JP3085641B2

JP3085641B2 - 画像入力装置

Info

Publication number: JP3085641B2
Application number: JP07161910A
Authority: JP
Inventors: 浩之奥芝; 強安富; 啓徳森田; 昌彦古満; 成明田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH0918649A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータ、カラース
キャナ、バーコードリーダ、ＯＣＲ用スキャナ、ファク
シミリ、携帯端末、デジタルコピー機、製版機、ならび
にエリアＣＣＤを用いた放送用テレビカメラ、８ｍｍビ
デオ、電子スチルカメラなどに用いられる光量検出部材
およびこの光量検出部材を搭載した画像入力装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信技術の進展は著しく、そのた
めの各種情報伝達または情報収集のデバイスが開発され
ている。そして、携帯端末用に使用するデバイスであれ
ば、小型化が市場のニーズとなっている。

【０００３】上記デバイス（画像入力装置）として、画
像情報を検知するためのイメージセンサがあって、ＣＣ
Ｄ方式とＣＩＳ方式（密着型イメージセンサ）の２種類
に区分できる。ＣＣＤ方式であれば、ＣＩＳ方式と比べ
て５ｍｍ以上の焦点深度（焦点位置からのずれに対する
認識の許容特性）が得られるので、この程度の焦点深度
により携帯端末用デバイスとして使用した場合に実用性
が高まるという特長がある。

【０００４】ＣＣＤ方式のイメージセンサを図５と図６
により説明すると、図５は原稿からの反射光路をミラ−
により屈折してＣＣＤに検知する画像入力装置（原稿読
み取り装置１）の原理図であり、図６はＣＣＤ搭載要部
の概略構成を示す断面図である。

【０００５】図５の原稿読み取り装置１によれば、２は
原稿、３は原稿２を搭載する透明基板、４、５はミラ
ー、６は光学レンズ、７はＣＣＤパッケージであって、
ミラー５は透明基板３に対して図の裏面側に並設してい
る。そして、光源（図示せず）が透明基板３を通して原
稿２を照射し、その反射光がふたたび透明基板３を通過
し、さらにミラー４およびミラー５を順次反射し、光学
レンズ６を通してＣＣＤパッケージ７に集光する構成で
ある。

【０００６】図６のＣＣＤ搭載要部においては、光学レ
ンズ６を筐体８に固定し、ＣＣＤパッケージ７を基板９
に搭載し、この基板９をさらに筐体８に固定した構造で
ある。ＣＣＤパッケージ７はパッケージ１０のなかにＣ
ＣＤチップ１１を搭載し、ＣＣＤチップ１１に対してワ
イヤーボンディングし、さらにパッケージ１０を封止ガ
ラス１２により封止している。

【０００７】また、原稿読み取り装置１の寸法を例示す
ると、ＣＣＤチップ１１の画素ピッチは７〜１４μｍ程
度であって、Ａ４サイズの原稿２を読み取る場合であれ
ば、原稿２の幅２１６ｍｍに対してＣＣＤチップ１１の
長尺寸法は約２４ｍｍとなる。

【０００８】つぎにＣＣＤ搭載要部の組立工程を述べる
が、はじめにＣＣＤパッケージ７の製作方法を記述する
と、ＣＣＤチップ１１のウエハーはＣ−ＭＯＳプロセス
などのＩＣフォトリソラインにより形成し、そのウエハ
ーをプロービングおよびダイシングし、その後にセラミ
ックやプラスチックなどのパッケージ１０に挿入して固
定し、さらにＣＣＤチップ１１をリードフレームにワイ
ヤーボンディングする。しかる後にＢＫ７のような光学
グレードの封止ガラス１２によって封止し、かくしてＣ
ＣＤパッケージ７が得られる。

【０００９】このＣＣＤパッケージ７を基板９の上に半
田付けによって固定し、ついで基板９を筐体８にビス止
めして固定し、ほぼ同時に筐体８に対して、透明基板３
と、ミラー４、５と、光学レンズ６とを適当な部位に配
し、基板９と光学レンズ６とミラー４、５と透明基板３
との相互間位置を微調整して、光学設定を完了する（特
開平６−３３４８１１号や特開平６−３４７９０４号参
照）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た原稿読み取り装置１によれば、各部材の相互間位置を
微調整するに当たって、実装技術を含めた多大の調整機
構ならびに多数個の調整ネジおよび治具が必要となり、
さらに熟練した技術も要求される。そして、このような
煩雑の作業工程によって製造所要時間が大幅に長くなる
という問題点もある。たとえば、ＣＣＤパッケージ７は
基板９に半田付けにより固定しているが、その位置精度
はたいへん困難であり、さらにＣＣＤパッケージ７内の
ＣＣＤチップ１１の位置精度（ダイマウント）もたいへ
ん困難である。また、セラミックのＣＣＤパッケージ７
の場合には、それを作製する際、焼成によって寸法にバ
ラツキが生じることも問題となる。そして、特に６００
ＤＰＩという高密度化した原稿読み取り装置１におい
て、このような光学調整が顕著な問題となる。

【００１１】また、従来の原稿読み取り装置１において
は、透明基板３やミラー４、５も含めて多大な光学微調
整が必要となっているので、光学レンズやＣＣＤからな
る光量検出部材を一個の部品として製造することができ
ないという問題点もある。

【００１２】その上、図７および図８のＣＣＤパッケー
ジ７に示すように、封止ガラス１２を光通過する構成で
あるために、光学特性が低下するという問題点もある。
すなわち、図７のＣＣＤパッケージ７によれば、入射光
が封止ガラス１２で表面反射したり、乱反射して迷光が
生じて、封止ガラス１２での光透過率が著しく下がり、
図８のＣＣＤパッケージ７によれば、ＣＣＤチップ１１
の端に位置するビットに対して、斜めに光入射するの
で、封止ガラス１２によるプリズム効果（波長分散）に
よって色分解特性やＭＴＦが劣化するという問題点もあ
る。

【００１３】したがって、本発明の目的は簡単かつ容易
な作業によって光学調整および寸法設定をおこない、し
かも、光学特性を高めた高性能かつ低コストの画像入力
装置を提供することにある。

【００１４】また本発明の目的は光学レンズやＣＣＤか
らなる光量検出部材を市場ルートにのるような一個の部
品となして、しかも、これらの光学調整をあらかじめ完
了した光量検出部材を提供することにある。

【００１５】

【問題点を解決するための手段】本発明の画像入力装置
に用いる光量検出部材においては、光学レンズと、この
光学レンズを固定するレンズ固定用筐体と、受光部を露
出した状態のＣＣＤと、このＣＣＤを搭載する回路基板
とから成り、上記光学レンズとレンズ固定用筐体と回路
基板とにより密閉空間を形成し、その密閉空間を上記光
学レンズを通して受光部に結像せしめるように寸法設定
したことを特徴とする。

【００１６】また、本発明の画像入力装置は、原稿を搭
載するための透明基板を配設してなる筐体の外側に光量
検出部材を配し、この光量検出部材は光学レンズと、光
学レンズを固定するレンズ固定用筐体と、受光部を露出
した状態のＣＣＤと、ＣＣＤを搭載する回路基板とから
成り、上記光学レンズとレンズ固定用筐体と回路基板と
により密閉空間を形成し、この密閉空間を上記光学レン
ズを通して受光部に結像せしめるように寸法設定して成
り、つぎに前記筐体の内部に設けた光源とミラ−を上記
光量検出部材に適合するように光学調整して、光源によ
り透明基板を通して原稿を光照射し、その反射光をミラ
−によって反射させて上記光量検出部材に入射せしめる
よう構成したことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明に係る光量検出部材によれば、ＣＣＤパ
ッケージではなく、そのＣＣＤ（ベア）チップ、すなわ
ち受光部を露出した状態のＣＣＤを使用し、さらに光学
レンズとレンズ固定用筐体と回路基板とにより密閉空間
を形成し、その密閉空間を光学レンズを通して受光部に
結像せしめるように寸法設定した構成にしているので、
ＣＣＤパッケージに設けた従来の封止ガラスを不要と
し、代わって上記のような密閉空間を形成してＣＣＤの
受光部が塵や埃などにより汚染されないようにしてい
る。かくして、このような構成の光量検出部材であれ
ば、ＣＣＤの受光部と光学レンズとの間を筐体でもって
光学調整をおこなった一個の部品となり、そのための製
品化もできる。

【００１８】また、本発明の画像入力装置は、原稿を搭
載するための透明基板を配設した筐体の内部に、光源と
ミラーとを設け、外側に上記光量検出部材を配した構成
であって、すでに光学調整した光量検出部材に対して、
さらに上記筐体を設ける装置となる。したがって、光学
調整の箇所が光量検出部材に限定できるので、まずはそ
れを調整すればよく、さらに光学調整済の光量検出部材
に適合するように光源とミラーを光学調整すればよく、
このように各部材の相互間位置の微調整を区別すること
ができるので、従来のように複雑な調整機構ならびに多
数個の調整ネジおよび治具を必要とするものでなくな
り、さらに熟練した技術も要しなくなり、その結果、簡
単かつ容易な作業によって光学調整をおこなうことがで
き、低コストの画像入力装置が提供できる。

【００１９】さらにまた、本発明においては、従来、光
学レンズとＣＣＤとの間に存在していたＣＣＤパッケー
ジ封止用の光学ガラスを使用しなくなるので、光学レン
ズを通過した光がその光学ガラスで表面反射しなくな
り、また、乱反射による迷光も生じなくなり、しかも、
色分解特性やＭＴＦが劣化しなくなり、その結果、光学
特性を高めた高性能かつ高信頼性の光量検出部材および
画像入力装置が提供できる。

【００２０】加えて、ＣＣＤパッケージを不要とするこ
とで、その分、寸法や空間が狭くなり、これによって携
帯端末用デバイスなどの市場の小型化ニーズに応じて、
さらに小型化を達成した画像入力装置が提供できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図１〜図４により説明する。
図１は本発明の光量検出部材１３の断面図であり、図２
は受光部を露出した状態のＣＣＤの平面図である。ま
た、図３と図４はそれぞれ本発明画像入力装置としての
原稿読み取り装置の断面図である。

【００２２】図１の光量検出部材１３によれば、１４は
ガラスフィラー入りのポリーボネートからなるおおむね
円錐形状のレンズ固定用筐体であり、その円筒体内部に
光学レンズ１５を固定し、光学レンズ１５と対向する部
位に厚み８ｍｍの回路基板１６を固定し、これによって
光学レンズ１５と筐体１４と回路基板１６とにより密閉
空間１８を形成し、さらに回路基板１６の上に受光部を
露出した状態（ベアチップ状）のＣＣＤ１７を固定し、
その各電極をボンディングワイヤー１８でもって回路基
板１６へ導通させている。そして、１９は回路基板１６
に対するアルミニウム板からなる補強板、２０は回路基
板１６と補強板１９とを筐体１４に固定するためのネ
ジ、２１はコネクタである。

【００２３】また図２のＣＣＤ１７においては、２２は
多数個の受光素子（ＣＣＤベアチップ）が配列された受
光部、２３は各受光素子と金線でもってワイヤボンデイ
ングするためのボンデイングパッド、２４は位置決め用
穴、２５は位置決め用マーカ、２６は１０ピンコネク
タ、２７はノイズ対策用タンタルである。

【００２４】つぎに上記構成の光量検出部材１３の製作
方法を述べる。（１）まず回路基板１６には一方もしく
は両方の主面に金メッキをしたものを使用し、その基板
厚みが２ｍｍ以下の場合には補強板１９を使用する。そ
して、防塵対策上、スルーホールはレジストなどでもっ
て密閉する。もし、補強板１９を使用した場合には、そ
れにノイズ対策上、アースするのがよい。

【００２５】（２）ついで、回路基板１６に設けた位置
決め用マーカ２５でもって、あるいは位置決め用穴２４
でもって位置を自動認識しながら、ＣＣＤ１７を回路基
板１６上に配置する。本発明者等の実験によれば、認識
誤差は±５μｍ以上、実装誤差は±５μｍ以下であっ
た。

【００２６】（３）ＣＣＤ１７を回路基板１６上に実装
する。この実装にはＩＣ用の接着材を用いて、それを介
して固定する。本発明者等の実験によれば、ＣＣＤ１７
の位置をさらに微調整して、実装誤差は±２μｍ以下に
できた。

【００２７】（４）精密射出成形により作製されたポリ
カーボネート、ザイロン、金属などからなる筐体１４に
は、その成形に当たって、光学レンズ１５を配設する位
置をすでに決定することができるので、このような筐体
１４にプラスチックの光学レンズ１５を超音波溶着す
る。ただし、ガラスの光学レンズ１５を使用する場合に
は圧入して固定する。

【００２８】本発明者等はＣＣＤ１７の画素間ピッチが
１４μｍであり、受光素子（画素）が２０４８個であっ
て、Ａ４サイズの原稿を読み取る場合に（受光部２２の
長尺寸法は１４μｍ×２０４８＝２８．６ｍｍとな
る）、九州松下電器（株）製のダイマウンタ（商品Ｎ
ｏ．Ｄ／Ｍ−５２００）を用いて、上記製作方法にした
がって認識実装したところ、図２のＣＣＤ１７に示すよ
うな認識部位Ｚに対する方向Ｘ、方向Ｙおよび角度θの
それぞれの誤差ΔＺ、ΔＸ、ΔＹ、Δθは下記のとおり
であった。

【００２９】ΔＸ＝５μｍΔＹ＝５μｍΔＺ＝１０μｍ
Δθ＝ｔａｎ-1（ΔＹ／Ｘ）＝０．００５／２８．６＝
０．０１００°ちなみに、従来の原稿読み取り装置１に
おいては、ΔＸ＝８００μｍ、ΔＹ＝５００μｍ、ΔＺ
＝５００μｍ、Δθ＝ｔａｎ-1（ΔＹ／Ｘ）＝０．５／
２８．６＝１．００１５７°であった。

【００３０】かくして上記構成の光量検出部材１３にお
いては、光学レンズ１５と筐体１４と回路基板１６とに
より密閉空間１８を形成し、その密閉空間１８を光学レ
ンズ１５を通して受光部２２に集光せしめるように寸法
設定した構成にしているので、受光部２２が塵や埃など
により汚染されなくなり、さらに受光部２２と光学レン
ズ１５との間を筐体１４でもって光学調整をおこなった
一個の製品化した部品となる。しかも、ＣＣＤパッケー
ジを不要とすることで、その分、寸法や空間が狭くな
り、これによって小型化が達成できる。

【００３１】つぎに光量検出部材１３を組み込んだ原稿
読み取り装置の構成を図３と図４に示す。なお、図５と
同一箇所には同一符号を付す。

【００３２】図３の原稿読み取り装置２８によれば、原
稿２を搭載する透明基板３を配設してなる筐体２９の内
部に、たとえばＬＥＤからなる光源３０とミラー４、５
とを設け、外側に光量検出部材１３を配して、光源３０
により透明基板３を通して原稿２を光照射し、その反射
光路をミラー４、５によって屈折して光量検出部材１３
に入射せしめた構成である。

【００３３】かくして上記構成の原稿読み取り装置２８
においては、光学調整済の光量検出部材１３に適合する
ように光源３０とミラー４、５を光学調整および寸法設
定すればよく、その結果、簡単かつ容易な作業によって
光学調整をおこなうことができた。

【００３４】本発明者等の実験結果によれば、４ｌｐ／
ｍｍの白黒原稿をスキャンした際のＭＴＦは、読み取り
中心部で最大８０％となり、読み取り周辺部で最小５０
％となった。さらに焦点深度１０ｍｍ、読み取り信号の
暗出力のピーク差は３ｍＶ、１０２６階調、０．１ｍｓ
ｅｃ／ｌｉｎｅという優れた特性が得られた。そして、
この原稿読み取り装置２８の組立スピードも、従来と比
べて約２／３程度にまで減少することができた。さらに
また、光量検出部材１３として、Ａ４タイプの６００Ｄ
ＰＩフルカラーのスキャナー用のもの、あるいはＡ３タ
イプの４００ＤＰＩデジタルコピー機用のものなども、
同様に優れた評価結果が得られた。

【００３５】また、図４の原稿読み取り装置３１によれ
ば、筐体３２の外側に別種の光量検出部材３３を配した
ものであって、この光量検出部材３３においては、３４
は光学レンズ、３５はレンズ固定用筐体、３６はＣＣＤ
１７を搭載した回路基板であって、光学レンズ３４とレ
ンズ固定用筐体３５と回路基板３６とにより密閉空間３
７を形成し、密閉空間３７を光学レンズ３４を通して受
光部２２に集光せしめるように寸法設定している。

【００３６】そして、原稿２を搭載する透明基板３８を
配設してなる筐体３２の内部に、光源３９とミラー４
０、４１、４２とを設け、光源３９により透明基板３８
を通して原稿２を光照射し、その反射光路をミラー４
０、４１、４２によって屈折して光量検出部材３３に入
射せしめた構成である。

【００３７】かくして上記構成の原稿読み取り装置３１
においても、光学調整済の光量検出部材３３に適合する
ように光源３９とミラー４０、４１、４２を光学調整す
ればよく、その結果、簡単かつ容易な作業によって光学
調整をおこなうことができた。

【００３８】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種
々の変更、改良等が可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上の通り、本発明の光量検出部材によ
れば、ＣＣＤパッケージの封止用光学ガラスを不要とし
ても、ＣＣＤの受光部が塵や埃などにより汚染されない
ようにして、さらにＣＣＤの受光部と光学レンズとの間
を筐体でもって光学調整をおこなう構成にしており、こ
れによって一個の製品化した電子部品となり、その結
果、本発明の汎用性のある光量検出部材に対応して、各
種形状の画像入力装置に使用することができる。

【００４０】また、本発明の画像入力装置は、本発明の
すでに光学調整した光量検出部材を配した構成であっ
て、従来のように複雑な調整機構ならびに多数個の調整
ネジおよび治具を必要とするものでなくなり、さらに熟
練した技術も要しなくなり、その結果、簡単かつ容易な
作業によって光学調整をおこなうことができ、低コスト
の画像入力装置が提供できる。

【００４１】さらにまた、本発明においては、ＣＣＤパ
ッケージ封止用ガラスを使用しなくなるので、光学特性
を高めた高性能かつ高信頼性の光量検出部材および画像
入力装置が提供できる。その上、携帯端末用デバイスな
どの市場の小型化ニーズに応じて、さらに小型化を達成
した画像入力装置が提供できる。

【００４２】したがって、本発明の画像入力装置を用い
たコンピュータ、カラースキャナ、バーコードリーダ、
ＯＣＲ用スキャナ、ファクシミリ、携帯端末、デジタル
コピー機、製版機、ならびにエリアＣＣＤを用いた放送
用テレビカメラ、８ｍｍビデオ、電子スチルカメラなど
では、低コスト、小型化および高い信頼性という利点が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光量検出部材の断面図である。

【図２】ＣＣＤの平面図である。

【図３】本発明の画像入力装置の断面図である。

【図４】本発明の画像入力装置の断面図である。

【図５】従来の原稿読み取り装置（画像入力装置）の原
理を示す断面図である。

【図６】従来の原稿読み取り装置におけるＣＣＤ搭載要
部の概略構成を示す断面図である。

【図７】従来の原稿読み取り装置におけるＣＣＤパッケ
ージの要部拡大断面図である。

【図８】従来の原稿読み取り装置におけるＣＣＤパッケ
ージの要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１３、３３光量検出部材１４、３５レンズ固定用筐体１５、３４光学レンズ１６、３６回路基板１８、３７密閉空間１７ＣＣＤ２２受光部２８、３１原稿読み取り装置２９、３２筐体３０、３９光源４、５、４０、４１、４２ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中成明京都府京都市山科区東野北井ノ上町５番地の22 京セラ株式会社内審査官大野雅宏 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/028

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿を搭載するための透明基板を配設して
なる筐体の外側に光量検出部材を配し、この光量検出部
材は光学レンズと、該光学レンズを固定するレンズ固定
用筐体と、受光部を露出した状態のＣＣＤと、該ＣＣＤ
を搭載する回路基板とから成り、上記光学レンズとレン
ズ固定用筐体と回路基板とにより密閉空間を形成し、該
密閉空間を上記光学レンズを通して受光部に結像せしめ
るように寸法設定して成り、つぎに前記筐体の内部に設
けた光源とミラ−を上記光量検出部材に適合するように
光学調整して、光源により透明基板を通して原稿を光照
射し、その反射光をミラ−によって反射させて上記光量
検出部材に入射せしめるよう構成したことを特徴とする
画像入力装置。