JP2015104056A - Lighting device and image reader including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は照明装置に関し、イメージスキャナー、複写機、ファクシミリなどの画像読取装置に好適である。 The present invention relates to an illuminating device and is suitable for an image reading device such as an image scanner, a copying machine, and a facsimile.
従来、被照射面(原稿面)を照明して線順次方式で読み取る画像読取装置において、LED(Light Emitting Diode)などの点光源を用いた照明装置が採用されている。また、透明部材からなる導光体を用いて、光源からの光を効率よく被照射面に導くことができる構成が知られている。このような導光体を備える照明装置においては、装置全体の小型化だけでなく、光源と導光体の入射面との位置関係を正確に保ち、かつ光利用効率を高めることが求められる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an illuminating device using a point light source such as an LED (Light Emitting Diode) has been adopted in an image reading device that illuminates an illuminated surface (original surface) and reads it in a line sequential manner. Moreover, the structure which can guide | emit the light from a light source to an irradiated surface efficiently using the light guide which consists of a transparent member is known. In an illuminating device provided with such a light guide, not only miniaturization of the entire device but also a precise relationship between the light source and the light incident surface of the light guide and an increase in light utilization efficiency are required.
特許文献1には、LEDが実装される基板上に導光体を設置することで、LEDと導光体との位置関係を保ち、かつ導光体の基板に接する面を反射面にすることで、光が導光体の外部へ出て光利用効率が低下することを抑制した照明装置が開示されている。さらに、特許文献2には、導光体の入射面のうちLEDに対向していない部分に凸部を延設し、その凸部を介して導光体を基板上に固定する構成を採ることで、導光体の部品費を低減した照明装置が開示されている。
In Patent Document 1, a light guide is installed on a substrate on which an LED is mounted, so that the positional relationship between the LED and the light guide is maintained, and the surface of the light guide that is in contact with the substrate is a reflective surface. Thus, a lighting device is disclosed in which light is prevented from going out of the light guide and reducing the light use efficiency. Furthermore,
しかし、特許文献1に記載の構成においては、基板と導光体とが接着剤や両面テープ等の固定部材により固定されており、導光体における基板と対向する部分が固定部材に密着している。そのため、導光体の入射面からの光の一部が固定部材に入射し、固定部材において光の吸収、散乱、乱反射などが起こり、被照射面に導光される光が減少して光利用効率が低下してしまう。 However, in the configuration described in Patent Document 1, the substrate and the light guide are fixed by a fixing member such as an adhesive or a double-sided tape, and the portion of the light guide facing the substrate is in close contact with the fixing member. Yes. Therefore, a part of the light from the incident surface of the light guide is incident on the fixed member, light absorption, scattering, diffuse reflection, etc. occur in the fixed member, and the light guided to the irradiated surface is reduced to use the light. Efficiency will decrease.
また、特許文献2に記載の構成においては、基板の一方の端部にLEDが実装されており、他方の端部の周辺の領域に回路が実装されている。この時、導光体はLEDが実装されている端部の外側に向かって伸びているため、その反対側(基板において回路が実装されている領域の上方)がデッドスペースとなってしまい、照明装置の小型化の余地が残る。
Further, in the configuration described in
そこで、本発明の目的は、光源と導光体との位置関係を良好に保ちつつ、光利用効率の低下の抑制及び小型化が可能な照明装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an illumination device capable of suppressing a reduction in light use efficiency and downsizing while maintaining a good positional relationship between a light source and a light guide.
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての照明装置は、光源と、該光源からの光を被照射面に導く導光体と、を備え、前記光源及び前記導光体は、保持部材により保持されており、前記導光体は、前記光源からの光が入射する入射面と、該入射面からの光が前記被照射面に向かって出射する出射面と、前記入射面からの光を前記出射面に導く導光面と、を有しており、前記導光面は、空気を介して前記保持部材と対向する対向領域を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an illumination device according to one aspect of the present invention includes a light source and a light guide that guides light from the light source to an irradiated surface, and the light source and the light guide include: The light guide is held by a holding member, and the light guide body includes an incident surface on which light from the light source is incident, an emission surface from which light from the incident surface is emitted toward the irradiated surface, and the incident surface. A light guide surface that guides the light to the exit surface, and the light guide surface includes a facing region that faces the holding member via air.
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされる。 Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、光源と導光体との位置関係を良好に保ちつつ、光利用効率の低下の抑制及び小型化が可能な照明装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illumination device which can suppress the fall of light utilization efficiency and size reduction can be provided, maintaining the positional relationship of a light source and a light guide favorable.
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[実施例1]
図1は、実施例1に係る照明装置1000の要部概略図であり、図1(a)はZX断面図、図1(b)はYZ断面図である。本実施例に係る照明装置1000は、保持部材(基板)103に実装された光源101と、保持部材103により保持された導光体110と、を備えている。光源101は、X方向(第1の方向)に配列された複数の発光部(LED)を有している。導光体110は、光源101からの光が入射する入射面111と、入射面111からの光が被照射面(原稿面)に向かって出射する出射面112と、入射面111からの光を出射面112に導く導光面113及び114と、を有している。本実施例に係る導光体110は、固定部材(白色両面テープ)102によって保持部材103上に固定されており、導光体110の材料としてはアクリル樹脂が採用されている。
[Example 1]
1A and 1B are schematic views of a main part of a
図2は本実施例に係る照明装置1000を備えた画像読取装置2000の要部概略図である。本実施例に係る画像読取装置2000は、照明装置1000、折り返しミラー207a〜207d、結像部208、及び受光部(ラインセンサー)209、を保持するキャリッジ200と、原稿203を保持する原稿台ガラス202と、を備えている。照明装置1000から出射した光は、読取窓206を通って原稿203における読み取り領域に導光される。そして、その読み取り領域にて反射又は散乱された光は、読取窓206、折り返しミラー207a〜207d、及び結像部208、の夫々を通って、受光部209の受光面上に集光される。
FIG. 2 is a schematic diagram of a main part of an
画像読取装置2000は、原稿203に対してキャリッジ200を図中の矢印Aの方向(副走査方向)へ移動させることにより、原稿203を走査して画像情報を読み取っている。なお、キャリッジ200を移動させる代わりに、キャリッジ200に対して原稿203を移動させることにより、キャリッジ200と原稿203との相対位置を変更させてもよい。読み取られた画像情報は、インターフェースを通じて不図示の画像処理部、あるいはパーソナルコンピュータなどの外部機器に送信される。
The
次に、本実施例に係る照明装置の構成について、比較例を用いて詳細に説明する。図3は、比較例に係る照明装置の要部概略図(YZ断面図)である。光源301は複数の発光部(LED)を有しており、各LEDは一般的にランバート照明を行う。すなわち、各LEDは出射面304の法線方向に対して±90度の範囲に光を出射しており、その法線方向に出射する光の強度が最大となる。図3に示したように、保持部材(基板)303に対して出射面304が垂直になる構成はサイドビュー型と呼ばれており、液晶ディスプレイのバックライトなどの様々な分野で用いられている。
Next, the configuration of the lighting apparatus according to the present embodiment will be described in detail using a comparative example. FIG. 3 is a schematic diagram (YZ cross-sectional view) of a main part of a lighting device according to a comparative example. The
このような光源301と導光体310とを用いて、高い光利用効率を有する照明装置を構成するためには、光源301と導光体310との相対位置がずれないように夫々を保持することが求められる。そこで、光源301と導光体310との位置関係を正確に保つために、光源301が実装される保持部材(基板)303により導光体310を保持し、光源301の出射面304と導光体310の入射面311とを近接して配置する方法が考えられる。
In order to configure an illumination device having high light utilization efficiency using such a
この時、図3に示したように、導光体310は固定部材(両面テープや接着剤など)302によって保持部材303上に固定されている。そのため、導光体310と固定部材302との界面は空気接触面ではなくなり、その界面での全反射条件が厳しく(全反射するために必要な入射角が大きく)なってしまう。よって、導光体310の入射面311に入射して導光体310と固定部材302との界面に到達した光の一部は、全反射されずに固定部材302により吸収又は散乱されてしまい、被照射面に導光される光が減少してしまうことになる。
At this time, as shown in FIG. 3, the
対して、本実施例おいては、図1に示したように、導光体110の導光面114が、空気を介して保持部材103と対向する対向領域105を含むように構成している。具体的には、導光面114に突起部115及び116を設け、その突起部115及び116を介して導光体110を保持部材103に固定することにより、固定部材102と導光面114とが密着しないように構成している。これにより、導光体110の導光面114の略全域が空気接触面となるため、導光面114における全反射により光を効率良く出射面112に導光することができる。したがって、保持部材103上方のデッドスペースを有効活用して照明装置の小型化を実現すると共に、固定部材102における吸収や散乱によって被照射面に到達する光量が低下することを抑制することができる。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the
なお、本実施例においては、突起部115及び116を、光源101が有する複数の発光部の配列方向(X方向)に伸びた線状形状とし、夫々を対向領域105における入射面111側の端部及び出射面112側の端部に設けている。この構成により、突起部115及び116の大きさを低減し、且つ導光体110の安定性を高めることができる。
In this embodiment, the
ここで、導光面114が対向領域105を含むように導光体110を配置することの効果について説明する。図4(a)及び(b)は、導光体410の長さ(入射面411から出射面412までの距離)が互いに異なる照明装置の構成を示す図である。この時、図4(a)及び(b)において、照明装置全体の大きさは互いに等しいため、保持部材403の端部から出射面412までの距離と、出射面412から被照明面420までの距離と、光源401における発光部の配列ピッチと、が互いに等しくなっている。
Here, the effect of disposing the
出射面412から被照明面420までの距離が等しい場合、図4(a)の構成よりも、図4(b)のように導光体410の長さが大きい構成の方が、被照明面420上において各発光部からの光同士が重なり合う領域が大きくなる。したがって、図4(b)の構成によれば、光源401における発光部の数を減らしたとしても、照明装置の大型化を抑制し、且つ各発光部の配列方向(X方向)において所望の光量分布を得ることができる。
When the distance from the
本実施例においては、図1に示したように、光源101の出射面104に垂直な方向(Z方向)において、保持部材103の長さをw、保持部材103における導光面114と対向する領域の長さをd、とする時、以下の条件式(1)を満たす構成を採っている。
d>w/2 ・・・(1)
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the length of the holding
d> w / 2 (1)
条件式(1)を満たす構成を採ることにより、保持部材103における導光面114と対向する領域の長さを十分に確保することができる。よって、条件式(1)を満たす構成と満たさない構成とを比較すると、保持部材103及び導光体110の長さが互いに等しい場合、条件式(1)を満たす構成の方が照明装置を小型化しつつ光源101における発光部の数を少なくすることができる。さらに、以下の条件式(2)を満たすように構成することがより好ましい。
d>w/4 ・・・(2)
By adopting a configuration that satisfies the conditional expression (1), the length of the region of the holding
d> w / 4 (2)
以上、本実施例に係る照明装置によれば、光源と導光体との位置関係を良好に保ちつつ、光利用効率の低下の抑制及び小型化を実現することができる。 As mentioned above, according to the illuminating device which concerns on a present Example, suppression of the fall of light utilization efficiency and size reduction can be implement | achieved, keeping the positional relationship of a light source and a light guide favorable.
[実施例2]
図5は、実施例2に係る照明装置5000の要部概略図であり、図5(a)はZX断面図、図5(b)はYZ断面図である。本実施例が実施例1に対して主に異なる点は、導光体510の導光面514が保持部材(基板)503に対して角度を有するように配置されているという点である。
[Example 2]
FIGS. 5A and 5B are schematic views of a main part of the
具体的には、導光体510は、導光体510の入射面511と導光面514とが成す交線(エッジ部)507と、導光面514に設けられた突起部515と、を介して保持部材503に固定されている。これにより、エッジ部507を軸として導光面514を角度θだけ傾斜させることができ、導光面514が、空気を介して保持部材503と対向する対向領域505を含むように構成することができる。すなわち、固定部材502と導光面514とが密着しないように構成することができるため、固定部材502における吸収や散乱によって被照射面に到達する光量が低下することを抑制することができる。
Specifically, the
ここで、突起部515は、対向領域505における出射面512側の端部のみに設けられており、本実施例では実施例1よりも突起部を減らすことができている。また、突起部515の形状は、実施例1と同様に、光源501が有する複数の発光部の配列方向(X方向)に伸びた線状形状である。なお、固定部材502における光の吸収や散乱を抑制するためには、保持部材503と導光面514とのなす角度θを5°以上に設定することが好ましい。
Here, the
また、図5に示したように、本実施例に係る導光体510は、入射面511と導光面514とのなす角度αが90°以上(鈍角)となるように構成されている。この理由について、図6を用いて詳細に説明する。
As shown in FIG. 5, the
図6は、金型(鏡面駒611及び612)を用いて導光体600を射出成形される様子を示した図である。画像読取装置が備える照明装置に用いられる導光体600のように、Z方向の長さよりもX方向の長さの方が長い部材を射出成形する場合、図6に示したように、導光体600がY方向に離型されるよう金型を設計するのが一般的である。この時、導光体600の入射面601と導光面602とが直角であると、射出成形された導光体600を離型する際に、入射面601が鏡面駒612に引っ掛かり、導光体600が変形してしまう可能性がある。
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the
そこで、本実施例では、入射面601と導光面602との成す角度が90°以上となるように、鏡面駒612の鏡面に傾斜(抜き勾配)を付けている。これにより、導光体600の離型を容易にすることができ、導光体600が変形することを抑制することが可能になる。なお、本実施例においては、鏡面駒612の鏡面に、導光面602に対して設けられる突起部を成形するための溝部(不図示)が設けられているため、導光体600の離型を容易にするには上記構成が特に有効である。
Therefore, in this embodiment, the mirror surface of the
以上、本実施例に係る照明装置によれば、光源と導光体との位置関係を良好に保ちつつ、光利用効率の低下の抑制及び小型化を実現することができる。 As mentioned above, according to the illuminating device which concerns on a present Example, suppression of the fall of light utilization efficiency and size reduction can be implement | achieved, keeping the positional relationship of a light source and a light guide favorable.
[実施例3]
図7は、実施例3に係る照明装置7000の要部概略図であり、図7(a)はZX断面図、図7(b)は図7(a)のA−A’断面図、図7(c)は図7(a)のB−B’断面図である。本実施例が実施例2に対して主に異なる点は、導光体710が、突起部の代わりに、入射面711よりも光源701側に延設された延設部715を有しており、その延設部715を介して保持部材703に固定されているという点である。
[Example 3]
7A and 7B are schematic views of a main part of a
具体的には、本実施例に係る導光体710は、図7(c)に示したように、光源701が有する発光部が配置されていない領域において、入射面711に対して光源701側に延設された延設部715を有している。本実施例においては、延設部715に突起部を設けており、その突起部を保持部材703に設けられた穿孔(接着剤だまり)704に嵌合して、UV接着材の塗布及びUV照射を行うことで、導光体710を保持部材703に固定している。
Specifically, as shown in FIG. 7C, the
この構成によれば、導光面714に対して突起部を設けずに、且つ固定部材を用いずに、導光面714を保持部材703に対して傾斜させて配置することができる。これにより、対向領域705を十分に確保することができるため、固定部材における吸収や散乱によって被照射面に到達する光量が低下することを抑制することができる。なお、本実施例においては、図7(a)に示したように、導光体710に対して複数の延設部715を設けることにより導光体710の安定性を高めているが、延設部715を1つだけ設ける構成としても本発明の効果を得ることができる。
According to this configuration, the
以上、本実施例に係る照明装置によれば、光源と導光体との位置関係を良好に保ちつつ、光利用効率の低下の抑制及び小型化を実現することができる。 As mentioned above, according to the illuminating device which concerns on a present Example, suppression of the fall of light utilization efficiency and size reduction can be implement | achieved, keeping the positional relationship of a light source and a light guide favorable.
[変形例]
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
[Modification]
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
実施例1及び2においては、導光面に設けられる突起部を、発光部の配列方向の全域渡って伸びた線状形状としているが、これに限られるものではない。例えば、突起部を発光部の配列方向において部分的に設けたり、突起部が伸びる方向を発光点の配列方向以外に設定したり、突起部を点状などの線状以外の形状にしたりしてもよい。また、各実施例において、突起部は対向領域における入射面側の端部又は出射面側の端部に設けられているが、導光体の安定性を保つことができるのであれば、突起部が設けられる位置はこれに限られない。 In Examples 1 and 2, the protrusion provided on the light guide surface has a linear shape extending over the entire region in the arrangement direction of the light emitting units, but is not limited thereto. For example, the protrusions are partially provided in the arrangement direction of the light emitting parts, the direction in which the protrusions extend is set to a direction other than the arrangement direction of the light emitting points, or the protrusions are formed in a shape other than a linear shape such as a dot shape Also good. Further, in each of the embodiments, the protrusion is provided at the end on the incident surface side or the end on the output surface side in the facing region. However, if the stability of the light guide can be maintained, the protrusion is provided. The position where is provided is not limited to this.
また、実施例1及び2においては、保持部材における導光面と対向する領域の全域に固定部材を設けているが、これに限られず、エッジ部や突起部と保持部材との間にのみ設けてもよい。実施例3においては、延設部と保持部材とをUV接着材を用いて固定しているが、これに限られず、両面テープや接着剤、ビスなどを用いてもよい。 In the first and second embodiments, the fixing member is provided in the entire region of the holding member facing the light guide surface. However, the fixing member is not limited thereto, and is provided only between the edge portion or the protruding portion and the holding member. May be. In Example 3, the extending portion and the holding member are fixed using a UV adhesive, but the present invention is not limited to this, and a double-sided tape, an adhesive, a screw, or the like may be used.
実施例2及び3においては、入射面と導光面とのなす角度が鈍角となるように導光体を構成しているが、実施例1のように入射面と導光面とのなす角度が直角となるように構成してもよいし、出射面と入射面との成す角度が鈍角となるように構成してもよい。なお、実施例2及び3と同様に、実施例1においても、導光面が保持部材に対して角度を有するように構成したり、入射面と導光面とのなす角度が90°以上となるように構成したりしてもよい。さらに、実施例3において、導光面に突起部を設けて導光体の安定性をより高める構成としてもよいし、延設部にY方向の高さを付けて、対向領域を確保しつつ導光面と保持部材とが平行となるように構成してもよい。 In Examples 2 and 3, the light guide is configured so that the angle formed between the incident surface and the light guide surface is an obtuse angle. However, as in Example 1, the angle formed between the incident surface and the light guide surface. May be configured to be a right angle, or may be configured such that the angle formed by the exit surface and the entrance surface is an obtuse angle. As in Examples 2 and 3, also in Example 1, the light guide surface is configured to have an angle with respect to the holding member, or the angle formed between the incident surface and the light guide surface is 90 ° or more. You may comprise so that it may become. Furthermore, in Example 3, it is good also as a structure which provides a projection part in a light-guide surface, and improves the stability of a light guide body, attaching the height of an extending part to a Y direction, and ensuring an opposing area | region. You may comprise so that a light guide surface and a holding member may become parallel.
なお、上述した各実施例においては、導光体が1つの導光面及び1つの出射面のみを有する構成について説明したが、これに限られず、複数の導光面又は複数の出射面を有する構成としてもよい。例えば、図8に示す導光体810のように、第1の導光面814及び第2の導光面815を有する構成や、第1の出射面812及び第2の出射面813を有する構成などを採用することができる。この導光体810によれば、入射面811第1の導光面814及び第2の導光面815からの光を、第1の出射面812により出射させて直接被照射面に導光し、且つ第2の出射面813により透過させて他の光学部材を介して被照射面に導光することができる。
In each of the above-described embodiments, the configuration in which the light guide has only one light guide surface and one output surface has been described. However, the present invention is not limited to this, and the light guide has a plurality of light guide surfaces or a plurality of output surfaces. It is good also as a structure. For example, like the
1000 照明装置
101 光源
103 保持部材
105 対向領域
110 導光体
111 入射面
112 出射面
114 導光面
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記光源及び前記導光体は、保持部材により保持されており、
前記導光体は、前記光源からの光が入射する入射面と、該入射面からの光が前記被照射面に向かって出射する出射面と、前記入射面からの光を前記出射面に導く導光面と、を有しており、
前記導光面は、空気を介して前記保持部材と対向する対向領域を含むことを特徴とする照明装置。 An illumination device comprising a light source and a light guide that guides light from the light source to an irradiated surface,
The light source and the light guide are held by a holding member,
The light guide includes an incident surface on which light from the light source is incident, an exit surface from which light from the incident surface exits toward the irradiated surface, and guides light from the incident surface to the exit surface. A light guide surface,
The illuminating device, wherein the light guide surface includes a facing region that faces the holding member via air.
d>w/2
なる条件を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の照明装置。 When the length of the holding member is w and the length of the region facing the light guide surface in the holding member is d, in the direction perpendicular to the emission surface of the light source,
d> w / 2
The lighting device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
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