JP2009065621A - 導光体、線状光源、およびイメージセンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】異なる波長の光をそれぞれ均一に発するとともに、読取対象物の内容を均一な色相で読み取ることが可能な導光体、線状光源、およびイメージセンサモジュールを提供すること。
【解決手段】主走査方向ｘ端部に設けられた光入射面４ａと、主走査方向ｘに延びており、光入射面４ａから入射した光を方向ｚ’に反射する光反射面４ｂと、光反射面４ｂから進行してきた光を主走査方向ｘに延びる線状光として出射する光出射面４ｃと、を備える導光体４であって、光反射面４ｂは、光入射面４ａ寄りに位置する微細粗面４２と、この微細粗面４２よりも光入射面４ａから離間しており、かつ複数の溝４３ａが主走査方向ｘに配列された凹凸面４３と、を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、たとえばフラットベッドスキャナなどに用いられる導光体、線状光源、およびイメージセンサモジュールに関する。

図７は、従来の導光体およびこれを用いたイメージセンサモジュールの一例を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示されたイメージセンサモジュールＸは、基板９１、光源モジュール９２、複数のセンサＩＣチップ９３、導光体９４、およびケース９５を備えている。基板９１は、絶縁基板であり、複数のセンサＩＣチップ９３が主走査方向ｘに配列されている。光源モジュール９２は、赤色光、緑色光、青色光を発するＬＥＤチップ９２ａを備えている。

導光体９４は、主走査方向ｘに延びる棒状であり、たとえば透明なアクリルからなる。導光体９４には、光入射面９４ａ、光反射面９４ｂ、および光出射面９４ｃが形成されている。光入射面９４ａからは、光源モジュール９２が発した光が入射する。光反射面９４ｂは、主走査方向ｘと直角である方向にそれぞれが延びている複数の溝が、主走査方向ｘに配列された構成とされている。導光体９４内を進行してきた光は、光反射面９４ｂのこれらの溝によって光出射面９４ｃに向けて反射される。光出射面９４ｃからは、主走査方向ｘに延びる線状光が出射される。この線状光を読取対象物に照射することにより、その反射光をセンサＩＣチップ９３によって受光する。これにより、読取対象物に記載された内容を電子データとして取り込むことができる。

一般的には、イメージセンサモジュールＸの読取処理においては、光源モジュール９２のＬＥＤチップ９２ａを順次発光させることにより、線状光とされた赤色光、緑色光、青色光を読取対象物に照射する。この順次照射に同期して、センサＩＣチップ９３による受光処理を、読取対象物の一箇所について３回行う。この３回の受光処理によって得られた、赤色、緑色、青色の３つの電子データを重ね合わせることにより、読取対象物に記載された内容を表すフルカラーの画像データが得られる。この他には、全てのＬＥＤチップ９２ａを同時に発光させることにより白色光を読取対象物に照射し、赤色、緑色、青色の各色に専用のセンサＩＣチップ９３によって同時に受光する方式も行われている。

しかしながら、３つのＬＥＤチップ９２ａからの光が、上記複数の溝のうち光源モジュール９２に近いものに反射されると、それぞれが反射される方向が微妙に異なる。このため、光源モジュール９２に近い部分ほど、赤色光、緑色光、および青色光が照射される位置が異なってしまう。このようなことでは、上述したいずれの読取方式によっても、イメージセンサモジュールＸによって原稿などに記載された内容が、主走査方向ｘにおいて光源モジュール９２に近い部分ほど、歪んだ色相で読み取られてしまうという不具合があった。

特開平９−２７５４６９号公報

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、異なる波長の光をそれぞれ均一に発するとともに、読取対象物の内容を均一な色相で読み取ることが可能な導光体、線状光源、およびイメージセンサモジュールを提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される導光体は、第１方向端部に設けられた光入射面と、上記第１方向に延びており、上記光入射面から入射した光を上記第１方向と直角である第２方向に反射する光反射面と、上記光反射面から進行してきた光を上記第１方向に延びる線状光として出射する光出射面と、を備える導光体であって、上記光反射面は、上記光入射面寄りに位置する微細粗面と、この微細粗面よりも上記光入射面から離間しており、かつ複数の凹部が上記第１方向に配列された凹凸面と、を有することを特徴としている。

このような構成によれば、上記微細粗面によって反射された光は、比較的散乱される。このため、照射位置が不均一となってしまうことを防止することが可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の凹部は、上記第１および第２方向のいずれに対しても直角である第３方向にそれぞれが延びる複数の溝である。このような構成によれば、上記第１方向における線状光の輝度分布を均一化するのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細粗面の上記第３方向における幅は、上記複数の溝の上記第３方向における長さよりも小である。このような構成によれば、線状光のうち上記入射面に近い部分の輝度が過度に高くなることを防止することができる。

本発明の第２の側面によって提供される線状光源は、本発明の第１の側面によって提供される導光体と、上記光入射面に正対する光源モジュールと、を備えることを特徴としている。このような構成によれば、異なる波長の光であっても、全体にわたって均一に発することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記光源モジュールは、赤色光、緑色光、および青色光を発する３つのＬＥＤチップを備えており、上記３つのＬＥＤチップは、上記第２方向に直列配置されている。このような構成によれば、上記第３方向において赤色光、緑色光、青色光の照射範囲が不当にばらついてしてしまうことを防止することができる。

本発明の第３の側面によって提供されるイメージセンサモジュールは、本発明の第２の側面によって提供される線状光源と、上記第１方向に沿って配列されており、読取対象物によって反射された上記線状光源からの線状光を受光する１以上の受光センサと、を備えることを特徴としている。

このような構成によれば、読取対象物の内容を均一な色相で読み取ることができる。

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。

以下、本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および図２は、本発明に係る線状光源およびイメージセンサモジュールの一例を、図３〜６は、本発明に係る導光体の一例を、それぞれ示している。本実施形態のイメージセンサモジュールＡは、基板１、光源モジュール２、複数のセンサＩＣチップ３、導光体４、レンズアレイ５、およびケース６を備えている。イメージセンサモジュールＡは、図２に示すようにたとえば原稿載置台Ｓｔ上に置かれた原稿Ｄｃに対して、副走査方向ｙに相対動させられながら、原稿Ｄｃの記載内容を画像データとして読み取るものとして構成されている。光源モジュール２と導光体４とは、線状光源Ｂを構成している。

図１および図２に示すように、基板１は、たとえばアルミナまたは窒化アルミなどのセラミック製であり、主走査方向ｘを長辺方向、副走査方向ｙを短辺方向とする長矩形状とされている。基板１は、ケース６の下端に取り付けられており、ケース６に対する位置決めがなされている。基板１には、複数のセンサＩＣチップ３が搭載されている。

光源モジュール２は、光源基板２０、複数の端子２１、３つのＬＥＤチップ２２、およびケース２３を具備して構成されている。光源基板２０は、矩形状であり、たとえばセラミック製である。または、光源基板２０は、補強部材とポリイミド樹脂との複合材、あるいはガラスエポキシ樹脂からなる。複数の端子２１は、光源モジュール２を基板１に接続するためのものである。各端子２１は、一端がクリップ状とされている。各端子２１は、このクリップ状の部分によって光源基板２０に取り付けられている。３つのＬＥＤチップ２２は、たとえば赤色光、緑色光、および青色光を発光するものであり、光源基板２０に直列に搭載されている。ケース２３は、たとえば白色樹脂製であり、３つのＬＥＤチップ２２を囲っている。

複数のセンサＩＣチップ３は、それぞれが受光部（図示略）を有する平面視長矩形状の半導体チップであり、本発明で言う受光センサの一例である。複数のセンサＩＣチップ３は、主走査方向ｘに沿って基板１上に搭載されており、図２に示すようにレンズアレイ５の直下に配置されている。センサＩＣチップ３は、光電変換機能を有しており、受光量に対応した出力レベルの画像信号を出力するように構成されている。

図３〜図６に示すように、導光体４は、たとえば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）などのアクリル樹脂からなる透明度が高い部材であり、断面略円形状とされている。導光体４は、光入射面４ａ、光反射面４ｂ、および光出射面４ｃを有している。光入射面４ａは、図１に示すように光源モジュール２からの光を導光体４内に導入するための面であり、導光体４の主走査方向ｘにおける一端面によって構成されている。光入射面４ａは、光源モジュール２からの光が散乱することを防止するために、鏡面仕上げとされており、本実施形態においては、図３および図４に示すようにゆるやかな凸状とされている。本実施形態においては、導光体４は、全長が２３０ｍｍ程度、直径が４ｍｍ程度とされている。

光反射面４ｂは、光入射面４ａから主走査方向ｘに沿って進行してきた光を光出射面４ｃに向けて方向ｚ’に沿って反射するための面である。図３〜図６に示すように、光反射面４ｂは、微細粗面４２と凹凸面４３とによって構成されている。本実施形態においては、光反射面４ｂは、帯状部４１に形成されている。帯状部４１は、主走査方向ｘに延びる一定幅の凸部である。本実施形態においては、帯状部４１は、幅が０．８ｍｍ程度、高さが０．２ｍｍ程度とされている。微細粗面４２は、主走査方向ｘにおいて光入射面４ａ寄りに位置している。

微細粗面４２は、導光体４を成形するための金型の一部をエッチングなどによりあらしたり、成形後に帯状部４１の一部に対してエッチングを施したりすることなどにより形成される。本実施形態においては、微細粗面４２は、長さが２５ｍｍ程度、幅が０．２５ｍｍ程度とされている。後述する効果を適切に発揮させるには、微細粗面４２の長さは、３つのＬＥＤチップ２２のうち両端に位置する２つのＬＥＤチップ２２どうしの距離の１０〜３０倍であることが望ましい。本実施形態においては、これらの２つのＬＥＤチップ２２どうしの距離は、１．２ｍｍ程度である。

凹凸面４３は、微細粗面４２よりも光入射面４ａから離間した位置に設けられている。本実施形態の凹凸面４３は、主走査方向ｘに配列された複数の溝４３ａによって構成されている。図３および図４に示すように、溝４３ａは、帯状部４１の全幅にわたって方向ｙ’に延びる断面円弧形状とされている。複数の溝４３ａは、主走査方向ｘにおける配列ピッチが１ｍｍとされている。溝４３ａは、光入射面４ａから遠ざかるほど大とされており、最深部の半径が０．０５〜０．１４ｍｍ程度とされている。

光出射面４ｃは、原稿Ｄｃに向けて光を出射する面であり、主走査方向ｘに延びている。光出射面４ｃからは、主走査方向ｘに延びた線状光が出射される。導光体４は、スペーサ６１を介してケース６に取付けられている。

レンズアレイ５は、原稿Ｄｃによって反射された光を複数のセンサＩＣチップ３に正立等倍で集束するためのものである。レンズアレイ５は、主走査方向ｘに延びるブロック状のホルダと主走査方向ｘに沿って配列された複数のレンズとを備えている。これらのレンズは、その光軸が主走査方向ｘおよび副走査方向ｙのいずれに対しても直角である方向ｚに延びている。

ケース６は、合成樹脂製であり、主走査方向ｘに延びる略ブロック状である。ケース６は、基板１、光源モジュール２、複数のセンサＩＣチップ３、導光体４、およびレンズアレイ５を収容している。

次に、導光体４、線状光源Ｂ、およびイメージセンサモジュールＡの作用について説明する。

本実施形態によれば、図１に示すように、光源モジュール２から斜め下方向に発せられた光は、微細粗面４２によって反射される。３つのＬＥＤチップ２２から近い位置で反射された光ほど、赤色光、緑色光、青色光が反射される方向が異なりやすい。しかし、微細粗面４２に到達した光は、あらゆる方向に散乱される。これにより、赤色光、緑色光、青色光が反射される方向がはっきりと異なってしまうことを防止することが可能である。したがって、線状光源Ｂから出射される線状光を主走査方向ｘの全域にわたって赤色光、緑色光、青色光を均一にはっすることが可能であり、原稿Ｄｃに記載された内容を均一な色相で読み取ることができる。

一方、凹凸面４３は、光源モジュール２から比較的離れているため、凹凸面４３によって反射された光が不当に分光するおそれが少ない。さらに、複数の溝４３ａは、微細粗面４２とは異なり、各溝４３ａを設定された大きさおよび形状に正確に形成しやすい。このため、光源モジュール２からの距離が遠い溝４３ａほど光を反射する効果を増進させ、線状光の輝度を均一化するのに適している。

微細粗面４２は、複数の溝４３ａと比べて方向ｙ’に光を散乱させやすい。しかしながら、本実施形態においては、微細粗面４２の幅が、溝４３ａの幅の１／３程度とされている。これにより、線状光のうち微細粗面４２によって反射された部分が方向ｙ’に不当に広がってしまうことを防止することができる。また、線状光のうち光源モジュール２に近い部分ほど輝度が過度に高くなってしまうことを回避することができる。

３つのＬＥＤチップ２２を方向ｚ’に直列配置することにより、線状光が方向ｙ’において赤色光、緑色光、青色光の照射範囲が不当にずれてしまうことを抑制することができる。このような配置は、主走査方向ｘにおける混色を図るには不利であるが、上述した微細粗面４２の機能によりこの不利益を解消することが可能である。この結果、線状光源Ｂから発せられる線状光は、主走査方向ｘおよび方向ｙ’の双方向において赤色光、緑色光、青色光の照射範囲がばらつくおそれが少ない、均一な光となる。

本発明に係る導光体、線状光源、およびイメージセンサモジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る導光体、線状光源、およびイメージセンサモジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明に係るイメージセンサモジュールの一例を示す要部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係る導光体の一例を示す要部断面図である。 本発明に係る導光体の一例を示す要部底面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 従来のイメージセンサモジュールの一例を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ イメージセンサモジュール
Ｂ 線状光源
Ｄｃ 原稿
Ｓｔ 原稿載置台
ｘ 主走査方向（第１方向）
ｙ 副走査方向
ｙ’ （第３）方向
ｚ 方向
ｚ’ （第２）方向
１ 基板
２ 光源モジュール
３ センサＩＣチップ（受光センサ）
４ 導光体
５ レンズアレイ
６ ケース
２０ 光源基板
２１ 端子
２２ ＬＥＤチップ
２３ ケース
４１ 帯状部
４ａ 光入射面
４ｂ 光反射面
４２ 微細粗面
４３ 凹凸面
４３ａ 溝
４ｃ 光出射面

Claims (6)

1. 第１方向端部に設けられた光入射面と、
   上記第１方向に延びており、上記光入射面から入射した光を上記第１方向と直角である第２方向に反射する光反射面と、
   上記光反射面から進行してきた光を上記第１方向に延びる線状光として出射する光出射面と、
   を備える導光体であって、
   上記光反射面は、上記光入射面寄りに位置する微細粗面と、この微細粗面よりも上記光入射面から離間しており、かつ複数の凹部が上記第１方向に配列された凹凸面と、を有することを特徴とする、導光体。
2. 上記複数の凹部は、上記第１および第２方向のいずれに対しても直角である第３方向にそれぞれが延びる複数の溝である、請求項１に記載の導光体。
3. 上記微細粗面の上記第３方向における幅は、上記複数の溝の上記第３方向における長さよりも小である、請求項２に記載の導光体。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の導光体と、
   上記光入射面に正対する光源モジュールと、
   を備えることを特徴とする、線状光源。
5. 上記光源モジュールは、赤色光、緑色光、および青色光を発する３つのＬＥＤチップを備えており、
   上記３つのＬＥＤチップは、上記第２方向に直列配置されている、請求項４に記載の線状光源。
6. 請求項４または５に記載の線状光源と、
   上記第１方向に沿って配列されており、読取対象物によって反射された上記線状光源からの線状光を受光する１以上の受光センサと、
   を備えることを特徴とする、イメージセンサモジュール。

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