(57)【要約】【課題】異なる波長の光をそれぞれ均一に発するとともに、読取対象物の内容を均一な色調で読み取ることが可能な線状光源装置を提供すること。【解決手段】全体として直線状に延びており、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かつ上記光入射面から入射した光を反射させる光反射面４ｂと、光反射面４ｂ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４ｃとを有する導光体４と、上記光入射面に正対して設けられ、異なる波長の光を発する３つのＬＥＤチップ２３を有する光源モジュール２と、を備える線状光源装置Ｂであって、ＬＥＤチップ２３は、矩形状の光源基板２０に搭載され、光源基板２０のいずれの辺に対しても傾いた方向ｚ”に延びる直線上に並んで配置され、方向ｚ”と導光体４における光反射面４ｂから光出射面４ｃに向かう出射方向ｚ’とは、上記長手方向に沿う方向から見て揃っている。【選択図】図２
2009086488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体として直線状に延びており、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、かつ上記光入射面から入射した光を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有する導光体と、
上記導光体の上記光入射面に正対して設けられ、赤色光、緑色光、および青色光を発する３つのＬＥＤチップを有する光源モジュールと、
を備える線状光源装置であって、
上記ＬＥＤチップは、平行な二辺からなる対が互いに直角である二対の辺を有する光源基板に搭載されているとともに、上記光源基板の面内において当該光源基板の上記二対の辺のいずれに対しても傾いた傾斜方向に延びる直線上に並んで配置されており、
上記傾斜方向と、上記導光体における上記光反射面から上記光出射面に向かう出射方向とは、上記長手方向に沿う方向から見て揃っていることを特徴とする、線状光源装置。
【請求項２】
上記ＬＥＤチップは、いずれも上記光源基板上に形成された導電性の単一のパッドにダイボンディングされている、請求項１に記載の線状光源装置。
【請求項３】
上記各ＬＥＤチップの上面は、ワイヤを介して互いに分離された導体部に接続されており、
上記ワイヤは、上記ＬＥＤチップから上記導体部に向けて放射状に延びるように設けられている、請求項２に記載の線状光源装置。
【請求項４】
上記ＬＥＤチップは、平面視略正方形とされているとともに、これらの対角が上記直線上に並ぶように配列されている、請求項２または３に記載の線状光源装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の線状光源装置と、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上記線状光源装置からの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、イメージセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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線状光源装置、およびイメージセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７および図８は、従来のイメージセンサモジュールの一例を示している。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、および導光体９４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。これらＬＥＤチップ９２ａは、リードフレーム９２ｂ上に水平方向に沿って搭載されており、金型成形された樹脂パッケージ９２ｃに覆われている。
【０００３】
導光体９４は、主走査方向ｘに延びる断面略矩形の棒状であり、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、底面の一部に白色塗装を施すなどによって主走査方向ｘに沿って形成された光散乱面である。光出射面９４ｃは、断面矩形の上面角部を面取りすることにより形成されている。導光体９４は、リフレクタ９５を介してケース９６に支持されている。ＬＥＤチップ９２から発せられた光は、光入射面９２を通じて導光体９４内を進行し、光反射面９４ｂ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。この線状光を原稿Ｄｃ（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、原稿Ｄｃ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。
【０００４】
一般に、イメージセンサモジュールＸの読取処理においては、光源モジュール９２のＬＥＤチップ９２ａを順次発光させることにより、線状光とされた赤色光、緑色光、青色光を読取対象物に照射する。この順次照射に同期して、センサＩＣチップ９３による受光処理を、原稿Ｄｃの一箇所について３回行う。この３回の受光処理によって得られた、赤色、緑色、青色の３つの電子データを重ね合わせることにより、原稿Ｄｃに記載された内容を表すフルカラーの画像データが得られる。この他には、全てのＬＥＤチップ９２ａを同時に発光させることにより白色光を原稿Ｄｃに照射し、赤色、緑色、青色の各色に専用のセンサＩＣチップ９３によって同時に受光する方式も行われている。
【０００５】
上記従来の構成においては、光反射面９４ｂから光出射面９４ｃに向かう出射方向は傾斜しているのに対し、ＬＥＤチップ９２ａはこの傾斜した出射方向と異なる水平方向に沿って配列されている。このため、上記出射方向と、各ＬＥＤチップ９２ａおよび光反射面９４ｃを結ぶ線分とのなす角度が、ＬＥＤチップ９２ａごとに異なることになり、３つのＬＥＤチップ９２ａからの赤色光、緑色光、青色光が光反射面９４ｂにおいて散乱反射されると、それぞれ出射方向へ向かう光の量が微妙に異なる。このように出射方向への光量に差が出る傾向は、光源モジュール９２に近い部分ほど顕著に表れる。このようなことでは、上述したいずれの読取方式によっても、原稿Ｄｃに記載された内容を読み取る際には、主走査方向ｘにおいて光源モジュール９２に近い部分ほど歪んだ色調で読み取られてしまうという不具合があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１７６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、異なる波長の光をそれぞれ均一に発するとともに、読取対象物の内容を均一な色調で読み取ることが可能な線状光源装置、およびこの線状光源装置を備えた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する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供される線状光源装置は、全体として直線状に延びており、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、かつ上記光入射面から入射した光を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有する導光体と、上記導光体の上記光入射面に正対して設けられ、赤色光、緑色光、および青色光を発する３つのＬＥＤチップを有する光源モジュールと、を備える線状光源装置であって、上記ＬＥＤチップは、平行な二辺からなる対が互いに直角である二対の辺を有する光源基板に搭載されているとともに、上記光源基板の面内において当該光源基板の上記二対の辺のいずれに対しても傾いた傾斜方向に延びる直線上に並んで配置されており、上記傾斜方向と、上記導光体における上記光反射面から上記光出射面に向かう出射方向とは、上記長手方向に沿う方向から見て揃っていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、通常の実装状態において、鉛直方向に対して傾斜している導光体によって規定された出射方向と、ＬＥＤチップが並ぶ方向とが揃っているため、ＬＥＤチップのそれぞれから発せられた光が光反射面において反射された後に光出射面から出射される光量については、差は小さくなる。したがって、赤色、緑色、青色のそれぞれの線状光の光量が不均一であることに起因して読み取り画像の色調が不均一になるのを防止することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤチップは、いずれも上記光源基板上に形成された導電性の単一のパッドにダイボンディングされている。この場合、より好ましくは、上記各ＬＥＤチップの上面は、ワイヤを介して互いに分離された導体部に接続されており、上記ワイヤは、上記ＬＥＤチップから上記導体部に向けて放射状に延びるように設けられている。このような構成によれば、ＬＥＤチップを極力近づけて配置することが可能であり、各色ごとの線状光の光量分布を均一化するのに適している。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤチップは、平面視略正方形とされているとともに、これらの対角が上記直線上に並ぶように配列されている。このような構成によれば、３つのＬＥＤチップを互いに近接配置する場合においても、各ＬＥＤチップの側面部分から発せられた光が隣接するＬＥＤチップによって吸収されることは回避される。したがって、光源モジュールの発光効率が不当に低下することを防止することができる。
【００１２】
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線状光源装置と、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上記線状光源装置からの線状光を受光する受光センサと、を備えることを特徴としている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１および図２は、本発明に係る線状光源装置およびイメージセンサモジュールの一例を、図３および図４は、本発明に係る線状光源装置の構成要素の一例を、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。光源モジュール２と導光体４とは、線状光源装置Ｂを構成している。
【００１７】
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。
【００１８】
光源モジュール２は、光源基板２０、複数の端子２１、配線パターン２２、３つのＬＥＤチップ２３、リフレクタ２４、および透光部材２５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、両端がクリップ状とされており、これらクリップ状の部分によって光源基板２０および基板１に取り付けられている。配線パターン２２は、たとえばＣｕからなる導電膜の一部を選択的にエッチングすることによって形成されたものであり、コモン配線パターン２２Ａと複数の個別配線パターン２２Ｂとを含んで構成されている。
【００１９】
３つのＬＥＤチップ２３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、図３に示すように、コモン配線パターン２２Ａの単一のパッド２２Ａａにそれぞれダイボンディングされている。本実施形態では、３つのＬＥＤチップ２３としては、裏面アノードタイプが使用される。裏面アノードタイプのＬＥＤチップ２３によれば、発光層よりも下側に位置するシリコン基板の反射作用によって発光効率を高めることが期待できる。３つのＬＥＤチップ２３は、図３に示すように、矩形状の光源基板２０のいずれの辺２０ａ〜２０ｄに対しても傾斜した方向ｚ”に延びる直線Ｌ上に直列配置されている。また、３つのＬＥＤチップ２３は、平面視略正方形とされているとともに、これらの対角が直線Ｌ上に並ぶように配列されている。加えて、３つのＬＥＤチップ２３は、導光体４との関係でいえば、図２に示すように、主走査方向ｘに沿う方向から見て、後述する導光体４の出射方向（方向ｚ’）に揃うように配置されている。
【００２０】
図３に示すように、３つのＬＥＤチップ２３の上面（カソード）は、それぞれワイヤＷを介して個別配線パターン２２Ｂのパッド２２Ｂａにワイヤボンディングによって接続されている。３本のワイヤＷは、ＬＥＤチップ２３からパッド２２Ｂａに向けて放射状に延びるように設けられている。リフレクタ２４は、たとえば白色樹脂製であり、３つのＬＥＤチップ２３を囲っている。図１に示すように、透光部材２５は、たとえば透明なエポキシ樹脂製であり、３つのＬＥＤチップ２３を覆っている。なお、図３においては、透光部材２５の記載を省略している。
【００２１】
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。
【００２２】
図４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、断面略円形状とされている。導光体４は、光入射面４ａ（図１参照）、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、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。
【００２３】
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）に反射するための面である。図４に示すように、光反射面４ｂは、凸部４１の先端に設けられている。凸部４１は、主走査方向ｘに延びる断面略矩形の一定幅の帯状とされている。本実施形態では、凸部４１の先端は平面状とされ、この先端部分に白色塗装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。白色塗装を施す手法としては、ホットスタンプやスクリーン印刷などが挙げられる。本実施形態においては、凸部４１は、幅が０．８ｍｍ程度、高さが０．２ｍｍ程度とされている。
【００２４】
なお、光反射面４ｂとしては、上述のように白色塗装を施すことによって形成されたものに代えて、微細粗面とすることによって形成されたものとしてもよい。この場合、微細粗面は、導光体４を成形するための金型の一部をシボ加工によってあらしたり、成形後に凸部４１の先端に対してブラスト処理を施したりすることなどにより形成される。当該ブラスト処理においては、たとえば粒径が５０〜２００μｍ程度の金属粒子が使用される。
【００２５】
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に延びた線状光が出射される。導光体４は、スペーサ６１を介してケース６に取付けられている。なお、このスペーサ６１は、ケース６と一体に形成されたものとしてもよい。
【００２６】
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。
【００２７】
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である。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。ケース６の主走査方向ｘにおける一端寄りには、矩形状の開口６ａが形成されている。開口６ａには光源モジュール２のリフレクタ２４および光源基板２０の一部が収容されている。なお、光源基板２０としては、上記のように矩形状のものに限定されず、たとえば矩形の角部に面取を有する形状や、矩形の一部に切欠きを有する形状のものを採用することもできる。要するに、平行な二辺（２０ａ，２０ｃ、および２０ｂ，２０ｄ）からなる対が互いに直角である二対の辺２０ａ〜２０ｄを含んで略矩形状にされていればよく、ケース６に対する位置決めなどの都合などにより、適宜変更が可能である。
【００２８】
次に、線状光源装置Ｂ、およびこの線状光源装置Ｂ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。
【００２９】
本実施形態によれば、光源モジュール２から斜め下方向に発せられた光は、光反射面４ｂによって反射される。線状光源装置Ｂにおいては、３つのＬＥＤチップ２３は、導光体４によって規定された出射方向（方向ｚ’）に沿って直列配置されている。これにより、３つのＬＥＤチップ２３のそれぞれから発せられ、光反射面４ｂにおいて反射された後に光出射面４ｃから出射される赤色、緑色、青色の線状光については、３つのＬＥＤ２３から近い位置で反射された光であっても、光量の差が小さくなる。したがって、線状光源装置Ｂによれば、主走査方向ｘの全長域にわたって赤色光、緑色光、青色光をほぼ均一に発することが可能であり、原稿Ｄｃに記載された内容を均一な色調で読み取ることができる。
【００３０】
光源モジュール２について、矩形状の光源基板２０の辺２０ａ〜２０ｄは、ケース６に組み付けられた状態においていずれも垂直方向または水平方向に沿っている。このため、光源モジュール２をイメージセンサモジュールＡとして組み付ける際には、その組み付け作業を容易に行うことができる。
【００３１】
光源モジュール２を構成する３つのＬＥＤチップ２３は、光源基板２０の配線パターン２２上に搭載されている。このため、ＬＥＤチップ２３の配置変更は、配線パターン２２の形状を変更することによって容易に行うことができる。一方、本発明とは異なり、たとえば金型成形された樹脂パッケージを備える光源モジュールを用いた構成においては、ＬＥＤチップの配置変更を行うには、金型を新たに作成する必要がある。それに対して、本実施形態によれば、イメージセンサモジュールＡが用いられるスキャナの仕様などに応じて、光源モジュール２の構成を容易に変更することができる。
【００３２】
３つのＬＥＤチップ２３は、いずれも単一のパッド２２Ａａに搭載されているとともに、これらＬＥＤチップ２３の上面に接続されたワイヤＷは、放射状に延びている。このような構成によれば、３つのＬＥＤチップ２３を互いに近接して配置することが可能である。その結果、光出射面４ｃから発せられる線状光は、主走査方向ｘの全長域にわたって赤色光、緑色光、青色光の光量分布がより均一な光となる。
【００３３】
本実施形態においては、平面視略正方形の３つのＬＥＤチップ２３は、これらの対角が直線Ｌ上に並ぶように配列されている。この構成によれば、３つのＬＥＤチップ２３を互いに近接配置しても、各ＬＥＤチップ２３の側面部分から発せられた光が隣接するＬＥＤチップ２３によって吸収されることは回避される。したがって、光源モジュール２の発光効率が不当に低下するのを防止することができる。
【００３４】
図５および図６は、本発明に係る線状光源装置を構成する光源モジュールの他の例を示している。なお、図５および図６においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。
【００３５】
図５に示された光源モジュール２’においては、３つのＬＥＤチップ２３の配列姿勢が上記実施形態と異なっている。本実施形態では、３つのＬＥＤチップ２３は、互いに隣接するものどうしの側面部分が対向する姿勢で配置されている。このような実施形態によれば、３つのＬＥＤチップをより近接して配置することが可能となる。したがって、光出射面４ｃから発せられる線状光について、主走査方向ｘの全長域にわたって赤色光、緑色光、青色光の光量分布をより均一にすることができる。
【００３６】
図６に示された光源モジュール２”においては、３つのＬＥＤチップ２３”は、裏面カソードタイプとされており、個別配線パターン２２Ｂのパッド２２Ｂａにそれぞれ搭載されている。３つのＬＥＤチップ２３”の上面（アノード）は、それぞれワイヤＷを介してコモン配線パターン２２Ａの単一のパッド２２Ａａに接続されている。裏面カソードタイプのＬＥＤチップ２３”を採用する場合には、上記実施形態に比べて、配線パターン２２の形状を必要に応じて変更するとともに電源の向きを変えるだけで対応が可能である。
【００３７】
本発明に係る線状光源装置、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。本発明に係る線状光源装置、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。
【００３８】
上記実施形態において、光反射面が設けられる凸部については、一定幅とされているが、これに代えて、光入射面から遠ざかるにつれて凸部の幅が連続的または段階的に広がる領域を有する構成としてもよい。光入射面から入射して導光体内の各所に到達する光量については光入射面から遠ざかるにつれて低下する傾向にあるところ、上記構成によれば、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うえで好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るイメージセンサモジュールの一例を示す要部断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る線状光源装置を構成する光源モジュールの一例を示す正面図である。
【図４】本発明に係る線状光源装置を構成する導光体の一例を示す要部断面図である。
【図５】本発明に係る線状光源装置を構成する光源モジュールの他の例を示す正面図である。
【図６】本発明に係る線状光源装置を構成する光源モジュールの他の例を示す正面図である。
【図７】従来のイメージセンサモジュールの一例を示す要部分解斜視図である。
【図８】従来のイメージセンサモジュールの一例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ      イメージセンサモジュール
Ｂ      線状光源装置
Ｄｃ    原稿（読取対象物）
Ｌ      直線
Ｓｔ    原稿載置台
Ｗ      ワイヤ
ｘ      主走査方向（長手方向）
ｙ      副走査方向
ｚ      方向
ｚ’    方向（出射方向）
ｚ”    方向（傾斜方向）
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    配線パターン
２２Ａａ    （単一の）パッド
２２Ｂａ    パッド（導体部）
２３    ＬＥＤチップ
２４    リフレクタ
２５    透光部材
４１    凸部
４ａ    光入射面
４ｂ    光反射面
４ｃ    光出射面
【図１】
2009086488.tif 000003
【図２】
2009086488.tif 000004
【図３】
2009086488.tif 000005
【図４】
2009086488.tif 000006
【図５】
2009086488.tif 000007
【図６】
2009086488.tif 000008
【図７】
2009086488.tif 000009
【図８】
2009086488.tif 000010