JPH0730716A - Original reader - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ，イメー
ジスキャナ，複写機等の原稿読み取り部に使用される原
稿読み取り装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a document reading device used in a document reading unit such as a facsimile, an image scanner and a copying machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ファクシミリ，イメージスキャ
ナ，複写機等の原稿読み取り部に使用される原稿読み取
り装置の方式としては、大別して、縮小光学系と原稿の
幅より短い単一チップの一次元受光センサ素子を組合わ
せた方式のものと、原稿の幅と同じ幅に形成した長尺の
受光センサアレイ素子を原稿に密着させて読み取る方式
の、いわゆる密着型あるいは完全密着型イメージセンサ
とがある。密着型ではレンズ等を使用せず、受光センサ
素子を直接原稿面に密着させている。2. Description of the Related Art Conventionally, document reading devices used in a document reading section of a facsimile, an image scanner, a copying machine, etc. are roughly classified into a reduction optical system and a one-chip one-dimensional light receiving device shorter than the document width. There are a type in which sensor elements are combined and a so-called contact type or complete contact type image sensor in which a long light receiving sensor array element formed in the same width as the original is read in close contact with the original. The contact type does not use a lens or the like but directly attaches the light receiving sensor element to the original surface.
【０００３】図９に縮小光学系を用いたものの構成概略
図を示す。ＬＥＤ(発光ダイオード)ライン光源12等の照
明手段によって原稿面を照らし、原稿の全幅の文字，画
像情報を縮小レンズ32を用いて縮小し、単一チップの一
次元受光センサ素子31の受光面上に結像させ読み取る構
成となっている。この構成では、原稿と一次元受光セン
サ素子31との距離を大きくとる必要があり、装置全体の
小型化の障害となる。一般的に、その光路長は300〜500
mm位である。そこで、装置を小型化するためミラー等を
使って光路を稼いでいるが、組立時に困難な光軸調整が
必要であり、また振動や熱による歪に対して弱い等の欠
点があった。FIG. 9 shows a schematic diagram of a structure using a reduction optical system. On the light receiving surface of the single-chip one-dimensional light receiving sensor element 31, a document surface is illuminated by an illuminating means such as an LED (light emitting diode) line light source 12 and characters and image information of the full width of the document are reduced using a reduction lens 32. It is configured so that it is imaged on and read. In this configuration, it is necessary to increase the distance between the document and the one-dimensional light receiving sensor element 31, which is an obstacle to downsizing of the entire apparatus. Generally, its optical path length is 300-500
It is about mm. Therefore, in order to miniaturize the device, an optical path is earned by using a mirror or the like, but there are drawbacks such as difficult optical axis adjustment at the time of assembly and weakness against distortion due to vibration or heat.
【０００４】一方、図10に従来の一般的に使用されてい
る密着型イメージセンサの概略断面図を示す。この構造
の密着型イメージセンサは、原稿面の文字，画像情報を
正立等倍結像光学系であるロッドレンズアレイ33を用い
て受光センサ面上に結像させる構成となっている。すな
わち、ＬＥＤライン光源12の照明により原稿11を照射
し、その原稿11からの反射光をロッドレンズアレイ33を
介して、少なくとも原稿と同じ幅を持つ一次元受光セン
サ素子34の受光面に結像させ、この画像を一次元受光セ
ンサ素子34により電気信号に変換し、センサ基板35ある
いは装置外に構成した出力回路や信号処理回路を経て外
部へ出力される。このロッドレンズアレイ33としては、
中心の屈折率が大きく、外側に向かうにつれて徐々に屈
折率が小さくなるような分布屈折率型の正立等倍結像光
学系をアレイ状に配列したものが一般的となっている。
この構成では、ロッドレンズアレイの光学系の共役長
(原稿面から受光センサ面までの距離)は十数〜数十mm程
度である。On the other hand, FIG. 10 shows a schematic cross-sectional view of a conventional and commonly used contact type image sensor. The contact-type image sensor having this structure is configured such that characters and image information on the document surface are imaged on the light-receiving sensor surface by using the rod lens array 33 which is an erecting equal-magnification imaging optical system. That is, the original 11 is illuminated by the illumination of the LED line light source 12, and the reflected light from the original 11 is focused on the light receiving surface of the one-dimensional light receiving sensor element 34 having at least the same width as the original through the rod lens array 33. Then, this image is converted into an electric signal by the one-dimensional light receiving sensor element 34, and is output to the outside through the sensor substrate 35 or an output circuit or a signal processing circuit configured outside the device. As this rod lens array 33,
Generally, a distributed refractive index type erecting equal-magnification imaging optical system in which the central refractive index is large and the refractive index gradually decreases toward the outside is arranged in an array.
With this configuration, the conjugate length of the optical system of the rod lens array
(Distance from the document surface to the light receiving sensor surface) is about 10 to 10 mm.
【０００５】これに対し、さらに光路長を短くするた
め、受光センサを原稿面に対して極めて近接させること
により、結像光学系を用いずに原稿を読み取るような、
いわゆる完全密着方式がある。その概略断面図を図11に
示す。図11において、ＬＥＤライン光源12からの照明光
は受光センサ基板42を通過し、受光センサ素子44の裏面
から原稿11に照射され、その反射光を受光センサ素子44
におり電気信号に変換し検出する。この図11のような構
成で使用される受光センサ素子44は、透明な絶縁基板上
にアモルファスシリコン等の薄膜型受光センサ素子を一
次元アレイ状に形成したものである。この完全密着型イ
メージセンサは、上述の密着型イメージセンサに対し
て、結合光学系を用いないため装置の小型化，薄型化が
でき、またコストの点でも優位とされている。しかし、
焦点深度が浅いことや、受光センサ素子の保護層または
保護板を極めて薄くする(実効的には50〜100μm)必要が
あるため、保護層または保護板の強度に対する信頼性や
摩耗の問題、あるいは原稿通過時に発生する静電気によ
る受光センサ素子への影響といった問題が生じる。ま
た、密着型，完全密着型双方に共通な問題として原稿幅
と同じ長さの受光素子が必要なため、製造歩留まりが悪
く、コスト低減への障害となっている点があげられる。
さらに受光センサ素子として結晶半導体系のものを用い
た、いわゆるマルチチップ構成の場合、画素密度が上が
るとチップ間の継ぎ目の部分に隙間ができたりしてチッ
プ実装上の難点があった。On the other hand, in order to further shorten the optical path length, the light receiving sensor is brought very close to the document surface, so that the document is read without using the imaging optical system.
There is a so-called perfect contact method. Its schematic cross-sectional view is shown in FIG. In FIG. 11, illumination light from the LED line light source 12 passes through the light receiving sensor substrate 42, is irradiated onto the original 11 from the back surface of the light receiving sensor element 44, and the reflected light is received by the light receiving sensor element 44.
It is converted into an electrical signal and detected. The light receiving sensor element 44 used in the configuration as shown in FIG. 11 is a one-dimensional array of thin film type light receiving sensor elements such as amorphous silicon formed on a transparent insulating substrate. This complete contact type image sensor is superior to the above contact type image sensor in that it does not use a coupling optical system, so that the apparatus can be made smaller and thinner, and the cost is superior. But,
Since the depth of focus is shallow and the protective layer or protective plate of the light receiving sensor element needs to be extremely thin (effectively 50 to 100 μm), the reliability of the protective layer or protective plate with respect to the strength and wear problems, or There arises a problem that static electricity generated when a document passes through affects the light receiving sensor element. Further, a problem common to both the contact type and the perfect contact type is that a light receiving element having the same length as the document width is required, resulting in a poor manufacturing yield and an obstacle to cost reduction.
Further, in the case of a so-called multi-chip configuration in which a crystalline semiconductor type is used as the light receiving sensor element, when the pixel density increases, a gap is formed in the joint portion between the chips, which is a problem in chip mounting.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように、縮小型では装置全体の小型化ができず、また
組立時に高精度な光軸調整が必要であり、また光学系が
振動や熱による歪に対して弱い等の課題があった。ま
た、密着型，完全密着型では、原稿幅と同じ幅の受光セ
ンサ素子が必要なため、特に薄膜型センサでは製造歩留
まりが悪く、コスト低減への障害となっていることや、
結晶型のマルチチップ構成の受光センサ素子の場合、画
素の高密度化に伴い、チップ実装に高い精度が要求され
ることが課題となっている。さらに完全密着型では、受
光センサ素子の保護材の強度に対する信頼性や摩耗の問
題や、あるいは静電気による受光センサ素子への影響と
いった問題が生じる。本発明はこれらの問題を解決しよ
うとするもので、一次元走査型原稿読み取り装置におい
て、受光センサ素子のチップ数あるいは面積を大幅に削
減することによりコストダウンを図るとともに、レンズ
やミラーを用いた縮小光学系の装置に比べ、極めて小型
で光軸調整が容易で光軸の狂いの少ない原稿読み取り装
置を提供することを目的とする。また、一次元または二
次元の単一受光センサチップ、あるいは縮小型のマルチ
チップ構成により、チップ実装時の精度に冗長性を持た
せ、画素の高密度化にも対応可能とする。また、受光セ
ンサ素子の保護の問題や、静電気の影響といった問題の
ない原稿読み取り装置を提供することを目的とするもの
である。However, as described above, the reduction type cannot downsize the entire apparatus, requires highly accurate optical axis adjustment at the time of assembly, and causes the optical system to suffer from vibration and heat. There were problems such as weakness against distortion. Further, the contact type and the perfect contact type require a light receiving sensor element having the same width as the document width, so that the manufacturing yield is particularly low for a thin film type sensor, which is an obstacle to cost reduction.
In the case of a crystal type multi-chip light receiving sensor element, it is a problem that high precision is required for chip mounting as the density of pixels increases. Further, in the case of the perfect contact type, there arises a problem of reliability and wear of the strength of the protective material of the light receiving sensor element, or an influence of static electricity on the light receiving sensor element. The present invention is intended to solve these problems, and in a one-dimensional scanning type document reading apparatus, the number of chips or the area of the light receiving sensor element is greatly reduced to reduce the cost, and a lens and a mirror are used. It is an object of the present invention to provide an original reading device which is extremely small in size, whose optical axis can be easily adjusted, and whose optical axis is not inconsistent as compared with a reduction optical device. In addition, the one-dimensional or two-dimensional single light-receiving sensor chip or the reduced multi-chip configuration provides redundancy in the accuracy of chip mounting and enables high pixel density. It is another object of the present invention to provide a document reading apparatus which does not have a problem of protection of the light receiving sensor element and a problem of influence of static electricity.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、一次元走査型原稿読み取り装置において、
受光センサアレイのアレイ数と一致した複数の光導波路
群を用いて原稿の一次元像を縮小し、受光センサ素子へ
導くように構成する。前記光導波路群において、像の入
射側の窓ピッチに対し出射側の窓のピッチを狭めること
により原稿の幅の画像情報を縮小し、原稿の幅より短い
受光センサ面に照射するように構成した。また、一次元
走査型原稿読み取り用イメージセンサにおいて、受光セ
ンサアレイのアレイ数と一致した複数の光導波路群を用
いて原稿の一次元像を二次元像に変換し、二次元受光セ
ンサ素子を用いて読み取るように構成したものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a one-dimensional scanning type document reading apparatus,
A one-dimensional image of the original is reduced by using a plurality of optical waveguide groups corresponding to the number of arrays of the light receiving sensor array and is guided to the light receiving sensor element. In the optical waveguide group, the image information of the width of the original is reduced by narrowing the pitch of the window on the exit side with respect to the window pitch on the incident side of the image, and the light receiving sensor surface shorter than the width of the original is irradiated. . Further, in a one-dimensional scanning type document reading image sensor, a two-dimensional light receiving sensor element is used by converting a one-dimensional image of a document into a two-dimensional image by using a plurality of optical waveguide groups corresponding to the number of light receiving sensor arrays. It is configured to be read.
【０００８】[0008]
【作用】上記構成により、一次元走査型原稿読み取り装
置において、受光センサ素子のチップ数あるいは面積を
大幅に削減することによりコストダウンを図るととも
に、レンズやミラーを用いた縮小光学系の装置に比べ、
極めて小型で光軸調整の不要な装置を実現できる。ま
た、一次元または二次元の単一受光センサチップあるい
は縮小型のマルチチップ構成のため、チップ実装時の精
度に冗長性を持たせることができ、画素の高密度化にも
対応可能とする。また、受光センサ素子の保護の問題や
静電気の影響といった問題のない装置を実現することが
できるものである。With the above-described structure, in the one-dimensional scanning type document reading apparatus, the number of chips or the area of the light receiving sensor element is greatly reduced to reduce the cost, and in comparison with the apparatus of the reduction optical system using the lens and the mirror. ,
It is possible to realize a device that is extremely small and does not require optical axis adjustment. In addition, since the one-dimensional or two-dimensional single light-receiving sensor chip or the reduced multi-chip configuration can provide redundancy in accuracy when mounting the chip, it is possible to cope with high density of pixels. Further, it is possible to realize a device which does not have a problem of protection of the light receiving sensor element or a problem of influence of static electricity.
【０００９】[0009]
【実施例】図１は本発明の第１の発明に対する一実施例
による光導波路板の斜視図である。図１において、１は
アレイ状に形成した光導波路アレイ、２は光導波路部、
３はクラッド部、４は光導波路を形成するための光導波
路形成基板兼下面クラッド層、５は上面クラッド層であ
り、光導波路アレイ１，光導波路形成基板兼下面クラッ
ド層４，上面クラッド層５からなるこのような構成の板
を光導波路板１′とする。また、６は一次元受光センサ
素子で、アモルファスシリコン等の薄膜型受光センサ素
子や結晶シリコン等の結晶半導体受光センサ素子等で形
成される。図１の実施例では、光導波路部２の数は15本
で、図に示すように光導波路部分を湾曲させることによ
り原稿面側の入射窓のピッチと受光センサ側の出射窓の
ピッチとを異ならしめ、原稿面の幅広の情報を入射側よ
り狭い幅の一次元受光センサ素子６上に投影する。この
とき、受光センサ素子のアレイ数は光導波路部２の数に
一致させてあり、入力解像度は光導波路板１′の原稿面
側の入射窓のピッチで決定される。以上の構成により、
一次元受光センサ素子６の長さを大幅に短縮できる。1 is a perspective view of an optical waveguide plate according to an embodiment of the first aspect of the present invention. In FIG. 1, 1 is an optical waveguide array formed in an array, 2 is an optical waveguide portion,
Reference numeral 3 is a clad portion, 4 is an optical waveguide forming substrate / lower surface clad layer for forming an optical waveguide, 5 is an upper surface clad layer, and the optical waveguide array 1, the optical waveguide forming board / lower surface clad layer 4 and the upper surface clad layer 5 are provided. The plate having the above-mentioned structure is referred to as an optical waveguide plate 1 '. A one-dimensional light receiving sensor element 6 is formed of a thin film type light receiving sensor element such as amorphous silicon or a crystalline semiconductor light receiving sensor element such as crystalline silicon. In the embodiment of FIG. 1, the number of the optical waveguide portions 2 is 15, and the pitch of the incident window on the document surface side and the pitch of the emission window on the light receiving sensor side can be adjusted by bending the optical waveguide portion as shown in the figure. Differently, the wide information of the document surface is projected on the one-dimensional light receiving sensor element 6 having a width narrower than the incident side. At this time, the number of arrays of the light receiving sensor elements is made equal to the number of the optical waveguide portions 2, and the input resolution is determined by the pitch of the incident windows on the document surface side of the optical waveguide plate 1 '. With the above configuration,
The length of the one-dimensional light receiving sensor element 6 can be greatly reduced.
【００１０】図２に選択光重合による当該光導波路板
１′の作製例を示す。この例では高分子光導波路を用い
ている。まず、図２(a)のように、光導波路部２より屈
折率の低い光導波路形成基板兼下面クラッド層４の上に
光導波路を形成するための高分子母材膜を形成する。例
えば、この母材膜としてポリカーボネイトにモノマであ
るアクリル酸メチルを混入したものを用いる。次に、図
２(b)のように、フォトマスク７を通して紫外線を照射
すると、モノマが重合され露光部分は化学的に安定な高
分子重合体となる。さらに、図２(c)のように、真空乾
燥により未露光部分のモノマを蒸発させるとクラッド部
(光重合部分)３に対して、この部分の屈折率が高くなり
光導波路部２を形成する。そして、最後に図２(d)のよ
うに上部クラッド層(上面クラッド層兼保護材)５を形成
し、光導波路板１′が形成される。光導波路としては、
このような有機薄膜系のものの他にも、ガラスやＬiＮb
Ｏ3等の電気光学結晶，金属酸化物，半導体等を用いて
もよい。FIG. 2 shows an example of manufacturing the optical waveguide plate 1'by selective photopolymerization. In this example, a polymer optical waveguide is used. First, as shown in FIG. 2A, a polymer base material film for forming an optical waveguide is formed on the optical waveguide forming substrate / lower surface clad layer 4 having a lower refractive index than the optical waveguide section 2. For example, as the base material film, a film in which a monomer methyl acrylate is mixed with polycarbonate is used. Next, as shown in FIG. 2B, when ultraviolet rays are radiated through the photomask 7, the monomers are polymerized and the exposed portion becomes a chemically stable high molecular weight polymer. Further, as shown in FIG. 2 (c), when the monomer in the unexposed portion is evaporated by vacuum drying, the cladding portion is removed.
The refractive index of this portion is higher than that of the (photopolymerized portion) 3 to form the optical waveguide portion 2. Finally, as shown in FIG. 2 (d), the upper clad layer (upper surface clad layer / protective material) 5 is formed to form the optical waveguide plate 1 '. As an optical waveguide,
In addition to such organic thin film type, glass and LiNb
An electro-optic crystal such as O 3 , a metal oxide, a semiconductor or the like may be used.
【００１１】図３はこの光導波路板１′に一次元受光セ
ンサ素子６を実装した例の断面図を示す。この例では光
導波路板１′の出射側の端面に印刷等により配線パター
ン８を形成した後、受光部６′が光導波路アレイ１の出
射窓にくるよう一次元受光センサ素子６を光導波路板
１′に密着させ、同時に配線パターン８と電気的な接続
を行う。そして一次元受光センサ素子６の固定と保護の
ため、紫外線硬化樹脂９等により被覆する。この例で
は、一次元受光センサ素子６との電気的接続を光導波路
板１′の端面に直接形成した配線パターン８によって行
っているが、ＴＡＢ(Tape-Automated-Bonding)等の実装
法を用いてもよい。また、光導波路板１′と一次元受光
センサ素子６との間にレンズ等の結合光学系を用いて、
光導波路板１′と一次元受光センサ素子６とを離して配
置し、一次元受光センサ素子６は別基板に実装する構成
としてもよい。FIG. 3 is a sectional view of an example in which the one-dimensional light receiving sensor element 6 is mounted on the optical waveguide plate 1 '. In this example, after the wiring pattern 8 is formed on the end face of the optical waveguide plate 1'on the emitting side by printing or the like, the one-dimensional light receiving sensor element 6 is attached to the optical waveguide plate so that the light receiving portion 6'is located at the emitting window of the optical waveguide array 1. 1'is brought into close contact and at the same time electrically connected to the wiring pattern 8. Then, in order to fix and protect the one-dimensional light receiving sensor element 6, the one-dimensional light receiving sensor element 6 is covered with an ultraviolet curable resin 9 or the like. In this example, the electrical connection with the one-dimensional light receiving sensor element 6 is made by the wiring pattern 8 formed directly on the end face of the optical waveguide plate 1 ', but a mounting method such as TAB (Tape-Automated-Bonding) is used. May be. Further, a coupling optical system such as a lens is used between the optical waveguide plate 1'and the one-dimensional light receiving sensor element 6,
The optical waveguide plate 1 ′ and the one-dimensional light receiving sensor element 6 may be arranged apart from each other, and the one-dimensional light receiving sensor element 6 may be mounted on another substrate.
【００１２】図４は上記光導波路板１′を用いた密着型
イメージセンサの断面図を示す。図中、11は原稿、12は
照明光源としてのＬＥＤを実装したＬＥＤライン光源、
10はそれらを固定する筐体である。この構成により、幅
の広い原稿のイメージ情報を幅の狭い受光センサ素子上
に投影する縮小光学系でありながらも、装置の小型化が
図れる。また、原稿幅と同じ長さのセンサ素子を必要と
する密着型，完全密着型イメージセンサに対しては受光
センサ素子の面積の大幅な縮小により低コストが図れ
る。FIG. 4 is a sectional view of a contact type image sensor using the optical waveguide plate 1 '. In the figure, 11 is a document, 12 is an LED line light source mounted with an LED as an illumination light source,
10 is a housing for fixing them. With this configuration, the apparatus can be downsized even though it is a reduction optical system that projects image information of a wide original on a narrow light receiving sensor element. Further, for a contact type or perfect contact type image sensor which requires a sensor element having the same length as the document width, the cost can be reduced by greatly reducing the area of the light receiving sensor element.
【００１３】図５は本発明の第２の発明に対する一実施
例による光導波路板の斜視図を示す。前記第１の発明の
実施例では、原稿幅のイメージ情報を単一の受光センサ
素子に導光していたが、より幅の広い原稿から読み取る
場合、原稿面と受光センサ素子までの距離を長くする
か、受光センサ素子の長さを長くしてイメージ情報の縮
小率を下げる等の方法をとる必要ある。前者の方法では
装置全体の大型化につながり、後者では受光センサ素子
の製造歩留まりを下げることにより、コストアップの原
因になる。これらの課題を同時に解決するため、図５の
ように全幅のイメージ情報を複数の受光センサ素子に分
割して読み取る。この場合、等倍結像系を用いた密着
型，完全密着型イメージセンサと違い、受光センサ素子
どうしを接触させて実装する必要がなく、画素密度が上
がっても受光センサ素子の切り出しや実装に高い精度を
必要とせず、実装工程の簡素化を図ることができ製造歩
留まりを向上できる。FIG. 5 is a perspective view of an optical waveguide plate according to an embodiment of the second aspect of the present invention. In the embodiment of the first invention, the image information of the document width is guided to a single light receiving sensor element. However, when reading from a wider document, the distance between the document surface and the light receiving sensor element is increased. Alternatively, it is necessary to increase the length of the light receiving sensor element to reduce the reduction rate of image information. The former method leads to an increase in the size of the entire device, and the latter method lowers the manufacturing yield of the light receiving sensor element, which causes a cost increase. In order to solve these problems at the same time, as shown in FIG. 5, full-width image information is divided into a plurality of light receiving sensor elements and read. In this case, unlike the contact-type and perfect contact-type image sensors that use an equal-magnification imaging system, it is not necessary to mount the light-receiving sensor elements by bringing them into contact with each other. High precision is not required, the mounting process can be simplified, and the manufacturing yield can be improved.
【００１４】図６は本発明の第３の発明に対する一実施
例による光導波路群の斜視図を示す。図６において、21
は光ファイバー束、22は光ファイバー束21を保持，固定
する光ファイバー束固定用樹脂である。図のように、光
ファイバー束21の何本かを１列に並べ、それらを一方で
は一次元的につなぎ、他方では二次元的に配置すること
により一次元のイメージ情報を二次元に変換し、その像
を二次元受光センサ素子により検出することが可能とな
る。逆に、光ファイバーアレイの二次元側の面に二次元
イメージ情報を導き、光ファイバーアレイの一次元側に
一次元受光センサ素子を配置することにより、二次元イ
メージ情報を一次元的に検出することができるが、有用
なのは前者の場合であり、二次元イメージ情報を検出す
るためには直接二次元受光センサ素子に結像した方がよ
い。そのため、前者の利用形態とその利点について説明
する。FIG. 6 is a perspective view of an optical waveguide group according to an embodiment of the third aspect of the present invention. In FIG. 6, 21
Is an optical fiber bundle, and 22 is an optical fiber bundle fixing resin that holds and fixes the optical fiber bundle 21. As shown in the figure, by arranging some of the optical fiber bundles 21 in one line, connecting them one-dimensionally on the one hand and arranging them two-dimensionally on the other hand, one-dimensional image information is converted into two-dimensional, The image can be detected by the two-dimensional light receiving sensor element. Conversely, by guiding the two-dimensional image information to the two-dimensional surface of the optical fiber array and arranging the one-dimensional light receiving sensor element on the one-dimensional side of the optical fiber array, the two-dimensional image information can be detected one-dimensionally. However, the former case is useful, and it is better to form an image directly on the two-dimensional light receiving sensor element in order to detect the two-dimensional image information. Therefore, the former usage pattern and its advantages will be described.
【００１５】イメージスキャナやファクシミリなどの走
査型画像入力装置においては、原稿の一次元的イメージ
情報を一次元受光センサ素子に対して相対的に移動させ
ることにより二次元的イメージを形成しているが、前記
一次元イメージセンサとしては、前述したように縮小型
と密着型あるいは完全密着型がある。縮小型は受光セン
サ素子の大きさは小さくなるが、光学系にレンズやミラ
ーを必要とし、その光学的調整が高精度に必要となる。
また、光学長も長いため装置の小型化に障害となる。一
方、密着型や完全密着型では原稿の幅と同じ幅の受光セ
ンサ素子が必要となり、素子面積の増大や製造歩留まり
の低下によりコストアップの原因となった。そこで、幅
広の一次元イメージ情報を光ファイバーアレイ束により
等倍に二次元的に変換する。そして、その変換された二
次元情報をレンズを用いて縮小し、二次元受光センサ素
子の受光面に結像する。その際、電気信号に変換された
イメージ情報を時経列的に読み取ることにより、一次元
イメージ情報として検出する。このとき使用する二次元
受光センサ素子の画素数としては数千画素でよく、ビデ
オカメラ用などに比べ、極めて少ない画素数であり、セ
ンサチップの大きさも極めて小さくてすむ。In a scanning image input device such as an image scanner or a facsimile, a two-dimensional image is formed by moving one-dimensional image information of a document relative to a one-dimensional light receiving sensor element. As described above, the one-dimensional image sensor includes a reduction type, a contact type, or a complete contact type. Although the size of the light receiving sensor element is reduced in the reduction type, a lens and a mirror are required in the optical system, and its optical adjustment is required with high accuracy.
Further, the optical length is long, which is an obstacle to downsizing of the device. On the other hand, the contact type or perfect contact type requires a light receiving sensor element having the same width as the width of the document, which causes an increase in the element area and a decrease in manufacturing yield, which causes a cost increase. Therefore, the wide one-dimensional image information is two-dimensionally converted to the same size by the optical fiber array bundle. Then, the converted two-dimensional information is reduced using a lens and imaged on the light receiving surface of the two-dimensional light receiving sensor element. At that time, the image information converted into an electric signal is read in time series to detect it as one-dimensional image information. The number of pixels of the two-dimensional light receiving sensor element used at this time may be several thousand pixels, which is extremely smaller than that for a video camera or the like, and the size of the sensor chip can be extremely small.
【００１６】図７を参照して図６に光導波路群を用いた
撮像光学系の構成について詳細に説明する。図７におい
て、23は一次元イメージ情報を二次元的に変換する光導
波路群、24は二次元情報を縮小する縮小レンズ、25は二
次元受光センサ素子、12は原稿を照明するＬＥＤライン
光源、11は原稿、26は、二次元受光センサ素子25からの
出力信号を増幅あるいは補正等、適当な処理を行う信号
処理回路、27は二次元受光センサ素子25や信号処理回路
26の制御および駆動を行うタイミング発生駆動回路であ
る。原稿11の一次元的イメージ情報は光導波路群23によ
り二次元的に変換され、センサ面側に導かれる。当該二
次元像を縮小レンズ24により二次元受光センサ素子25に
縮小投影され、電気信号に変換され出力として取り出さ
れる。The configuration of the image pickup optical system using the optical waveguide group in FIG. 6 will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 7, 23 is an optical waveguide group for converting one-dimensional image information into two dimensions, 24 is a reduction lens for reducing the two-dimensional information, 25 is a two-dimensional light receiving sensor element, 12 is an LED line light source for illuminating an original, Reference numeral 11 is a document, 26 is a signal processing circuit that performs appropriate processing such as amplification or correction of an output signal from the two-dimensional light receiving sensor element 25, and 27 is a two-dimensional light receiving sensor element 25 or a signal processing circuit.
26 is a timing generation drive circuit for controlling and driving 26. The one-dimensional image information of the original 11 is two-dimensionally converted by the optical waveguide group 23 and guided to the sensor surface side. The two-dimensional image is reduced and projected on the two-dimensional light receiving sensor element 25 by the reduction lens 24, converted into an electric signal, and taken out as an output.
【００１７】図８に光導波路分のセンサ面側の端面の構
造を示す。原稿面側から導かれた一次元イメージ情報は
折り重なるように二次元的に配置される。図８では光導
波路としてφ20μmの光ファイバー21本の光ファイバー
束21を１画素分として配列している。また、受光センサ
素子の画素の縦横の並びは、光ファイバー束21の縦横の
配列と等比率の配置とする。解像度は、この光ファイバ
ー束21の配列ピッチで決定され、この場合、200DPI程度
となる。FIG. 8 shows the structure of the end surface of the optical waveguide corresponding to the sensor surface. The one-dimensional image information guided from the document surface side is two-dimensionally arranged so as to be folded. In FIG. 8, an optical fiber bundle 21 of 21 optical fibers having a diameter of 20 μm is arranged as one pixel as an optical waveguide. Further, the vertical and horizontal arrangement of the pixels of the light receiving sensor element is arranged at the same ratio as the vertical and horizontal arrangement of the optical fiber bundle 21. The resolution is determined by the arrangement pitch of the optical fiber bundle 21, and in this case, it is about 200 DPI.
【００１８】[0018]
【発明の効果】本発明の各実施例による構成により、一
次元走査型原稿読み取り装置において、受光センサ素子
のチップ数あるいは面積を大幅に削減することにより、
等倍の密着型あるいは完全密着型イメージセンサに比べ
コストダウンを図るとともに、レンズやミラーを用いた
縮小光学系の装置に比べ、極めて小型で光軸調整の不要
な装置を実現することができる。また、単一受光センサ
チップあるいは縮小型のマルチチップ構成のため、チッ
プ実装時の精度に冗長性を持たせることができる。さら
に、完全密着型イメージセンサのように受光センサ素子
を原稿に近接させることがないので、受光センサ素子の
保護の問題や静電気の影響といった問題のない装置を実
現することができるという効果を有する。According to the embodiments of the present invention, in the one-dimensional scanning type document reading apparatus, the number of chips or the area of the light receiving sensor element is significantly reduced,
The cost can be reduced as compared with a contact type image sensor of the same size or a perfect contact type image sensor, and an apparatus that is extremely small and does not require optical axis adjustment can be realized as compared with a reduction optical system apparatus using lenses and mirrors. In addition, since the single light-receiving sensor chip or the reduced multi-chip structure is used, it is possible to provide redundancy in chip mounting accuracy. Further, since the light receiving sensor element is not brought close to the original unlike the perfect contact type image sensor, there is an effect that it is possible to realize a device which does not have a problem of protection of the light receiving sensor element or a problem of static electricity.
【図１】本発明の第１の発明の一実施例による光導波路
板の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an optical waveguide plate according to an embodiment of the first aspect of the present invention.
【図２】本発明の第１の発明の一実施例による光導波路
板の製造法を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing an optical waveguide plate according to an embodiment of the first invention of the present invention.
【図３】本発明の第１の発明の一実施例による光導波路
板の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an optical waveguide plate according to an embodiment of the first aspect of the present invention.
【図４】本発明の第１の発明の一実施例による密着型イ
メージセンサの断面構造概略図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional structure diagram of a contact image sensor according to an embodiment of the first aspect of the present invention.
【図５】本発明の第２の発明の一実施例による光導波路
板の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of an optical waveguide plate according to an embodiment of the second aspect of the present invention.
【図６】本発明の第３の発明の一実施例による光導波路
群の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an optical waveguide group according to an embodiment of the third invention of the present invention.
【図７】本発明の第３の発明の一実施例による原稿読み
取り装置のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a document reading apparatus according to an embodiment of the third invention of the present invention.
【図８】本発明の第３の発明の一実施例による受光セン
サ側ファイバアレイ面を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a light receiving sensor side fiber array surface according to an example of the third invention of the present invention.
【図９】従来例による縮小型イメージセンサの概略構成
図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a reduction type image sensor according to a conventional example.
【図１０】従来例による密着型イメージセンサの断面構
造概略図である。FIG. 10 is a schematic sectional view of a contact image sensor according to a conventional example.
【図１１】従来例による完全密着型イメージセンサの断
面構造概略図である。FIG. 11 is a schematic sectional view of a complete contact type image sensor according to a conventional example.
１…光導波路アレイ、 １′…光導波路板、 ２…光導
波路部、 ３…クラッド部、 ４…光導波路形成基板兼
下面クラッド層、 ５…上面クラッド層、 ６，31，34
…一次元受光センサ素子、 ６′…受光部、 ７…フォ
トマスク、 ８…配線パターン、 ９…紫外線硬化樹
脂、 10…筐体、 11…原稿、 12…ＬＥＤライン光
源、 21…光ファイバー束、 22…光ファイバー束固定
用樹脂、 23…光導波路群、 24，32…縮小レンズ、
25…二次元受光センサ素子、 26…信号処理回路、 27
…タイミング発生駆動回路、 35…センサ基板、 36…
カバーガラス、 41…ＬＥＤ回路基板、 42…受光セン
サ基板、 43…原稿ガイド、 44…受光センサ素子。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical waveguide array, 1 '... Optical waveguide plate, 2 ... Optical waveguide part, 3 ... Clad part, 4 ... Optical waveguide forming substrate and lower surface clad layer, 5 ... Upper surface clad layer, 6, 31, 34
One-dimensional light receiving sensor element, 6 '... Light receiving part, 7 ... Photomask, 8 ... Wiring pattern, 9 ... UV curable resin, 10 ... Housing, 11 ... Original, 12 ... LED line light source, 21 ... Optical fiber bundle, 22 … Resin for fixing optical fiber bundle, 23… Optical waveguide group, 24, 32… Reduction lens,
25 ... Two-dimensional light receiving sensor element, 26 ... Signal processing circuit, 27
… Timing generation drive circuit, 35… Sensor board, 36…
Cover glass, 41 ... LED circuit board, 42 ... Light receiving sensor board, 43 ... Original guide, 44 ... Light receiving sensor element.
Claims (6)
段を駆動する駆動回路と、原稿からの反射光を検知して
電気信号に変換する受光センサアレイ素子と、前記受光
センサアレイ素子を駆動する駆動回路と、前記受光セン
サアレイ素子に原稿からの反射光を導入する複数の光導
波路をアレイ状に配列した光導波路板を具備した一次元
走査型原稿読み取り装置において、 前記光導波路の原稿側の窓のピッチに対し受光センサ側
の窓のピッチを狭めることにより原稿の幅の文字，画像
情報を縮小し、原稿の幅より短い受光センサ面上に結像
するよう構成したことを特徴とする原稿読み取り装置。1. A lighting unit for illuminating an original, a drive circuit for driving the illuminating unit, a light receiving sensor array element for detecting reflected light from the original and converting the light into an electric signal, and driving the light receiving sensor array element. A one-dimensional scanning type document reading device including a driving circuit for driving the light receiving sensor array element and an optical waveguide plate in which a plurality of optical waveguides for introducing reflected light from the original are introduced into the light receiving sensor array element, By narrowing the window pitch on the light receiving sensor side with respect to the window pitch, the characters and image information of the width of the original are reduced, and the image is formed on the light receiving sensor surface shorter than the width of the original. Document reading device.
光センサアレイ素子のアレイ数に一致せしめ、前記受光
センサアレイ素子により原稿の全幅の画像情報を読み取
るように構成したことを特徴とする請求項１記載の原稿
読み取り装置。2. The optical waveguide plate is configured such that the number of optical waveguides is matched with the number of arrays of light receiving sensor array elements, and the light receiving sensor array elements read image information of the full width of a document. The document reading device according to item 1.
導波路の窓の並びの幅を単一の受光センサアレイ素子の
幅に一致せしめ、前記受光センサアレイ素子により原稿
の全幅の画像情報を読み取るように構成したことを特徴
とする請求項１記載の原稿読み取り装置。3. In the optical waveguide plate, the width of the array of windows of the optical waveguide on the light receiving sensor side is made to match the width of a single light receiving sensor array element, and the light receiving sensor array element reads the image information of the entire width of the original. The document reading device according to claim 1, wherein the document reading device is configured as described above.
導波路の窓の並びの全幅を複数に分割し、その分割した
１つの部分の幅を単一の受光センサアレイ素子の幅に一
致せしめ、複数の前記受光センサアレイ素子により原稿
の全幅の画像情報を読み取るように構成したことを特徴
とする請求項１記載の原稿読み取り装置。4. In the optical waveguide plate, the entire width of the array of windows of the optical waveguide on the light receiving sensor side is divided into a plurality of parts, and the width of one of the divided parts is made to match the width of a single light receiving sensor array element. The document reading apparatus according to claim 1, wherein the plurality of light receiving sensor array elements are configured to read image information of the entire width of the document.
段を駆動する駆動回路と、原稿からの反射光を検知して
電気信号に変換する二次元受光センサアレイ素子と、前
記受光センサアレイ素子を駆動する駆動回路と、前記二
次元受光センサアレイ素子に原稿からの反射光を導入す
る複数の光導波路をアレイ状に配列した光導波路群と、
画像情報を縮小投影する縮小光学系とを具備した一次元
走査型原稿読み取り装置において、 前記光導波路の入射側を一次元的に配列し、出射側を複
数の束に分割し、当該出射側の各束を二次元的に配置す
ることにより一次元画像情報を二次元的に変換せしめ、
前記二次元受光センサアレイ素子にて原稿の全幅の画像
情報を読み取るように構成したことを特徴とする原稿読
み取り装置。5. An illumination unit for illuminating an original document, a drive circuit for driving the illumination unit, a two-dimensional light receiving sensor array element for detecting reflected light from the original document and converting it into an electric signal, and the light receiving sensor array element. A drive circuit for driving, and an optical waveguide group in which a plurality of optical waveguides for introducing reflected light from a document into the two-dimensional light receiving sensor array element are arranged in an array,
In a one-dimensional scanning type document reading apparatus provided with a reduction optical system for reducing and projecting image information, an incident side of the optical waveguide is arranged one-dimensionally, an emitting side is divided into a plurality of bundles, and the emitting side of the emitting side is divided. By arranging each bundle two-dimensionally, one-dimensional image information is converted two-dimensionally,
An original reading device, wherein the two-dimensional light receiving sensor array element is configured to read image information of the entire width of the original.
ファイバーにて形成したことを特徴とする請求項５記載
の原稿読み取り装置。6. The document reading apparatus according to claim 5, wherein in the optical waveguide group, the optical waveguide is formed by an optical fiber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5169064A JPH0730716A (en) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | Original reader |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5169064A JPH0730716A (en) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | Original reader |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0730716A true JPH0730716A (en) | 1995-01-31 |
Family
ID=15879674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5169064A Pending JPH0730716A (en) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | Original reader |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0730716A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2012044497A (en) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Ricoh Co Ltd | Document lighting device, document reading device and image forming device |
-
1993
- 1993-07-08 JP JP5169064A patent/JPH0730716A/en active Pending
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