CN103891262A - 照明单元以及使用该照明单元的图像读取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的照明单元(2)具备：LED阵列(220)，该LED阵列(220)的发光元件在主扫描方向上配置成阵列状；圆筒抛物面反射镜(20)，该圆筒抛物面反射镜(20)将从LED阵列(220)射出的光照射至被照明体的照明区域；以及壳体，该壳体收纳或保持LED阵列(220)及圆筒抛物面反射镜(20)。圆筒抛物面反射镜(20)形成为使得在副扫描方向(12)上具有曲率的圆筒抛物面形状为用与圆筒抛物面形状的顶点相垂直的轴面沿主扫描方向(11)切取而得到的形状。LED阵列(220)配置为使得其发光方向的中心轴垂直于轴面，其发光区域包含圆筒抛物面形状的焦点位置。

Description

照明单元以及使用该照明单元的图像读取装置
技术领域
本发明涉及一种用于对印刷品或书本原稿等读取对象物进行线状照明的照明单元以及使用该照明单元的图像读取装置。
背景技术
图像读取装置用于复印机、扫描仪、传真机等。图像读取装置是通过利用一维拍摄元件对读取位置上的图像进行扫描来读取整个图像的装置，并具备在读取原稿时进行照明的照明单元。在图像读取装置中，需要高精度且高速地读取图像信息，现已公开有高效且均匀地对原稿进行照明的照明单元的结构。这里，作为一般的表达方式，将排列有一维拍摄元件的方向称作主扫描方向，将进行扫描的方向称作副扫描方向。另外，在读取光学系统中将与主扫描方向及副扫描方向均正交的方向称作焦点深度方向，而在照明单元中则将其称为照明深度方向。
专利文献1中公开的原稿照明单元具备在主扫描方向上排列的多个LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等点光源。从该点光源射出的光的射出方向是与原稿台相反的方向，且与用于置放原稿的原稿台的法线方向大致平行。从该点光源射出的光通过与点光源相对配置的多个反射面而作为照明光导入原稿面。
专利文献2所公开的聚光系统照明装置具备：配置在抛物线上的反射面的焦点位置上的光源、以及对来自光源的光以及来自反射面的光进行聚光的具有2种曲率的透镜透镜。
专利文献3所公开的原稿照明装置：具备在主扫描方向上排列设置的LED元件、以及包围LED元件的反射板。这种反射板的形状为抛物面的2次曲面。
专利文献4公开了一种照明深度较深且副扫描方向的照明宽度较宽的可实现高照度照明的导光体、照明元件以及图像读取用照明装置的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010-199875号公报(图1～9)
专利文献2：日本专利特公平4-15457号公报(第三段43行～第六段24行、图1～3)
专利文献3：日本专利特开2005-234108号公报(图1、2)
专利文献4：日本专利特开2009-272215号公报(图3)
发明内容
发明所要解决的技术问题
在图像读取装置中，例如在采用能对书本原稿或带有皱褶的纸币等表面凹凸的读取对象物的图像进行清晰成像的具有较大焦点深度的读取光学系统的情况下，需要照明深度较大的照明装置。这是因为，在读取凹凸的原稿时，若在照明深度方向上具有照度分布，则读取图像中的亮度会发生变动。
专利文献1所公开的原稿照明单元中，由于由多个反射面来构成，因此从各个反射面射向原稿面的照明射束相对于原稿台的角度分量具有多个峰值。其结果是，存在如下问题，即：对于书本原稿等与原稿台的距离会发生改变的原稿，难以以均匀的照度的进行照明。
在专利文献2所公开的照明装置中，通过抛物面与透镜的组合能使照明射束接近于平行光线，因此能相对容易地对书本原稿等与原稿台的距离会发生改变的原稿以均匀的照度进行照明。然而，同一文献所公开的照明装置由抛物面反射镜以及具有2种曲率的透镜构成，因此光学系统的尺寸变大，存在难以使照明装置小型化，且成本较高的问题。
在专利文献3所公开的原稿照明装置中，LED元件沿主扫描方向排列，并具备包围LED元件的反射板，且反射板的形状为抛物面的2次曲面。因此，能使照明射束接近于平行光线，且能相对容易地对书本原稿等与原稿台的距离会发生改变的原稿，以均匀的照度进行照明。然而，由于具备包围LED元件的反射板，因此存在光学系统变大而难以使照明装置小型化的问题。
在专利文献4中，示出了利用导光体来导出平行射束的结构。
本发明的目的在于提供一种照明单元以及图像读取装置，能以简单的结构来实现照明深度较大且照度较高的照明。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的照明单元包括：
发光元件在主扫描方向上配置成阵列状的光源；
将从所述光源射出的光照射至被照射体的照明区域的抛物面反射镜；以及
收纳或保持所述光源及所述抛物面反射镜的壳体，
所述抛物面反射镜形成为使得相对于副扫描方向具有曲率的圆筒抛物面形状为用与所述圆筒抛物面形状的顶点相垂直的轴面沿主扫描方向切取而得到的形状，
所述光源配置成使得所述光源的光的发光方向的中心轴与所述轴面垂直，所述光源的光的发光区域包含所述圆筒抛物面形状的焦点位置。
发明效果
根据本发明，由于能利用大致平行的光线来对原稿进行照明，因此能高效地对原稿进行照明。另外，在照明深度方向上的光量变化较小，因此即使与原稿的距离较远也能得到较明亮的图像。此外，通过在读取光学系统的光轴的两侧分别配置上述照明单元，能获得照明深度较大、在副扫描方向上也具有相同强度分布的线状照明。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的图像读取装置的立体图。
图2是表示相当于圆筒抛物面反射镜的副扫描方向剖面形状的抛物面形状的图。
图3是本发明实施方式1的照明单元的副扫描方向剖面的光路图。
图4是本发明的实施方式1中的副扫描方向照度分布的示例。
图5是本发明实施方式2的照明单元的副扫描方向剖视图。
图6是将蓝色发光二极管作为发光源并与由黄色荧光物质产生的二次发光进行混合从而得到白光的白色LED的结构图。图6(a)是从LED发光方向沿着其中心轴进行观察的图。图6(b)是图6(a)的A-A’线上的剖视图。
图7是本发明实施方式3的照明单元的副扫描方向剖视图。
图8是表示本发明实施方式3的LED阵列的排列方向的图。
图9是本发明的实施方式3中的副扫描方向照度分布的示例。
图10是本发明实施方式4的照明单元的副扫描方向剖视图。
图11是本发明的实施方式4中的副扫描方向照度分布的示例。
图12是本发明实施方式5的照明单元的剖视图。
图13是本发明实施方式5的圆筒抛物面模块与光线的细节图。
图14是表示本发明实施方式6的图像读取装置的立体图。
图15是本发明实施方式6的副扫描方向剖面的光路图。
图16是本发明实施方式7的副扫描方向剖面的光路图。
图17是本发明的实施方式7中的副扫描方向照度分布的示例。
图18是本发明实施方式8的照明单元的剖视图。
图19是本发明实施方式9的照明单元的副扫描方向剖视图。
图20是本发明实施方式10的照明单元的立体图。
图21是表示本发明实施方式10的主扫描方向端部的照度分布的图。
图22是表示本发明实施方式11的图像读取装置的立体图。
图23是本发明实施方式11的照明单元的副扫描方向剖视图。
图24是本发明实施方式12的照明单元的副扫描方向剖视图。
图25是本发明实施方式12的图像读取装置的副扫描方向剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，各图中，对同一或同样的结构部分标注相同的标号。
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1的图像读取装置的立体图。图像读取装置由顶板玻璃3、照明单元2、以及拍摄光学系统1等构成。顶板玻璃3是用于保持原稿7等读取对象物(被照射体)的透明玻璃板。照明单元2是对原稿7的表面进行线状照明的单元。拍摄光学系统1是用于将从原稿7射出的光成像在拍摄元件40上的单元。
这里，为了便于理解，将通过拍摄元件40的电扫描来对原稿7进行扫描的方向设为主扫描方向11，将原稿7相对于图像读取装置进行相对移动的方向设为副扫描方向12，将与主扫描方向11及副扫描方向12垂直的方向设为深度方向13。这里，对于深度方向13，将原稿7远离顶板玻璃3的方向设为+方向。
本实施方式中，示出了在原稿7固定的状态下通过图像读取装置的移动来进行原稿扫描的结构，但相反地，也可以采用在图像读取装置固定的状态下利用滚筒运送等移动原稿7来进行原稿扫描的结构。
拍摄光学系统1沿着从原稿7向拍摄元件40的光路进行配置，由透镜阵列、缩小光学系统等构成。拍摄元件40安装于基板4，是由进行光电转换的光电转换电路及其驱动部构成的CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)、CCD(Charge Coupled DeviceImage Sensor:电荷耦合元件图像传感器)等线传感器(Line Sensor)。
照明元件2配置于顶板玻璃3与拍摄光学系统1之间，通过将光照射至定位于顶板玻璃3上方的原稿7，从而沿着x方向的读取线8对原稿7的表面进行线状照明。
另外，照明单元2由LED阵列220、LED基板230以及圆筒抛物面反射镜20构成。LED阵列220由在主扫描方向上排列成直线状的作为LED光源的LED芯片210构成。LED基板230是安装LED阵列220的基板。圆筒抛物面反射镜20是圆筒型的凹面镜，将从LED阵列220射出的光处理成大致平行的光线、并将其作为照明光朝向读取线8进行照射。
圆筒抛物面反射镜20在副扫描方向12上具有曲率，而在主扫描方向11上不具有曲率。图2示出了相当于圆筒抛物面反射镜20的副扫描方向剖面形状的抛物面形状。图2中，将抛物面的顶点24、即y＝0、z＝0的切线方向设为y方向，将垂线方向设为z方向。抛物面由下式(式1)给出，其中，f是焦距，y＝0、z＝f是圆筒抛物面焦点位置23。
(数学式1)
Figure BDA0000495824650000071
另外，如图2所示，若以y＝0分割抛物面，并将y方向+侧设为半圆筒抛物面y+21，将y方向－侧设为半圆筒抛物面y－22，则圆筒抛物面反射镜20仅由半圆筒抛物面y+21构成。这里，将z轴称作抛物面的轴，将包含抛物面的轴并与y轴正交的面称作圆筒抛物面轴面25。
图3示出本发明实施方式1的副扫描方向剖面的光路图。图3中，示出了在拍摄光轴101的一侧配置照明单元2的情况。在照明单元2中，为了避免与拍摄光轴101产生干涉，一般需要使照明光轴102倾斜于拍摄光轴101。此外，由于照明单元2与拍摄光学系统1之间具有组装误差，因此照明区域104变为在副扫描方向12上扩大的区域，此外，若为了应对书本原稿、原稿的皱褶、凸起而加大焦点深度，则照明区域104也在深度方向13上扩大。因此，在照明单元2中，需要在副扫描方向12上具有一定程度的宽度、且均匀的大致平行的光线。此外，若要在副扫描方向12上确保一定程度的宽度，则照度下降，读取速度变慢，因此需要提高LED光的使用效率。
因此，在本发明的实施方式1中，LED发光区域218配置在包含圆筒抛物面焦点位置23的位置上。从圆筒抛物面焦点位置23射出的照明光线103被圆筒抛物面反射镜20反射，然后作为平行光线透过顶板玻璃3，到达照明区域104。LED的发光方向的中心轴105配置在与圆筒抛物面轴面25垂直的方向上。在LED的发光方向的中心轴105上，LED的发光强度达到最大值，因此能高效地将LED光射入圆筒抛物面反射镜20。
因此，通过该结构，能高效地获得近似于平行光的照明光，因此能高效地对原稿7进行照明，并能够减小照明深度方向上的光量变化。因此，即使原稿7与顶板玻璃3之间的距离变远，也能获得明亮的图像。
图4示出本发明的实施方式1中的副扫描方向照明照度分布。图4(a)示出如图3所示那样在拍摄光轴101的一侧配置照明单元2时的副扫描方向照度分布。在仅由单侧的照射单元进行照明的情况下，副扫描方向照度分布相对于副扫描方向12呈非对称的分布，在拍摄光轴101与照明光轴102由于组装误差等而发生偏差的情况下，拍摄光轴101上的照度发生变化。与此相对，图4(b)示出如图1所示那样在拍摄光轴101的两侧配置照明单元2时的副扫描方向照度分布。由于从两侧的照明单元2射出的照明光相叠加，因此副扫描方向照度分布相对于副扫描方向12呈对称的照度分布。
因此，根据该结构，能通过对两侧的照明单元的光轴的交叉位置进行设定来控制深度方向的照度变化。
此外，更优选为，相对于拍摄光轴101对称地设定两侧的照明单元的照度分布。
这里，例如在将照明区域104的尺寸设定为副扫描方向上为1mm、深度方向上为8mm的情况下，若将照明光轴102的拍摄光轴101的倾斜角θ设为20°～30°，则圆筒抛物面反射镜20的焦距f在10mm到20mm左右较为合适。
实施方式2
图5是本发明实施方式2的照明单元的副扫描方向剖视图。本发明的实施方式2中，利用定位销231对圆筒抛物面反射镜20与LED基板230进行定位。由此，能准确地对准圆筒抛物面反射镜20与LED发光区域218的位置关系。其结果是，能在确保照明光的平行性的同时，抑制照明方向的偏差，从而减少读取亮度偏差。
实施方式3
图6是将蓝色发光二极管作为发光源并与由黄色荧光物质产生的二次发光进行混合从而得到白光的白色LED的结构图。白色LED中，在LED封装211中具有凹陷，安装有蓝色发光二极管212，并在其周围填充有黄色荧光物质213以使得充满凹陷。从蓝色发光二极管212射出的光的一部分直接射出至LED封装211之外，成为构成白光的蓝光。另外，从蓝色发光二极管212射出的光的另一部分被黄色荧光物质吸收，从而黄色荧光物质发出绿色至红色区域的光。这些光成为构成白光的绿色至红色的光。因此，蓝色的发光区域即为蓝色发光二极管212的区域，绿色至红色的发光区域即为黄色荧光物质的整个区域。也就是说，蓝光的发光区域与绿光至红光的发光区域是不同的。
为了利用圆筒抛物面反射镜20进一步生成发散性较小的平行光线，使发光区域的中心与圆筒抛物面焦点位置23相一致即可。然而，如上所述，若蓝光的发光区域与绿光至红光的发光区域不同，则需要根据波长来改变圆筒抛物面焦点位置23，但较难实现这样的结构。
另一方面，发明人通过观测发现，在蓝色发光二极管212周边存在有黄色荧光物质强发光区域。因此，将绿光至红光的发光区域考虑成蓝色发光二极管212的周边部即可，从而得出以下结论：为了高效地将所有波长的光处理为平行光线，只要将蓝色发光二极管212的发光区域作为基准即可。
图7是本发明的实施方式3的照明单元的副扫描方向剖视图。在使用图6所示的LED芯片的情况下，为了增大照明深度，需要对照明区域104照射在副扫描方向12上具有宽度较宽的照度分布的光。因此，使用发光区域宽度较宽的光源即可，从而如图8所示那样，将LED阵列220中排列LED芯片210的方向设为使得蓝色发光二极管长轴215与圆筒抛物面反射镜轴面方向相一致即可。
图9是在蓝色发光二极管212的中心与圆筒抛物面反射镜焦点位置23相一致的情况下顶板玻璃3上的副扫描方向的照度分布的计算例。图9(a)示出了副扫描方向的分布，图9(b)示出了副扫描方向为照明区域的中心时的深度方向的照度变化。通过使蓝色发光二极管长轴215与圆筒抛物面反射镜轴面方向相一致，使得副扫描方向的照度峰值较为平坦，并且使得副扫描方向的照明宽度变宽。此时，与顶板玻璃表面上(0mm)的照明照度相比，顶板玻璃上8mm处的照明照度下降至35％左右。
根据上述结构，能够减少蓝光和绿光至红光的副扫描方向照度分布在深度方向的变化。其结果是，能抑制颜色的不均匀。
实施方式4
图10是本发明实施方式4的照明单元的副扫描方向剖视图。与所述实施方式3相比，本实施方式4采用进一步对照明深度方向的照明照度的降低进行抑制的结构。图10中，采用使圆筒抛物面反射镜焦点位置23与蓝色发光二极管212的圆筒抛物面反射镜顶点24一侧的边相一致的结构。
在上述结构下，从蓝色发光二极管212的圆筒抛物面反射镜顶点24一侧的边射出的光线经过圆筒抛物面反射镜20处理成平行光，并传导至照射区域104。另一方面，从蓝色发光二极管212的圆筒抛物面反射镜顶点24相反侧的边射出的光线经过圆筒抛物面反射镜20处理成从照明光轴102向副扫描方向倾斜的光线106，并传导至照射区域104。其结果是，副扫描方向的照度分布如图11(a)所示，副扫描方向+侧的倾斜度变缓。
这里，在深度方向距离顶板玻璃3上越远，根据照明光轴角θ，副扫描方向分布的峰值照度位置越向副扫描方向+方向移动。因此，通过适当地设定照明单元2的位置以及照明光轴角θ，如图11(a)所示，能使拍摄光轴101上的深度方向的各位置、即图11(a)中的0mm、4mm、8mm处的照度相一致。其结果是，如图11(b)所示，能使顶板玻璃上8mm处的照明照度与顶板玻璃表面上(0mm)的照明照度几乎相等。
因此，通过上述结构，能削弱副扫描方向的照明照度分布的不对称，因此能够进一步减小因发光区域不同而引起的蓝光以及绿光至红光在深度方向上的副扫描方向的照明照度分布的变化量。
实施方式5
图12是本发明的实施方式5的照明单元的剖视图。本发明的实施方式5所涉及的照明单元中，使用以透明树脂等成型的实心模块即圆筒抛物面模块30作为圆筒抛物面反射镜。与实施方式1相同，圆筒抛物面焦点位置23位于LED发光区域218。从LED芯片210射出的光朝向圆筒抛物面反射镜20从圆筒抛物面模块入射面31射入圆筒抛物面模块30，接着在圆筒抛物面反射镜20进行内面反射，而后作为大致平行的光线从圆筒抛物面模块射出面32照射至照明区域104。
图13中示出了圆筒抛物面模块30与光线的细节图。考虑以下情况，即：将圆筒抛物面模块入射面31配置为与圆筒抛物面轴面25平行，且与LED芯片210的发光方向的中心轴105相垂直的情况。圆筒抛物面模块30由树脂等成型，因此折射率大于空气。因此，从LED发光区域218发出的光射入圆筒抛物面模块30时，在圆筒抛物面模块入射面31上向LED芯片210的发光方向的中心轴105方向发生折射。其结果是，圆筒抛物面模块30的发散角变窄，并以该状态到达圆筒抛物面反射镜20。
因此，与图5所示的在空气中配置圆筒抛物面反射镜20的情况相比，能够有更多的光线到达圆筒抛物面反射镜20，并作为大致平行的光线进行反射，因此能进一步高效地利用LED光。此外，如图13所示，通过将圆筒抛物面模块射出面32成型为由与被圆筒抛物面反射镜20反射的光线大致平行的面和大致垂直的面构成的棱柱状，从而能在不改变由圆筒抛物面反射镜20反射的光线的角度的情况下射出光线。
实施方式6
图14是表示本发明的实施方式6的图像读取装置的立体图。图像读取装置由顶板玻璃3、照明单元2、拍摄光学系统1等构成。顶板玻璃3是用于保持原稿7等读取对象物的透明的玻璃板。照明单元2是对原稿7的表面进行线状照明的单元。拍摄光学系统1是用于将来自原稿7的光成像于拍摄元件40的单元。
本实施方式中，照明单元2由LED阵列220、LED基板230、导光板400以及圆筒抛物面反射镜20构成。LED阵列220由在主扫描方向上排列成直线状的作为LED光源的LED芯片210构成。LED基板230是安装有LED阵列220的基板。导光板400将从LED阵列220射出的光传导至圆筒抛物面反射镜20。圆筒抛物面反射镜20是圆筒型的凹面镜，将来自导光板400的射出光、即从LED阵列210射出的光中经由导光板400的一部分光处理成大致平行的光线，并作为照明光朝向读取线8进行照射。
图15中示出了本发明的实施方式6的副扫描方向剖面的光路图。LED发光区域218配置在导光板400的单侧端面即导光板入射面401的附近。导光板400是由在主扫描方向上延伸的板状的透明材料构成的平行平面基板，与靠近LED芯片210的面相对的面、即导光体射出面402配置于包含圆筒抛物面焦点位置23的位置上。从圆筒抛物面焦点位置23附近的导光板射出面402射出的照明光线103被圆筒抛物面反射镜20反射，并作为大致平行的光线透过顶板玻璃3，到达照明区域104。这里，在照明单元2中，为了避免与拍摄光轴101产生干涉，一般需要使照明光轴102倾斜于拍摄光轴101。此外，由于照明单元2与拍摄光学系统1之间存在组装误差，因此照明区域104变为在副扫描方向12上扩大的区域，另外，若为了应对书本原稿、原稿的皱褶、凸起而增大焦点深度，则照明区域104在深度方向13上也会扩大。因此，在照明单元2中，需要在副扫描方向12上具有一定程度的宽度，且均匀的大致平行的光线。
这里，本实施方式6中的照明单元2中，通过在圆筒抛物面反射镜20的焦距、照明光轴102的拍摄光轴101的倾斜角θ的基础上，组合导光板射出面402的圆筒抛物面轴面方向的宽度，能够设定副扫描方向12的照明宽度。在实施方式1至5中，LED发光区域的大小直接与副扫描方向12的照明宽度相关，但在本实施方式6中，能够不考虑与LED的发光区域的大小的关系，来设定副扫描方向的照明宽度。也就是说，在将蓝色发光二极管作为发光源并与由黄色荧光物质产生的2次发光相混合而得到白光的白色LED中，即使蓝光与绿光至红光的发光区域不同，也能通过使用导光板400，来进行指向性的均匀化，从而能使副扫描方向的照明宽度相一致。因此，即使对于深度方向的照度变化，也能使蓝光与绿光至红光具有相同的变化量。
因此，通过该结构能得到近似于平行光的照明光。由此，能够高效地对原稿进行照明，并且，由于在拍摄光学系统的深度方向上的光量变化较小，因此即使与原稿之间的距离较远仍能得到较明亮的图像。此外，在LED光源是将蓝色发光二极管作为发光源并与由黄色荧光物质产生的2次发光相混合而得到白光的白色LED的情况下，由于发光区域不同，使得蓝光与绿光至红光的指向性产生不同，然而通过导光板400能够进行指向性的均匀化。由此，能使副扫描方向的照度分布在深度方向上变化的量相同，而无关乎光的颜色。
此外，LED基板230、导光板400分别通过定位销231、导光板支承部405等固定于圆筒抛物面反射镜20，并保持相互的位置关系。
实施方式7
图16中示出了本发明实施方式7的副扫描方向剖面的光路图。本实施方式7中，配置有靠近导光板射出面402、并覆盖导光板射出面402的散射体410。这里，散射体410呈薄板状，在树脂等片材表面实施了压纹加工或磁珠涂覆加工。另外，作为散射体410，也可以通过直接对导光板射出面402实施压纹加工或磁珠涂覆加工而得到。
图17中示出在没有散射体410以及导光板400的导光距离(入射面与射出面的距离)较短的情况下副扫描方向照度分布(a)及深度方向的照度变化(b)。利用导光板400，从LED芯片210射出的光在导光面403发生反射，通过多次的反射，来进行导光体射出面的光强度的均匀化，以及射出光的指向性的平行标准化。若导光距离较短，则导光面403上的反射次数较少，经导光体射出的光具有与反射次数相对应的指向性分布。其结果是，如图17(a)所示，副扫描方向照度分布在副扫描方向上具有与上述反射次数相对应的波动分布，照明光边在副扫描方向12上稍许扩展，边向深度方向13前进。因此，如图17(b)所示，副扫描方向0mm位置处的深度方向13的照度变化也具有波动的变化。因此，即使是从顶板玻璃3到原稿面为止的距离连续变化的白纸原稿，照明照度也不会单调地变化的。其结果是，在读取图像上产生浓淡分布。
因此，在实施方式7中，由于设有配置在导光板射出面402的附近、且覆盖导光板射出面402的散射体410，因此，导光体射出光的指向性分布因散射体410而得到缓和，或转换成大致相同扩散的分布。因此，通过散射体410后的光具有平滑的指向性分布。如图17(c)所示，副扫描方向照度分布不呈波动分布，其结果是，如图17(d)所示，在深度方向上呈单调的照度变化。由此，若是从顶板玻璃3到原稿面为止的距离连续变化的白纸原稿，则可作为单调的浓度变化来进行读取。若是这种相对于深度方向单调的浓度变化，则能通过简单的修正来再现原稿原先的浓淡分布。
实施方式8
图18是本发明的实施方式8的照明单元的剖视图。本发明的实施方式8中的照明单元中，圆筒抛物面反射镜20是由透明树脂等成型而成的实心模块即圆筒抛物面模块30、与导光板400一体成型而得到。与实施方式8相同，圆筒抛物面焦点位置23位于导光板400的射出面402。这里，导光体射出面402相当于导光板400与圆筒抛物面模块30的结合位置。由于圆筒抛物面模块30与导光板400如上述那样一体成型，因此导光体射出面402并不是作为物理上的面而存在的。从LED芯片210发出的光射入导光板400，经由导光板射出面402朝向圆筒抛物面反射镜20射入圆筒抛物面模块30。经由圆筒抛物面反射镜20内面反射的光线作为大致平行的光线从圆筒抛物面模块射出面32照射至照明区域104。
通过将圆筒抛物面模块射出面32成型为由与被圆筒抛物面反射镜20反射的光线大致平行的面和大致垂直的面构成的棱柱状，从而能在不改变由圆筒抛物面反射镜20反射的光线的角度情况下射出光线。
因此，通过该结构，能通过一体成型来对抛物面反射镜与导光板的射出口位置进行定位，因此能消除因组装而产生的偏差。
实施方式9
图19是本发明实施方式9的照明单元的副扫描方向剖视图。在本发明的实施方式9中，LED基板230具备反射片材232，该反射片材232是安装有LED芯片210的面的未安装LED芯片210的区域的一部分或整个区域。通过该结构，能够将照射到LED基板230的光的一部分，例如从LED芯片210射出的光内的来自不位于圆筒抛物面反射镜20的焦点位置的LED发光区域的照明光线106等传导至照明区域104，因此能高效地对原稿进行照明。
这里，反射片材232只要是反射从LED芯片210射出的光的波长的材料即可，可以使用铝板等金属板、树脂制的散射片材等。此外，在使用铝板等的金属板的情况下，还起到对LED芯片210所发出的热进行散热的散热体的作用。
实施方式10
图20是本发明实施方式10的照明单元的立体图。实施方式10的照明单元中，在圆筒抛物面反射镜20的主扫描方向两端设有反射镜300。圆筒抛物面反射镜20在主扫描方向上不具有曲率。因此，在没有反射镜300的情况下，从LED阵列220射出的光线中的主扫描方向上的分量不发生折射地前进，从圆筒抛物面反射镜20的主扫描方向端面向照明单元2的外侧前进。其结果是，到达原稿7的读取线8(参照图1)的主扫描方向外侧，而不能有效地起到作为照明光的作用。因此，通过设置反射镜300，对前进至圆筒抛物面反射镜20的主扫描方向外侧的光进行反射，由此，通过使一部分的光返回至原稿7的读取线8，从而能有效地用作为照明光。
图21是表示本发明实施方式10的主扫描方向端部的照度分布的图。同一图中，横轴示出了主扫描方向上，所对应的LED阵列220的LED芯片210a以及配置于主扫描方向端部的端部LED210b的位置。在没有反射镜300的情况下，在比端部LED210b更靠外侧的位置漏光量较多，因此在比端部LED210b更靠内侧的位置，主扫描方向的照度朝端部下降。另一方面，若存在反射镜300，则通过对在主扫描方向外侧前进的光进行反射，能够增加主扫描方向端部的照明光量。其结果是，通过设置反射镜300，与没有反射镜300的情况相比，能将到端部的LED210b附近为止的主扫描方向照度拉长一定区域。
因此，通过上述结构，能增加主扫描方向端部的照明光量，因此能有效地缩短照明单元的主扫描方向长度。
实施方式11
图22是表示本发明的实施方式11的图像读取装置的立体图。另外，图23是本发明的实施方式11的照明单元的副扫描方向剖视图。本发明实施方式11的图像读取装置中，在本发明的实施方式1的照明单元2上设置了散热板。在本实施方式中，如图22、图23所示，以与LED基板230紧密接触的方式在LED基板230的LED芯片210的安装面的相反面上配置由铝等金属形成的板状的散热板50。另外，圆筒抛物面反射镜20、LED基板230以及散热板50通过结合用螺钉51一体结合。
如图22所示，实施方式11的图像读取装置具备：拍摄光学系统定位用突起1a、照明系统用定位突起50a、拍摄光学系统定位孔52a、以及照明系统定位孔52b。拍摄光学系统定位用突起1a设置于拍摄光学系统1。照明系统用定位突起50a设置于散热板50。拍摄光学系统定位孔52a以及照明系统定位孔52b设置于结构支承板52。拍摄光学系统定位用突起1a与拍摄光学系统定位孔52a相嵌合，照明系统用定位突起50a与照明系统定位孔52b相嵌合。由此来固定拍摄光学系统1与照明单元2。
以与LED基板230紧密接触的方式在LED基板230的LED芯片210的安装面的相反面上安装散热板50。由此，LED芯片210所产生的热有效地排出至散热板50，从而抑制了LED芯片210的温度上升。其结果是，能使照明单元及图像读取装置稳定地工作。
另外，散热板50仅有一部分与壳体相接，而一大半部分远离壳体，因此LED芯片210的热不会传导到壳体。因此，设置于壳体底部的受光部的温度不会上升，从而受光部能以较高的灵敏度接收来自原稿7的图像信息的光。
此外，也可以将本发明的实施方式11的散热板50设置于本发明的实施方式6的照明单元2。由此，能得到相同作用效果。
实施方式12
图24以及图25分别是本发明的实施方式12的照明单元以及具备该照明单元的图像读取装置的副扫描方向剖视图。实施方式12的图像读取装置具备：顶板玻璃3、照明单元2、第1透镜反射镜507、平面镜508、光圈(aperture)509、开口部510、第2透镜反射镜511、传感器IC512、第1传感器基板513a、第2传感器基板513b、信号处理IC(ASIC)514、电子元器件515、壳体516以及底板517。
顶板玻璃3是对文件或媒体等原稿7进行支承的透明玻璃板。照明单元2与实施方式11的照明单元2相同，是对原稿表面进行线状照明的单元，具备LED芯片210、LED基板230、散热板50以及圆筒抛物面反射镜20。
LED芯片210是照射光的光源。LED基板230是固定有LED芯片210，且设置有用于对LED芯片210提供电流的布线的基板。散热板50经由LED基板230接受LED芯片210所发出的热并将该热量散发至空气中。圆筒抛物面反射镜20具有将由顶板玻璃3支承的原稿的方向上的LED芯片210所发出的光处理成大致平行的光并对其进行反射的反射镜面。
第1透镜反射镜(也称作第1透镜)507是接受来自原稿7的散射光的凹型的第1透镜反射镜。平面镜508接受来自第1透镜507的大致平行的光，并对其进行反射。光圈509接受来自平面镜508的大致平行的光，通过对周围进行遮光来限制通过的光。开口部510设置于光圈509的表面或附近，是设置有使光圈509所接受到的光透过的开口的部分。第2透镜反射镜(也称作第2透镜)511是接受并集中来自光圈509的通过光的凹型的第2透镜反射镜。
传感器IC512(也称作受光部)接受通过开口部510并来自第2透镜511的反射光，是由进行光电转换的光电转换电路及其驱动部构成的MOS半导体结构的传感器IC(Integrated Circuit：集成电路)。第1传感器基板513a及第2传感器基板513b是装载传感器IC512的传感器基板，如图25所示，分别排列配置于副扫描方向。信号处理IC(ASIC)514是对经过传感器IC512的光电转换后的信号进行信号处理的IC。电子元器件515是装载于传感器基板513的电容器、电阻器等。壳体516是固定有由传感器IC和透镜构成的成像单元、即成像光学系统的中空构件。底板517是固定有透镜和壳体516且塞住壳体516的底部开口的板状构件。
对本发明的实施方式12的图像读取装置的光学系统的动作进行说明。来自LED芯片210的光被圆筒抛物面反射镜20反射，从而作为大致平行的光照射至原稿7。在原稿7上被反射的散射光通过凹型的第1透镜507向副扫描方向的一侧(图25中为左向)倾斜、并作为经过准直的光被反射。来自第1透镜507的光通过平面镜508向副扫描方向的一侧倾斜并被反射。来自平面镜508的光作为大致平行的光射束照射至光圈509的窗口(开口部510)。此外，从窗口510射出的光通过第2透镜511而向副扫描方向的一侧倾斜并被反射，各个光束射入传感器IC512，从而图像信息在传感器IC512的受光面成像为倒像。
被左侧的照明单元2所照射的被照射体即原稿7反射的散射光如图25所示的光路那样，向副扫描方向的另一侧(图25中为左向)倾斜，并射入第1传感器基板513a的传感器IC512。被右侧的照明单元2所照射的被照射体即原稿7反射的散射光沿着相对于正交于副扫描方向的面与图25所示的光路对称的光路，射入第2传感器基板513b的传感器IC512。因此，入射至装载于第1传感器基板513a的传感器IC512的光路与入射至装载于第2传感器基板513b的传感器IC512的光路不相交，因此能防止光路的光线干涉。
在本发明的实施方式12中，使用本发明的实施方式11中说明的照明单元2，但使用本发明的实施方式1至10所说明的照明单元也能得到同样的作用效果。
上述各实施方式均可以在本发明主旨的范围内进行各种变形。上述实施方式用于说明本发明，并不意味着限定本发明的范围。本发明的范围由实施方式之外添加的权利要求所表示。本发明的范围包含权利要求范围内、以及等同于发明的权利要求的范围内的各种变形。
本申请要求基于2011年10月25日提出申请的包含说明书、权利要求、附图以及摘要的日本专利申请2011-234076号的优先权。作为原始专利申请的公开内容通过参照作为整体包含于本申请中。
标号说明
1拍摄光学系统、1a拍摄光学系统定位用突起、2照明单元、3顶板玻璃、4基板、7原稿、8读取线、11主扫描方向、12副扫描方向、13深度方向、20圆筒抛物面反射镜、21半圆筒抛物面ｙ+、22半圆筒抛物面ｙ-、23圆筒抛物面焦点位置、24圆筒抛物面顶点、25圆筒抛物面轴面、30圆筒抛物面模块、31圆筒抛物面模块入射面、32圆筒抛物面模块射出面、40拍摄元件、50散热板、50a照明系统定位用突起、51结合用螺钉、52结构支承板、52a拍摄光学系统定位孔、52b照明系统定位孔、101拍摄光轴、102照明光轴、103照明光线、104照明区域、105发光方向的中心轴、210LED芯片、211LED封装、212蓝色发光二极管、213黄色荧光物质、214蓝色发光二极管短轴、215蓝色发光二极管长轴、216LED封装顶面、217黄色荧光物质强发光区域、218LED发光区域、210、210a、210b LED芯片、220LED阵列、230LED基板、231定位销、232反射片材、300反射镜、400导光板、401导光板入射面、402导光板射出面、403导光面、405导光板支承部、410散射体、507凹型的第1透镜反射镜(第1透镜)、508平面镜、509光圈、510开口部、511凹型的第2透镜反射镜(第2透镜)、512传感器IC(受光部)、513传感器基板、513a第1传感器基板、513b第2传感器基板、514信号处理IC(ASIC)、515电子元器件、516壳体、517底板。

Claims (12)

1.一种照明单元，其特征在于，包括：
光源，该光源的发光元件在主扫描方向配置成阵列状；
抛物面反射镜，该抛物面反射镜将从所述光源射出的光照射至被照射体的照明区域；以及
壳体，该壳体收纳或保持所述光源以及所述抛物面反射镜，
所述抛物面反射镜形成为使得相对于副扫描方向具有曲率的圆筒抛物面形状为用与所述圆筒抛物面形状的顶点相垂直的轴面沿主扫描方向切取而得到的形状，
所述光源配置为使得所述光源的光的发光方向的中心轴垂直于所述轴面，且所述光源的光的发光区域包含所述圆筒抛物面形状的焦点位置。
2.如权利要求1所述的照明单元，其特征在于，
所述光源中，在与平行于所述轴面配置的光源基板的所述抛物面反射镜相对的面上设置有所述发光元件，
所述光源基板通过定位销固定于所述抛物面反射镜的规定位置。
3.如权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，
所述光源是将蓝色发光二极管作为所述发光元件并与由黄色荧光物质产生的2次发光相混合而得到白色的白色LED，
所述蓝色发光二极管的芯片的短轴方向与主扫描方向相平行。
4.如权利要求1至3的任一项所述的照明单元，其特征在于，
所述光源是将蓝色发光二极管作为所述发光元件并与由黄色荧光物质产生的2次发光相混合而得到白色的白色LED，
所述蓝色发光二极管的芯片的所述抛物面反射镜的顶点侧的边与所述抛物面反射镜的焦点位置相一致。
5.如权利要求1至4的任一项所述的照明单元，其特征在于，
由实心的透明材料来构成所述抛物面反射镜。
6.如权利要求1所述的照明单元，其特征在于，
具备用于对从所述光源射出的光进行传导的导光板，
所述抛物面反射镜将从所述光源射出并经过所述导光板的光照射至被照射体的照明区域，
所述壳体收纳或保持所述光源、所述导光板以及所述抛物面反射镜。
7.如权利要求6所述的照明单元，其特征在于，
在所述导光板与所述抛物面反射镜之间设置使光散射的散射体。
8.如权利要求6所述的照明单元，其特征在于，
由实心的透明材料来构成所述抛物面反射镜，所述抛物面反射镜与所述导光板形成为一体。
9.如权利要求1至8的任一项所述的照明单元，其特征在于，
在所述光源基板的所述光源安装面中，在所述光源的安装部以外的部分设置有反射片材。
10.如权利要求1至9的任一项所述的照明单元，其特征在于，
在所述抛物面反射镜的主扫描方向的端部设置有反射镜。
11.一种图像读取装置，包括：
如权利要求1至10的任一项所述的所述照明单元；
拍摄光学系统，在该拍摄光学系统中，射入由所述被照射体的所述照明区域的原稿反射的光的散射光，并在沿着主扫描方向延伸的受光部形成所述被照射体的像；以及
壳体，该壳体收纳或保持所述照明单元、所述拍摄光学系统以及所述受光部，
所述图像读取装置在与主扫描方向正交的副扫描方向上相对地对原稿进行扫描，从而获得所述被照射体的图像信息，所述图像读取装置的特征在于，
所述照明单元沿着主扫描方向配置于所述拍摄光学系统的光轴的两侧。
12.如权利要求11所述图像读取装置，其特征在于，
所述照明单元配置为使得从所述照明单元射出的光的照射方向相对于所述拍摄光学系统的光轴对称。
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