(57)【要約】【課題】接触式イメージセンサ装置全体の製造コストを低下させ、従来のＧＲＩＮ結像光学素子を使用することによる体積増大や組立誤差の問題を解消する。【解決手段】回路基板モジュール１と、前記回路基板モジュール１上に電気的に接続されて設置される発光モジュール２ａと、前記回路基板モジュール１上において前記発光モジュール２ａの側方に電気的に接続されて設置され、前記回路基板モジュール１上に電気的に接続されて設置される感光素子セット３０及び該感光素子セット３０上に設置されるマイクロ集光素子セット３１を有するイメージセンサモジュール３と、を備え、前記発光モジュール２ａが書類に対して発射した光束が散乱光を生成させ、前記イメージセンサモジュール３の感光素子セット３０が前記書類からの散乱光を受光し、前記書類のイメージを検知する。【選択図】図４
2009201091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板モジュールと、
前記回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置される発光モジュールと、
前記回路基板モジュール上において前記発光モジュールの側方に電気的に接続されて設置され、前記回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置される感光素子セット及び該感光素子セット上に設置されるマイクロ集光素子セットを有するイメージセンサモジュールと、
を備え、
前記発光モジュールが書類に対して発射した光束が散乱光を生成させ、前記イメージセンサモジュールの感光素子セットが前記書類からの散乱光を受光し、前記書類のイメージを検知することを特徴とする内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置。
【請求項２】
前記感光素子セットは、アレイ型接触式イメージセンサと線形接触式イメージセンサのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置。
【請求項３】
前記マイクロ集光素子セットは、複数のマイクロ集光素子からなり、この複数マイクロ集光素子はそれぞれ、平凸レンズ、レンチキュラーレンズ、球面レンズ或いは非球面レンズのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置。
【請求項４】
更に、前記マイクロ集光素子セットに電気的に接続されるエネルギー伝達電極セットを備え、電源により前記マイクロ集光素子セットに電圧を印加することで、前記マイクロ集光素子セットの鏡面曲率を変化させることを特徴とする請求項１に記載の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置。
【請求項５】
更に、遮光モジュールを備え、当該遮光モジュールは各感光素子の両側に設置される複数の遮光素子を有することを特徴とする請求項１に記載の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式イメージセンサ装置に関し、特に、ＧＲＩＮ（Gradient Reflective Index）結像光学素子を省くことの出来る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１と図２は、それぞれ、従来の接触式イメージセンサ装置の斜視分解図と側面断面図である。図示するように、従来の接触式イメージセンサ装置は、パッケージハウジング１０′と、回路基板モジュール２０′と、上蓋ガラス３０′と、イメージセンサ素子４０′と、ＧＲＩＮ結像光学素子（Gradient Reflective Index）５０′及び発光素子６０′を備える。
【０００３】
前記上蓋ガラス３０′と前記回路基板モジュール２０′とが、それぞれ前記パッケージハウジング１０′の上下端に設置されることで、上下空間１００′、２００′が形成される。また、前記イメージセンサ素子４０′は、前記回路基板モジュール２０′上に設置され且つ前記パッケージハウジング１０′の下空間２００′に位置する。
そして、前記ＧＲＩＮ結像光学素子５０′は、前記パッケージハウジング１０′の上下空間１００′、２００′の間に設置され、また、前記発光素子６０′は、前記上空間１００′内に設置されて、前記ＧＲＩＮ結像光学素子５０′の側方に位置する。この構成により、前記発光素子６０′から書類Ｄに対して光束Ｌ１′を発射することで散乱光Ｌ２′が生成され、そして、前記ＧＲＩＮ結像光学素子５０′により前記書類Ｄの散乱光Ｌ２′を前記イメージセンサ素子４０′に導くことにより、前記書類Ｄのイメージを検知できる。
【０００４】
図１、図２から分かるように、前記ＧＲＩＮ結像光学素子５０′は、従来の接触式イメージセンサ装置における不可欠な素子である。しかしながら、ＧＲＩＮ結像光学素子５０′を使用することにより、従来の接触式イメージセンサ装置は、その体積が膨大になってしまい、また、組み立ての際には組立誤差が発生しやすい。また、前記ＧＲＩＮ結像光学素子５０′は高価であるので、従来の接触式イメージセンサ装置の製造コストが高くなるという欠点があった。
【０００５】
本発明者は、前記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に前記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。
尚、ＧＲＩＮ結像光学素子を用いたイメージセンサ装置については、例えば特許文献１（ＧＲＩＮ結像光学素子と同義のセルフォックレンズアレイが結像手段として用いられる）に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１２５１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ＧＲＩＮ結像光学素子を用いず省くことにより、大幅に接触式イメージセンサ装置全体の製造コストを低下させ、そして、従来のＧＲＩＮ結像光学素子を使用することによる体積増大や組立誤差の問題を解消することのできる内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置を提供することである。
【０００７】
また、本発明は、複数の非透過材料からなる遮光素子を、塗布や他の成形方式を用いて各感光素子の両側に設置することにより、それら複数の遮光素子により光の反射を吸収し、迷光が複数の感光素子に与える影響を抑制し、且つそれら複数の感光素子同士が互いに光クロストークによる影響を抑制することのできる接触式イメージセンサを提供することを目的とする。これにより、それら複数の感光素子が受光したイメージのコントラストを向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するため、本発明の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置は、回路基板モジュールと、発光モジュールと、イメージセンサモジュールとを備える。
前記発光モジュールは回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置される。前記イメージセンサモジュールは、回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置され且つ前記発光モジュールの側方に位置する。
また、イメージセンサモジュールには、前記回路基板モジュール上に電気的に設置される感光素子セット及び前記感光素子セット上に設置されるマイクロ集光素子セットを有する。
これにより、前記発光モジュールが書類に対して発射した光束は散乱光を生成させて、前記イメージセンサモジュールの感光素子セットが前記書類からの散乱光を受光することで、前記書類のイメージを検知する。
【０００９】
また、本発明は、前記目的を達成するため、本発明による内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置は、回路基板モジュールと、発光モジュールと、イメージセンサモジュールと、遮光モジュールとを備える。
前記発光モジュールは回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置される。前記イメージセンサモジュールは、回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置され且つ前記発光モジュールの側方に位置する。
また、イメージセンサモジュールは、前記回路基板モジュール上に電気的に設置される感光素子セット及び前記感光素子セット上に設置されるマイクロ集光素子セットを有する。また、前記感光素子セットは、複数の感光素子を有する。前記遮光モジュールは、複数の遮光素子を有する。それら複数の遮光素子は、それぞれ、各感光素子の両側に設置される。
これにより、前記発光モジュールが書類に対して発射した光束は散乱光を生成させて、前記イメージセンサモジュールの感光素子セットが前記書類からの散乱光を受光することで、前記書類のイメージを検知する。
【００１０】
本発明によると、ＧＲＩＮ結像光学素子を用いず省くことにより、大幅に接触式イメージセンサ装置全体の製造コストを低下させるだけでなく、複数の非透過の遮光素子を各感光素子の両側に設置することにより、迷光やライトクロストークが感光素子に与える影響を抑制する。
従って、それら複数の感光素子が受光したイメージのコントラストを向上させることができる。
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それによって限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図３と図４は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第一実施例の斜視概念図と側面概念図である。
図示するように、本発明は、内蔵型光学素子を持つ接触式イメージセンサ装置であって、回路基板モジュール（PCB module）１と、発光モジュール（light emitting module）２ａと、イメージセンサモジュール（image sensing module）３、及び保護層（protection layer）４を備える。
【００１３】
前記発光モジュール２ａは、前記回路基板モジュール１上に電気的に設置される。本発明の第一実施例において、この発光モジュール２ａは、一列に配列された複数の発光素子（light emitting element）２０ａである。また、前記発光モジュール２ａは、ユーザーのニーズに応じて、蛍光灯や、エレクトロルミネセンスや、発光ダイオードその他の発光装置から選ぶことができる。また、前記発光モジュール２ａの配列方式は、本発明において限定されるものではなく、任意の配列方式（例えば、２列または３列）や配列形状の全てを、本発明において適用することができる。
【００１４】
また、前記イメージセンサモジュール３は、前記回路基板モジュール１上に電気的に設置され、且つ前記発光モジュール２ａの側方に位置する。また、イメージセンサモジュール３は、前記回路基板モジュール１上に電気的に設置される感光素子セット（light sensing element set）３０と、前記感光素子セット３０上に設置されるマイクロ集光素子セット（micro light condensing element set）３１とを備える。第一実施例において、マイクロ集光素子セット３１はポリマー材料（polymer material）からなる。
【００１５】
また、前記感光素子セット３０は、複数の感光素子３００からなり、アレイ型接触式イメージセンサ（array CIS（Contact Image Sensor））や線形接触式イメージセンサ（linear CIS）である。
【００１６】
また、前記マイクロ集光素子セット３１は、複数のマイクロ集光素子３１０からなり、各マイクロ集光素子３１０は、異なる設計のニーズに応じてそれぞれ平凸レンズ（plane-concave lens）やレンチキュラーレンズ（biconvex lens）であってもよく、或いは、各マイクロ集光素子３１０は、球面レンズ（spherical lens）や非球面レンズ（aspheric lens）であってもよい。
【００１７】
また、前記保護層４は、前記感光素子セット３０と前記マイクロ集光素子セット３１を保護するように感光素子セット３０とマイクロ集光素子セット３１上に成形される。言い換えれば、前記保護層４は、前記イメージセンサモジュール３上に成形され、前記イメージセンサモジュール３を保護する。また、保護層４は、透過材料からなるもので、例示として塗料や整然に配列された光ファイバー束（ordered optical fiber bundle）やマイクロチャネルアレイ（Micro Channel Array、MCA）を挙げることができる。その厚さが、０．１乃至１０ｍｍの範囲にある。前記イメージセンサモジュール３は前記保護層４によって保護されるので、外（例えば引っ掻き傷、かすり傷等）から守られることができ、そして、前記イメージセンサモジュール３のイメージセンサの品質を保持できる。
【００１８】
このような構成において、前記発光モジュール２ａが書類Ｄに対して光束Ｌ１ａを発射することで散乱光Ｌ２ａが発生し、そして前記イメージセンサモジュール３の感光素子セット３０が直接に前記書類Ｄからの散乱光Ｌ２ａを受光することにより（従来の前記ＧＲＩＮ結像光学素子５０′を介して受光すると異なる）、前記書類Ｄのイメージを検知する。
【００１９】
また、図５は、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第一実施例におけるマイクロ集光素子セットが、エネルギー伝達電極セットに電気的に接続される場合の側面概念図である。
図示するように、本発明の第一実施例の接触式イメージセンサ装置は、更に、前記マイクロ集光素子セット３１に電気的に接続されるエネルギー伝達電極セット（power transmitting electrode set）５を備え、前記エネルギー伝達電極セット５は、複数のエネルギー伝達電極５０を備える。また、一対のエネルギー伝達電極５０が、各マイクロ集光素子３１０の両側に設置され、且つ電源Ｐに電気的に接続される。
【００２０】
また、前記エネルギー伝達電極セット５は、前記電源Ｐから前記マイクロ集光素子セット３１に対して電圧を印加することにより、マイクロ集光素子セット３１の鏡面曲率を変化させる（図の点線）。言い換えれば、一対のエネルギー伝達電極５０はそれぞれ、前記電源Ｐが各マイクロ集光素子３１０に対して電圧を印加することによる熱膨張冷収縮の作用により、各マイクロ集光素子３１０の鏡面曲率を変化させて、自動フォーカス機能を達成する。
【００２１】
図６と図７は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第二実施形態の斜視概念図と側面概念図である。図から分かるように、第二実施形態において第一実施形態と異なる所は、第一実施形態の保護層４を省略する点である。また、第二実施形態の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置は、少なくとも一つの発光素子２０ｂと、当該少なくとも一つの発光素子２０ｂの側方に設置された導光素子２１ｂからなる発光モジュール２ｂを有し、前記導光素子２１ｂは、前記イメージセンサモジュール３に対応する。
【００２２】
前記構成において、まず、前記発光素子２０ｂから前記導光素子２１ｂに対して発射した光束Ｌｂは、前記導光素子２１ｂを介して光束Ｌ１ｂとして書類Ｄに伝達して、散乱光Ｌ２ｂを発生させる。また、前記イメージセンサモジュール３の感光素子セット３０が直接に前記書類Ｄからの散乱光Ｌ２ｂを受光することにより（従来の、ＧＲＩＮ結像光学素子５０′を介することと異なる）、前記書類Ｄのイメージを検知する。
【００２３】
図８と図９は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第三実施形態の斜視概念図と側面概念図である。図から分かるように、第三実施形態は、第一実施形態と異なる所は、第三実施形態の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置において、更に、前記発光モジュール２ａと前記イメージセンサモジュール３の上方に透過カバー（transparent cover）６が設置される点である。
この構成において、前記発光モジュール２ａから当該透過カバー６を通して書類Ｄに発射した光束Ｌ１ａは、散乱光Ｌ２ａを発生させ、また、前記イメージセンサモジュール３の感光素子セット３０が前記書類Ｄから前記透過カバー６を通した散乱光Ｌ２ａを受光することにより、前記書類Ｄのイメージを検知する。
【００２４】
図１０と図１１は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第四実施形態の斜視概念図と側面概念図である。図示するように、第四実施形態は、第二実施形態と異なる所は、第四実施形態の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置には、更に、前記発光モジュール２ｂと前記イメージセンサモジュール３の上方に透過カバー６が設置される点である。
この構成により、前記発光モジュール２ｂから前記透過カバー６を通して書類Ｄに対して発射した光束Ｌ１ｂは散乱光Ｌ２ｂを発生させ、更に前記イメージセンサモジュール３の感光素子セット３０が前記書類Ｄから前記透過カバー６を通した散乱光Ｌ２ｂを受光することで、前記書類Ｄのイメージを検知する。
【００２５】
図１２と図１３は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第五実施形態の斜視図概念図と図１２の６-６断面図である。
図示するように、第五実施形態において第一実施形態と異なるところは、この第五実施形態では、感光素子セット３０ａが、複数の感光素子３００ａからなり、且つそれら複数の感光素子３００ａ同士が、所定の距離を置いて離設されている点である。マイクロ集光素子セット３１ａは、複数のマイクロ集光素子３１０ａからなり、且つそれら複数のマイクロ集光素子３１０ａは、それぞれ、それら複数の感光素子３００ａ上に設置される。
【００２６】
また、第五実施形態において、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置は、更に、複数の遮光素子７０を有する遮光モジュール７を備える。それら複数の遮光素子７０は、それぞれ、各感光素子３００ａの両側に設置される。また、それら複数の遮光素子７０は、非透過材料からなる。また、それら複数の遮光素子７０は、塗布や任意の成形方式により、それぞれ各感光素子３００ａの両側に設置される。それら複数の遮光素子７０は光の反射を吸収することで、迷光によるそれら複数の感光素子３００ａに対する影響を抑制できるだけでなく、それら複数の感光素子３００ａ同士の間で互いに光クロストークによる影響を抑制できる。従って、それら複数の感光素子３００ａが受光したイメージのコントラストが向上する。
【００２７】
以上のように、本発明は、従来のＧＲＩＮ結像光学素子５０′を省くことが出来るため、接触式イメージセンサ装置全体の製造コストを低減でき、且つ従来のＧＲＩＮ結像光学素子５０′による体積増大や組立誤差の問題を解消することができる。
また、本発明によれば、第五実施形態において、複数の非透過である遮光素子７０を各感光素子３００ａの両側に設置することにより、迷光やライトクロストークの感光素子３００ａに対する影響を抑制でき、それら複数の感光素子３００ａが受光したイメージのコントラストを向上させることができる。
【００２８】
以上は、ただ、本発明のより良い実施形態であり、本発明は、それによって限定されることが無く、本発明に係る特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の接触式イメージセンサ装置の斜視分解図である。
【図２】従来の接触式イメージセンサ装置の側面断面図である。
【図３】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第一実施形態の斜視図概念図である。
【図４】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第一実施形態の側面概念図である。
【図５】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第一実施形態のマイクロ集光素子セットがエネルギー伝達電極セットに電気的に接続される場合の側面概念図である。
【図６】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第二実施形態の斜視図概念図である。
【図７】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第二実施形態の側面概念図である。
【図８】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第三実施形態の斜視図概念図である。
【図９】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第三実施形態の側面概念図である。
【図１０】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第四実施形態の斜視図概念図である。
【図１１】本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第四実施形態の側面概念図である。
【図１２】本発明内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第五実施形態の斜視図概念図である。
【図１３】図１２の６-６断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１            回路基板モジュール
２ａ          発光モジュール
２ｂ          発光モジュール
２０ａ        発光素子
２０ｂ        発光素子
２１ｂ        導光素子
３            イメージセンサモジュール
３ａ          イメージセンサモジュール
３０          感光素子セット
３０ａ        感光素子セット
３００        感光素子
３００ａ      感光素子
３１          マイクロ集光素子セット
３１ａ        マイクロ集光素子セット
３１０        マイクロ集光素子
３１０ａ      マイクロ集光素子
４            保護層
５            エネルギー伝達電極セット
５０          エネルギー伝達電極
６            透過カバー
７            遮光モジュール
７０          遮光素子
Ｌ１ａ        光束
Ｌｂ、Ｌ１ｂ  光束
Ｌ２ａ        散乱光
Ｌ２ｂ        散乱光
Ｄ            書類
Ｐ            電源
【図１】
2009201091.tif 000003
【図２】
2009201091.tif 000004
【図３】
2009201091.tif 000005
【図４】
2009201091.tif 000006
【図５】
2009201091.tif 000007
【図６】
2009201091.tif 000008
【図７】
2009201091.tif 000009
【図８】
2009201091.tif 000010
【図９】
2009201091.tif 000011
【図１０】
2009201091.tif 000012
【図１１】
2009201091.tif 000013
【図１２】
2009201091.tif 000014
【図１３】
2009201091.tif 000015