JP3146401B2

JP3146401B2 - イメージセンサ

Info

Publication number: JP3146401B2
Application number: JP18779093A
Authority: JP
Inventors: 将也今村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH0746373A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、たとえばファクシミ
リやイメージリーダ等において、原稿面を画情報として
読み取るために用いられる、いわゆる密着型イメージセ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の密着型イメージセンサの一般的構造を本願の図５に示
す。このイメージセンサ１は、フレーム２の一面に備え
る透明板３に原稿を直接接触させ、フレーム内に配置さ
れた発光素子４からの光を受けた原稿面からの反射光を
フレーム内の受光素子５に集光させるように構成されて
いる。より具体的には、上記発光素子４は、原稿面の照
明効率を高めるために、原稿面から比較的近い部位にお
いて、原稿読み取り部に向けて斜め方向に照明光を照射
するように配置され、読み取り部から反射光は、フレー
ム２の厚み方向に光軸が配置されたレンズアレイ６によ
って、フレーム下部において基板上に配置された受光素
子５上に正立等倍で集光されるように構成されている。

【０００３】上記受光素子５は、基板７に対してベアチ
ップ状にボンディングされ、各受光素子と基板状の配線
パターン間には、ワイヤボンディングが施される。基板
上の配線パターンは、この基板上の一部に集められ、市
販のコネクタを介する等することにより、外部配線に接
続されている。

【０００４】ところで、ファクシミリやイメージセンサ
等の装置の小型軽量化の要請は、依然として強く、その
ために、かかる密着型イメージセンサの小型化もまた要
請される。同時に、家庭用ファクシミリの普及にともな
い、一段の低価格化もまた求められるところである。か
かる要請に照らし、本願の図５に示した構造のイメージ
センサは、次のような問題がある。

【０００５】第一の問題は、イメージセンサそれ自体、
厚み方向に相当の寸法をもっており、したがって、かか
るイメージセンサが組み込まれるファクシミリ等の機器
の小型化を阻害しているということである。図５に示し
たイメージセンサにおいてその厚み方向に一定以上の寸
法を要する最も大きな要因は、原稿面からの反射光を受
光素子に正立等倍に集光するために、レンズアレイ６が
用いられているということである。このレンズアレイ６
は、その特性上、本体レンズ長さに加えて一定の共役長
が必要であり、したがって、原稿面から受光素子までの
間隔を、上記レンズアレイの共役長に相当する距離あけ
ねばならない。このように、従来の密着型イメージセン
サにおいては、レンズアレイ６を用いることに起因し
た、厚み方向の大型化を招くという問題がある。

【０００６】そして、第二の問題は、部品点数が多く、
また、これにともなう組立工数も多くなって、コスト上
昇を招くということである。図５からわかるように、フ
レーム２、レンズアレイ６、発光素子４ならびにこれを
搭載する基板、さらには受光素子ならびにこれを搭載す
る基板が必要であり、このような多くの部品を所定のよ
うに組み立てるための工程も、非常に煩雑なものであ
る。

【０００７】本願発明は、上述した事情のもとで考え出
されたものであって、上記のような従来の密着型イメー
ジセンサの問題を一挙に解決し、一段の小型化と、部品
点数の減少によるコストダウンを達成しうるイメージセ
ンサを提供することをその課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本願発明は、次の技術的手段を講じている。すな
わち、本願の請求項１に記載したイメージセンサは、透
明板に、その厚み方向に延びる多数本の光ファイバが密
集配置されてなるファイバ・アレイ部が所定幅で長手方
向直線状に一体形成されているファイバ・アレイ・プレ
ートと、受光部が上記ファイバ・アレイ部に重なるよう
にして上記ファイバ・アレイ・プレートの裏面に搭載さ
れる受光素子と、上記ファイバ・アレイ・プレートの表
面において上記受光素子と対応するように位置する原稿
読み取り部と、上記ファイバ・アレイ・プレートの裏面
適所に搭載される発光素子と、上記ファイバ・アレイ・
プレートの裏面適所に搭載され、上記受光素子からの信
号を処理する電子回路と、上記ファイバ・アレイ・プレ
ートの裏面側を覆うように配され、上記発光素子から発
せられた光を反射して上記原稿読み取り部を、ファイバ
・アレイ・プレートの裏面側から、上記ファイバ・アレ
イ部における光ファイバを囲む透明板形成材を通じて照
明するための反射面を有するシャーシと、を備えること
に特徴づけられる。

【０００９】

【００１０】また、上記発光素子として、ベアチップ状
のＬＥＤが横向きにして上記ファイバ・アレイ・プレー
トの裏面適所にボンディングされる（請求項２）。

【００１１】

【発明の作用および効果】ファイバ・アレイ・プレート
は、基本的には一定厚みの透明ガラス板の一部に、その
厚み方向に延びる多数本の光ファイバが密集配置されて
なるファイバ・アレイ部が所定幅で長手方向直線状に一
体形成されたものである。光ファイバは、たとえば、直
径２５μｍ程度のものであり、その軸線が上記プレート
の厚み方向を向くようにして密集配置される。各光ファ
イバの両端は、ファイバ・アレイ・プレートの両端に露
出させられている。したがって、ファイバ・アレイ部の
一側において、各単位光ファイバの一端に入射した光
は、そのまま、各光ファイバを通ってファイバ・アレイ
部の他端部に伝達される。ただし、各光ファイバに関し
ては、その一端から入射した光のみが他端部に伝達され
るのであり、好適には、各単位ファイバの表面には遮光
コーティングが施され、ファイバの表面を介してその内
外に光が透過することがないようになされる。

【００１２】ただし、上記ファイバ・アレイ部は、光フ
ァイバが密集配置されているとはいえ、各ファイバ間の
すきまは、透明性をもつガラスで満たされているのであ
り、全体として、透光性をもったものとなる。

【００１３】かかるファイバ・アレイ・プレートの裏面
適所に搭載された発光素子が発する光は、シャーシの内
面を反射しながらファイバ・アレイ・プレートの透明部
を介してその表面側に位置する原稿面に照射される。そ
して原稿面からの反射光は、上記ファイバ・アレイ部を
構成する各光ファイバを介してファイバ・アレイ・プレ
ートの裏面に搭載される受光素子上の受光部に伝えられ
る。上記ファイバ・アレイ部は、ファイバ・アレイ・プ
レートの長手方向直線状に形成されており、上記受光素
子もまた、ファイバ・アレイ部の延びる方向と対応し
て、直線状に配置されている。すなわち、原稿幅に相当
する長さの主走査方向各所において、原稿からの反射光
の強弱がそのまま光ファイバを通して受光素子上の受光
部に伝達されるのである。

【００１４】受光部で受光された主走査方向の各所の光
の強弱情報は、イメージ情報として電気信号に変換さ
れ、同じく、ファイバ・アレイ・プレートの裏面に搭載
された電子回路によって信号処理される。

【００１５】上述したように、原稿面からの反射光は、
ファイバ・アレイ・プレートのファイバ・アレイ部を通
してファイバ・アレイ・プレートの裏面に直接搭載され
る受光素子によって受光される。すなわち、原稿面から
受光素子までの反射光の経路は、ファイバ・アレイ・プ
レートの厚みに相当する距離に止まる。従前の図５に示
したイメージセンサの場合と比較すると、そのレンズア
レイの共役長に相当する距離が、本願発明では、ファイ
バ・アレイ・プレートの厚みにまで短縮されるのであ
り、その結果、本願発明にイメージセンサは、その厚み
方向における寸法が、図５に示す一般的なイメージセン
サに比較して、著しく短縮される。これにより、本願発
明のイメージセンサを組み込んだファクシミリ装置等の
機器の寸法が、著しく短縮され、当該機器の小型化に大
きく寄与する。

【００１６】また、必要な電子部品、すなわち、原稿面
に照明光を照射するための光を発する発光素子、原稿面
から反射光を受ける受光素子、これら発光素子および受
光素子に電力を供給し、あるいは信号を処理するととも
に制御を行う電子回路の全てがファイバ・アレイ・プレ
ートに搭載されているので、最終組立段階においては、
かかるファイバ・アレイ・プレートと、シャーシとを組
み立てるだけとなり、部品管理が著しく簡略化されると
ともに、その組立工程も著しく簡略化される。このこと
によるコストダウン効果は、きわめて大きいものがあ
る。

【００１７】さらには、ファイバ・アレイ・プレートの
裏面適所に搭載された発光素子からの光を、シャーシの
内面に形成した反射面で反射させることによって原稿面
を照明することにしているので、かかる反射により、照
明光が主走査方向について均一に原稿面に対して照射さ
れ、受光素子の個数を減じても、問題なく主走査方向に
ついての原稿面に対する照明の均一化を図ることができ
る。そして、このような発光素子の個数削減によるコス
トダウンも期待することができる。

【００１８】このように、本願発明のイメージセンサに
よれば、その著しい小型化とコストダウンとが同時に達
成されるのである。

【００１９】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００２０】図１は、本願発明のイメージセンサ１０の
一例の横断面を示している。符号１１は、ファイバ・ア
レイ・プレートを示しており、これに対して発光素子１
２、受光素子１３、および電子部品１４が搭載されてい
る。かかるファイバ・アレイ・プレート１１の裏面側に
は、シャーシ１５が組み合わされている。イメージセン
サ１は、読み取るべき原稿の幅に応じて、図１の紙面と
直交する方向に所定の長さをもっている。

【００２１】上記ファイバ・アレイ・プレート１１は、
基本的にはガラス等でできた透明板であり、その幅方向
中間部には、上記プレート１１の厚み方向に延びる多数
本の光ファイバが密集配置されてなるファイバ・アレイ
部１６が、所定幅をもって、上記プレート１１の長手方
向に直線状に一体形成されている。上記ファイバ・アレ
イ部１６を形成するための光ファイバ１７は、たとえ
ば、２５μｍ程度の直径をもつものであり、好ましくは
その周面に非透光性コーティングが施されたものが用い
られる。

【００２２】かかる光ファイバ１７は、図３に詳示する
ように密集配置されてはいるが、各ファイバ間の隙間に
はガラスが入り込んでおり、したがって、このファイバ
・アレイ部１６においても、上記ガラスを通した光の透
過が可能である。

【００２３】上記ファイバ・アレイ部１６の幅方向一側
寄りの部位が原稿読み取り部１８とされ、ここに、プラ
テン１９等でバックアップされた原稿２０が走行状態で
接触させられる。

【００２４】上記原稿読み取り部１８と対応する上記フ
ァイバ・アレイ・プレート１１の裏面には、上記受光素
子１３が搭載される。この受光素子１３としては、シリ
コンウエハ上に多数個のフォトダイオード素子またはフ
ォトトランジスタ素子が列状に作り込まれたアレイ状の
イメージセンサチップが好適に用いられる。そして、図
２に詳示するように、このイメージセンサチップの受光
部１３ａが、上記原稿読み取り部１８と対応するように
して、ファイバ・アレイ・プレート１１の裏面にフリッ
プチップ方式によって搭載される。したがってこの場
合、当該イメージセンサチップ（１３）とファイバ・ア
レイ・プレート１１の裏面に形成された図示しない配線
パターン間のワイヤボンディングは不要である。かかる
イメージセンサチップ（１３）は、樹脂によって保護さ
れる。

【００２５】上記受光素子１３は、上述のようなイメー
ジセンサチップとするほか、ＣＣＤ、あるいはアモルフ
ァスシリコン、カドミニウムセレン等の感光性の薄膜を
用いることもできる。

【００２６】上記ファイバ・アレイ・プレート１１の裏
面における、上記受光素子１３が設けられた部位から幅
方向一側に変位した部位に、発光素子１２が搭載され
る。この発光素子１２としては、ベアチップ状のＬＥＤ
をボンディングしてもよいし、ＬＥＤチップを樹脂モー
ルドしたＬＥＤ素子を用いてもよい。

【００２７】しかしながら、ベアチップ状のＬＥＤチッ
プを用いる場合、図４に詳示するように、このチップ
（１２）を横向きに配置し、Ｐ型部とＮ型部をそれぞれ
上記ファイバ・アレイ・プレートの裏面の配線パターン
に対して導電性ペースト２１を用いてボンディングする
と、ＰＮ接合部から発する十分な光が周囲に放散され、
照明効率が高まるとともに、ワイヤボンディングが不要
となることによる信頼性の向上が期待できるので好都合
である。

【００２８】一方、上記ファイバ・アレイ・プレート１
１の裏面における上記受光素子１３が設けられた部位に
対して、上記発光素子１２と反対側の領域には、上記発
光素子１２への電力の供給、受光素子１３からの信号処
理、ないしはこれらの制御を行うための電子部品１４が
搭載される。

【００２９】なお、前述の説明から明らかなように、上
記ファイバ・アレイ・プレート１１の裏面には、所定の
配線パターンが、スパッタリング、印刷・焼成等によっ
て形成されている。

【００３０】上記ファイバ・アレイ・プレート１１の裏
面側を覆うように組み合わされる上記シャーシ１５は、
上記ファイバ・アレイ・プレート１１の幅方向両端部を
受け止めるとともに、上記電子回路１４、上記発光素子
１２および受光素子１３を都合よく覆い隠す断面形状に
形成されており、アルミニウムや樹脂等の押し出し成形
または樹脂射出成形によって好適に作製することができ
る。上記ファイバ・アレイ・プレート１１の裏面におい
て、上記シャーシ１５は、上記ファイバ・アレイ・プレ
ートの裏面幅方向中間部に接する隔壁２２をもって、上
記電子部品１４を収容する第一の空間２３と、上記発光
素子１２および受光素子１３を収容する第二の空間２４
とに分けられている。上記第二の空間２４におけるシャ
ーシ１５の裏面は、図１に示すような二つの反射面２
５，２６が形成されている。これら反射面２５，２６と
しては、単に上記シャーシ１５を白色系統の樹脂で形成
する他、必要であれば、アルミ蒸着等を施すことによっ
て鏡面状の反射面とすることができる。

【００３１】上記発光素子１２が発する照明光のうち、
図１に示すように垂直方向を向く光は、二回にわたって
シャーシ１５の内面の反射面２５，２６で反射し、基本
的には透光性をもつファイバ・アレイ・プレート１１を
透過して、原稿を読み取り部１８にある原稿２０を照明
する。上記の経路で原稿読み取り部１８に到達する光
は、ファイバ・アレイ部１６を斜めに横断するようにな
るが、前述したように、このファイバ・アレイ部は、基
本的には透光性をもっているため、上述した経路の光の
透過が可能なのである。

【００３２】原稿読み取り部１８において原稿２０から
反射した光は、ファイバ・アレイ部１６を形成する各光
ファイバ１７の一端から入光し、その他端部にいたる。
かかる光ファイバ１７の他端部（ファイバ・アレイ・プ
レート１１の裏面側）には、無駄な空間はなく、すぐに
受光素子１３の受光部１３ａが位置しており、これに対
して入光する。この受光素子１３は、上述の多数の受光
素子をもつアレイ状のチップが主走査方向に複数個搭載
されて形成されているので、かかる主走査方向各部位に
おける原稿面の濃淡が、そのままファイバ・アレイ部１
６によって受光素子１３に伝達される。受光素子１３
は、主走査方向画情報として上記原稿面の濃淡を電気信
号に変換し、上記電子部品に入力されるとともに信号処
理される。

【００３３】以上説明したように、本願発明のイメージ
センサにおいては、組立段階において、基本的に部品点
数が各電子部品を搭載したファイバ・アレイ・プレート
１１と、シャーシ１５との二点になり、最終組立をきわ
めて簡便に行うことができる。

【００３４】また、図５に示す従前のイメージセンサに
おける所定の共役長をもつレンズアレイが、ファイバ・
アレイ・プレートの厚み範囲に組み込まれたファイバ・
アレイ部１６に置き換わっているので、これによるイメ
ージセンサ１０全体の厚み方向の寸法短縮効果は著しい
ものがある。たとえば、ファイバ・アレイ・プレートを
０．８ｍｍの厚みとすることにより、イメージセンサ全
体の厚みを、５ｍｍ以内とすることも不可能ではない。
これにより、かかるイメージセンサが組み込まれるべき
イメージリーダ、ファクシミリ等の光学的読み取り機器
の小型化、とりわけ厚み方向の薄型化が一段と促進され
る。

【００３５】さらに、発光素子１２から光を、複数回の
反射の後に原稿面に照射するようにしているので、その
間の光拡散効果により、上記発光素子１２をイメージセ
ンサ長手方向に離散的に設けたとしても、原稿読み取り
部における光量を、主走査方向に平均化することができ
る。このことは、イメージセンサとしての読み取り性能
を向上することに寄与できるほか、発光素子１２の個数
の削減によるコスト低減効果をも期待することができ
る。前述したように、この発光素子として、ベアチップ
状のＬＥＤを横向きにボンディングすることにより、一
つのＬＥＤ素子による照明効率が高まるのであり、これ
によって、ＬＥＤの個数を削減しても、十分な照明を行
うことができるのである。

【００３６】もちろん、本願発明の範囲は、上述した実
施例に限定されるものではない。すでに説明しているよ
うに、発光素子１２および受光素子１３の具体的な種類
は、全く問われない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のイメージセンサの一例の拡大横断面
図である。

【図２】ファイバ・アレイ・プレートにおけるファイバ
・アレイ部の拡大詳細図である。

【図３】上記ファイバ・アレイ部の拡大平面図である。

【図４】受光素子の搭載例を示す拡大斜視図である。

【図５】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０イメージセンサ１１ファイバ・アレイ・プレート１２発光素子１３受光素子１４電子部品１５シャーシ１６ファイバ・アレイ部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明板に、その厚み方向に延びる多数本
の光ファイバが密集配置されてなるファイバ・アレイ部
が所定幅で長手方向直線状に一体形成されているファイ
バ・アレイ・プレートと、受光部が上記ファイバ・アレイ部に重なるようにして上
記ファイバ・アレイ・プレートの裏面に搭載される受光
素子と、上記ファイバ・アレイ・プレートの表面において上記受
光素子と対応するように位置する原稿読み取り部と、上記ファイバ・アレイ・プレートの裏面適所に搭載され
る発光素子と、上記ファイバ・アレイ・プレートの裏面適所に搭載さ
れ、上記受光素子からの信号を処理する電子回路と、上記ファイバ・アレイ・プレートの裏面側を覆うように
配され、上記発光素子から発せられた光を反射して上記
原稿読み取り部を、ファイバ・アレイ・プレートの裏面
側から、上記ファイバ・アレイ部における光ファイバを
囲む透明板形成材を通じて照明するための反射面を有す
るシャーシと、を備えることを特徴とする、イメージセ
ンサ。
【請求項２】上記発光素子は、ベアチップ状のＬＥＤ
を横向きにして構成されている、請求項１のイメージセ
ンサ。