JP2007221361A - Linear light source unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば画像読取装置などに用いられるものであって、線状の光を出射する線状光源装置に関する。 The present invention relates to a linear light source device that is used, for example, in an image reading apparatus and emits linear light.
画像読取装置は、原稿に光を照射し、その反射光を受光することにより、上記原稿に記載された内容を画像として電気信号化するためのものである。この画像読取装置では、線状光を出射する光源が用いられる場合が多い。たとえば、特許文献1に記載の画像読取装置においても、そのような線状光源装置が用いられている。図8は、従来の線状光源装置の一例を示している。同図に示された線状光源装置Xは、2つの光源91と導光部材92とを備えている。各光源91は、青色光用、緑色光用、赤色光用の3つのLED91B,91G,91Rが搭載されている。図9は、これら3つのLED91B,91G,91Rと導光部材の光入射面との位置関係を示す図である。導光部材92は、透光性を有するアクリル樹脂などからなり、図8における左右方向に延びた形状とされている。導光部材92には、2つの光入射面92a、反射面92b、および光出射面92cが形成されている。2つの光入射面92aは、導光体92の長手方向両端に位置している。各光入射面92aの正面には、光源91がそれぞれ配置されている。光源91からの光は、光入射面92aから導光部材92内へと導入される。反射面92bは、導光部材92の図中下面に設けられており、長手方向に進行してきた光を図8における図中上方に向けて反射するための面である。光出射面92cは、上記長手方向に延びる断面円弧状の面である。反射部92bによって反射された光は、出射面92cによって指向性を高められて線状光とされる。この線状光が図中上方へと出射され、画像読取装置の読取対象である原稿を照明することができる。
The image reading apparatus is for converting the contents described on the original into an electrical signal as an image by irradiating the original with light and receiving the reflected light. In this image reading apparatus, a light source that emits linear light is often used. For example, such a linear light source device is also used in the image reading device described in
図9に示すように、光源91においては、LED91Rが他の二つ、LED91BおよびLED91Gと比べて反射面92bから離れた位置になるように配置されている。なお、本明細書においては、たとえばLED91B,91G,91Rから出るような、青色の光をB、緑色の光をG,赤色の光をRとして表記する。
As shown in FIG. 9, in the
従来技術においては、光源91付近で各LED91B,91G,91Rからの均一な照射光を得るために、各LED91B,91G,91Rの指向特性やB,G,Rの波長などに応じて、各LED91B,91G,91Rの配置を調整することで解決を試みている。しかしながら、Rの波長はBやGの波長に較べて長いので、RはBやGに較べて指向性が高い。このため、Rは上記長手方向に沿ってBやGよりも長い距離を進まなければ反射面92bへ到達しにくかった。その結果、光源91付近ではBやGに較べてRの光が届きにくく、Rの光量がBやGに較べて少なくなっていた。したがって、光出射面92cの長手方向の長さは、読取対象のサイズよりも長くする必要があり、線状光源装置Xの小型化を妨げる要因となっていた。
In the prior art, in order to obtain uniform irradiation light from each
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光源付近でも赤青緑の光が均一な照射光を照射できる線状光源装置を提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and it is an object of the present invention to provide a linear light source device capable of emitting red, blue and green light evenly in the vicinity of the light source.
本発明によって提供される線状光源装置は、光源と、透光性の材質からなり、細長の形状とされているとともに、上記光源からの光を入射させるための光入射面および長手方向に沿って延びる光出射面を有する導光部材と、を備えており、上記光入射面に入射した上記光源からの光を上記長手方向に進行させつつ、上記光出射面から出射させる構成とされた線状光源装置であって、上記光源は、互いに異なる波長の光を発する複数のLEDを具備しており、上記光入射面の少なくとも一部は、粗面とされていることを特徴とする。 The linear light source device provided by the present invention is made of a light source and a translucent material, has an elongated shape, and has a light incident surface and a longitudinal direction for allowing light from the light source to enter. A light guide member having a light exit surface extending in a line, and a line configured to emit light from the light source incident on the light incident surface from the light exit surface while traveling in the longitudinal direction. The light source includes a plurality of LEDs that emit light having different wavelengths, and at least a part of the light incident surface is a rough surface.
このような構成によれば、上記粗面を通過して上記導光部材内に進入する入射光は、上記粗面によって散乱される。このため、上記入射光の指向性が大幅に減少させられる。通常、このような導光部材においては、上記光出射面とは反対側に反射面が設けられており、上記反射面に当たった光の一部が上記光出射面に向けて進行し、照明光として出射される構造になっている。すなわち、上記粗面によって上記入射光の指向性が減少することで、上記入射光のうち上記入射面付近の上記反射面に到達する光の割合が上昇する。上記反射面に到達する光が増えると上記光出射面から出射される光量も増加する。したがって、上記光入射面付近での出射強度を増加させることができる。 According to such a configuration, incident light that passes through the rough surface and enters the light guide member is scattered by the rough surface. For this reason, the directivity of the incident light is greatly reduced. Usually, in such a light guide member, a reflective surface is provided on the side opposite to the light emitting surface, and a part of the light hitting the reflecting surface travels toward the light emitting surface, and illumination The light is emitted as light. That is, the directivity of the incident light is reduced by the rough surface, so that the proportion of the light that reaches the reflecting surface in the vicinity of the incident surface of the incident light increases. As the amount of light reaching the reflecting surface increases, the amount of light emitted from the light emitting surface also increases. Therefore, the emission intensity in the vicinity of the light incident surface can be increased.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光入射面は、上記導光部材の長手方向一端に設けられており、かつ上記長手方向に直交している。また、上記複数のLEDは、上記光出射面の出射方向に沿って直列に配置されており、上記光入射面のうち上記光出射面とは反対寄りの部分が上記粗面とされている。このような構成によれば、上記光出射面の上記反射面に近い部分に上記粗面が形成されているので、上記光出射面から離れた位置に対向する光源に対して好適に作用する。 In a preferred embodiment of the present invention, the light incident surface is provided at one end in the longitudinal direction of the light guide member and is orthogonal to the longitudinal direction. Further, the plurality of LEDs are arranged in series along the emission direction of the light emission surface, and a portion of the light incident surface opposite to the light emission surface is the rough surface. According to such a configuration, since the rough surface is formed in a portion of the light emitting surface close to the reflecting surface, the light emitting surface preferably acts on a light source facing a position away from the light emitting surface.
さらに、本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDは、青色光用LEDと、緑色光用LEDと、赤色光用LEDを含んでおり、上記3つのLEDは、上記光出射面側から青色光用LED、緑色光用LED、赤色光用LEDの順で配置されている。このような構成によれば、比較的指向性が強い赤色光用LEDを上記粗面に近づけることができる。より好ましくは、上記光入射面のうち、少なくとも上記赤色光用LEDと正対する部分が上記粗面とされているのがよい。上記緑色光用LEDと正対する部分がさらに上記粗面とされていてもよい。このような構成によれば、指向性の強い光を上記粗面を通すことで好適に拡散し、その指向性を和らげることができる。 Further, in a preferred embodiment of the present invention, the plurality of LEDs include a blue light LED, a green light LED, and a red light LED, and the three LEDs are on the light emitting surface side. To LED for blue light, LED for green light, and LED for red light. According to such a configuration, the LED for red light having relatively high directivity can be brought close to the rough surface. More preferably, at least a portion of the light incident surface that directly faces the red light LED is the rough surface. The portion facing the green light LED may be further roughened. According to such a configuration, light having strong directivity can be suitably diffused by passing through the rough surface, and the directivity can be reduced.
さらに、本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光部材のうち上記光出射面とは反対側の面は、上記光入射面寄りの部分が粗面とされている。このような構成によれば、上記光入射面で拡散された光が、この新たに設けられた粗面によって乱反射される。平滑面による反射であれば、反射光は上記長手方向へ向かう成分を保持しており、上記光入射面付近には向かいにくい。しかし、乱反射であると、上記光入射面付近の上記光出射面へ向かう光の量を比較的に増加させることができる。また、上記導光部材は反射部材によって覆われて使用されることが多いが、この新たに設けられた粗面は、上記反射部材による反射を緩和する働きも備えている。 Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, the surface of the light guide member opposite to the light exit surface is a rough surface near the light incident surface. According to such a configuration, the light diffused on the light incident surface is irregularly reflected by the newly provided rough surface. In the case of reflection by a smooth surface, the reflected light retains a component that travels in the longitudinal direction and is unlikely to travel near the light incident surface. However, if it is irregular reflection, the amount of light traveling toward the light exit surface in the vicinity of the light incident surface can be relatively increased. Further, the light guide member is often used while being covered with a reflecting member, but the newly provided rough surface also has a function of alleviating reflection by the reflecting member.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1に、本発明に係る線状光源装置の一例を備えた画像読取装置Bの長手方向に沿う断面図を示している。図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。図1および図2によると、画像読取装置Bは、線状光源装置Aと、ケース4と、基板5と、ゴムコネクタ6と、ガラスカバー7と、受光素子8と、レンズアレイ9とを備えて構成されている。画像読取装置Bは、画像読取装置Bの長手方向に沿って延びる読取ライン上の原稿を読み取る装置である。本発明に係る線状光源装置Aは、光源1と、導光部材2と、反射部材3から成り、上記読取ラインを照明するための装置である。
FIG. 1 shows a cross-sectional view along the longitudinal direction of an image reading apparatus B provided with an example of a linear light source device according to the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the image reading device B includes a linear light source device A, a
図4には、光源1のLEDが設置された面を正面とした平面図を示している。また、図5には、光源1を図4の裏面から見た図を示している。光源1は、青色光用、緑色光用、赤色光用の3つのLED1B,1G,1Rと、端子群1aと、を備えて構成されている。また、光源1は、LED1B,1G,1Rの発光面が、導光部材2の一側面と向かい合うように配置されている。図4に示すように、LED1B,1G,1Rは斜め上からLED1B,1G,1Rの順に図中左下方向に沿う直線上に設置されている。端子群1aは、ゴムコネクタ6を介して基板5上に設置された配線パターンと導通させるためのものである。
In FIG. 4, the top view which made the surface in which LED of the
導光部材2は、たとえばPMMAなどのアクリル系透明樹脂で形成されており、画像読取装置Bの長手方向に一定寸法を有する細長の形状である。この導光部材2は、図1および図2に示すように、光入射面2aと、反射面2bと、光出射面2cとを備えて構成されている。図3は、導光部材2の光入射面2a付近の斜視図である。
The
光入射面2aは、光源1の発光面と対向配置される部分であって、図1に示すように、導光部材2の長手方向に沿う一端に形成されている。図3に示すように、この光入射面2aの反射面2bに接する側には、たとえば、やすりで削ったりするなどによって、粗面2dが形成されている。この粗面2dが形成された領域を図3および図5では実線または破線による斜線部として示している。図5によると、粗面2dは、LED1Gと1Rに対向する領域に形成されており、LED1Bと対向する領域には形成されていない。本実施形態においては、粗面2dは、その表面粗さがアヤマダイ株式会社:シボパターン型式AH0−949sまたはAH0−1003s相当とされている。
The
反射面2bは、導光部材2の長手方向に沿って延びており、導光部材2内部からこの反射面2bに進行してきた光を導光部材2内部へ折り返させるために鏡面状に形成された、導光部材2の一側面である。この反射面2bには、導光部材2の長手方向に沿って一定間で、溝状などの凹凸が形成されており、光を反射させる際にその一部を乱反射させる構造となっている。加えて、図3に示すように、反射面2bの光入射面2a付近には、たとえば、やすりで削ったりするなどによって、粗面2eが形成されている。粗面2eが施された反射面2b上の領域を図3では斜線部で示している。この粗面2eでは、上記凹凸部が形成された反射面2bの他の領域よりも乱反射が起こりやすい。
The
光出射面2cは、導光部材2の長手方向に沿って延びており、導光部材2内部からこの光出射面2cに進行してきた光の一部を上記読取ラインへ向けて出射させる、導光部材2の一側面である。この光出射面2cは上記読取ラインへ光を集束させるために、断面円弧状に形成されレンズとして機能する。図2に示すように、光出射面2cは反射面2bと反対側の側面となっている。
The
反射部材3は、たとえば白色の合成樹脂製であり、図2に示すように、ケース4内に収容され、導光部材2のホルダとしての役割を果たす。この反射部材3は、導光部材2から漏れ出る光を導光部材2内へ戻すために設けられている。このため、導光部材2の光入射面2aと光出射面2cとを除く略全面を覆うように形成されている。
The
ケース4は、たとえば合成樹脂製であり、長手方向に沿って長細な箱型状に形成されている。このケース4は、図1における図中上面部の略全面が開口するとともに、底面部にも開口部が設けられている。ケース4の内部にはこの画像読取装置Bの主要部品が収容されている。
The
基板5は、たとえばエポキシ樹脂製またはセラミック製であり、ケース4の底部に嵌め込まれており、受光素子8を搭載している。また、図示していないが、基板5上には、受光素子8を実装するため、または、光源1に電力供給するための配線パターンが形成されている。この配線パターンと外部制御機器を接続するためのコネクタ端子も搭載されている。
The substrate 5 is made of, for example, epoxy resin or ceramic, is fitted into the bottom of the
受光素子8は、基板5上に、画像読取装置Bの長手方向に延びる列状に複数並べられている。この受光素子8は受光した光を光電変換し、上記配線パターンを通じて電気信号として出力するものである。 A plurality of light receiving elements 8 are arranged on the substrate 5 in a row extending in the longitudinal direction of the image reading apparatus B. The light receiving element 8 photoelectrically converts the received light and outputs it as an electrical signal through the wiring pattern.
ゴムコネクタ6は、たとえば、上記配線パターンと光源1の端子群1aとを導通させるためのものであり、内部に導通部材を組み込んだゴムケースである。このゴムコネクタ6は、光源1と基板5の間に圧入されて用いられる。
The rubber connector 6 is, for example, a rubber case for conducting the wiring pattern and the terminal group 1a of the
ガラスカバー7は、透明なガラスで形成されており、ケース4の図2中上面部の開口に嵌合するように形成されている。このガラスカバー7上に読取原稿を設置することができる。
The
レンズアレイ9は、上記読取ラインにおいて原稿によって反射された光を受光素子8に集束させるためのものである。このレンズアレイ9としては、たとえば原稿画像を正立等倍に集束可能な多数のレンズを長手方向に並べたものである。 The lens array 9 is for focusing the light reflected by the original on the reading line onto the light receiving element 8. As the lens array 9, for example, a large number of lenses capable of focusing an original image at an erecting equal magnification are arranged in the longitudinal direction.
この画像読取装置Bは、長手方向に沿う読取ライン上に、例えば加圧ローラ等を用いて送り込まれる原稿を読み取り、電気信号として出力する装置である。すなわち、まず、光源1から発せられた光は、光入射面2aより導光部材2内に導入される。光入射面2aより導入された光は、上記長手方向に沿って進行するする光を中心に導光部材2内部を放射状に進行する。それらの光のうち反射面2bにおいて乱反射された光の一部は直接光出射面2cへ到達し、また一部はその他の側面での反射を経て光出射面2cへ到達する。光出射面2cへ到達した光のうち一部は、光出射面2cのレンズ効果により上記読取ラインに向けて線状光として出射される。この線状光により、上記読取ライン全長を照明することができる。この読取ライン上に送り込まれた原稿によって反射された光はレンズアレイ9によって受光素子8に集束される。受光素子8が感知した光量に応じて電気信号を出力することで、画像読取装置Bは、原稿を電気信号として読み取ることができる。さらに、基板5上に形成された配線パターンを通じて上記電気信号を出力することができる。
The image reading device B is a device that reads a document fed using, for example, a pressure roller on a reading line along the longitudinal direction, and outputs it as an electrical signal. That is, first, light emitted from the
この画像読取装置Bでカラー原稿を適切に読み取るには、原稿を照明するB,G,Rのそれぞれが、上記読取ライン上全長に渡って、それぞれがほぼ均一である必要がある。すなわち、導光部材2は、3個のLED1B,1G,1Rからの光が、上記読取ライン上のほぼ全長に渡って均一になるように構成されている必要がある。
In order for the image reading apparatus B to appropriately read a color original, each of B, G, and R that illuminates the original needs to be substantially uniform over the entire length of the reading line. That is, the
以下、このような画像読取装置Bに組み込まれている線状光源装置Xの効果について説明する。 Hereinafter, effects of the linear light source device X incorporated in the image reading device B will be described.
一般的に、波長の長い光ほど屈折率が低いので、比較的拡散されにくく、指向性が高くなる。このため、光源1におけるLEDの配置は、反射面2bに近い順にLED1R,1G,1Bとなっている。すなわち、光の主進行方向と平行である反射面2bには、波長の長い光ほど届きにくいので、波長が長い光を出すLEDほど反射面2bに近くなるように配置されている。
In general, light having a longer wavelength has a lower refractive index, and is therefore relatively difficult to diffuse and has higher directivity. For this reason, the arrangement of the LEDs in the
さらに、光入射面2aのLED1Rおよび1Gに対向する領域に粗面2dが形成されているので、LED1Rおよび1Gから出た光は、導光部材2に入射する際に、粗面2dによって拡散される。粗面2dによる拡散によって、LED1Rおよび1Gから出た光のうち、光入射面2a付近で反射面2bに達する光の割合が増える。加えて、反射面2bには、光入射面2a付近において粗面2eが形成されている。この粗面2eにおいては、導光部材2内から進行してきた光は乱反射される。これにより、LED1Rおよび1Gから発射され、粗面2eへ進行した光の一部は、乱反射により光入射面2a直近の光出射面2cへ到達する。すなわち、たとえば、反射部材3などによる通常の反射では図3における図中右方向へ光は進みがちだが、乱反射では図3における図中左方向へ向かう成分を持つ光も生じる。Bはもともと拡散しやすいので、粗面2dを通さずとも粗面2eにその一部が到達し、光入射面2a直近の光出射面2cへ到達することができる。
Further, since the
以上のように、導光部材2は、B,G,Rのいずれもが光入射面2a直近の光出射面2cへ到達可能な構成となっている。したがって、導光部材2の光出射面2cは、B,G,Rのいずれも長手方向のほぼ全長に渡って均一に出射することが可能となる。
As described above, the
図6および図7は、光出射面2c上の長手方向位置と出射輝度との関係を示している。図6は粗面2dと粗面2eとを形成していない導光部材を用いた場合の結果である。図7は、粗面2dと粗面2eとが形成された導光部材2を用いた場合の結果である。なお、この粗面2dと粗面2eとは、表面粗さがアヤマダイ株式会社:シボパターン型式AH0−949sまたはAH0−1003s相当の粗面である。また、図6および図7において、長手方向位置は、光出射面上の各位置を光入射面側からのdot数で表したものである。
6 and 7 show the relationship between the longitudinal position on the
図6と図7とを比較すると、図6の場合に較べて図7の場合では、0dot付近において、Rの出射輝度が増加している。すなわち、粗面2dおよび粗面2eを形成することで、光出射面2cのより広い領域が均一な照明光を提供できることが分かる。このことは、導光部材2の小型化を可能とし、それに伴い画像読取装置の小型化をも可能とする。
Comparing FIG. 6 and FIG. 7, in the case of FIG. 7, the emission luminance of R is increased in the vicinity of 0 dots compared to the case of FIG. That is, it can be seen that by forming the
本発明に係る線状光源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る線状光源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、粗面2dをRに対向する領域だけに形成したり、粗面2eを形成しなかったり、種々の形態が考えられる。
The linear light source device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the linear light source device according to the present invention can be varied in design in various ways. For example, various forms are possible, such as forming the
A 線状光源装置
B 画像読取装置
1B 青色用LED
1G 緑色用LED
1R 赤色用LED
1 光源
1a 端子
2 導光部材
2a 光入射面
2b 反射面
2c 光出射面
2d,2e 粗面
3 反射部材
4 ケース
5 基板
6 ゴムコネクタ
7 ガラスカバー
8 受光素子
9 レンズアレイ
A Linear light source device B
1G Green LED
1R LED for red
DESCRIPTION OF
Claims (6)
透光性の材質からなり、細長の形状とされているとともに、上記光源からの光を入射させるための光入射面および長手方向に沿って延びる光出射面を有する導光部材と、を備えており、
上記光入射面に入射した上記光源からの光を上記長手方向に進行させつつ、上記光出射面から出射させる構成とされた線状光源装置であって、
上記光源は、互いに異なる波長の光を発する複数のLEDを具備しており、
上記光入射面の少なくとも一部は、粗面とされていることを特徴とする、線状光源装置。 A light source;
A light guide member made of a light-transmitting material, having an elongated shape, and having a light incident surface for allowing light from the light source to enter and a light emitting surface extending along the longitudinal direction. And
A linear light source device configured to emit light from the light exit surface while proceeding in the longitudinal direction with light from the light source incident on the light incident surface,
The light source includes a plurality of LEDs that emit light having different wavelengths.
The linear light source device according to claim 1, wherein at least a part of the light incident surface is a rough surface.
上記複数のLEDは、上記光出射面の出射方向に沿って直列に配置されており、
上記光入射面のうち上記光出射面とは反対寄りの部分が上記粗面とされている、請求項1に記載の線状光源装置。 The light incident surface is provided at one end in the longitudinal direction of the light guide member, and is orthogonal to the longitudinal direction,
The plurality of LEDs are arranged in series along the emission direction of the light exit surface,
The linear light source device according to claim 1, wherein a portion of the light incident surface opposite to the light emitting surface is the rough surface.
上記3つのLEDは、上記光出射面側から上記青色光用LED、上記緑色光用LED、上記赤色光用LEDの順で配置されている、請求項2に記載の線状光源装置。 The plurality of LEDs include a blue light LED, a green light LED, and a red light LED,
The linear light source device according to claim 2, wherein the three LEDs are arranged in the order of the blue light LED, the green light LED, and the red light LED from the light emitting surface side.
Priority Applications (6)
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2006
- 2006-02-15 JP JP2006038327A patent/JP2007221361A/en active Pending
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