JP2005198106A - ライン照明装置および画像読取装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 光源からの光を高いエネルギーのまま導光体内を伝播させ、強い散乱光が得られるライン照明装置を提供する。
【解決手段】 ライン照明装置２は、白色ケース２１と、このケース２１内に嵌め込まれる棒状導光体２２と、棒状導光体２２の両端に設けられる発光ユニット３０，４０からなり、発光ユニット３０は回路を形成した基板３１に給電用のリード３２が取付けられ、また基板３１の棒状導光体２２に対向する面にカップリング用の窓部３３が形成され、この窓部３３内に緑色発光ダイオード３４と青色発光ダイオード３５が取付けられ、発光ユニット４０も同様に、基板４１に給電用のリード４２が取付けられ、また基板４１の棒状導光体２２に対向する面にカップリング用の窓部４３が形成され、この窓部４３内に赤色発光ダイオード４４が２個取付けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、棒状導光体と発光ユニットを備えたライン照明装置及びそれを組み込んだ画像読取装置に関する。
密着型イメージセンサ（画像読取装置）は、ファクシミリ装置、複写機、イメージスキャナ装置等で原稿を読み取るための装置として用いられている。この密着型イメージセンサは、原稿面を主走査範囲に亘って線状に照明するライン照明装置を備えている。
そして、ライン照明装置としては導光体を用いたものが知られている。例えば、特許文献１には、導光体の一端に発光ユニットを配置するとともに、導光体の長手方向に沿って発光ユニットからの光を拡散・反射する光散乱パターンを形成し、この光散乱パターンの法線上に前記発光ユニットの複数の光源（ＬＥＤ）を配置し、更に出射面は前記法線と異なる方向に形成したライン照明装置が提案されている。
また棒状導光体の両端に発光ユニットを設け、また棒状導光体表面の一部を光散乱面としたものが特許文献２や特許文献３に開示されている。
特許第３０８３０９２号公報 特開平６−１４８４３５号公報 特開平７−１４４１４号公報
図７は上記の先行技術に用いられている発光ユニットと棒状導光体とのカップリング部について説明した図であり、従来の発光ユニットは回路を形成した基板１００にカップリングするための窓部１０１を形成し、この窓部１０１内に３原色（ＲＧＢ）の各発光素子，１０２，１０３，１０４を配置している。また基板１００に形成した発光用の回路にはリード１０５…を介して給電を行うようにしている。
ところで、発光素子は約０．３ｍｍ角であり、放熱による過熱を避けるため、互いに０．８ｍｍ以上離す必要がある。その結果、窓部１０１の大きさは約１．１ｍｍ×２．８ｍｍになっている。また、導光体１０６を取り付けた状態で導光体１０６の断面よりも窓部１０１が大きいと光が漏れてしまうため、導光体１０６の断面は窓部１０１を完全に覆う大きさでなければならない。
従来にあっては棒状導光体の断面形状が窓部１０１を完全に覆うようにしているため、棒状導光体の断面の大きさに制限が課せられている。その結果、棒状導光体の内部を伝播する光エネルギーの密度も一定以上にすることが困難である。光エネルギー密度が低いと原稿面の限られた領域を明るく照らすような指向性を持った照射ができない。
本発明は、棒状導光体の内部を伝播する光エネルギーの密度を高くすることができるライン照明装置を提供することを目的とする。
斯かる目的を達成するため、本発明に係るライン照明装置は、棒状導光体の両端に発光ユニットを設け、これら両端の発光ユニットは基板に３原色のうちの１色または２色の発光素子を取り付け、且つ、両端の発光ユニットの発光素子を合わせることで３原色の全ての色を満たす構成とした。
具体例を挙げれば、一端側の発光ユニットには緑色発光素子と青色発光素子を設け、他端側の発光ユニットには赤色発光素子を、若しくは一端側の発光ユニットには青色発光素子と赤色発光素子を設け、他端側の発光ユニットには緑色発光素子と赤色発光素子を設ける。
このように、両端の発光ユニットに３原色の発光素子を振り分けるようにして各発光ユニットに設ける発光素子の数を１または２とすれば、カップリング用の窓部を小さくすることができ、その結果、棒状導光体の断面も小さくすることができる。
また、本願の別発明は、発光ユニットの基板に３つの窓部を設け、各窓部に３原色の各発光素子を配置し、また各窓部に対応して３本の棒状導光体を配置した構成とした。このようにしても棒状導光体内の光エネルギー密度を高めることができる。
また、本願発明の対象にはライン照明装置に限らず、このライン照明装置を組み込んだ画像読取装置も含まれる。
本発明によれば、発光ユニットの基板に形成されるカップリング用の窓部を小さくでき、その結果、棒状導光体の断面積も小さくできる。棒状導光体の断面積が小さくなると、棒状導光体内を伝播する光エネルギー密度が高くなり、棒状導光体に形成する散乱ドットを小さくしても、原稿の限られた領域を明るく照射できる。
具体的には、従来３個のＬＥＤチップを配置していた基板に、２個のＬＥＤチップを配置することになるので、基板に形成する窓は２／３以下の大きさになり、光エネルギー密度は１．５倍以上になる。
したがって、棒状導光体を原稿面に近接して配置するファクシミリ装置、複写機、イメージスキャナ装置等に適用して極めて高精度のものを得ることができる。
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は本発明に係るライン照明装置を適用した密着型イメージセンサの断面図、図２は同密着型イメージセンサに組み込んだ一対のライン照明装置の斜視図、図３は本発明に係るライン照明装置の分解斜視図である。
密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）は、保持体１に２組のライン照明装置２，２を組み込み、また、保持体１内に正立等倍系のレンズアレイ３を配置し、更に、保持体１の下部にラインイメージセンサ４を設けたプレート５を取り付け、ライン照明装置２，２の上方に原稿台６（カバーガラス）を配置している。
図３に示すように、ライン照明装置２は、白色ケース２１と、このケース２１内に嵌め込まれる棒状導光体２２と、棒状導光体２２の両端に設けられる発光ユニット３０，４０からなる。
棒状導光体２２はアクリル樹脂などを材料として成形され、端面側から見た形状は、両側面２３，２４が１／４楕円若しくは放物線をなし、底面２５と上面２６が平坦面とされ、底面２５には棒状導光体２２内に導入された光を乱反射せしめる散乱ドットが形成され、上面２６は出射面とされている。尚、散乱ドットは図４に示すように中央部において大面積で両端に向かうにしたがって徐々に面先が小さくなるようにしている。
前記発光ユニット３０は回路を形成した基板３１に給電用のリード３２が取付けられ、また基板３１の棒状導光体２２に対向する面にカップリング用の窓部３３が形成され、この窓部３３内に緑色発光ダイオード３４と青色発光ダイオード３５が取付けられている。
一方、発光ユニット４０も同様に、基板４１に給電用のリード４２が取付けられ、また基板４１の棒状導光体２２に対向する面にカップリング用の窓部４３が形成され、この窓部４３内に赤色発光ダイオード４４が２個取付けられている。尚、発光ダイオード３４，３５，４４はチップ型のもの（ＬＥＤチップ）を用いている。
また、発光ユニット３０には青色発光ダイオードと赤色発光ダイオードを取付け、発光ユニット４０には緑色発光ダイオードと赤色発光ダイオードを取付けるようにしてもよい。
図４は上記の散乱ドットパターンとした場合のライン照明装置の長さ方向（主走査方向）における三原色の反射光量を測定した図であり、（ａ）は散乱ドットパターンを、（ｂ）は緑色および青色のＬＥＤ光の反射光量（縦軸が反射光量、横軸が長さ方向位置）を、（ｃ）は赤色のＬＥＤ光の反射光量を示す。この図から明らかなように、緑色および青色のＬＥＤ光は他端付近において徐々に光量が低下し、赤色のＬＥＤ光は一端付近において徐々に光量が低下する。尚、長さ方向における光量の配分は散乱ドットパターンによってコントロールすることができる。
図５は本発明に係るライン照明装置を一対配置した場合の三原色の反射光量を示す図である。この実施例では一対のライン照明装置で発光ユニット３０，４０が点対称となるように配置しているので、緑色および青色のＬＥＤ光の反射光量もまた赤色のＬＥＤ光の反射光量も各ライン照明装置ごとに足し合わされ、１本のライン照明装置を配置した場合よりもフラットな特性が得られる。
図６は別実施例を示めす斜視図であり、この実施例にあっては、発光ユニット５０の基板５１に独立した３個のカップリング用窓部５２，５３，５４を設け、窓部５２に緑色発光ダイオード５５を、窓部５３に青色発光ダイオード５６を、窓部５４に赤色発光ダイオード５７をそれぞれ配置し、各窓部５２，５３，５４に対応して３本の棒状導光体５８…をカップリングするようにしている。
このように、各色の発光ダイオードごとに個別に窓部を設け、各窓部に１本づつ棒状導光体を細くして取付けるようにすると、伝播する光エネルギーを高めることができ、更に導光体の形状および散乱ドットパターンの自由度が増し、光源近傍のＲＧＢ（３原色）のバラツキも抑えることができる。
本発明に係るライン照明装置を適用した密着型イメージセンサの断面図 一対のライン照明装置の斜視図 本発明に係るライン照明装置の分解斜視図 本発明に係るライン照明装置の長さ方向における三原色の反射光量を示す図 本発明に係るライン照明装置を一対配置した場合の三原色の反射光量を示す図 別実施例を示めす斜視図 従来のライン照明装置のカップリング部を説明した図
符号の説明
１…保持体、２…ライン照明装置、３…レンズアレイ、４…ラインイメージセンサ、５…プレート、６…原稿台（カバーガラス）、２１…白色ケース、２２，５８…棒状導光体、２３，２４…棒状導光体の側面、２５…棒状導光体の底面、２６…棒状導光体の上面、３０，４０，５０…発光ユニット、３１，４１，５１…基板、３２，４２…リード、３３，４３，５２，５３，５４…窓部、３４，５５…緑色発光ダイオード、３５，５６…青色発光ダイオード、４４，５７…赤色発光ダイオード。

Claims (5)

  1. 棒状導光体と発光ユニットとを備えたライン照明装置において、前記発光ユニットは棒状導光体の両端に設けられ、これら両端の発光ユニットは基板に３原色のうちの１色または２色の発光素子を取り付け、且つ、両端の発光ユニットの発光素子を合わせることで３原色の全ての色を満たすことを特徴とするライン照明装置。
  2. 請求項１に記載のライン照明装置において、一端側の発光ユニットには緑色発光素子と青色発光素子を設け、他端側の発光ユニットには赤色発光素子を設けたことを特徴とするライン照明装置。
  3. 請求項１に記載のライン照明装置において、一端側の発光ユニットには青色発光素子と赤色発光素子を設け、他端側の発光ユニットには緑色発光素子と赤色発光素子を設けたことを特徴とするライン照明装置。
  4. 棒状導光体と発光ユニットとを備えたライン照明装置において、前記発光ユニットは基板に３つの窓部を設け、各窓部に３原色の各発光素子を配置し、また各窓部に対応して３本の棒状導光体が配置されていることを特徴とするライン照明装置。
  5. 請求項１乃至請求項４に記載のライン照明装置と、ラインイメージセンサと、原稿からの反射光または透過光を前記ラインイメージセンサに収束させるためのレンズアレイとを備えた画像読取装置。
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