JP2011182370A - 光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一端に発光素子が配置された棒状の導光体と、導光体に並ぶよう配置され、導光体からの光を原稿面に向かって反射する第1の反射鏡および第2の反射鏡とを具え、導光体は、長手方向に沿って形成された光出射面と、光出射面に対向する周面に形成された、発光素子からの光を原稿載置面に向かって反射する第1の光反射面および発光素子からの光を第1の反射鏡および第2の反射鏡に向かって反射する第2の光反射面とを有し、第1の反射鏡および第2の反射鏡は、原稿載置面において、第1の光反射面からの光の光軸位置が、第1の反射鏡からの反射光の光軸位置と第2の反射鏡からの反射光の光軸位置との間に位置するよう配置されている。
【選択図】図1
Description
このような光源装置としては、一端に発光素子が配置された棒状の導光体と、この導光体に並ぶよう配置された反射鏡とを具えてなるものが知られている(特許文献1参照。)。
ここで、高照度照明領域とは、所定の照度例えば最大照度の90%以上の照度を有する照明領域である。
しかしながら、このような光源装置においては、以下のような問題がある。
図13は、従来の光源装置において、導光体および反射鏡を導光体からの光の光軸位置と反射鏡からの反射光の光軸位置とが互いに離間するよう配置した場合における原稿載置面での副走査方向の照度分布を示す曲線図である。この図において、縦軸は相対照度、横軸は副走査方向における位置を示し、aは導光体からの光による照度分布曲線、bは反射鏡からの反射光による照度分布曲線、cは装置全体からの光による照度分布曲線である。また、原稿読取軸の位置をY1で示し、原稿読取軸に対する導光体からの光の方向および原稿読取軸に対する反射鏡からの反射光の方向を、それぞれ矢印a1,b1で示す。
この図13に示すように、導光体および反射鏡を導光体からの光の光軸位置と反射鏡からの反射光の光軸位置とが互いに離間するよう配置した場合には、副走査方向における幅の大きい高照度照明領域R1を形成することが可能である。然るに、この高照度照明領域R1のうち、導光体からの光および反射鏡からの反射光のいずれか一方のみによる領域部分においては、原稿読取軸の一側および他側のいずれかからの光のみが照射されるため、原稿2の一面に凹凸があると影が生じることから、原稿を読み取るための有効照明領域R2としては、原稿読取軸の一側から照射される導光体からの光による照明領域と、原稿読取軸の他側から照射される反射鏡からの反射光による照明領域とが重なる領域部分しか利用できず、しかも、有効照明領域R2として利用できない領域部分は、導光体からの光による照明領域および反射鏡からの反射光による照明領域の各々の1/2にも及ぶため、光の利用効率が低い、という問題がある。
一端に発光素子が配置された棒状の導光体と、それぞれ前記導光体に並ぶよう配置され、当該導光体からの光を原稿載置面に向かって反射する第1の反射鏡および第2の反射鏡とを具えてなり、
前記導光体は、その長手方向に沿って形成された光出射面と、この光出射面に対向する周面に形成された、前記発光素子からの光を前記原稿載置面に向かって反射する第1の光反射面と、前記光出射面に対向する周面に形成された、前記発光素子からの光を前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡に向かって反射する第2の光反射面とを有し、
前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡は、前記原稿載置面において、前記第1の光反射面からの光の光軸位置が、前記第1の反射鏡からの反射光の光軸位置と前記第2の反射鏡からの反射光の光軸位置との間に位置するよう配置されていることを特徴とする。
一端に発光素子が配置された棒状の導光体と、それぞれ前記導光体に並ぶよう配置され、当該導光体からの光を原稿載置面に向かって反射する第1の反射鏡および第2の反射鏡とを具えてなり、
前記導光体は、その長手方向に沿って形成された光出射面と、この光出射面に対向する周面に形成された、前記発光素子からの光を前記原稿載置面に向かって反射する第1の光反射面と、前記光出射面に対向する周面に形成された、前記発光素子からの光を前記第1の反射鏡に向かって反射する第2の光反射面と、前記発光素子からの光を前記第2の反射鏡に向かって反射する第3の光反射面とを有し、
前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡は、前記原稿載置面において、前記第1の光反射面からの光の光軸位置が、前記第1の反射鏡からの反射光の光軸位置と前記第2の反射鏡からの反射光の光軸位置との間に位置するよう配置されていることを特徴とする。
また、前記導光体、前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡を固定保持するシャーシを有し、このシャーシには、原稿からの原稿反射光を透過させるスリットが形成されていることが好ましい。
また、第1の反射鏡および第2の反射鏡が、原稿載置面において、当該第1の反射鏡からの反射光による照明領域の一部が当該第2の反射鏡からの反射光による照明領域の一部と重なるよう配置されることにより、高照度照明領域の副走査方向における中央に、原稿読取軸の一側から照射される導光体の第1の光反射面からの光のみによる領域部分、すなわち原稿の凹凸による影が生ずる領域部分が生じることを回避することができる。
図1は、原稿読取装置に搭載された本発明の光源装置の一例における構成を示す説明用断面図であり、図2は、図1に示す光源装置における導光体、第1の反射鏡および第2の反射鏡を示す斜視図、図3は、図1に示す光源装置における導光体を示す縦断面図である。
この光源装置は、原稿読取装置において原稿2が載置される透光性を有する原稿台5の下方に配置され、原稿台5の原稿載置面1に平行な平面に沿って主走査方向に伸びるよう配置された棒状の導光体10と、この導光体10に原稿載置面1に垂直な原稿読取軸Yを介して離間して平行に並ぶよう配置された、それぞれ主走査方向に伸びる長尺な矩形の板状の第1の反射鏡20および第2の反射鏡25を有する。図示の例では、第1の反射鏡20および第2の反射鏡25はそれぞれ平面ミラーであって、第2の反射鏡25が、第1の反射鏡20の上側縁部に連結して一体的に形成されている。
本発明において、「副走査方向」とは、原稿載置面1に対して光源装置を相対的に移動させるときの移動方向を意味し、「主走査方向」とは、副走査方向と垂直な方向であって原稿載置面に対して平行な方向を意味する。
導光体10の一端には、発光素子30が当該導光体10の一端面から離間して配置され、導光体10の一端面と発光素子30との間の空間を取り囲むようミラー31が配置されている。一方、導光体10の他端面には、発光素子30からの光を拡散反射する光拡散反射板35が配置されている。
光拡散反射板35としては、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリカーボネート(PC)等の樹脂中に、酸化チタン、炭酸カルシウム、ガラスビーズ等が含有されてなるものを用いることができる。
また、シャーシ40における基台41を構成する材料としては、アルミニウムなどの金属材料を用いることができ、導光体保持台45および反射鏡保持台46を構成する材料としては、アルミニウムなどの金属材料、ポリカーボネート樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
而して、本発明の光源装置においては、第1の反射鏡20および第2の反射鏡25は、原稿載置面1において、第1の光反射面からの光L1の光軸位置P1が、第1の反射鏡20からの反射光L2の光軸位置P2と第2の反射鏡25からの反射光L3の光軸位置P3との間に位置するよう配置されている。
具体的には、「第1の光反射面からの光の光軸位置」とは、第1の光反射面からの光によって原稿載置面に形成された照明領域において、最も照度の高い位置のことを意味するし、「第1の反射鏡からの反射光の光軸位置」とは、第1の反射鏡からの反射光によって原稿載置面に形成された照明領域において、最も照度の高い位置のことを意味し、「第2の反射鏡からの反射光の光軸位置」とは、第2の反射鏡からの反射光によって原稿載置面に形成された照明領域において、最も照度の高い位置のことを意味する。
本発明において、第1の光反射面からの光の光軸位置は、以下のようにして求められる。すなわち、光源装置における第1の反射鏡および第2の反射鏡から原稿載置面に照射される反射光を遮光した状態で、当該光源装置を点灯させ、導光体の第1の反射面からの光によって原稿載置面に形成される照明領域の照度分布を測定し、この照明領域において照度が最も高い位置を特定することにより求められる。
また、第1の反射鏡からの反射光の光軸位置は、以下のようにして求められる。すなわち、光源装置を点灯させ、導光体の第1の光反射面からの光、第1の反射鏡からの反射光および第2の反射鏡からの反射光によって原稿載置面に形成された照明領域の照度分布を測定する(以下、測定された照度分布を「第1の照度分布」という。)と共に、第1の反射鏡からの反射光を遮光した状態で、光源装置を点灯させ、導光体の第1の光反射面からの光および第2の反射鏡からの反射光によって原稿載置面に形成された照明領域の照度分布を測定し(以下、測定された照度分布を「第2の照度分布」という。)、第1の照度分布と第2の照度分布との差から、第1の反射鏡からの反射光によって原稿載置面に形成された照明領域の照度分布を測定し、この照明領域において照度が最も高い位置を特定することにより求められる。
また、第2の反射鏡からの反射光の光軸位置は、以下のようにして求められる。すなわち、第2の反射鏡からの反射光を遮光した状態で、光源装置を点灯させ、導光体の第1の光反射面からの光および第1の反射鏡からの反射光によって原稿載置面に形成された照明領域の照度分布を測定し(以下、測定された照度分布を「第3の照度分布」という。)、第1の照度分布と第3の照度分布との差から、第2の反射鏡からの反射光によって原稿載置面に形成された照明領域の照度分布を測定し、この照明領域において照度が最も高い位置を特定することにより求められる。
また、第1の光反射面12からの光L1の光軸位置P1から第1の反射鏡20からの反射光L2の光軸位置P2までの距離と、第1の光反射面12からの光L1の光軸位置P1から第2の反射鏡25からの反射光L3の光軸位置P3までの距離との比は、例えば1である。
図4(1)に示すように、図1に示す光源装置においては、導光体10の第1の光反射面12からの光L1による照明領域(照度分布曲線aに係る照明領域)には、その副走査方向における一側領域部分に第1の反射鏡20からの反射光L2による照明領域(照度分布曲線bに係る照明領域)が重畳して形成されると共に、その副走査方向における他側領域部分に第2の反射鏡25からの反射光L3による照明領域(照度分布曲線cに係る照明領域)が重畳して形成される。このため、図4(2)に示すように、光源装置全体からの光による照明領域(照度分布曲線dに係る照明領域)は、副走査方向における幅が大きい高照度照明領域(R1)を有することが理解される。
また、高照度照明領域R1のうち、原稿読取軸Yの一側(図1において左側)から照射される導光体10の第1の光反射面12からの光L1による照明領域と、それぞれ原稿読取軸Yの他側(図1において右側)から照射される第1の反射鏡20からの反射光L2による照明領域または第2の反射鏡25からの反射光L3による照明領域とが重なる領域部分においては、原稿読取軸Yに対して互いに異なる方向からの光、具体的には原稿読取軸Yの一側の方向からの光と原稿読取軸Yの他側からの光とが照射されるため、原稿2の一面に凹凸があっても影が生じることがなく、従って、この領域部分が原稿を読み取るための有効照明領域R2として利用される。そして、図1に示す光源装置においては、光源装置全体による照明領域うち、第1の反射鏡20からの反射光L2による照明領域の約1/2および第2の反射鏡25からの反射光L3による照明領域の約1/2を犠牲にしているのみで、導光体10の第1の反射面12からの光L1による照明領域全体を利用していることが理解される。
また、第1の反射鏡20および第2の反射鏡25が、原稿載置面1において、当該第1の反射鏡20からの反射光L2による照明領域の一部が当該第2の反射鏡20からの反射光L2による照明領域の一部と重なるよう配置されることにより、高照度照明領域の副走査方向における中央に、原稿読取軸Yの一側から照射される導光体10の第1の光反射面12からの光L1のみによる領域部分、すなわち原稿2の凹凸による影が生ずる領域部分が生じることを回避することができる。
図5(1)に示すように、第1の反射鏡20からの反射光L2による照明領域(照度分布曲線bに係る照明領域)には、その副走査方向における一側領域部分に導光体10の第1の光反射面12からの光L1による照明領域(照度分布曲線aに係る照明領域)が重畳して形成されると共に、その副走査方向における他側領域部分に第2の反射鏡25からの反射光L3による照明領域(照度分布曲線cに係る照明領域)が重畳して形成される。このため、図5(2)に示すように、光源装置全体からの光による照明領域(照度分布曲線dに係る照明領域)は、副走査方向における幅が大きい高照度照明領域(R1)を有するものである。
然るに、高照度照明領域R1において、原稿2の凹凸による影が生じない領域部分、すなわち原稿を読み取るための有効照明領域R2は、原稿読取軸Yの一側から照射される導光体10の第1の光反射面12からの光L1による照明領域と、原稿読取軸Yの他側から照射される第1の反射鏡20からの反射光L2による照明領域とが重なる領域部分のみであるため、有効照明領域R2としては、副走査方向における幅が小さいものとなり、しかも、第2の反射鏡25からの反射光L3による照明領域の大部分を犠牲にしているため、光の利用効率が極めて低い、という問題を有する。
この例の導光体10においては、その長手方向に垂直な断面における外周輪郭が円弧状の光出射面11が、当該導光体10の長手方向に沿って形成されており、その光出射面11に対向する周面には、それぞれ表面に微小プリズム群が形成された、発光素子30からの光を原稿載置面1に向かって反射する第1の光反射面12と、発光素子30からの光を第1の反射鏡20に向かって反射する第2の光反射面13と、発光素子30からの光を第2の反射鏡25に向かって光を反射する第3の光反射面14とが、当該導光体10の長手方向に沿って形成されている。
而して、上記の光源装置においては、第1の反射鏡20および第2の反射鏡25は、原稿載置面1において、第1の光反射面12からの光L1の光軸位置P1が、第1の反射鏡20からの反射光L2の光軸位置P2と第2の反射鏡25からの反射光L3の光軸位置P3との間に位置するよう配置されている。
また、第1の反射鏡20および第2の反射鏡25は、原稿載置面1において、当該第1の反射鏡20からの反射光L2による照明領域の一部が当該第2の反射鏡20からの反射光L2による照明領域の一部と重なるよう配置されていることが好ましい。
この光源装置におけるその他の基本的な構成は、図1に示す光源装置と同様である。
また、第1の反射鏡20および第2の反射鏡25が、原稿載置面1において、当該第1の反射鏡20からの反射光L2による照明領域の一部が当該第2の反射鏡20からの反射光L2による照明領域の一部と重なるよう配置されることにより、高照度照明領域の副走査方向における中央に、原稿読取軸Yの一側から照射される導光体10の第1の光反射面12からの光L1のみによる領域部分、すなわち原稿2の凹凸による影が生ずる領域部分が生じることを回避することができる。
この光源装置は、図7(2)に示すように、導光体10の光出射面11における第1の光反射面12からの光L1の光軸が交差する位置に、当該導光体10の長手方向に沿って伸びる複数(図示の例では2つ)の凸部16が形成されていることを除き、図1に示す光源装置と同様の構成である。
図8は、図7に示す光源装置からの光による副走査方向の照度分布を示す曲線図である。この図において、縦軸は相対照度、横軸は副走査方向における位置を示し、aは導光体からの光による照度分布曲線、bは第1の反射鏡からの反射光による照度分布曲線、cは第2の反射鏡からの反射光による照度分布曲線、dは装置全体からの光による照度分布曲線である。
図7に示す光源装置によれば、導光体10の光出射面11に凸部16が形成されているため、当該導光体10の第1の光反射面12からの光L1が光出射面11を通過する際に拡散することにより、図8(1)に示すように、第1の光反射面12からの光L1による照明領域(照度分布曲線aに係る照明領域)は、副走査方向における幅が大きいものとなるため、第1の反射鏡20からの反射光L2および第2の反射鏡25からの反射光L3のいずれか一方のみによる領域部分、すなわち原稿2の凹凸による影が生ずる領域部分の副走査方向における幅を小さくすることができ、従って、高照度照明領域R1における有効照明領域R2の割合が大きいので、一層高い光の利用効率が得られる。
例えば第1の反射鏡20および第2の反射鏡25は、互いに分離したものであってもよい。
また、第1の反射鏡20および第2の反射鏡25としては、集光機能を有する凹面鏡を用いることができる。
発光素子として白色LEDを用い、下記の条件により、図1に示す光源装置(A)を作製した。
導光体(10)は、材質がアクリル系樹脂で、全長が340mm、光出射面(11)を形成する円弧の半径が2.8mm、第1の光反射面(12)の幅が1.0mm、第2の光反射面(13)の幅が1.0mmである。
第1の反射鏡(20)および第2の反射鏡(25)は、それぞれ長尺な矩形の板状の平面ミラーであって、第1の反射鏡(20)の縦横の寸法が5.2mm×360mm、第2の反射鏡(25)の縦横の寸法が2.8mm×360mmである。
この光源装置(A)によって、導光体(10)の垂直方向に8mm離間した原稿載置面(1)に光を照射し、副走査方向における照度分布を測定した。
ここで、原稿載置面(1)において、導光体(10)における第1の反射面(11)からの光(L1)の光軸位置(P1)と第1の反射鏡(20)からの反射光(L2)の光軸位置(P2)との距離、および導光体(10)における第1の反射面(12)からの光(L1)の光軸位置(P1)と第2の反射鏡(25)からの反射光(L3)の光軸位置(P3)との距離は、いずれも2.5mmである。
この図から明らかなように、光源装置(A)においては、導光体の第1の光反射面からの光による照明領域には、その副走査方向における一側領域部分に第1の反射鏡からの反射光による照明領域の一部が重畳して形成されると共に、その副走査方向における他側領域部分に第2の反射鏡からの反射光による照明領域の一部が重畳して形成されており、更に、第1の反射鏡からの反射光による照明領域および第2の反射鏡からの反射光による照明領域は、それぞれの一部が互いに重畳するよう形成されている。
そして、光源装置(A)による高照度照明領域(最大照度の90%以上の照度を有する照明領域)の副走査方向における幅を測定したところ、5.5mmであり、導光体の第1の光反射面からの光による照明領域と、第1の反射鏡および/または第2の反射鏡からの反射光による照明領域とが重なる領域部分、すなわち原稿の凹凸による影が生じない有効照明領域の幅を測定したところ、5.5mmであった。
また、光源装置(A)による照明領域において、原稿載置面上の照射光に対する、有効照明領域に係る光の利用効率を測定したところ、80%であった。
以上のように、光源装置(A)によれば、副走査方向における幅が大きい高照度照明領域が形成され、しかも、高い光の利用効率が得られることが確認された。
発光素子として白色LEDを用い、下記の条件により、図12に示す光源装置(B)を作製した。
導光体(81)は、材質がアクリル系樹脂で、全長が340mm、光出射面(82)を形成する円弧の半径が2.8mm、第1の光反射面(83)の幅が1.0mm、第2の光反射面(84)の幅が1.0mmである。
反射鏡(87)は、長尺な矩形の板状の平面ミラーであって、その縦横の寸法が8mm×360mmである。
この光源装置(B)によって、導光体(81)の垂直方向に8mm離間した原稿載置面(1)に光を照射し、副走査方向における照度分布を測定した。
ここで、反射鏡(87)は、原稿載置面(1)において、当該反射鏡(87)からの反射光の光軸位置が、導光体(81)における第1の反射面(83)からの光の光軸位置と一致するよう配置されている。
この図から明らかなように、光源装置(B)においては、反射鏡からの反射光による照明領域は、その全部が導光体の第1の光反射面からの光による照明領域に重畳するよう形成されている。
そして、光源装置(B)による高照度照明領域(最大照度の90%以上の照度を有する照明領域)の副走査方向における幅を測定したところ、1.1mmであり、副走査方向における幅が小さいものであった。
反射鏡(87)を、原稿載置面(1)において、当該反射鏡(87)からの反射光の光軸位置と、導光体(81)における第1の反射面(83)からの光の光軸位置との離間距離が3mmとなるよう配置したこと以外は、比較実験例1と同様の構成の光源装置(C)を作製し、この光源装置(C)によって、導光体(81)の垂直方向に8mm離間した原稿載置面(1)に光を照射し、副走査方向における照度分布を測定した。
この図から明らかなように、光源装置(C)においては、反射鏡からの反射光による照明領域は、その一部が導光体の第1の光反射面からの光による照明領域の一部に重畳するよう形成されている。
そして、光源装置(C)による高照度照明領域(最大照度の90%以上の照度を有する照明領域)の副走査方向における幅を測定したところ、3.4mmであり、副走査方向における幅が大きい高照度照明領域が形成されることが確認されたが、導光体の第1の光反射面からの光による照明領域と、反射鏡からの反射光による照明領域とが重なる領域部分、すなわち原稿の凹凸による影が生じない領域部分の幅を測定したところ、3.4mmであった。
また、光源装置(C)による照明領域において、有効照明領域に係る光の利用効率を測定したところ、60%であり、高い光の利用効率を得ることができなかった。
2 原稿
5 原稿台
10 導光体
11 光出射面
12 第1の光反射面
13 第2の光反射面
14 第3の光反射面
15 保持用突条部
16 凸部
20 第1の反射鏡
25 第2の反射鏡
30 発光素子
31 ミラー
35 光拡散反射板
40 シャーシ
41 基台
44 スリット
45 導光体保持台
46 反射鏡保持台
47 ガイド固定つめ
80 光源装置
81 導光体
82 光出射面
83 第1の光反射面
84 第2の光反射面
85,86 保持用突条部
87 反射鏡
88 保持部材
90 シャーシ
Claims (4)
- 原稿からの原稿反射光を読み取る原稿読取装置に用いられる光源装置であって、
一端に発光素子が配置された棒状の導光体と、それぞれ前記導光体に並ぶよう配置され、当該導光体からの光を原稿載置面に向かって反射する第1の反射鏡および第2の反射鏡とを具えてなり、
前記導光体は、その長手方向に沿って形成された光出射面と、この光出射面に対向する周面に形成された、前記発光素子からの光を前記原稿載置面に向かって反射する第1の光反射面と、前記光出射面に対向する周面に形成された、前記発光素子からの光を前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡に向かって反射する第2の光反射面とを有し、
前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡は、前記原稿載置面において、前記第1の光反射面からの光の光軸位置が、前記第1の反射鏡からの反射光の光軸位置と前記第2の反射鏡からの反射光の光軸位置との間に位置するよう配置されていることを特徴とする光源装置。 - 原稿からの原稿反射光を読み取る原稿読取装置に用いられる光源装置であって、
一端に発光素子が配置された棒状の導光体と、それぞれ前記導光体に並ぶよう配置され、当該導光体からの光を原稿載置面に向かって反射する第1の反射鏡および第2の反射鏡とを具えてなり、
前記導光体は、その長手方向に沿って形成された光出射面と、この光出射面に対向する周面に形成された、前記発光素子からの光を前記原稿載置面に向かって反射する第1の光反射面と、前記光出射面に対向する周面に形成された、前記発光素子からの光を前記第1の反射鏡に向かって反射する第2の光反射面と、前記発光素子からの光を前記第2の反射鏡に向かって反射する第3の光反射面とを有し、
前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡は、前記原稿載置面において、前記第1の光反射面からの光の光軸位置が、前記第1の反射鏡からの反射光の光軸位置と前記第2の反射鏡からの反射光の光軸位置との間に位置するよう配置されていることを特徴とする光源装置。 - 前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡は、前記原稿載置面において、当該第1の反射鏡からの反射光による照明領域の一部が当該第2の反射鏡からの反射光による照明領域の一部と重なるよう配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置。
- 前記導光体、前記第1の反射鏡および前記第2の反射鏡を固定保持するシャーシを有し、このシャーシには、原稿からの原稿反射光を透過させるスリットが形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光源装置。
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