JP2008147847A - 線状光源装置および画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷陰極管に代えて用いることができる新たな線状光源装置を提供する。
【解決手段】透明体により断面略一様な柱状に形成されるとともに所定長さを有する本体部１３０、および、この本体部１３０の両端に形成された第１の端部１４０ａと第２の端部１４０ｂとを備えた導光部材１２０と、上記第１の端部１４０ａと上記第２の端部１４０ｂの近傍にそれぞれ配置された基板２１０と、上記各基板２１０上に搭載され、上記第１の端部１４０ａと上記第２の端部１４０ｂにそれぞれ対向して配置されたＬＥＤ素子２００と、上記各基板２１０を両端部に支持し、上記導光部材１２０に沿って延びる放熱部材３００と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、線状光源装置および画像読み取り装置に関する。この線状光源装置は、原稿に対して副走査方向に相対移動しつつ、ＣＣＤラインセンサ上に１ラインずつ主走査方向の画像を投影することにより２次元画像を読み取るように構成された画像読み取り装置の照明光源、あるいは、液晶ディスプレイ装置等の平面ディスプレイ装置のバックライト用照明装置として好適に用いるためのものである。

たとえば特許文献１には、いわゆるフラットベッド型のイメージスキャナが開示され、このイメージスキャナには、ＣＣＤラインセンサを搭載したイメージセンサユニット（以下、これを単にＣＣＤイメージセンサユニットという。）が用いられている。このようなＣＣＤイメージセンサユニットＵは一般に、本願の図７に例示するように、照明光源１と、複数のミラー２１〜２５と、レンズ３と、ＣＣＤラインセンサ４とをケース５内に組み込んで構成され、フラットベッド型イメージスキャナＳにおいて、透明ガラスなどからなる原稿載置台ＤＰの下方を副走査方向に移動するように設置される。動作において、照明光源１が発する光によって照明された原稿Ｄからの反射光が複数のミラー２１〜２５で反射された後、レンズ３を介してＣＣＤラインセンサ４上に集光させられる。このとき、原稿Ｄ上の主走査方向に延びる１ラインの画像がＣＣＤラインセンサ４上に結像させられ、かつ読み取られるのであり、このような動作がこのＣＣＤイメージセンサユニットＵが副走査方向に所定ピッチ移動する度毎に繰り返されることにより、原稿の２次元画像が読み取られることになる。

上記のようなＣＣＤイメージセンサユニットを用いてフラットベッド型イメージスキャナを構成する場合、原稿ＤからＣＣＤラインセンサ４までの光路長が長く、レンズ３の被写界深度を深く設定することができるため、原稿台ＤＰから原稿Ｄが多少浮き上がってもピンぼけを抑制した鮮明な画像を読み取ることができる、等の利点がある。

特開２０００−１３４４１３号公報

ところで、上記のＣＣＤイメージセンサユニットＵにおける照明光源１は、白色光を発する冷陰極管が採用されるのが一般である。その理由は、カラー画像を読み取るために、主走査方向の読み取り幅の全長にわたって均等な照度で原稿を照明するための線状光源装置として、現状においてはコスト面を考慮しても最適であると考えられているからである。

しかしながら、ＣＣＤイメージセンサユニットＵにおける線状光源装置として冷陰極管を用いるにあたっては、次のような問題がなお存在する。

第１に、冷陰極管の駆動には、放電電圧を得るためにインバータ等を用いて昇圧する必要があり、電源回路がコスト高となる。

第２に、冷陰極管は、有害な水銀蒸気が内部に封じ込められているため、環境にとって適切であるとはいえない。

第３に、冷陰極管は、長手方向各所において均一発光するが、ＣＣＤイメージセンサユニットＵの場合、たとえばＡ４幅の読み取り幅が最終的に数１０ｍｍのＣＣＤラインセンサ４上に集束させられるため、ＣＣＤラインセンサ４あるいはレンズ３からみた画角がたとえば５０°程度となり（図８参照）、読み取り幅の両端ほど、原稿からの反射光量が低下する。このことは、ＣＣＤラインセンサ４における端部の素子ほど受光量が低下することを意味する。かかる受光量の低下は、補正が可能であるが、とりわけカラー画像を読み取る場合には、複雑な補正回路が必要となる。

本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ＣＣＤイメージセンサユニット等のＣＣＤラインセンサを搭載した画像読み取り装置等の照明光源として、冷陰極管を用いる場合の上記した問題を解消した新たな線状光源装置を提供することをその主たる課題とする。

上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を採用している。

すなわち、本願発明の第１の側面に係る線状光源装置は、透明体により断面略一様な柱状に形成されるとともに所定長さを有する本体部、および、この本体部の両端に形成された第１の端部と第２の端部とを備えた導光部材と、上記第１の端部と上記第２の端部の近傍にそれぞれ配置された基板と、上記各基板上に搭載され、上記第１の端部と上記第２の端部にそれぞれ対向して配置されたＬＥＤ素子と、上記各基板を両端部に支持し、上記導光部材に沿って延びる放熱部材と、を備えることを特徴としている。

上記の構成において、ＬＥＤ素子が発し、導光部材の第１の端部および第２の端部から入射させられた光は、この導光部材の本体部の表面で反射しつつこの導光部材の長手方向に進行する。こうして進行する光のうち、導光部材の表面に全反射臨界角より小さい角度で達した光は導光部材の周面から外部に照射される。このようにして、導光部材の本体部の全長が線状に発光する光源装置が実現される。

また、ＬＥＤ素子の発光によって生じる熱は、このＬＥＤ素子を搭載する基板を介してこの基板を両端に支持する放熱部材に速やかに移動させられる。放熱部材は、ほぼ導光部材と同じ長さをもっていることからその表面積が比較的大きいため、上記のように基板から移動させられた熱は効果的に外部に放出される。その結果、ＬＥＤ素子が発光することによる昇温を防止し、このＬＥＤ素子の発光効率の低下が防止され、また、ＬＥＤ素子の寿命が延長される。また、このＬＥＤ素子に流す電流値をあげて、発光出力を高め、より効率的な光源装置を実現することもできる。

さらには、基板は、放熱部材に支持されるので、導光部材の端部と基板との接続部に無駄な応力が作用することがなく、導光部材とＬＥＤ素子との間の適正な配置関係を容易に実現できる。

好ましくは、上記各基板は窒化アルミニウム製であり、上記放熱部材はアルミニウム製である。このようにすれば、基板から放熱部材への熱移動、および、放熱部材から外部への熱放出をより効率的に行うことができる。

好ましくは、上記放熱部材は上記導光部材に沿って棒状に延びている。このようにすれば、放熱部材が導光部材を効率的に保護し、かつ、後記するようにこの放熱部材を反射用部材として効果的に利用することができる。

好ましくは、上記導光部材の上記本体部は、外周面がなめらかな鏡面状に形成されているとともに、長手方向にわたり、その周方向の所定の範囲において、複数の凹部または凸部が形成されている。このようにすれば、導光部材の内部を進行する光を凹部または凸部によって反射させ、凹部または凸部の反対側の表面に向けて全反射臨界角より小の角度で進行させ、外部に出射させることができるので、導光部材の周方向の所定の領域から光を効果的に出射させることかできる。

好ましくは、上記複数の凹部または凸部は、上記放熱部材に面して形成されている。このようにすれば、導光部材から所定の方向に出射させられた光を放熱部材が遮ることがなくなる。

好ましくは、上記放熱部材の上記導光部材を向く面は、反射率の高い面または鏡面とされている。この場合において、好ましくは、上記放熱部材の上記導光部材を向く面は、白色塗装をし、もしくは白色シートを貼着し、または、鏡面シートを貼着して、反射率が高められている。このようにすれば、導光部材の凹部または凸部が設けられた面から漏れ出た光を放熱部材の表面によって反射し、再び導光部材に戻すことができる。これにより、より効率的な光の出射を実現することができる。

好ましくは、上記各基板には、上記ＬＥＤ素子を囲む孔を有する不透明な反射ケースが固定されており、各反射ケースの各孔には、上記導光部材の第１の端部と第２の端部とがそれぞれ所定長さ嵌合させられている。このようにすれば、第１の端部と第２の端部とを、よりＬＥＤ素子に近づけることができ、ＬＥＤ素子が発する光を無駄なく導光部材の端部から入射させることができる。

好ましくは、上記導光部材の上記第１の端部と上記第２の端部には、それぞれ、テーパ状縮径部と、このテーパ状縮径部に続く小径部とが形成されており、上記反射ケースの上記孔には、上記小径部が所定長さ嵌合させられている。このようにすれば、テーパ状縮径部の内面により、光を導光部材の本体部の長軸方向に向けて反射させることができるので、より光の効率利用を図ることができる。

好ましくは、上記小径部の先端部外周には、面取り部が形成されている。このようにすれば、面取り部の内面により、光を導光部材の本体部の長軸方向に向けて反射させることができるので、より光の効率利用を図ることができる。

本願発明の第２の側面に係る画像読み取り装置は、ケース内に、光源装置と、複数のミラーと、レンズと、ＣＣＤラインセンサとを備え、上記光源装置から発せられる光によって照明された原稿からの反射光を上記複数のミラーおよび上記レンズを介して上記ＣＣＤラインセンサ上に導き、上記原稿における主走査方向のライン状の画像を上記ＣＣＤラインセンサによって読み取るように構成された画像読み取り装置であって、上記光源装置として、上記本願発明の第１の側面に係る線状光源装置が用いられていることを特徴としている。

このような構成によれば、従来のこの種の画像読み取り装置の光源装置として用いられていた冷陰極管を、ＬＥＤ素子を光源とする光源装置に都合よく置き換えることができ、冷陰極管が用いられていたことによる上記した問題が一挙に解決される。そして、本願発明における線状光源装置の主たる構成部分である導光部材は、柱状をした本体部をもっており、この形状は、冷陰極管の形状と近似している。したがって、従来のこの種の画像読み取り装置におけるケースにさほど変更を加えることなく、都合よく上記した本願発明の第１の側面に係る線状光源装置を組み込むことができる。

本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。

以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１ないし図６は、本願発明に係る線状光源装置１００の一実施形態を示している。この線状光源装置１００は、導光部材１２０と、この導光部材１２０の両端部に基板２１０に搭載された恰好で配置されたＬＥＤ素子２００と、両基板２１０を両端に支持して導光部材１２０に沿ってその長手方向に延びる放熱部材３００とを備えて大略構成されている。

図１に示すように、導光部材１２０は、全長にわたって一様な円形断面を有する円柱状をした本体部１３０と、この本体部１３０の両端に形成された第１の端部１４０ａと第２の端部１４０ｂとを有し、たとえば、ＰＭＭＡやポリカーボネートなどの透明樹脂、あるいは透明ガラス等の透明体により一体成形されたものである。円柱状の本体部１３０は、たとえば、Ａ４サイズの読み取り幅と対応した長さに設定され、直径は、たとえば３ｍｍ程度である。また、少なくとも本体部１３０の周面は、なめらかな鏡面状とされている。第１の端部１４０ａと第２の端部１４０ｂとは、それぞれ、テーパ状縮径部１４１と、これにつづく小径部１４２とから構成されている。小径部１４２の端部外周には、面取り部１４３が形成されている。これら第１の端部１４０ａと第２の端部１４０ｂもまた、その表面はなめらかな鏡面状とされている。

図１および図６からよく理解されるように、上記本体部１３０には、その周方向の一定範囲において、長手方向に並ぶ複数箇所の凹部１３１が形成されている。この凹部１３１は、たとえば図４に詳示するように、本体部１３０を横断する方向に延びる円筒内面状に形成されており、たとえば、その形状は、Ｒ０．３ｍｍ程度の円筒内面状の溝が最大深さ０．１５ｍｍ程度に形成してある。また、この凹部１３１の入口部にも、アールが付けられている。このような凹部１３１を形成するべき上記本体部１３０における周方向の角度範囲αは、たとえば、３〜４５°、好ましくは５〜３０°の範囲に設定するのがよい。この凹部１３１の隣接するものどうしの間隔については、本体部１３０からの出射光量の分布を考慮して決定すればよいが、この点については後述する。

上記ＬＥＤ素子２００は、基板２１０上に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のＬＥＤベアチップ（以下、単にＬＥＤチップという。）２０１，２０２，２０３を１つずつ、それらの中心が三角形の頂点をなすようにして合計３個搭載して構成されている（図２参照）。このようなＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３の大きさは、平面視において０．３ｍｍ角程度、厚みも同程度である。基板２１０は、図２に表れているように、長矩形状をしており、材質は、熱伝導性にきわめて優れた窒化アルミニウムが特に採用されている。この基板２１０の長手方向一端部領域にＬＥＤ素子搭載部２１１が形成されていて、この部に上記の３個のＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３が搭載されているとともに、基板２１０における上記ＬＥＤ素子搭載部２１１以外の領域は、放熱部２１２として機能する。

より詳細には、図２に表れているように、上記基板２１０におけるＬＥＤ素子搭載部２１１には、共通電極パターン２１５の一端部２１５ａがチップボンディング用パッドとして配置されているとともに、このチップボンディング用パッド２１５ａ上にＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ各１個のＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３が互いに近接してボンディングされている一方、このチップボンディング用パッド２１５ａに近接するようにして、各ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３と対応した個別給電用電極パターン２１６，２１７，２１８の端部２１６ａ，２１７ａ，２１８ａが配置されている。そして、各ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３と上記個別給電用電極パターン２１６，２１７，２１８の端部２１６ａ，２１７ａ，２１８ａとの間は、ボンディングワイヤ２１９により結線されている。上記共通電極パターン２１５と各個別給電用電極パターン２１６，２１７，２１８の各他端部２１５ｂ，２１６ｂ，２１７ｂ，２１８ｂは、基板２１０における放熱部２１２としての領域を、互いに平行関係を維持しながら、長手方向に延ばされている。これらの電極パターン２１５，２１６，２１７，２１８は、好ましくは、銀ペーストを印刷焼成して形成されており、その結果、上記チップボンディング用パッド２１５ａおよびこれに隣接する各個別給電用電極パターン２１６，２１７，２１８の端部２１６ａ，２１７ａ，２１８ａの表面は、反射効率のすぐれた面となっている。

上記基板２１０における上記ＬＥＤ素子搭載部２１１にはまた、上記３個のＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３およびこれらと各端部２１６ａ，２１７ａ，２１８ａとの間のボンディングワイヤ２１９を取り囲む円形孔２２１を有する矩形枠状の反射ケース２２０がたとえば接着により搭載される。図２および図３に表れているように、この反射ケース２２０は、平面視四角形状をしており、所定の厚み寸法を有している。この反射ケース２２０が有する上記円形孔２２１は、導光部材１２０の端部の小径部１４２の外径と対応した大きさとされており、この円形孔２２１に導光部材１２０の第１の端部１４０ａおよび第２の端部１４０ｂの各小径部１４２を嵌合させることにより、導光部材１２０と各基板２１０とが連結される。なお、上記反射ケース２２０の内面を高効率の反射面とするには、樹脂で形成した反射部材の母材の内面あるいは上面に、アルミニウム等の金属の蒸着層を形成するなどしてもよい。

上記各基板２１０は、放熱部材３００の両端部に支持される。放熱部材３００は、図１および図４に良く表れているように、導光部材１２０の本体部１３０とほぼ対応した長さを有する一様断面の放熱部３１０と、この放熱部３１０の両端部に形成された基板支持部３２０とを備えており、アルミニウムによって一体的に形成されている。

放熱部３１０は、導光部材１２０の本体部１３０の直径とほぼ同等の幅を有するとともに、一方側の側面は、導光部材１２０の本体部１３０の外周面の一部が嵌まり込む円筒内面部３１１（図６参照）となっている。この円筒内面部３１１には、好ましくは、白色塗装を施すなどして、反射効率が上げられる。このように反射効率を上げるには、白色塗装を施すほか、白色のシールを貼着したり、鏡面仕上げしたり、鏡面シートを貼着したりしてもよい。

基板支持部３２０は、放熱部３１０の長手方向に所定厚みをもった矩形ブロック状をしており、基板２１０を挿入保持することができるスリット３２１（図５参照）と、このスリット３２１と連続し、基板２１０上の反射ケース２２０を保持する矩形の保持穴３２２とを備えている（図３参照）。この基板支持部３２０への基板２１０の装着は、反射ケース２２０が上記保持穴３２２に嵌まりこむようにしながら、上記スリット３２１に挿入すればよい。このように、放熱部材３００に対する基板２１０の位置および姿勢が規定されるので、導光部材１２０と基板２１０との連結部、すなわち、導光部材１２０の端部の小径部１４２と反射ケース２２０の円形孔２２１との嵌合部に無理な力が作用することが回避される。なお、組み付け状態において、導光部材１２０の本体部１３０の外周に形成された凹部１３１または凸部は、図６に示すように、放熱部材３００の放熱部３１０の円筒内面部３１１に面するように位置づけられる。

次に、上記構成の線状光源装置１００の作用について説明する。

導光部材１２０の２つの端部において、それぞれ、３つのＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３が点灯させられると、各色の光は、導光部材１２０の両端部における小径部１４２の端面に入射させられる（図４参照）。小径部１４２は、反射ケース２２０の円形孔２２１に所定長さ嵌合させられていることから、この小径部１４２の端面と上記ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３との間隔は、極力縮小させられている。したがって、各ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３の頂面から発せられた光は直接的に、かつ効率的に上記小径部１４２の端面に入射させられるが、各ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３の側面から発せられた光もまた、反射ケース２２０の円形孔２２１の内面で反射させられ、角度をもって上記小径部１４２に入射させられる。このとき、小径部１４２には、面取り部１４３が形成されているので、この面取り部１４３で反射させられることにより、光は小径部１４２ないし導光部材１２０の長手方向に向けて進行させられる。また、小径部１４２と本体部１３０との間にはテーパ状縮径部１４１が形成されているので、このテーパ状縮径部１４１の内面で反射させられることにより、光は本体部１３０の長手方向に向けて進行させられる。さらには、各ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３は、反射効率のよい銀ペーストの印刷焼成による共通電極パターン２１５上に搭載されていることから、基板２１０に向けて進行する光もまた、この共通電極パターン２１５の表面で反射させられ、導光部材１２０の小径部１４２の端面に入射させられる。

上記のようにして導光部材１２０にその第１の端部１４０ａと第２の端部１４０ｂから入射した光は、図４に模式的に示すように、本体部１３０内を、その滑らかな表面で全反射しつつ長手方向に進行する。このような光の一部は、上記の凹部１３１において反射させられて本体部１３０を横断しようとする方向に進行方向を転換させられる。こうして進行方向を転換させられた光は、図４および図６に模式的に示すように、概して、本体部１３０における上記凹部１３１が設けられた領域と対向する領域に向けて進行し、この領域において、全反射臨界角より小さい角度で本体部１３０の周面に到達したものが外部に出射させられる。そうして、上記凹部１３１が形成される上記本体部１３０の周方向の範囲が３〜４５°、好ましくは５〜３０°の限定的な範囲に設定されていることと、導光部材１２０の本体部１３０が円柱状をしていることによる凸レンズ効果とにより、出射する光が本体部１３０の周方向に広がることが抑制され、出射光を、目標とする所定幅の領域Ａ（図６参照）に集中させることができる。

本体部１３０に設ける凹部１３１は、本体部１３０の長手方向の全長にわたって設けられるので、上記したような光学的作用が本体部１３０の長手方向全長にわたる各所において実現される結果、導光部材１２０の本体部１３０の長手方向全長において、その周面の所定領域から、Ｒ、Ｇ、Ｂの光が混合した結果としての白色光を、目標とする領域Ａに向けて集中的に出射させることができる。

ところで、上記構成の線状光源装置１００は、その両端部に配置したＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３が発する光を導光部材１２０の長手方向に導いているため、長手方向中央部に向かうほど内部光量が低下する傾向が生じる。しかしながら、導光部材１２０の長手方向についての出射光量分布は、本体部１３０に設ける凹部１３１の間隔、あるいは深さを長手方向について変化させることにより調整することができる。たとえば、凹部１３１の隣接間隔を本体部１３０の端部より中央部に向かうほど狭くすることにより、長手方向に進行してきた光を本体部１３０の横断方向に転換させる機会を多くすることができ、これにより、本体部１３０の長手方向中央部での内部光量低下を補償して、出射光量を本体部１３０の長手方向について平均化することができる。また、凹部１３１の深さを本体部１３０の端部より中央部に向かうほど深くすることによっても、同様の効果を得ることができる。

さらには、導光部材１２０の本体部１３０に沿うようにして、かつ、上記複数の凹部１３１が設けられた周面領域が円筒内面部３１１に嵌まり込むようにして上記放熱部材３００が位置しており、かつ、上記円筒内面部３１１の反射効率が高められているので、仮に本体部１３０における上記複数の凹部３１１が設けられた側から光が外部に漏れ出ても、この光は円筒内面部３１１によって反射させられて再び導光部材１２０の内部に戻され、いずれ領域Ａに向けて出射させられることになる。したがって、この放熱部材３００の反射作用によっても、ＬＥＤ素子２００からの光の効率的な利用を図ることができる。

上記した構成の線状光源装置１００においてはまた、導光部材１２０の端部に配置される３つのＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３が、基板２１０上で密集配置されているため、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光色がむらなく混合して導光部材１２０内を進行する。その結果、導光部材１２０の長手方向について色むらのない白色光を出射させることができる。

さらに、上記構成の線状光源装置１００においては、ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３を搭載するべき基板２１０の材質として、窒化アルミニウムが特に採用されており、また、この基板２１０上に上記ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３が直接的にボンディングされている。さらには、この基板２１０は、上記したように、アルミニウム製の放熱部材３００の基板支持部３２０に、スリット３２１に挿入される恰好で支持されており、基板２１０と放熱部材３００との接触面積は大きい。しかも、放熱部材３００は、導光部材１２０と同等の長さをもった、全体として表面積の大きな構成となっている。

ＬＥＤチップは、一般に、熱による劣化が著しいという特性をもつ。すなわち、ＬＥＤチップは、通電量に応じた光量の光を出射するが、通電量に応じて発熱するため、熱による寿命劣化を考慮して、使用時標準通電量を低い値に設定するのが通常である。このようなことから、この種のＬＥＤチップは、樹脂パッケージ型のＬＥＤランプに用いる場合、あるいはガラスエポキシ製やアルミナセラミック製の基板上に搭載する場合、たかだか２０ｍＡ程度を標準通電量としているのが一般である。しかしながら、上記構成の線状光源装置１００は、熱伝導率がたとえば２００Ｗ／ｍ・Ｋときわめて高い窒化アルミニウム製の基板２１０にＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３を直接ボンディングし、しかもこの基板２１０をアルミニウム製の放熱部材３００に上記のように接触面積を大きく確保しつつ支持させている。したがって、各ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３に対する通電量を増加させても、発生する熱を即座に基板２１０から放熱部材３００に逃がすことができるのである。また、放熱部材３００は比較的表面積が大きいため、放熱効率もよく、したがって、ＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３を連続点灯させたとしても、その昇温を抑制し、劣化を抑制することができる。

上記構成の線状光源装置１００は、ＣＣＤイメージセンサユニット等の画像読み取り装置４００の照明光源として、従前の冷陰極管に代えて好適に用いることができる。この画像読み取り装置４００は、図７に示すように、線状光源装置１００と、複数のミラー２１〜２５と、レンズ３と、ＣＣＤラインセンサ４とをケース５内に組み込んで構成され、フラットベッド型イメージスキャナＳにおいて、透明ガラスなどからなる原稿載置台ＤＰの下方を副走査方向に移動させられる。動作においては、上記線状光源装置１００が発する光によって照明された原稿Ｄからの反射光が複数のミラー２１〜２５で反射された後、レンズ３を介してＣＣＤラインセンサ４上に集光させられる。このとき、原稿Ｄ上の主走査方向に延びる１ラインの画像がＣＣＤラインセンサ４上に結像させられ、かつ読み取られ、このような動作がこの画像読み取り装置４００が副走査方向に所定ピッチ移動する毎に繰り返されることにより、原稿の２次元画像が読み取られる。

前述したように、本願発明に係る上記構成の線状光源装置１００は、その発光部分たる
導光部材１２０の本体部１３０が円柱状をしているため、上記画像読み取り装置４００における従来冷陰極管が装備されていた部位に、さほど変更を加えることなく、都合よく組み込むことができる。そして、この線状光源装置１００は、導光部材１２０の本体部１３０における上記凹部１３１を形成した部位と反対側の周面から限定された方向に効率よく光を照射することができるのであり（図６参照）、このような出射方向を、フラットベッド型イメージスキャナＳにおける原稿読取台ＤＰ上の原稿Ｄの副走査方向の一定領域に向けるようにする。このように、本願発明に係る線状光源装置１００は、冷陰極管のように周面全面から光が放射される場合のように、反射部材を追加する必要なく、長手方向の全長において、一定の限定された方向に向けて光を照射することができる。

なお、ＣＣＤイメージセンサユニットＵの場合、原稿Ｄからレンズ３を介してＣＣＤラインセンサ４に至る、ミラー２１〜２５で折り畳まれる光路を展開して模式的に描くと図８に示すようになる。この図から判るように、ＣＣＤラインセンサ４ないしレンズ３からみた原稿Ｄの読取幅の画角は、たとえば５０°程度となるように広がっている。このことは、原稿の読取幅の中央付近からＣＣＤラインセンサ４までの光路長に対し、読取幅の端部からＣＣＤラインセンサ４までの光路長が明らかに長くなることから、原稿を読取幅全体にわたって均等な明るさで照明したとしても、ＣＣＤラインセンサ４上で読み取られる画像は、上記読取幅の端部ほど暗くなることを意味する。

このような場合、ＣＣＤラインセンサ４による読み取り信号を主走査方向について明るさ補正をすることができるが、この場合、補正回路が複雑化する。しかしながら、本願発明における線状光源装置１００においては、導光部材１２０の長手方向（主走査方向に対応）中央部に対して両端部のほうが出射光量が大となるようにすることにより、原稿Ｄをその読取幅中央部よりも両端部を明るく照明することができ、その結果、上記のように補正回路を必要とすることなく、ＣＣＤラインセンサ４上で読み取られる画像の明るさを、主走査方向について均等化することができる。

そのためには、たとえば、上記導光部材１２０の本体部１３０に設ける凹部１３１の隣接するものどうしの間隔を、導光部材１２０の端部からの距離による内部の光量低下を考慮しつつ、適切な間隔に設定する、あるいは、上記凹部１３１の深さを、上記と同じく導光部材１２０の端部からの距離による内部の光量低下を考慮しつつ、適切に変化させて設定することにより、容易に実現することができる。

さらには、上記構成の線状光源装置１００は、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３を同時発光させることにより、白色光を出射するが、各色の波長分布は急峻なピークを描くため、読み取られたカラー画像の色処理を行い易く、再現されたカラー画像の色特性を良好とすることができる。

もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。

上記した実施形態では、導光部材１２０の本体部１３０に長手方向にわたって設ける凹部１３１の形態として、本体部と長手軸線と交差する方向に延び、かつ、断面略円弧内面状の凹溝の形態を採用したが、凹部１３１の形態としては、これに限定されないし、凸部を設けることによっても、凹部と同等の機能を実現することができる。

さらに、上記した実施形態では、導光部材１２０の本体部１３０は、円柱状としているが、柱状であれば、このような円柱状に限らず、６角柱や８角柱等の多角柱の形態としてもよいし、楕円円柱状としても、もちろんよい。

加えて、実施形態では、基板２１０におけるＬＥＤ素子搭載部２１１にＲ、Ｇ、Ｂのベアチップを直接搭載して、白色光を得るようにしたが、ＬＥＤ素子の形態としてはこれに限定されず、パッケージ型の白色光ＬＥＤを採用してもよい。

本願発明に係る線状光源装置の実施形態の全体構成を示す一部断面正面図である。 図１のII-II矢視図であり、基板の平面図に相当する。 図１のIII-III線拡大断面図である。 図１のIV-IV線拡大断面図である。 図１のV-V線拡大断面図である。 図１のVI-VI線拡大断面図である。 図１ないし図６に示す線状光源装置を用いた画像読み取り装置の全体構成略示図である。 図７に示す画像読み取り装置における、原稿からＣＣＤラインセンサまでの光路を示す略示図である。

符号の説明

１ 照明光源
２１〜２５ ミラー
３ レンズ
４ ＣＣＤラインセンサ
５ ケース
Ｓ イメージスキャナ
ＤＰ 原稿載置台
Ｄ 原稿
１００ 線状光源装置
１２０ 導光部材
１３０ 本体部
１４０ａ 第１の端部（導光部材の）
１４０ｂ 第２の端部（導光部材の）
１４１ テーパ状縮径部
１４２ 小径部
１４３ 面取り部
２０１ ＬＥＤチップ
２０２ ＬＥＤチップ
２０３ ＬＥＤチップ
２１０ 基板
２１１ ＬＥＤ素子搭載部
２１２ 放熱部
２１５ 共通電極パターン
２１５ａ チップボンディング用パッド
２１６ 個別給電用電極パターン
２１７ 個別給電用電極パターン
２１８ 個別給電用電極パターン
２１９ ボンディングワイヤ
２２０ 反射ケース
２２１ 円形孔
３００ 放熱部材
３１０ 放熱部
３１１ 円筒内面部
３２０ 基板支持部
３２１ スリット
３２２ 保持穴
４００ 画像読み取り装置
Ａ 目標領域

Claims (12)

1. 透明体により断面略一様な柱状に形成されるとともに所定長さを有する本体部、および、この本体部の両端に形成された第１の端部と第２の端部とを備えた導光部材と、
   上記第１の端部と上記第２の端部の近傍にそれぞれ配置された基板と、
   上記各基板上に搭載され、上記第１の端部と上記第２の端部にそれぞれ対向して配置されたＬＥＤ素子と、
   上記各基板を両端部に支持し、上記導光部材に沿って延びる放熱部材と、
   を備えることを特徴とする、線状光源装置。
2. 上記各基板は窒化アルミニウム製である、請求項１に記載の線状光源装置。
3. 上記放熱部材はアルミニウム製である、請求項１または２に記載の線状光源装置。
4. 上記放熱部材は上記導光部材に沿って棒状に延びている、請求項１ないし３のいずれかに記載の線状光源装置。
5. 上記導光部材の上記本体部は、外周面がなめらかな鏡面状に形成されているとともに、長手方向にわたり、その周方向の所定の範囲において、複数の凹部または凸部が形成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の線状光源装置。
6. 上記複数の凹部または凸部は、上記放熱部材に面して形成されている、請求項５に記載の線状光源装置。
7. 上記放熱部材の上記導光部材を向く面は、反射率の高い面または鏡面とされている、請求項６に記載の線状光源装置。
8. 上記放熱部材の上記導光部材を向く面は、もしくは白色塗装をし、白色シートを貼着し、または、鏡面シートを貼着して、反射率が高められている、請求項７に記載の線状光源装置。
9. 上記各基板には、上記ＬＥＤ素子を囲む孔を有する不透明な反射ケースが固定されており、各反射ケースの各孔には、上記導光部材の第１の端部と第２の端部とがそれぞれ所定長さ嵌合させられている、請求項１ないし８のいずれかに記載の線状光源装置。
10. 上記導光部材の上記第１の端部と上記第２の端部には、それぞれ、テーパ状縮径部と、このテーパ状縮径部に続く小径部とが形成されており、上記反射ケースの上記孔には、上記小径部が所定長さ嵌合させられている、請求項９に記載の線状光源装置。
11. 上記小径部の先端部外周には、面取り部が形成されている、請求項１０に記載の線状光源装置。
12. ケース内に、光源装置と、複数のミラーと、レンズと、ＣＣＤラインセンサとを備え、上記光源装置から発せられる光によって照明された原稿からの反射光を上記複数のミラーおよび上記レンズを介して上記ＣＣＤラインセンサ上に導き、上記原稿における主走査方向のライン状の画像を上記ＣＣＤラインセンサによって読み取るように構成された画像読み取り装置であって、
    上記光源装置として、請求項１ないし１１のいずれかに記載の線状光源装置が用いられていることを特徴とする、画像読み取り装置。

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