JP2007110752A - 棒状導光体およびそれを組込んだ照明装置、原稿読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 副走査方向における空間光強度分布のピークを読み込み画像面に一致させることができる棒状導光体とこれを組込んだ照明装置を提供する。
【解決手段】 光散乱パターン１３は曲面１２を凹面鏡と看做した場合の焦点位置近傍に形成されているので、平面１１から出射した光散乱パターン１３は所定の点で結像する。そこで、この結像位置と読み込み画像面１６とが一致するように設定しておけば、光散乱パターン１３からの散乱光が無駄なく読み込み画像面１６に入射することになり、副走査方向における空間光強度分布の均一化も図れる。
【選択図】 図５

Description

本発明は例えばファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナ等に用いる棒状導光体とこの棒状導光体を組込んだ照明装置、さらにこの照明装置を組み込んだ原稿読取装置に関する。

ファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナ等の機器には、原稿を読み取るための装置として、イメージセンサ等の画像読み取り装置が用いられている。そして、画像読み取り装置のタイプとして、光路長が短く、機器への組込みが容易な密着型イメージセンサが使用されている。

密着型イメージセンサにあっては、原稿の読み取るべき部分を照明装置によって読み取り可能な照度以上に照明した状態で読み取るが、照明する範囲は、主走査方向（長手方向）にはかなり長く、これと直交する副走査方向には幅狭の帯状になっている。

上記した細長い帯状の範囲を照明するため、従来にあってはプリント配線基板上に多数のＬＥＤ（発光ダイオード）をワイヤボンディングや半田付けで一列に実装した照明装置が用いられている。しかしながら、多数のＬＥＤを配列しても有効な光は原稿の読み取るべき部分を照射した光だけであり、無駄な照射光が生じてしまい、また多数のＬＥＤを実装することはコスト的にも作業的にも不利である。

そこで、特開平８−１６３３２０号公報或いは特開平１０−１２６５８１号公報に開示されるように、棒状導光体を用いたイメージセンサが知られている。このイメージセンサは図７に示すように、ケース１００内に棒状導光体１０１を装着している。この棒状導光体１０１はガラスや透明樹脂にて構成され、長さ方向に直交する方向の断面形状は基本形状が矩形で、一部にＣ面取りし、この面を出射面１０２とし、更に棒状導光体１０１の長さ方向（紙面垂直方向）の一端にＬＥＤ等の発光手段（図示せず）を設け、この発光手段からの光を棒状導光体１０１の一端から棒状導光体１０１内に導入し、棒状導光体１０１を伝搬する照明光を棒状導光体の側面に形成した光散乱パターン１０３にて散乱せしめ、この散乱した光を出射面１０２から原稿台のカバーガラス１０４を通して読み込み画像面に入射せしめ、その反射光をロッドレンズアレイ１０５を介して、光電変換素子１０６にて原稿を読み取るようにしている。

上述した先行技術にあっては、棒状導光体の長さ方向（主走査方向）における光量ムラを改善するため、光散乱パターン１０３の形状に工夫を懲らしている。しかしながら、副走査方向における空間光強度分布に関しては改良の余地が残されている。

即ち、断面矩形状若しくはこれに類似した形状の棒状導光体にあっては、出射面から出てくる照射光には、図８に示すように、光散乱パターン１０３からの散乱光以外に、導光体内部で多重反射或いは散乱して出てきた光が多く含まれており、読み込み画像面の副走査方向において最適な照明状態が得られない。

即ち、集光機能と空間光強度のピーク位置調整機能がない従来の角型断面形状の棒状導光体では、光散乱パターンからの直接散乱光より多重反射・散乱光が強くなってしまい、副走査方向の空間光強度のピークが棒状導光体に近い側（図８において左側）に来てしまい、レンズの直上から外れてしまう。

上記した不具合は棒状導光体１０１とレンズ１０５との間隔を縮めればある程度解消されるが、棒状導光体とレンズとの距離が近くなると、棒状導光体からの照明光が原稿台のカバーガラス１０４表面で直接反射されたり、原稿面が光沢をもつ場合には原稿表面で反射されて読み取るべき画像が光ってしまう場合がある。

また、棒状導光体１０１を傾けて取付けることで、空間光強度のピークを遠くへ移動（図８において右側）させて、レンズの直上に空間光強度のピークを位置させることも考えられるが、空間光強度の広がりが大きくなって効果的ではない。更に、出射面を凸状にして出射光の集光を図る先行技術もあるが、レンズの直上に空間光強度のピークを位置させる調整が困難で、また凸状の分だけスペース的に不利になる。

上記課題を解決すべく本発明に係る棒状導光体は、長さ方向に沿った側面を、平面状出射面と、光散乱パターンが形成された平面と、光散乱パターンからの反射光を出射面に向けて反射する反射曲面とで構成し、この反射曲面の長さ方向に直交する断面形状を楕円の一部とし、この楕円の焦点近傍に前記光散乱パターンを形成した構成とした。

このような構成とすることで、光散乱パターンと、この光散乱パターンからの散乱光によって照射される読み込み画像面とを結像関係、即ち光散乱パターンからの散乱光を読み込み画像面に集光せしめることができる。

尚、本発明に係る棒状導光体は両端から照明光を入射する場合にも用いることができる。また、光散乱パターンの形状については任意である。

また、棒状導光体の具体的な形状としては、棒状導光体の長さ方向に直交する断面形状を楕円の一部とし、前記光散乱パターンが形成された平面は当該楕円の長軸を含む形状が挙げられる。尚、出射面については当該楕円の短軸を含むようにしてもよいが特に限定はされない。

別の具体的な形状としては、棒状導光体の長さ方向に直交する断面形状を楕円の一部とし、前記光散乱パターンが形成された平面は当該楕円の長軸を含み、前記出射面は当該楕円の短軸に対して傾斜した辺を含む形状が挙げられる。

別の具体的な形状としては、棒状導光体の長さ方向に直交する断面形状を楕円の一部とし、前記光散乱パターンが形成された平面は当該楕円の短軸と平行な辺を含む形状が挙げられる。尚、出射面については当該楕円の短軸を含むようにしてもよいが特に限定はされない。

また、上記の棒状導光体を組込んだ照明装置としては、前記棒状導光体を出射面が露出するようにケース内に収め、また棒状導光体の一端側に発光手段を設け、更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かってその幅が徐々に拡大するか、少なくとも発光手段を設けた一端側において光散乱パターンが不連続になっている構成のものが考えられる。

本発明によれば、棒状導光体の側面に形成した光散乱パターンと、この光散乱パターンからの散乱光によって照射される読み込み画像面とを結像関係にすることができ、レンズの直上に位置する取り込み画像面に空間光強度のピークを一致せしめることができる。

また、棒状導光体の反射曲面を変化させることで、集光位置を調整することができるので、光散乱パターンと読み込み画像面とを結像関係にする調整が容易である。

更に、光散乱パターンと読み込み画像面とを結像関係にすることで、光散乱パターンの幅を変化させて読み込み画像面における照明光の照射エリヤを容易に調整することができる。

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は本発明に係る照明装置を組込んだ画像読取装置の断面図、図２は本発明に係る棒状導光体の斜視図、図３は本発明に係る棒状導光体による照明光の反射を説明した図であり、この実施例にあっては光散乱パターンを設けた面と出射面とが隣りあっている。

画像読取装置はフレーム１に凹部２，３を形成し、凹部２内には棒状透明導光体４を収納したケース５を配置し、凹部２の開口部はカバーガラス６にて閉じ、また凹部３にはセンサ７を設けた基板８を取り付け、更にはフレーム１内にはロッドレンズアレイ９を保持している。前記棒状導光体４の材質としては、例えば、アクリルやポリカーボネートなどの光透過性の高い樹脂、あるいは光透過性の高い光学ガラス等が好ましい。

また、棒状導光体４は、図２及び図３に示すように、長さ方向に直交する面に沿った断面形状が楕円の一部をなしている。具体的には楕円を１／４等分し、楕円の長軸を含む平面１０と、楕円の短軸を含む平面１１と、楕円の周縁を含む曲面１２によって棒状導光体４の側面を構成している。

楕円の長軸を含む平面１０には光散乱パターン１３が形成されている。ところで、前記曲面１２は楕円の一部であるので、曲面１２を凹面鏡と見做すと、その焦点が楕円の長軸を含む平面１０に存在する。そして、本発明にあっては当該焦点に一致するように光散乱パターン１３を形成している。尚、光散乱パターン１３は幅を有しているので、正確には光散乱パターン１３は焦点の近傍に形成することになる。

また、前記光散乱パターン１３は白色塗料を印刷して形成しているが、色は白色に限られることはなく、用いる光の波長に応じて種々の色を用いることができる。例えば、ファクシミリなどでは、５７０ｎｍの波長の光が用いられていることが多いので、この波長の色を用いればよい。また、光散乱パターン１３は塗料を印刷するだけでなく、所定の色を有するフィルムを貼付けて形成しても良い。

光散乱パターン１３の形状は、本実施例にあってはＬＥＤ等の発光手段１４を配置した棒状導光体４の一端側から他端側に向かってその間隔が徐々に短くなるような不連続帯状をしている。このような形状とすることで、棒状導光体４の長さ方向に沿った散乱光の光量を一定にすることができる。ここで、発光手段１４は前記ケース５に取付けられている。尚、長さ方向に沿った散乱光の光量を一定にして光量ムラを改善するには、光散乱パターン１３を連続帯状とし、一端側から他端側に向かって徐々にその幅が広くなるようにしてもよい。或いは、これらを組み合わせてもよい。

以上において、ケース５の一端に取り付けた発光手段１４からの光は棒状透明導光体４内に入り、棒状導光体４の平面１０に形成した光散乱パターン１３にて散乱光として出射面である平面１１から出射し、この出射した光がカバーガラス６を通して原稿１５の読み込み画像面１６に当てられ、読み込み画像面１６からの反射光をロッドレンズアレイ９を介してセンサ７にて検出することで原稿を読み取る。

ここで、前記光散乱パターン１３は曲面１２を凹面鏡と看做した場合の焦点位置近傍に形成されているので、平面１１から出射した散乱光は所定の点で結像する。そこで、この結像位置と読み込み画像面１６とが一致するように設定しておけば、図３に示すように、光散乱パターン１３からの散乱光が無駄なく読み込み画像面１６に入射することになり、副走査方向における空間光強度分布の均一化も図れる。

図４乃至図６は別実施例を示す図３と同様の図であり、このうち図４に示す実施例は、図３に示した実施例と同様に光散乱パターンがある面と出射面とが隣り合ったタイプであり、出射面である平面１１を楕円の短軸に一致させず、短軸に対して角度を持たせている。このような構成とすることで、原稿面に合せて結像位置をシフトすることができる。

図５に示す実施例は、光散乱パターンのある面と出射面が同一面であることを特徴としている。即ち、棒状導光体４の長さ方向に直交する方向の断面形状は前記同様に楕円の一部であるが、光散乱パターン１３を形成する平面１７は楕円の長軸を含む面ではなく、短軸と平行な辺を含む面となっている。尚、この実施例にあっては、曲面１２は２面設けられ、この曲面１２をその一部とする焦点が前記平面１７上に存在し、この焦点近傍に光散乱パターン１３が形成されている。

したがって、この実施例にあっても光散乱パターン１３にて散乱し、出射面１１から出射した照明光は所定の１点に集光するので、その位置に読み込み画像面を合せることで、光強度分布を一定に且つ効率よく照明することができる。

図６に示す実施例は、棒状導光体４の側面を楕円の一部を含む曲面１２と、出射面１１と、光散乱パターン１３を形成する面１８にて構成している。この平面１８は曲面１２をその一部とする楕円の焦点が存在する面であり、図５に示した平面１７に相当する面である。

尚、以上は実施の一例であり、この他にも種々の変形が考えられる。例えば、図３及び図４に示す実施例にあっては、平面１０が楕円の長軸と一致するようにしたが、光散乱パターン１３が楕円の焦点近傍にあればよく、必ずしも楕円の長軸と平面１０とが一致していなくともよい。また、図５に示す実施例にあっては、光散乱パターン１３を形成する平面１７は楕円の短軸と平行にする必要はない。光散乱パターン１３を形成する位置が反射曲面１２を含む楕円の焦点近傍にあればよい。また、図６に示す実施例にあっても光散乱パターン１３を形成する平面１８と出射面１１とが楕円の短軸と平行である必要はなく、また平面１８の端が面取りされていたり、曲面になっていても構わず、全体が一平面である必要もない。

本発明に係る照明装置を組込んだ画像読取装置の断面図 本発明に係る棒状導光体の斜視図 本発明に係る棒状導光体による照明光の反射を説明した図 別実施例を示す図３と同様の図 別実施例を示す図３と同様の図 別実施例を示す図３と同様の図 従来の画像読取装置の断面図 従来の画像読取装置における空間光強度分布を示す図

符号の説明

１… フレーム、２，３…凹部、４…棒状導光体、５…ケース、６…カバーガラス、７…センサ、８…基板、９…ロッドレンズアレイ、１０…楕円の長軸を含む平面、１１…楕円の短軸を含む平面、１２…楕円の周縁を含む曲面、１３…光散乱パターン、１４…発光手段、１５…原稿、１６…読み込み画像面、１７…光散乱パターンを形成する平面、１８…出射面と光散乱パターンを形成する面とを兼ねる平面。

Claims (7)

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沿った側面は、平面状出射面と、光散乱パターンが形成された面と、光散乱パターンからの反射光を出射面に向けて反射する反射曲面とからなり、この反射曲面の長さ方向に直交する断面形状は楕円の一部とされ、この楕円の一方の焦点に前記光散乱パターンが形成され、楕円の他方の焦点から離れた位置が集光点とされていることを特徴とする棒状導光体。
2. 請求項１に記載の棒状導光体において、前記光散乱パターンが形成された平面は、前記反射曲面がその一部を構成する楕円の長軸を含むことを特徴とする棒状導光体。
3. 請求項１に記載の棒状導光体において、前記光散乱パターンが形成された平面は、前記反射曲面がその一部を構成する楕円の長軸を含み、前記出射面は当該楕円の短軸に対して傾斜した辺を含むことを特徴とする棒状導光体。
4. 請求項１に記載の棒状導光体において、前記光散乱パターンが形成された平面は、前記反射曲面がその一部を構成する楕円の短軸と平行な辺を含むことを特徴とする棒状導光体。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の棒状導光体の少なくとも一端部に発光手段を設けたことを特徴とする照明装置。
6. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の棒状導光体を組込んだ照明装置において、前記棒状導光体は出射面が露出するようにケース内に収められ、また棒状導光体の一端側には発光手段が設けられ、更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かってその幅が徐々に拡大するか、少なくとも発光手段を設けた一端側において光散乱パターンが不連続になっていることを特徴とする照明装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の照明装置を組み込んだことを特徴とする画像読取装置。

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