JP2002051189A

JP2002051189A - 棒状導光体、棒状導光体を組み込んだライン照明装置およびライン照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサ

Info

Publication number: JP2002051189A
Application number: JP2000232557A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ikeda; 誠池田
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP4130054B2

Abstract

(57)【要約】【課題】原稿面が浮き上がった場合でも読み取り画像
の劣化を小さくする。【解決手段】断面形状が略１／４楕円である導光体３
の楕円の長軸側先端を楕円の焦点を含めてカットし（面
取りし）、このカットによって形成された面３ｄに光散
乱パターン３Ｐを形成する。この導光体３をその出射面
３ａが露出するよう導光体ケース４に収め、導光体３の
長さ方向の端面に発光源基板を設けて、ライン照明装置
１０を構成する。このライン照明装置１０は、副走査方
向の強度分布が原稿面の浮きに対してあまり変化しない
特性を示す。よって、原稿浮きに対して光強度の変化が
少ない領域にロッドレンズ６の光軸ならびにラインイメ
ージセンサ７の受光面を配置することで、原稿面が浮き
上がった場合でも読み取り画像の劣化を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密着型イメージセン
サ（画像読取装置）に用いる導光体およびその導光体を
組込んだライン照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】密着型イメージセンサは、縮小光学系イ
メージセンサと比較して部品点数が少なく、光学構成要
素のセンサとレンズアレイとを近接して配置できるため
比較的薄くできるメリットがある。このため、密着型イ
メージセンサは、ファクシミリ、コピー機、ハンドスキ
ャナ等で原稿を読み取るための装置として用いられてい
る。

【０００３】図１２は先に本発明者らが開発した密着型
イメージセンサの断面図、図１３は同密着型イメージセ
ンサで用いられている導光体の斜視図である。密着型イ
メージセンサ１０１は筺体１０２を備え、この筺体１０
２内にライン照明装置１１０を組み込み、また、筺体１
０２内にレンズアレイ１０５を配置し、更に、筺体１０
２の下部にラインイメージセンサ（光電変換素子）１０
６を設けた基板１０７を取り付けてなる。ライン照明装
置１１０は、導光体１０３と、導光体ケース１０４と、
図示しないＬＥＤ等を備えた発光源基板とからなる。

【０００４】上記密着型イメージセンサ１０１は、導光
体１０３の出射面１０３ａから出射された照明光を、カ
バーガラス１０８を通して原稿の読取面に入射せしめ、
その反射光をレンズアレイ１０５を介してラインイメー
ジセンサ１０６にて検出することで、原稿を読み取る。

【０００５】上記導光体１０３はガラスや透明樹脂にて
形成され、図１３に示すように、長さ方向に直交する方
向の断面形状が略１／４楕円で、長さ方向に沿った側面
は、楕円の短軸方向と平行な出射面１０３ａと、楕円の
長軸方向と平行な面１０３ｂと、反射曲面１０３ｃとを
備える。楕円の長軸方向と平行な面１０３ｂに、白色塗
料の印刷等によって光散乱パターン１０３Ｐを形成して
いる。上記導光体１０３は、長さ方向の端面から入射さ
れる照明光を内面で反射させながら長さ方向へ導光する
とともに、光散乱パターン１０３Ｐで散乱した散乱光を
反射曲面１０３ｃで反射させて出射面１０３ａから出射
せしめる。ここで、導光体１０３の端面からの距離に対
応して光散乱パターン１０３Ｐの面積を変化させること
で、出射面１０３ａからの出射光の強度が導光体１０３
の長さ方向に亘って均一になるようにしている。

【０００６】そして、上記導光体１０３を、図１２に示
したように、白色の導光体ケース１０４に出射面１０３
ａが露出するように装着する。このように、導光体１０
３を導光体ケース１０４で覆うことで、外部に漏れた光
を導光体ケース１０４で反射させ、導光体１０３の内部
に戻すことで、散乱光の損失を低減し、これにより出射
光の強度を向上させている。また、光散乱パターン１０
３Ｐは、楕円の長軸方向と平行な面１０３ｂで焦点近傍
位置に形成されている。これにより、光散乱パターン１
０３Ｐによって散乱された光が反射曲面１０３ｃで反射
され、原稿読取面に集光されるので、原稿読取面の光強
度を向上させることができる。

【０００７】そして、導光体ケース１０４の一端または
両端にＬＥＤ等からなる発光源を備えた発光源基板（図
示しない）を取り付けて、導光体１０３と導光体ケース
１０４と発光源基板とからなるライン照明装置を構成し
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の導光体およびそ
の導光体を組み込んだライン照明装置は、原稿面に浮き
がない状態で照明光量が最大になるよう設定されてい
る。このため、原稿の折り目や見開き部分等により原稿
面が浮き上がった場合に照明光量が低下し、ラインイメ
ージセンサ１０６で読み取った画像に不自然な陰影が生
ずる。

【０００９】図１４は上記した密着型イメージセンサの
光強度特性を示すグラフである。図１４において横軸は
レンズアレイ１０５の焦点距離（ガラス板１０８上面に
ある）を原点とした副走査方向の変位を示しており、縦
軸は各点で測定した光強度をしめす。各曲線のパラメー
タはガラス板表面から上方への距離（0.0ｍｍはガラス
板表面）を意味する。つまり、図１４のデータは装置の
ラインセンサを用いて測定したものではなく、ガラス板
上方に別にセンサを配置して測定したものである。した
がって、「原稿面が○○ｍｍ浮き上がったときの光出力
特性」とは、正確には「原稿面が○○ｍｍ浮き上がった
状態に相当する、ガラス板上側表面から上方○○ｍｍの
距離に光センサを置いて測定した光出力特性」のことで
あるが、説明を簡明にするため、以後は「原稿面が○○
ｍｍ浮き上がったときの光出力特性」のように記載す
る。

【００１０】即ち、図１４において、原稿面に浮きがな
い状態で光強度が最大となる位置（導光体１０３から出
射された照明光が原稿面で収束される位置）を副走査方
向変位０とし、この位置よりも導光体１０３側をマイナ
スの値で、反対側をプラスの値で示している。黒丸印は
原稿面がカバーガラス１０８に密着しているときの光出
力特性、四角印は原稿面が０．５ｍｍ浮き上がったとき
の光出力特性、三角印は原稿面が１ｍｍ浮き上がったと
きの光出力特性、×印は原稿面が１．５ｍｍ浮き上がっ
たときの光出力特性、丸印は原稿面が２．０ｍｍ浮き上
がったときの光出力特性である。

【００１１】上述した密着型イメージセンサでは、副走
査方向変位が０の位置にレンズアレイ１０５の光軸を配
置し、その光軸上にラインイメージセンサ１０６の受光
面を配置している。このため、図１４のグラフに示した
ように、原稿が１ｍｍ浮き上がると照明光量（読み取り
光量）は２０％以上低下する。したがって、原稿面のた
わみやしわ、折り目やページ見開き部分等には照度ムラ
が生じてしまい、単なる白色原稿でも極端な場合はエン
ボス加工したような画像になってしまう。

【００１２】導光体の反射曲面（楕円面）を充分に大き
くすれば相対的に散乱パターンが小さくなるので、散乱
パターンをロッドレンズの光軸上に結像できるため、よ
り理想的な光強度分布が得られるが、密着型イメージセ
ンサが大型になってしまう。

【００１３】本発明はこのような課題を解決するために
なしたもので、原稿面が浮き上がった場合でも読み取り
画像の劣化が少ない導光体およびその導光体を組み込ん
だライン照明装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、端面から入射した照射光を内面で反射させな
がら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるよ
うにした棒状導光体において、この棒状導光体の長さ方
向に直交する方向の断面形状は略１／４楕円の長軸側先
端を面取りしてなり、この棒状導光体の長さ方向に沿っ
た側面は、楕円の短軸方向と平行な出射面と、楕円の長
軸方向と平行な面と、略１／４楕円の長軸側先端を面取
りした面に光散乱パターンを形成した光散乱面と、光散
乱パターンからの散乱光を出射面に向けて反射する反射
曲面とからなる。

【００１５】１／４楕円の長軸側先端を楕円の焦点を含
めてカットし（面取りし）、このカットによって形成さ
れた面に光散乱パターンを形成することで、図４に示す
ように、副走査方向変位が１〜２ｍｍの範囲で原稿浮き
に対して光強度の変化が少ない特性が得られる。よっ
て、原稿浮きに対して光強度の変化が少ない領域にロッ
ドレンズの光軸ならびにラインイメージセンサの受光面
を配置することで、原稿面が浮き上がった場合でも読み
取り画像の劣化を小さくできる。

【００１６】また、上記棒状導光体を組み込んだライン
照明装置としては、前記棒状導光体を出射面が露出する
ようケースに収め、また棒状導光体の少なくとも一端側
に発光手段を設け、さらに前記光散乱パターンは発光手
段を設けた一端側から他端側に向って光散乱パターンの
形成面積が大きくなるよう形成される。

【００１７】更に、上記棒状導光体を組み込んだライン
照明装置と、このライン照明装置からの照射光のうち原
稿からの反射光を光電変換素子からなるラインイメージ
センサに向けて集光せしめるレンズアレイを含む密着型
イメージセンサであっては、前記レンズアレイは複数の
ロッドレンズから構成される場合には、その光軸を原稿
浮きに対する光強度の変化が少ない領域に配置する。斯
かる構成とすることで、原稿浮きに起因する光量低下を
改善することが可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る導光体お
よびその導光体を組み込んだライン照明装置を備えた密
着型イメージセンサの断面図、図２は本発明に係る導光
体の斜視図である。

【００１９】図１に示す密着型イメージセンサ１は、筺
体２を備え、この筺体２内にライン照明装置１０を組み
込み、また、筺体２内にレンズアレイ５を配置し、更
に、筺体２の下部にラインイメージセンサ（光電変換素
子）６を設けた基板７を取り付けてなる。ライン照明装
置１０は、導光体３と、導光体ケース４と、図示しない
ＬＥＤ等を備えた発光源基板とからなる。符号８はカバ
ーガラスである。

【００２０】上記導光体３はガラスや透明樹脂にて形成
される。導光体３は、図２に示すように、長さ方向に直
交する方向の断面形状が略１／４楕円の長軸側先端を面
取りしてなる。この面取面には楕円の焦点を含む。そし
て、この面取面に光散乱パターン３Ｐを形成する。した
がって、この導光体３の長さ方向に沿った側面は、楕円
の短軸方向と平行な出射面３ａと、楕円の長軸方向と平
行な面３ｂと、前記略１／４楕円の長軸側先端を面取り
した面に光散乱パターン３Ｐを形成した光散乱面３ｄ
と、光散乱パターン３Ｐからの散乱光を出射面に向けて
反射する反射曲面３ｃとを備える。光散乱パターン３Ｐ
は白色塗料の印刷等によって形成している。符号Ｗは光
散乱パターン３Ｐの幅を示す。

【００２１】導光体３の寸法例は次のとおりである。楕
円は長軸１０．６ｍｍ、短軸３．５ｍｍとした。この場
合、焦点は長軸の楕円先端から０．６ｍｍ内側になるの
で、０．６Ｃの面取りを施してある。面取りの角度は４
５度である。なお、面取りの角度は９０度としてもよ
い。光散乱パターン３Ｐの幅Ｗは、０．３ｍｍのものと
０．６ｍｍのものを作成した。この導光体３を図１に示
すように、導光体ケース４に収め、導光体３の長軸と平
行な面３ｂが原稿読取面に対して４５度の傾きとなるよ
う筺体２に取り付けた。導光体３の傾きを４５度とした
とき、出射面３ａからの出射光は約６０度方向に出射さ
れる（照明光の光軸は約６０度となる）。

【００２２】図３は散乱パターンの幅が０．３ｍｍの導
光体を組み込んだライン照明装置の光強度特性を示すグ
ラフ、図４は散乱パターンの幅が０．６ｍｍの導光体を
組み込んだライン照明装置の光強度特性を示すグラフで
ある。

【００２３】原稿紙面浮きに対する光強度特性のピーク
の移動は、主に照明光の光軸の傾きに依存する。光強度
特性曲線の各ピークの右側の特性において、その半値幅
は面取り面に形成した散乱パターン３Ｐの幅Ｗに依存す
る。したがって、導光体３の傾きと散乱パターン３Ｐの
幅Ｗによって、図３，図４に示すように、特性曲線を概
ね一致させることができる。

【００２４】図４の場合（散乱パターンの幅を０．６ｍ
ｍとした場合）、レンズアレイ５の光軸をＸ座標（副走
査方向）の０．７５ｍｍ辺りに設定すると、原稿浮き０
〜１．０ｍｍに対して光量変化は３％以内となる。ま
た、レンズアレイ５の光軸をＸ座標（副走査方向）の
１．２５ｍｍ〜２．２５ｍｍに設定すると、０．７５ｍ
ｍに設定した場合に比べて明るさは２０％以上低下する
が、原稿浮き０〜２．０ｍｍの範囲で光量変化は３％以
内を確保できる。

【００２５】図５は０．５Ｃ面取りのＣ面に光散乱パタ
ーンを形成した導光体の光量低下補正を行う前の光強度
特性を示すグラフ、図６は光量低下補正を行った後の光
強度特性を示すグラフである。即ち、前記したように、
光強度のデータは装置のロッドレンズを通してラインセ
ンサで測定したものではなく、ガラス板上方に別にセン
サを配置して測定したものである。一方、ロッドレンズ
を通して実際にラインセンサに入射する光量は減少す
る。つまり、図７に示すように、ロッドレンズが正規の
焦点距離Ｌ0（原稿の浮きなし）からΔだけ遠い位置
（原稿の浮きに相当する）の反射光をを取り込む場合、
その取込み角はΘ1からΘ2に狭まり、結局センサへの入
射光量は、ガラス板上方で測定した光強度より減少す
る。そこで、取込み角の比Θ2／Θ1を図５のガラス面か
らの距離に対応した各曲線に対して下式に対して求め、
図５の特性に乗じた補正を行ったのが図６である。 Θ2／Θ1＝ tan[ｒ0/（Ｌ0+Δ）]tan（r0／Ｌ0）なお、計算はＬ0＝４．８ｍｍ、ｒ0はレンズの有効半径
で、０．２５ｍｍとした。図６からも各曲線が重なる位
置にロッドレンズの光軸を設定するのが原稿の浮きによ
る光量変化を防止するのに最もよいことが分かる。な
お、縮小光学系などロッドレンズ以外のレンズで構成さ
れる光学系を使用する場合には上記の補正は適用できな
い。この場合は、図５の各曲線が比較的よく重なってい
る位置を光軸に選べばよい。

【００２６】図８は散乱パターンの幅が０．３ｍｍの導
光体を５５度の傾きで取り付けたときの光強度特性を示
すグラフである。導光体３の傾きを５５度に設定した場
合には、散乱パターンの幅が０．３ｍｍであっても、Ｘ
座標の１．５〜５．０ｍｍの範囲で原稿浮き０〜１．５
ｍｍに対して光量変化が数％以内となる。

【００２７】（比較例）図９は導光体のエッジ部を面取
りした比較例に係る導光体の斜視図、図１０は図９に示
した比較例に係る導光体を組み込んだライン照明装置の
光強度特性を示すグラフである。

【００２８】図９に示すように、比較例に係る導光体５
３は、図１３に示した導光体１０３において１／４楕円
の長軸側先端を面取りしたものである。したがって、こ
の導光体５３は、楕円の長軸と平行な面に光散乱パター
ン５３Ｐが形成されている。なお、符号５３ａは出射
面、符号５３ｂは楕円の長軸に平行な面であって光散乱
パターン５３Ｐが形成された光散乱面、符号５３ｃは反
射曲面、符号５３ｄは面取面である。この導光体５３を
用いたライン照明装置の光強度特性は、図１０に示すよ
うに、急峻なピーク特性となる。このため、レンズアレ
イ５の光軸をＸ座標（副走査方向）のプラス側にずらす
と、原稿の読取光の強度が大きく低下してしまう。

【００２９】これに対して、図２に示したように、面取
りした面３ｄに光散乱パターン３Ｐを設けることで、図
３〜図８に示したように、導光体３よりも遠方側（副走
査方向変位プラス側）における光強度の低下を緩やかに
することができ（ピーク特性をブロードな特性とするこ
とができ）、原稿浮きに対して光強度の変化が少ない特
性を実現できる。

【００３０】（他の実施の形態）図１１は本発明に係る
導光体およびその導光体を組み込んだライン照明装置を
備えた他の密着型イメージセンサの断面図である。導光
体３は、その反射曲面３ｃが外側になるように取り付け
てもよい。このような配置とすることで、密着型イメー
ジセンサ１１の断面構造が縦長になるが、密着型イメー
ジセンサ１１の幅を狭くすることができる。

【００３１】図１および図１１では、ライン照明装置１
０を１組備えた密着型イメージセンサ１，１１を示した
が、ライン照明装置１０を２組用いて、レンズアレイ５
を中心として各ライン照明装置１０を左右対称に配置し
てもよい。これにより、照明光量を増加することができ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
断面形状を楕円とした導光体において、楕円の長軸側先
端を楕円の焦点を含めてカットし（面取りし）、このカ
ットによって形成された面に光散乱パターンを形成する
ことで、副走査方向の強度分布を原稿面の浮きに対して
あまり変化しない特性にすることができる。よって、原
稿浮きに対して光強度の変化が少ない領域にロッドレン
ズの光軸ならびにラインイメージセンサの受光面を配置
することで、原稿面が浮き上がった場合でも読み取り画
像の劣化を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る導光体およびその導光体を組み込
んだライン照明装置を備えた密着型イメージセンサの断
面図

【図２】本発明に係る導光体の斜視図

【図３】散乱パターンの幅が０．３ｍｍの導光体を組み
込んだライン照明装置の光強度特性を示すグラフ

【図４】散乱パターンの幅が０．６ｍｍの導光体を組み
込んだライン照明装置の光強度特性を示すグラフ

【図５】０．５Ｃ面取りのＣ面に光散乱パターンを形成
した導光体の光量低下補正を行う前の光強度特性を示す
グラフ

【図６】０．５Ｃ面取りのＣ面に光散乱パターンを形成
した導光体の光量低下補正を行った後の光強度特性を示
すグラフ

【図７】ロッドレンズに入射する光量の減少を説明した
図

【図８】散乱パターンの幅が０．３ｍｍの導光体を５５
度の傾きで取り付けたときの光強度特性を示すグラフ

【図９】従来の導光体のエッジ部を面取りした比較例に
係る導光体の斜視図

【図１０】図９に示した比較例に係る導光体を組み込ん
だライン照明装置の光強度特性を示すグラフ

【図１１】本発明に係る導光体およびその導光体を組み
込んだライン照明装置を備えた他の密着型イメージセン
サの断面図

【図１２】先に本発明者が開発した密着型イメージセン
サの断面図

【図１３】同密着型イメージセンサで用いられている導
光体の斜視図

【図１４】同密着型イメージセンサの光強度特性を示す
グラフ

【符号の説明】

１，１１…密着型ラインセンサ、２…筺体、３…導光
体、３ａ…出射面、３ｃ…反射曲面、３ｄ…光散乱面、
３Ｐ…光散乱パターン、４…導光体ケース、５…レンズ
アレイ、６…ラインイメージセンサ、１０…ライン照明
装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H038 AA13 AA54 BA01 2H042 CA01 CA12 CA17 5B047 AA01 BC05 BC14 5C051 AA01 BA04 DB22 DC04 EA00 FA01 5C072 AA01 CA05 DA02 DA16 EA07 XA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端面から入射した照射光を内面で反射さ
せながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめ
るようにした棒状導光体において、この棒状導光体の長
さ方向に直交する方向の断面形状は略１／４楕円の長軸
側先端を面取りしてなり、また、この棒状導光体の長さ
方向に沿った側面は、楕円の短軸方向と平行な出射面
と、楕円の長軸方向と平行な面と、前記略１／４楕円の
長軸側先端を面取りした面に光散乱パターンを形成した
光散乱面と、前記光散乱パターンからの散乱光を出射面
に向けて反射する反射曲面とからなることを特徴とする
棒状導光体。
【請求項２】請求項１に記載の棒状導光体において、
前記楕円の長軸方向と平行な面上の焦点位置を含めて前
記面取りがなされていることを特徴とする棒状導光体。
【請求項３】請求項１または２に記載の棒状導光体を
組み込んだライン照明装置において、前記棒状導光体は
出射面が露出するようケースに収められ、また棒状導光
体の少なくとも一端側には発光手段が設けられ、さらに
前記光散乱パターンは発光手段からの距離に応じて光散
乱パターンの形成面積が大きく形成されていることを特
徴とするライン照明装置。
【請求項４】請求項１または２に記載の棒状導光体を
組み込んだライン照明装置と、このライン照明装置から
の照射光のうち原稿からの反射光を光電変換素子からな
るラインイメージセンサに向けて集光せしめるレンズア
レイとを備えた密着型イメージセンサであって、前記レ
ンズアレイは複数のロッドレンズから構成され、その光
軸は原稿浮きに対する光強度の変化が少ない領域に配置
されることを特徴とする密着型イメージセンサ。