JP2010011249A - Light guide and image sensor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえばフラットベッドスキャナなどに用いられる導光体、およびイメージセンサモジュールに関する。 The present invention relates to a light guide used for, for example, a flatbed scanner and an image sensor module.
図6は、従来の導光体およびこれを用いたイメージセンサモジュールの一例を示している(たとえば特許文献1参照)。同図に示されたイメージセンサモジュールXは、基板91、光源モジュール92、複数のセンサICチップ93、導光体94、およびケース95を備えている。基板91は、絶縁基板であり、複数のセンサICチップ93が主走査方向xに配列されている。光源モジュール92は、赤色光、緑色光、青色光を発するLEDチップ92aを備えている。
FIG. 6 shows an example of a conventional light guide and an image sensor module using the same (see, for example, Patent Document 1). The image sensor module X shown in the figure includes a
導光体94は、主走査方向xに延びる棒状であり、たとえば透明なアクリル樹脂からなる。導光体94には、光入射面94a、光反射面94b、および光出射面94cが形成されている。光入射面94aからは、光源モジュール92が発した光が入射する。光反射面94bは、主走査方向xと直角である方向にそれぞれが延びている複数のテーパ状の溝が、主走査方向xに所定のピッチで配列された構成とされている。導光体94内を進行してきた光は、光反射面94bのこれらの溝によって光出射面94cに向けて反射される。光出射面94cからは、主走査方向xに延びる線状光が出射される。この線状光を読取対象物に照射することにより、その反射光をセンサICチップ93によって受光する。これにより、読取対象物に記載された内容を電子データとして取り込むことができる。
The
上記構成のイメージセンサモジュールXにおいては、光反射面94bの上記溝に到達した光は、当該溝のテーパ面で反射されて略一定の方向に向かう。そうすると、光出射面94cから出射される線状光については、溝ピッチ相当で複数の光量のピークが生じることになる。このようなことでは、読取対象物における主走査方向xの全長域の照度に大きなバラつきが生じてしまい、読取対象物を読み取って得られる画像の質が低下してしまう。これに対し、上記溝ピッチを狭くして出射される線状光の各所の光量の均一化を図ることが考えられる。しかしながら、導光体94は、一般に射出成形によって形成される。上記溝ピッチを狭くするには、成形金型において高い寸法精度が要求される。このことは、金型の製作に困難を来すことになり、ひいては導光体の製造も困難になるという不都合があった。
In the image sensor module X configured as described above, the light that has reached the groove of the
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光出射面から発せられる線状光の各所の光量の均一化を図りつつ、容易に製造することが可能な導光体、およびこの導光体を備えたイメージセンサモジュールを提供することを課題とする。 The present invention has been conceived under the above-described circumstances, and is a light guide that can be easily manufactured while making the amount of light of the linear light emitted from the light exit surface uniform. It is an object to provide a body and an image sensor module including the light guide.
本発明の第1の側面によって提供される導光体は、全体として直線状に延び、かつ略円柱形状に形成されており、長手方向端部に設けられた光入射面と、上記長手方向に延びており、上記光入射面から入射した光を対向する出射方向に向けて反射させる光反射面と、上記光反射面から進行してきた光を上記長手方向に延びる線状光として出射させる光出射面と、を備える導光体であって、上記光反射面は、上記長手方向に延びて形成された凹部の底部に設けられていることを特徴とする。 The light guide provided by the first aspect of the present invention extends linearly as a whole and is formed in a substantially cylindrical shape. A light reflecting surface that extends and reflects light incident from the light incident surface toward the opposite emitting direction, and light emission that emits light traveling from the light reflecting surface as linear light extending in the longitudinal direction The light reflecting surface is provided at the bottom of a recess formed to extend in the longitudinal direction.
このような構成によれば、上記光反射面が上記凹部の底部に設けられているため、上記光反射面とそれ以外の部分との境界を正確に規定することができる。したがって、上記光反射面に一様な光散乱反射機能を持たせることにより、上記光出射面から発せられる線状光の各所の光量の均一化を図ることが可能である。また、上記光反射面が上記導光体内部に食い込むように形成されるため、上記導光体の外部へ不当に漏れる光を減らし、上記線状光の光量を全体として増やすことが可能となっている。 According to such a structure, since the said light reflection surface is provided in the bottom part of the said recessed part, the boundary of the said light reflection surface and an other than that part can be prescribed | regulated correctly. Therefore, by providing the light reflecting surface with a uniform light scattering / reflecting function, it is possible to make uniform the amount of light in each part of the linear light emitted from the light emitting surface. In addition, since the light reflecting surface is formed so as to bite into the light guide, it is possible to reduce light that leaks to the outside of the light guide and to increase the amount of the linear light as a whole. ing.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光反射面には、塗装が施されている。この塗装の色はたとえば、白色が好ましい。このような構成によれば、たとえば、上記凹部に塗料を流し込むことにより容易に上記光反射面に一様な光散乱反射機能を付与することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the light reflecting surface is painted. The coating color is preferably white, for example. According to such a configuration, for example, a uniform light scattering / reflecting function can be easily imparted to the light reflecting surface by pouring paint into the recess.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光反射面は、微細粗面に形成されている。このような構成によれば、上記光反射面に一様な光散乱反射機能を付与することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the light reflecting surface is formed as a fine rough surface. According to such a configuration, a uniform light scattering reflection function can be imparted to the light reflecting surface.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、その幅が、上記長手方向において上記光入射面から離間するほど連続的に広がる領域を有する。このような構成によれば、上記光入射面から遠ざかるにつれて上記光入射面から到達する光量が低下する一方で、上記光入射面から遠ざかるにつれて上記光反射面による光反射量を増加させることができる。このため、上記導光体は、上記光出射面から発せられる線状光の各所の光量の均一化を図ることが可能となっている。 In a preferred embodiment of the present invention, the recess has a region where the width continuously expands as the distance from the light incident surface increases in the longitudinal direction. According to such a configuration, the amount of light reaching the light incident surface decreases as the distance from the light incident surface decreases, while the amount of light reflected by the light reflecting surface can increase as the distance from the light incident surface decreases. . For this reason, the said light guide can aim at equalization of the light quantity of the various places of the linear light emitted from the said light-projection surface.
本発明の第2の側面によって提供されるイメージセンサモジュールは、本発明の第1の側面によって提供される導光体と、上記光入射面に正対する光源モジュールと、上記導光体を収容するケースと、上記長手方向に沿って配列され、読取対象物によって反射された線状光を受光する受光センサと、を備えることを特徴とする。このような構成によれば、読取対象物の内容を均一な色調で読み取ることができる。 The image sensor module provided by the second aspect of the present invention accommodates the light guide provided by the first aspect of the present invention, the light source module facing the light incident surface, and the light guide. A case and a light receiving sensor arranged along the longitudinal direction and receiving linear light reflected by a reading object are provided. According to such a configuration, the content of the reading object can be read with a uniform color tone.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
図1および図2は、本発明に係るイメージセンサモジュールの一例を、図3〜図5は、本発明に係る導光体の一例を、それぞれ示している。本実施形態のイメージセンサモジュールAは、基板1、光源モジュール2、複数のセンサICチップ3、導光体4、レンズアレイ5、およびケース6を備えている。イメージセンサモジュールAは、図2に示すようにたとえば原稿載置台St上に置かれた原稿Dcに対して、副走査方向yに相対動させられながら、原稿Dcの記載内容を画像データとして読み取るものとして構成されている。
1 and 2 show an example of an image sensor module according to the present invention, and FIGS. 3 to 5 show an example of a light guide according to the present invention. The image sensor module A of this embodiment includes a substrate 1, a
図1および図2に示すように、基板1は、たとえばアルミナまたは窒化アルミなどのセラミック製であり、主走査方向xを長辺方向、副走査方向yを短辺方向とする長矩形状とされている。基板1は、ケース6の下端に取り付けられており、ケース6に対する位置決めがなされている。基板1には、複数のセンサICチップ3が搭載されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate 1 is made of ceramic such as alumina or aluminum nitride, and has a long rectangular shape with the main scanning direction x as the long side direction and the sub-scanning direction y as the short side direction. Yes. The substrate 1 is attached to the lower end of the
光源モジュール2は、光源基板20、複数の端子21、3つのLEDチップ22、およびケース23を具備して構成されている。光源基板20は、矩形状であり、たとえばセラミック製である。または、光源基板20は、補強部材とポリイミド樹脂との複合材、あるいはガラスエポキシ樹脂からなる。複数の端子21は、光源モジュール2を基板1に接続するためのものである。各端子21は、一端がクリップ状とされている。各端子21は、このクリップ状の部分によって光源基板20に取り付けられている。3つのLEDチップ22は、たとえば赤色光、緑色光、および青色光を発光するものであり、光源基板20に直列に搭載されている。ケース23は、たとえば白色樹脂製であり、3つのLEDチップ22を囲っている。
The
複数のセンサICチップ3は、それぞれが受光部(図示略)を有する平面視長矩形状の半導体チップであり、本発明で言う受光センサの一例である。複数のセンサICチップ3は、主走査方向xに沿って基板1上に搭載されており、図2に示すようにレンズアレイ5の直下に配置されている。センサICチップ3は、光電変換機能を有しており、受光量に対応した出力レベルの画像信号を出力するように構成されている。
The plurality of
図3〜図5に示すように、導光体4は、たとえば、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)などのアクリル樹脂からなる透明度が高い部材であり、全長にわたって断面略円形状を有する略円柱形状とされている。導光体4は、たとえば金型を用いた射出成形によって形成されたものであり、光入射面4A、光反射面4B、および光出射面4Cを有している。光入射面4Aは、図1に示すように光源モジュール2からの光を導光体4内に導入するための面であり、導光体4の主走査方向xにおける一端面によって構成されている。光入射面4Aは、光源モジュール2からの光が散乱することを防止するために、鏡面仕上げとされており、本実施形態においては、図3および図4に示すようにゆるやかな凸状とされている。本実施形態においては、導光体4は、全長が230mm程度、直径が4mm程度とされている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
光反射面4Bは、光入射面4Aから主走査方向xに沿って進行してきた光を、この光反射面4Bに対向して設けられた光出射面4Cに向けて方向z’(出射方向)に沿って反射させるための面である。図3〜図5に示すように、光反射面4Bは、凹部41の底部に設けられている。凹部41は、主走査方向xに延びる断面略矩形の帯状とされている。本実施形態では、凹部41の底部は平面状とされ、この底部部分に白色塗装42が施されることによって光散乱機能を有する光反射面4Bが形成されている。白色塗装42は、たとえばディスペンサーを用いた塗布によって形成される。なお、白色塗装42の形成は、インクジェットを用いる方法や、塗料を流し込む方法によっても可能である。
The
本実施形態では、凹部41は、その幅寸法(方向y’における寸法)が、光入射面4Aから遠ざかるほどその幅が連続して一様に広がるように形成されている。凹部41の幅寸法は、たとえば0.2〜0.85mmとっている。また、本実施形態においては、凹部41は、深さが0.2〜0.5mm程度とされている。図5においては、凹部41の底部に設けられた光反射面4Bによって反射された光の経路の例を仮想線で示している。
In the present embodiment, the
光出射面4Cは、原稿Dcに向けて光を出射する面であり、主走査方向xに延びている。光出射面4Cからは、主走査方向xに延び、z’方向に沿って進行する線状光が出射される。
The
レンズアレイ5は、原稿Dcによって反射された光を複数のセンサICチップ3に正立等倍で集束するためのものである。レンズアレイ5は、主走査方向xに延びるブロック状のホルダと主走査方向xに沿って配列された複数のレンズとを備えている。これらのレンズは、その光軸が主走査方向xおよび副走査方向yのいずれに対しても直角である方向zに延びている。
The
ケース6は、合成樹脂製であり、主走査方向xに延びる略ブロック状とされている。ケース6は、基板1、光源モジュール2、複数のセンサICチップ3、導光体4、およびレンズアレイ5を収容している。
The
次に、上記構成の導光体4、およびこの導光体4を備えたイメージセンサモジュールAの作用について説明する。
Next, the operation of the
本実施形態によれば、光源モジュール2から発せられて導光体4内を進行する光は、光反射面4Bによって反射され、光出射面4Cから出射される。白色塗装42が施された光反射面4Bは、主走査方向xに沿って一様な光散乱反射機能を有しており、光出射面4Cから出射する線状光は、主走査方向xの全長域にわって各所の光量がほぼ均一な状態となっている。したがって、原稿Dcの記載内容を均一な色調の画像データとして読み取ることができる。
According to this embodiment, the light emitted from the
また、本実施形態では、光反射面4Bが凹部41の底部に設けられているため、光反射面4Bとそれ以外の部分との境界を正確に規定することができる。このため、断面略円形状とされた導光体4においても光反射面4Bとそれ以外の部分との境界を正確に規定することができる。このことは、光出射面4Cから出射する線状光の各所の光量を均一にする上で好適である。
Moreover, in this embodiment, since the
またさらに、図5に示すように、光反射面4Bは導光体4の内部に食い込むように形成されているため、光反射面4Bで乱反射した光が導光体4の外部へ漏れにくく、また、導光体4から漏れ出る光がz’方向に沿って進行する、このため、導光体4は、無駄となる光が少ないためより明るい線状光を出射可能となっている。したがって、導光体4を備えたイメージセンサモジュールAは、より明るい線状光によって原稿Dcの記載内容を好ましく読み取ることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 5, since the
光入射面4Aから入射して導光体4内の各所に到達する光の量は、光入射面4Aから遠ざかるにつれて低下する傾向にある。これに対し、本実施形態では、上述のように光入射面4Aから遠ざかるにつれて、光反射面4Bの幅が大きくなっている。このため、導光体4は、光出射面4Cから発せられる線状光の各所の光量の均一化を好ましく図ることができる。
The amount of light that enters from the
また、本実施形態では、凹部41に白色塗料を流し込むことにより、比較的容易に光反射面4Bを形成することが可能となっている。
In the present embodiment, the
本発明に係る導光体、およびイメージセンサモジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る導光体、およびイメージセンサモジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The light guide and the image sensor module according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific structure of each part of the light guide and the image sensor module according to the present invention can be varied in design in various ways.
上記実施形態では、凹部41の幅は連続して一様に広がるように形成されているが、凹部41の一部において一定幅の領域があっても構わない。たとえば、光入射面4Aの近傍においては到達する光の量が十分に大きいことを考慮し、凹部41のうち光入射面4Aに近い方の端部は幅狭な一定幅領域としてもよい。また、主走査方向xに進行して端面に到達し、当該端面において反射して戻ってくる光を考慮して、凹部41のうち光入射面4Aから遠い方の端部を幅広な一定幅領域としてもよい。
In the above embodiment, the width of the
また、光反射面4Bが設けられる凹部41が、光入射面4Aから遠ざかるにつれて幅が段階的に変化する構成としてもよい。また、導光体4の長手方向において凹部41が一連に設けられた構成に代えて、上記長手方向において分離するように複数の凹部を設けてもよい。
Moreover, it is good also as a structure where the recessed
また、上記実施形態では、光反射面4Bに白色塗装42が用いられているが、塗装の色は自在に設定可能であり、導光体4は塗装の色に応じた線状光を出射することが可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、凹部41に白色塗装42が施されているが、導光体4を形成する金型における凹部41の底面と対応する部分を微細粗面とすることにより、凹部41の底面を微細粗面に形成しても構わない。
Moreover, in the said embodiment, although the
A イメージセンサモジュール
Dc 原稿(読取対象物)
St 原稿載置台
x 主走査方向(長手方向)
y 副走査方向
y’ 方向
z 方向
z’ 方向(出射方向)
1 基板
2 光源モジュール
3 センサICチップ(受光センサ)
4 導光体
5 レンズアレイ
6 ケース
20 光源基板
21 端子
22 LEDチップ
41 凹部
42 白色塗装
4A 光入射面
4B 光反射面
4C 光出射面
A Image sensor module Dc Document (reading object)
St Document placement table x Main scanning direction (longitudinal direction)
y Sub-scanning direction y 'direction z direction z' direction (outgoing direction)
1
4
Claims (6)
長手方向端部に設けられた光入射面と、上記長手方向に延びており、上記光入射面から入射した光を対向する出射方向に向けて反射させる光反射面と、上記光反射面から進行してきた光を上記長手方向に延びる線状光として出射させる光出射面と、を備える導光体であって、
上記光反射面は、上記長手方向に延びて形成された凹部の底部に設けられていることを特徴とする、導光体。 It extends in a straight line as a whole and is formed in a substantially cylindrical shape.
A light incident surface provided at an end in the longitudinal direction, a light reflecting surface that extends in the longitudinal direction and reflects light incident from the light incident surface toward an opposite emitting direction, and travels from the light reflecting surface A light emitting surface that emits the emitted light as linear light extending in the longitudinal direction,
The light guide, wherein the light reflecting surface is provided at a bottom of a recess formed to extend in the longitudinal direction.
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