JP2009081644A - 導光体、およびイメージセンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光出射面から発せられる線状光の各所の光量の均一化を図りつつ、容易に製造することが可能な導光体、およびこの導光体を備えたイメージセンサモジュールを提供すること。
【解決手段】全体として直線状に延び、かつ略円柱形状に形成されており、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から入射した光を対向する方向ｚ’に向けて反射させる光反射面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させる光出射面４Ｃと、を備える導光体４であって、光反射面４Ｂは、主走査方向ｘに延びて形成された凸部４１の先端に設けられている。
【選択図】 図４

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、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樹脂からなる。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テーパ状の溝が、主走査方向ｘに所定のピッチで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。

上記構成のイメージセンサモジュールＸにおいては、光反射面９４ｂの上記溝に到達した光は、当該溝のテーパ面で反射されて略一定の方向に向かう。そうすると、光出射面９４ｃから出射される線状光については、溝ピッチ相当で複数の光量のピークが生じることになる。このようなことでは、読取対象物における主走査方向ｘの全長域の照度に大きなバラつきが生じてしまい、読取対象物を読み取って得られる画像の質が低下してしまう。これに対し、上記溝ピッチを狭くして出射される線状光の各所の光量の均一化を図ることが考えられる。しかしながら、導光体９４は、一般に射出成形によって形成される。上記溝ピッチを狭くするには、成形金型において高い寸法精度が要求される。このことは、金型の製作に困難を来すことになり、ひいては導光体の製造も困難になるという不都合があった。

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、光出射面から発せられる線状光の各所の光量の均一化を図りつつ、容易に製造することが可能な導光体、およびこの導光体を備えたイメージセンサモジュールを提供することを課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される導光体は、全体として直線状に延び、かつ略円柱形状に形成されており、長手方向端部に設けられた光入射面と、上記長手方向に延びており、上記光入射面から入射した光を対向する出射方向に向けて反射させる光反射面と、上記光反射面から進行してきた光を上記長手方向に延びる線状光として出射させる光出射面と、を備える導光体であって、上記光反射面は、上記長手方向に延びて形成された凸部の先端に設けられていることを特徴としている。

上記構成の導光体によれば、光反射面が凸部の先端に設けられているため、光反射面とそれ以外の部分との境界を正確に規定することができる。したがって、上記光反射面に一様な光散乱反射機能を持たせることにより、光出射面から発せられる線状光の各所の光量の均一化を図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、上記光反射面には、白色塗装が施されている。この場合、光反射面は凸部の先端に設けられているので、当該光反射面に白色塗装を施す作業は容易になる。また、本発明の他の好ましい実施の形態においては、上記光反射面は、微細粗面とされている。このような微細粗面の形成は、導光体を成形するための金型の一部にシボ加工を施す、あるいは凸部の先端に対してブラスト処理を施すことによって容易に達成される。このようにして、光反射面が凸部の先端に設けられる構成では、当該光反射面に一様な光散乱反射機能を容易に付与することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記凸部は、その幅が、上記長手方向において上記光入射面から離間するほど連続的に広がる領域を有する。光入射面から入射して導光体内の各所に到達する光量については光入射面から遠ざかるにつれて低下する傾向にあるところ、上記構成によれば、光出射面から発せられる線状光の各所の光量の均一化を図るうえで好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記出射方向を挟む両側面のそれぞれにおいて、上記長手方向に対して直角、かつ上記出射方向と異なる方向に突出する凸片がさらに設けられている。

本発明の第２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１の側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、上記導光体を収容するケースと、上記長手方向に沿って配列され、読取対象物によって反射された線状光を受光する受光センサと、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調で読み取ることができる。また、好ましくは、導光体に上記凸片が設けられている場合、上記ケースには、上記長手方向に延びており、上記導光体の上記凸片と嵌合する溝部が形成されている。このような構成によれば、導光体を上記ケースへ組み付ける際に、容易に位置決めすることができる。

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〜図３は、本発明に係るイメージセンサモジュールの一例を、図４〜図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。

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、全長にわたって断面略円形状を有する略円柱形状とされている。導光体４は、たとえば金型を用いた射出成形によって形成されたものであり、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４および図５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、この光反射面４Ｂに対向して設けられた光出射面４Ｃに向けて方向ｚ’（出射方向）に沿って反射させるための面である。図４〜図６に示すように、光反射面４Ｂは、凸部４１の先端に設けられている。凸部４１は、主走査方向ｘに延びる断面略矩形の帯状とされている。本実施形態では、凸部４１の先端は平面状とされ、この先端部分に白色塗装が施されることによって光散乱機能を有する光反射面４Ｂが形成されている。白色塗装を施す手法としては、ホットスタンプやスクリーン印刷などが挙げられる。

本実施形態では、凸部４１は、その幅寸法（方向ｙ’における寸法）が変化する領域を有しており、主走査方向ｘにおける両端近傍に位置する一定幅領域４Ｂａ，４Ｂｃと、これら一定幅領域４Ｂａ，４Ｂｃの間に位置する幅変化領域４Ｂｂとを含んで構成されている。幅変化領域４Ｂｂにおいては、光入射面４Ａから遠ざかるほどその幅が連続して一様に広がるようになっている。幅変化領域４Ｂｂは、実質的に主走査方向ｘにおける大部分を占めている。本実施形態においては、凸部４１は、高さが０．２ｍｍ程度とされている。一定幅領域４Ｂａは、長さが４２ｍｍ程度、幅が０．２ｍｍ程度とされており、幅変化領域４Ｂｂは、長さが１８０ｍｍ程度、幅が０．２〜０．８５ｍｍ程度とされており、幅一定領域４Ｂｃは、長さが２．２ｍｍ程度、幅が０．８５ｍｍ程度とされている。このような構成の凸部４１は、図６に表れているように、主走査方向ｘに直角である断面において、周囲の円弧状の側面部分を一部に含む円Ｃの内側に位置している。

なお、光反射面４Ｂとしては、上述のように白色塗装を施すことによって形成されたものに代えて、微細粗面とすることによって形成されたものとしてもよい。この場合、微細粗面は、導光体４を成形するための金型の一部をシボ加工によってあらしたり、成形後に凸部４１の先端に対してブラスト処理を施したりすることなどにより形成される。当該ブラスト処理においては、たとえば粒径が５０〜２００μｍ程度の金属粒子が使用される。

図５および図６によく表れているように、導光体４には複数の凸片４２が突出形成されている。これら凸片４２は、方向ｚ’を挟む両側面において対をなすように設けられ、主走査方向ｘにおいては複数の対が所定の間隔を隔てるように位置している。凸片４２は、主走査方向ｘに対して直角で、かつ方向ｚ’に対して直角である方向に沿って突出させられ、主走査方向ｘにおいて所定の長さを有する。なお、凸片４２は、主走査方向ｘに対して直角な方向に突出していればよく、必ずしも方向ｚ’に対して直角な方向に突出していなくもよい。出射方向である方向ｚ’と異なる方向に突出していればよい。

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。

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、合成樹脂製のケース本体６１よびスペーサ６２からなり、主走査方向ｘに延びる略ブロック状とされている。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。より詳細には、基板１、光源モジュール２、およびレンズアレイ５は、ケース本体６１の適所に取り付けられており、導光体４は、スペーサ６２を介してケース本体６１に取り付けられている。

図２および図３に表れているように、スペーサ６２には、導光体４を収容するための凹部６２ａと、導光体４の位置決めに利用される溝部６２ｂと、導光体４の脱落を防止するストッパ部６２ｃとが形成されている。凹部６２ａは、導光体４の直径よりも大きい幅を有しており、主走査方向ｘの全長にわたって上方に開口している。溝部６２ｂは、導光体４の凸片４２が嵌合可能な形状とされており、凸片４２の嵌合時には、出射方向（方向ｚ’）が垂直方向に対して傾斜する一定の姿勢となるように設けられている。ストッパ部６２ｃは、導光体４の一方の凸片４２に対応する部位に設けられている。このストッパ部６２ｃが凸片４２を係止することによって、導光体４が一定の姿勢で保持される。

なお、ケース６としては、上述のようにケース本体６１とスペーサ６２とが別体とされた構成に代えて、これらが一体形成されたものとすることができる。

次に、上記構成の導光体４、およびこの導光体４を備えた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、光源モジュール２から発せられて導光体４内を進行する光は、光反射面４ｂによって反射され、光出射面４ｃから出射される。光反射面４ｂは一様な光散乱反射機能を有するため、光出射面４ｃから出射する線状光については、主走査方向ｘの全長域にわって各所の光量がほぼ均一な状態で発することが可能となる。したがって、原稿Ｄｃの記載内容を均一な色調の画像データとして読み取ることができる。

また、本実施形態では、光反射面４Ｂが凸部４１の先端に設けられているため、断面略円形状とされた導光体４においても光反射面４Ｂとそれ以外の部分との境界を正確に規定することができる。このことは、光出射面４Ｃから出射する線状光の各所の光量を均一にするうえで好適である。

本実施形態では、凸部４１の先端に形成された光反射面４Ｂは、凸部４１の先端に白色塗装を施すことにより形成されている。光反射面４Ｂの形成は、たとえば凸部４１の先端を白色の塗料やフィルムに押し付けて転写することによって容易に行うことができる。したがって、上記構成によれば、導光体４を容易に製造することができる。また、導光体４には、出射方向である方向ｚ’を挟む両側面のそれぞれにおいて、この方向ｚ’に対して直角な方向に突出する凸片４２が形成されている。これら凸片４２は、白色塗装を施す際に、導光体４のガタツキを防止し、確実に位置決めするのに役立てることができる。

光入射面４Ａから入射して導光体４内の各所に到達する光の量は、光入射面４Ａから遠ざかるにつれて低下する傾向にある。これに対し、本実施形態では、上述のように光反射面４Ｂは光入射面４Ａから遠ざかるほど幅が一様に広がる幅変化領域４Ｂｂを有している。かかる構成は、光出射面４Ｃから発せられる線状光の各所の光量の均一化を図るうえで好適である。

また、光反射面４Ｂのうち光入射面４Ａに近い方の端部は幅狭な一定幅領域４Ｂａとされている。これは、光入射面４Ａの近傍においては到達する光の量が十分に大きいことを考慮したことによる。一方、光反射面４Ｂのうち光入射面４Ａから遠い方の端部は幅広な一定幅領域４Ｂｃとされている。これは、主走査方向ｘに進行して端面に到達し、当該端面において反射して戻ってくる光を考慮したことによる。このような構成は、光出射面４Ｃから発せられる線状光の各所の光量を均一にするうえで、より好ましいものである。

導光体を収容するケース６（スペーサ６２）においては、導光体４の凸片４２に嵌合する溝部６２ｂ、および凸片４２を係止するストッパ部６２ｃが形成されている。これにより、断面円形状の導光体４を、ケース６に対して一定の姿勢で確実に位置決めすることができる。したがって、この導光体４と、ケース６に取り付けられた光源モジュール２とは、常に所望の相対位置関係が維持されることになる。このことは、光出射面４Ｃからの線状光の各所の光量を均一にするうえで好適である。

本発明に係る導光体、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、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。

上記実施形態において、光反射面が設けられる凸部については、その幅が光入射面から遠ざかるほど連続的に変化する領域を有する構成とされているが、これに代えて、光入射面から遠ざかるにつれて凸部の幅が段階的に変化する構成としてもよい。また、導光体の長手方向において凸部が一連に設けられた構成に代えて、上記長手方向において分離するように複数の凸部を設けてもよい。

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。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ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４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
Ｄｃ 原稿（読取対象物）
Ｓｔ 原稿載置台
ｘ 主走査方向（長手方向）
ｙ 副走査方向
ｙ’ 方向
ｚ 方向
ｚ’ 方向（出射方向）
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
４１ 凸部
４２ 凸片
４Ａ 光入射面
４Ｂ 光反射面
４Ｂｂ 幅変化領域
４Ｃ 光出射面
６２ｂ 溝部

Claims (7)

1. 全体として直線状に延び、かつ略円柱形状に形成されており、
   長手方向端部に設けられた光入射面と、上記長手方向に延びており、上記光入射面から入射した光を対向する出射方向に向けて反射させる光反射面と、上記光反射面から進行してきた光を上記長手方向に延びる線状光として出射させる光出射面と、を備える導光体であって、
   上記光反射面は、上記長手方向に延びて形成された凸部の先端に設けられていることを特徴とする、導光体。
2. 上記光反射面には、白色塗装が施されている、請求項１に記載の導光体。
3. 上記光反射面は、微細粗面とされている、請求項１に記載の導光体。
4. 上記凸部は、その幅が、上記長手方向において上記光入射面から離間するほど連続的に広がる領域を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の導光体。
5. 上記出射方向を挟む両側面のそれぞれにおいて、上記長手方向に対して直角、かつ上記出射方向と異なる方向に突出する凸片がさらに設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の導光体。
6. 請求項１ないし５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、上記導光体を収容するケースと、上記長手方向に沿って配列され、読取対象物によって反射された線状光を受光する受光センサと、を備えることを特徴とする、イメージセンサモジュール。
7. 請求項５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、上記導光体を収容するケースと、上記長手方向に沿って配列され、読取対象物によって反射された線状光を受光する受光センサと、を備え、
   上記ケースには、上記長手方向に延びており、上記導光体の上記凸片と嵌合する溝部が形成されていることを特徴とする、イメージセンサモジュール。