JP2008083269A

JP2008083269A - 線状光源装置

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Publication number: JP2008083269A
Application number: JP2006261682A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Kaburagi; 清幸蕪木; Hiroshige Haneda; 博成羽田
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】２方向から原稿読取面に光を照射し、かつ、線状光源装置の小型化を実現できる線状光源装置を提供すること。
【解決手段】光源からの光を導光部材と凹面鏡を介して原稿読取面に照射する線状光源装置において、
前記導光部材は、前記原稿読取面に対してその側面が平行になるように配置された板状の部材からなり、前記板状の導光部材には光が入射する光入射部が設けられ、前記板状の導光部材の一端面には光が出射する光出射面が設けられ、前記板状の導光部材の下側面には前記原稿読取面に近づくように傾斜させた下側テーパ面が設けられ、前記光源は前記光入射部に対向して設けられ、前記凹面鏡は前記板状の導光部材の一端面の前記光出射面と同じ幅を有する樋状ミラーであって、前記原稿読取面の中心に垂直な面に対して前記光出射面と略対称位置に設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダ等に使用する画像読取装置の照明用光源として用いられる線状光源装置に関する。

近年、パーソナルファクシミリ等の画像読取装置において、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う）の出力向上と受光素子としてのＣＣＤ型センサの高感度化により、小型で低消費電力のＬＥＤが読み取り光源装置の光源として一般に使用されるようになってきている。また、画像読取装置は、一方向から原稿読取面に光を照射すると、被照射物体である紙面の折り目や貼り合わせ段差部分に影が生じるが、２方向から原稿読取面に光を照射することでこの影を解消できることが一般に知られている。このようなＬＥＤを光源として備えた従来の線状光源装置が、特開２００５−２２９６４７号で開示されている。

図１２は、従来の線状光源装置である特開２００５−２２９６４７号公報に開示された線状光源装置の構成を示す図である。線状光源装置は、導光部材１の一端側に光源３が取り付けられた照明ユニット６を互い違いに２組配置して構成される。導光部材１は、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または光透過性の高い光学ガラスから構成され、一側面に光出射面１２を形成する。光源３には、発光源として例えば面実装型のＬＥＤが１または複数個取り付けられており、この発光ダイオードから光が導光部材１の端面に入射する。

導光部材１は、端面から入射した光を内面で反射させながら長手方向へ導くとともに、光出射面１２から光を矢印方向に放射する。各照明ユニット６は、それらの光出射面１２から出射した光が原稿面６３の原稿読取面６２を照射するように配置され、それぞれが同一領域である原稿読取面６２を照射する。また、原稿読取面６２に照射された光は、線状光源装置の底面に配置された光電変換素子６１により読み取られ、画像信号に変換される。

図１３は、図１２に示す照明ユニット６と原稿面６３との位置関係を説明するための図であり、図１３（ａ）は、照明ユニット６を原稿面６３に対し傾けて配置した図、図１３（ｂ）は、照明ユニット６を原稿面６３対し垂直に配置した図である。
光源移動型の画像読取装置では、線状光源装置の光出射面１２から原稿読取面６２までの長さＬは、線状光源の走査速度等に依存して設定される。このため、図１３（ａ）のように、照明ユニット６を原稿面６３に対し傾けて配置すると、光出射面１２から原稿読取面６２までの光路長ｍが長くなり、原稿読取面６２に照射する前に光が減衰する。また、図１３（ｂ）のように、照明ユニット６を原稿面６３に対して垂直に配置すると、光出射面１２から原稿読取面６２までの光路長ｎは最短となるが、照明ユニット６が原稿読取面６２に照射された光の反射光を遮り、光電変換素子６１により光を読み取ることができず、この配置は採用できない。

よって、照明ユニット６は、図１３（ａ）に示すように照明ユニット６を原稿面６３に対し傾けて配置し、原稿読取面６２に照射された光の反射光を遮らない程度で、光路長ｍが最短となるがように配置するのが好ましい。具体的には、原稿読取面６２と光電変換素子６１とを結ぶ中心線ａと、原稿読取面６２と光出射面１２の中央とを結ぶ光路ｍとのなす角度、配置角度θを２０°〜４０°とすることが好ましい。

しかしながら、このように照明ユニット６を、配置角度θを２０°〜４０°として対称に配置して線状光源装置を形成すると、装置全体が大きくなり、線状光源装置の小型化の要請に応えることができない。特に、薄型化が要求されている原稿面６３に対し垂直方向の厚さを小さくすることができない。
特開２００５−２２９６４７号

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、２方向から原稿読取面に光を照射し、かつ、線状光源装置の小型化を実現できる線状光源装置を提供することにある。

本願第１の発明は、光源からの光を導光部材と凹面鏡を介して原稿読取面に照射する線状光源装置において、
前記導光部材は、前記原稿読取面に対してその側面が平行になるように配置された板状の部材からなり、前記板状の導光部材には光が入射する光入射部が設けられ、前記板状の導光部材の一端面には光が出射する光出射面が設けられ、前記板状の導光部材の下側面には前記原稿読取面に近づくように傾斜させた下側テーパ面が設けられ、前記光源は前記光入射部に対向して設けられ、前記凹面鏡は前記板状の導光部材の一端面の前記光出射面と同じ幅を有する樋状ミラーであって、前記原稿読取面の中心に垂直な面に対して前記光出射面と略対称位置に設けられていることを特徴とする。

また、本願第２の発明は、本願第１の発明において、前記光出射面が、前記原稿読取面に垂直状態から前記原稿読取面に向かう方向に傾斜させた面として設けられたことを特徴とする。

また、本願第３の発明は、本願第１または２の発明において、前記光入射部は、前記板状の導光部材の前記側面のうちの一方に設けられ、前記光入射部に対向した他方の側面には断面２次曲線からなる反射面が設けられ、前記光入射部より入射した光を前記板状の導光部材の側面に略平行に反射することを特徴とする。

本発明に係る線状光源装置によれば、導光部材は、原稿読取面に対してその側面が平行になるように配置された板状の部材からなり、光出射面が設けられ、下側面に原稿読取面に近づくように傾斜させた下側テーパ面と、が設けられているので、原稿読取面に直接照射する光と、凹面鏡により向きを変えて原稿読取面に照射する光を重ねあわせ、１つの導光部材で２方向から原稿読取面に光を照射することができ、線状光源装置の小型化を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施例の原稿読取装置の構成を示す断面図である。
原稿読取装置は、第１走行体２１および第２走行体２２、光信号検出部２３より構成される。第１走行体２１内のケース７に線状光源装置４が収納され、線状光源装置４の光が光照射窓７１を透過して原稿読取面６２に照射される。原稿読取面６２の反射光は、第１走行体２１の折り返しミラー５１および第２走行体２２内の折り返しミラー５２、５３を通してレンズ９によって１次元の撮像素子８の面に結像する。１次元の撮像素子８が原稿読取面６２の１次元の画像を取得する。
第１走行体２１と第２走行体２２は、モータによる矢印方向の駆動を受ける。原稿面６３に対して垂直方向に導かれる原稿読取面６２の反射光が、第１走行体２１および第２走行体２２を介して１次元の撮像素子８面に像を結ぶ状態を保ちながら、原稿面６３に沿って第１走行体２１および第２走行体２２を矢印方向に走行させることにより、原稿面６３上の画像を１次元の撮像素子８にて２次元に取得する。通常、撮像素子８として１次元ＣＣＤが用いられ、第１走行体２１の折り返しミラー５１は原稿面６３に対して縮小して１次元の撮像素子８上に結像する。

図２は、本発明の第１の実施例の線状光源装置４の構成を示す斜視図である。
線状光源装置４は、透明樹脂等よりなる板状の導光部材１と、ＬＥＤよりなる光源３と、光を反射する凹面鏡２より構成される。導光部材１は、長手方向に沿って側面１１を有し、原稿面６３に対して側面１１が平行となるように配置される。上側面１１ａと下側面１１ｂが対向し、その周囲は端面となり、その一端面に光出射面１２が設けられ、他の一端面に光入射部１７が設けられる。光源３は光入射部１７に対向して設けられ、光入射部１７から導光部材１に光が入射される。光入射部１７の終端から、例えば表面に金属の蒸着等により反射膜が形成された変光面１５が構成され、光入射部１７の終端から端面の両端に向かうにつれ、光出射面１２との間の距離が次第に小さくなる傾斜面となっており、断面円弧形状の凹溝を形成した凹凸面となっている。

光源３は、例えば、シリコーンよりなる透光性の接合用樹脂で導光部材１の光入射部１７に接合して設けられる。導光部材１は、光透過部材より形成され、光源３から放射される光を光入射部１７から導光部材１の内部に入射させることができる。光源３から入射した光は、その一部が変光面１５で反射され、光出射面１２から光が出射される。

凹面鏡２は、導光部材１の一端面である光出射面１２の長手方向の長さと同じ長さを有する樋状ミラーである。また、凹面鏡２は、例えば光輝アルミ板または反射面にアルミ膜が形成されたものよりなり、図１に示すように支持枠６に取り付けられたケース７に固定され、原稿読取面６２の中心に垂直な面Ａに対して導光部材１の光出射面１２と略対称な位置に設けられる。また、ミラー形状は、断面楕円状または断面放物線状よりなる。このような構造により、導光部材１の光出射面１２からの出射光の向きを変え、原稿読取面６２に導くことができる。

図３は、図１、２に示す線状光源装置４の導光部材１の光入射部１７と光源３の接合部分で、側面１１に垂直で光入射部１７から光出射面１２に向かう方向の断面図である。
光源３は、例えば樹脂よりなるパッケージ内部に、１つ乃至複数の青色ＬＥＤ素子が配置された青色ＬＥＤ３１と、青色ＬＥＤ３１を固定し外気から遮断して保護をするためのモールド材３３と、青色ＬＥＤ３１からの青色光を白色光に変換する蛍光体層３２を有して構成される。なお、一般に、ＬＥＤ素子は、光出力にバラツキがあるが、光源３に複数のＬＥＤ素子を配置した場合は、光源３の光出力が、個々のＬＥＤ素子の光出力に影響されず、一定の光出力を確保することができる。

光源３は、透光性の接合用樹脂３４により導光部材１の光入射部１７に接合して、導光部材１の内部に光を入射させる。その入射光を光出射面１２に伝送できるかは、導光部材１に対する光の入射角度によって決められる。入射角θ_１で光源３から出射された光Ａは、導光部材１に入射するときに屈折され、出射角θ_１’で導光部材１に入射する。導光部材１がアクリル樹脂よりなる場合、アクリル樹脂の全反射の臨界角θ_Ｃは約４２°であるので、出射角θ_１’が導光部材１に対し（９０°−θ_Ｃ）以下となる光Ａは、側面１１に当たっても全反射され、光出射面１２まで伝送される。しかしながら、導光部材１に対する光の出射角がθ_２’となる光Ｂは、出射角θ_２’が導光部材１に対し（９０°−θ_Ｃ）以上となり、光Ｂは、側面１１に当たると反射せずに透過し、光出射面１２まで伝送されない。したがって、導光部材１を伝搬する光は、入射角（９０°−θ_Ｃ）以下の光のみとなる。

図４は、図２に示す導光部材１の側面１１に垂直で、光入射部１７から光出射面１２に向かう方向の光出射面１２近傍の断面を示した光の反射経路の説明図である。図４（ａ）は、導光部材１の光出射面１２から凹面鏡２に向けて照射する光の反射経路を示した図であり、図４（ｂ）は、導光部材１の光出射面１２から原稿読取面６２に向けて照射する光の反射経路を示した図である。
透明樹脂の屈折率は空気中の屈折率より大きいので、導光部材１から空気中に出射される光の出射角は入射角より大きくなる。この屈折率の違いによって大きくなる屈折角度は、入射角度により異なるが、説明上便宜的にｓとおく。図４（ａ）に示すように、光出射面１２は、原稿読取面６２に垂直な状態から原稿読取面６２に向かう方向に傾斜させた面として設けられ、上側面１１ａと接続する辺が原稿読取面６２に向かう方向に反時計回りにβ傾斜している。光源３からの光Ａ１は、下側テーパ面１４で反射せずに光出射面１２から出射し、凹面鏡２に向けて照射する（Ａ２）。一般に、光出射面１２の傾斜角を変化させると、出射光は変化前に比べ相対的に光出射面１２の法線の変化方向とは逆側に曲がる。従って、光出射面１２からの出射光Ａ２は、時計回りにβ、さらに屈折率の違いによりｓ大きくなり、光出射面１２の法線から時計回りにβ＋ｓ傾く。なお、光源３からの光路が側面１１と平行でない光や、側面１１で反射した光は、光出射面１２または下側テーパ面１４に角度θを有して入射する。その場合は、原稿読取面６２から遠ざかる方向に出射する光に、角度θを加算した光が光出射面１２から出射することになる。

図４（ｂ）に示すように、導光部材１の原稿面６３と反対側の側面１１である下側面１１ｂの光出射面１２側を原稿読取面６２に近づくように、反時計回りにα傾斜させた下側テーパ面１４を設けている。光源３からの光Ｂ１は、下側テーパ面１４で反射して光出射面１２から出射し、原稿読取面６２に向けて照射する（Ｂ２）。下側テーパ面１４に照射する光Ｂ１の入射角は、導光部材１の臨界角より大きいので、全反射する。よって、その反射光Ｂ２は、側面１１と平行な面から反時計回りに２α傾く。この反射光Ｂ２が、上側面１１ａと接続する辺が原稿読取面６２に向かう方向に反時計回りにβ傾斜している光出射面１２から出射すると、時計回りにβ、すなわち２α―β傾くため、その出射光Ｂ３は、さらに屈折率の違いによりｓ大きくなり、光出射面１２の法線から反時計回りに２α―β＋ｓ傾く。なお、光源３からの光路が側面１１と平行でない光や、側面１１で反射した光は、光出射面１２または下側テーパ面１４に角度θを有して入射する。その場合は、直接原稿読取面６２に照射する方向に出射する光に、角度θを加算した光が光出射面１２から出射することになる。

このように導光部材１の光出射面１２から出射する光Ａ２、Ｂ３を、下側テーパ面１４で反射せずに出射する光Ａ２と下側テーパ面１４で反射して出射する光Ｂ３との２つに分け、光の進む方向を分岐させることができる。これより、図４（ａ）のように原稿読取面６２から遠ざかる方向に出射する光を凹面鏡２で向きを変えて、原稿読取面６２に照射させ、図４（ｂ）のように直接照射する方向とは異なる他の方向から、同一の原稿読取面６２に照射することができる。１つの導光部材１で２方向から原稿読取面６２に光を照射することができ、影を発生させず、線状光源装置４の小型化を実現できる。

図５は、図４に示す導光部材１の光の反射経路の別の実施例で、図２に示す導光部材１の側面１１に垂直で、光入射部１７から光出射面１２に向かう方向の光出射面１２近傍の断面を示した光の反射経路の説明図である。図５（ａ）は、導光部材１の光出射面１２から凹面鏡２に向けて照射する光の反射経路を示した図であり、図５（ｂ）は、導光部材１の光出射面１２から原稿読取面６２に向けて照射する光の反射経路を示した図である。
図４に示す導光部材１と異なる点は、光出射面１２が、原稿読取面６２に垂直な状態であり、光入射部１７と平行になるように設けられていることである。図５（ａ）に示すように、光源３からの光Ａ１は、下側テーパ面１４で反射せずに光出射面１２から出射し、凹面鏡２に向けて照射する。光出射面１２に傾斜がないので、光出射面１２からの出射光Ａ２は、そのまま直線的に出射する。なお、光出射面１２に角度θを有して入射する場合は、光出射面１２の法線からθ＋ｓ傾いた光が出射する。

続いて、下側テーパ面１４で反射して光出射面１２から出射する光について説明する。図５（ｂ）に示すように、下側テーパ面１４に照射する光Ｂ１の入射角は、導光部材１の臨界角より大きいので、全反射する。よって、その反射光Ｂ２は、側面１１と平行な面から反時計回りに２α傾く。この反射光Ｂ２が、傾斜がなく原稿読取面６２に垂直な光出射面１２から出射することは、光出射面１２に角度２αを有して入射する場合に一致し、光出射面１２の法線から２α＋ｓ傾いた光が出射する。なお、下側テーパ面１４に角度θを有して入射する場合は、光出射面１２の法線から２α＋θ＋ｓ傾いた光が出射する。

このように導光部材１の光出射面１２から出射する光Ａ２、Ｂ３を、下側テーパ面１４で反射せずに出射する光Ａ２と下側テーパ面１４で反射して出射する光Ｂ３との２つに分け、光の進む方向を分岐させることができる。これより、図５（ａ）のように原稿読取面６２から遠ざかる方向に出射する光を凹面鏡２で向きを変えて、原稿読取面６２に照射させ、図５（ｂ）のように直接照射する方向とは異なる他の方向から、同一の原稿読取面６２に照射することができる。１つの導光部材１で２方向から原稿読取面６２に光を照射することができ、影を発生させず、線状光源装置４の小型化を実現できる。

図６は、図４に示す導光部材１の光の反射経路の別の実施例で、図２に示す導光部材１の側面１１に垂直で、光入射部１７から光出射面１２に向かう方向の光出射面１２近傍の断面を示した光の反射経路の説明図である。図６（ａ）は、導光部材１の光出射面１２から凹面鏡２に向けて照射する光の反射経路を示した図であり、図６（ｂ）は、導光部材１の光出射面１２から原稿読取面６２に向けて照射する光の反射経路を示した図である。
図４に示す導光部材１では、上側面１１ａの光出射面１２側を原稿読取面６２に近づくように、上側テーパ面１３を設けていたが、図６では、上側テーパ面１３を設けず、上側面１１ａが常に原稿面６３と平行となるような導光部材１を示している。
上側テーパ面１３を設けなくても、図４に示す光の反射経路と同様に、光源３からの光を導くことができる。よって、導光部材１の光出射面１２から出射する光Ａ２、Ｂ３を、下側テーパ面１４で反射せずに出射する光Ａ２と下側テーパ面１４で反射して出射する光Ｂ３との２つに分け、光の進む方向を分岐させることができる。これより、図６（ａ）のように原稿読取面６２から遠ざかる方向に出射する光を凹面鏡２で向きを変えて、原稿読取面６２に照射させ、図６（ｂ）のように直接照射する方向とは異なる他の方向から、同一の原稿読取面６２に照射することができる。１つの導光部材１で２方向から原稿読取面６２に光を照射することができ、影を発生させず、線状光源装置４の小型化を実現できる。

図７は、図２に示す線状光源装置４の導光部材１に垂直で、光入射部１７から光出射面１２に向かう方向の断面を示した光の反射経路の説明図である。図に示すように、導光部材１の光出射面１２から出射する光を２方向に分岐させ、原稿読取面６２に直接照射する光と、原稿読取面６２から遠ざかる方向に出射する光を凹面鏡２で向きを変えて原稿読取面６２に照射する光を重ねあわせ、線状光源装置４から原稿読取面６２に２方向から光を照射することができる。また、原稿読取面６２に直接照射する光の光量と、凹面鏡２で向きを変えて原稿読取面６２に照射する光の光量は略等しくなることが好ましい。

このような、原稿読取面６２に直接照射する光の光量と、凹面鏡２で向きを変えて原稿読取面６２に照射する光の光量を略等しくするためには、下側面１１ｂに下側テーパ面１４を設けているため、光出射面１２の面積を確保するために、上側面１１ａに光出射面１２側が原稿読取面６２に近づくような上側テーパ面１３を設けることが好ましい。したがって、導光部材１は、光入射部１７近傍の下側面１１ｂに対する垂直方向の長さＴよりも、光出射面１２近傍の下側面１１ｂに対する垂直方向の長さＳが大きくなる。このような条件として、上側面１１ａから下側面１１ｂまでの長さをＴとすると、光出射面の長さＨｅは０．５Ｔ以上、下側テーパ面１４の下側面１１ｂに対する垂直方向の長さＨｓは０．４Ｔ以上とすることが好ましい。

ここで、前述したように、光源移動型の画像読取装置での有効読取角度γは、一般には、１５°〜２５°とされており、この範囲に遮光物が存在しないように、導光部材１の光出射面１２から原稿読取面６２に放射する光は、入射角θａが２０°〜４０°となることが好ましい。なお、以下の説明は、導光部材１の屈折率を１．５としている。屈折率が１．５程度となる部材には、アクリル樹脂がある。
図５（ｂ）に示すように、光出射面１２が原稿読取面６２に垂直な状態であり、β＝０°となる場合に、原稿読取面６２に対する照明角度θａを２０°〜４０°にするためには、光出射面１２からの出射光の角度２α＋ｓが５０°〜７０°とならなければいけない。この条件を満たすためには、下側テーパ面１４の傾斜角度αを１５°〜１９°とする必要がある。このとき、導光部材の厚みＴを３．５ｍｍとし、Ｈｓ＝０.５Ｔとすると、下側テーパ面１４の側面方向の長さＷｓは、５．０〜６．４ｍｍとなる。
また、図４（ｂ）に示すように、光出射面１２が原稿読取面６２に垂直な状態から原稿読取面６２に向かう方向に傾斜し、光出射面１２の傾斜角度βが１５°の場合に、原稿読取面６２に対する照明角度θａを２０°〜４０°にするためには、光出射面１２からの出射光の角度（２α―β）＋ｓが３５°〜５５°とならなければいけない。この条件を満たすためには、下側テーパ面１４の傾斜角度αを１９°〜２１°としなければならない。上記と同様に、導光部材の厚みＴを３．５ｍｍとし、Ｈｓ＝０.５Ｔとすると、下側テーパ面１４の側面方向の長さＷｓは、４．６〜５．２ｍｍとなる。

したがって、図４（ａ）に示すように、光出射面１２を原稿読取面６２に垂直な状態から原稿読取面６２に向かう方向に傾斜させることにより、下側反射面１４の傾斜角度αを大きくし、図７に示す下側テーパ面１４の側面方向の長さＷｓを短くすることができ、線状光源装置４の小型化が可能となる。
しかし、光出射面１２を原稿読取面６２に垂直な状態から原稿読取面６２に向かう方向に大きく傾斜させると、図４（ａ）に示すように、出射光は光出射面１２の法線から時計回りにβ＋ｓ傾くため、凹面鏡２に向かう光の角度が原稿読取面６２から遠ざかる方向に大きくなる。光出射面１２の出射光を受光するためには、凹面鏡２を導光部材１より原稿読取面６２から垂直方向に遠ざけて配置しなければならない。このような構造にすると、薄型化が要求されている原稿面６３に対し垂直方向の厚さを小さくできず、線状光源装置４の小型化が実現できない。したがって、光出射面１２から凹面鏡２に向かって出射される光の角度が、側面１１に平行な線に対して２０°を越えない範囲、すなわちβを３１°以下となるようにすることが望ましい。

図４（ｂ）に示すように、光出射面１２が原稿読取面６２に垂直な状態から原稿読取面６２に向かう方向に傾斜し、βが３１°の場合に、原稿読取面６２に対する照明角度θａを２０°〜４０°にするためには、光出射面１２からの出射光の角度（２α―β）＋ｓが１９°〜３９°とならなければいけない。この条件を満たすためには、下側テーパ面１４の傾斜角度αを約３６°としなければならない。このとき、導光部材の厚みＴを３．５ｍｍとし、Ｈｓ＝０.５Ｔとすると、下側テーパ面１４の側面方向の長さＷｓは、約２．４ｍｍとなる。上記したように、光出射面１２の傾斜角度βは０から３１°の範囲でとり得るので、β=０°のとき下側反射面１４の傾斜角度αは１５°〜１９°となり、β=３１°のとき下側反射面１４の傾斜角度αは約３６°となるので、下側反射面１４の傾斜角度αは１５°〜３６°をとり得る。

図８は、本発明の第２の実施例の原稿読取装置の構成を示す断面図である。
原稿読取装置は、第１走行体２１および第２走行体２２、光信号検出部２３より構成される。第１走行体２１内のケース７に線状光源装置４が収納され、線状光源装置４の光が光照射窓７１を透過して原稿読取面６２に照射される。原稿読取面６２の反射光は、第１走行体２１の折り返しミラー５１および第２走行体２２内の折り返しミラー５２、５３を通してレンズ９によって１次元の撮像素子８面に結像する。１次元の撮像素子８が原稿読取面６２の１次元の画像を取得する。
第１走行体２１と第２走行体２２は、モータによる矢印方向の駆動を受ける。原稿面６３に対して垂直方向に導かれる原稿読取面６２の反射光が、第１走行体２１および第２走行体２２を介して１次元の撮像素子８面に像を結ぶ状態を保ちながら、原稿面６３に沿って第１走行体２１および第２走行体２２を矢印方向に走行させることにより、原稿面６３上の画像を１次元の撮像素子８にて２次元に取得する。通常、撮像素子８として１次元ＣＣＤが用いられ、第１走行体２１の折り返しミラー５１は原稿面６３に対して縮小して１次元の撮像素子８上に結像する。

図９は、本発明の第１の実施例の線状光源装置４の構成を示す斜視図である。
線状光源装置４は、透明樹脂等よりなる板状の導光部材１と、ＬＥＤよりなる光源３と、光を反射する凹面鏡２より構成される。導光部材１は、長手方向に沿って側面１１を有し、原稿面６３に対して側面１１が平行となるように配置される。上側面１１ａと下側面１１ｂが対向し、その周囲は端面となり、その一端面に光出射面１２が設けられ、他の一端面に光入射部１７が設けられる。光源３は光入射部１７に対向して設けられ、光入射部１７から導光部材１に光が入射される。光入射部１７の終端から、例えば表面に金属の蒸着等により反射膜が形成された変光面１５が構成され、その光入射部１７の終端から端面の両端に向かうにつれ、光出射面１２との間の距離が次第に小さくなる傾斜面となっており、断面円弧形状の凹溝を形成した凹凸面となっている。
第１の実施例の線状光源装置４においては、光源３を光出射面１２に対向する面に設けていたが、第２の実施例の線状光源装置４においては、光源３を上側面１１ａに光が入射するように設けている。導光部材１は、光透過部材より形成され、光入射部１７となる上側面１１ａは、光源３の光入射方向に対して十分な面積を有する。このように、導光部材１と光源３を配置することによって、光源３から放射される光を、導光部材１の内部に効率よく入射させることができる。また、上側面１１ａに光出射面１２側が原稿読取面６２に近づくような上側テーパ面１３を設けると、図８に示すように、線状光源装置４をケース７に収納すると、変光面１５側の上側面の上部に隙間ができる。光源３を上側面１１ａに光が入射するように設けることによって、この隙間を有効利用して線状光源装置４を小型化できる。

図１０は、図９の光源３から入射した光の反射経路を示した拡大断面図である。反射面１６は、光入射部１７に対向した他方の側面１１である下側面１１ｂに設けられ、中心部１６ａが対向する光入射部１７に近接して光入射部１７の厚さ方向Ｚとの離間距離が小さくなる断面２次曲線に形成されている。さらに好ましくは、反射面１６は、光源３を焦点に配置した放物線を、反射面１６の中央部１６ａを通り厚さ方向Ｚに伸びる軸１６ｃに対して回転させた面である。反射面１６は、導光部材１の屈折率と大気との屈折率の違いにより光を反射する性質を利用し、反射面１６に対して、導光部材１の臨界角θ_Ｃより大きな角度で入射する光は全反射される。なお、反射面１６の表面に金属の蒸着等により反射膜を形成すれば、光の入射角によらず、光を反射することができる。反射面１６の表面に反射膜を形成することは、光の有効利用、および、迷光防止の面から望ましい形態である。

光入射部１７から入射した光（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）のうち、反射面１６の斜面に照射された光（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、導光部材１の側面１１に略平行に３６０°全方向に平面的に反射される（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）。また、この反射面１６は、光源３を焦点に配置した放物線より形成されれば、理論上、光源３から放射された光は、反射面１６で導光部材１の側面１１と略平行に反射される。
なお、光入射部１７から反射面１６の中央部１６ａ近傍に入射した光Ａ１、Ａ２、Ａ３は、反射せずに透過する。このため、反射面１６の中央部１６ａに入射した光Ａ１、Ａ２、Ａ３は、光出射面１２から出射する光として利用できない。しかし、反射面１６の中央部１６ａから透過する光Ａ１、Ａ２、Ａ３の影響は小さく、光の伝送効率は高い。また、反射面１６の表面に金属の蒸着等により反射膜が形成すれば、反射面１６の中央部１６ａに入射した光Ａ１、Ａ２、Ａ３は透過せず、光入射面１から入射した光は全て反射面１６で反射し、導光部材１の内部に伝送することができる。

このようにして、光源３より放射された光は反射面１６で導光部材１の側面１１と略平行に伝送されるため、図９に示す変光面１５で変光させることにより、側面１１と略平行で、光出射面１２に指向する光を、導光部材１を内部に伝搬させることができる。また、図１０に示す反射面１６で反射された光（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）は、導光部材１の内部を長手方向に広がる指向性を有するものである。反射面１６で反射された光（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）が側面１１と接した場合でも、反射光（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）は側面１１と略平行に伝送されているので、側面１１と臨界角θ_Ｃより小さい角度で交わることはない。このため、反射光（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）は側面１１から透過することなく全反射して長手方向に進む。
なお、第２の実施例の線状光源装置は、光源３の設置位置以外の構成は第１の実施例に対応し、第１の実施例と同様に原稿読取面６２に光を照射することができる。また、光源３を下側面１１ｂに光が入射するように設け、上側面１１ａに光入射部１７に対向する反射面１６を設けても、同様に光を導光することができる。

図１１は、図９に示す線状光源装置４の導光部材１に垂直で、光入射部１７から光出射面１２に向かう方向の断面を示した光の反射経路の説明図である。光源３を上側面１１ａに光が入射するように設け、下側面１１ｂに光入射部１７に対向する反射面１６を設けることにより、光源３を光出射面１２に対向する面に設けた場合と同様に、導光部材１を内部に光を伝搬させて、光出射面１２に導光することができる。すなわち、導光部材１の光出射面１２から出射する光を、下側テーパ面１４で反射せずに出射する光と下側テーパ面１４で反射して出射する光との２つに分け、光の進む方向を分岐させることができる。これより、原稿読取面６２に直接照射する光と、原稿読取面６２から遠ざかる方向に出射する光を凹面鏡２で向きを変えて原稿読取面６２に照射する光を重ねあわせ、線状光源装置４から原稿読取面６２に２方向から光を照射することができる。１つの導光部材１で２方向から原稿読取面６２に光を照射することができ、影を発生させず、線状光源装置４の小型化を実現できる。

また、図１１に示すように、光出射面１２を断面凸状に形成し、出射光が原稿読取面６２で集光するように構成することもできる。特に、光源３を上側面１１ａに光が入射するように設け、下側面１１ｂに光入射部１７に対向する反射面１６を設けた線状光源装置４は、反射面１６を断面２次曲線に形成することにより、導光部材１の側面１１と略平行に反射されるため、より効果的に光を原稿読取面６２で収束させることができる。

なお、以上の説明では、導光部材１は、線状光源装置４の厚みを薄くするために、導光部材１の側面１１は原稿面６２に対して平行に配置されているが、光源３の配置位置や、光源３を冷却するための冷却部材の配置等により、導光部材１の側面１１を原稿面６２に対して傾けて配置することもできる。この場合、導光部材１の傾斜角度α、βは、導光部材１の傾けた角度を考慮して決定される。

原稿読取装置の構成を示す断面図線状光源装置の構成を示す斜視図線状光源装置の導光部材の光入射部と光源の接合部分の断面図導光部材の側面に垂直な断面を示した光の反射経路の説明図導光部材の側面に垂直な断面を示した光の反射経路の説明図導光部材の側面に垂直な断面を示した光の反射経路の説明図導光部材の側面に垂直な断面を示した光の反射経路の説明図原稿読取装置の構成を示す断面図線状光源装置の構成を示す斜視図光源から入射した光の反射経路を示した拡大断面図導光部材の側面に垂直な断面を示した光の反射経路の説明図従来の線状光源装置の構成を示す図照明ユニットと原稿面との位置関係を説明するための図

符号の説明

１導光部材
１１側面
１１ａ上側面
１１ｂ下側面
１２光出射面
１３上側テーパ面
１４下側テーパ面
１５変光面
１６反射面
１７光入射部
２凹面鏡
３光源

Claims

光源からの光を導光部材と凹面鏡を介して原稿読取面に照射する線状光源装置において、
前記導光部材は、前記原稿読取面に対してその側面が平行になるように配置された板状の部材からなり、前記板状の導光部材には光が入射する光入射部が設けられ、前記板状の導光部材の一端面には光が出射する光出射面が設けられ、前記板状の導光部材の原稿面と反対側の側面には前記原稿読取面に近づくように傾斜させた下側テーパ面が設けられ、
前記光源は、前記光入射部に対向して設けられ、
前記凹面鏡は、前記板状の導光部材の一端面の前記光出射面と同じ長さを有する樋状ミラーであって、前記原稿読取面の中心に垂直な面に対して前記光出射面と略対称位置に設けられている、
ことを特徴とする線状光源装置。
前記光出射面は、前記原稿読取面に垂直状態から前記原稿読取面に向かう方向に傾斜させた面として設けられていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
前記光入射部は、前記板状の導光部材の前記側面のうちの一方に設けられ、前記光入射部に対向した他方の側面には断面２次曲線からなる反射面が設けられ、前記光入射部より入射した光を前記板状の導光部材の側面に略平行に反射することを特徴とする請求項１または２に記載の線状光源装置。