米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 計算機;電気通信 -> 松下電器産業株式会社

発明の名称 密着型イメージセンサ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−30717
公開日 平成7年(1995)1月31日
出願番号 特願平5−173067
出願日 平成5年(1993)7月13日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】武田 元敏
発明者 前原 庸一
要約 目的
イメージセンサの焦点深度を浅くすることなく小型化する。

構成
鏡面加工したガラス板19に発光素子16,受光素子17を取り付け、発光素子16から照射した光がガラス板19内で反射を繰り返し、原稿20の面上の反射点21-mで反射した光は再びガラス板内で反射を繰り返し、フレネルレンズ18を介して受光素子17に結像される。
特許請求の範囲
【請求項1】 鏡面加工したガラス板に発光素子と受光素子を走査方向に平行に並べて取り付け、前記発光素子から照射された光と、原稿面からの反射光の光路を前記ガラス板に設けたことを特徴とする密着型イメージセンサ。
【請求項2】 前記ガラス板表面で光を複数回反射させることにより光路長を長く確保するように、前記ガラス板の断面における上部と下部は平行面に形成され、厚さ部分の両端斜面は前記平行面に対し所定の角度を持って成形してなることを特徴とする請求項1記載の密着型イメージセンサ。
【請求項3】 前記ガラス板に設置した前記発光素子から照射された光が、前記ガラス板表面で複数回反射を繰り返し、原稿面からの反射光を前記ガラス板に設置した前記受光素子に結像するように、前記ガラス板表面上の反射点となる位置にフレネルレンズを形成したことを特徴とする請求項1記載の密着型イメージセンサ。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリやイメージスキャナ等に使われる画像入力装置の密着型イメージセンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、小型のイメージセンサは読み取り方式によって、密着型イメージセンサと完全密着型イメージセンサがある。以下、その構成,概要を密着型,完全密着型に分けて説明する。
【0003】図5は従来の密着型イメージセンサの構造を示す概要図である。図5において、1はLEDアレイで、原稿面に対して角度をもって取り付けられ、SLA(Selfoc Lenz Array)2の真下を照らす構造になっている。前記SLA2は原稿9と受光素子3の中間に取り付けられ、原稿面の光学情報をセンサチップ面に結像する仕組みになっている。この受光素子3はセンサチップ面で受けた光を電気信号に変換するものである。4は読み取り用ICで、光によって発生した電気信号を取り出す役目を持っている。5はガラス板で、イメージセンサの下部に取り付けられイメージセンサ内部を保護する役割と共に、原稿9をこのガラス板5に密着させることにより、SLA2と原稿9の距離を常に一定に保つ役割を持っている。6はガラス基板で、表面に配線パターンを形成しておき、その上に受光素子3や読み取り用IC4を取り付けてあり、ガラス基板6を通してSLA2からの光を取り込むようになっている。7はリッドで、イメージセンサ内部を保護するためのものである。8はフレームで、アルミやプラスチック等が使われている。なお、原稿9は裏面からローラ(図示せず)などでガラス板5に押さえ付けられ密着するような仕組みになっている。
【0004】この従来の密着型イメージセンサは、原稿面上の光学情報を受光素子3に結像する目的でSLA2を使用するため、SLAのTC長(共役長)は必ず確保する必要があり、小型化には限界があった。
【0005】そこで、SLAを取り除いて受光素子を原稿に密着させればTC長のスペースが不要になるので、より小型化できるという考えで開発されたのが完全密着型イメージセンサである。
【0006】図6は従来の完全密着型イメージセンサの構造を示す概要図である。図6において、10はLEDアレイで、原稿面に対して角度をもって取り付けられ、受光素子11の真下を照らす構造になっている。この受光素子11はセンサチップ面で受けた光を電気信号に変換するものである。12はガラス板で、表面に配線パターンを形成しておき、その上に受光素子11を取り付けて、ガラス板12を通して原稿15からの反射光を取り込むようになっている。13は読み取り用ICで、光によって受光素子11に発生した電気信号を取り出す役目を持っている。14はフレームで、アルミやプラスチック等が使われている。なお、原稿15は裏面からローラ(図示せず)などでガラス板5に押さえ付けられ密着するような仕組みになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の密着型イメージセンサでは、SLAの必要性から小型化には限界があるという課題や、完全密着型イメージセンサに比べてSLAが必要なのでコストダウンが難しいという課題がある。
【0008】また、完全密着型イメージセンサでは、小型化やコストダウンの面では有利であるが、焦点深度が0.5mm程度以下しか確保できないので、実際の使用にあたっては原稿の搬送系の調整が困難であるといった課題や、受光素子と原稿面の間の距離を僅かしかとることができないので、LEDアレイの照射光を原稿の読み取り部分に照射するのが構造上困難である等の問題点を有していた。
【0009】本発明は上記課題を解決するもので、完全密着型イメージセンサよりも小型でありながら、密着型イメージセンサ並みの焦点深度を確保し、原稿面照射に関しても構造上の問題を解決するもので、またコストダウンも図ることを目的とする。
【0010】
【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、鏡面加工したガラス板の上部または斜面部の一方に発光素子と受光素子を走査方向に並べて取り付け、前記ガラス板の内部を光路として用いて、そのガラス板内で光を複数回反射させることにより光路長を長く確保し、またガラス板上で光路の反射点となる一部分にフレネルレンズを形成して原稿からの反射光が受光素子に結像するように構成する。
【0011】
【作用】本発明によれば、上記した構成により、ガラス板内で光を複数回反射させているので、狭いスペース光路長を長くすることができ焦点深度を深くすることができる。また、発光素子からの照射光も、反射を繰り返して原稿読み取り部分を照らす構造になっているので効率的に光を活用できる。また、ガラス板上で光路の反射点の一部にフレネルレンズを形成して反射光を受光素子に結像するようにできる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の各実施例について説明する。
【0013】図1は本発明の密着型イメージセンサの第1の実施例の構造を示す断面図であり、発光素子と受光素子を走査方向に垂直な面で切断した場合である。図2は図1の外観斜視図である。
【0014】図1,図2において、16は発光素子、17は受光素子、18はフレネルレンズ、19はガラス板、20は原稿であり、21は光の反射点を示している。
【0015】前記発光素子16は、例えば、発光波長λ=560nmのLEDアレイをイメージセンサの走査方向に平行に配置して発光面がガラス板19の上部に密着するように取り付けられ、発光素子16からの照射光がガラス板19内に照射されるようになっている。前記受光素子17は、センサチップ等を走査方向に平行に1列に並べて配置し、かつセンサ面がガラス板19に密着するように形成し、原稿20の面からの反射光を読み取れるようになっている。
【0016】前記アレイ状のフレネルレンズ18はガラス板19上に一体形成したものである。このアレイ状のフレネルレンズ18は、イメージセンサの走査方向に平行になるようにガラス板19上に形成され、原稿20の面からの反射光を受光素子17のセンサ面に結像する仕組みになっている。
【0017】また、ガラス板19の断面は図1に示すように、例えば、長辺が12mmで、短辺 (厚さ)が2mmの平行四辺形をしており、本実施例では平行四辺形の狭角が75度となるように整形する。また、ガラス板19はガラス板内部を通る光が、ガラス表面部分で反射するようにガラス板19の表面を鏡面加工してある。
【0018】以上のように構成された密着型イメージセンサの動作を説明すると、発光素子16から照射された光の一部は鉛直下方向に伸びていき、ガラス板19の斜面上の反射点12-aで反射角75度で反射して、ガラス板19の底面の反射点21-bに入射角30度で入射し、反射角30度で反射する。以下、同様にガラス板19の上面と底面の間を、21-c,21-d,21-e,21-f,21-g,21-h,21-i,21-j,21-kで入射,反射を30度の角度で繰り返し、ガラス板19の斜面に入射角75度で入射し、反射点21-lで反射角75度で反射して原稿20の面へ垂直に入射する。
【0019】原稿20の面の反射点21-mで乱反射した光の一部は、原稿20の面に対して垂直に反射し、再びガラス板19の斜面に入射角75度で入射し、反射点21-lで反射角75度で反射する。反射点21-lで反射した光は反射点21-kで反射角30度で反射して、反射点21-j,21-i,21-h,21-g,21-fまで同様の反射を繰り返す。21-fで反射した光は、21-eに入射角30度で入射する。21-eにはフレネルレンズ18が形成されており、反射点21-fから反射してきた上記反射光の反射角度を変えて、ガラス板19の反射点21-nでの反射を介して、受光素子17のセンサ面に結像するようになっている。受光素子17に届いた原稿20の反射点21-mの光学情報を読み取り回路等で電気信号に変換される仕組みになっている。
【0020】本実施例によれば、小型で十分な光路長が得られ所定の焦点深度が確保でき、コストダウンが図れる。
【0021】図3は本発明の密着型イメージセンサの第2の実施例の構造を示す断面図であり、発光素子と受光素子を走査方向に垂直な面で切断した場合である。図4は図3の原稿面側からみた斜視外観図である。
【0022】図3,図4において、22は発光素子、23は受光素子、24はフレネルレンズ、25はガラス板、26は原稿であり、27は光の反射点を示している。
【0023】前記発光素子22は、例えば、発光波長λ=560nmのLEDアレイをイメージセンサの走査方向に平行に配置して発光面がガラス板25の斜面に密着するように取り付けられ、発光素子22からの照射光がガラス板25内に照射されるようになっている。前記受光素子23は、センサチップ等を走査方向に平行に1列に並べて配置し、かつセンサ面がガラス板25の斜面に密着するように形成し、原稿26の面からの反射光を読み取れるようになっている。
【0024】前記アレイ状のフレネルレンズ24はガラス板25上に一体形成したものである。このアレイ状のフレネルレンズ24は、イメージセンサの走査方向に平行になるようにガラス板25上に形成され、原稿26の面からの反射光を受光素子23のセンサ面に結像する仕組みになっている。
【0025】ガラス板25の断面は図3に示すように、原稿26に接する底面25-aに対して150度の角度を持つ斜面25-bを形成し、もう一方の底面25-aに隣り合わせの斜面25-cは底面25-aと75度の角度を持つように形成する。ガラス板25はガラス板内部を通る光が、ガラス表面部分で反射するようにガラス板25の表面を鏡面加工する。
【0026】以上のように構成された密着型イメージセンサの動作を説明すると、発光素子22から照射された光の一部がガラス板25の斜面25-bの垂直方向に照射され、ガラス板25の上面25-dの反射点27-aに入射角30度で入射し、反射角30度で反射する。以下、同様にガラス板25の上面25-dと底面25-aの間を、27-a,27-b,27-c,27-d,27-eで入射,反射を角度30度で繰り返し、ガラス板25の斜面25-cに入射角75度で入射し、反射点27-fで反射角75度で反射して原稿26の面に垂直に入射する。
【0027】原稿26の面の反射点27-gで乱反射した光の一部は、原稿26の面に対して垂直に反射し、再びガラス板25の斜面25-cに入射角75度で入射し、反射点27-fで反射角75度で反射する。反射点27-fで反射した光は反射点27-eに入射角30度で入射して反射角30度で反射する。以下、反射点27-d,27-cと同様の反射を繰り返す。27−cで反射した光は、27−bに入射角30度で入射する。反射点27-bにはフレネルレンズ24が形成されており、反射点27-cから反射してきた上記反射光の反射角度を変えて、ガラス板25の反射点27-hでの反射を介して、受光素子23のセンサ面に結像するようになっている。受光素子23に届いた原稿26の反射点27-gの光学情報を読み取り回路等で電気信号に変換される仕組みになっている。
【0028】本実施例2によれば、前記実施例1と同様に小型化され、十分な光路長が得られ、所定の焦点距離が確保でき、コストダウンが図れる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の密着型イメージセンサは、従来の完全密着イメージセンサよりも焦点深度を深くとることが可能で、しかも従来の完全密着イメージセンサよりも小さくすることが可能である。また、搬送系の調整がしやすく、コストも従来よりも安くできる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013