(57)【要約】【課題】  画像入力装置をコンパクト化すること。【解決手段】  補強基板５１の表面５１ｃから裏面５１ａにホール５１ｄを穿孔し、補強基板の表面５１ｃにフレキシブル基板５２を貼着し、ホール５１ｄに異方導電性接着剤５４を注入し、固体撮像素子５３の対向面５３ａに形成された受光部５３ｂを補強基板５１の裏面５１ａに向けて、固体撮像素子５３の対向面５３ａから突出するよう設けられたバンプ５３ｃをホール５１ｄに挿入し、異方導電性接着剤５４でバンプ５３ｃをフレキシブル基板５２及び補強基板５１に接着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面から他方の面に貫通したホールが形成された補強基板と、
前記補強基板の一方の面に貼着されたフレキシブル基板と、
前記補強基板の他方の面に対向した対向面から突出して前記ホールに挿入したバンプを前記対向面に備えるとともに、前記バンプを通じて電気信号を送受する受光部を前記対向面に備えた固体撮像素子と、
前記ホールに充填され、前記バンプと前記フレキシブル基板及び前記補強基板とを接合した導電性接合材と、を備えることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項２】
前記補強基板及び前記フレキシブル基板であって平面視して前記受光部と重なる部分にノッチが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項３】
前記補強基板及び前記フレキシブル基板であって平面視して前記受光部と重なる部分に穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項４】
前記補強基板及び前記フレキシブル基板であって平面視して前記受光部と重なる部分が透明に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項５】
前記フレキシブル基板に配線回路がパターニングされ、前記バンプが前記導電性接合材によって前記配線回路に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の撮像モジュール。
【請求項６】
前記導電性接合材が前記ホールの貫通方向に導電性を有する異方導電性接着剤であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の撮像モジュール。
【請求項７】
中心線周りに回転可能に支持された透明な円筒部材と、
前記固体撮像素子の対向面が前記円筒部材の中心線と平行となるよう前記円筒部材内に配置された請求項１から６の何れか一項に記載の撮像モジュールと、
光軸を前記固体撮像素子の受光部及び前記円筒部材の外周面に交差するよう前記円筒部材内に配置された光学系と、を備えることを特徴とする画像入力装置。
【請求項８】
前記円筒部材内に配置され、収納凹部が形成され、前記収納凹部の底から反対側まで貫通した光路孔が形成されたベース部材と、
前記収納凹部を覆うように前記ベース部材に取り付けられたキャップ部材と、を更に備え、
前記光学系が前記光路孔に嵌め込まれ、前記フレキシブル基板が前記収納凹部の底側になるよう且つ前記光路孔の貫通方向に見て前記固体撮像素子の受光部が前記光路孔に重なるよう前記補強基板及び前記フレキシブル基板が前記収納凹部に収納され、前記フレキシブル基板及び前記補強基板が前記収納凹部の底と前記キャップ部材との間に挟持されていることを特徴とする請求項７に記載の画像入力装置。
【請求項９】
前記キャップ部材のうち前記固体撮像素子に相対する部分に凹部が形成され、前記固体撮像素子が凹部に収められていることを特徴とする請求項８に記載の画像入力装置。
【請求項１０】
収納凹部が形成され、前記収納凹部の底から反対側まで貫通した光路孔が形成されたベース部材と、
前記光路孔に嵌め込まれた光学系と、
前記収納凹部の底に敷設されるよう前記収納凹部に収納された基板と、
前記基板の両面のうち前記収納凹部の底側とは反対側の面に実装され、前記光路孔の貫通方向に見て受光部が前記光路孔に重なった固体撮像素子と、
前記収納凹部を覆うように前記ベース部材に取り付けられたキャップ部材と、を備え、
前記基板が前記収納凹部の底と前記キャップ部材との間に挟持されていることを特徴とする画像入力装置。
【請求項１１】
前記キャップ部材のうち前記固体撮像素子に相対する部分に凹部が形成され、前記固体撮像素子が前記凹部に収められていることを特徴とする請求項１０に記載の画像入力装置。
【請求項１２】
中心線周りに回転可能に支持された透明な円筒部材を更に備え、
前記ベース部材、前記光学系、前記基板、前記固体撮像素子及び前記キャップ部材が前記円筒部材内に配置されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像入力装置。
【請求項１３】
屈曲した外面が形成され、その外面から反対側の面まで貫通した光路孔が形成されたベース部材と、
前記光路孔に嵌め込まれた光学系と、
前記外面に沿って屈曲するよう前記外面に密着されたフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板の両面のうち前記外面に密着した面とは反対側の面に実装され、前記光路孔の貫通方向に見て受光部が前記光路孔に重なった固体撮像素子と、
前記外面を覆い、前記固体撮像素子に相対する部分に凹部が形成されキャップ部材と、を備え、
前記フレキシブル基板が前記キャップ部材と前記外面との間に挟持され、前記固体撮像素子が前記キャップ部材の凹部に収められていることを特徴とする画像入力装置。
【請求項１４】
中心線周りに回転可能に支持された透明な円筒部材を更に備え、
前記ベース部材、前記光学系、前記フレキシブル基板、前記固体撮像素子及び前記キャップ部材が前記円筒部材内に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の画像入力装置。
【請求項１５】
補強基板の一方の面から他方の面にホールを穿孔し、
前記補強基板の一方の面にフレキシブル基板を貼着し、
前記ホールに導電性接合材を注入し、
固体撮像素子の一方の面に形成された受光部を前記補強基板の他方の面側に向けて、
前記固体撮像素子の一方の面から突出するよう設けられたバンプを前記ホールに挿入し、
前記導電性接合材で前記バンプを前記フレキシブル基板及び前記補強基板に接合することを特徴とする固体撮像素子の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に固体撮像素子を実装した撮像モジュールと、固体撮像素子で画像を入力する画像入力装置と、基板に固体撮像素子を実装する実装方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器のネットワーク化が進み、電子機器間の通信が自由になり、どこからでも様々な情報にアクセスできるようになってきている。それに伴い悪意のある者からの不正アクセスを防止するためにセキュリティの重要性が高まっている。セキュリティ技術の一つに指紋による個人認証を行う方法があり、指紋による個人認証を電子機器に応用する技術が提案されている。指紋認証のためには、指紋画像を入力する画像入力装置を電子機器に備え付けなければならない。
【０００３】
特許文献１には、指紋画像を入力する画像入力装置について記載されている。この画像入力装置は中心線周りに回転可能な透明な円筒を備え、その円筒内には、円筒の半径方向を光軸としたセルフォックレンズアレイが配置されている。また、円筒内には、固体撮像素子であるラインセンサが円筒の中心線と平行となるよう配置され、そのラインセンサがセルフォックレンズアレイの光軸と交差している。この画像入力装置で指紋画像を入力する場合には、指をセルフォックレンズアレイの光軸と交わる部分において円筒の外周面に押し当てた状態で、指で円筒を回転させると、指がラインセンサによって線順次に走査されることで指紋画像が入力される。
【特許文献１】特開２００４−２１９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、画像入力装置をコンパクトにしたいという要望がある。画像入力装置をコンパクト化するために、円筒の径を短くしなければならないが、円筒内にラインセンサ、基板及びセルフォックレンズアレイが配置されているから、円筒の径を簡単に短くすることができない。
【０００５】
また、円筒の径を短くすると、円筒内のスペースが小さく成ってしまう。そのため、ラインセンサ、基板、セルフォックレンズアレイを円筒内に配置すると、ラインセンサとセルフォックレンズアレイとの距離が短くなってしまい、セルフォックレンズアレイの焦点距離を短くしない限り、ピントが外れてしまう。
【０００６】
また、ラインセンサが基板上に実装されているが、その実装時に導電性接着剤を用いた場合、導電性接着剤がラインセンサの受光部を覆ってしまうことがあり、実装歩留まりの低下を招いてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、画像入力装置をコンパクト化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、
一方の面から他方の面に貫通したホールが形成された補強基板と、
前記補強基板の一方の面に貼着されたフレキシブル基板と、
前記補強基板の他方の面に対向した対向面から突出して前記ホールに挿入したバンプを前記対向面に備えるとともに、前記バンプを通じて電気信号を送受する受光部を前記対向面に備えた固体撮像素子と、
前記ホールに充填され、前記バンプと前記フレキシブル基板及び前記補強基板とを接合した導電性接合材と、を備える撮像モジュールである。
【０００９】
好ましくは、前記補強基板及び前記フレキシブル基板であって平面視して前記受光部と重なる部分にノッチが形成されている。
好ましくは、前記補強基板及び前記フレキシブル基板であって平面視して前記受光部と重なる部分に穴が形成されている。
好ましくは、前記補強基板及び前記フレキシブル基板であって平面視して前記受光部と重なる部分が透明に設けられている。
好ましくは、前記フレキシブル基板に配線回路がパターニングされ、前記バンプが前記導電性接合材によって前記配線回路に電気的に接続されている。
好ましくは、前記導電性接合材が前記ホールの貫通方向に導電性を有する異方導電性接着剤である。
【００１０】
以上の発明では、補強基板の一方の面にフレキシブル基板が貼着され、補強基板の他方の面に固体撮像素子が実装され、固体撮像素子が補強基板に向いた対向面に受光部を備えるから、固体撮像素子の受光部を補強基板及びフレキシブル基板の厚み分だけ光学系から遠くに配置することができる。そのため、光学系の焦点距離を短くせずとも、ピントが外れることがない。
【００１１】
また、この撮像モジュールを円筒部材内に配置した場合、固体撮像素子の受光部と光学系との距離を少なくとも補強基板とフレキシブル基板の厚み分だけ保つことができるから、円筒部材の径を短くすることができる。そのため、この撮像モジュールを円筒部材内に配置した場合、画像入力装置を小型化することができる。
【００１２】
また、補強基板にホールが形成されているから、そのホールに導電性接合材を注入して、固体撮像素子のバンプをホールに挿入して、バンプを補強基板及びフレキシブル基板に接合しても、ホールの隙間の体積ぶんだけ導電性接合材がホール内に残る。そのため、導電性接合材が固体撮像素子の受光部を覆ってしまうことを防止することができる。すなわち、回路基板の平坦な表面に導電性接合材を塗布し、その導電性接合材を挟むようにして固体撮像素子を基板に実装した場合は、回路基板と固体撮像素子との間から導電性接合材が漏れ出てしまって、その漏れ出た導電性接合材が固体撮像素子の受光部を覆ってしまうが、本発明のように補強基板にホールが形成されているから、ホールの分だけ漏れ出てしまう導電性接合材の量を減らすことができ、導電性接合材が固体撮像素子の受光部を覆ってしまうことを防止することができる。
【００１３】
請求項７にかかる発明は、
中心線周りに回転可能に支持された透明な円筒部材と、
前記固体撮像素子の対向面が前記円筒部材の中心線と平行となるよう前記円筒部材内に配置された請求項１から６の何れか一項に記載の撮像モジュールと、光軸を前記固体撮像素子の受光部及び前記円筒部材の外周面に交差するよう前記円筒部材内に配置された光学系と、を備える画像入力装置である。
【００１４】
好ましくは、前記画像入力装置が、前記円筒部材内に配置され、収納凹部が形成され、前記収納凹部の底から反対側まで貫通した光路孔が形成されたベース部材と、前記収納凹部を覆うように前記ベース部材に取り付けられたキャップ部材と、を更に備え、前記光学系が前記光路孔に嵌め込まれ、前記フレキシブル基板が前記収納凹部の底側になるよう且つ前記光路孔の貫通方向に見て前記固体撮像素子の受光部が前記光路孔に重なるよう前記補強基板及び前記フレキシブル基板が前記収納凹部に収納され、前記フレキシブル基板及び前記補強基板が前記収納凹部の底と前記キャップ部材との間に挟持されている。
好ましくは、前記キャップ部材のうち前記固体撮像素子に相対する部分に凹部が形成され、前記固体撮像素子が凹部に収められている。
【００１５】
以上の発明では、フレキシブル基板及び補強基板がベース部材の収納凹部の底とキャップ部材との間に挟持されているため、フレキシブル基板及び補強基板をベース部材に固定するためのネジをベース部材に別途取り付ける必要がない。そのため、円筒部材の径を短くすることができ、画像入力装置を小型化することができる。
【００１６】
請求項１０にかかる発明は、
収納凹部が形成され、前記収納凹部の底から反対側まで貫通した光路孔が形成されたベース部材と、
前記光路孔に嵌め込まれた光学系と、
前記収納凹部の底に敷設されるよう前記収納凹部に収納された基板と、
前記基板の両面のうち前記収納凹部の底側とは反対側の面に実装され、前記光路孔の貫通方向に見て受光部が前記光路孔に重なった固体撮像素子と、
前記収納凹部を覆うように前記ベース部材に取り付けられたキャップ部材と、を備え、
前記基板が前記収納凹部の底と前記キャップ部材との間に挟持されている画像入力装置である。
【００１７】
好ましくは、前記キャップ部材のうち前記固体撮像素子に相対する部分に凹部が形成され、前記固体撮像素子が前記凹部に収められている。
好ましくは、前記画像入力装置が、中心線周りに回転可能に支持された透明な円筒部材を更に備え、前記ベース部材、前記光学系、前記基板、前記固体撮像素子及び前記キャップ部材が前記円筒部材内に配置されている。
【００１８】
以上の発明では、基板がベース部材の収納凹部の底とキャップ部材との間に挟持されているため、基板をベース部材に固定するためのネジをベース部材に別途取り付ける必要がない。従って、円筒部材の径を短くすることができるので、画像入力装置を小型化することができる。
【００１９】
請求項１３にかかる発明は、
屈曲した外面が形成され、その外面から反対側の面まで貫通した光路孔が形成されたベース部材と、
前記光路孔に嵌め込まれた光学系と、
前記外面に沿って屈曲するよう前記外面に密着されたフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板の両面のうち前記外面に密着した面とは反対側の面に実装され、前記光路孔の貫通方向に見て受光部が前記光路孔に重なった固体撮像素子と、
前記外面を覆い、前記固体撮像素子に相対する部分に凹部が形成されキャップ部材と、を備え、
前記フレキシブル基板が前記キャップ部材と前記外面との間に挟持され、前記固体撮像素子が前記キャップ部材の凹部に収められている画像入力装置である。
【００２０】
好ましくは、前記画像入力装置が、中心線周りに回転可能に支持された透明な円筒部材を更に備え、前記ベース部材、前記光学系、前記フレキシブル基板、前記固体撮像素子及び前記キャップ部材が前記円筒部材内に配置されている。
【００２１】
以上の発明では、フレキシブル基板がベース部材の外面とキャップ部材との間に挟持されているため、フレキシブル基板をベース部材に固定するためのネジをベース部材に別途取り付ける必要がない。従って、円筒部材の径を短くすることができるので、画像入力装置を小型化することができる。
また、フレキシブル基板が屈曲した状態でベース部材の外面に密着しているため、折り曲げてない状態のフレキシブル基板の長さが円筒部材の直径よりも長い場合でも、フレキシブル基板を円筒部材内に配置することができる。そのため、円筒部材の直径がフレキシブル基板の長さに影響されず、円筒部材の径を小さくすることができる。
【００２２】
請求項１５にかかる発明は、
補強基板の一方の面から他方の面にホールを穿孔し、
前記補強基板の一方の面にフレキシブル基板を貼着し、
前記ホールに導電性接合材を注入し、
固体撮像素子の一方の面に形成された受光部を前記補強基板の他方の面側に向けて、
前記固体撮像素子の一方の面から突出するよう設けられたバンプを前記ホールに挿入し、
前記導電性接合材で前記バンプを前記フレキシブル基板及び前記補強基板に接合する固体撮像素子の実装方法である。
【００２３】
以上の発明では、固体撮像素子の一方の面に形成された受光部を補強基板に向けた状態で固体撮像素子を実装したから、固体撮像素子の受光部を補強基板及びフレキシブル基板の厚み分だけ光学系から遠くに配置することができる。そのため、光学系の焦点距離を短くせずとも、ピントが外れることがない。
【００２４】
また、固体撮像素子を実装したものを円筒部材内に配置した場合、固体撮像素子の受光部と光学系との距離を少なくとも補強基板とフレキシブル基板の厚み分だけ保つことができるから、円筒部材の径を短くすることができる。そのため、固体撮像素子を実装したものを円筒部材内に配置した場合、画像入力装置を小型化することができる。
【００２５】
また、補強基板にホールが形成されているから、そのホールに導電性接合材を注入して、固体撮像素子のバンプをホールに挿入して、バンプを補強基板及びフレキシブル基板に接合しても、ホールの隙間の体積ぶんだけ導電性接合材がホール内に残る。そのため、導電性接合材が固体撮像素子の受光部を覆ってしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１〜請求項９、請求項１５にかかる発明によれば、導電性接合材が固体撮像素子の受光部を覆ってしまうことを防止することができ、画像入力装置を小型化することができ、更に、光学系の焦点距離を短くせずともピントが外れることがない。
【００２７】
請求項１０〜請求項１４にかかる発明によれば、円筒部材の径を短くすることができるので、画像入力装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２９】
〔第１の実施の形態〕
図１は、撮像モジュール５０の分解斜視図であり、図２は、撮像モジュール５０の長手方向に直交する面であって後述するバンプ５３ｃを通った面に沿った断面図である。
【００３０】
この撮像モジュール５０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）により形成された補強基板５１の裏面５１ａに固体撮像素子５３を実装したものである。この補強基板５１は、矩形状を呈したものにその長手方向の一辺に矩形状のノッチ５１ｂを形成したものであり、平面視して鉤状に設けられている。補強基板５１には、その裏面５１ａから表面５１ｃにまで貫通した複数のホール５１ｄが形成され、これらホール５１ｄはノッチ５１ｂの長手方向に沿って配列されている。
【００３１】
補強基板５１の表面５１ｃには、フレキシブル基板５２が貼着されており、フレキシブル基板５２によってホール５１ｄの一方が閉塞されている。フレキシブル基板５２は、ポリイミドにより形成されたフィルム材に対して金メッキによる回路配線をパターニングしたものである。このフレキシブル基板５２が可撓性を有し、フレキシブル基板５２の剛性が補強基板５１に比較して低く、補強基板５１がほぼ剛体である。
【００３２】
平面視して、フレキシブル基板５２も補強基板５１と同様にノッチ５２ｂが形成され、フレキシブル基板５２が平面視して鉤状に設けられ、補強基板５１と同形状を成している。そして、フレキシブル基板５２と補強基板５１とは外形が重なった状態で貼着されている。
【００３３】
固体撮像素子５３は、補強基板５１の裏面５１ａに対向した対向面５３ａに、受光部５３ｂ及び複数のバンプ（ピン）５３ｃを有する。受光部５３ｂは、固体撮像素子５３の長手方向に沿って複数の光電変換素子を配列したものである。つまり、この固体撮像素子５３は、ラインセンサである。
【００３４】
複数のバンプ５３ｃは、対向面５３ａに対して突出した状態に設けられ、対向面５３ａに対してレジストと金メッキを繰り返し行うことによってパット上に設けられたものである。これらバンプ５３ｃは、受光部５３ｂの長手方向、つまり固体撮像素子５３の長手方向に沿って配列されている。複数のバンプ５３ｃは補強基板５１の複数のホール５１ｄに対して一対一の関係で設けられており、複数のバンプ５３ｃの間隔は複数のホール５１ｄの間隔と等しい。これらバンプ５３ｃは導電性を有し、受光部５３ｂを外部と電気的に接続するためのものであり、これらバンプ５３ｃを通じて受光部５３ｂと外部との間で電気信号が送受される。
【００３５】
固体撮像素子５３が補強基板５１の裏面５１ａに実装されているが、複数のバンプ５３ｃがそれぞれに対応したホール５１ｄに挿入され、更に平面視して受光部５３ｂが補強基板５１及びフレキシブル基板５２の外縁から延出してノッチ５１ｂ，５２ｂ内に位置している。
【００３６】
ここで、図２の領域Ａを拡大した図３のように、ホール５１ｄには熱硬化性の異方導電性接着剤５４が充填されており、バンプ５３ｃが異方導電性接着剤５４によって補強基板５１及びフレキシブル基板５２に接着されている。異方導電性接着剤５４には導電性微粒子５４ａが含有されており、このような導電性微粒子５４ａによって異方導電性接着剤５４が厚み方向（ホール５１ｄの貫通方向）に導電性を有する。バンプ５３ｃが異方導電性接着剤５４を介してフレキシブル基板５２の回路配線に電気的に接続されている。なお、異方導電性接着剤５４の代わりに単なる導電性接着剤、つまりどの方向にも導電する等方性の導電性接着剤（例えば、カーボンペースト、銀ペースト）をホール５１ｄに充填しても良い。更に、異方導電性接着剤５４の代わりにはんだをホール５１ｄに充填し、バンプ５３ｃをフレキシブル基板５２の回路配線にはんだ接合しても良い。
【００３７】
固体撮像素子５３が補強基板５１の裏面５１ａに実装された状態では、平面視して受光部５３ｂがノッチ５１ｂ，５２ｂに位置し、ノッチ５１ｂ，５２ｂが補強基板５１及びフレキシブル基板５２であって平面視して受光部５３ｂと重なる部分に形成されている。
【００３８】
固体撮像素子５３の実装方法について説明する。回路配線がパターニングされた矩形状のフレキシブル基板５２を準備し、矩形状の補強基板５１を準備する。そして、補強基板５１に複数のホール５１ｄを穿孔し、接着剤によって補強基板５１にフレキシブル基板５２を接着し、補強基板５１及びフレキシブル基板５２を接着したものにノッチ５１ｂ、５２ｂを形成する。
【００３９】
次に、それぞれのホール５１ｄに異方導電性接着剤５４を注入し、固体撮像素子５３の対向面５３ａを補強基板５１の裏面５１ａに向けて、複数のバンプ５３ｃをそれぞれに対応するホール５１ｄに挿入し、フレキシブル基板５２の回路配線に対して複数のバンプ５３ｃを位置合わせする。その後、異方導電性接着剤５４を熱硬化させ、複数のバンプ５３ｃをフレキシブル基板５２に向けて圧着し、複数のバンプ５３ｃを補強基板５１及びフレキシブル基板５２に接着する。
【００４０】
なお、異方導電性接着剤５４の代わりに導電性接着剤を注入し、複数のバンプ５３ｃを導電性接着剤によって補強基板５１及びフレキシブル基板５２に接着し、それぞれのバンプ５３ｃを導電性接着剤によって回路配線に電気的に接続しても良い。また、異方導電性接着剤５４の代わりにはんだを注入し、はんだをフローすることで複数のバンプ５３ｃをはんだによって補強基板５１及びフレキシブル基板５２に接合し、それぞれのバンプ５３ｃをはんだによって回路配線に電気的に接続しても良い。
【００４１】
以上のように、補強基板５１にホール５１ｄが形成されているから、バンプ５３ｃを補強基板５１及びフレキシブル基板５２に接合しても、ホール５１ｄの隙間の体積ぶんだけ異方導電性接着剤５４がホール５１ｄ内に残る。そのため、異方導電性接着剤５４が固体撮像素子５３の受光部５３ｂを覆ってしまうことを防止することができる。
【００４２】
図４に分解して示された撮像モジュール５０Ａは、撮像モジュール５０の変形例を示すものである。この撮像モジュール５０Ａは、撮像モジュール５０の鉤状の補強基板５１及びフレキシブル基板５２に対応する補強基板１５１及びフレキシブル基板１５２を矩形枠状に設けたものである。補強基板１５１及びフレキシブル基板１５２の中央部に形成された矩形穴１５１ｂ，１５２ｂが、撮像モジュール５０におけるノッチ５１ｂ，５２ｂに対応しており、固体撮像素子５３の受光部５３ｂが平面視して矩形穴１５１ｂ，１５２ｂの内側に位置している。撮像モジュール５０Ａについては、撮像モジュール５０と同様の構成要素に同様の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
なお、撮像モジュール５０Ａにおいて、矩形穴１５１ｂ，１５２ｂのように穴が形成されているのではなく、矩形穴１５１ｂ，１５２ｂに対応する部分に透明材が充填されていても良い。その透明材はレンズ効果を生じないよう平板状に設けられているのが望ましい。同様に、撮像モジュール５０においても、ノッチ５１ｂ，５２ｂに対応する部分に平板状の透明材が嵌め込まれていても良い。更には、鉤状又は矩形枠状の補強基板及びフレキシブル基板を用いるのではなく、矩形状の透明補強基板及び透明フレキシブル基板を用いても良いが、透明フレキシブル基板のノッチ５２ｂ又は矩形穴１５２ｂに対応する部分には、配線回路をパターニングしないようにし、更に透明基板に透明フレキシブル基板を接着する接着剤も透明なものとする。
【００４４】
図５、図６を用いて、上記撮像モジュール５０を備える画像入力装置１について説明する。図５は、画像入力装置１の断面図であり、図６は、画像入力装置１の分解斜視図である。
【００４５】
この画像入力装置１は、円筒状に設けられた外筒２と、この外筒２に挿入されているとともに円筒状に設けられた内筒３と、この内筒３内に配置されたベース部材４と、ベース部材４に取り付けられたセルフォックレンズアレイ５、撮像モジュール５０、光源７及びキャップ部材８と、を備える。ここで、図５は、外筒２及び内筒３の中心線に対して直交する面に沿った断面図である。
【００４６】
外筒２のスラスト方向（軸方向）中央部には、ラジアル方向（半径方向）に見て矩形状の開口部２ａが形成され、この開口部２ａにおいて外筒２に挿入された内筒３が露出している。外筒２のスラスト方向一端部には、軸受部材９が取り付けられている。
【００４７】
ここで、軸受部材９は、外筒２の内周直径にほぼ等しい直径を有する円柱状のスラスト軸受部９ａと、スラスト軸受部９ａの底面から外筒２のスラスト方向反対側の端部に向けて突出するとともに外筒２の内周直径よりも小さく且つ内筒３の内周直径にほぼ等しい直径を有する円柱状のラジアル軸受部９ｂと、スラスト軸受部９ａの外周壁に形成された二つの突出部９ｃと、から構成されている。ラジアル軸受部９ｂとスラスト軸受部９ａは同心となっている。外筒２のスラスト方向両端部にノッチ２ｂが形成されており、突出部９ｃが一方の端部のノッチ２ｂに係合した状態でスラスト軸受部９ａ及びラジアル軸受部９ｂが外筒２に挿入されており、外筒２に対して軸受部材９が固定されている。軸受部材９が外筒２に挿入された状態では、ラジアル軸受部９ｂが外筒２と同心になっている。
【００４８】
外筒２に挿入された内筒３のスラスト方向一端部には軸受部材９のラジアル軸受部９ｂが挿入されており、内筒３がラジアル軸受部９ｂに対して中心線周りに回転可能となっており、内筒３のラジアル方向の荷重がラジアル軸受部９ｂによって受けられている。また、内筒３のスラスト方向一端部の端面がラジアル軸受部９ｂの周囲においてスラスト軸受部９ａの底面に接しており、内筒３のスラスト方向の荷重がスラスト軸受部９ａの底面によって受けられている。軸受部材９は、内筒３との接触部において潤滑剤が存在しないドライ式のすべり軸受であるが、内筒３との接触部において潤滑剤があっても良い。
【００４９】
なお、外筒２のスラスト方向両端部のうち一方の端部に軸受部材９が取り付けられているが、軸受部材９と同様に設けられた軸受部材が外筒２の他端部にも対称的に取り付けられている。ここで、図６においては、一方の端部に取り付けられた軸受部材９を図示し、図面をわかりやすくするために、他方の端部に取り付けられた軸受部材の図示を省略する。
【００５０】
内筒３は、透明なアクリルで形成されているが、ポリカーボネイト、その他の樹脂、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、その他のガラスといった透明な材料で形成されても良い。内筒３の外周面には、一定間隔をあけて周方向に沿って配列された目盛３ａが設けられている。目盛３ａは、内筒３の外周に対して凸状又は凹状に設けられたものでも良いし、白、黒、その他の色で色づけされたものでも良いし、磁性体又は導電体を塗布したものでも良い。外筒２の内周面には、光学的、磁気的又は電気的に目盛３ａを検知することにより同期信号を発生して出力するエンコーダが設けられている。なお、目盛３ａとエンコーダを設ける代わりに、歯車等を介して内筒３にロータリーエンコーダを接続し、内筒３が所定角度回転する毎にロータリーエンコーダによって同期信号を発生させて出力させても良い。
【００５１】
内筒３に挿入されたベース部材４は、外筒２及び内筒３のスラスト方向を長手方向としている。ベース部材４の長手方向両端部には、四角柱状の凸部４ａが形成されている。一方、ラジアル軸受部９ｂのスラスト方向を向いた端面には、四角柱状の凹部（図６においては隠れているため図示を省略する。）が形成されており、ベース部材４の凸部４ａがラジアル軸受部９ｂの凹部に嵌め込まれており、ベース部材４のラジアル方向及びスラスト方向の移動がラジアル軸受部９ｂの凹部によって抑止されている。なお、図６に図示しない反対側の軸受部材においても、図６に示された軸受部材９と同様に、凹部が形成され、ベース部材４の他方の凸部４ａがその凹部に嵌め込まれている。
【００５２】
図５〜図７に示すように、ベース部材４における外筒２の開口部２ａに向いた上面４ｊと反対側の下面４ｄには、平面視して矩形状の収納凹部４ｃが形成されている。収納凹部４ｃの底には、平面視して収納凹部４ｃの幅よりも狭い矩形状の光路孔４ｂが開口し、この光路孔４ｂは収納凹部４ｃの底から反対側の上面４ｊまで内筒３の中心線に対してほぼ直交する方向（ラジアル方向）に沿って貫通している。光路孔４ｂの貫通方向の延長上に外筒２の開口部２ａが位置している。
【００５３】
ベース部材４の光路孔４ｂ内にセルフォックレンズアレイ５が嵌め込まれることで、セルフォックレンズアレイ５がベース部材４に対して固定されている。セルフォックレンズアレイ５は、内筒３のラジアル方向（光路孔４ｂの貫通方向）の線を光軸とする複数のセルフォックレンズ５ａを、内筒３のスラスト方向に沿って一列又は複数列に配列させたものであり、複数のセルフォックレンズ５ａ全体で一つの連続した像を結像する光学系である。セルフォックレンズアレイ５の光軸と内筒３とが交わる部分は、外筒２の開口部２ａに露出している。
【００５４】
収納凹部４ｃには、撮像モジュール５０の補強基板５１及びフレキシブル基板５２が内筒３のスラスト方向と平行となるよう敷設された状態で収納されている。ここで、フレキシブル基板５２が収納凹部４ｃの底側になり、固体撮像素子５０が収納凹部４ｃから突出した状態となっている。また、補強基板５１及びフレキシブル基板５２のノッチ５１ｂ，５２ｂが光路孔４ｂと重なり、補強基板５１及びフレキシブル基板５２がセルフォックレンズアレイ５の光軸を避けるように設けられ、セルフォックレンズアレイ５の光軸と補強基板５１及びフレキシブル基板５２とが交差していない。
【００５５】
また、撮像モジュール５０の固体撮像素子５３がその対向面５３ａを内筒３の中心線と平行になるよう配置されている。光路孔４ｂの貫通方向に見て固体撮像素子５３の受光部５３ｂが光路孔４ｂに重なっているので、固体撮像素子５３の受光部５３ｂがセルフォックレンズアレイ５の光軸と交差している。そして、セルフォックレンズアレイ５は、その光軸上であって内筒３の外周面と交差する部分における像を固体撮像素子５３の受光部５３ｂに結像するようになっている。
【００５６】
収納凹部４ｃの幅が補強基板５１及びフレキシブル基板５２の幅と等しく、収納凹部４ｃに収納された補強基板５１及びフレキシブル基板５２が幅方向の移動を収納凹部４ｃによって抑止されている。また、収納凹部４ｃの縁の一部には収納凹部４ｃの幅方向に突出した爪４ｅが形成され、この爪４ｅが補強基板５１及びフレキシブル基板５２のノッチ５１ｂ，５２ｂ内に位置して補強基板５１及びフレキシブル基板５２に係止している。そのため、補強基板５１及びフレキシブル基板５２の長手方向の移動を爪４ｅによって抑止されている。
【００５７】
また、収納凹部４ｃが形成された下面４ｄがキャップ部材８によって覆われており、補強基板５１及びフレキシブル基板５２が収納凹部４ｃの底とキャップ部材８との間に挟まれている。また、キャップ部材８のうち補強基板５１側の面において固体撮像素子５３に相対する部分には、平面視してスラスト方向に長尺な矩形状の凹部８ａが形成されており、収納凹部４ｃから突出した状態の固体撮像素子５３が凹部８ａに収められている。
【００５８】
キャップ部材８の長手方向両端部には、その長手方向に向かって突出した円柱状の係合突起８ｂが設けられており、ベース部材４の長手方向両端部には、下面４ｄよりも下方へ突出した把持部４ｆが形成されている。そして、把持部４ｆは二股状に分かれており、その間の切欠き４ｇに係合突起８ｂが嵌め込まれ、把持部４ｆ及び係合突起８ｂの弾性力によって係合突起８ｂが把持部４ｆに把持されている。係合突起８ｂが把持部４ｆに把持されることによって、ベース部材４に対してキャップ部材８が固定され、更にベース部材４とキャップ部材８との間に挟まれた補強基板５１及びフレキシブル基板５２が固定される。
【００５９】
ベース部材４の長手方向に見ると、ベース部材４の一方の側部には、その側方に延びて外筒２の開口部２ａに向かって屈曲した鉤状部４ｈが設けられている。鉤状部４ｈの内側には、光源７が収納されている。光源７は、内筒３のスラスト方向に沿った線状の光源である。この光源７は、内筒３の内側から、セルフォックレンズアレイ５の光軸と内筒３の外周面との交差部に向けて照射するよう設けられている。
【００６０】
なお、撮像モジュール５０の代わりに、図４に示された撮像モジュール５０Ａをベース部材４に取り付けても良い。また、この画像入力装置１においても、鉤状又は矩形枠状の補強基板５１，１５１及びフレキシブル基板５２，１５２を用いるのではなく、矩形状の透明補強基板及び透明フレキシブル基板を用いても良いし、ノッチ５１ｂ，５２ｂ又は矩形穴１５１ｂ，１５２ｂに透明材が充填されていても良い。
【００６１】
以上のように構成される画像入力装置１の使用方法及び及び画像入力装置１の動作について説明する。
被験者が、外筒２の開口部２ａ内において内筒３の外周面に指を押し当てる。特に、指先を内筒３の外周面の接線方向に指向した状態で、指を内筒３の外周面に当接させるのが望ましい。
【００６２】
被験者が指を内筒３の外周面に押し当てると、点灯した光源７の光が内筒３を通じて指に入射し、指が内筒３の外周面に当接した部分において照射される。
【００６３】
そして、被験者が指を内筒３の外周面に押し付けた状態で指を内筒３の接線方向に移動させると、内筒３が回転する。指の移動に伴って、指が固体撮像素子５３の上方を通過し、指と内筒３との当接部分が移り変わり、指が固体撮像素子３によって走査される。つまり、内筒３の回転に伴いエンコーダから同期信号が順次発生し、固体撮像素子３が同期信号を入力するごと撮像動作を行うと、指の接した部分の一次元の像が固体撮像素子３によって順次取得される。固体撮像素子５３によって取得された一次元像が順次合成されていくことによって、指の表面の凹凸で定義された像、つまり指の指紋が二次元の画像として生成される。
【００６４】
上記の説明では被写体として指を挙げたが、紙といった滑らかな被写体の表面に表れた模様（文字、数字、絵、図形、陰等を含む意味である。）もこの画像入力装置１で二次元画像として取得することができる。どのような被写体でも、指の場合と同様に、開口部２ａ内において内筒３の外周面に被写体を押し当て、被写体を押し当てた状態で接線方向に移動させて内筒３を回転させれば良い。
【００６５】
以上のように本実施の形態によれば、補強基板５１の表面５１ｃにフレキシブル基板５２が貼着され、固体撮像素子５３が対向面５３ａを補強基板５１に向くように補強基板５１の裏面５１ａに実装されているので、固体撮像素子５３の受光部５３ｂを補強基板５１及びフレキシブル基板５２の厚み分だけセルフォックレンズアレイ５から遠くに配置することができる。そのため、内筒３の径を短くした場合でも、セルフォックレンズアレイ５の焦点距離を短くせずとも、ピントが外れることがない。
【００６６】
また、固体撮像素子５３の受光部５３ｂとセルフォックレンズアレイとの距離を少なくとも補強基板５１とフレキシブル基板５２の厚み分だけ保つことができるから、内筒３の径を短くすることができる。そのため、画像入力装置１を小型化することができる。
【００６７】
また、フレキシブル基板５２及び補強基板５１が収納凹部４ｃの底とキャップ部材８との間に挟持されているため、フレキシブル基板５２及び補強基板５１をベース部材４に固定するためのネジをベース部材４に別途取り付ける必要がない。そのため、内筒３の径を短くすることができ、画像入力装置１を小型化することができる。
【００６８】
〔第２の実施の形態〕
図８は、第２の実施形態における撮像モジュール２５０の分解斜視図であり、図９は、撮像モジュール２５０の長手方向に直交する面であって後述するパット２５３ｃを通った面に沿った断面図である。なお、撮像モジュール２５０において、第１の実施形態における撮像モジュール５０のいずれかの部分に対応する部分に対しては共通下位の符号を付し、撮像モジュール２５０と撮像モジュール５０の間で互いに対応する部分が同一に設けられている場合には、同一に設けられた部分の説明を省略する。
【００６９】
この撮像モジュール２５０は、フレキシブル基板２５２の裏面２５２ａに固体撮像素子２５３を実装したものである。このフレキシブル基板２５２には、第１の実施形態におけるフレキシブル基板５２と同様に、矩形状を呈したものにその長手方向の一辺に矩形状のノッチ２５２ｂを形成したものであり、平面視して鉤状に設けられている。このフレキシブル基板２５２には、補強基板が貼着されていない。
【００７０】
固体撮像素子２５３もラインセンサであり、フレキシブル基板２５２に対向した対向面２５３ａに、受光部２５３ｂ及び複数のパット２５３ｃを有する。つまり、この固体撮像素子２５３は、第１の実施形態における固体撮像素子５３とは異なり、凸状のバンプを設けたものでない。これらパット２５３ｃは、受光部２５３ｂの長手方向に沿って配列されている。
【００７１】
固体撮像素子２５３がフレキシブル基板２５２の裏面２５２ａに実装されているが、対向面２５３ａと裏面２５２ａとの間に異方導電性接着剤２５４が介在し、対向面２５３ａが異方導電性接着剤２５４によってフレキシブル基板２５２の裏面２５２ａに接着されている。異方導電性接着剤２５４は複数のパット２５３ｃを一体にして覆うように設けられ、異方導電性接着剤２５４が厚み方向に導電性を有するので、複数のパット２５３ｃがそれぞれ独立してフレキシブル基板２５２の回路配線に電気的に接続されている。なお、受光部２５３ｂは、異方導電性接着剤２５４によって覆われていない。
【００７２】
図１０を用いて、上記撮像モジュール２５０を備える画像入力装置２０１について説明する。図１０は、画像入力装置２０１の断面図である。なお、画像入力装置２０１において、第１の実施形態における画像入力装置２０１のいずれかの部分に対応する部分に対しては共通下位の符号を付し、画像入力装置２０１と画像入力装置１の間で互いに対応する部分が同一に設けられている場合には、同一に設けられた部分の説明を省略する。
【００７３】
この画像入力装置２０１も、第１の実施形態における画像入力装置１と同様に、外筒２０２と、内筒２０３と、ベース部材２０４と、キャップ部材２０８と、セルフォックレンズアレイ２０５と、撮像モジュール２５０と、光源２０７と、を備える。
【００７４】
第１の実施形態の画像入力装置１では、ベース部材４の下面に収納凹部４ｃが形成されているが、第２の実施形態の画像入力装置２０１では、ベース部材２０４の下面２０４ｄには、収納凹部が形成されていない。その代わりに、このベース部材２０４の下面２０４ｄは、光路孔２０４ｂの一方の開口が形成された面２１０であってセルフォックレンズアレイ２０５の光軸に対して直交する平坦面２１０と、その平坦面２１０に接し（隣り合い）、平坦面２１０に対して傾斜し、膨出するよう湾曲した傾斜面２１１と、平坦面２１０の反対側において傾斜面２１１に接し、平坦面２１０に対して平行となるよう形成された第２の平坦面２１２と、傾斜面２１１の反対側において平坦面２１０に接し、平坦面２１０に対して垂直となるよう形成された垂直面２１３と、平坦面２１０の反対側において垂直面２１３に接し、平坦面２１０に対して平行となるよう形成された第３の平坦面２１４と、から構成されている。
【００７５】
撮像モジュール２５０のフレキシブル基板２５２は、平坦面２１０及び傾斜面２１１に沿った状態で湾曲・屈曲し、平坦面２１０及び傾斜面２１１に密着している。また、光路孔２０４ｂの貫通方向にみてフレキシブル基板２５２のノッチ２５２ｂ及び固体撮像素子２５３の受光部２５３ｂが光路孔２０４ｂと重なり、フレキシブル基板２５２がセルフォックレンズアレイ２０５の光軸を避けるように設けられ、セルフォックレンズアレイ２０５の光軸とフレキシブル基板２５２とが交差していない。平坦面２１０と傾斜面２１１を合わせた幅がフレキシブル基板２５２の幅と等しく、フレキシブル基板２５２の外縁の一部が垂直面２１３に当接し、外縁の別の一部が第２の平坦面２１２に当接している。そのため、フレキシブル基板２５２が平坦面２１０と傾斜面２１１に沿った幅方向の移動を抑止されている。
【００７６】
ベース部材２０４の下面２０４ｄを覆うキャップ部材２０８も、その下面２０４ｄにフィットするように設けられている。つまり、また、キャップ部材２０８のうちベース部材２０４側の面は、平坦面２１０と隙間をおいて略平行に向き合う平坦面２２０と、傾斜面２１１と隙間をおいて向き合う傾斜面２２１と、第２の平坦面２１２に貼る平坦面２２２と、垂直面２１３に貼る垂直面２２３と、第３の平坦面２１４に貼る平坦面２２４とから構成され、平坦面２１０と平坦面２２０との間及び傾斜面２１１と傾斜面２２１との間にフレキシブル基板２５２が挟まれた状態となっている。なお、平坦面２２０であって固体撮像素子２５３に相対する部分には、矩形状の凹部２０８ａが形成され、固体撮像素子２５３が凹部２０８ａに収められている。
【００７７】
第２の実施形態によれば、フレキシブル基板２５２がベース部材２０４の下面２０４ｄとキャップ部材８との間に挟持されているため、フレキシブル基板２５２をベース部材２０４に固定するためのネジをベース部材２０４に別途取り付ける必要がない。従って、内筒２０３の径を短くすることができるので、画像入力装置２０１を小型化することができる。
【００７８】
また、フレキシブル基板２５２が屈曲した状態で下面２０４ｄに密着しているため、折り曲げてない状態のフレキシブル基板２５２の幅が内筒３の直径よりも長い場合でも、フレキシブル基板２５２を内筒３内に配置することができる。そのため、内筒３の直径がフレキシブル基板２５２の幅に影響されず、内筒３の径を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】撮像モジュール５０の分解斜視図である。
【図２】撮像モジュール５０の断面図である。
【図３】図２の領域Ａを拡大して示した図である。
【図４】撮像モジュール５０Ａの分解斜視図である。
【図５】画像入力装置１の断面図である。
【図６】画像入力装置１の分解斜視図である。
【図７】図６の図示方向とは反対側から示した分解斜視図である。
【図８】撮像モジュール２５０の分解斜視図である。
【図９】撮像モジュール２５０の断面図である。
【図１０】画像入力装置２０１の断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１、２０１  画像入力装置
３、２０３  内筒（円筒部材）
４、２０４  ベース部材
４ｂ、２０４ｂ  光路孔
４ｃ  収納凹部
２０４ｄ  下面（外面）
５、２０５  セルフォックレンズアレイ（光学系）
８、２０８  キャップ部材
８ａ、２０８ａ  凹部
５０  撮像モジュール
５１、１５１  補強基板
５１ｄ  ホール
５２、１５２、２５２  フレキシブル基板
５３、２５３  固体撮像素子
５３ａ  対向面
５３ｂ  受光部
５３ｃ  バンプ
５４  異方導電性接着剤（導電性接合材）
【図１】
2005339112.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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