されたレンズアレイ間に間隙を設けたことを特徴とするイメージセンサ。 A sensor substrate having a large number of light receiving elements on the upper surface, a long lens array in which a plurality of lenses are arranged, and an opening penetrating from the upper surface to the lower surface, and the lens array is accommodated in the opening portion. And an image sensor in which the lens array is located immediately above the light receiving element.
An image sensor, wherein the lens array is divided into a plurality in the longitudinal direction, and a gap is provided between the divided lens arrays.
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JP2004021163A JP2005217728A (en) | 2004-01-29 | 2004-01-29 | Image sensor |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013110453A (en) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Kyocera Document Solutions Inc | Image reading device and image forming device |
WO2021049177A1 (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 三菱電機株式会社 | Image-reading device |
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2004
- 2004-01-29 JP JP2004021163A patent/JP2005217728A/en active Pending
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