JP2006148956A - ライン照明装置及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 主走査方向の光強度が均一でしかも密着型イメージセンサに組み込む際に厳密な精度が要求されないライン照明装置を提供する。
【解決手段】 断面矩形状導光体１１の短辺を含む長手方向の側面１１ａ、１１ｂのうち、一方の側面１１ａには導光体１１に入射した光を散乱させるための光散乱パターン２０が白色塗料をスクリーン印刷等することによって形成されている。また、側面１１ａと対向する側面１１ｂはケース１２から露出する出射面とされ、この側面１１ａの長さ方向のエッジ部にＣ面取りを施している。
【選択図】 図６

Description

本発明は棒状導光体を用いた照明装置及びそれを組み込んだ密着型の画像読取装置（イメージセンサ）に関する。

密着型イメージセンサは、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。

特許第３０８３０９２号公報

上述したライン照明装置を含め、従来のライン照明装置にあっては、導光体の形状を断面略矩形状をなすようにし、この導光体に光散乱パターンを印刷によって形成する場合には、印刷が楽な長辺を含む長手方向の側面に形成するようにしている。特許第３０８３０９２号公報の実施例にあっては長辺を含む長手方向の側面に斜めの切欠を設け、この切欠の表面に光散乱パターンを印刷するようにしている。

導光体はアクリルなどの樹脂を射出成形することで得ている。そして、断面矩形状をなす導光体を射出成形にて得る場合、成形時のひけは主として長辺を含む側面に発生する。

前記したように、従来は断面矩形状をなす導光体に対しては、長辺を含む長手方向の側面、つまりひけが生じる側面に光散乱パターンを印刷しているため、パターン形状が予定している形状とずれ、主走査方向の照明光の強度が不均一になることがある。

また、特許第３０８３０９２号公報の実施例のように切欠を設けてそこに光散乱パターンを印刷するのは印刷自体が導光体の側面と平行でない面に印刷するため面倒であり、且つひけも生じやすい面であることには変わりないので、照明光の強度不均一を招きやすい。

更に従来のライン照明装置にあっては、出射面の面積を比較的狭くし、導光体から出射する照明光の方向を正確に規定している。その結果、光出射方向における光強度の減衰が大きく、配光性（所定の位置における光出力と所定の位置からずらした位置における光出力との比）が悪くなる。例えば密着型イメージセンサにおいて原稿が若干持ち上がっている場合の出力の変動が大きくなってしまう。このため、密着型イメージセンサにライン照明装置を組み込む際に厳しい位置決め精度が要求される。

上記課題を解決するため第１発明に係るライン照明装置は、棒状導光体の一端に発光ユニットを配置するとともに、断面矩形状をなす棒状導光体の短辺を含む長手方向の対向する側面のうち、一方の側面には光散乱パターンを設け、他方の側面を出射面とし、更に前記光散乱パターンは発光ユニットから離れるにつれて単位長さ当たりの面積が増加し、また前記発光ユニットの光源は光散乱パターンの法線上に配置される構成とした。
また、第２発明に係るライン照明装置は、棒状導光体の一端に発光ユニットを配置したライン照明装置において、前記棒状導光体の断面形状の長辺は放物線または楕円の一部をなし、また短辺を含む長手方向の対向する側面のうち、一方の側面には光散乱パターンが設けられ、他方の側面は出射面とされ、前記光散乱パターンは発光ユニットから離れるにつれて単位長さ当たりの面積が増加し、また前記発光ユニットの光源は光散乱パターンの法線上に配置される構成とした。

上記構成のように、ひけが生じ難い短辺を含む側面に光散乱パターンを印刷等することで、主走査方向の照明光の強度を均一にすることができる。
また、光散乱パターンを設けた面と対向する側面の全面を出射面とすることで、従来よりも出射面の面積を大きくすることができ光強度の減衰を抑制し、配光性を向上し、組み込みの際に厳しい位置決め精度が要求されなくなる。
また、光源を光散乱パターンの法線上に配置することで、光散乱効率を最も大きくできるので、対向する側面からの出射光を最大にすることができる。

前記棒状導光体の形状は断面が完全な矩形状でなく、例えば、光散乱パターンが印刷される側面のエッジ部長手方向に沿って、Ｃ面またはＲ面などの面取りを施したものでもよい。この場合、Ｃ面またはＲ面には光散乱パターンは印刷しない。
また、棒状導光体は出射面を露出するように白色ケースに収納することが好ましい。

また、本発明は上記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ロッドレンズアレイとを筺体に組み込んだ画像読取装置を提供するものであり、特に、前記ライン照明装置の設置角度は水平面に対し０°より大きく４５°以下傾斜した状態とするのが好ましい。

以上に説明したように本発明によれば、ライン照明装置を構成する断面矩形状導光体の短辺を含む側面に光散乱パターンを印刷するようにしたので、ひけに影響されず正確なパターンを形成でき、主走査方向の光強度を均一にすることができる。

また本発明によれば、光の出射方向を狭く限定せず、光散乱パターンを印刷した面と対向する側面全面を出射面としたので、光強度の減衰が小さくなり、その結果配光性が向上し、密着型イメージセンサに組み込む際に、厳密な精度が要求されず、製作が容易になる。

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組み込んだ画像読取装置の断面図、図２はライン照明装置の分解斜視図、図３は導光体の裏面に形成された光散乱パターンの一例を示す斜視図、図４は光散乱パターンと発光ユニットとの関係を示す端面図である。

画像読取装置は、フレーム（筺体）１に凹部１ａ、凹部１ｂを形成し、凹部１ａの上面は原稿Ｇを載置するガラス板２で塞ぎ、凹部１ａ内には更に凹部１ｃを設け、この凹部１ｃにライン照明装置１０を斜め（水平方向に対し０°より大きく４５°以下）に固定し、また下方の凹部１ｂには光電変換素子（ラインイメージセンサ）３を備えたセンサ基板４を取り付け、更にフレーム１内には等倍結像用のロッドレンズアレイ５を保持している。

ライン照明装置１０の傾斜角を０°より大きく４５°以下としたのは、０°とするとガラス板２で照明光が全反射してしまい、また４５°を超えると画像読取装置の高さ寸法がおおきくなるとともに配光性が悪化することによる。

そして、ライン照明装置１０からの照明光がガラス板２を通して原稿Ｇに当てられ、原稿Ｇからの反射光をロッドレンズアレイ５を介して光電変換素子（ラインイメージセンサ）３にて検出することで原稿Ｇを読み取る。ガラス板２に対してフレーム１を図２の副走査方向に移動させて原稿Ｇの所望の領域の読み取りを行う。

図２に示すようにライン照明装置１０は、導光体１１を白色の導光体ケース１２に装填するとともに一端に発光ユニット１３を設けている。導光体１１はアクリルなどの透明樹脂を射出成形して得られ、その断面形状は矩形状をなしている。そして導光体１１の短辺を含む長手方向の側面１１ａ、１１ｂのうち、一方の側面１１ａには導光体１１に入射した光を散乱させるための光散乱パターン２０が白色塗料をスクリーン印刷等することによって形成されている。

光散乱パターン２０は発光ユニット１３から離れるにつれて単位長さ当たりの面積が増加するように形成され、図示例では側面１１ａの全幅に亘って幅が異なる散乱部分を不連続に形成しているが、パターンの形状は任意であり、側面１１ａの短手方向の全幅に亘って形成しなくともよい。また、発光ユニット１３から離れるにつれて光散乱パターンが短手方向で広くなるように連続して形成してもよい。要は、入射面から遠くなるに従って光散乱パターンの形成領域を広くすることで、出射面から出射する光が主走査方向の全長に亘って均一になるようにすればよい。

また、側面１１ａと対向する側面１１ｂはケース１２から露出する出射面とされ、この実施例では側面全面を出射面として利用しているので、十分な光量を確保することができる。

前記導光体１１の残りの側面１１ｃ、１１ｄは長辺を含む側面であり、この側面には成形の際のひけが生じやすいため、光散乱パターン２０は形成せず、また出射面にもしていない。

尚、発光ユニット１３から遠ざかるにつれて照明光の強度が減少する際には、長辺を含む長手方向の対向する側面１１ｃ，１１ｄの少なくとも一方の側面に発光ユニットの近傍以外で光散乱パターンを設けてもよい。この際、長辺を含む側面にはひけが発生しやすいが、この側面に設ける光散乱パターンは、側面１１ａに設けた光散乱パターンに比べて大きいので、ひけの影響を受けにくい。また、この光散乱パターンは発光ユニットから離れるにつれて単位長さ当たりの面積が増加するように設けることが好ましい。このように構成することで、発光ユニットから遠い位置でも、長辺を含む側面に設けた光散乱パターンにより、照明光の強度が低下することを抑制できる。

前記発光ユニット１３は図示例では３個の発光素子（ＬＥＤ）１３ａ、１３ｂ、１３ｃを備えている。具体的には発光素子１３ａがレッド（Ｒ）、発光素子１３ｂがグリーン（Ｇ）、発光素子１３ｃがブルー（Ｂ）とする。
そして、これら３個の発光素子（ＬＥＤ）１３ａ、１３ｂ、１３ｃは図４に示すように端面方向から見て光散乱パターン２０の法線上に一致するように設けられている。尚、発光素子は１つとしてもよい。

図５は副走査方向位置と出力との関係を原稿の浮き量ごとに示したグラフであり、（ａ）は従来のライン照明装置を組み込んだ画像読取装置のグラフ、（ｂ）は本発明に係るライン照明装置を組み込んだ画像読取装置のグラフである。尚、図５において主走査方向での測定位置は発光ユニット１３から１００ｍｍの位置とした。
これらの図から明らかなように、従来のライン照明装置を用いた場合には、副走査方向位置の殆んどの箇所で原稿の浮きに対して照明光の強度が大きく変化するので、ロッドレンズアレイ５の光軸を設定する位置は原稿の浮きに対して照明光の強度がほとんど変化しない特定の位置に限られる。しかし、本発明に係るライン照明装置を用いると、副走査方向位置がプラス側では原稿の浮きに対して照明光の強度が殆んど変化しないので、ロッドレンズアレイ５の光軸を設置できる範囲が広い。即ち、ロッドレンズアレイの光軸を副走査方向位置のプラス側に設置することで、原稿の浮きに対して安定した読取りを行える。

また、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は導光体１１の別実施例を示す断面図であり、長さ方向に直交する方向の断面図である。
（ａ）に示す導光体１１は側面１１ａの長さ方向のエッジ部にＣ面を形成し、（ｂ）に示す導光体１１は側面１１ａの長さ方向のエッジ部にＲ面を形成している。このように面取りを施すことで、光散乱パターン２０から散乱された光が面取りされた面で反射されて、出射面１１ｂへ反射光を導く構成としている。
また、（ｃ）に示す導光体１１は放物面の先端を焦点を位置でカットし、このカットした面に光散乱パターン２０を形成している。このように放物面を用いることで、光散乱パターン２０から散乱された光が放物面で反射されて、出射面１１ｂへ反射光を導く構成としている。ここで、放物面の焦点となる位置で光散乱パターン２０で散乱された光は、放物面で反射されて、光散乱パターン２０の法線方向と平行な方向に出射するので、照明光の配光性が良くなる。また、放物面の焦点から少し離れた位置で光散乱パターン２０で散乱された光も、放物面で反射されると、光散乱パターン２０の法線方向とほとんど平行な方向に出射するので、光散乱パターン２０はカットした面の全面に設けても、配光性の良い光を含んだ照明光が得られる。
また、（ｄ）に示す導光体１１は１／２楕円面の先端を焦点の位置でカットし、このカットした面に光散乱パターン２０を形成している。このように楕円面を用いることで、光散乱パターン２０から散乱された光が楕円面で反射されて、出射面１１ｂへ反射光を導く構成としている。ここで、楕円面の焦点となる位置で光散乱パターン２０で散乱された光は、楕円面で反射されて、楕円のもう一方の焦点方向に出射されるので、照明光の配光性が良くなる。また、楕円面の焦点から少し離れた位置で光散乱パターン２０で散乱された光も、楕円面で反射されると、楕円のもう一方の焦点方向に近い方向に出射するので、光散乱パターン２０はカットした面の全面に設けても、配光性の良い光を含んだ照明光が得られる。

本発明に係るライン照明装置を組み込んだ画像読取装置の断面図 ライン照明装置の分解斜視図 導光体の裏面に形成された光散乱パターンの一例を示す斜視図 光散乱パターンと発光ユニットとの関係を示す端面図 副走査方向位置と出力との関係を原稿の浮き量ごとに示したグラフであり、（ａ）は従来のライン照明装置を組み込んだ画像読取装置のグラフ、（ｂ）は本発明に係るライン照明装置を組み込んだ画像読取装置のグラフ （ａ）乃至（ｄ）は導光体の別実施例を示す図

符号の説明

１…フレーム（筺体）、１ａ、１ｂ、１ｃ…凹部、２…ガラス板、３…光電変換素子（ラインイメージセンサ）４…センサ基板、５…ロッドレンズアレイ、１０…ライン照明装置、１１…導光体、１１ａ…短辺を含む側面、１１ｂ…出射面、１１ｃ、１１ｄ…長辺を含む側面、１３…発光ユニット、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…発光素子（ＬＥＤ）、２０…光散乱パターン。

Claims (2)

1. 棒状導光体の一端に発光ユニットを配置したライン照明装置において、前記棒状導光体は断面矩形状をなし、短辺を含む長手方向の対向する側面のうち、一方の側面には光散乱パターンが設けられ、他方の側面は出射面とされ、更に光散乱パターンが設けられた側面の長さ方向のエッジ部にはＣ面取りまたはＲ面取りが施され、この面取りが施された部分の角度は出射面へ反射光を導く角度とされている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筺体に組み込んだ画像読取装置。