(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被読取体からの反射光をアナログの読取画像信号に変換する多数の光電変換素子と、
前記多数の光電変換素子からの読取画像信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の電源の負極および読取画像信号の出力端子のそれぞれに接続された２つのパターン配線に対し、導体により接続可能な複数のパッドと、
一端が前記パッドに接続され、他端が前記増幅回路の反転入力端に接続された複数の抵抗素子とを備え、
前記複数のパッドのうちの任意数のパッドを前記２つのパターン配線に振り分けて接続することにより、前記任意数のパッドに接続された抵抗素子が選択的に前記増幅回路の帰還回路に組み込まれ、前記増幅回路の増幅度が決定される構成としたことを特徴とする、イメージセンサチップ。
【請求項２】
前記複数のパッドは、前記導体により前記出力端子側のパターン配線と接続することにより、前記増幅回路の出力端と反転入力端とを短絡するパッドを含む、請求項１に記載のイメージセンサチップ。
【請求項３】
被読取体からの反射光をアナログの読取画像信号に変換する多数の光電変換素子と、
前記多数の光電変換素子からの読取画像信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の電源の負極および読取画像信号の出力端子のそれぞれに接続された２つのパターン配線に対し、導体により接続可能な複数のパッドと、
制御端が前記パッドに接続された複数のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子を介して前記増幅回路の出力端と反転入力端との間に接続された複数の抵抗素子とを備え、
前記複数のパッドのうちの任意数のパッドを前記２つのパターン配線に振り分けて接続することにより、前記任意数のパッドに接続されたスイッチ素子を介して抵抗素子が選択的に前記増幅回路の帰還回路に組み込まれ、前記増幅回路の増幅度が決定される構成としたことを特徴とする、イメージセンサチップ。
【請求項４】
前記複数のパッドは、前記導体により前記出力端子側のパターン配線と接続することにより、前記スイッチ素子を介して前記増幅回路の出力端と反転入力端とを短絡するパッドを含む、請求項３に記載のイメージセンサチップ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のイメージセンサチップが任意列かつ任意行に搭載された配線基板を備えたイメージセンサであって、
前記２つのパターン配線を前記配線基板に形成したことを特徴とする、イメージセンサ。
【請求項６】
前記導体は、ワイヤボンディングによるワイヤである、請求項５に記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、増幅回路を内蔵したイメージセンサチップ、およびそのイメージセンサチップを備えたイメージセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイメージセンサチップは、多数の光電変換素子からのアナログの読取画像信号を増幅する増幅回路を内蔵していなかった。
【０００３】
したがって、従来のイメージセンサでは、イメージセンサチップが搭載された配線基板、あるいは別の配線基板に、増幅器を搭載して読取画像信号を増幅していた。このため、イメージセンサの小型化および低コスト化を阻害するという課題があった。
【０００４】
そこで、イメージセンサチップに増幅回路を内蔵することが考えられる。このようにすれば、配線基板に増幅器を実装する必要がないので、イメージセンサの小型化および低コスト化を図ることができる。
【０００５】
ところが、イメージセンサからの読取画像信号の出力レベルを変更したい場合、増幅回路の増幅度を変更する必要がある。また、読取速度が異なれば光電変換素子からの読取画像信号の出力レベルも異なるので、イメージセンサからの読取画像信号の出力レベルを所定レベルに保持しようとすれば、増幅回路の増幅度を変更する必要がある。このように増幅回路の増幅度を変更するには、増幅回路の出力側と入力側との間の抵抗素子の抵抗値を変更する必要があり、抵抗値の異なる種々のイメージセンサチップを製造しなければならないので、量産効果が低下し、製造コストの上昇を招いてしまう。
【０００６】
そこで、増幅回路の帰還回路としての抵抗素子を配線基板に形成して、イメージセンサチップのパッドと配線基板のパターン配線とをワイヤボンディングにより接続することにより、イメージセンサチップ内の増幅回路と配線基板上の抵抗素子とを接続することが考えられるが、この場合、イメージセンサチップを共用できるものの、抵抗素子の抵抗値が異なる種々の配線基板を製造する必要があり、やはり製造コストの上昇を招いてしまう。
【０００７】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、製造コストを上昇させることなく、内蔵した増幅回路の増幅度を可変できるイメージセンサチップ、およびそれを用いたイメージセンサを提供することを、その課題とする。
【０００８】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本願発明の第１の側面によれば、被読取体からの反射光をアナログの読取画像信号に変換する多数の光電変換素子と、多数の光電変換素子からの読取画像信号を増幅する増幅回路と、増幅回路の電源の負極および読取画像信号の出力端子のそれぞれに接続された２つのパターン配線に対し、導体により接続可能な複数のパッドと、一端がパッドに接続され、他端が増幅回路の反転入力端に接続された複数の抵抗素子とを備え、複数のパッドのうちの任意数のパッドを２つのパターン配線に振り分けて接続することにより、任意数のパッドに接続された抵抗素子が選択的に増幅回路の帰還回路に組み込まれ、増幅回路の増幅度が決定される構成としたことを特徴とする、イメージセンサチップが提供される。
【００１０】
このようにすれば、導体によりパターン配線と接続するパッドを選択するだけで、製造コストを上昇させることなく、内蔵した増幅回路の増幅度を可変できる。すなわち、読取画像信号の読出速度や所望の出力レベルに係わらず、増幅回路およびその帰還回路としての抵抗素子を共通にできるので、量産効果を低下させることがない。しかも、増幅回路の帰還回路としての抵抗素子を外部に設ける必要がないので、イメージセンサに組み込んだ場合、イメージセンサの小型化および低コスト化を図ることができる。なお、パッドの選択は、たとえばパターン配線とパッドとをワイヤボンディングにより接続する場合、ワイヤボンディング装置を動作させるプログラムのデータを若干変更するだけで実現できるので、それによる製造コストの上昇はほとんどない。
【００１１】
被読取体は、画像が描かれた紙であってもよいし、樹脂製のフィルムであってもよい。さらには、必ずしもシート状でなくてもよい。
【００１２】
光電変換素子としては、ホトダイオードやホトトランジスタを用いることができるが、これに限るものではない。
【００１３】
増幅回路としては、演算増幅器を用いることができるが、これに限るものではない。
【００１４】
抵抗素子としては、配線基板上に印刷した印刷抵抗を用いることができるが、これに限るものではない。
【００１５】
導体としては、ワイヤボンディングによるワイヤを用いることができるが、これに限るものではない。
【００１６】
パターン配線としては、配線基板上に印刷により形成されたパターンを用いることができるが、これに限るものではない。
【００１７】
好ましい実施の形態によれば、複数のパッドは、導体により出力端子側のパターン配線と接続することにより、増幅回路の出力端と反転入力端とを短絡するパッドを含む。
【００１８】
本願発明の第２の側面によれば、被読取体からの反射光をアナログの読取画像信号に変換する多数の光電変換素子と、多数の光電変換素子からの読取画像信号を増幅する増幅回路と、増幅回路の電源の負極および読取画像信号の出力端子のそれぞれに接続された２つのパターン配線に対し、導体により接続可能な複数のパッドと、制御端がパッドに接続された複数のスイッチ素子と、スイッチ素子を介して増幅回路の出力端と反転入力端との間に接続された複数の抵抗素子とを備え、複数のパッドのうちの任意数のパッドを２つのパターン配線に振り分けて接続することにより、任意数のパッドに接続されたスイッチ素子を介して抵抗素子が選択的に増幅回路の帰還回路に組み込まれ、増幅回路の増幅度が決定される構成としたことを特徴とする、イメージセンサチップが提供される。
【００１９】
このようにすれば、導体によりパターン配線と接続するパッドを選択するだけで、製造コストを上昇させることなく、内蔵した増幅回路の増幅度を可変できる。すなわち、読取画像信号の読出速度や所望の出力レベルに係わらず、増幅回路およびその帰還回路としての抵抗素子を共通にできるので、量産効果を低下させることがない。しかも、増幅回路の帰還回路としての抵抗素子を外部に設ける必要がないので、イメージセンサに組み込んだ場合、イメージセンサの小型化および低コスト化を図ることができる。さらには、パッドが抵抗素子を介して増幅回路に接続されていないので、パッドに侵入したノイズが増幅回路に入力されて増幅回路を破壊するようなことがない。なお、パッドの選択は、たとえばパターン配線とパッドとをワイヤボンディングにより接続する場合、ワイヤボンディング装置を動作させるプログラムのデータを若干変更するだけで実現できるので、それによる製造コストの上昇はほとんどない。
【００２０】
スイッチ素子としては、アナログスイッチを用いることができるが、これに限るものではない。
【００２１】
好ましい実施の形態によれば、複数のパッドは、導体により出力端子側のパターン配線と接続することにより、スイッチ素子を介して増幅回路の出力端と反転入力端とを短絡するパッドを含む。
【００２２】
本願発明の第３の側面によれば、上記イメージセンサチップが任意列かつ任意行に搭載された配線基板を備えたイメージセンサであって、２つのパターン配線を配線基板に形成したことを特徴とする、イメージセンサが提供される。
【００２３】
このようにすれば、増幅回路の帰還回路としての抵抗素子をイメージセンサチップの外部に設ける必要がないので、小型化および低コスト化を図ることができる。
【００２４】
好ましい実施の形態によれば、導体は、ワイヤボンディングによるワイヤである。
【００２５】
本願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。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２７】
図１は、本願発明に係るイメージセンサの一例としての密着型ラインイメージセンサの構成部品を分解した状態で示す斜視図、図２は平面図、図３は図２のIII −III 線断面図、図４は図２のIV−IV線断面図、図５は図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【００２８】
このイメージセンサ２０は、略矩形状の断面形状と、所定の長手寸法を有するケース２１を有しており、このケース２１は、樹脂成形によって作製することができる。このケース２１は、図３に良く表れているように、上下に貫通する内部空間をもち、上部開口を封鎖するようにしてガラスカバー２２が取付けられているとともに、下部開口を封鎖するようにして、配線基板としてのヘッド基板２３が取付けられている。このヘッド基板２３の上面における幅方向一側寄りには、複数個のイメージセンサチップ２４が取付けられており、幅方向他側寄りには、照明光源としての複数個のＬＥＤチップ２５が取付けられている。そして、このケース２１の内部空間には、ＬＥＤチップ２５からの光を効率的にガラスカバー２２上の被読取体としての原稿Ｄに照射するための透明樹脂製の導光部材２６と、原稿Ｄからの反射光を正立等倍にイメージセンサチップ２４に集束させるためのロッドレンズアレイ２７が設けられている。
【００２９】
ロッドレンズアレイ２７は、ケース２１内に形成した溝状ホルダ部２８に上方から挿入するようにして保持されている。溝状ホルダ部２８は、ロッドレンズアレイ２７の平面形態と対応した凹陥溝２９を有しており、その底部には、ロッドレンズアレイ２７を透過した光を通過させてその下方に配置される複数のイメージセンサチップ２４上に至らせるためのスリット３０が形成されている。
【００３０】
図３に表れているように、この溝状ホルダ部２８の長手方向中間部における内壁には、ロッドレンズアレイ２７の上面の一側縁に係合して、このロッドレンズアレイ２７の浮きを防止するための突起３１が、２箇所に形成されている。この突起３１は、図３にその断面が表れているように、溝状ホルダ部２８へのロッドレンズアレイ２７の挿入操作を阻害することがないように、適度な突出高さをもち、先端上方寄りにはテーパ面３１ａが形成されている。
【００３１】
導光部材２６は、ロッドレンズアレイ２７の光軸の延長上に存在する読み取りラインＬから側方に変位した位置においてヘッド基板２３に取付けられたＬＥＤチップ２５から発する光を、プリズム効果によって効率的に読み取りラインＬないしはその近傍領域に導くための部材である。この導光部材２６は、ＬＥＤチップ２５の配置と対応して開口する透光窓３２が形成された底壁３３と、ケース２１の一側内壁２１ａと、溝状ホルダ部２８の外壁２８ａとで囲まれた空間に嵌め込むようにして取付けられる。
【００３２】
図１に表れているように、導光部材２６の長手方向中間部の一側面には、係合突起３４が２箇所に形成されており、これに対応して、ケース２１の一側内壁２１ａには、係合突起３４が係合可能な係合凹部３５が形成されている。そして、この導光部材２６の両端部には、図１および図５に表れているように、ケースの一側内壁２１ａと溝状ホルダ部２８の外壁２８ａとの間に嵌合しうる所定の上下寸法を有する嵌合ブロック３６が一体に形成されており、この嵌合ブロック３６から、ロッドレンズアレイ２７の両端部上面を押圧するための押圧片３７が一体に延出形成されている。また、嵌合ブロック３６の背面には、この嵌合ブロック３６を一定の摩擦力をもってケース内壁２１ａとホルダ部外壁２８ａとの間に嵌合保持させるための突起３８およびリブ３９が形成されている。
【００３３】
上記構成のイメージセンサ２０は、次のようにして組み立てることができる。まず、ケース２１の溝状ホルダ部２８にロッドレンズアレイ２７を上から嵌め込む。このとき、溝状ホルダ部２８の内壁に形成した突起３１がロッドレンズアレイ２７の上面一縁に係合して、このロッドレンズアレイ２７の浮きを防止する。
【００３４】
次に、導光部材２６を、ケース内壁２１ａとホルダ部外壁２８ａとで囲まれた空間に上から嵌め込む。導光部材２６は、その中間部の一側面の係合突起３４がケース側の係合凹部３５に係合することと、嵌合ブロック３６が空間にぴったりと嵌まり込むことにより、浮きが生じるといったことなく、定位置に保持される。そうして、この導光部材２６の両端の嵌合ブロック３６に形成した押圧片３７がロッドレンズアレイ２７の両端部上面を押圧する。これにより、ロッドレンズアレイ２７は、その長手方向中間部が突起３１によって押さえられ、長手方向両端部が導光部材２６の押圧片３７によって押さえられることにより、安定的かつ確実に定位置に保持される。
【００３５】
ガラスカバー２２は、ケース２１の上面開口に嵌め込むようにして、たとえば接着によって固定される。ヘッド基板２３は、ケース２１の下面開口に嵌め込むようにして、止め金具４０によって固定される。この止め金具４０は、図４に表れているように、バネ板部材を断面略Ｍ形に折曲形成したものであって、その脚部４０ａに形成した係合穴４１が、ケース２１の両側面に形成した係合突起４２に係合する。
【００３６】
イメージセンサチップ２４は、全ての光電変換素子が等間隔でかつ１列に並ぶように、ヘッド基板２３上に１８個搭載されている。各イメージセンサチップ２４には、光電変換素子が９６個設けられているので、合計１７２８個の光電変換素子により１ラインの画像の読み取りがなされることになる。ヘッド基板２３には、イメージセンサ２０の内外の信号授受のためのコネクタ４３が取り付けられている。
【００３７】
図６は、ヘッド基板２３上のイメージセンサチップ２４の回路および配線パターンの要部の説明図であって、各イメージセンサチップ２４には、増幅回路としての演算増幅器ＯＰ、抵抗素子Ｒ1 〜Ｒ4 、ならびにパッドＰ1 〜Ｐ6 が形成されている。もちろんイメージセンサチップ２４には、光電変換素子としての多数のホトトランジスタや、これらホトトランジスタから読取画像信号を所定のタイミングでシリアルに演算増幅器ＯＰの非反転入力端に供給するための制御回路なども設けられているが、これらの回路は周知であるので、図示および説明を省略する。ヘッド基板２３上には、パッドＰ1 〜Ｐ6 の付近にパターン配線１，２が印刷により形成されている。パターン配線１は、演算増幅器ＯＰの電源の負極に接続されており、パターン配線２は、コネクタ４３の読取画像信号出力端子に接続されている。
【００３８】
演算増幅器ＯＰの出力端はパッドＰ1 に接続されており、演算増幅器ＯＰの反転入力端はパッドＰ2 および抵抗素子Ｒ1 〜Ｒ4 の一端に接続されている。抵抗素子Ｒ1 の他端はパッドＰ3 に接続されており、抵抗素子Ｒ2 の他端はパッドＰ4 に接続されている。抵抗素子Ｒ3 の他端はパッドＰ5 に接続されており、抵抗素子Ｒ4 の他端はパッドＰ6 に接続されている。また本実施形態においては、パッドＰ6 とパターン配線１とがワイヤボンディングのワイヤＷにより接続されており、パッドＰ1 ，Ｐ3 ，Ｐ4 とパターン配線２とがワイヤボンディングのワイヤＷにより接続されている。
【００３９】
図６のように、パッドＰ6 とパターン配線１とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続し、パッドＰ1 ，Ｐ3 ，Ｐ4 とパターン配線２とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続した場合、抵抗素子Ｒ1 と抵抗素子Ｒ2 との並列回路が演算増幅器ＯＰの出力端と反転入力端との間に接続される。
【００４０】
また、パッドＰ6 とパターン配線１とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続し、パッドＰ1 ，Ｐ2 とパターン配線２とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続した場合、演算増幅器ＯＰの出力端と反転入力端とが短絡される。
【００４１】
また、パッドＰ6 とパターン配線１とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続し、パッドＰ1 ，Ｐ3 とパターン配線２とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続した場合、抵抗素子Ｒ1 が演算増幅器ＯＰの出力端と反転入力端との間に接続される。
【００４２】
また、パッドＰ6 とパターン配線１とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続し、パッドＰ1 ，Ｐ4 とパターン配線２とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続した場合、抵抗素子Ｒ2 が演算増幅器ＯＰの出力端と反転入力端との間に接続される。
【００４３】
また、パッドＰ6 とパターン配線１とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続し、パッドＰ1 ，Ｐ5 とパターン配線２とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続した場合、抵抗素子Ｒ3 が演算増幅器ＯＰの出力端と反転入力端との間に接続される。
【００４４】
また、パッドＰ6 とパターン配線１とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続し、パッドＰ1 ，Ｐ3 ，Ｐ5 とパターン配線２とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続した場合、抵抗素子Ｒ1 と抵抗素子Ｒ3 との並列回路が演算増幅器ＯＰの出力端と反転入力端との間に接続される。
【００４５】
また、パッドＰ6 とパターン配線１とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続し、パッドＰ1 ，Ｐ4 ，Ｐ5 とパターン配線２とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続した場合、抵抗素子Ｒ2 と抵抗素子Ｒ3 との並列回路が演算増幅器ＯＰの出力端と反転入力端との間に接続される。
【００４６】
また、パッドＰ6 とパターン配線１とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続し、パッドＰ1 ，Ｐ3 ，Ｐ4 ，Ｐ5 とパターン配線２とをワイヤボンディングのワイヤＷにより接続した場合、抵抗素子Ｒ1 と抵抗素子Ｒ2 と抵抗素子Ｒ3 との並列回路が演算増幅器ＯＰの出力端と反転入力端との間に接続される。
【００４７】
このように、パッドＰ2 〜Ｐ5 を選択的にワイヤＷによりパターン配線２に接続することにより、演算増幅器ＯＰの帰還回路の抵抗値が変化し、増幅度を可変できる。
【００４８】
なお上記実施形態では、演算増幅器ＯＰの反転入力端および抵抗素子Ｒ1 〜Ｒ3 の他端を直接パッドＰ2 〜Ｐ5 に接続したが、図７に示すように、演算増幅器ＯＰの反転入力端および抵抗素子Ｒ1 〜Ｒ3 の他端をスイッチ素子としてのアナログスイッチＡＳ1 〜ＡＳ4 を介して演算増幅器ＯＰの出力端とパッドＰ1 との接続点に接続し、アナログスイッチＡＳ1 〜ＡＳ4 の制御端をパッドＰ2 〜Ｐ5 に接続してもよい。図７の例では、パッドＰ3 ，Ｐ4 がワイヤＷによりパターン配線１に接続されているので、アナログスイッチＡＳ2 ，ＡＳ3 がオンし、図６と等価な回路になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係るイメージセンサの部品を分解して示す斜視図。
【図２】上記イメージセンサの部分平面図。
【図３】図１のIII −III 線断面図。
【図４】図１のIV−IV線断面図。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】本願発明の一実施形態に係るヘッド基板上のイメージセンサチップの回路および配線パターンの要部の説明図。
【図７】本願発明の別の実施形態に係るヘッド基板上のイメージセンサチップの回路および配線パターンの要部の説明図。
【符号の説明】
１  パターン配線
２  パターン配線
２０  イメージセンサ
２３  ヘッド基板
２４  イメージセンサチップ
Ｄ  原稿
Ｐ1 〜Ｐ6   パッド
ＯＰ  演算増幅器
Ｒ1 〜Ｒ4   抵抗素子
ＡＳ1 〜ＡＳ4   アナログスイッチ
【図１】
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【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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