JP5087520B2 - イメージセンサモジュール - Google Patents

Description

本発明は、たとえば密着型のイメージセンサモジュールに関する。

従来のイメージセンサモジュールとしては、特許文献１に開示されたものがある。同文献に開示されたイメージセンサモジュールは、いわゆる密着型に分類されるものである。この種のイメージセンサモジュールは、複数の受光素子や発光素子を主走査方向に列状に搭載した基板とレンズモジュールからなる一組の光学システムを本体ケースに収容して構成されている。基板は、本体ケースの底部に配置され、受光素子および発光素子は、互いに遮光された状態で上記基板に搭載されている。発光素子からの光は、本体ケースの内部に設けられた傾斜面で反射しながらレンズモジュールの上方に位置する撮像対象物へと導かれるようになっている。

しかしながら、上記従来のイメージセンサモジュールでは、たとえば撮像対象物のＲＧＢ画像と赤外線画像を得ようとする場合、それぞれの画像に対応する複数種類のイメージセンサモジュールを用意しなければならない。たとえばハンディスキャナでは、異なる種類のイメージセンサモジュールを別々のハンディスキャナに適用し、これら複数のハンディスキャナを用いて読み取り処理を複数回行わなければならない。一方、据え置き型のスキャナに複数のイメージセンサモジュールを組み込む場合には、組み込み部品としての配置構成が複雑になるといった難点がある。

特開２００１−２２３８４４号公報

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、読み取り処理を迅速かつ容易に行うことができ、組み込み部品としての配置構成を簡素化することができるイメージセンサモジュールを提供することをその課題としている。

本発明により提供されるイメージセンサモジュールは、本体ケースと、上記本体ケースの内部において主走査方向に列状に設けられた複数の受光素子と、主走査方向および副走査方向に直交する方向に沿って上記複数の受光素子へと光を導くように上記本体ケースの内部に設けられたレンズモジュールと、上記本体ケースの外方に向けて光を発するように上記本体ケースの内部に設けられた発光ユニットと、を備えたイメージセンサモジュールであって、上記複数の受光素子、レンズモジュール、および発光ユニットは、一組の光学システムとして設けられており、上記本体ケースの内部には、上記光学システムの複数組が副走査方向に並ぶように設けられていることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態としては、上記複数組の光学システムは、互いに異なる波長の光を発する上記発光ユニットを有している。

本発明の好ましい実施の形態としては、上記複数組の光学システムのうち少なくとも一つの光学システムにおいて、上記発光ユニットは、主走査方向および副走査方向に直交する方向を面内方向とする姿勢で上記本体ケースの内部に固定され、複数の発光素子が主走査方向に列状に搭載された発光基板を有している。

本発明の好ましい実施の形態としては、上記発光ユニットはさらに、上記複数の発光素子からの光を上記本体ケースの外方に向けて反射するリフレクタを有している。

本発明の好ましい実施の形態としては、上記複数の発光素子を搭載した上記発光基板の搭載面は、光を反射可能な面からなり、上記リフレクタには、上記複数の発光素子からの光を反射して上記本体ケースの外方へと直接向かわせる直接反射面と、上記複数の発光素子からの光を上記搭載面に向けて反射し、この搭載面を介して上記本体ケースの外方へと反射光を間接的に向かわせる間接反射面とが設けられている。

本発明の好ましい実施の形態としては、上記複数組の光学システムのうち少なくとも一つの光学システムにおいて、上記発光ユニットは、発光素子からの光を主走査方向に延びる線状光として出射する導光部材を有している。

本発明の好ましい実施の形態としては、上記複数組の光学システムには、上記発光ユニットとして、主走査方向および副走査方向に直交する方向を面内方向とする姿勢で上記本体ケースの内部に固定され、複数の発光素子が主走査方向に列状に搭載された発光基板を有するものと、上記複数の発光素子とは別の発光素子からの光を主走査方向に延びる線状光として出射する導光部材を有するものとが含まれている。

本発明の好ましい実施の形態としては、上記複数組の光学システムは、互いに同じ波長の光を発する上記発光ユニットを有しているとともに、副走査方向に所定の間隔で並ぶように設けられている。

本発明の好ましい実施の形態としては、上記発光ユニットは、発光素子からの光を主走査方向に延びる線状光として出射する導光部材を有している。

このような構成によれば、たとえばＲＧＢ色のカラー画像および赤外線画像のそれぞれに対応した複数組の光学システムを備えることにより、これらの画像に対応する読み取り処理を一括して迅速かつ容易に行うことができる。また、据え置き型のスキャナに組み込む場合には、組み込み部品としての配置構成を簡素化することができる。

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。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明にかかるイメージセンサモジュールの一実施形態を示している。本実施形態のイメージセンサモジュールＡは、撮像対象物に密着した状態でこの撮像対象物を読み取るものである。イメージセンサモジュールＡは、本体ケース１および透光カバー２を有する。本体ケース１の内部には、一例として３組の光学システムＳ１〜Ｓ３が副走査方向Ｙに並ぶように設けられている。光学システムＳ１，Ｓ２は、受光基板３、レンズモジュール４、および発光ユニット５からなる。発光ユニット５は、発光基板５０とリフレクタ６０を有して構成されている。他の光学システムＳ３は、受光基板３、レンズモジュール４、および発光ユニット７からなる。発光ユニット７は、導光部材７０および発光基板７１を有して構成されている。

図１に示すように、本体ケース１は、長手方向を主走査方向Ｘとした矩形状を呈し、開口１０を有している。開口１０は、撮像対象物へと光を照射したり撮像対象物からの光を取り込み可能に透光カバー２で閉塞される。この本体ケース１には、光学システムＳ１〜Ｓ３を副走査方向Ｙに並べて配置するための内部空間Ｒ１〜Ｒ３が設けられている。各内部空間Ｒ１〜Ｒ３の底部には、受光基板３が固定され、受光基板３の直上となる位置には、レンズモジュール４が配置される。発光ユニット５，７は、各内部空間Ｒ１〜Ｒ３のレンズモジュール４に対して副走査方向Ｙ側方に配置される。

透光カバー２は、たとえば透明な樹脂あるいはガラスからなる。透光カバー２の外表面には、撮像対象物（図示略）が密接した状態とされ、この撮像対象物から透光カバー２を透過した光が本体ケース１の各内部空間Ｒ１〜Ｒ３へと導かれる。

受光基板３は、複数の受光素子３０を主走査方向Ｘに列状に搭載した基板である。この受光基板３は、各内部空間Ｒ１〜Ｒ３の底部に横置きの姿勢（主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙを面内方向とする姿勢）で配置される。受光素子３０は、レンズモジュール４の直下に位置し、このレンズモジュール４を通過してきた光を受光すると、その受光量に応じたレベルの画素信号を出力する。

レンズモジュール４は、主走査方向Ｘに延びた長手状のホルダ４０に結像用の複数のロッドレンズ４１を保持したものである。各ロッドレンズ４１は、透光カバー２の外表面上に焦点が設定されているとともに、その焦点上の像を各受光素子３０に結像させるように設定されている。

発光ユニット５の発光基板５０は、複数の発光素子５１を主走査Ｘ方向に列状に搭載した基板である。この発光基板５０は、内部空間Ｒ１，Ｒ２においてレンズモジュール４の側方に縦置きの姿勢（主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙに直交する方向を面内方向とする姿勢）で配置される。各発光素子５１は、レンズモジュール４の方に光を出射させるようになっている。各発光素子５１を搭載した発光基板５０の搭載面５０ａは、光を反射可能な面からなる。発光素子５１は、光学システムＳ１，Ｓ２ごとに異なる波長の光を発するＬＥＤからなる。たとえば、光学システムＳ１では、赤外線を発するＬＥＤを発光素子５１として有し、光学システムＳ２では、紫外線を発するＬＥＤを発光素子５１として有する。

リフレクタ６０は、発光素子５１からの光をレンズモジュール４の上方に向けて反射させるためのものである。リフレクタ６０の反射面は、発光素子５１の正面に位置するように形成されている。この反射面としては、発光素子５１からの光を反射してレンズモジュール４の上方へと直接向かわせる直接反射面６０ａと、発光素子５１からの光を発光基板５０の搭載面５０ａに向けて反射し、この搭載面５０ａを介してレンズモジュール４の上方へと反射光を間接的に向かわせる間接反射面６０ｂとがある。直接反射面６０ａは、本体ケース１の上部寄りとなるリフレクタ６０の先端部に平坦な斜面として形成されている。間接反射面６０ｂは、発光素子５１と概ね上下方向に重なる位置で直接反射面６０ａに続いて凹曲面をなすように形成されている。このような直接反射面６０ａおよび間接反射面６０ｂは、発光素子５１から撮像対象物までの光路長を長くするほか、発光素子５１からの光を主走査方向Ｘに拡散させる作用もあり、撮像対象物に対して光の強度分布を均一化させる役割をもつ。このような発光ユニット５を有する光学システムＳ１，Ｓ２では、赤外線や紫外線を撮像対象物に向けて照射し、赤外線画像や紫外線画像を読み取る。

発光ユニット７の導光部材７０は、主走査方向Ｘに延びた長手状を呈し、端部に設けられた発光基板７１からの光をレンズモジュール４の上方へと主走査方向Ｘに延びる線状光として導くものである。このような導光部材７０は、発光基板７１からの光を主走査方向Ｘに拡散させる作用があり、撮像対象物に対して光の強度分布を均一化させる役割をもつ。発光基板７１は、たとえばＲＧＢの光をそれぞれ発する光源７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂを搭載した基板であり、導光部材７０の一端あるいは両端に付設されている。このような発光ユニット７を有する光学システムＳ３では、可視光としてＲＧＢの光を撮像対象物に向けて照射し、ＲＧＢ色のカラー画像を読み取る。

このような光学システムＳ１〜Ｓ３は、副走査方向Ｙに所定の間隔で並ぶように配置されている。すなわち、撮像対象物を副走査方向Ｙに一定速度で搬送すると、各光学システムＳ１〜Ｓ３によって主走査方向Ｘに１ラインずつ撮像対象物が同時に読み取られる。光学システムＳ１では、赤外線画像が得られるとともに、光学システムＳ２では、紫外線画像が得られ、光学システムＳ３では、ＲＧＢ色のカラー画像が得られる。

たとえば、上記イメージセンサモジュールＡを据え置き型のスキャナに組み込んで使用する場合には、単に一度の読み取り処理で撮像対象物全体のカラー画像とともに赤外線画像や紫外線画像を得ることができる。また、据え置き型のスキャナに組み込む際には、従来のように複数の分離独立した部品を組み込む必要がなく、組み込み部品として一つのイメージセンサモジュールＡを組み込むだけでよい。

したがって、本実施形態のイメージセンサモジュールＡによれば、その一つをスキャナに組み込むだけで異なる色調の画像読み取り処理を迅速かつ容易に行うことができ、組み込み部品としての配置構成についても簡素化することができる。

また、発光素子５１を搭載した発光基板５０は、本体ケース１の内部空間Ｒ１，Ｒ２に縦置きの姿勢で配置されるため、複数組の光学システムＳ１〜Ｓ３を内蔵する本体ケース１であってもその小型化を容易に図ることができる。

図３および図４は、本発明にかかるイメージセンサモジュールの他の実施形態を示している。なお、先述した実施形態によるものと同一または類似の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

図３および図４に示すイメージセンサモジュールＢでは、３組すべての光学システムＳ１〜Ｓ３に発光ユニット７が設けられている。これらの光学システムＳ１〜Ｓ３は、副走査方向Ｙに所定の間隔ｔで等ピッチに並んでいる。

撮像対象物を読み取る際には、次のようにして読み取り処理が行われる。

図４（Ａ）に示すように、たとえば撮像対象物Ｗは、所定の位置に留められた状態でイメージセンサモジュールＢに密接させられ、イメージセンサモジュールＢは、所定の速度で右方向に移動しながら読み取り動作を行う。

図４（Ｂ）に示すように、光学システムＳ１〜Ｓ３が並ぶ間隔ｔに等しい距離だけイメージセンサモジュールＢが移動すると、同図（Ｂ）に示す右端の光学システムＳ１の位置から同図（Ａ）に示す左端の光学システムＳ３の位置までの範囲となる撮像対象物Ｗの領域が光学システムＳ１〜Ｓ３によって読み取られる。すなわち、各光学システムＳ１〜Ｓ３は、これらが副走査方向Ｙに並ぶ間隔ｔに等しい幅分の部分画像をそれぞれ取得する。こうして得られたｔ幅分の各部分画像は、デジタル画像処理によって合成され、これにより副走査方向に３×ｔ幅分のカラー画像が得られる。

次に、図４（Ｃ）に示すように、イメージセンサモジュールＢは、読み取り動作を行うことなく副走査方向Ｙに２×ｔ幅分の距離だけ比較的速い速度で移動させられる。これにより、イメージセンサモジュールＢは、それまでに読み取った撮像対象物Ｗの領域を再度読み取ることなく、次に読み取るべき領域の先端位置に到達する。

その後、イメージセンサモジュールＢは、副走査方向Ｙに沿う撮像対象物Ｗの全幅分を読み取るまで、再び図４（Ａ）から図４（Ｂ）を経て図４（Ｃ）の状態になるように上記した動作を繰り返し行う。その結果、撮像対象物Ｗの全体画像が得られる。

このような読み取り処理によれば、副走査方向Ｙに２×ｔ幅ずつ飛び越しながら撮像対象物Ｗを読み取ることができる。そのため、比較的低速となる一定の速度でイメージセンサモジュールを移動させるような従来の場合に比べ、イメージセンサモジュールＢを速やかに移動させることができ、できる限り読み取り時間を短縮することができる。

したがって、本実施形態のイメージセンサモジュールＢによっても、画像読み取り処理を迅速かつ容易に行うことができる。

本発明は、上記した各実施形態の内容に限定されるものではない。本発明にかかる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。

複数組の光学システムとしては、２組以上の光学システムが組み込まれていればよい。イメージセンサモジュールの大きさが許す限り、たとえば４組や５組の光学システムを備えたものであってもよい。

本発明にかかるイメージセンサモジュールの一実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示すイメージセンサモジュールの要部断面図である。 本発明にかかるイメージセンサモジュールの他の実施形態を示す要部断面図である。 図３に示すイメージセンサモジュールを用いた画像読み取り処理の説明図である。

符号の説明

Ａ，Ｂ イメージセンサモジュール
Ｓ１〜Ｓ３ 光学システム
Ｘ 主走査方向
Ｙ 副走査方向
１ 本体ケース
１０ 上部開口
２ 透光カバー
３ 受光基板
３０ 受光素子
４ レンズモジュール
５，７ 発光ユニット
５０，７１ 発光基板
５０ａ 発光基板の搭載面
５１ 発光素子
６０ リフレクタ
６０ａ 直接反射面
６０ｂ 間接反射面
７０ 導光部材

Claims (9)

1. 本体ケースと、
   上記本体ケースの内部において主走査方向に列状に設けられた複数の受光素子と、
   主走査方向および副走査方向に直交する方向に沿って上記複数の受光素子へと光を導くように上記本体ケースの内部に設けられたレンズモジュールと、
   上記本体ケースの外方に向けて光を発するように上記本体ケースの内部に設けられた発光ユニットと、
   を備えたイメージセンサモジュールであって、
   上記複数の受光素子、レンズモジュール、および発光ユニットは、一組の光学システムとして設けられており、
   上記本体ケースの内部には、上記光学システムの複数組が副走査方向に並ぶように設けられていることを特徴とする、イメージセンサモジュール。
2. 上記複数組の光学システムは、互いに異なる波長の光を発する上記発光ユニットを有している、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
3. 上記複数組の光学システムのうち少なくとも一つの光学システムにおいて、
   上記発光ユニットは、主走査方向および副走査方向に直交する方向を面内方向とする姿勢で上記本体ケースの内部に固定され、複数の発光素子が主走査方向に列状に搭載された発光基板を有している、請求項１または２に記載のイメージセンサモジュール。
4. 上記発光ユニットはさらに、上記複数の発光素子からの光を上記本体ケースの外方に向けて反射するリフレクタを有している、請求項３に記載のイメージセンサモジュール。
5. 上記複数の発光素子を搭載した上記発光基板の搭載面は、光を反射可能な面からなり、
   上記リフレクタには、上記複数の発光素子からの光を反射して上記本体ケースの外方へと直接向かわせる直接反射面と、上記複数の発光素子からの光を上記搭載面に向けて反射し、この搭載面を介して上記本体ケースの外方へと反射光を間接的に向かわせる間接反射面とが設けられている、請求項４に記載のイメージセンサモジュール。
6. 上記複数組の光学システムのうち少なくとも一つの光学システムにおいて、
   上記発光ユニットは、発光素子からの光を主走査方向に延びる線状光として出射する導光部材を有している、請求項１または２に記載のイメージセンサモジュール。
7. 上記複数組の光学システムには、上記発光ユニットとして、主走査方向および副走査方向に直交する方向を面内方向とする姿勢で上記本体ケースの内部に固定され、複数の発光素子が主走査方向に列状に搭載された発光基板を有するものと、上記複数の発光素子とは別の発光素子からの光を主走査方向に延びる線状光として出射する導光部材を有するものとが含まれている、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
8. 上記複数組の光学システムは、互いに同じ波長の光を発する上記発光ユニットを有しているとともに、副走査方向に所定の間隔で並ぶように設けられている、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
9. 上記発光ユニットは、発光素子からの光を主走査方向に延びる線状光として出射する導光部材を有している、請求項８に記載のイメージセンサモジュール。

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