(57)【要約】  【課題】温度環境が大きく変化しても高性能を維持することが可能なイメージセンサを提供する。  【解決手段】上面に多数の受光素子２を有するセンサ基板１と、複数のレンズ４Ｌが配列された長尺状のレンズアレイ４と、上面から下面にかけて貫通する開口部を備え、この開口部でレンズアレイ４を内部に収容するハウジング３とを有し、このレンズアレイ４が受光素子２の直上に位置するイメージセンサにおいて、レンズアレイ４を長手方向に複数個に分割し、この分割されたレンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ間に間隙を設ける。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に多数の受光素子を有するセンサ基板と、複数のレンズが配列された長尺状のレンズアレイと、上面から下面にかけて貫通する開口部を備え、該開口部で前記レンズアレイを内部に収容するハウジングとを有し、前記レンズアレイが前記受光素子の直上に位置するイメージセンサにおいて、
前記レンズアレイを長手方向に複数個に分割し、該分割されたレンズアレイ間に間隙を設けたことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
前記各分割されたレンズアレイは、各分割されたレンズアレイごとに前記ハウジングに設けられたネジにより挟持されていることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿等の画像を読み取る手段として用いられるイメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、原稿等の画像を読み取る手段としてイメージセンサが用いられている。
【０００３】
かかる従来のイメージセンサとしては、図４，図５に示すごとく、上面に多数の受光素子５２を有するセンサ基板５１と、受光素子５２の直上に配置され、複数のレンズが配列された長尺状のレンズアレイ５４と、上面から下面にかけて貫通する開口部を有し、該開口部でレンズアレイ５４を内部に収容するハウジング５３と、ハウジング５３の上部に配置され、上面が原稿と摺接する透光性基板５６とから構成されているイメージセンサが知られている。
【０００４】
そして、このようなイメージセンサは、原稿を透光性基板６の上面に搬送しながら、原稿表面にＬＥＤ等の発光素子の光を出射し、その光を原稿表面で反射させるとともに、該反射光をレンズアレイ４を介してセンサ基板１上の各々の受光素子２に照射させ、その光を受光素子２内で電流に変換し、該変換した電流から原稿の画像情報を読み取ることによってイメージセンサとして機能する。
【特許文献１】特開平９―３０７６９６号公報
【特許文献２】特開２００１―２１７９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来のイメージセンサにおいては、ハウジング５３の開口部内に収容された長尺状のレンズアレイ５４は、その長手方向の両端近傍の側面でハウジング５３の長手方向の両端近傍の側面に設けられたネジ５５によりその側面が挟持されることで、ハウジング５３の開口部内に固定されていた。
【０００６】
このイメージセンサのハウジング５３とレンズアレイ５４とは異なる材質により形成されているため、使用環境に温度変化があった場合、両者の熱収縮量の差に起因した熱応力が生じる。
【０００７】
例えば、ハウジング５３の材質よりもレンズアレイ５４の材質の線膨張係数が小さい場合は、低温環境下においてレンズアレイ５４よりもハウジング５３の熱収縮量が大きくなる。このような場合は、ハウジング５３の開口部の収縮に伴い、レンズアレイ５４が長手方向の両端域側から中央域側へと圧縮しようとする力を受け、レンズアレイ５４が湾曲してしまう。
【０００８】
逆にハウジング５３の材質よりもレンズアレイ５４の材質の線膨張係数が大きい場合は、高温環境下においてハウジング５３よりもレンズアレイ５４の熱膨張量が大きくなる。このような場合は、レンズアレイ５４の長手方向の長さが、ハウジング５３の開口部の長手方向の長さよりも長くなり、やはり、レンズアレイ５４が長手方向の両端域側から中央域側へと圧縮しようとする力を受け、レンズアレイ５４が湾曲してしまう。
【０００９】
このようにレンズアレイ５４が湾曲すると、センサ基板５１上の受光素子５２の直上に位置するべきレンズアレイ５４の各レンズ５４Ｌが、このレンズアレイ５４の長手方向の中央近傍で直上に位置せず、原稿からの反射光を正確に受光素子に結像させることが困難と成り、イメージセンサとして充分に機能しなくなる恐れがあった。このようなイメージセンサの欠点は、長手方向の長さが長いほど現れやすい傾向にある。
【００１０】
本発明は、上記欠点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、温度環境が大きく変化しても高性能を維持することが可能なイメージセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のイメージセンサは、上面に受光素子を有するセンサ基板と、複数のレンズが配列された長尺状のレンズアレイと、上面から下面にかけて貫通する開口部を備え、該開口部で前記レンズアレイを内部に収容するハウジングとを有し、前記レンズアレイが前記受光素子の直上に位置するイメージセンサにおいて、前記レンズアレイを長手方向に複数個に分割し、該分割されたレンズアレイ間に間隙を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明のイメージセンサは、前記各分割されたレンズアレイが、各分割されたレンズアレイごとに前記ハウジングに設けられたネジにより挟持されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のイメージセンサによれば、上面に受光素子を有するセンサ基板と、複数のレンズが配列された長尺状のレンズアレイと、上面から下面にかけて貫通する開口部を備え、該開口部で前記レンズアレイを内部に収容するハウジングとを有し、前記レンズアレイが前記受光素子の直上に位置するイメージセンサにおいて、前記レンズアレイを長手方向に複数個に分割し、該分割されたレンズアレイ間に間隙を設けていることから、ハウジングとレンズアレイの熱膨張量や熱収縮量の差に起因して各レンズアレイが熱応力を受けても、この分割されたレンズアレイ同士が押圧しあうことはなく、レンズアレイの直線性を良好に維持できる。
【００１４】
従って、レンズアレイを介して受光素子に照射される原稿からの反射光を正確に受光素子に到達させることができ、画像の読み取り精度の向上に供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの長手方向に沿って切断した断面図、図２は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの平面図、図３は本発明の一実施形態に係るイメージセンサの長手方向と直交する方向に沿って切断した断面図であり、１はセンサ基板、２は受光素子、３はハウジング、４はレンズアレイ（尚、各分割されたレンズアレイを示すときは、４Ａ，４Ｂ，４Ｃと記す。）、５はネジ、６は透光性基板である。
【００１７】
本発明のイメージセンサは、上面に多数の受光素子２を有するセンサ基板１と、受光素子２の直上に配置され、複数のレンズ４Ｌが配列された長尺状のレンズアレイ４と、上面から下面にかけて貫通する開口部を有し、該開口部で前記レンズアレイ４を内部に収容するハウジング３と、ハウジング３の上部に配置され、上面が原稿と摺接する透光性基板６とから構成されている。
【００１８】
このイメージセンサを構成するセンサ基板１は、上面に受光素子２、電極（図示せず）等が取着され、これらを支持する支持母材として機能する。
【００１９】
このようなセンサ基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料により矩形状に形成されており、例えばガラス布基材エポキシ樹脂からなる場合、ガラス糸を用いて形成したガラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含浸・硬化させ、これを矩形状に切断することによって製作される。
【００２０】
そして、センサ基板１の上面に搭載される多数の受光素子２は、センサ基板１の長手方向に一列状や千鳥状に配列されており、その配列密度は、例えば６００ｄｐｉ（dot per inch）である。
【００２１】
この受光素子２としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等が用いられ、例えばＣＣＤの場合、Ｓｉ系半導体を用いて形成されたｐｎ接合を有するフォトダイオードの上面に４０μｍ〜１００μｍ程度のピッチで受光窓が形成された構造を有している。
【００２２】
そして、上述の受光窓を介してフォトダイオードに到達した光がｐ型層で吸収されることにより、受光素子２内で正孔と電子が発生し、該発生した正孔と電子により生じる電流を受光素子ごとに設けられたスイッチング素子により順次検知することで、イメージセンサ用の受光素子として機能する。
【００２３】
更に、センサ基板１の上方には、アルミニウムやステンレス等の金属材料から形成されるハウジング３が配設されている。
【００２４】
このハウジング３は、複数のレンズアレイ４を収容する開口部と、該開口部の下方でセンサ基板１を、上方で透光性基板６を夫々支持する支持部とを備えた構造を有しており、レンズアレイ４とセンサ基板１との間、並びにレンズアレイ４と透光性基板６との間に密閉空間を形成している。
【００２５】
尚、このハウジング３は、例えばアルミニウムからなる場合、アルミニウムのインゴット（塊）を従来周知の金属加工法等により所定形状に加工することによって製作される。
【００２６】
また、ハウジング３の開口部に挿着される複数のレンズアレイ４は、直線状若しくは千鳥状に配列された多数のロッド状のレンズ４Ｌを一対の側板で挟持した構造を有しており、これらレンズアレイ４が各レンズアレイ４間に間隙Ｌ０を設けるように一列状に配列されている。
【００２７】
尚、ハウジング３の開口部の長手方向に沿った側の内壁と、この内壁と対向するレンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの長手方向に沿った側の端部との間隙には、非透光性樹脂７が充填されている。
【００２８】
このような樹脂は、例えばシリコーン系の黒色樹脂が用いられ、光がハウジング３とレンズアレイ４との間隙から受光素子２側の密閉空間に進入することを抑制している。
【００２９】
このレンズアレイ４は、透光性基板６から入射してきた光を、レンズアレイ４の下方に配設される多数の受光素子２の各々に等倍で照射・結像させる正立等倍型の光学系として機能する。
【００３０】
更に上述のレンズアレイ４は、ハウジング３の開口部に一列状に収容されるとともに、各レンズアレイ４の長手方向の両端の側面を挟持するように、ハウジング３の両側面にネジ穴を設け、このネジ穴に螺着された一対のネジ５により挟持されている。
【００３１】
一方、レンズアレイ４の上方に配置される透光性基板６は、ガラスやアクリル樹脂等の透明材料により形成されており、その上面で原稿等を支持するためのものである。
【００３２】
この透光性基板６は、例えばアクリル樹脂から成る場合、従来周知の射出成型法等により所定形状に加工することによって製作される。
【００３３】
かくして上述したイメージセンサは、原稿を透光性基板６の上面に搬送しながら、原稿表面にＬＥＤ等の発光素子の光を出射し、その光を原稿表面で反射させるとともに、該反射光をレンズアレイ４を介してセンサ基板１上の各々の受光素子２に照射させ、その光を受光素子２内で電流に変換し、該変換した電流から原稿の画像情報を読み取ることによってイメージセンサとして機能する。
【００３４】
次に、複数のレンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ及び、レンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを押圧するネジ５Ａ，５Ｂ，５Ｃとの関係について図２を用いて詳説する。
【００３５】
上述したようにハウジング３の開口部内には複数のレンズアレイが収容されており、従来のレンズアレイと比べて複数に分割された形となっている。そして、各レンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ間には間隙Ｌ０が設けられている。
【００３６】
これにより、ハウジングとレンズアレイの熱膨張量や熱収縮量の差に起因して各レンズアレイが熱応力を受けても、この分割されたレンズアレイ同士が押圧しあうことはなく、レンズアレイの直線性を良好に維持できる。
【００３７】
従って、レンズアレイを介して受光素子に照射される原稿からの反射光を正確に受光素子に到達させることができ、画像の読み取り精度の向上に供することができる。
【００３８】
例えば、ハウジング３の熱膨張率が２．３×１０−５〜２．５×１０−５、レンズアレイ４の熱膨張率が１．３×１０−５〜１．５×１０−５であり、Ａ０サイズの長さ（長手方向の長さが９００ｍｍ程度）もイメージセンサを使用する場合は、このＡ０サイズのレンズアレイ４を3つに分割し、各々をＡ３サイズ（長手方向の長さが３００ｍｍ程度）の長さを有するレンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃとなし、各レンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ間の間隙Ｌ０の幅は、８０μｍ〜１２０μｍに設定されている。
【００３９】
そして各レンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、各々がハウジング３に設けられたネジ５Ａ，５Ｂ，５Ｃにより挟持されている。
【００４０】
このように、各レンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃごとにネジ５Ａ，５Ｂ，５Ｃが設けられることにより、例えば各レンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ間にレンズ４Ｌの並び方にばらつきがあったとしても、各レンズ４Ｌの中心線が一致するように、各レンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの位置を調整することが可能となる。
【００４１】
尚、このようなネジ５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、各レンズアレイ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの各々の長手方向両端の側面を挟持するように、ハウジング３の長手方向側面に所定の間隔で複数個配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの長手方向に沿って切断した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの長手方向と直交する方向に沿って切断した断面図である。
【図４】従来のイメージセンサの長手方向に沿って切断した断面図である。
【図５】従来のイメージセンサの平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・センサ基板
２・・・受光素子
３・・・ハウジング
４・・・レンズアレイ
４Ｌ・・・レンズ
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ・・・分割された各レンズアレイ
５・・・ネジ
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ・・・分割された各レンズアレイに設けられるネジ
６・・・透光性基板
７・・・非透光性樹脂
Ｌ０・・・隣接するレンズアレイ同士間の間隙
【図１】
2005217728.tif 000003
【図２】
2005217728.tif 000004
【図３】
2005217728.tif 000005
【図４】
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【図５】
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