專利名稱：線光源及使用它的圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳真裝置等的圖像輸入部中使用的圖像傳感器的線光源及安裝了該線光源的接觸型圖像傳感器。
圖9、

圖10、圖11是表示例如三菱接觸型圖像傳感器樣本(1993年2月制造)中示出的現(xiàn)有的圖像傳感器的圖，圖9是接觸型圖像傳感器的剖面圖，圖10是表示接觸型圖像傳感器的線光源的圖，圖11是表示接觸型圖像傳感器的線光源中使用的LED芯片的指向特性的圖，在圖9中，10是原稿，20是將LED芯片排列成線狀的線光源，30是由多個(gè)棒形透鏡(圖中未示出)構(gòu)成的正立等倍成像用棒形透鏡陣列，40是傳感器基板，50是排列成直線安裝在傳感器基板40上的傳感器IC，60是位于原稿掃描面上的玻璃板，70是傳感器框架，80是從線光源20發(fā)出的光到達(dá)傳感器IC50上成像所經(jīng)過的路徑。
在圖10中，90是LED裸芯片，100是安裝LED裸芯片90的基板，110是封裝LED裸芯片的樹脂，光從LED裸芯片90發(fā)出的面呈平面，由LED裸芯片90、基板100、樹脂110構(gòu)成表面安裝型的LED芯片120。130是呈線狀安裝多個(gè)LED芯片120的基板，由多個(gè)LED芯片120和基板130構(gòu)成LED陣列的線光源20。140是用LED芯片120照明的被照明面(原稿面)，150是相鄰的LED芯片120之間的距離，160是從LED芯片120發(fā)出并擴(kuò)展成放射狀的光路，170是LED裸芯片90和原稿面140之間的距離，180表示來自各LED芯片120的光照射在被照明面140上時(shí)的一個(gè)芯片的亮度，190表示將一個(gè)芯片的亮度合計(jì)后的亮度。
其次參照?qǐng)D9至圖11說明工作情況。線光源20的光通過玻璃板60，均勻地照射在原稿10上。照射光在原稿10上對(duì)應(yīng)于圖像的濃淡信息沿著光路80反射，通過棒形透鏡陣列30的棒形透鏡后，在傳感器IC50上成像。傳感器IC50對(duì)應(yīng)于反射光的強(qiáng)度而蓄積電荷，并通過傳感器基板40輸出。線光源20由LED裸芯片90、基板100、樹脂110、基板130構(gòu)成，通過將作為點(diǎn)光源的LED芯片120排列起來，實(shí)現(xiàn)線光源。這時(shí)，如圖11所示，各個(gè)LED芯片120的指向特性變寬，在原稿10上如亮度180所示，雖然呈若干凸分布，但如果將其重合起來，則如亮度190所示而呈直線。
如上構(gòu)成現(xiàn)有的線光源，如圖11所示，LED芯片120的指向特性變寬。該指向特性雖然是圖10中的橫向特性，但垂直于紙面的方向的特性也大致呈同樣的特性。在垂直于紙面的方向上指向特性變壞，雖然集中照射讀取位置的方法效率好，但均勻照射原稿應(yīng)優(yōu)先，故在垂直于紙面的方向上損失了光的效率。
本發(fā)明就是為了解決上述的問題而完成的，其目的在于獲得一種具有均勻特性、同時(shí)光的效率也好的線光源。
3本發(fā)明的線光源是將LED芯片呈線狀地配置在基板上，使上述每一個(gè)LED芯片都具有聚焦功能。
另外，將透鏡設(shè)置在LED芯片上，使其具有聚焦功能。
另外，使LED芯片的配置間隔小于從LED芯片至原稿面的距離。
另外，由LED芯片的指向特性及下式?jīng)Q定LED芯片的配置間隔和從LED芯片至原稿面的距離的比率。
L(θ)=L(0°)／(2*cos2θ)式中，L(θ)角度為θ時(shí)的亮度θ從LED芯片發(fā)出的光線與原稿面的垂線構(gòu)成的角度另外，在安裝LED芯片的基板上設(shè)有孔，將LED芯片安裝在上述基板的背面，LED芯片的光通過上述基板上的孔而從上述基板的表面發(fā)光。
本發(fā)明的圖像傳感器備有正立等倍成像透鏡；平行地配置在該正立等倍成像透鏡的兩側(cè)對(duì)稱位置、安裝了LED芯片的線光源；以及通過上述正立等倍成像透鏡接受從該線光源照射的光中從原稿面上反射的光的傳感器IC，在上述圖像傳感器中，上述線光源采用上述各段中的任意一段所述的線光源，而且將各線光源的LED芯片配置在與其相對(duì)的線光源的LED芯片的配置間隔的大致中心位置。
另外，在備有正立等倍成像透鏡、安裝了LED芯片的線光源、以及通過上述正立等倍成像透鏡接受從該線光源照射的光中從原稿上反射的光的傳感器IC的圖像傳感器中，上述線光源采用上述各段中的任意一段所述的線光源，而且將安裝上述LED芯片后構(gòu)成線光源的基板和安裝上述LED芯片的基板作為公用基板。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的線光源的圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的LED芯片的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的LED芯片的指向特性圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的線光源的亮度的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的LED芯片的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的線光源的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的接觸型圖像傳感器的圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的接觸型圖像傳感器的圖。
圖9是表示現(xiàn)有的接觸型圖像傳感器的圖。
圖10是表示現(xiàn)有的線光源的圖。
圖11是表示現(xiàn)有的LED芯片的指向特性的圖。
實(shí)施例1就圖說明本發(fā)明的實(shí)施例1。圖1是表示本發(fā)明的線光源的主要部分的圖，在圖1中，10是原稿，121是帶有相對(duì)于原稿10配置成一排的透鏡的LED芯片，圖中示出了其中的兩個(gè)。90是設(shè)置在帶透鏡的LED芯片121內(nèi)的LED裸芯片。
現(xiàn)在，假設(shè)在原稿10上對(duì)應(yīng)于LED芯片121的正上方的點(diǎn)為點(diǎn)A1、點(diǎn)A2，點(diǎn)A1和點(diǎn)A2的中間的點(diǎn)為點(diǎn)B。由于原稿10上最亮的點(diǎn)為點(diǎn)A1，最暗的點(diǎn)為點(diǎn)B，所以假定如果該兩點(diǎn)的亮度相同，則能獲得均勻的亮度。由一個(gè)LED芯片121產(chǎn)生的亮度180呈圖中所示的分布，如果考慮點(diǎn)A1最亮，點(diǎn)B的亮度為點(diǎn)A1的一半，則與相鄰的LED芯片121的亮度180的和如亮度190所示，呈均勻的亮度。設(shè)LED芯片121產(chǎn)生的點(diǎn)A1的亮度為L(zhǎng)A1、點(diǎn)B的亮度為L(zhǎng)B時(shí)，LA1和LB的關(guān)系如下。
LA1=2*LB…①另外，如圖所示，設(shè)LED裸芯片90和點(diǎn)A1的距離為a、LED裸芯片90和點(diǎn)B的距離為b、a和b構(gòu)成的角為θ，相鄰的LED芯片121之間的距離為p、在從LED裸芯片90至點(diǎn)B的直線上距離為a的點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)C。這時(shí)假設(shè)點(diǎn)C的亮度為L(zhǎng)C，由于呈放射狀擴(kuò)展的光的亮度與距離的平方成反比，所以有如下關(guān)系。
a2*LC=b2*LB…②式中，a=b*cosθ，根據(jù)這個(gè)關(guān)系，式②可以如下表示。
LB=LC*cos2θ…③因此，由式①、③得LC=LA1／(2*cos2θ)…④圖1所示的帶透鏡的LED芯片121采用圖2、圖3所示的結(jié)構(gòu)(スタンし-電氣株式會(huì)社制帶透鏡的LED芯片，LED綜合樣本1998年1月，型號(hào)PY1102W)，圖2是外觀圖，圖3是指向特性圖。在圖2(a是平面圖，b是側(cè)視圖)中，100是基板，200是由樹脂110形成的透鏡，起聚焦作用。
在圖3中，實(shí)現(xiàn)表示LED芯片121的指向特性，形狀呈尖形表示透鏡200的效果。虛線是式④表示的線。從圖3可知，實(shí)線和虛線的交點(diǎn)是配置多個(gè)帶透鏡的LED芯片121時(shí)，帶透鏡的LED芯片121作成的角度θ，大約26°。如果采用該26°，則在圖1中，例如a=6mm時(shí)，p=5．9mm，亮度分布呈所預(yù)料的190所示的直線。
圖4是a=6mm、p=4mm、5mm、6mm，使用圖2中的帶透鏡的LED芯片121進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以及a=6mm、p=6mm，使用圖11所示的現(xiàn)有的LED芯片120進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。(a，p)=(6，5．9)是假定亮度分布為190的計(jì)算結(jié)果，雖然呈直線，是理想的，但實(shí)際上由于各帶透鏡的LED芯片121的光量、指向特性的離散、照射點(diǎn)B的光具有角度，以及由于照射在玻璃板60上時(shí)光的反射、折射等的條件的不同，每個(gè)帶透鏡的LED芯片121的間隔(距離p)具有偏差。
可是，在使用來自接觸型傳感器的輸出時(shí)，由于具有修正由線光源20、棒形透鏡陣列30、傳感器IC50產(chǎn)生的某范圍內(nèi)的離散的作用，所以不存在圖4所示程度的偏差的問題。由圖4可知，如果恰當(dāng)?shù)貨Q定LED芯片的間隔(p)，則使用帶透鏡的LED芯片121時(shí)比使用LED芯片120時(shí)能獲得亮的光源。
如上所述在本發(fā)明的實(shí)施例1中，通過使用帶透鏡的LED芯片121，根據(jù)帶透鏡的LED芯片121的指向特性和式④，設(shè)定帶透鏡的LED芯片121的安裝間距(p)，使帶透鏡的LED芯片的安裝方向具有均勻的特性，由于在與帶透鏡的LED芯片的安裝方向垂直的方向上具有透鏡效果，所以能獲得光的效率好的線光源。
特別是在帶透鏡的LED芯片的情況下，使配置間隔小于從LED芯片到被照射面的距離即可。
如果用另外的形式表示以上的說明，則可以概述如下。
即，在該實(shí)施例中，當(dāng)以規(guī)定的間隔將發(fā)射光沿垂直方向具有指向性的LED芯片配置成直線狀時(shí)，以這樣的間隔配置LED芯片，即對(duì)于一個(gè)LED芯片來說，沿垂直方向在原稿面(被照射面)上對(duì)應(yīng)于由前一個(gè)LED芯片產(chǎn)生的光的照度，在相鄰的LED芯片的正中位置由前一個(gè)LED芯片在原稿面上產(chǎn)生的光的照度恰好為一半的間隔配置LED芯片。如果這樣處理，則來自多個(gè)LED芯片的照射光相重疊，在原稿面上能獲得均勻的照度。
另外，在本發(fā)明的實(shí)施例1中，雖然采用了圖2所示形狀的帶透鏡的LED芯片，但也可以使用圖5(a是平面圖，b是側(cè)視圖)所示形狀的帶透鏡的LED芯片122。它備有從包圍LED裸芯片90的樹脂110的上端突出的透鏡201。另外，也可以使用不采用透鏡的方法而具有聚焦功能的LED芯片。
實(shí)施例2就圖說明本發(fā)明的實(shí)施例2。在圖6中，131是設(shè)有孔300的基板，以便能從背面安裝帶有透鏡的LED芯片122，其他結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1相同。如圖6所示，在基板131上設(shè)有孔300，通過從基板上距離原稿遠(yuǎn)的一側(cè)(背面一側(cè))進(jìn)行安裝，能使帶透鏡的LED芯片122距離原稿更遠(yuǎn)，能使帶透鏡的LED芯片122的安裝間隔大。
這樣，在實(shí)施例2中，由于在基板131上設(shè)有孔300，從背面安裝帶透鏡的LED芯片122，所以能減少帶透鏡的LED芯片122的個(gè)數(shù)，能獲得效率好價(jià)格便宜的光源。
實(shí)施例3另外，就圖說明本發(fā)明的實(shí)施例3。圖7(a)是接觸型圖像傳感器的側(cè)視圖，(b)、(c)是其線光源的平面圖。在圖7中，20是將LED芯片排列成直線狀的線光源，30是由多個(gè)棒形透鏡(圖中未示出)構(gòu)成的正立等倍成像用棒形透鏡陣列，40是傳感器基板，50是排列成直線安裝在傳感器基板40上的傳感器IC，60是位于原稿掃描面上的玻璃板，70是傳感器框架，80是從線光源20發(fā)出的光到達(dá)傳感器IC50上成像所經(jīng)過的路徑，121是帶透鏡的LED芯片，210是設(shè)置在線光源20的基板上的圖形布線。
線光源20以棒形透鏡陣列30為中心對(duì)稱地配置，安裝在它上面的帶透鏡的LED芯片121具有這樣的配置關(guān)系，即帶透鏡的LED芯片121位于相對(duì)的線光源20上的帶透鏡的LED芯片121的大致中心的位置。210是設(shè)置在線光源20的基板上的圖形布線，從帶透鏡的LED芯片121之間通過。
如上所述在本發(fā)明的實(shí)施例3中，由于將兩個(gè)線光源20以棒形透鏡陣列30為中心對(duì)稱地配置，而且使安裝在它上面的帶透鏡的LED芯片121位于相對(duì)的線光源20上的帶透鏡的LED芯片121的大致中心的位置，所以能等效地將帶透鏡的LED芯片121的間隔減小一半。這樣配置在下述情況下特別有效，即在使用指向特性尖，不僅必須使安裝間隔窄，而且必要的圖形布線粗或?yàn)榱双@得更多條布線而不能使配置間隔窄的帶透鏡的LED芯片的情況下特別有效。就是說，對(duì)應(yīng)于在本發(fā)明實(shí)施例1中說明的由圖3及式④決定的相鄰的LED芯片121的距離p，本發(fā)明的實(shí)施例3中相鄰的LED芯片121的距離能設(shè)定為2*p，能獲得設(shè)置必要的圖形布線210的空間，能獲得均勻而且光效率好的線光源。
實(shí)施例4另外，就圖說明本發(fā)明的實(shí)施例4。在圖8中，30是由多個(gè)棒形透鏡(圖中未示出)構(gòu)成的正立等倍成像用棒形透鏡陣列，40是傳感器基板，50是排列成直線安裝在傳感器基板40上的傳感器IC，121是以發(fā)明的實(shí)施例1中說明過的配置間隔排列安裝在傳感器基板40上的LED芯片，60是位于原稿掃描面上的玻璃板，70是傳感器框架，80是從LED芯片121發(fā)出的光到達(dá)傳感器IC50上成像所經(jīng)過的路徑。
在實(shí)施例4中，由于將LED芯片121配置在傳感器基板40上，所以省略了安裝LED芯片121專用的基板，通過使安裝傳感器基板40和LED芯片121的基板公用化，能使接觸型圖像傳感器小型化。
如上所述，如果采用本發(fā)明，則由于使用沿垂直方向具有明亮的指向性的LED芯片，根據(jù)帶透鏡的LED芯片121的指向特性和式④，設(shè)定沿垂直方向具有亮的指向特性的LED芯片的安裝間距，LED芯片的安裝方向具有均勻的特性，由于在與LED芯片的安裝方向垂直的方向上具有聚光效果，所以能獲得光的效率好的線光源。
如果使用帶透鏡的LED芯片，使配置間隔為從LED芯片至被照明面的距離以下，則LED芯片的安裝方向具有均勻特性，能獲得沿LED芯片的安裝方向和垂直方向有聚焦效果的光的效率好的線光源。
另外，由于這樣構(gòu)成線光源在LED基板上開孔，從背面安裝沿垂直方向具有明亮的指向特性的LED芯片，所以能減少LED芯片的個(gè)數(shù)，能獲得效率好價(jià)格便宜的光源。
另外，由于將接觸型圖像傳感器的兩個(gè)線光源以棒形透鏡陣列為中心配置，而且使LED芯片位于沿相對(duì)的線光源上的垂直方向具有明亮的指向特性的LED芯片之間，所以能等效地將沿垂直方向具有明亮的指向特性的LED芯片的間隔減小一半，能獲得必要的圖形布線，能獲得均勻而且光的效率好的線光源。
另外，通過使安裝傳感器基板和LED芯片的基板公用化，能使接觸型圖像傳感器小型化。
權(quán)利要求
1．一種線光源，它是將LED芯片呈線狀地配置在基板上，其特征在于使上述每一個(gè)LED芯片都具有聚焦功能。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的線光源，其特征在于將透鏡設(shè)置在LED芯片上，使其具有聚焦功能。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的線光源，其特征在于使LED芯片的配置間隔小于從LED芯片至原稿面的距離。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的線光源，其特征在于由LED芯片的指向特性及下式?jīng)Q定LED芯片的配置間隔和從LED芯片至原稿面的距離的比率，L(θ)=L(0°)／(2*cos2θ)式中，L(θ)角度為θ時(shí)的亮度θ從LED芯片發(fā)出的光線與原稿面的垂線構(gòu)成的角度。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的線光源，其特征在于在安裝LED芯片的基板上設(shè)有孔，將LED芯片安裝在上述基板的背面，LED芯片的光通過上述基板上的孔而從上述基板的表面發(fā)光。
6．一種圖像傳感器，它備有正立等倍成像透鏡；平行地配置在該正立等倍成像透鏡的兩側(cè)對(duì)稱位置、安裝了LED芯片的線光源；以及通過上述正立等倍成像透鏡接受從該線光源照射的光中從原稿面上反射的光的傳感器IC，該圖像傳感器的特征在于上述線光源采用權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的線光源，而且將各線光源的LED芯片配置在相對(duì)的線光源的LED芯片的配置間隔的大致中心位置。
7．一種圖像傳感器，它備有正立等倍成像透鏡、安裝了LED芯片的線光源、以及通過上述正立等倍成像透鏡接受從該線光源照射的光中從原稿上反射的光的傳感器IC，該接觸型圖像傳感器的特征在于上述線光源采用權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的線光源，而且將安裝上述LED芯片構(gòu)成線光源的基板和安裝上述LED芯片的基板作為公用基板。
全文摘要
現(xiàn)有的線光源由于使用使均勻性優(yōu)先、指向特性寬的LED芯片,損失了光的效率。本發(fā)明的線光源,是將表面安裝型的LED芯片呈線狀地配置在基板上,使上述每一個(gè)LED芯片都具有聚焦功能,由LED芯片的指向特性及下式?jīng)Q定LED芯片的配置間隔和從LED芯片至被照明面的距離的比率:L(θ)=L(0°)/(2*cos
文檔編號(hào)H04N1/04GK1291839SQ0011818
公開日2001年4月18日 申請(qǐng)日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月7日
發(fā)明者松本俊郎 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社