JP2014235882A - Transparent material and lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光体及び照明装置に関し、特に、導光体内に入射した光を出射面に向けて反射させる技術に関する。 The present invention relates to a light guide and an illumination device, and more particularly to a technique for reflecting light incident on a light guide toward an exit surface.
複合機等の画像形成装置では、スキャナー等の画像読取装置の光源部として、棒状の樹脂製導光体と、当該導光体の長さ方向側部から導光体内部に光を照射するLEDとを組み合わせたライン光源を採用したものがある。当該光源部は、ラインセンサーの読取に合わせて、読取対象の原稿をライン状に照明する必要がある。このために、導光体から光を出射させる出射面と対向する面に、光反射又は光散乱パターンを設け、そのパターンにより出射面に向けて導光体内に入射された光を偏向させて、ライン状の照明光を原稿に向かう方向に出射させている。 In an image forming apparatus such as a multifunction machine, as a light source unit of an image reading apparatus such as a scanner, a rod-shaped resin light guide and an LED that emits light from the side in the length direction of the light guide to the inside of the light guide Some use a line light source that combines the above. The light source unit needs to illuminate the document to be read in a line in accordance with the reading of the line sensor. For this purpose, a light reflection or light scattering pattern is provided on the surface facing the exit surface for emitting light from the light guide, and the light incident on the light guide toward the exit surface is deflected by the pattern, Line-shaped illumination light is emitted in a direction toward the document.
ここで、棒状の導光体とLEDの組み合わせでは、LEDから直接に光反射又は拡散パターン面で偏向された直接光と、1回以上導光体外周で全反射して光反射又は拡散パターン面で偏向された間接光とでは、照明強度が異なるため、導光体及び出射面の長さ方向の各位置から出射される照明光に均一性が得られない。そこで、特許文献1に示されるように、導光体の断面形状を円形から多角形形状、及び主走査方向に異型にすることで、光反射又は拡散パターン面にLEDからの直接光を入射させない照明ユニットが提案されている。 Here, in the combination of the rod-shaped light guide and the LED, the direct light directly reflected from the LED by the light reflecting or diffusing pattern surface and the light reflecting or diffusing pattern surface by being totally reflected at the outer periphery of the light guiding body at least once. Since the illumination intensity is different from that of the indirect light deflected at, the illumination light emitted from each position in the length direction of the light guide and the emission surface cannot be obtained. Therefore, as shown in Patent Document 1, by making the cross-sectional shape of the light guide from a circular shape to a polygonal shape and an irregular shape in the main scanning direction, direct light from the LED is not incident on the light reflection or diffusion pattern surface. Lighting units have been proposed.
また、間接光のみで考えた場合、角度の付いた光線の方が、導光体の外周面で全反射しやすく、光反射又は散乱パターンに入射して導光体から出射しやすい。このため、導光体のLED入射面から主走査方向(光源部から導光体に入射する光の光軸方向)に遠ざかるほど上記角度が付かないため、原稿照射時の副走査方向(光軸方向に直交する方向)における間接光の照明分布が狭くなっていくという問題がある。これに対しては、下記特許文献2に示されるように、導光体の外周形状を長手方向で全体的又は局所的に変更し、光反射又は散乱パターンに入射する光線の角度分布を変え、間接光の副走査方向における照明分布を主走査方向で均一にする照明ユニットが提案されている。 Further, when considering only indirect light, an angled light beam is more likely to be totally reflected on the outer peripheral surface of the light guide, and is likely to enter the light reflection or scattering pattern and exit from the light guide. For this reason, the angle does not increase as the distance from the LED incident surface of the light guide increases in the main scanning direction (the optical axis direction of light incident on the light guide from the light source unit). There is a problem that the illumination distribution of indirect light in a direction orthogonal to the direction becomes narrower. For this, as shown in Patent Document 2 below, the outer peripheral shape of the light guide is changed entirely or locally in the longitudinal direction, the angular distribution of light rays incident on the light reflection or scattering pattern is changed, An illumination unit that makes the illumination distribution of the indirect light in the sub-scanning direction uniform in the main scanning direction has been proposed.
しかしながら、特許文献1に示されるような、間接光のみの照明系では、入射光を1回以上導光体外周で全反射させる必要があるため、LED入射面の近傍にて得られる照明光が殆どないことになる。このため、必要な照明光を得るためにLED入射面の近傍から距離が必要となり、読取対象とする原稿のサイズに対して、導光体を長くする必要が生じて装置の小型化の妨げになる。 However, in the illumination system using only indirect light as shown in Patent Document 1, it is necessary to totally reflect the incident light at the outer periphery of the light guide at least once, so that the illumination light obtained in the vicinity of the LED incident surface is There will be almost nothing. For this reason, in order to obtain the necessary illumination light, a distance from the vicinity of the LED incident surface is necessary, and it becomes necessary to lengthen the light guide relative to the size of the document to be read, which hinders downsizing of the apparatus. Become.
また、特許文献2に示されるように導光体の外周形状を長手方向で全体的又は局所的に変更する場合は、導光体自体を異型にする必要があるため、断面によって形状が異なり、金型が複雑化、さらに成型時に反り等が発生しやすく、装置に組み込み後の姿勢を保持しにくいという問題がある。 In addition, as shown in Patent Document 2, when the outer peripheral shape of the light guide is changed entirely or locally in the longitudinal direction, the shape of the light guide itself needs to be atypical. There is a problem that the mold becomes complicated and warpage is likely to occur during molding, and it is difficult to maintain the posture after being incorporated in the apparatus.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to change the illumination distribution of direct light and indirect light in the sub-scanning direction during document irradiation without changing the external shape of the light guide. The purpose is to make it uniform at each position in the direction.
本発明の一局面に係る導光体は、内部に入射される光の光軸方向に延びる光透過部材からなり、入射される光を一定方向に反射させる導光体であって、長手方向における両端部の少なくとも一方に設けられ、光源の照射する光が入射される入射面と、前記入射面から入射する光の光軸方向に延びる一側面部を形成し、当該入射した光を出射する出射面と、前記出射面に対向する位置において前記光軸方向に延び、前記入射する光を前記出射面に向けて反射させる複数の光反射パターンが形成された反射面とを備え、前記光反射パターンは、前記光軸方向に直交する方向における第1直径が、前記光軸方向における第2直径以上の長さを有し、前記出射面に向かって突出する半楕円体形状とされ、前記反射面での前記光軸方向における配置位置に応じて、前記半楕円体形状の高さに対する前記第1直径の比率を異ならせて形成されている。 A light guide according to an aspect of the present invention is a light guide that includes a light transmitting member that extends in an optical axis direction of light incident therein and reflects incident light in a certain direction. An exit surface that is provided on at least one of the both end portions and is formed with an incident surface on which light emitted from the light source is incident and one side surface portion that extends in the optical axis direction of the light incident from the incident surface, and emits the incident light. A light reflecting pattern formed with a plurality of light reflecting patterns extending in the optical axis direction at a position facing the light emitting surface and reflecting the incident light toward the light emitting surface. Is a semi-ellipsoidal shape having a first diameter in a direction orthogonal to the optical axis direction that is equal to or longer than a second diameter in the optical axis direction and protruding toward the exit surface, Position in the optical axis direction at Correspondingly, the formed by varying the ratio of the first diameter to the height of the semi-elliptical shape.
本発明によれば、導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることが可能になる。 According to the present invention, the illumination distribution of direct light and indirect light in the sub-scanning direction during document irradiation can be made uniform at each position in the main scanning direction without changing the outer shape of the light guide. become.
以下、本発明の一実施形態に係る導光体及びこれを備えた照明装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る照明装置を画像読取装置に有する画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 Hereinafter, a light guide according to an embodiment of the present invention and a lighting device including the light guide will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front cross-sectional view showing the structure of an image forming apparatus having an illuminating apparatus according to an embodiment of the present invention in an image reading apparatus.
本発明の一実施形態に係る画像形成装置1は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置1は、装置本体11Aに、操作部47、画像形成部12、定着部13、給紙部14、原稿給送部6、及び画像読取装置5等を備えて構成されている。 An image forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a multifunction machine having a plurality of functions such as a copy function, a printer function, a scanner function, and a facsimile function. The image forming apparatus 1 is configured by including an operation unit 47, an image forming unit 12, a fixing unit 13, a paper feeding unit 14, a document feeding unit 6, an image reading device 5, and the like in an apparatus main body 11A.
操作部47は、画像形成装置1が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示等の指示を受け付ける。操作部47は、操作者への操作案内等を表示する表示部473を備えている。 The operation unit 47 receives instructions such as an image forming operation execution instruction and a document reading operation execution instruction from the operator regarding various operations and processes that can be executed by the image forming apparatus 1. The operation unit 47 includes a display unit 473 that displays operation guidance to the operator.
画像形成装置1が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部6により給送されてくる原稿、又はコンタクトガラス(原稿載置ガラス)161に載置された原稿の画像を画像読取装置5が光学的に読み取り、画像データを生成する。画像読取装置5により生成された画像データは内蔵HDD又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。 When the image forming apparatus 1 performs an original reading operation, the image reading apparatus 5 optically processes an original fed by the original feeding unit 6 or an image of an original placed on contact glass (original placing glass) 161. Read and generate image data. Image data generated by the image reading device 5 is stored in a built-in HDD or a computer connected to a network.
画像形成装置1が画像形成動作を行う場合は、上記原稿読取動作により生成された画像データ、又はネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等のユーザー端末装置から受信した画像データ、又は内蔵HDDに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部12が、給紙部14から給紙される記録媒体としての記録紙Pにトナー像を形成する。画像形成部12の画像形成ユニット12M、12C、12Y、及び12Bkは、感光体ドラムと、感光体ドラムへトナーを供給する現像装置と、トナーを収容するトナーカートリッジ(不図示)と、帯電装置と、露光装置と、1次転写ローラー126とをそれぞれ備えている。 When the image forming apparatus 1 performs an image forming operation, the image data generated by the document reading operation, the image data received from a user terminal device such as a computer or a smartphone connected to a network, or stored in a built-in HDD. The image forming unit 12 forms a toner image on a recording sheet P as a recording medium fed from the sheet feeding unit 14 based on the image data and the like. The image forming units 12M, 12C, 12Y, and 12Bk of the image forming unit 12 include a photosensitive drum, a developing device that supplies toner to the photosensitive drum, a toner cartridge (not shown) that stores toner, and a charging device. And an exposure device and a primary transfer roller 126, respectively.
カラー印刷を行う場合、画像形成部12のマゼンタ用の画像形成ユニット12M、シアン用の画像形成ユニット12C、イエロー用の画像形成ユニット12Y及びブラック用の画像形成ユニット12Bkは、それぞれに、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム121上にトナー像を形成し、トナー像を1次転写ローラー126により、駆動ローラー125a及び従動ローラー125bに張架されている中間転写ベルト125上に転写させる。 When performing color printing, the magenta image forming unit 12M, the cyan image forming unit 12C, the yellow image forming unit 12Y, and the black image forming unit 12Bk of the image forming unit 12 each receive image data. A toner image is formed on the photosensitive drum 121 by charging, exposure, and development processes based on the image composed of each color component, and the toner image is driven by the primary transfer roller 126 by the driving roller 125a and the driven roller 125b. The image is transferred onto the intermediate transfer belt 125 that is stretched around the belt.
中間転写ベルト125は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定され、感光体ドラム121の周面に当接した状態で駆動ローラー125aによって駆動される。中間転写ベルト125は、各感光体ドラム121と同期しながら、駆動ローラー125aと従動ローラー125bとの間を無端走行する。 The intermediate transfer belt 125 is driven by a driving roller 125 a in a state where an image carrying surface on which a toner image is transferred is set on the outer peripheral surface thereof and in contact with the peripheral surface of the photosensitive drum 121. The intermediate transfer belt 125 travels endlessly between the driving roller 125a and the driven roller 125b while being synchronized with each photosensitive drum 121.
中間転写ベルト125上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト125上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。2次転写ローラー210は、中間転写ベルト125の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト125を挟んで駆動ローラー125aとのニップ部Nにおいて、給紙部14から搬送路190を搬送されてきた記録紙Pに転写させる。この後、定着部13が、記録紙P上のトナー像を熱圧着により記録紙Pに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Pは、排出トレイ151に排出される。 The toner images of the respective colors transferred onto the intermediate transfer belt 125 are superimposed on the intermediate transfer belt 125 with the transfer timing adjusted to become a color toner image. The secondary transfer roller 210 conveys the color toner image formed on the surface of the intermediate transfer belt 125 from the sheet feeding unit 14 through the conveyance path 190 at the nip N between the intermediate transfer belt 125 and the driving roller 125a. The recording sheet P is transferred. Thereafter, the fixing unit 13 fixes the toner image on the recording paper P to the recording paper P by thermocompression bonding. The recording paper P on which the color image has been formed after completion of the fixing process is discharged to a discharge tray 151.
給紙部14は、複数の給紙カセットを備える。制御部(不図示)は、操作者による指示で指定されたサイズの記録紙が収容された給紙カセットのピックアップローラー145を回転駆動させて、各給紙カセットに収容されている記録紙Pを上記ニップ部Nに向けて搬送させる。 The paper feed unit 14 includes a plurality of paper feed cassettes. The control unit (not shown) rotates the pickup roller 145 of the paper feed cassette in which the recording paper of the size specified by the instruction from the operator is rotated, so that the recording paper P stored in each paper feed cassette is loaded. It is conveyed toward the nip portion N.
次に、画像読取装置の構成を説明する。図2は画像読取装置5の概略構成を示す内部側面図である。 Next, the configuration of the image reading apparatus will be described. FIG. 2 is an internal side view showing a schematic configuration of the image reading device 5.
画像読取装置5は、図2に示すように、光走査装置7及び撮像ユニット8を備えている。 As shown in FIG. 2, the image reading device 5 includes an optical scanning device 7 and an imaging unit 8.
光走査装置7は、第1光学系ユニット71と、第2光学系ユニット72とを備えている。 The optical scanning device 7 includes a first optical system unit 71 and a second optical system unit 72.
第1光学系ユニット71は、照明装置10と、第1ミラー711とを備えている。照明装置10は原稿の読取面、すなわち上方に向かって光を照射すべく、コンタクトガラス161に対向してその下方に配置されている。照明装置10は、棒状の導光体と、当該導光体の長さ方向端部に配設された光源とを備える(詳細は後述)。照明装置10は、図2における奥行き方向に延び、当該照明装置10の延びる方向が原稿読取時の主走査方向である。 The first optical system unit 71 includes the illumination device 10 and a first mirror 711. The illuminating device 10 is disposed below and facing the contact glass 161 so as to irradiate the reading surface of the original, that is, upward. The illuminating device 10 includes a rod-shaped light guide and a light source disposed at an end portion in the length direction of the light guide (details will be described later). The illuminating device 10 extends in the depth direction in FIG. 2, and the extending direction of the illuminating device 10 is the main scanning direction during document reading.
第1ミラー711は、コンタクトガラス161に載置された原稿を照明装置10が照射した光の原稿読取面での反射光を受けて、水平方向に方向転換させる。第1ミラー711は、コンタクトガラス161の下方に配置されている。これら照明装置10及び第1ミラー711は、図示しない支持部材に取り付けられている。 The first mirror 711 receives the reflected light from the original reading surface of the light irradiated by the illuminating device 10 on the original placed on the contact glass 161 and changes the direction in the horizontal direction. The first mirror 711 is disposed below the contact glass 161. The illumination device 10 and the first mirror 711 are attached to a support member (not shown).
第2光学系ユニット72は、第2ミラー721と、第3ミラー722とを備えている。第2ミラー721は、第1光学系ユニット71の第1ミラー711が反射させた光を受けて、さらに略垂直下方に方向転換させる。第3ミラー722は、第2ミラー721が反射させた光を、さらに略水平に方向転換させて、撮像ユニット8の方向に導く。これら第2ミラー721及び第3ミラー722は、図示しない支持部材に取れ付けられている。 The second optical system unit 72 includes a second mirror 721 and a third mirror 722. The second mirror 721 receives the light reflected by the first mirror 711 of the first optical system unit 71 and further changes the direction downward substantially vertically. The third mirror 722 further changes the direction of the light reflected by the second mirror 721 substantially horizontally and guides the light toward the imaging unit 8. The second mirror 721 and the third mirror 722 are attached to a support member (not shown).
なお、第1光学系ユニット71及び第2光学系ユニット72に設けられた照明装置10及び上記各ミラーは、上記主走査方向にコンタクトガラス161と略同じ長さで延びる細長い形状とされている。 The illumination device 10 and each of the mirrors provided in the first optical system unit 71 and the second optical system unit 72 have an elongated shape extending in the main scanning direction with substantially the same length as the contact glass 161.
画像読取装置5の内部には、上記矢印方向に光走査装置7の移動を案内する図略の移動用のレールが設けられている。これにより、第1光学系ユニット71及び第2光学系ユニット72を備えた光走査装置7は、コンタクトガラス161に載置された原稿の読取面全体の画像情報を読み取るべくコンタクトガラス161表面と平行に、副走査方向(主走査方向に直交する方向)、すなわち、図2に示す矢印方向に往復移動可能とされている。 Inside the image reading device 5, an unillustrated moving rail for guiding the movement of the optical scanning device 7 in the direction of the arrow is provided. As a result, the optical scanning device 7 including the first optical system unit 71 and the second optical system unit 72 is parallel to the surface of the contact glass 161 so as to read image information on the entire reading surface of the document placed on the contact glass 161. In addition, it is possible to reciprocate in the sub-scanning direction (direction orthogonal to the main scanning direction), that is, the arrow direction shown in FIG.
撮像ユニット8は、画像読取装置5の内部下部に固定されている。撮像ユニット8は、光学部材である結像レンズ81と、撮像素子であるラインセンサー82とを備えている。第2光学系ユニット72の第3ミラー722によって反射された、原稿の読取面からの反射光は結像レンズ81に入射する。結像レンズ81は光路の下流側に設けられたラインセンサー82の表面上に、当該反射光を結像させる。ラインセンサー82は、受光した光の光量に応じて当該光量を示す電圧を生成し、すなわち、受光素子が得る光情報を電気信号に変換して、図略の制御部に出力する。このようにして、ラインセンサー82により、画像読取装置5で読取対象とされる原稿の画像が読み取られる。 The imaging unit 8 is fixed to the inside lower part of the image reading device 5. The imaging unit 8 includes an imaging lens 81 that is an optical member, and a line sensor 82 that is an imaging element. Reflected light from the reading surface of the document reflected by the third mirror 722 of the second optical system unit 72 is incident on the imaging lens 81. The imaging lens 81 forms an image of the reflected light on the surface of the line sensor 82 provided on the downstream side of the optical path. The line sensor 82 generates a voltage indicating the amount of light according to the amount of received light, that is, converts the optical information obtained by the light receiving element into an electrical signal and outputs it to a control unit (not shown). In this manner, the line sensor 82 reads an image of a document to be read by the image reading device 5.
次に、画像読取装置5に備えられる照明装置10を説明する。図3は照明装置10を示す斜視図であり、内部構成を示した図である。 Next, the illumination device 10 provided in the image reading device 5 will be described. FIG. 3 is a perspective view showing the lighting apparatus 10 and shows the internal configuration.
照明装置10は、導光体11と、光源12とを備える。 The illumination device 10 includes a light guide 11 and a light source 12.
導光体11は、光源12から当該導光体11の内部に入射される光の光軸方向に延びる。導光体11は、上述したように主走査方向に延びるため、当該光軸方向と主走査方向とは一致している。導光体11は、例えば樹脂製の光透過部材からなり、反射面15により、光源12から入射される光を一定方向(反射面15に向かう方向)に向けて反射させる。 The light guide 11 extends in the optical axis direction of light incident from the light source 12 into the light guide 11. Since the light guide 11 extends in the main scanning direction as described above, the optical axis direction coincides with the main scanning direction. The light guide 11 is made of, for example, a resin light transmissive member, and reflects light incident from the light source 12 toward a certain direction (a direction toward the reflection surface 15) by the reflection surface 15.
導光体11は、入射面18と、出射面17と、反射面15とにより形成されている。 The light guide 11 is formed by an incident surface 18, an exit surface 17, and a reflective surface 15.
入射面18は、導光体11の長手方向における両端部の少なくとも一方の側面が当該入射面とされる。本実施形態では、両端部の一方の側面のみが入射面18とされる形態を説明する。入射面18には光源12が取り付けられている。当該光源12の照射する光が、入射面18から導光体11の内部に入射する。 The incident surface 18 has at least one side surface of both end portions in the longitudinal direction of the light guide 11 as the incident surface. In the present embodiment, a mode in which only one side surface of both end portions is the incident surface 18 will be described. A light source 12 is attached to the incident surface 18. Light emitted from the light source 12 enters the light guide 11 from the incident surface 18.
出射面17は、主走査方向に延び、導光体11の一側面をなす。本実施形態では、出射面17は導光体11の上面部を形成している。入射面18から導光体11の内部に入射した光は、反射面15で反射されて、当該出射面17から導光体11の外部に出射する。 The emission surface 17 extends in the main scanning direction and forms one side surface of the light guide 11. In the present embodiment, the emission surface 17 forms the upper surface portion of the light guide 11. Light that has entered the light guide 11 from the incident surface 18 is reflected by the reflecting surface 15 and is emitted from the light emitting surface 17 to the outside of the light guide 11.
反射面15は、出射面17に対向する位置において副走査方向に延びる。本実施形態では、反射面15は導光体11の下面部を形成している。反射面15には、入射する光を出射面17に向けて反射させる複数の光反射パターン16が形成されている。反射面15は、入射面18から導光体11の内部に入射した光を、当該光反射パターン16により出射面17に向けて反射させる。光反射パターン16は、導光体11と同一素材により一体的に形成されている。 The reflection surface 15 extends in the sub-scanning direction at a position facing the emission surface 17. In the present embodiment, the reflecting surface 15 forms the lower surface portion of the light guide 11. A plurality of light reflection patterns 16 that reflect incident light toward the emission surface 17 are formed on the reflection surface 15. The reflection surface 15 reflects the light incident on the inside of the light guide 11 from the incident surface 18 toward the emission surface 17 by the light reflection pattern 16. The light reflection pattern 16 is integrally formed of the same material as the light guide 11.
光源12は、例えばLED121からなる。光源12は、導光体11の入射面18の外面に取り付けられる。本実施形態では、光源12として、6つのLED121が設けられた例を示す。光源12が入射面18から導光体11の内部に向けて照射する光の照射方向(光軸方向)は、導光体11の長さ方向、すなわち、主走査方向である。 The light source 12 includes, for example, an LED 121. The light source 12 is attached to the outer surface of the incident surface 18 of the light guide 11. In the present embodiment, an example in which six LEDs 121 are provided as the light source 12 is shown. The irradiation direction (optical axis direction) of the light that the light source 12 irradiates from the incident surface 18 toward the inside of the light guide 11 is the length direction of the light guide 11, that is, the main scanning direction.
次に、光反射パターン16を説明する。図4は、導光体11内部の出射面17に形成された光反射パターン16を示す斜視図である。図5は出射面17に形成された光反射パターン16を拡大して示す斜視図である。 Next, the light reflection pattern 16 will be described. FIG. 4 is a perspective view showing the light reflection pattern 16 formed on the emission surface 17 inside the light guide 11. FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the light reflection pattern 16 formed on the emission surface 17.
光反射パターン16は、自身に入射した光を反射及び散乱させる形状パターンである。反射面15には、副走査方向に複数の光反射パターン16が並べて列状に形成され、更に、当該複数の光反射パターン16からなる列が主走査方向に複数並べて形成されている。当該光反射パターン16の列は、主走査方向において、反射面15の入射面18の位置から、入射面18とは反対側の端部である側面部までの位置に形成されている。 The light reflection pattern 16 is a shape pattern that reflects and scatters light incident on itself. On the reflection surface 15, a plurality of light reflection patterns 16 are arranged in a row in the sub-scanning direction, and a plurality of rows made of the plurality of light reflection patterns 16 are arranged in the main scanning direction. The row of the light reflection patterns 16 is formed in the main scanning direction from the position of the incident surface 18 of the reflecting surface 15 to the position of the side surface that is the end opposite to the incident surface 18.
入射面18から導光体11の内部に入射した光は、導光体11に光反射又は散乱パターンがない場合、導光体11に入射後、導光体11の外周面を全反射して主走査方向に進み、入射面18とは反対側の端部まで漏れなく導光される。これでは、入射面18に設置された光源12からの光で原稿を照明できないため、出射面17と対向する反射面15に光反射パターン16を形成することによって、副走査方向に当該入射光を反射させるものである。 When the light incident on the light guide 11 from the incident surface 18 has no light reflection or scattering pattern, the light is incident on the light guide 11 and then totally reflected on the outer peripheral surface of the light guide 11. The light travels in the main scanning direction and is guided to the end opposite to the incident surface 18 without leakage. In this case, since the original cannot be illuminated with the light from the light source 12 installed on the incident surface 18, the incident light is transmitted in the sub-scanning direction by forming the light reflecting pattern 16 on the reflecting surface 15 facing the emission surface 17. It is to be reflected.
図5に示すように、それぞれの光反射パターン16は、出射面17に向かって突出する半楕円体形状とされている。光反射パターン16は、副走査方向(光軸方向に直交する方向)の第1直径Aが、主走査方向(光軸方向)の第2直径B以上の長さに形成されている。光反射パターン16を当該半楕円体形状とした場合、入射面18から導光体11内部に入射した光が光反射パターン16で反射すると、出射面17に向かう反射光と、出射面17に向かいつつ副走査方向に散乱する反射光とが得られる。なお、本実施形態では、半楕円体形状には、半円体形状も含まれるものとする。 As shown in FIG. 5, each light reflection pattern 16 has a semi-ellipsoidal shape that protrudes toward the emission surface 17. The light reflection pattern 16 is formed such that the first diameter A in the sub-scanning direction (direction orthogonal to the optical axis direction) is longer than the second diameter B in the main scanning direction (optical axis direction). When the light reflecting pattern 16 has the semi-ellipsoidal shape, when the light incident on the light guide 11 from the incident surface 18 is reflected by the light reflecting pattern 16, the reflected light toward the emission surface 17 and the light exiting surface 17 are directed. Thus, reflected light scattered in the sub-scanning direction is obtained. In the present embodiment, the semi-ellipsoidal shape includes a semicircular shape.
更に、半楕円体形状の当該光反射パターン16は、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率を変化させると、当該比率の変化に応じて、上記反射光が散乱する副走査方向角度の範囲が変化する。なお、当該半楕円体形状の高さは、半楕円体形状の最高部における高さである。 Further, when the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-elliptical shape is changed, the sub-scanning in which the reflected light is scattered according to the change of the ratio. The range of directional angles changes. Note that the height of the semi-ellipsoidal shape is the height at the highest portion of the semi-ellipsoidal shape.
ここで、一般的な導光体の入射面から入射した光が反射面で反射して出射面から出射する場合における副走査方向への拡散について説明する。図6は半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンを有する導光体110を示す図である。図7は半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンによる副走査方向における反射光の拡散分布をグラフにより示す図である。 Here, the diffusion in the sub-scanning direction when light incident from the incident surface of a general light guide is reflected by the reflecting surface and emitted from the emitting surface will be described. FIG. 6 is a diagram showing a light guide 110 having a flat light reflection pattern that does not have a semi-ellipsoidal shape. FIG. 7 is a graph showing the diffusion distribution of reflected light in the sub-scanning direction by a flat light reflection pattern having no semi-ellipsoidal shape.
図6に示すように、出射面170に向けて突出した逆V字形状のプリズムからなる光反射パターン160が反射面150上に形成されている導光体110が一般的に知られている。光反射パターン160は、導光体110と同一素材により一体的に形成されている。このような導光体110では、各光反射パターン160間の主走査方向におけるピッチ、光反射パターン160の高さや幅等を可変させることで、光反射パターン160の反射パターン面1601が出射面170方向に反射させる光の量を調節可能である。このため、主走査方向の各位置に配置される光反射パターン160の上記ピッチ、高さ、又は幅等を調整することで、主走査方向の各位置から出射される照明光の均一化が可能である。 As shown in FIG. 6, a light guide body 110 is generally known in which a light reflection pattern 160 made of an inverted V-shaped prism protruding toward an emission surface 170 is formed on a reflection surface 150. The light reflection pattern 160 is integrally formed of the same material as the light guide 110. In such a light guide 110, the reflection pattern surface 1601 of the light reflection pattern 160 is changed to the emission surface 170 by changing the pitch in the main scanning direction between the light reflection patterns 160, the height and width of the light reflection pattern 160, and the like. The amount of light reflected in the direction can be adjusted. Therefore, it is possible to make the illumination light emitted from each position in the main scanning direction uniform by adjusting the pitch, height, width, etc. of the light reflection pattern 160 arranged at each position in the main scanning direction. It is.
しかしながら、LEDを有する光源120は、導光体110の全周方向に光を発光する。このため、光源120から直接に光反射パターン面1601に入射する直接光と、光源120から1回以上導光体110の外周面で全反射して光反射パターン面1601に入射する間接光とが発生する。これら直接光及び間接光は、光反射パターン面1601に入射する副走査方向の光線角度がそれぞれ異なる。直接光はLEDから直接に光反射パターン面1601に入射する光であるため、光反射パターン面1601に対する角度が浅く、出射面から出射される副走査方向での光線角度分布が狭くなる。これに対して、間接光は、全反射により導光体110の外周面の全周方向から光反射パターン面1601に入射する光である。そして、上記の逆V字形状のプリズムからなる光反射パターン160は、副走査方向に対しては入射光線角度そのままの角度で光を反射して出射させ、偏向成分を有しない。このため、出射後における副走査方向での光線角度分布は、直接光と間接光の光反射パターン面1601に対する入射角度に応じて、直接光と間接光とでは、図7に示すように異なる。 However, the light source 120 having an LED emits light in the entire circumferential direction of the light guide 110. Therefore, the direct light directly incident on the light reflection pattern surface 1601 from the light source 120 and the indirect light incident on the light reflection pattern surface 1601 after being totally reflected from the light source 120 by the outer peripheral surface of the light guide 110 at least once. Occur. These direct light and indirect light have different light beam angles in the sub-scanning direction that are incident on the light reflection pattern surface 1601. Since direct light is light directly incident on the light reflection pattern surface 1601 from the LED, the angle with respect to the light reflection pattern surface 1601 is shallow, and the light angle distribution in the sub-scanning direction emitted from the emission surface becomes narrow. On the other hand, indirect light is light that enters the light reflection pattern surface 1601 from the entire circumferential direction of the outer circumferential surface of the light guide 110 by total reflection. The light reflection pattern 160 made of the above inverted V-shaped prism reflects and emits light at the same angle as the incident ray angle with respect to the sub-scanning direction, and has no deflection component. Therefore, the light beam angle distribution in the sub-scanning direction after emission differs between direct light and indirect light as shown in FIG. 7 according to the incident angles of the direct light and indirect light with respect to the light reflection pattern surface 1601.
ここで、導光体110内では主走査方向の各位置においては、直接光及び間接光の割合が異なるため、導光体110から出射される光は、主走査方向の各位置で副走査方向における照明分布が異なることになる。そのため、読取動作による原稿読取位置のずれが生じたり、原稿がコンタクトガラス161の面上から浮く事態が生じると、副走査方向に読取位置がずれることになるので、主走査方向のシェーディングで決めた基準データからのずれが主走査方向全域で均一にならず、原稿を読み取った時に画像の主走査方向に読取濃度ムラが発生するおそれがある。 Here, since the ratio of direct light and indirect light is different at each position in the main scanning direction within the light guide 110, the light emitted from the light guide 110 is sub-scanning at each position in the main scanning direction. The illumination distribution at will be different. For this reason, if the document reading position is shifted due to the reading operation or the document is lifted off the surface of the contact glass 161, the reading position is shifted in the sub-scanning direction. The deviation from the reference data is not uniform throughout the main scanning direction, and there is a possibility that uneven reading density occurs in the main scanning direction of the image when the original is read.
図8は、導光体110の主走査方向における光源120からの距離に対する間接光の副走査方向での照度分布をグラフにより示す図である。主走査方向において光源120及び入射面130近傍の領域は直接光が多くて間接光が少なく、中央領域は間接光が主になり、また、導光体110の上記終端部に向かうほど間接光が光反射パターン16に入射する光線の角度分布は小さくなる。このため、原稿照射時に導光体110から出射される光の副走査方向における照明分布は、図8に示すように、主走査方向の各位置での間接光の量に応じて、主走査方向の各位置でそれぞれ異なることになる。 FIG. 8 is a graph showing the illuminance distribution in the sub-scanning direction of indirect light with respect to the distance from the light source 120 in the main scanning direction of the light guide 110. In the main scanning direction, the area near the light source 120 and the incident surface 130 has a lot of direct light and little indirect light, the center area mainly contains indirect light, and the indirect light becomes more toward the end portion of the light guide 110. The angular distribution of light rays incident on the light reflection pattern 16 is reduced. For this reason, the illumination distribution in the sub-scanning direction of the light emitted from the light guide 110 at the time of document irradiation, as shown in FIG. 8, depends on the amount of indirect light at each position in the main scanning direction. It will be different at each position.
以上述べたことから、直接光、間接光を含めて、副走査方向における出射光の照度分布を、主走査方向の全域に亘って均一化するためには、光反射パターンによる光拡散力を、主走査方向の位置に応じて、細かく制御する必要があることが分かる。
本実施形態では、導光体11の反射面15に形成されたそれぞれの光反射パターン16は、反射面15での主走査方向における配置位置に応じて、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせて形成されている。これにより、上記光拡散力の調整を行い、主走査方向全域にわたって均一な副走査方向の照明分布を得ることを可能にする。
From the above, in order to make the illuminance distribution of the emitted light in the sub-scanning direction, including direct light and indirect light, uniform over the entire area in the main scanning direction, the light diffusing power by the light reflection pattern is It can be seen that fine control is required according to the position in the main scanning direction.
In the present embodiment, each of the light reflection patterns 16 formed on the reflection surface 15 of the light guide 11 corresponds to the height h of the semi-ellipsoidal shape according to the arrangement position on the reflection surface 15 in the main scanning direction. It is formed by changing the ratio of one diameter A. This makes it possible to adjust the light diffusing power and obtain a uniform illumination distribution in the sub-scanning direction over the entire main scanning direction.
主走査方向全域にわたって均一な副走査方向の照明分布を得るために必要な、光反射パターン16の半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率の調整について説明する。図9は、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせた各光反射パターン16による出射光の副走査方向角度分布をグラフにより示す図である。なお、図9は発明者が実験により取得した結果を示すものである。図10及び図11は、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせた各光反射パターン16の例を示す斜視図である。 The adjustment of the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-ellipsoidal shape of the light reflection pattern 16 necessary for obtaining a uniform illumination distribution in the sub-scanning direction over the entire main scanning direction will be described. FIG. 9 is a graph showing the sub-scanning direction angular distribution of the emitted light by the respective light reflection patterns 16 in which the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-ellipsoidal shape is different. FIG. 9 shows the results obtained by the inventors through experiments. 10 and 11 are perspective views showing examples of the light reflection patterns 16 in which the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-ellipsoidal shape is different.
なお、図10及び図11は、主走査方向の各位置における光反射パターン16の角度、及び高さhに対する第1直径Aの比率の相異を概念的に示すに過ぎない。また、図10及び図11は、導光体11の構成を明確に示すために、実際の導光体11に適用される光反射パターン16の数とは異なる数により、反射面15における光反射パターン16の配置を示している。 10 and 11 merely conceptually show the difference in the ratio of the first diameter A to the angle of the light reflection pattern 16 and the height h at each position in the main scanning direction. 10 and 11 show the light reflection on the reflection surface 15 by a number different from the number of the light reflection patterns 16 applied to the actual light guide 11 in order to clearly show the configuration of the light guide 11. The arrangement of the pattern 16 is shown.
図9に示したように、上述した半楕円体形状の光反射パターン16は、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率が小さくなり、真円に近づくほど、副走査方向への光拡散力が増し、出射角度分布が広がる。 As shown in FIG. 9, in the semi-ellipsoidal light reflection pattern 16 described above, the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-ellipsoidal shape decreases, and the closer to the perfect circle, the closer to the sub-scanning direction. The light diffusing power increases, and the emission angle distribution widens.
ここで、上記図8に示した、主走査方向の各位置における副走査方向への照度分布に基づくと、主走査方向の各位置における導光体11からの出射光について副走査方向への拡散範囲を均一にするには、反射面15では主走査方向において光源12及び入射面18近傍の領域では、光反射パターン16による副走査方向への光拡散力を他の領域に比べて大きくする必要がある。 Here, based on the illuminance distribution in the sub-scanning direction at each position in the main scanning direction shown in FIG. 8 above, the light emitted from the light guide 11 at each position in the main scanning direction is diffused in the sub-scanning direction. In order to make the range uniform, it is necessary to increase the light diffusion force in the sub-scanning direction by the light reflection pattern 16 in the region near the light source 12 and the incident surface 18 in the main scanning direction on the reflecting surface 15 as compared with other regions. There is.
また、反射面15において、主走査方向における反射面15の中央領域付近は、光反射パターン16による副走査方向への光拡散力は、他の領域に比べて小さくする必要がある。 Further, in the reflection surface 15, in the vicinity of the central region of the reflection surface 15 in the main scanning direction, the light diffusion force in the sub-scanning direction by the light reflection pattern 16 needs to be smaller than that in other regions.
さらに、反射面15において、主走査方向における入射面18とは反対側の端部となる側面近傍は、上記中央領域よりは、光反射パターン16による副走査方向への光拡散力を大きくする必要がある。 Further, in the vicinity of the side surface of the reflecting surface 15 that is the end opposite to the incident surface 18 in the main scanning direction, it is necessary to increase the light diffusion force in the sub-scanning direction by the light reflecting pattern 16 rather than the central region. There is.
このため、例えば、図10及び図11に示すように、反射面15の主走査方向において、入射面18近傍の領域D1は、高さhに対する第1直径Aの比率を小さく設定しておき、上記中央領域位置に近付くに従って徐々にその比率を大きくしていき、副走査方向への光照射の角度成分が主走査方向各位置で同じになるように、各光反射パターン16の半楕円体形状を形成する。 Therefore, for example, as shown in FIGS. 10 and 11, in the main scanning direction of the reflecting surface 15, the area D <b> 1 in the vicinity of the incident surface 18 is set to have a small ratio of the first diameter A to the height h. The ratio is gradually increased as the position approaches the central region position, and the semi-ellipsoidal shape of each light reflection pattern 16 so that the angular component of light irradiation in the sub-scanning direction is the same at each position in the main scanning direction. Form.
また、主走査方向において、上記中央領域D2を過ぎた領域D3からは、入射面18とは反対側の端部(主走査方向において入射面18側からみた導光体11の終端部)に向け、徐々に高さhに対する第1直径Aの比率を小さくする。これにより、導光体11の終端部に向かうほど光反射パターン16に入射する角度が小さくなって出射光の角度分布が狭くなる現象を補正する。 Further, in the main scanning direction, from the region D3 past the central region D2, toward the end opposite to the incident surface 18 (the end of the light guide 11 viewed from the incident surface 18 in the main scanning direction). The ratio of the first diameter A to the height h is gradually reduced. Thereby, the phenomenon that the angle incident on the light reflection pattern 16 becomes smaller toward the end of the light guide 11 and the angular distribution of the emitted light becomes narrower is corrected.
上記中央領域D2では、光反射パターン16の高さhに対する第1直径Aの比率を、他の領域、すなわち、入射面18近傍の領域と、中央領域に対して入射面18とは反対側の端部領域とにおける光反射パターン16の当該比率よりも大きくする。 In the central region D2, the ratio of the first diameter A to the height h of the light reflecting pattern 16 is set so that the other region, that is, the region in the vicinity of the incident surface 18 and the side opposite to the incident surface 18 with respect to the central region. The ratio is larger than the ratio of the light reflection pattern 16 to the end region.
図10は、上記各領域における光反射パターン16の半楕円体形状の高さhを同一とし、第1直径Aを変化させることによって、高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせた例を示している。一方、図11は、上記各領域における光反射パターン16の半楕円体形状の第1直径Aを同一とし、高さhを変化させることによって、高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせた例を示す。 FIG. 10 shows an example in which the ratio of the first diameter A to the height h is made different by changing the first diameter A by making the height h of the semi-ellipsoidal shape of the light reflection pattern 16 in each of the above regions the same. Is shown. On the other hand, FIG. 11 shows that the ratio of the first diameter A to the height h is varied by making the first diameter A of the semi-ellipsoidal shape of the light reflection pattern 16 in each region the same and changing the height h. An example is shown.
なお、導光体11は、例えば、溶融した樹脂を金型に噴射、注入するインジェクション成型で作成される。 In addition, the light guide 11 is produced by, for example, injection molding in which molten resin is injected and injected into a mold.
このように、本実施形態によれば、出射面17と対向する反射面15に、半楕円体形状の光反射パターン16を形成し、半楕円体の高さhに対する副走査方向における第1直径Aの比率を主走査方向の各位置で変化させることで、光反射パターン16による直接光及び間接光の出射角度分布を同様にすることが可能である。また、上記のように光反射パターン16への入射光に対する当該光反射パターン16による反射角度を制御することで、原稿読取動作時における読取位置ずれや原稿がコンタクトガラス161の面上から浮いた状態が生じた場合における反射光量の変化量を、主走査方向で均一化することが可能になる。このため、本実施形態に係る導光体11では、当該導光体11の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることが可能である。 As described above, according to this embodiment, the semi-elliptical light reflection pattern 16 is formed on the reflection surface 15 facing the emission surface 17, and the first diameter in the sub-scanning direction with respect to the height h of the semi-ellipsoid. By changing the ratio of A at each position in the main scanning direction, it is possible to make the emission angle distribution of the direct light and the indirect light by the light reflection pattern 16 the same. Further, by controlling the reflection angle by the light reflection pattern 16 with respect to the light incident on the light reflection pattern 16 as described above, the reading position shift during the document reading operation and the state where the document is lifted from the surface of the contact glass 161 It is possible to make the amount of change in the amount of reflected light uniform in the main scanning direction. Therefore, in the light guide 11 according to this embodiment, the direct light and indirect light illumination distribution in the sub-scanning direction during document irradiation is changed in the main scanning direction without changing the outer shape of the light guide 11. It is possible to make it uniform at each position.
さらに、本実施形態では、反射面15において主走査方向の各位置に配置されている光反射パターン16は、上記高さhに対する第1直径Aの比率を上記中央領域付近に形成されている光反射パターン16の当該比率よりも、当該中央領域に対して入射面18に近い側の領域と、当該中央領域からみて入射面18とは反対側となる導光体11の終端部側の領域とに形成されている光反射パターン16の上記比率を小さくしている。これによれば、主走査方向において光源12及び入射面18近傍の領域は直接光が多くて間接光が少なく、中央領域は間接光が主になり、また導光体11の上記終端部に向かうほど光反射パターン16に入射する間接光の光線の角度分布は小さくなるという現象に対応して、主走査方向の各位置における導光体11からの出射光線についての副走査方向における角度分布を均一化することが可能である。 Furthermore, in the present embodiment, the light reflecting pattern 16 disposed at each position in the main scanning direction on the reflecting surface 15 is a light whose ratio of the first diameter A to the height h is formed in the vicinity of the central region. A region closer to the incident surface 18 with respect to the central region than the ratio of the reflective pattern 16, and a region on the terminal end side of the light guide 11 that is opposite to the incident surface 18 when viewed from the central region The ratio of the light reflection pattern 16 formed in the above is reduced. According to this, in the main scanning direction, the area in the vicinity of the light source 12 and the incident surface 18 has a lot of direct light and little indirect light, and the central area mainly contains indirect light, and also goes to the end portion of the light guide 11. Corresponding to the phenomenon that the angle distribution of the light beam of the indirect light incident on the light reflection pattern 16 becomes smaller, the angle distribution in the sub-scanning direction is uniform for the light beam emitted from the light guide 11 at each position in the main scanning direction. It is possible to
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、導光体11の全長を短く形成すると、直接光が多くて間接光が少ない入射面18の近傍領域では副走査方向の角度分布を制御する必要があるが、直接光の影響が少ない間接光が主となる主走査方向位置の領域については副走査方向の角度分布を制御する必要が無い場合がある。この場合、図12に示すように、入射面18から上記間接光が主の領域D7に到るまでの直接光の多い領域Dでは、主走査方向における領域Dの開始位置から終了位置までに亘り、光反射パターン16の上記高さhに対する第1直径Aの比率を徐々に大きくする。上記領域D7では、副走査方向に偏向成分をもたず光反射パターン16よりも出射効率の良い上述した逆V字形状の光反射パターンVPを形成する。これにより、照明装置10により、出射効率の高い照明が可能となる。なお、図示しないが、光反射パターンVPとして、円筒形状、楕円形状、非球面形状等を採用してもよい。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made. For example, if the total length of the light guide 11 is formed short, it is necessary to control the angular distribution in the sub-scanning direction in the vicinity of the incident surface 18 where there is a lot of direct light and little indirect light. There is a case where it is not necessary to control the angular distribution in the sub-scanning direction for the region at the position in the main scanning direction where light is mainly used. In this case, as shown in FIG. 12, in the region D where there is a lot of direct light from the incident surface 18 until the indirect light reaches the main region D7, it extends from the start position to the end position of the region D in the main scanning direction. The ratio of the first diameter A to the height h of the light reflecting pattern 16 is gradually increased. In the region D7, the above-described inverted V-shaped light reflection pattern VP having no deflection component in the sub-scanning direction and having higher emission efficiency than the light reflection pattern 16 is formed. Thereby, the illumination device 10 enables illumination with high emission efficiency. Although not shown, the light reflection pattern VP may be a cylindrical shape, an elliptical shape, an aspherical shape, or the like.
また、上記各実施形態では、導光体11の主走査方向における一端部のみが入射面18とされ、導光体11側面部の片側のみから光源12により照明する構成を説明したが、これに代えて、主走査方向における導光体11の両端部の側面を入射面18とし、導光体11の当該両端部側から光源12により導光体11の内部に光を入射させる構成を採用し、上記導光体11の長手方向の一側部にのみ光源12を備える場合と同様にして、反射面15での主走査方向の各位置における直接光又は間接光の分布、或いは、光反射パターン16に入射する光線の角度分布に応じて、反射面15での主走査方向における各領域で、光反射パターン16の上記高さhに対する第1直径Aの比率を変化させるようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, only one end portion of the light guide 11 in the main scanning direction is the incident surface 18, and the configuration in which the light source 12 illuminates only from one side of the side surface of the light guide 11 has been described. Instead, the side surfaces of both ends of the light guide 11 in the main scanning direction are made incident surfaces 18, and a configuration is adopted in which light enters the light guide 11 from the both ends of the light guide 11 by the light source 12. Similarly to the case where the light source 12 is provided only on one side in the longitudinal direction of the light guide 11, the distribution of direct light or indirect light at each position in the main scanning direction on the reflection surface 15, or the light reflection pattern The ratio of the first diameter A to the height h of the light reflecting pattern 16 may be changed in each region in the main scanning direction on the reflecting surface 15 in accordance with the angular distribution of the light rays incident on the reflecting surface 15.
このように両端部に入射面18及び光源12を備える導光体11では、導光体11における上記両端部の入射面18近傍の直接光が光反射パターン16に入射する光線の角度分布が小さく、主走査方向の中央部に向かうほど光反射パターン16に入射する光線の角度分布が大きくなるが、上記のように光反射パターン16の上記高さhに対する第1直径Aの比率を設定することにより、主走査方向の各位置における導光体11からの出射光の副走査方向における角度分布を均一化可能である。 As described above, in the light guide 11 including the incident surfaces 18 and the light sources 12 at both ends, the angular distribution of light rays in which the direct light near the incident surfaces 18 at both ends of the light guide 11 enters the light reflection pattern 16 is small. The angle distribution of light rays incident on the light reflection pattern 16 increases toward the center in the main scanning direction, and the ratio of the first diameter A to the height h of the light reflection pattern 16 is set as described above. Thus, the angular distribution in the sub-scanning direction of the light emitted from the light guide 11 at each position in the main scanning direction can be made uniform.
また、上記各実施形態では、光源12としてLED121を備えるものを示したが、導光体11の上記端部となる側面から、導光体11の内部に向けて主走査方向に光を出射できるものであれば、LEDには限定されない。 In each of the above embodiments, the light source 12 including the LED 121 is shown. However, light can be emitted from the side surface serving as the end of the light guide 11 toward the inside of the light guide 11 in the main scanning direction. If it is a thing, it will not be limited to LED.
また、図1乃至図12を用いて上記各実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。 Moreover, the configuration and processing shown in each of the above embodiments using FIGS. 1 to 12 are only one embodiment of the present invention, and the configuration and processing of the present invention are not limited to this.
1 画像形成装置
5 画像読取装置
10 照明装置
11 導光体
12 光源
15 反射面
16 光反射パターン
17 出射面
18 入射面
VP 光反射パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 5 Image reader 10 Illuminating device 11 Light guide 12 Light source 15 Reflecting surface 16 Light reflecting pattern 17 Output surface 18 Incident surface VP Light reflecting pattern
本発明は、導光体及び照明装置に関し、特に、導光体内に入射した光を出射面に向けて反射させる技術に関する。 The present invention relates to a light guide and an illumination device, and more particularly to a technique for reflecting light incident on a light guide toward an exit surface.
複合機等の画像形成装置では、スキャナー等の画像読取装置の光源部として、棒状の樹脂製導光体と、当該導光体の長さ方向側部から導光体内部に光を照射するLEDとを組み合わせたライン光源を採用したものがある。当該光源部は、ラインセンサーの読取に合わせて、読取対象の原稿をライン状に照明する必要がある。このために、導光体から光を出射させる出射面と対向する面に、光反射又は光散乱パターンを設け、そのパターンにより出射面に向けて導光体内に入射された光を偏向させて、ライン状の照明光を原稿に向かう方向に出射させている。 In an image forming apparatus such as a multifunction machine, as a light source unit of an image reading apparatus such as a scanner, a rod-shaped resin light guide and an LED that emits light from the side in the length direction of the light guide to the inside of the light guide Some use a line light source that combines the above. The light source unit needs to illuminate the document to be read in a line in accordance with the reading of the line sensor. For this purpose, a light reflection or light scattering pattern is provided on the surface facing the exit surface for emitting light from the light guide, and the light incident on the light guide toward the exit surface is deflected by the pattern, Line-shaped illumination light is emitted in a direction toward the document.
ここで、棒状の導光体とLEDの組み合わせでは、LEDから直接に光反射又は拡散パターン面で偏向された直接光と、1回以上導光体外周で全反射して光反射又は拡散パター
ン面で偏向された間接光とでは、照明強度が異なるため、導光体及び出射面の長さ方向の各位置から出射される照明光に均一性が得られない。そこで、特許文献1に示されるように、導光体の断面形状を円形から多角形形状、及び主走査方向に異型にすることで、光反射又は拡散パターン面にLEDからの直接光を入射させない照明ユニットが提案されている。
Here, in the combination of the rod-shaped light guide and the LED, the direct light directly reflected from the LED by the light reflecting or diffusing pattern surface and the light reflecting or diffusing pattern surface by being totally reflected at the outer periphery of the light guiding body at least once. Since the illumination intensity is different from that of the indirect light deflected at, the illumination light emitted from each position in the length direction of the light guide and the emission surface cannot be obtained. Therefore, as shown in Patent Document 1, by making the cross-sectional shape of the light guide from a circular shape to a polygonal shape and an irregular shape in the main scanning direction, direct light from the LED is not incident on the light reflection or diffusion pattern surface. Lighting units have been proposed.
また、間接光のみで考えた場合、角度の付いた光線の方が、導光体の外周面で全反射しやすく、光反射又は散乱パターンに入射して導光体から出射しやすい。このため、導光体のLED入射面から主走査方向(光源部から導光体に入射する光の光軸方向)に遠ざかるほど上記角度が付かないため、原稿照射時の副走査方向(光軸方向に直交する方向)における間接光の照明分布が狭くなっていくという問題がある。これに対しては、下記特許文献2に示されるように、導光体の外周形状を長手方向で全体的又は局所的に変更し、光反射又は散乱パターンに入射する光線の角度分布を変え、間接光の副走査方向における照明分布を主走査方向で均一にする照明ユニットが提案されている。 Further, when considering only indirect light, an angled light beam is more likely to be totally reflected on the outer peripheral surface of the light guide, and is likely to enter the light reflection or scattering pattern and exit from the light guide. For this reason, the angle does not increase as the distance from the LED incident surface of the light guide increases in the main scanning direction (the optical axis direction of light incident on the light guide from the light source unit). There is a problem that the illumination distribution of indirect light in a direction orthogonal to the direction becomes narrower. For this, as shown in Patent Document 2 below, the outer peripheral shape of the light guide is changed entirely or locally in the longitudinal direction, the angular distribution of light rays incident on the light reflection or scattering pattern is changed, An illumination unit that makes the illumination distribution of the indirect light in the sub-scanning direction uniform in the main scanning direction has been proposed.
しかしながら、特許文献1に示されるような、間接光のみの照明系では、入射光を1回以上導光体外周で全反射させる必要があるため、LED入射面の近傍にて得られる照明光が殆どないことになる。このため、必要な照明光を得るためにLED入射面の近傍から距離が必要となり、読取対象とする原稿のサイズに対して、導光体を長くする必要が生じて装置の小型化の妨げになる。 However, in the illumination system using only indirect light as shown in Patent Document 1, it is necessary to totally reflect the incident light at the outer periphery of the light guide at least once, so that the illumination light obtained in the vicinity of the LED incident surface is There will be almost nothing. For this reason, in order to obtain the necessary illumination light, a distance from the vicinity of the LED incident surface is necessary, and it becomes necessary to lengthen the light guide relative to the size of the document to be read, which hinders downsizing of the apparatus. Become.
また、特許文献2に示されるように導光体の外周形状を長手方向で全体的又は局所的に変更する場合は、導光体自体を異型にする必要があるため、断面によって形状が異なり、金型が複雑化、さらに成型時に反り等が発生しやすく、装置に組み込み後の姿勢を保持しにくいという問題がある。 In addition, as shown in Patent Document 2, when the outer peripheral shape of the light guide is changed entirely or locally in the longitudinal direction, the shape of the light guide itself needs to be atypical. There is a problem that the mold becomes complicated and warpage is likely to occur during molding, and it is difficult to maintain the posture after being incorporated in the apparatus.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to change the illumination distribution of direct light and indirect light in the sub-scanning direction during document irradiation without changing the external shape of the light guide. The purpose is to make it uniform at each position in the direction.
本発明の一局面に係る導光体は、内部に入射される光の光軸方向に延びる光透過部材からなり、入射される光を一定方向に反射させる導光体であって、長手方向における両端部の少なくとも一方に設けられ、光源の照射する光が入射される入射面と、前記入射面から入射する光の光軸方向に延びる一側面部を形成し、当該入射した光を出射する出射面と、前記出射面に対向する位置において前記光軸方向に延び、前記入射する光を前記出射面に向けて反射させる複数の光反射パターンが形成された反射面とを備え、前記光反射パターンは、前記光軸方向に直交する方向における第1直径が、前記光軸方向における第2直径以上の長さを有し、前記出射面に向かって突出する半楕円体形状とされ、前記反射面での前記光軸方向における配置位置に応じて、前記半楕円体形状の高さに対する前記第1直径の比率を異ならせて形成されている。 A light guide according to an aspect of the present invention is a light guide that includes a light transmitting member that extends in an optical axis direction of light incident therein and reflects incident light in a certain direction. An exit surface that is provided on at least one of the both end portions and is formed with an incident surface on which light emitted from the light source is incident and one side surface portion that extends in the optical axis direction of the light incident from the incident surface, and emits the incident light. A light reflecting pattern formed with a plurality of light reflecting patterns extending in the optical axis direction at a position facing the light emitting surface and reflecting the incident light toward the light emitting surface. Is a semi-ellipsoidal shape having a first diameter in a direction orthogonal to the optical axis direction that is equal to or longer than a second diameter in the optical axis direction and protruding toward the exit surface, Position in the optical axis direction at Correspondingly, the formed by varying the ratio of the first diameter to the height of the semi-elliptical shape.
本発明によれば、導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることが可能になる。 According to the present invention, the illumination distribution of direct light and indirect light in the sub-scanning direction during document irradiation can be made uniform at each position in the main scanning direction without changing the outer shape of the light guide. become.
以下、本発明の一実施形態に係る導光体及びこれを備えた照明装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る照明装置を画像読取装置に有する画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 Hereinafter, a light guide according to an embodiment of the present invention and a lighting device including the light guide will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front cross-sectional view showing the structure of an image forming apparatus having an illuminating apparatus according to an embodiment of the present invention in an image reading apparatus.
本発明の一実施形態に係る画像形成装置1は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置1は、装置本体11Aに、操作部47、画像形成部12A、定着部13、給紙部14、原稿給送部6、及び画像読取装置5等を備えて構成されている。 An image forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a multifunction machine having a plurality of functions such as a copy function, a printer function, a scanner function, and a facsimile function. The image forming apparatus 1 includes an apparatus main body 11A including an operation unit 47, an image forming unit 12A , a fixing unit 13, a paper feeding unit 14, a document feeding unit 6, an image reading device 5, and the like.
操作部47は、画像形成装置1が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示等の指示を受け付ける。操作部47は、操作者への操作案内等を表示する表示部473を備えている。 The operation unit 47 receives instructions such as an image forming operation execution instruction and a document reading operation execution instruction from the operator regarding various operations and processes that can be executed by the image forming apparatus 1. The operation unit 47 includes a display unit 473 that displays operation guidance to the operator.
画像形成装置1が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部6により給送されてくる原稿、又はコンタクトガラス(原稿載置ガラス)161に載置された原稿の画像を画像読取装置5が光学的に読み取り、画像データを生成する。画像読取装置5により生成された画像データは内蔵HDD又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。 When the image forming apparatus 1 performs an original reading operation, the image reading apparatus 5 optically processes an original fed by the original feeding unit 6 or an image of an original placed on contact glass (original placing glass) 161. Read and generate image data. Image data generated by the image reading device 5 is stored in a built-in HDD or a computer connected to a network.
画像形成装置1が画像形成動作を行う場合は、上記原稿読取動作により生成された画像データ、又はネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等のユーザー端末装置から受信した画像データ、又は内蔵HDDに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部12Aが、給紙部14から給紙される記録媒体としての記録紙Pにトナー像を形成する。画像形成部12Aの画像形成ユニット12M、12C、12Y、及び12Bkは、感光体ドラムと、感光体ドラムへトナーを供給する現像装置と、トナーを収容するトナーカートリッジ(不図示)と、帯電装置と、露光装置と、1次転写ローラー126とをそれぞれ備えている。 When the image forming apparatus 1 performs an image forming operation, the image data generated by the document reading operation, the image data received from a user terminal device such as a computer or a smartphone connected to a network, or stored in a built-in HDD. Based on the image data and the like, the image forming unit 12A forms a toner image on the recording paper P as a recording medium fed from the paper feeding unit. The image forming units 12M, 12C, 12Y, and 12Bk of the image forming unit 12A include a photosensitive drum, a developing device that supplies toner to the photosensitive drum, a toner cartridge (not shown) that stores toner, and a charging device. And an exposure device and a primary transfer roller 126, respectively.
カラー印刷を行う場合、画像形成部12Aのマゼンタ用の画像形成ユニット12M、シアン用の画像形成ユニット12C、イエロー用の画像形成ユニット12Y及びブラック用の画像形成ユニット12Bkは、それぞれに、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム121上にトナー像を形成し、トナー像を1次転写ローラー126により、駆動ローラー125a及び従動ローラー125bに張架されている中間転写ベルト125上に転写させる。 When performing color printing, the image forming unit 12M for magenta image forming unit 12A, the image forming unit 12C for cyan, an image forming unit 12Bk for the image forming unit 12Y and black for yellow are each, image data A toner image is formed on the photosensitive drum 121 by charging, exposure, and development processes based on the image composed of each color component, and the toner image is driven by the primary transfer roller 126 by the driving roller 125a and the driven roller 125b. The image is transferred onto the intermediate transfer belt 125 that is stretched around the belt.
中間転写ベルト125は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定され、感光体ドラム121の周面に当接した状態で駆動ローラー125aによって駆動される。中間転写ベルト125は、各感光体ドラム121と同期しながら、駆動ローラー125aと従動ローラー125bとの間を無端走行する。 The intermediate transfer belt 125 is driven by a driving roller 125 a in a state where an image carrying surface on which a toner image is transferred is set on the outer peripheral surface thereof and in contact with the peripheral surface of the photosensitive drum 121. The intermediate transfer belt 125 travels endlessly between the driving roller 125a and the driven roller 125b while being synchronized with each photosensitive drum 121.
中間転写ベルト125上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト125上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。2次転写ローラー210は、中間転写ベルト125の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト125を挟んで駆動ローラー125aとのニップ部Nにおいて、給紙部14から搬送路190を搬送されてきた記録紙Pに転写させる。この後、定着部13が、記録紙P上のトナー像を熱圧着により記録紙Pに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Pは、排出トレイ151に排出される。 The toner images of the respective colors transferred onto the intermediate transfer belt 125 are superimposed on the intermediate transfer belt 125 with the transfer timing adjusted to become a color toner image. The secondary transfer roller 210 conveys the color toner image formed on the surface of the intermediate transfer belt 125 from the sheet feeding unit 14 through the conveyance path 190 at the nip N between the intermediate transfer belt 125 and the driving roller 125a. The recording sheet P is transferred. Thereafter, the fixing unit 13 fixes the toner image on the recording paper P to the recording paper P by thermocompression bonding. The recording paper P on which the color image has been formed after completion of the fixing process is discharged to a discharge tray 151.
給紙部14は、複数の給紙カセットを備える。制御部(不図示)は、操作者による指示で指定されたサイズの記録紙が収容された給紙カセットのピックアップローラー145を回転駆動させて、各給紙カセットに収容されている記録紙Pを上記ニップ部Nに向けて搬送させる。 The paper feed unit 14 includes a plurality of paper feed cassettes. The control unit (not shown) rotates the pickup roller 145 of the paper feed cassette in which the recording paper of the size specified by the instruction from the operator is rotated, so that the recording paper P stored in each paper feed cassette is loaded. It is conveyed toward the nip portion N.
次に、画像読取装置の構成を説明する。図2は画像読取装置5の概略構成を示す内部側面図である。 Next, the configuration of the image reading apparatus will be described. FIG. 2 is an internal side view showing a schematic configuration of the image reading device 5.
画像読取装置5は、図2に示すように、光走査装置7及び撮像ユニット8を備えている。 As shown in FIG. 2, the image reading device 5 includes an optical scanning device 7 and an imaging unit 8.
光走査装置7は、第1光学系ユニット71と、第2光学系ユニット72とを備えている。 The optical scanning device 7 includes a first optical system unit 71 and a second optical system unit 72.
第1光学系ユニット71は、照明装置10と、第1ミラー711とを備えている。照明装置10は原稿の読取面、すなわち上方に向かって光を照射すべく、コンタクトガラス161に対向してその下方に配置されている。照明装置10は、棒状の導光体と、当該導光体の長さ方向端部に配設された光源とを備える(詳細は後述)。照明装置10は、図2における奥行き方向に延び、当該照明装置10の延びる方向が原稿読取時の主走査方向である。 The first optical system unit 71 includes the illumination device 10 and a first mirror 711. The illuminating device 10 is disposed below and facing the contact glass 161 so as to irradiate the reading surface of the original, that is, upward. The illuminating device 10 includes a rod-shaped light guide and a light source disposed at an end portion in the length direction of the light guide (details will be described later). The illuminating device 10 extends in the depth direction in FIG. 2, and the extending direction of the illuminating device 10 is the main scanning direction during document reading.
第1ミラー711は、コンタクトガラス161に載置された原稿を照明装置10が照射した光の原稿読取面での反射光を受けて、水平方向に方向転換させる。第1ミラー711は、コンタクトガラス161の下方に配置されている。これら照明装置10及び第1ミラー711は、図示しない支持部材に取り付けられている。 The first mirror 711 receives the reflected light from the original reading surface of the light irradiated by the illuminating device 10 on the original placed on the contact glass 161 and changes the direction in the horizontal direction. The first mirror 711 is disposed below the contact glass 161. The illumination device 10 and the first mirror 711 are attached to a support member (not shown).
第2光学系ユニット72は、第2ミラー721と、第3ミラー722とを備えている。第2ミラー721は、第1光学系ユニット71の第1ミラー711が反射させた光を受けて、さらに略垂直下方に方向転換させる。第3ミラー722は、第2ミラー721が反射させた光を、さらに略水平に方向転換させて、撮像ユニット8の方向に導く。これら第2ミラー721及び第3ミラー722は、図示しない支持部材に取り付けられている。 The second optical system unit 72 includes a second mirror 721 and a third mirror 722. The second mirror 721 receives the light reflected by the first mirror 711 of the first optical system unit 71 and further changes the direction downward substantially vertically. The third mirror 722 further changes the direction of the light reflected by the second mirror 721 substantially horizontally and guides the light toward the imaging unit 8. These second mirror 721 and third mirror 722 are attach to a support member (not shown).
なお、第1光学系ユニット71及び第2光学系ユニット72に設けられた照明装置10及び上記各ミラーは、上記主走査方向にコンタクトガラス161と略同じ長さで延びる細長い形状とされている。 The illumination device 10 and each of the mirrors provided in the first optical system unit 71 and the second optical system unit 72 have an elongated shape extending in the main scanning direction with substantially the same length as the contact glass 161.
画像読取装置5の内部には、上記矢印方向に光走査装置7の移動を案内する図略の移動用のレールが設けられている。これにより、第1光学系ユニット71及び第2光学系ユニット72を備えた光走査装置7は、コンタクトガラス161に載置された原稿の読取面全体の画像情報を読み取るべくコンタクトガラス161表面と平行に、副走査方向(主走査方向に直交する方向)、すなわち、図2に示す矢印方向に往復移動可能とされている。 Inside the image reading device 5, an unillustrated moving rail for guiding the movement of the optical scanning device 7 in the direction of the arrow is provided. As a result, the optical scanning device 7 including the first optical system unit 71 and the second optical system unit 72 is parallel to the surface of the contact glass 161 so as to read image information on the entire reading surface of the document placed on the contact glass 161. In addition, it is possible to reciprocate in the sub-scanning direction (direction orthogonal to the main scanning direction), that is, the arrow direction shown in FIG.
撮像ユニット8は、画像読取装置5の内部下部に固定されている。撮像ユニット8は、光学部材である結像レンズ81と、撮像素子であるラインセンサー82とを備えている。第2光学系ユニット72の第3ミラー722によって反射された、原稿の読取面からの反射光は結像レンズ81に入射する。結像レンズ81は光路の下流側に設けられたラインセンサー82の表面上に、当該反射光を結像させる。ラインセンサー82は、受光した光の光量に応じて当該光量を示す電圧を生成し、すなわち、受光素子が得る光情報を電気信号に変換して、図略の制御部に出力する。このようにして、ラインセンサー82により、画像読取装置5で読取対象とされる原稿の画像が読み取られる。 The imaging unit 8 is fixed to the inside lower part of the image reading device 5. The imaging unit 8 includes an imaging lens 81 that is an optical member, and a line sensor 82 that is an imaging element. Reflected light from the reading surface of the document reflected by the third mirror 722 of the second optical system unit 72 is incident on the imaging lens 81. The imaging lens 81 forms an image of the reflected light on the surface of the line sensor 82 provided on the downstream side of the optical path. The line sensor 82 generates a voltage indicating the amount of light according to the amount of received light, that is, converts the optical information obtained by the light receiving element into an electrical signal and outputs it to a control unit (not shown). In this manner, the line sensor 82 reads an image of a document to be read by the image reading device 5.
次に、画像読取装置5に備えられる照明装置10を説明する。図3は照明装置10を示す斜視図であり、内部構成を示した図である。 Next, the illumination device 10 provided in the image reading device 5 will be described. FIG. 3 is a perspective view showing the lighting apparatus 10 and shows the internal configuration.
照明装置10は、導光体11と、光源12とを備える。 The illumination device 10 includes a light guide 11 and a light source 12.
導光体11は、光源12から当該導光体11の内部に入射される光の光軸方向に延びる。導光体11は、上述したように主走査方向に延びるため、当該光軸方向と主走査方向とは一致している。導光体11は、例えば樹脂製の光透過部材からなり、反射面15により、光源12から入射される光を一定方向(出射面17に向かう方向)に向けて反射させる。 The light guide 11 extends in the optical axis direction of light incident from the light source 12 into the light guide 11. Since the light guide 11 extends in the main scanning direction as described above, the optical axis direction coincides with the main scanning direction. The light guide 11 is made of, for example, a resin light transmissive member, and reflects light incident from the light source 12 toward a certain direction (a direction toward the emission surface 17 ) by the reflection surface 15.
導光体11は、入射面18と、出射面17と、反射面15とにより形成されている。 The light guide 11 is formed by an incident surface 18, an exit surface 17, and a reflective surface 15.
入射面18は、導光体11の長手方向における両端部の少なくとも一方の側面が当該入射面とされる。本実施形態では、両端部の一方の側面のみが入射面18とされる形態を説明する。入射面18には光源12が取り付けられている。当該光源12の照射する光が、入射面18から導光体11の内部に入射する。 The incident surface 18 has at least one side surface of both end portions in the longitudinal direction of the light guide 11 as the incident surface. In the present embodiment, a mode in which only one side surface of both end portions is the incident surface 18 will be described. A light source 12 is attached to the incident surface 18. Light emitted from the light source 12 enters the light guide 11 from the incident surface 18.
出射面17は、主走査方向に延び、導光体11の一側面をなす。本実施形態では、出射面17は導光体11の上面部を形成している。入射面18から導光体11の内部に入射した光は、反射面15で反射されて、当該出射面17から導光体11の外部に出射する。 The emission surface 17 extends in the main scanning direction and forms one side surface of the light guide 11. In the present embodiment, the emission surface 17 forms the upper surface portion of the light guide 11. Light that has entered the light guide 11 from the incident surface 18 is reflected by the reflecting surface 15 and is emitted from the light emitting surface 17 to the outside of the light guide 11.
反射面15は、出射面17に対向する位置において主走査方向に延びる。本実施形態では、反射面15は導光体11の下面部を形成している。反射面15には、入射する光を出射面17に向けて反射させる複数の光反射パターン16が形成されている。反射面15は、入射面18から導光体11の内部に入射した光を、当該光反射パターン16により出射面17に向けて反射させる。光反射パターン16は、導光体11と同一素材により一体的に形成されている。 The reflection surface 15 extends in the main scanning direction at a position facing the emission surface 17. In the present embodiment, the reflecting surface 15 forms the lower surface portion of the light guide 11. A plurality of light reflection patterns 16 that reflect incident light toward the emission surface 17 are formed on the reflection surface 15. The reflection surface 15 reflects the light incident on the inside of the light guide 11 from the incident surface 18 toward the emission surface 17 by the light reflection pattern 16. The light reflection pattern 16 is integrally formed of the same material as the light guide 11.
光源12は、例えばLED1210からなる。光源12は、導光体11の入射面18の外面に取り付けられる。本実施形態では、光源12として、6つのLED1210が設けられた例を示す。光源12が入射面18から導光体11の内部に向けて照射する光の照射方向(光軸方向)は、導光体11の長さ方向、すなわち、主走査方向である。 The light source 12 includes, for example, an LED 1210 . The light source 12 is attached to the outer surface of the incident surface 18 of the light guide 11. In the present embodiment, an example in which six LEDs 1210 are provided as the light source 12 is shown. The irradiation direction (optical axis direction) of light that the light source 12 irradiates from the incident surface 18 toward the inside of the light guide 11 is the length direction of the light guide 11, that is, the main scanning direction.
次に、光反射パターン16を説明する。図4は、導光体11内部の反射面15に形成された光反射パターン16を示す斜視図である。図5は反射面15に形成された光反射パターン16を拡大して示す斜視図である。 Next, the light reflection pattern 16 will be described. FIG. 4 is a perspective view showing the light reflection pattern 16 formed on the reflection surface 15 inside the light guide 11. FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the light reflection pattern 16 formed on the reflection surface 15 .
光反射パターン16は、自身に入射した光を反射及び散乱させる形状パターンである。反射面15には、副走査方向に複数の光反射パターン16が並べて列状に形成され、更に、当該複数の光反射パターン16からなる列が主走査方向に複数並べて形成されている。当該光反射パターン16の列は、主走査方向において、反射面15の入射面18の位置から、入射面18とは反対側の端部である側面部までの位置に形成されている。 The light reflection pattern 16 is a shape pattern that reflects and scatters light incident on itself. On the reflection surface 15, a plurality of light reflection patterns 16 are arranged in a row in the sub-scanning direction, and a plurality of rows made of the plurality of light reflection patterns 16 are arranged in the main scanning direction. The row of the light reflection patterns 16 is formed in the main scanning direction from the position of the incident surface 18 of the reflecting surface 15 to the position of the side surface that is the end opposite to the incident surface 18.
入射面18から導光体11の内部に入射した光は、導光体11に光反射又は散乱パターンがない場合、導光体11に入射後、導光体11の外周面を全反射して主走査方向に進み、入射面18とは反対側の端部まで漏れなく導光される。これでは、入射面18に設置された光源12からの光で原稿を照明できないため、出射面17と対向する反射面15に光反射パターン16を形成することによって、副走査方向に当該入射光を反射させるものである。 When the light incident on the light guide 11 from the incident surface 18 has no light reflection or scattering pattern, the light is incident on the light guide 11 and then totally reflected on the outer peripheral surface of the light guide 11. The light travels in the main scanning direction and is guided to the end opposite to the incident surface 18 without leakage. In this case, since the original cannot be illuminated with the light from the light source 12 installed on the incident surface 18, the incident light is transmitted in the sub-scanning direction by forming the light reflecting pattern 16 on the reflecting surface 15 facing the emission surface 17. It is to be reflected.
図5に示すように、それぞれの光反射パターン16は、出射面17に向かって突出する半楕円体形状とされている。光反射パターン16は、副走査方向(光軸方向に直交する方向)の第1直径Aが、主走査方向(光軸方向)の第2直径B以上の長さに形成されている。光反射パターン16を当該半楕円体形状とした場合、入射面18から導光体11内部に入射した光が光反射パターン16で反射すると、出射面17に向かう反射光と、出射面17に向かいつつ副走査方向に散乱する反射光とが得られる。なお、本実施形態では、半楕円体形状には、半円体形状も含まれるものとする。 As shown in FIG. 5, each light reflection pattern 16 has a semi-ellipsoidal shape that protrudes toward the emission surface 17. The light reflection pattern 16 is formed such that the first diameter A in the sub-scanning direction (direction orthogonal to the optical axis direction) is longer than the second diameter B in the main scanning direction (optical axis direction). When the light reflecting pattern 16 has the semi-ellipsoidal shape, when the light incident on the light guide 11 from the incident surface 18 is reflected by the light reflecting pattern 16, the reflected light toward the emission surface 17 and the light exiting surface 17 are directed. Thus, reflected light scattered in the sub-scanning direction is obtained. In the present embodiment, the semi-ellipsoidal shape includes a semicircular shape.
更に、半楕円体形状の当該光反射パターン16は、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率を変化させると、当該比率の変化に応じて、上記反射光が散乱する副走査方向角度の範囲が変化する。なお、当該半楕円体形状の高さは、半楕円体形状の最高部における高さである。 Further, when the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-elliptical shape is changed, the sub-scanning in which the reflected light is scattered according to the change of the ratio. The range of directional angles changes. Note that the height of the semi-ellipsoidal shape is the height at the highest portion of the semi-ellipsoidal shape.
ここで、一般的な導光体の入射面から入射した光が反射面で反射して出射面から出射する場合における副走査方向への拡散について説明する。図6は半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンを有する導光体110を示す図である。図7は半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンによる副走査方向における反射光の拡散分布をグラフにより示す図である。 Here, the diffusion in the sub-scanning direction when light incident from the incident surface of a general light guide is reflected by the reflecting surface and emitted from the emitting surface will be described. FIG. 6 is a diagram showing a light guide 110 having a flat light reflection pattern that does not have a semi-ellipsoidal shape. FIG. 7 is a graph showing the diffusion distribution of reflected light in the sub-scanning direction by a flat light reflection pattern having no semi-ellipsoidal shape.
図6に示すように、出射面170に向けて突出した逆V字形状のプリズムからなる光反射パターン160が反射面150上に形成されている導光体110が一般的に知られている。光反射パターン160は、導光体110と同一素材により一体的に形成されている。このような導光体110では、各光反射パターン160間の主走査方向におけるピッチ、光反射パターン160の高さや幅等を可変させることで、光反射パターン160の反射パターン面1601が出射面170方向に反射させる光の量を調節可能である。このため、主走査方向の各位置に配置される光反射パターン160の上記ピッチ、高さ、又は幅等を調整することで、主走査方向の各位置から出射される照明光の均一化が可能である。 As shown in FIG. 6, a light guide body 110 is generally known in which a light reflection pattern 160 made of an inverted V-shaped prism protruding toward an emission surface 170 is formed on a reflection surface 150. The light reflection pattern 160 is integrally formed of the same material as the light guide 110. In such a light guide 110, the reflection pattern surface 1601 of the light reflection pattern 160 is changed to the emission surface 170 by changing the pitch in the main scanning direction between the light reflection patterns 160, the height and width of the light reflection pattern 160, and the like. The amount of light reflected in the direction can be adjusted. Therefore, it is possible to make the illumination light emitted from each position in the main scanning direction uniform by adjusting the pitch, height, width, etc. of the light reflection pattern 160 arranged at each position in the main scanning direction. It is.
しかしながら、LEDを有する光源120は、導光体110の全周方向に光を発光する。このため、光源120から直接に光反射パターン面1601に入射する直接光と、光源120から1回以上導光体110の外周面で全反射して光反射パターン面1601に入射する間接光とが発生する。これら直接光及び間接光は、光反射パターン面1601に入射する副走査方向の光線角度がそれぞれ異なる。直接光はLEDから直接に光反射パターン面1601に入射する光であるため、光反射パターン面1601に対する角度が浅く、出射面から出射される副走査方向での光線角度分布が狭くなる。これに対して、間接光は、全反射により導光体110の外周面の全周方向から光反射パターン面1601に入射する光である。そして、上記の逆V字形状のプリズムからなる光反射パターン160は、副走
査方向に対しては入射光線角度そのままの角度で光を反射して出射させ、偏向成分を有しない。このため、出射後における副走査方向での光線角度分布は、直接光と間接光の光反射パターン面1601に対する入射角度に応じて、直接光と間接光とでは、図7に示すように異なる。
However, the light source 120 having an LED emits light in the entire circumferential direction of the light guide 110. Therefore, the direct light directly incident on the light reflection pattern surface 1601 from the light source 120 and the indirect light incident on the light reflection pattern surface 1601 after being totally reflected from the light source 120 by the outer peripheral surface of the light guide 110 at least once. Occur. These direct light and indirect light have different light beam angles in the sub-scanning direction that are incident on the light reflection pattern surface 1601. Since direct light is light directly incident on the light reflection pattern surface 1601 from the LED, the angle with respect to the light reflection pattern surface 1601 is shallow, and the light angle distribution in the sub-scanning direction emitted from the emission surface becomes narrow. On the other hand, indirect light is light that enters the light reflection pattern surface 1601 from the entire circumferential direction of the outer circumferential surface of the light guide 110 by total reflection. The light reflection pattern 160 made of the above inverted V-shaped prism reflects and emits light at the same angle as the incident ray angle with respect to the sub-scanning direction, and has no deflection component. Therefore, the light beam angle distribution in the sub-scanning direction after emission differs between direct light and indirect light as shown in FIG. 7 according to the incident angles of the direct light and indirect light with respect to the light reflection pattern surface 1601.
ここで、導光体110内では主走査方向の各位置においては、直接光及び間接光の割合が異なるため、導光体110から出射される光は、主走査方向の各位置で副走査方向における照明分布が異なることになる。そのため、読取動作による原稿読取位置のずれが生じたり、原稿がコンタクトガラス161の面上から浮く事態が生じると、副走査方向に読取位置がずれることになるので、主走査方向のシェーディングで決めた基準データからのずれが主走査方向全域で均一にならず、原稿を読み取った時に画像の主走査方向に読取濃度ムラが発生するおそれがある。 Here, since the ratio of direct light and indirect light is different at each position in the main scanning direction within the light guide 110, the light emitted from the light guide 110 is sub-scanning at each position in the main scanning direction. The illumination distribution at will be different. For this reason, if the document reading position is shifted due to the reading operation or the document is lifted off the surface of the contact glass 161, the reading position is shifted in the sub-scanning direction. The deviation from the reference data is not uniform throughout the main scanning direction, and there is a possibility that uneven reading density occurs in the main scanning direction of the image when the original is read.
図8は、導光体110の主走査方向における光源120からの距離に対する間接光の副走査方向での照度分布をグラフにより示す図である。主走査方向において光源120及び入射面180近傍の領域は直接光が多くて間接光が少なく、中央領域は間接光が主になり、また、導光体110の上記終端部に向かうほど間接光が光反射パターン16に入射する光線の角度分布は小さくなる。このため、原稿照射時に導光体110から出射される光の副走査方向における照明分布は、図8に示すように、主走査方向の各位置での間接光の量に応じて、主走査方向の各位置でそれぞれ異なることになる。 FIG. 8 is a graph showing the illuminance distribution in the sub-scanning direction of indirect light with respect to the distance from the light source 120 in the main scanning direction of the light guide 110. In the main scanning direction, the area near the light source 120 and the incident surface 1 80 has a lot of direct light and little indirect light, the center area is mainly indirect light, and becomes indirect toward the end of the light guide 110. The angular distribution of light rays incident on the light reflection pattern 16 is reduced. For this reason, the illumination distribution in the sub-scanning direction of the light emitted from the light guide 110 at the time of document irradiation, as shown in FIG. 8, depends on the amount of indirect light at each position in the main scanning direction. It will be different at each position.
以上述べたことから、直接光、間接光を含めて、副走査方向における出射光の照度分布を、主走査方向の全域に亘って均一化するためには、光反射パターンによる光拡散力を、主走査方向の位置に応じて、細かく制御する必要があることが分かる。本実施形態では、導光体11の反射面15に形成されたそれぞれの光反射パターン16は、反射面15での主走査方向における配置位置に応じて、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせて形成されている。これにより、上記光拡散力の調整を行い、主走査方向全域にわたって均一な副走査方向の照明分布を得ることを可能にする。 From the above, in order to make the illuminance distribution of the emitted light in the sub-scanning direction, including direct light and indirect light, uniform over the entire area in the main scanning direction, the light diffusing power by the light reflection pattern is It can be seen that fine control is required according to the position in the main scanning direction. In the present embodiment, each of the light reflection patterns 16 formed on the reflection surface 15 of the light guide 11 corresponds to the height h of the semi-ellipsoidal shape according to the arrangement position on the reflection surface 15 in the main scanning direction. It is formed by changing the ratio of one diameter A. This makes it possible to adjust the light diffusing power and obtain a uniform illumination distribution in the sub-scanning direction over the entire main scanning direction.
主走査方向全域にわたって均一な副走査方向の照明分布を得るために必要な、光反射パターン16の半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率の調整について説明する。図9は、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせた各光反射パターン16による出射光の副走査方向角度分布をグラフにより示す図である。なお、図9は発明者が実験により取得した結果を示すものである。図10及び図11は、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせた各光反射パターン16の例を示す斜視図である。 The adjustment of the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-ellipsoidal shape of the light reflection pattern 16 necessary for obtaining a uniform illumination distribution in the sub-scanning direction over the entire main scanning direction will be described. FIG. 9 is a graph showing the sub-scanning direction angular distribution of the emitted light by the respective light reflection patterns 16 in which the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-ellipsoidal shape is different. FIG. 9 shows the results obtained by the inventors through experiments. 10 and 11 are perspective views showing examples of the light reflection patterns 16 in which the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-ellipsoidal shape is different.
なお、図10及び図11は、主走査方向の各位置における光反射パターン16の角度、及び高さhに対する第1直径Aの比率の相異を概念的に示すに過ぎない。また、図10及び図11は、導光体11の構成を明確に示すために、実際の導光体11に適用される光反射パターン16の数とは異なる数により、反射面15における光反射パターン16の配置を示している。 10 and 11 merely conceptually show the difference in the ratio of the first diameter A to the angle of the light reflection pattern 16 and the height h at each position in the main scanning direction. 10 and 11 show the light reflection on the reflection surface 15 by a number different from the number of the light reflection patterns 16 applied to the actual light guide 11 in order to clearly show the configuration of the light guide 11. The arrangement of the pattern 16 is shown.
図9に示したように、上述した半楕円体形状の光反射パターン16は、半楕円体形状の高さhに対する第1直径Aの比率が小さくなり、真円に近づくほど、副走査方向への光拡散力が増し、出射角度分布が広がる。 As shown in FIG. 9, in the semi-ellipsoidal light reflection pattern 16 described above, the ratio of the first diameter A to the height h of the semi-ellipsoidal shape decreases, and the closer to the perfect circle, the closer to the sub-scanning direction. The light diffusing power increases, and the emission angle distribution widens.
ここで、上記図8に示した、主走査方向の各位置における副走査方向への照度分布に基づくと、主走査方向の各位置における導光体11からの出射光について副走査方向への拡散範囲を均一にするには、反射面15では主走査方向において光源12及び入射面18近傍の領域では、光反射パターン16による副走査方向への光拡散力を他の領域に比べて大きくする必要がある。 Here, based on the illuminance distribution in the sub-scanning direction at each position in the main scanning direction shown in FIG. 8 above, the light emitted from the light guide 11 at each position in the main scanning direction is diffused in the sub-scanning direction. In order to make the range uniform, it is necessary to increase the light diffusion force in the sub-scanning direction by the light reflection pattern 16 in the region near the light source 12 and the incident surface 18 in the main scanning direction on the reflecting surface 15 as compared with other regions. There is.
また、反射面15において、主走査方向における反射面15の中央領域付近は、光反射パターン16による副走査方向への光拡散力は、他の領域に比べて小さくする必要がある。 Further, in the reflection surface 15, in the vicinity of the central region of the reflection surface 15 in the main scanning direction, the light diffusion force in the sub-scanning direction by the light reflection pattern 16 needs to be smaller than that in other regions.
さらに、反射面15において、主走査方向における入射面18とは反対側の端部となる側面近傍は、上記中央領域よりは、光反射パターン16による副走査方向への光拡散力を大きくする必要がある。 Further, in the vicinity of the side surface of the reflecting surface 15 that is the end opposite to the incident surface 18 in the main scanning direction, it is necessary to increase the light diffusion force in the sub-scanning direction by the light reflecting pattern 16 rather than the central region. There is.
このため、例えば、図10及び図11に示すように、反射面15の主走査方向において、入射面18近傍の領域D1は、高さhに対する第1直径Aの比率を小さく設定しておき、上記中央領域位置に近付くに従って徐々にその比率を大きくしていき、副走査方向への光照射の角度成分が主走査方向各位置で同じになるように、各光反射パターン16の半楕円体形状を形成する。 Therefore, for example, as shown in FIGS. 10 and 11, in the main scanning direction of the reflecting surface 15, the area D <b> 1 in the vicinity of the incident surface 18 is set to have a small ratio of the first diameter A to the height h. The ratio is gradually increased as the position approaches the central region position, and the semi-ellipsoidal shape of each light reflection pattern 16 so that the angular component of light irradiation in the sub-scanning direction is the same at each position in the main scanning direction. Form.
また、主走査方向において、上記中央領域D2を過ぎた領域D3からは、入射面18とは反対側の端部(主走査方向において入射面18側からみた導光体11の終端部)に向け、徐々に高さhに対する第1直径Aの比率を小さくする。これにより、導光体11の終端部に向かうほど光反射パターン16に入射する角度が小さくなって出射光の角度分布が狭くなる現象を補正する。 Further, in the main scanning direction, from the region D3 past the central region D2, toward the end opposite to the incident surface 18 (the end of the light guide 11 viewed from the incident surface 18 in the main scanning direction). The ratio of the first diameter A to the height h is gradually reduced. Thereby, the phenomenon that the angle incident on the light reflection pattern 16 becomes smaller toward the end of the light guide 11 and the angular distribution of the emitted light becomes narrower is corrected.
上記中央領域D2では、光反射パターン16の高さhに対する第1直径Aの比率を、他の領域、すなわち、入射面18近傍の領域と、中央領域に対して入射面18とは反対側の端部領域とにおける光反射パターン16の当該比率よりも大きくする。 In the central region D2, the ratio of the first diameter A to the height h of the light reflecting pattern 16 is set so that the other region, that is, the region in the vicinity of the incident surface 18 and the side opposite to the incident surface 18 with respect to the central region. The ratio is larger than the ratio of the light reflection pattern 16 to the end region.
図10は、上記各領域における光反射パターン16の半楕円体形状の高さhを同一とし、第1直径Aを変化させることによって、高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせた例を示している。一方、図11は、上記各領域における光反射パターン16の半楕円体形状の第1直径Aを同一とし、高さhを変化させることによって、高さhに対する第1直径Aの比率を異ならせた例を示す。 FIG. 10 shows an example in which the ratio of the first diameter A to the height h is made different by changing the first diameter A by making the height h of the semi-ellipsoidal shape of the light reflection pattern 16 in each of the above regions the same. Is shown. On the other hand, FIG. 11 shows that the ratio of the first diameter A to the height h is varied by making the first diameter A of the semi-ellipsoidal shape of the light reflection pattern 16 in each region the same and changing the height h. An example is shown.
なお、導光体11は、例えば、溶融した樹脂を金型に噴射、注入するインジェクション成型で作成される。 In addition, the light guide 11 is produced by, for example, injection molding in which molten resin is injected and injected into a mold.
このように、本実施形態によれば、出射面17と対向する反射面15に、半楕円体形状の光反射パターン16を形成し、半楕円体の高さhに対する副走査方向における第1直径Aの比率を主走査方向の各位置で変化させることで、光反射パターン16による直接光及び間接光の出射角度分布を同様にすることが可能である。また、上記のように光反射パターン16への入射光に対する当該光反射パターン16による反射角度を制御することで、原稿読取動作時における読取位置ずれや原稿がコンタクトガラス161の面上から浮いた状態が生じた場合における反射光量の変化量を、主走査方向で均一化することが可能になる。このため、本実施形態に係る導光体11では、当該導光体11の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることが可能である。 As described above, according to this embodiment, the semi-elliptical light reflection pattern 16 is formed on the reflection surface 15 facing the emission surface 17, and the first diameter in the sub-scanning direction with respect to the height h of the semi-ellipsoid. By changing the ratio of A at each position in the main scanning direction, it is possible to make the emission angle distribution of the direct light and the indirect light by the light reflection pattern 16 the same. Further, by controlling the reflection angle by the light reflection pattern 16 with respect to the light incident on the light reflection pattern 16 as described above, the reading position shift during the document reading operation and the state where the document is lifted from the surface of the contact glass 161 It is possible to make the amount of change in the amount of reflected light uniform in the main scanning direction. Therefore, in the light guide 11 according to this embodiment, the direct light and indirect light illumination distribution in the sub-scanning direction during document irradiation is changed in the main scanning direction without changing the outer shape of the light guide 11. It is possible to make it uniform at each position.
さらに、本実施形態では、反射面15において主走査方向の各位置に配置されている光反射パターン16は、上記高さhに対する第1直径Aの比率を上記中央領域付近に形成されている光反射パターン16の当該比率よりも、当該中央領域に対して入射面18に近い側の領域と、当該中央領域からみて入射面18とは反対側となる導光体11の終端部側の領域とに形成されている光反射パターン16の上記比率を小さくしている。これによれば、主走査方向において光源12及び入射面18近傍の領域は直接光が多くて間接光が少なく、中央領域は間接光が主になり、また導光体11の上記終端部に向かうほど光反射パターン16に入射する間接光の光線の角度分布は小さくなるという現象に対応して、主走査方向の各位置における導光体11からの出射光線についての副走査方向における角度分布を均一化することが可能である。 Furthermore, in the present embodiment, the light reflecting pattern 16 disposed at each position in the main scanning direction on the reflecting surface 15 is a light whose ratio of the first diameter A to the height h is formed in the vicinity of the central region. A region closer to the incident surface 18 with respect to the central region than the ratio of the reflective pattern 16, and a region on the terminal end side of the light guide 11 that is opposite to the incident surface 18 when viewed from the central region The ratio of the light reflection pattern 16 formed in the above is reduced. According to this, in the main scanning direction, the area in the vicinity of the light source 12 and the incident surface 18 has a lot of direct light and little indirect light, and the central area mainly contains indirect light, and also goes to the end portion of the light guide 11. Corresponding to the phenomenon that the angle distribution of the light beam of the indirect light incident on the light reflection pattern 16 becomes smaller, the angle distribution in the sub-scanning direction is uniform for the light beam emitted from the light guide 11 at each position in the main scanning direction. It is possible to
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、導光体11の全長を短く形成すると、直接光が多くて間接光が少ない入射面18の近傍領域では副走査方向の角度分布を制御する必要があるが、直接光の影響が少ない間接光が主となる主走査方向位置の領域については副走査方向の角度分布を制御する必要が無い場合がある。この場合、図12に示すように、入射面18から上記間接光が主の領域D7に到るまでの直接光の多い領域Dでは、主走査方向における領域Dの開始位置から終了位置までに亘り、光反射パターン16の上記高さhに対する第1直径Aの比率を徐々に大きくする。上記領域D7では、副走査方向に偏向成分をもたず光反射パターン16よりも出射効率の良い上述した逆V字形状の光反射パターンVPを形成する。これにより、照明装置10
により、出射効率の高い照明が可能となる。なお、図示しないが、光反射パターンVPとして、円筒形状、楕円形状、非球面形状等を採用してもよい。
The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made. For example, if the total length of the light guide 11 is formed short, it is necessary to control the angular distribution in the sub-scanning direction in the vicinity of the incident surface 18 where there is a lot of direct light and little indirect light. There is a case where it is not necessary to control the angular distribution in the sub-scanning direction for the region at the position in the main scanning direction where light is mainly used. In this case, as shown in FIG. 12, in the region D where there is a lot of direct light from the incident surface 18 until the indirect light reaches the main region D7, it extends from the start position to the end position of the region D in the main scanning direction. The ratio of the first diameter A to the height h of the light reflecting pattern 16 is gradually increased. In the region D7, the above-described inverted V-shaped light reflection pattern VP having no deflection component in the sub-scanning direction and having higher emission efficiency than the light reflection pattern 16 is formed. Thereby, the illumination device 10
Thus, illumination with high emission efficiency is possible. Although not shown, the light reflection pattern VP may be a cylindrical shape, an elliptical shape, an aspherical shape, or the like.
また、上記各実施形態では、導光体11の主走査方向における一端部のみが入射面18とされ、導光体11側面部の片側のみから光源12により照明する構成を説明したが、これに代えて、主走査方向における導光体11の両端部の側面を入射面18とし、導光体11の当該両端部側から光源12により導光体11の内部に光を入射させる構成を採用し、上記導光体11の長手方向の一側部にのみ光源12を備える場合と同様にして、反射面15での主走査方向の各位置における直接光又は間接光の分布、或いは、光反射パターン16に入射する光線の角度分布に応じて、反射面15での主走査方向における各領域で、光反射パターン16の上記高さhに対する第1直径Aの比率を変化させるようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, only one end portion of the light guide 11 in the main scanning direction is the incident surface 18, and the configuration in which the light source 12 illuminates only from one side of the side surface of the light guide 11 has been described. Instead, the side surfaces of both ends of the light guide 11 in the main scanning direction are made incident surfaces 18, and a configuration is adopted in which light enters the light guide 11 from the both ends of the light guide 11 by the light source 12. Similarly to the case where the light source 12 is provided only on one side in the longitudinal direction of the light guide 11, the distribution of direct light or indirect light at each position in the main scanning direction on the reflection surface 15, or the light reflection pattern The ratio of the first diameter A to the height h of the light reflecting pattern 16 may be changed in each region in the main scanning direction on the reflecting surface 15 in accordance with the angular distribution of the light rays incident on the reflecting surface 15.
このように両端部に入射面18及び光源12を備える導光体11では、導光体11における上記両端部の入射面18近傍の直接光が光反射パターン16に入射する光線の角度分布が小さく、主走査方向の中央部に向かうほど光反射パターン16に入射する光線の角度分布が大きくなるが、上記のように光反射パターン16の上記高さhに対する第1直径Aの比率を設定することにより、主走査方向の各位置における導光体11からの出射光の副走査方向における角度分布を均一化可能である。 As described above, in the light guide 11 including the incident surfaces 18 and the light sources 12 at both ends, the angular distribution of light rays in which the direct light near the incident surfaces 18 at both ends of the light guide 11 enters the light reflection pattern 16 is small. The angle distribution of light rays incident on the light reflection pattern 16 increases toward the center in the main scanning direction, and the ratio of the first diameter A to the height h of the light reflection pattern 16 is set as described above. Thus, the angular distribution in the sub-scanning direction of the light emitted from the light guide 11 at each position in the main scanning direction can be made uniform.
また、上記各実施形態では、光源12としてLED1210を備えるものを示したが、導光体11の上記端部となる側面から、導光体11の内部に向けて主走査方向に光を出射できるものであれば、LEDには限定されない。 In the above embodiments, although the ones with a LED1210 as the light source 12, from the side of the said end of the light guide 11, capable of emitting light in a main scanning direction toward the inside of the light guide 11 If it is a thing, it will not be limited to LED.
また、図1乃至図12を用いて上記各実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。 Moreover, the configuration and processing shown in each of the above embodiments using FIGS. 1 to 12 are only one embodiment of the present invention, and the configuration and processing of the present invention are not limited to this.
1 画像形成装置
5 画像読取装置
10 照明装置
11 導光体
12 光源
15 反射面
16 光反射パターン
17 出射面
18 入射面
VP 光反射パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 5 Image reader 10 Illuminating device 11 Light guide 12 Light source 15 Reflecting surface 16 Light reflecting pattern 17 Output surface 18 Incident surface VP Light reflecting pattern
Claims (7)
長手方向における両端部の少なくとも一方に設けられ、光源の照射する光が入射される入射面と、
前記入射面から入射する光の光軸方向に延びる一側面部を形成し、当該入射した光を出射する出射面と、
前記出射面に対向する位置において前記光軸方向に延び、前記入射する光を前記出射面に向けて反射させる複数の光反射パターンが形成された反射面とを備え、
前記光反射パターンは、前記光軸方向に直交する方向における第1直径が、前記光軸方向における第2直径以上の長さを有し、前記出射面に向かって突出する半楕円体形状とされ、前記反射面での前記光軸方向における配置位置に応じて、前記半楕円体形状の高さに対する前記第1直径の比率を異ならせて形成されている導光体。 A light guide that consists of a light transmissive member extending in the optical axis direction of light incident on the inside and reflects incident light in a certain direction,
An incident surface provided on at least one of both ends in the longitudinal direction, on which light emitted from the light source is incident;
Forming one side surface portion extending in the optical axis direction of light incident from the incident surface, and an exit surface for emitting the incident light;
A reflection surface formed with a plurality of light reflection patterns extending in the optical axis direction at a position facing the emission surface and reflecting the incident light toward the emission surface;
The light reflection pattern has a semi-ellipsoidal shape in which a first diameter in a direction orthogonal to the optical axis direction has a length equal to or longer than a second diameter in the optical axis direction and protrudes toward the emission surface. The light guide is formed by varying the ratio of the first diameter to the height of the semi-ellipsoidal shape according to the arrangement position in the optical axis direction on the reflection surface.
前記導光体の内部に向けて前記入射面から当該導光体の長さ方向に光を照射する光源と、を備える照明装置。 A light guide according to any one of claims 1 to 6,
A light source that irradiates light in the length direction of the light guide from the incident surface toward the inside of the light guide.
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