JP2009048106A - 光源装置および原稿読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の光量特性を実現しつつ、光源装置に実装されている基板の信頼性を向上すること。
【解決手段】基板１１は、平面視において長辺の内の一辺として、内側に向かって湾曲する、第１の辺としての湾曲辺１１ａを有している。複数の発光ダイオード１２は、湾曲辺１１ａに沿って、その発光面が互いに平行となるように等間隔で配置されている。各発光ダイオード１２は、湾曲辺１１ａの端部から同一の長さ（Ｌ２）だけ離間した位置であって、基板１１の中心線よりも湾曲辺１１ａ側にオフセットした位置に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを光源として有する光源装置およびその光源装置を備える原稿読み取り装置に関する。

原稿読み取り装置、例えば、スキャナ、において用いられる光源装置には、イメージセンサにおける光量分布が、原稿の読み取り幅に亘り一様となるよう光を射出することが求められる。ここで、縮小光学系を備えるスキャナでは、レンズが周辺光量を低下させる特性を有するため、原稿の読み取り幅の中央と両端部とでは、光量レベル（照度レベル）が異なることが知られている。この問題を解決するために、発光ダイオードが実装されている平板状の基板を、湾曲させて画像読み取り装置に装着させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第２９３４６９４号公報

しかしながら、従来の技術では、画像読み取り装置に対して、基板を湾曲させて実装するため、基板、画像読み取り装置の基板装着部に応力が発生するという問題がある。特に、基板に発生する曲げ応力によって、基板上に実装されている発光ダイオードの接触不良、基板配線の断線等の発生が懸念される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、所望の光量特性を実現しつつ、光源装置に実装されている基板の信頼性を向上することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の種々の態様を採る。

第１の態様は、光源装置を提供する。第１の態様に係る光源装置は、中央部が両端部よりも内側に形成されている第１の辺を有する基板と、前記基板上において、前記第１の辺に沿い、前記第１の辺に発光面を向けて、前記第１の辺の端部から同一の長さで配置されている複数の側面発光型の発光ダイオードとを備える。

第１の態様に係る光源装置によれば、中央部が両端部よりも内側に形成されている第１の辺を有する基板上において、第１の辺に沿い、第１の辺に発光面を向けて、第１の辺の端部から同一の長さで配置されている複数の側面発光型の発光ダイオードを備えるので、照射面における所望の光量特性を実現しつつ、光源装置に実装されている基板の信頼性を向上することができる。

第１の態様に係る光源装置において、前記第１の辺は、成型時のバリを有し、前記複数の発光ダイオードは、前記バリを避けて、前記第１の辺に配置されていても良い。この場合には、バリに起因する、各発光ダイオードの配光特性、光量特性のばらつきを抑制または防止することができる。

第１の態様に係る光源装置において、前記第１の辺は、湾曲辺であっても良い。この場合には、第１の辺を容易に形成することができる。

第１の態様に係る光源装置において、前記光源装置からの射出光は光学系を介して受光素子に入射され、前記湾曲辺は、前記受光素子において前記湾曲辺に亘って入射される光量が一様になる曲率を有していても良い。この場合には、受光素子に対して、均一な光量で光を照射することができる。

第２の態様は、原稿読み取り装置を提供する。第２の態様は、第１の態様に係る光源装置と、原稿の読み取りを実行する原稿読み取り部とを備える。第２の態様によれば、所望の光量特性によって、所望の読み取り特性を得ることができる。

第２の態様において、原稿読み取り部はレンズを有し、前記光源装置における前記複数の発光ダイオードは、前記第１の辺に沿う原稿面に対する光量特性が、１／ｃｏｓ⁴α（αはレンズの半画角）の係数配分となるように前記第１の辺に配置されていても良い。この場合には、レンズを介して原稿読み取り部に入射される光量を、読み取り幅に亘って均一にすることが可能となり、読み取り幅に亘る原稿の読み取り精度を向上させることができる。

第３の態様は原稿読み取り装置を提供する。第３の態様は、中央部が両端部よりも内側に形成されている第１の辺を有する基板と、前記基板上において、前記第１の辺に沿い、前記第１の辺に発光面を向けて、前記第１の辺の端部から同一の長さで配置されている複数の側面発光型の発光ダイオードとを備える光源装置と、レンズを有し、原稿の読み取りを実行する原稿読み取り部とを備え、前記複数の発光ダイオードの内、一の発光ダイオードは前記中央部に配置され、他の発光ダイオードは、原稿面に対する距離が、
Ｌ_α1＝Ｌ₀₁＊ｃｏｓ²α
Ｌ_α1は他の発光ダイオードと原稿面との距離、Ｌ₀₁は中央部に配置されている発光ダイオードと原稿面との距離、αはレンズの半画角の関係を満たすように前記第１の辺に配置されていることを備える。

第３の態様によれば、レンズを介して原稿読み取り部に入射される光量を、読み取り幅に亘って均一にすることが可能となり、読み取り幅に亘る原稿の読み取り精度を向上させることができる。

第３の態様において、前記第１の辺は、成型時のバリを有し、前記複数の発光ダイオードは、前記バリを避けて、前記第１の辺に配置されていても良い。この場合には、バリに起因する、各発光ダイオードの配光特性、光量特性のばらつきを抑制または防止することができる。

第４の態様は、光源装置を提供する。第４の態様は、少なくとも一の辺が成型時のバリを有する基板と、前記バリを有する辺に沿い、前記バリを避けて、前記バリを有する辺に発光面を向けて、配置されている複数の側面発光型の発光ダイオードとを備える。

第４の態様に係る光源装置によれば、バリに起因する、各発光ダイオードの配光特性、光量特性のばらつきを抑制または防止することができる。

以下、本発明に係る光源装置および原稿読み取り装置について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。

・光源の構成：
図１は本実施例における光源の平面図である。図２は本実施例における光源の製造工程の一工程における光源を模式的に示す説明図である。図３は本実施例における光源の特性を説明するための説明図である。

本実施例における光源１０は、基板１１および複数の発光ダイオード１２を備えている。基板１１は、平面視において長辺の内の一辺として、内側に向かって湾曲する、第１の辺としての湾曲辺１１ａを有している。本実施例では、図２に示すように、光源１０を製造する際に、発光ダイオード１２の実装を容易化するために、連接部１５、２０によって複数の基板１１が連接された原基板を用いて、発光ダイオード１２が基板１１実装される。発光ダイオード１２の実装後、各基板１１における連接部１５、２０が切断され（ミシン目の切断とも言う）、連接部１５、２０が切断された後に、各基板１１に残る連接部１５、２０の一部がバリ１５１、２０１として残る。この結果、湾曲辺１１ａは複数のバリ１５１、２０１を有している。

基板１１における各発光ダイオード１２の実装面は、反射面としても作用するように白色に塗られている。なお、基板１の実装面の色は白色に限られず、銀色、緑色等の色であっても良い。また、基板１１の一端には、電流回路と接続するためのコネクタ１３が備えられている。

発光ダイオード１２は側面発光型の白色（可視光）発光ダイオードである。複数の発光ダイオード１２は、湾曲辺１１ａに沿って、その発光面が互いに平行となるように等間隔で配置されている。各発光ダイオード１２は、湾曲辺１１ａの端部から同一の長さ（Ｌ２）だけ離間した位置であって、基板１１の中心線よりも湾曲辺１１ａ側にオフセットした位置に配置されている。ここで、湾曲辺１１ａの端部からの長さは、例えば、発光ダイオード１２における、湾曲辺１１ａに最も近い部位からの長さであっても良く、湾曲辺１１ａから最も遠い部位からの長さであっても良い。なお、基板１１の切り離し時に発光ダイオード１２が損傷を受けないよう、発光ダイオード１２は、湾曲辺１１ａ上には配置されていない。

本実施例では、湾曲辺１１ａに沿って発光ダイオード１２が配置される結果、中央部の発光ダイオード１２ｃは、最端部の発光ダイオード１２ｅに対して長さＬだけ、内側に配置されている。長さＬは、被照射面における、湾曲辺１１ａに沿った照度特性が、所望の光量特性を有するよう決定される。具体的には、例えば、図３に示す、光源１０の射出光が被照射面である原稿面およびレンズ８０を含む光学系を介して受光素子８１に入射される適用例では、原稿面に対する各発光ダイオード１２（中央部の発光ダイオード１２ｃを除く）は以下の関係を満たすよう基板１１（湾曲辺１１ａ）に配置されている。
Ｌ_α1＝Ｌ₀₁＊ｃｏｓ²α 式（１）
ここで、Ｌ_α1は他の発光ダイオードと原稿面との距離、Ｌ₀₁は中央部に配置されている発光ダイオードと原稿面との距離、αはレンズ８０の半画角である。

式（１）は以下のように導かれる。原稿面における輝度Ｘは光源である発光ダイオード１２との距離に反比例するので、輝度Ｘと距離Ｌとの間には以下の関係が成立する。
Ｘ₀／Ｘ_α＝（Ｌ_α1／Ｌ₀₁）² 式（２）
ここで、Ｘ₀は原稿面の中央部における輝度、Ｘ_αはレンズ８０の光軸から半画角α開いた位置に対応する原稿面の輝度を示す。

一般的に、レンズは、ほぼｃｏｓ⁴αに比例して周辺光量を低下させる性質を備えている。したがって、受光素子８１における湾曲辺１１ａに沿う受光量を同一にするためには、
Ｘ₀／Ｘ_α＝ｃｏｓ⁴α （式３）
の関係が成立しなければならない。

式（２）と式（３）とを用いると、式（１）が導かれる。例えば、基板１１（湾曲辺１１ａ）の中央部における発光ダイオード１２ｃと原稿面との距離Ｌ₀₁＝１２ｍｍの場合には、発光ダイオード１２は原稿面からの距離Ｌ_α1が以下の表１に示す距離となるように配置される。

上記では、原稿面からの距離によって基板１１上における各発光ダイオード１２の配置位置を規定したが、以下のように規定しても良い。光源１０の射出光が被照射面およびレンズ８０を含む光学系を介して受光素子８１に入射される適用例では、被照射面の中央部と両端部における照度分布が１／ｃｏｓ⁴αの係数配分に近づく光量特性を有するように、長さＬを決定する。より好ましくは、各発光ダイオード１２について、光源１０の射出光がレンズ８０を含む光学系を介して受光素子８１に入射される適用例において、被照射面における湾曲辺１１ａに沿う照度分布が１／ｃｏｓ⁴αの係数配分に近づく光量特性を有するように、基板１１上に各発光ダイオード１２が配置される。

なお、本実施例では、各発光ダイオード１２は、湾曲辺１１ａの端部から同一の長さ（Ｌ２）だけ離間した位置に配置される。したがって、被照射面における湾曲辺１１ａに沿う照度分布が１／ｃｏｓ⁴αの係数配分に近づく光量特性を有するように、湾曲辺１１ａの曲率が決定されていると言うことができる。

・光源装置の構成：
図４は本実施例に係る光源装置の外観構成の一部を模式的に示す説明図である。図５は本実施例に係る光源装置を図４の５−５切断線にて切断した断面の概略構成を模式的に示す説明図である。

光源装置３０は、図４に示すように、平面視において略長方形形状を有している。すなわち、後述する原稿読み取り装置の主走査方向に延伸する形状を有している。光源装置３０は、図５に示すように、光源１０、反射部３１、開口部３２を備え、制御装置４０と制御信号線を介して接続されている。光源装置３０は、光源１０から射出された光を、開口部３２から対象物に対して照射（射出）する。

本実施例に係る光源装置３０は、後述するように、原稿読み取り装置と共に用いられる場合、透過原稿を照射するための透過原稿用光源装置として、あるいは反射原稿を照射するための反射原稿用光源装置として用いられ得る。

反射部３１は、光源装置３０の筐体を形成すると共に、光源１０から射出された射出光を予め予定されている開口部３２へと導く反射板として機能する。具体的には、反射部３１は、発光ダイオード１２を光源とする射出光を反射、拡散によって開口部３２の方向へ収束させる。

本実施例では、光路ＬＰには、反射光等の間接光のみを入射させると共に、光源２１のメインビームの一次反射光が光路ＬＰに入射しないよう光源１０を反射部３１に配置することによって、点光源である発光ダイオード光源に起因する光量分布の局在化の抑制、光量分布の均一化が図られている。なお、一次反射光とは、反射部３１によって反射された光源１０からの直接光の反射光を意味する。

・原稿読み取り装置の構成
図６は本実施例に係る原稿読み取り装置の概略構成を模式的に示す説明図である。本実施例に係る原稿読み取り装置５０は、反射用光源装置３０ａ、原稿載置ガラス５１１、原稿カバー５１２、走査ユニット５３、可動ミラーユニット５４、光学レンズユニット５５、撮像ユニット５６、透過用光源装置３０ｂ、制御装置４０を備えている。

反射用光源装置３０ａは、文書、画像といった反射原稿に対して用いられる光源装置である。透過用光源装置３０ｂは、ネガフィルム、ポジフィルムといった透過原稿に対して用いられる光源装置である。反射用光源装置３０ａは走査ユニット５３内に、透過用光源装置３０ｂは原稿カバー５１２内に、それぞれ配置されている。透過用光源装置３０ｂは、図示しない駆動機構によって、走査ユニット５３と連動して、原稿カバー５１２内において矢印方向（副走査方向）に移動することができる。なお、透過用光源装置３０ｂには、可視光光源の他に、赤外光光源が備えられていても良い。

走査ユニット５３には、反射用光源装置３０ａの他に反射鏡５３１が備えられている。走査ユニット５３は、図示しない駆動機構によって、矢印方向に移動して、原稿載置ガラス５２１上に載置されている原稿６０を走査して、原稿６０の読み取り処理を実行する。

可動ミラーユニット５４は反射鏡５４１、５４２を備えている。可動ミラーユニット５４もまた、走査ユニット５３と連動して、図示しない駆動機構によって、原稿読み取りの際には矢印方向へ移動する。駆動機構としては、例えば、タイミングベルトを用いた周知の駆動機構を用いることができる。

光学レンズユニット５５は、１または複数のレンズを備え、可動ミラーユニット５４から入力された光を撮像ユニット５６上に集光させる、縮小光学系のレンズユニットである。

撮像ユニット５６は、受光量に応じた電圧値を出力する半導体素子であり、一般的に、入射光を電荷に変換する受光素子と、受光素子において発生した電荷を転送するための素子を備える。撮像ユニット５６としては、例えば、転送回路に電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いたＣＣＤセンサ、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）を用いたＣＭＯＳセンサを用いることができる。本実施例では、撮像ユニット１６に複数の受光素子が水平方向に配列されており、各受光素子に対しては、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが装着されている。

制御装置４０は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、入出力インターフェース等を備えている。制御装置４０は、反射用光源装置３０ａのオン・オフ、透過用光源装置３０ｂにおける可視光光源、赤外光光源のオン・オフ、走査ユニット５３および可動ミラーユニット５４の動作を制御する。制御装置４０は、撮像ユニット５６を介して読み取った原稿６０の画像データを取得する。

以上説明したように、本実施例に係る光源装置３０によれば、両端部よりも中央部が内側に形成されている湾曲辺１１ａを有する基板１１と、湾曲辺１１ａに沿って配置されている複数の発光ダイオード１２とを備える光源１０を備えている。したがって、光源装置３０に対して基板１１を実装する際に、基板１１に応力を発生させることなく、あるいは、光学装置３０における装着部に応力を発生させることなく、所望の光量特性、すなわち、少なくとも被照射面の中央部における光量が両端部における光量よりも小さくなる光量特性を実現することができる。

また、本実施例における光源１０では、発光ダイオード１２は、基板１１のバリ１５１を避けて、換言すれば、バリ１５１とバリ１５１との間に、配置されている。したがって、バリ１５１の影響を受けることなく、側面発光型の発光ダイオード１２から光を射出させることができる。すなわち、バリ１５１に起因する各発光ダイオード１２から射出される光の配光特性、光量のばらつきを抑制または防止することができる。

本実施例における光源１０は、光源１０の射出光がレンズを含む光学系を介して受光素子に入射される適用例では、各発光ダイオード１２は、以下の式（１）を満たすように基板１１上の湾曲辺１１ａに配置される。
Ｌ_α1＝Ｌ₀₁＊ｃｏｓ²α 式（１）
したがって、受光素子８１が読み取り幅に亘って受ける光量、すなわち、湾曲辺１１ａに沿って照射され、原稿面に反射して、または、原稿面を透過してもたらされる光量を、一様な光量とすることができる。この結果、受光素８１子における読み取り幅の両端部の光量を低下させるという一般的なレンズ特性に起因する光量のばらつきの問題を解決することが可能となり、読み取り幅に亘って読み取り精度を一様化することができる。すなわち、光量のばらつきに起因して発生する、読み取り方向に亘る読み取り精度のばらつきを抑制または防止することができる。なお、具体的には、例えば、本実施例における光源装置３０が原稿読み取り装置５０に適用される場合が適用例に該当する。

本実施例における光源１０は、光源１０の射出光がレンズを含む光学系を介して受光素子に入射される適用例において、湾曲辺１１ａに沿った被照射面（原稿面）の中央部から両端部かけての照度分布が１／ｃｏｓ⁴αの係数配分に近づく光量特性を有するように、基板１１に対して各発光ダイオード１２が配置されても良い。この場合、受光素子８１が読み取り幅に亘って受ける光量、すなわち、湾曲辺１１ａに沿って照射された光によってもたらされる光量を、一様な光量とすることができる。したがって、この例によっても、光量のばらつきに起因して発生する、読み取り方向に亘る読み取り精度のばらつきを抑制または防止することができる。

・その他の実施例：
（１）上記実施例では、第１の辺として湾曲辺１１ａを例にとって説明したが、辺の縁部から発光ダイオード１２までの距離が同一であって、両端部よりも中央部が内側に形成されている辺であれば、湾曲辺１１ａでなくても良い。例えば、第１の辺は、両端部から中央部に向かって段数が減少する段状に形成されていても良い。この場合、各段に発光ダイオード１２が配置され、各段は、被照射面（原稿面）の中央部から両端部かけての照度分布が１／ｃｏｓ⁴αの係数配分となる光量特性を有するように形成されていれば良い。

（２）上記実施例では、第１の辺が湾曲している略長方形の基板１１を用いているが、第１の辺と対向する第２の辺は、第１の辺と同様に湾曲する弓状の基板が用いられても良く、あるいは、角の丸い基板が用いられても良い。いずれの場合にも、少なくとも１辺が第１の辺として機能すればよい。

（３）上記実施例では、白色の発光ダイオード１２を光源１０に用いているが、例えば、赤色、緑色、青色の発光ダイオードを光源に用いても良い。

（４）本実施例に係る原稿読み取り装置５０では、走査ユニット５３が移動することによって原稿６０の読み取りが行われているが、固定されている走査ユニット上を原稿６０が移動しても良い。すなわち、原稿と走査ユニット（読み取り部）とが相対的に移動すれば良い。また、原稿とは、文書、画像その他、読み取りの対象となる対象を意味する。

（５）上記実施例では、光源装置１０を原稿読み取り装置５０に適用する例を説明したが、この他にも、ファクシミリ、複写機、複合機といった、光源装置１０を用いることによって、原稿を読み取り可能な種々の装置に用いることができる。

（６）上記実施例では、基板１１は湾曲辺１１ａを有していたが、基板１１は、湾曲辺１１ａを備えない、例えば、バリを有する長方形状の基板であっても良い。この場合には、バリを避けて発光ダイオード１２を配置することによって、バリに起因する各発光ダイオード１２の配光特性、光量特性のばらつきを抑制または防止することができる。

（７）上記実施例では、基板１１は湾曲辺１１ａにバリ１５１、２０１を有しているが、これらバリ１５１、２０１はなくても良い。たとえば、基板１１の各編を回転刃で切断し、あるいは、バリ１５１、２０１を後段の処理で除去しても良い。この場合には、バリ１５１、２０１による影響を考慮することなく、すなわち、バリ１５１、２０１を避けることなく各発光ダイオード１２を配置することができる。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

本実施例における光源の平面図である。 本実施例における光源の製造工程の一工程における光源を模式的に示す説明図である。 本実施例における光源の特性を説明するための説明図である。 本実施例に係る光源装置の外観構成の一部を模式的に示す説明図である。 本実施例に係る光源装置を図４の５−５切断線にて切断した断面の概略構成を模式的に示す説明図である。 本実施例に係る原稿読み取り装置の概略構成を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１０…光源
１１…基板
１２…発光ダイオード
１２ｃ…中央部発光ダイオード
１２ｅ…最端部発光ダイオード
１３…コネクタ
１５、２０…連結部
１５１、２０１…バリ
３０、３０ａ、３０ｂ…光源装置
３１…反射部
３２…開口部
４０…制御回路
５０…原稿読み取り装置
５１１…原稿載置ガラス
５１２…原稿カバー
５３…走査ユニット
５３１…反射鏡
５４…可動ミラーユニット
５４１、５４２…反射鏡
５５…レンズユニット
５６…撮像ユニット
ＬＰ…光路

Claims (9)

1. 光源装置であって、
   中央部が両端部よりも内側に形成されている第１の辺を有する基板と、
   前記基板上において、前記第１の辺に沿い、前記第１の辺に発光面を向けて、前記第１の辺の端部から同一の長さで配置されている複数の側面発光型の発光ダイオードとを備える光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記第１の辺は、成型時のバリを有し、
   前記複数の発光ダイオードは、前記バリを避けて、前記第１の辺に配置されている光源装置。
3. 請求項１または２に記載の光源装置において、
   前記第１の辺は、湾曲辺である光源装置。
4. 請求項３に記載の光源装置において、
   前記光源装置からの射出光は光学系を介して受光素子に入射され、
   前記湾曲辺は、前記受光素子において前記湾曲辺に亘って入射される光量が一様になる曲率を有している光源装置。
5. 原稿読み取り装置であって、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の光源装置と、
   原稿の読み取りを実行する原稿読み取り部とを備える原稿読み取り装置。
6. 原稿読み取り装置であって、
   請求項１または２に記載の光源装置と、
   レンズを有し、原稿の読み取りを実行する原稿読み取り部とを備え、
   前記複数の発光ダイオードは、前記第１の辺に沿う原稿面に対する光量特性が、１／ｃｏｓ⁴α（αはレンズの半画角）の係数配分となるように前記第１の辺に配置されている原稿読み取り装置。
7. 原稿読み取り装置であって、
   中央部が両端部よりも内側に形成されている第１の辺を有する基板と、前記基板上において、前記第１の辺に沿い、前記第１の辺に発光面を向けて、前記第１の辺の端部から同一の長さで配置されている複数の側面発光型の発光ダイオードとを備える光源装置と、
   レンズを有し、原稿の読み取りを実行する原稿読み取り部とを備え、
   前記複数の発光ダイオードの内、一の発光ダイオードは前記中央部に配置され、他の発光ダイオードは、原稿面に対する距離が、
   Ｌ_α1＝Ｌ₀₁＊ｃｏｓ²α
   Ｌ_α1は他の発光ダイオードと原稿面との距離、Ｌ₀₁は中央部に配置されている発光ダイオードと原稿面との距離、αはレンズの半画角
   の関係を満たすように前記第１の辺に配置されている原稿読み取り装置。
8. 請求項７に記載の原稿読み取り装置において、
   前記第１の辺は、成型時のバリを有し、
   前記複数の発光ダイオードは、前記バリを避けて、前記第１の辺に配置されている原稿読み取り装置。
9. 光源装置であって、
   少なくとも一の辺が成型時のバリを有する基板と、
   前記バリを有する辺に沿い、前記バリを避けて、前記バリを有する辺に発光面を向けて、配置されている複数の側面発光型の発光ダイオードとを備える光源装置。

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