JP2016110720A - Light guide unit, luminaire including the same and image reading device - Google Patents

Light guide unit, luminaire including the same and image reading device Download PDF

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稔允 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of illuminance unevenness on an irradiated surface, in a one-end part arrangement type luminaire.SOLUTION: A light guide unit 112 has a light guide body 111 having; an incident surface 115, an end surface 116 opposite to the incident surface 115; a light guide surface 117 longer in a first direction; and an emission surface 118 opposite to the light guide surface 117, and guides light, made incident from the incident surface 115, to the emission surface 118 through the light guide surface 117. The light guide unit includes: a first reflection member 114 opposite to the end surface 116; and a reflection part 121 reflecting, out of light reflected by the first reflection member 114, light having an incident angle smaller than a critical angle with respect to the emission surface 118, toward the inside of the light guide body 111.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、イメージスキャナー、ファクシミリ、デジタル複写機などの画像読取装置が備える照明装置に用いられる導光ユニットに関する。   The present invention relates to a light guide unit used in an illumination device provided in an image reading apparatus such as an image scanner, a facsimile machine, or a digital copying machine.

従来、画像読取装置には、LED(Light Emitting Diode)やEL(Electro Luminescence)素子などの光源が導光体の長手方向における一方の端部(片端部)に配置された照明装置が採用されている。このような片端部配置型の照明装置に用いられる導光体は、光源と対向する入射面と長手方向に伸びた導光面及び出射面とを有し、入射面から入射した光を導光面により出射面に導くように構成される。   Conventionally, an image reading apparatus employs an illumination device in which a light source such as an LED (Light Emitting Diode) or an EL (Electro Luminescence) element is disposed at one end (one end) in the longitudinal direction of the light guide. Yes. The light guide used in such a one-end arrangement type illumination device has an incident surface facing the light source, a light guide surface extending in the longitudinal direction, and an exit surface, and guides light incident from the incident surface. It is comprised so that it may guide to an output surface by a surface.

特許文献1及び2には、導光体の入射面とは反対側の端面に拡散反射体(白色ペイント)が設けられた照明装置が記載されている。この照明装置によれば、導光体の端面から出射した光を拡散反射体により反射して導光体の内部に再度入射させることができ、導光効率を向上させることが可能になる。   Patent Documents 1 and 2 describe an illuminating device in which a diffuse reflector (white paint) is provided on an end surface opposite to an incident surface of a light guide. According to this illuminating device, the light emitted from the end face of the light guide can be reflected by the diffuse reflector and re-entered into the light guide, and the light guide efficiency can be improved.

特開2010−103034号公報JP 2010-103034 A 特開平11−84544号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-84544

しかしながら、特許文献1及び2に記載の照明装置においては、拡散反射体により反射された光の一部が、導光面を介さずに直接出射面から出射してしまう。そのため、照明装置により照明される原稿(被照射面)において、一部の照度が著しく高くなるような照度ムラ(照度偏差)が生じてしまい、良好な画質が得られなくなってしまう。   However, in the illuminating devices described in Patent Documents 1 and 2, a part of the light reflected by the diffuse reflector is directly emitted from the emission surface without passing through the light guide surface. For this reason, an illuminance unevenness (illuminance deviation) in which a part of the illuminance is remarkably increased occurs in the original (illuminated surface) illuminated by the illumination device, and good image quality cannot be obtained.

本発明の目的は、被照射面における照度ムラの発生を抑制することが可能な導光ユニット、それを備える照明装置及び画像読取装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the light guide unit which can suppress generation | occurrence | production of the illumination intensity nonuniformity in a to-be-irradiated surface, an illuminating device provided with the same, and an image reader.

上記目的を達成するための、本発明の一側面としての導光ユニットは、入射面と、該入射面と対向する端面と、第1の方向に長い導光面と、該導光面と対向する出射面と、を含む導光体を有し、前記入射面から入射した光を、前記導光面を介して前記出射面に導く導光ユニットであって、前記端面と対向する第1の反射部材と、該第1の反射部材により反射された光のうち、前記出射面に対して臨界角よりも小さい入射角を有する光を、前記導光体の内部に向けて反射する反射部と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a light guide unit according to one aspect of the present invention includes an incident surface, an end surface facing the incident surface, a light guide surface that is long in the first direction, and the light guide surface. A light guide unit that includes a light guide body including the light guide surface, and guides light incident from the light entrance surface to the light exit surface through the light guide surface, the light guide unit facing the end surface. A reflecting member and a reflecting portion that reflects light having an incident angle smaller than a critical angle with respect to the emission surface among the light reflected by the first reflecting member toward the inside of the light guide body; It is characterized by providing.

本発明によれば、片端部配置型の照明装置において、被照射面における照度ムラの発生を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the illumination intensity nonuniformity in a to-be-irradiated surface can be suppressed in the illuminating device of a one end part arrangement type.

本発明の実施例1に係る画像読取装置の要部概略図。1 is a schematic diagram of a main part of an image reading apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る照明装置の周辺の要部拡大図。The principal part enlarged view of the periphery of the illuminating device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る照明装置の要部概略図。The principal part schematic of the illuminating device which concerns on Example 1 of this invention. ランバート光の配光特性について説明するための図。The figure for demonstrating the light distribution characteristic of Lambert light. 本発明の実施例1に係る照明装置による照度分布を示す図。The figure which shows the illumination intensity distribution by the illuminating device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の比較例1に係る照明装置及び照度分布を示す図。The figure which shows the illuminating device and illuminance distribution which concern on the comparative example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る照明装置の要部概略図。The principal part schematic of the illuminating device which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る照明装置による照度分布を示す図。The figure which shows the illumination intensity distribution by the illuminating device which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の比較例2に係る照明装置及び照度分布を示す図。The figure which shows the illuminating device and illuminance distribution which concern on the comparative example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る照明装置の要部概略図。The principal part schematic of the illuminating device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る照明装置による照度分布を示す図。The figure which shows the illumination intensity distribution by the illuminating device which concerns on Example 3 of this invention.

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説明する。なお、各図面は、便宜的に実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。また、各図面において、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 with reference to the drawings. Each drawing may be drawn on a different scale for convenience. Moreover, in each drawing, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.

[実施例1]
以下、本発明の実施例1に係る導光ユニット、それを備える照明装置及び画像読取装置について詳細に説明する。
[Example 1]
Hereinafter, the light guide unit according to the first embodiment of the present invention, the illumination device including the light guide unit, and the image reading device will be described in detail.

図1は、本実施例に係る画像読取装置100の要部概略図(ZX断面図)である。画像読取装置100は、照明装置103、反射光学系104、結像部(結像光学系)106、及び受光部105、を一体的に保持するキャリッジ(読取ユニット)107と、原稿台102と、駆動部108と、を備えている。本実施例に係る照明装置103は、光源が導光体の片端部にのみ配置された導光ユニットを有する、片端部配置型の照明装置である。片端部配置型の照明装置は、光源が導光体の両端部に配置された両端部配置型の照明装置と比較して、光源の個数や発光面積を少なくすることができるという点で有利である。   FIG. 1 is a schematic diagram (ZX sectional view) of a main part of an image reading apparatus 100 according to the present embodiment. The image reading apparatus 100 includes an illumination device 103, a reflection optical system 104, an image forming unit (image forming optical system) 106, and a light receiving unit 105, a carriage (reading unit) 107, a document table 102, And a drive unit 108. The illuminating device 103 according to the present embodiment is a one-end arrangement type illuminating device having a light guide unit in which a light source is arranged only at one end of a light guide. The one-end arrangement type illumination device is advantageous in that the number of light sources and the light emitting area can be reduced as compared with the both-end arrangement type illumination device in which the light sources are arranged at both ends of the light guide. is there.

原稿台102は、原稿101を載置するための台であり、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂やガラスなどの透光性を有する材料から成る。受光部105は、原稿101からの光束を受光するイメージセンサから成る。イメージセンサとしては、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等を採用することができる。それらは、画素がY方向に多数並んだラインセンサや、RGB画素がY方向に一列に多数並んだラインセンサや、R画素のラインセンサとG画素のラインセンサとB画素のラインセンサとが3列に平行に並んだセンサであってもよい。   The document table 102 is a table on which the document 101 is placed, and is made of a light-transmitting material such as acrylic resin, polyester resin, polycarbonate resin, or glass. The light receiving unit 105 includes an image sensor that receives a light beam from the document 101. As the image sensor, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like can be employed. These include a line sensor in which a large number of pixels are arranged in the Y direction, a line sensor in which a large number of RGB pixels are arranged in a line in the Y direction, a line sensor of R pixels, a line sensor of G pixels, and a line sensor of B pixels. Sensors arranged in parallel to the rows may be used.

反射光学系104は、原稿101からの光束を折り返して結像部106に導く複数の折返しミラー104a〜104dから成る。結像部106は、反射光学系104からの光束を受光部105の受光面上に集光し、原稿101の画像情報に基づく像を形成する縮小光学系である。駆動部108は、キャリッジ107を原稿101の原稿面(被照射面)に平行な方向であるZ方向(図中の矢印方向)に移動させるための駆動力を発生するモータなどで構成される。   The reflective optical system 104 includes a plurality of folding mirrors 104 a to 104 d that folds the light beam from the document 101 and guides it to the imaging unit 106. The imaging unit 106 is a reduction optical system that collects the light beam from the reflection optical system 104 on the light receiving surface of the light receiving unit 105 and forms an image based on image information of the document 101. The driving unit 108 includes a motor that generates a driving force for moving the carriage 107 in the Z direction (arrow direction in the drawing) that is parallel to the document surface (irradiated surface) of the document 101.

照明装置103から出射した光束は、原稿101の原稿面にて反射及び拡散され、反射光学系104の第1折返しミラー104a〜第4折返しミラー104dにより結像部106に導かれ、受光部105の受光面上に集光される。そして、駆動部108によりキャリッジ107をZ方向に移動させることによって、キャリッジ107に原稿101の原稿面上をZ方向に走査させることができる。これにより、受光部105は原稿101の原稿面全体の画像情報を読み取ることができる。受光部105により読み取られた画像情報は、電気信号としてインターフェースを通じて不図示の画像処理部や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 light beam emitted from the illuminating device 103 is reflected and diffused by the document surface of the document 101, and is guided to the image forming unit 106 by the first folding mirror 104 a to the fourth folding mirror 104 d of the reflection optical system 104. It is condensed on the light receiving surface. Then, by moving the carriage 107 in the Z direction by the driving unit 108, the carriage 107 can scan the original surface of the original 101 in the Z direction. As a result, the light receiving unit 105 can read the image information of the entire original surface of the original 101. Image information read by the light receiving unit 105 is transmitted as an electric signal to an external device such as an image processing unit (not shown) or a personal computer through an interface.

なお、キャリッジ107が原稿面を走査する際は、キャリッジ107により保持される各部材同士の相対位置は変わらない。また、変更手段としての駆動部108によって、キャリッジ107の代わりに原稿101を移動させたり、キャリッジ107及び原稿101の両方を移動させたりすることにより、キャリッジ107と原稿101とのZ方向における相対位置を変更させてもよい。キャリッジ107を移動させずに、原稿のみを移動させて相対位置を変更する場合には、変更手段として原稿の給送ローラーや給送ベルト等を用いることができる。   Note that when the carriage 107 scans the document surface, the relative positions of the members held by the carriage 107 do not change. Also, the relative position of the carriage 107 and the document 101 in the Z direction can be obtained by moving the document 101 instead of the carriage 107 or by moving both the carriage 107 and the document 101 by the drive unit 108 as a changing unit. May be changed. When the relative position is changed by moving only the document without moving the carriage 107, a document feeding roller, a feeding belt, or the like can be used as the changing means.

ここで、本実施例に係る照明装置103について、図2及び図3を用いて詳細に説明する。図2は、図1における照明装置103の周辺の拡大図であり、図3(a)及び(b)は、照明装置103の要部概略図(斜視図及びXY断面図)である。本実施例に係る画像読取装置100は、同一の照明装置103を2つ備えており、夫々の照明装置103は読取光軸109を挟んで対称的に配置されている。夫々の照明装置103は、導光体111及び第1の反射部材114を有する導光ユニット112と光源113と備え、光源113から出射する光束を導光ユニット112により原稿101における読取領域110に導光している。   Here, the illumination device 103 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is an enlarged view of the periphery of the illumination device 103 in FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are schematic views (perspective view and XY cross-sectional view) of a main part of the illumination device 103. FIG. The image reading apparatus 100 according to the present embodiment includes two identical illumination devices 103, and the respective illumination devices 103 are arranged symmetrically with the reading optical axis 109 interposed therebetween. Each illuminating device 103 includes a light guide unit 112 having a light guide 111 and a first reflecting member 114 and a light source 113, and guides a light beam emitted from the light source 113 to the reading area 110 in the document 101 by the light guide unit 112. Is shining.

なお、光源113は、導光体111の入射面115と対向して配置されており、図中に破線で示した発光素子と、発光素子が実装される点線で示した基板と、を含んでいる。発光素子としては、無機半導体及び/又は有機半導体からなる発光層を有するLED又はEL素子が用いられる。発生する光としては白色光が望ましいが、それに限らず赤色、緑色、青色などの光であってもよい。白色光を発光する素子としては、パワーLED、高輝度LED、高輝度EL素子などと呼ばれる白色発光素子を用いることができる。   The light source 113 is disposed to face the incident surface 115 of the light guide 111, and includes a light emitting element indicated by a broken line in the drawing and a substrate indicated by a dotted line on which the light emitting element is mounted. Yes. As the light emitting element, an LED or EL element having a light emitting layer made of an inorganic semiconductor and / or an organic semiconductor is used. The generated light is preferably white light, but is not limited thereto, and light such as red, green, and blue may be used. As an element that emits white light, a white light-emitting element called a power LED, a high-intensity LED, a high-intensity EL element, or the like can be used.

図2及び図3に示したように、導光体111は、入射面(一端面)115と、入射面115と対向する端面(他端面)116と、第1の方向(Y方向)に長い導光面117と、導光面117と対向する出射面118と、を含んでいる。導光体111は、端面116の側に形成された切欠部121(詳細は後述)を除いて、第1の方向において一様な形状を成す棒状の部材である。本実施例に係る端面116は粗面であり、導光面117は光束を散乱(拡散)させる散乱パターン(白色ペイント)が形成された拡散面である。本実施例に係る導光体111において、第1の方向の長さL=320mm、導光面117(散乱パターン)の幅(第1の方向に垂直な方向の長さ)D=2.4mm、高さH=6.0mm、である。   As shown in FIGS. 2 and 3, the light guide 111 is long in the incident surface (one end surface) 115, the end surface (other end surface) 116 facing the incident surface 115, and the first direction (Y direction). The light guide surface 117 and the light exit surface 118 facing the light guide surface 117 are included. The light guide 111 is a bar-like member having a uniform shape in the first direction except for a notch 121 (details will be described later) formed on the end surface 116 side. The end surface 116 according to the present embodiment is a rough surface, and the light guide surface 117 is a diffusion surface on which a scattering pattern (white paint) for scattering (diffusing) a light beam is formed. In the light guide 111 according to the present embodiment, the length L in the first direction is 320 mm, the width of the light guide surface 117 (scattering pattern) (the length in the direction perpendicular to the first direction) D is 2.4 mm. , Height H = 6.0 mm.

なお、導光体111の材料としては、ガラスなどの透光性の無機材料や、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂などの透光性の有機材料を用いることができる。また、導光体111のXZ断面の形状は、円、楕円、多角形、或いはそれらが組み合わされた形状であってもよく、図3(a)に示すように少なくとも1辺が曲線である疑似的な四角形(扇形)であってもよい。導光面117における散乱パターンとしては、光束を散乱させることができるものであればよく、例えば、樹脂又は金属で構成される白色又は金属光沢を有する膜や、微細な突起物の群で構成してもよい。また、散乱パターンの形状は、図3(a)に示した連続的な帯状のパターンに限らず、互いに離れた複数のドット群であってもよい。   Note that as the material of the light guide 111, a light-transmitting inorganic material such as glass, or a light-transmitting organic material such as an acrylic resin, a polyester resin, or a polycarbonate resin can be used. Further, the shape of the XZ cross section of the light guide 111 may be a circle, an ellipse, a polygon, or a combination thereof, and as shown in FIG. 3A, at least one side is a curve. A square (sector shape) may be used. The scattering pattern on the light guide surface 117 may be any pattern that can scatter the light beam. For example, the scattering pattern may be formed of a white or metallic glossy film made of resin or metal, or a group of fine protrusions. May be. Further, the shape of the scattering pattern is not limited to the continuous belt-like pattern shown in FIG. 3A, but may be a plurality of dot groups separated from each other.

さらに、導光体111は、必要に応じて、導光面117と出射面118とをつなぐ第1の反射面119及び第2の反射面120を有している。このとき、読取光軸109に近い側の第1の反射面119及び読取光軸109から遠い側の第2の反射面120の夫々の形状を、集光作用を有する曲面形状にすることが望ましい。具体的に、第1の反射面119及び第2の反射面120は、ZX断面内において、焦点の位置が導光面117の中点の位置に一致する放物面又は楕円面となっており、正のパワーを有している。この第1の反射面119及び第2の反射面120によれば、導光面117にて散乱された光束を、効率よく読取領域110に向けて偏向させることが可能になる。よって、読取領域110において十分な光量を確保し、かつ、光量が安定した走査方向(Z方向)の照明領域を確保することができる。   Furthermore, the light guide 111 includes a first reflection surface 119 and a second reflection surface 120 that connect the light guide surface 117 and the emission surface 118 as necessary. At this time, it is desirable that the shapes of the first reflecting surface 119 on the side closer to the reading optical axis 109 and the second reflecting surface 120 on the side far from the reading optical axis 109 are curved shapes having a condensing function. . Specifically, the first reflecting surface 119 and the second reflecting surface 120 are paraboloids or ellipsoids whose focal point positions coincide with the midpoint position of the light guide surface 117 in the ZX cross section. Have positive power. According to the first reflection surface 119 and the second reflection surface 120, the light beam scattered by the light guide surface 117 can be efficiently deflected toward the reading region 110. Therefore, it is possible to secure a sufficient amount of light in the reading area 110 and to secure an illumination area in the scanning direction (Z direction) where the amount of light is stable.

図3(b)に示すように、光源113から出射した光Sは、導光体111の入射面115から導光体111の内部に入射し、他の面を介さずに直接、又は、他の面のうち少なくとも1つにより全反射されて、導光面117に到達する。導光面117に入射した光Sは、導光面117の散乱パターンによりランバート反射(拡散)されてランバート光S1となる。ランバート光S1のうち、出射面118に臨界角よりも小さい入射角で入射する(出射面118において全反射条件を満たさない)光は、出射面118から出射して原稿101における読取領域110に導光される。この構成により、読取領域110を線状照明することができる。   As shown in FIG. 3B, the light S emitted from the light source 113 is incident on the inside of the light guide 111 from the incident surface 115 of the light guide 111 and directly or without passing through other surfaces. The light is totally reflected by at least one of the surfaces and reaches the light guide surface 117. The light S incident on the light guide surface 117 is Lambertian reflected (diffused) by the scattering pattern of the light guide surface 117 to become Lambertian light S1. Of the Lambertian light S 1, light incident on the exit surface 118 at an incident angle smaller than the critical angle (does not satisfy the total reflection condition on the exit surface 118) is emitted from the exit surface 118 and guided to the reading area 110 in the document 101. To be lighted. With this configuration, the reading area 110 can be linearly illuminated.

図4は、ランバート光S1の配光特性を示す図である。図4においては、導光面117の面法線に対するランバート光S1の配光角をα、ランバート光S1の最大強度をI、とするとき、ランバート光S1の強度IをI=I・cosαとして表している。図4(a)に示すように、ランバート光S1は一様な配光特性を有していることがわかる。なお、導光体111がアクリル樹脂により形成されているとした場合を考えると、出射面118における臨界角は42.2°となる。このとき、図4(b)に示すように、ランバート光S1のうち、配光角αが臨界角42.2°よりも小さくなる67.2%の光が、出射面118から出射することになる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the light distribution characteristics of the Lambertian light S1. In FIG. 4, when the light distribution angle of the Lambertian light S1 with respect to the surface normal of the light guide surface 117 is α, and the maximum intensity of the Lambertian light S1 is I o , the intensity I of the Lambertian light S1 is I = I o. It is expressed as cos α. As shown in FIG. 4A, it can be seen that the Lambertian light S1 has a uniform light distribution characteristic. In addition, when the case where the light guide 111 is formed of an acrylic resin is considered, the critical angle at the exit surface 118 is 42.2 °. At this time, as shown in FIG. 4B, 67.2% of the Lambertian light S1 having a light distribution angle α smaller than the critical angle 42.2 ° is emitted from the emission surface 118. Become.

光源113から出射した光Sの中には、出射面118から出射せずに端面116に至る光が存在しており、その光が端面116から出射してしまうと光量損失が生じてしまう。そこで、本実施例に係る導光ユニット112は、端面116と対向する第1の反射部材(拡散反射体)114を備えており、端面116から出射する光を反射して導光体111の内部に再度入射させる構成を採っている。第1の反射部材114によりランバート反射(拡散)されたランバート光S2は、他の面を介さずに直接、又は、他の面で全反射して導光面117に至り、導光面117によりランバート反射されてランバート光S1となって出射面118から出射する。この構成により、端面116から出射する光を低減し、光量損失を抑制することができる。   The light S emitted from the light source 113 includes light that reaches the end surface 116 without being emitted from the emission surface 118. If the light is emitted from the end surface 116, a light amount loss occurs. Therefore, the light guide unit 112 according to the present embodiment includes a first reflecting member (diffuse reflector) 114 facing the end surface 116, and reflects the light emitted from the end surface 116 to reflect the inside of the light guide 111. In this case, the light is incident again. The Lambertian light S2 that is Lambert-reflected (diffused) by the first reflecting member 114 reaches the light guide surface 117 either directly or totally with no other surface, and reaches the light guide surface 117. It is Lambert-reflected and becomes Lambertian light S 1 and exits from the exit surface 118. With this configuration, it is possible to reduce the light emitted from the end face 116 and suppress the light amount loss.

なお、本実施例では、導光体111の外部に白色ペイントで覆われた第1の反射部材114を設けた構成を採っているが、これに限られるものではなく、例えば、端面116に第1の反射部材114としての白色ペイントを直接塗った構成などを採用してもよい。また、本実施例のように端面116が粗面(拡散面)である場合は、第1の反射部材114の表面を単に反射面とすればよく、白色ペイントなどの拡散面としなくてもよい。すなわち、端面116及び第1の反射部材114の少なくとも一方により拡散反射体を成す構成であれば、いかなる構成を採用してもよい。   In this embodiment, the first reflecting member 114 covered with white paint is provided outside the light guide 111. However, the present invention is not limited to this. For example, the first reflecting member 114 is provided on the end surface 116. For example, a configuration in which white paint as the one reflecting member 114 is directly applied may be employed. Further, when the end surface 116 is a rough surface (diffusion surface) as in this embodiment, the surface of the first reflection member 114 may be simply a reflection surface, and may not be a diffusion surface such as white paint. . That is, any configuration may be adopted as long as it is a configuration in which at least one of the end surface 116 and the first reflection member 114 forms a diffuse reflector.

ここで、ランバート光S2の中には、出射面118に臨界角よりも小さい入射角で入射し、導光面117を介さずに出射面118から直接出射してしまう光S3が存在する。光S3が導光面117を介さずに直接原稿101に入射してしまうと、その部分の照度が著しく高くなってしまい、良好な画像が得られなくなってしまう。   Here, in the Lambertian light S2, there is light S3 that is incident on the emission surface 118 at an incident angle smaller than the critical angle and is directly emitted from the emission surface 118 without passing through the light guide surface 117. If the light S3 is directly incident on the document 101 without passing through the light guide surface 117, the illuminance at that portion becomes extremely high, and a good image cannot be obtained.

そこで、本実施例に係る導光ユニット112は、第1の反射部材114からの光S3を導光体111の内部に向けて反射する反射部を備えている。具体的には、導光体111において、端面116と出射面118とを接続する切欠面(切欠部)121を反射部として設けている。この切欠面121によれば、光S3が導光面117を介さずに出射面118から出射することを抑制し、光S3を導光面117に導光することができるため、原稿101における照度ムラの発生を抑制することが可能になる。   Therefore, the light guide unit 112 according to the present embodiment includes a reflection unit that reflects the light S3 from the first reflection member 114 toward the inside of the light guide 111. Specifically, in the light guide 111, a notch surface (notch portion) 121 that connects the end surface 116 and the emission surface 118 is provided as a reflecting portion. According to the cut surface 121, the light S3 can be prevented from being emitted from the emission surface 118 without passing through the light guide surface 117, and the light S3 can be guided to the light guide surface 117. It becomes possible to suppress the occurrence of unevenness.

本実施例では、導光体111に反射部を切欠面121として直接設けているため、反射部を別部材として設ける必要がなく、導光体111及び反射部を一体的に形成することができ、導光ユニット112の小型化を実現している。なお、切欠面121は鏡面(鏡面加工された面)であることが望ましいが、光を反射する面であればこれに限られるものではない。例えば、本実施例のような鏡面加工された透過面に限らず、必要に応じて反射膜を設けた反射面や拡散面などを採用してもよい。   In this embodiment, the light guide 111 is directly provided with the reflection portion as the cut-out surface 121, so that it is not necessary to provide the reflection portion as a separate member, and the light guide 111 and the reflection portion can be formed integrally. The light guide unit 112 is downsized. The cut surface 121 is preferably a mirror surface (a mirror-finished surface), but is not limited to this as long as it reflects light. For example, not only the mirror-finished transmission surface as in the present embodiment, but also a reflection surface or a diffusion surface provided with a reflection film may be employed as necessary.

図5は、本実施例に係る照明装置103により照明される原稿101上での照度分布を示す図であり、横軸は、原稿101のY方向において中央を0mmとしたときの位置を示し、縦軸は、原稿101における照度値を示している。図5に示すように、原稿101上での照度分布はY方向において略対称となっており、照度ムラの発生が良好に抑制されているということがわかる。なお、図5において、Y方向における端部に向かうに従い照度値が大きくなっているのは、コサイン4乗則に起因する受光部105の受光面における端部での照度低下を補正するためである。   FIG. 5 is a diagram illustrating the illuminance distribution on the document 101 illuminated by the illumination device 103 according to the present embodiment, and the horizontal axis indicates the position when the center is 0 mm in the Y direction of the document 101. The vertical axis represents the illuminance value in the document 101. As shown in FIG. 5, the illuminance distribution on the document 101 is substantially symmetric in the Y direction, and it can be seen that the occurrence of uneven illuminance is suppressed satisfactorily. In FIG. 5, the illuminance value increases toward the end in the Y direction in order to correct a decrease in illuminance at the end of the light receiving surface of the light receiving unit 105 due to the cosine fourth law. .

なお、出射面118と切欠面121とのなす角度をθとするとき、以下の条件式(1)を満足するように構成することがより望ましい。
125°<θ<155° (1)
It is more desirable to configure so that the following conditional expression (1) is satisfied when the angle formed by the exit surface 118 and the notch surface 121 is θ 1 .
125 ° <θ 1 <155 ° (1)

言い換えると、第1の方向に対する切欠面121の傾斜角をθとするとき、以下の条件式(2)を満足するように構成することが望ましい。ただし、θ=180°−θである。
25°<θ<55° (2)
In other words, when the inclination angle of the notch surface 121 with respect to the first direction is θ 2 , it is desirable that the following conditional expression (2) is satisfied. However, θ 2 = 180 ° −θ 1 .
25 ° <θ 2 <55 ° (2)

条件式(2)の下限値を下回ると、ランバート光S2のうち配光角が大きい光は、切欠面121を透過して導光体111の外部に漏れてしまう。また、条件式(2)の上限値を上回ると、ランバート光S2のうち配光角が大きい光は、切欠面121を介さずに、あるいは切欠面121で屈折して臨界角よりも小さい入射角で出射面118に入射することで、導光体111の外部に漏れてしまう。よって、条件式(1)及び(2)を満足しないと、照度損失や照度ムラが生じてしまうことになる。本実施例においては、θ=150°、θ=30°であるため、上述した条件式(1)及び(2)を満たしている。 If the lower limit value of conditional expression (2) is not reached, light having a large light distribution angle out of the Lambertian light S2 passes through the cut surface 121 and leaks outside the light guide 111. If the upper limit value of conditional expression (2) is exceeded, light having a large light distribution angle in the Lambertian light S2 is refracted not through the notch surface 121 or at the notch surface 121 and is smaller than the critical angle. The light enters the light exit surface 118 and leaks to the outside of the light guide 111. Therefore, if conditional expressions (1) and (2) are not satisfied, illuminance loss and illuminance unevenness will occur. In the present embodiment, θ 1 = 150 ° and θ 2 = 30 ° satisfy the above-described conditional expressions (1) and (2).

ここで、本実施例に対する比較例1について説明する。図6(a)は、比較例1に係る照明装置603の要部概略図(XY断面図)である。比較例1に係る照明装置603は、上述した特許文献2に記載の照明装置に対応する構成を採っており、導光体611が切欠面を有していないという点以外は、本実施例に係る照明装置103の構成と同様である。照明装置603においては、導光体611が切欠面を有していないため、光S3が導光面617を介さずに出射面618から直接出射することを抑制することができない。そのため、図6(b)に示すように、原稿101において光S3が入射する端部での照度値が著しく高くなり、照度分布にムラが生じてしまっている。   Here, the comparative example 1 with respect to a present Example is demonstrated. FIG. 6A is a main part schematic diagram (XY cross-sectional view) of the illumination device 603 according to the first comparative example. The illuminating device 603 according to Comparative Example 1 has a configuration corresponding to the illuminating device described in Patent Document 2 described above, and the present embodiment has the same configuration except that the light guide 611 does not have a notched surface. The configuration of the illumination device 103 is the same. In the illuminating device 603, since the light guide 611 does not have a notch surface, the light S3 cannot be directly emitted from the emission surface 618 without passing through the light guide surface 617. Therefore, as shown in FIG. 6B, the illuminance value at the end portion where the light S3 is incident on the original 101 is remarkably increased, and the illuminance distribution is uneven.

以上、本実施例に係る導光ユニットによれば、片端部配置型の照明装置において、被照射面における照度ムラの発生を抑制することができる。   As described above, according to the light guide unit according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of illuminance unevenness on the irradiated surface in the one-end arrangement type illumination device.

[実施例2]
以下、本発明の実施例2に係る導光ユニット、それを備える照明装置及び画像読取装置について詳細に説明する。本実施例に係る画像読取装置は、照明装置以外は実施例1に係る画像読取装置100の構成と同様であるため、それについての説明を省略する。図7は、本実施例に係る照明装置203の要部概略図であり、図7(a)は斜視図を示し、図7(b)はXY断面図を示している。本実施例に係る照明装置203は、導光体211以外は実施例1に係る照明装置103の構成と同様である。
[Example 2]
Hereinafter, a light guide unit, an illumination device including the same, and an image reading device according to a second embodiment of the present invention will be described in detail. Since the image reading apparatus according to the present embodiment is the same as the configuration of the image reading apparatus 100 according to the first embodiment except for the illumination device, the description thereof is omitted. FIG. 7 is a schematic diagram of a main part of the illumination device 203 according to the present embodiment, where FIG. 7A shows a perspective view, and FIG. 7B shows an XY cross-sectional view. The illumination device 203 according to the present embodiment is the same as the configuration of the illumination device 103 according to the first embodiment except for the light guide 211.

図7に示すように、導光体211は、入射面(一端面)215と、入射面215と対向する端面(他端面)216と、第1の方向に長い導光面217と、導光面217と対向する出射面218と、を含んでいる。導光体211は、端面216の側に形成された切欠部221を除いて、第1の方向において一様な形状を成す棒状の部材である。本実施例に係る導光面217には、第1の方向に垂直な方向(Z方向)の切込み(溝)が第1の方向に沿って複数形成されている。図7(b)に示すように、XY断面内においては、導光面217は、第1の方向に配列された複数の凹凸構造が形成された鋸歯面となっている。また、本実施例に係る出射面218は円柱形状の一部を成しており、ZX断面内においては円弧形状となっている。   As illustrated in FIG. 7, the light guide 211 includes an incident surface (one end surface) 215, an end surface (other end surface) 216 that faces the incident surface 215, a light guide surface 217 that is long in the first direction, and a light guide. An emission surface 218 opposite to the surface 217. The light guide 211 is a rod-like member that has a uniform shape in the first direction except for the notch 221 formed on the end face 216 side. In the light guide surface 217 according to the present embodiment, a plurality of cuts (grooves) in the direction perpendicular to the first direction (Z direction) are formed along the first direction. As shown in FIG. 7B, in the XY cross section, the light guide surface 217 is a sawtooth surface on which a plurality of concavo-convex structures arranged in the first direction are formed. Further, the emission surface 218 according to the present embodiment forms a part of a cylindrical shape, and has an arc shape in the ZX cross section.

実施例1に係る導光ユニット112と同様に、本実施例に係る導光ユニット212も第1の反射部材214を備えているため、出射面218から出射せずに端面216に至る光を導光体211の内部に向けて反射させることができる。さらに、本実施例に係る導光体211は、第1の反射部材214からの光S3を導光体211の内部に向けて反射する切欠面221を備えているため、光S3が導光面217を介さずに出射面218から直接出射することを抑制することが可能になる。この構成により、照度損失や照度ムラの発生を抑制することができる。   Similar to the light guide unit 112 according to the first embodiment, the light guide unit 212 according to this embodiment also includes the first reflecting member 214, and therefore does not emit light from the emission surface 218 and guides light reaching the end surface 216. It can be reflected toward the inside of the light body 211. Furthermore, since the light guide 211 according to the present embodiment includes the cut surface 221 that reflects the light S3 from the first reflecting member 214 toward the inside of the light guide 211, the light S3 is guided to the light guide. Direct emission from the emission surface 218 without passing through 217 can be suppressed. With this configuration, it is possible to suppress the occurrence of illuminance loss and illuminance unevenness.

図8に示すように、本実施例に係る原稿101上での照度分布はY方向において略対称となっており、照度ムラの発生が良好に抑制されているということがわかる。なお、本実施例においても、θ1=150°、θ2=30°であるため、上述した条件式(1)及び(2)を満たしている。   As shown in FIG. 8, the illuminance distribution on the document 101 according to the present embodiment is substantially symmetrical in the Y direction, and it can be seen that the occurrence of illuminance unevenness is well suppressed. Also in this embodiment, θ1 = 150 ° and θ2 = 30 °, which satisfies the above-described conditional expressions (1) and (2).

ここで、本実施例に対する比較例2について説明する。図9(a)は、比較例2に係る照明装置903の要部概略図(XY断面図)である。比較例2に係る照明装置903は、上述した特許文献1に記載の照明装置に対応する構成を採っており、導光体911が切欠面を有していないという点以外は、本実施例に係る照明装置203の構成と同様である。照明装置903においては、導光体911が切欠面を有していないため、光S3が導光面917を介さずに出射面918から直接出射することを抑制することができない。そのため、図9(b)に示すように、原稿101において光S3が入射する端部での照度値が著しく高くなり、照度分布にムラが生じてしまっている。   Here, the comparative example 2 with respect to a present Example is demonstrated. FIG. 9A is a main part schematic diagram (XY cross-sectional view) of the illumination device 903 according to the comparative example 2. FIG. The illuminating device 903 according to Comparative Example 2 has a configuration corresponding to the illuminating device described in Patent Document 1 described above, and the present embodiment has the same configuration except that the light guide 911 does not have a notch surface. The configuration of the lighting device 203 is the same. In the lighting device 903, the light guide 911 does not have a cut-out surface, and thus the light S <b> 3 cannot be directly emitted from the emission surface 918 without passing through the light guide surface 917. For this reason, as shown in FIG. 9B, the illuminance value at the end portion where the light S3 is incident on the original 101 becomes remarkably high, resulting in unevenness in the illuminance distribution.

[実施例3]
以下、本発明の実施例3に係る導光ユニット、それを備える照明装置及び画像読取装置について詳細に説明する。本実施例に係る画像読取装置は、照明装置以外は実施例1に係る画像読取装置100の構成と同様であるため、それについての説明を省略する。図10は、本実施例に係る照明装置303の要部概略図であり、図10(a)は斜視図を示し、図10(b)はXY断面図を示している。本実施例に係る照明装置303は、導光ユニット312以外は実施例1に係る照明装置103の構成と同様である。
[Example 3]
Hereinafter, a light guide unit according to a third embodiment of the present invention, an illumination device including the same, and an image reading device will be described in detail. Since the image reading apparatus according to the present embodiment is the same as the configuration of the image reading apparatus 100 according to the first embodiment except for the illumination device, the description thereof is omitted. FIG. 10 is a schematic diagram of a main part of the illumination device 303 according to the present embodiment, where FIG. 10A shows a perspective view and FIG. 10B shows an XY cross-sectional view. The illumination device 303 according to the present embodiment has the same configuration as that of the illumination device 103 according to the first embodiment except for the light guide unit 312.

図10(a)に示すように、本実施例に係る導光体311は、切欠面を有していないという点以外は、実施例1に係る導光体111の構成と同様である。そして、図10(b)に示すように、導光ユニット312は、第1の反射部材314からの光S3を導光体311の内部に向けて反射する反射部として、切欠面の代わりに、出射面318の端面316の側の端部と対向する第2の反射部材321を備えている。具体的には、出射面318の端面316の側の最端部から3mmの範囲を覆うように、第2の反射部材321としての白色ペイントを設けている。   As shown in FIG. 10A, the light guide 311 according to the present embodiment has the same configuration as that of the light guide 111 according to the first embodiment, except that the light guide 311 does not have a cut surface. And as shown in FIG.10 (b), the light guide unit 312 is used as a reflection part which reflects the light S3 from the 1st reflection member 314 toward the inside of the light guide 311 instead of a notch surface. A second reflecting member 321 is provided to face the end of the exit surface 318 on the end surface 316 side. Specifically, white paint as the second reflecting member 321 is provided so as to cover a range of 3 mm from the outermost end portion of the emission surface 318 on the end surface 316 side.

この第2の反射部材321によれば、実施例1に係る切欠面121と同様に、光S3が導光面317を介さずに出射面318から直接出射することを抑制することが可能になる。図11に示すように、本実施例に係る原稿101上での照度分布はY方向において略対称となっており、照度ムラの発生が良好に抑制されているということがわかる。   According to the second reflecting member 321, similarly to the cut-out surface 121 according to the first embodiment, it is possible to suppress the light S <b> 3 from being directly emitted from the emission surface 318 without passing through the light guide surface 317. . As shown in FIG. 11, the illuminance distribution on the document 101 according to this embodiment is substantially symmetric in the Y direction, and it can be seen that the occurrence of illuminance unevenness is well suppressed.

なお、本実施例では、出射面318の端部に第2の反射部材321としての白色ペイントを直接塗った構成を採っているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、出射面318の端部に対して間隔を空けて第2の反射部材321を設けてもよい。また、出射面318の端部を粗面(拡散面)とし、第2の反射部材321の表面を単なる反射面としてもよい。すなわち、出射面318の端部及びそれと対向する第2の反射部材321の少なくとも一方により拡散反射体を成す構成であれば、いかなる構成を採用してもよい。このとき、第1の反射部材314と第2の反射部材321とを一体的に形成してもよい。   In addition, although the present Example employ | adopts the structure which applied the white paint as the 2nd reflective member 321 directly to the edge part of the output surface 318, this invention is not limited to this. For example, the second reflecting member 321 may be provided at an interval with respect to the end of the emission surface 318. Further, the end of the emission surface 318 may be a rough surface (diffusion surface), and the surface of the second reflection member 321 may be a simple reflection surface. That is, any configuration may be adopted as long as the diffuse reflector is formed by at least one of the end portion of the emission surface 318 and the second reflecting member 321 facing the end portion. At this time, the first reflecting member 314 and the second reflecting member 321 may be integrally formed.

[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や実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、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 and an Example, A various combination, a deformation | transformation, and a change are possible within the range of the summary.

例えば、導光体の形状については、入射面からの光を原稿面に導光できる構成であるならば、上述した各実施例におけるものに限られない。また、必要に応じて、上述した実施例1及び3に係る導光面に形成される散乱パターンの密度を、第1の方向に変化させてもよい。   For example, the shape of the light guide is not limited to that in the above-described embodiments as long as light from the incident surface can be guided to the document surface. Moreover, you may change the density of the scattering pattern formed in the light guide surface which concerns on Example 1 and 3 mentioned above to a 1st direction as needed.

なお、上述した各実施例に係る画像読取装置においては、読取光軸を挟んで2つの照明装置を対称的に配置しているが、この構成に限られるものではない。例えば、一方の照明装置に出射面を2つ設け、他方の照明装置の代わりに反射部材を配置した構成を採ってもよい。この場合、一方の出射面から出射した光束を直接原稿面に導光し、かつ他方の出射面から出射した光束を反射部材により偏向して原稿面に導光することができる。   In the image reading apparatus according to each of the embodiments described above, the two illumination devices are arranged symmetrically with the reading optical axis in between, but the present invention is not limited to this configuration. For example, a configuration may be adopted in which two illumination surfaces are provided in one lighting device and a reflecting member is arranged instead of the other lighting device. In this case, the light beam emitted from one emission surface can be guided directly to the document surface, and the light beam emitted from the other emission surface can be deflected by the reflecting member and guided to the document surface.

111 導光体
112 導光ユニット
114 第1の反射部材
115 入射面
116 端面
117 導光面
118 出射面
121 反射部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 Light guide 112 Light guide unit 114 1st reflection member 115 Incident surface 116 End surface 117 Light guide surface 118 Output surface 121 Reflection part

Claims (13)

入射面と、該入射面と対向する端面と、第1の方向に長い導光面と、該導光面と対向する出射面と、を含む導光体を有し、前記入射面から入射した光を、前記導光面を介して前記出射面に導く導光ユニットであって、
前記端面と対向する第1の反射部材と、
該第1の反射部材により反射された光のうち、前記出射面に対して臨界角よりも小さい入射角を有する光を、前記導光体の内部に向けて反射する反射部と、
を備えることを特徴とする導光ユニット。
A light guide including an incident surface, an end surface facing the incident surface, a light guide surface long in the first direction, and an exit surface facing the light guide surface, is incident from the incident surface A light guide unit that guides light to the exit surface through the light guide surface;
A first reflecting member facing the end surface;
Of the light reflected by the first reflecting member, a reflecting portion that reflects light having an incident angle smaller than a critical angle with respect to the emission surface toward the inside of the light guide,
A light guide unit comprising:
前記反射部は、前記端面と前記出射面とを接続する切欠面であることを特徴とする請求項1記載の導光ユニット。   The light guide unit according to claim 1, wherein the reflection portion is a cut-out surface that connects the end surface and the emission surface. 前記出射面と前記切欠面とのなす角度をθとするとき、
125°<θ<155°
なる条件を満足することを特徴とする請求項2に記載の導光ユニット。
When the angle formed by the exit surface and the notch surface is θ 1 ,
125 ° <θ 1 <155 °
The light guide unit according to claim 2, wherein the following condition is satisfied.
前記切欠面は透過面であることを特徴とする請求項2又は3に記載の導光ユニット。   The light guide unit according to claim 2, wherein the cut-out surface is a transmission surface. 前記反射部は、前記出射面の前記端面の側の端部と対向する第2の反射部材であることを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。   2. The light guide unit according to claim 1, wherein the reflection portion is a second reflection member facing an end portion of the emission surface on the end surface side. 前記第2の反射部材は、白色ペイントであることを特徴とする請求項5に記載の導光ユニット。   The light guide unit according to claim 5, wherein the second reflecting member is white paint. 前記第1の反射部材と前記第2の反射部材とは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の導光ユニット。   The light guide unit according to claim 5 or 6, wherein the first reflecting member and the second reflecting member are integrally formed. 前記第1の反射部材は、白色ペイントであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の導光ユニット。   The light guide unit according to claim 1, wherein the first reflecting member is white paint. 前記端面は、粗面であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の導光ユニット。   The light guide unit according to claim 1, wherein the end surface is a rough surface. 光源と、該光源から出射する光を原稿に導く導光ユニットとを備え、該導光ユニットは請求項1乃至9のいずれか1項に記載の導光ユニットであることを特徴とする照明装置。   An illumination apparatus comprising: a light source; and a light guide unit that guides light emitted from the light source to a document, wherein the light guide unit is the light guide unit according to claim 1. . 請求項10に記載の照明装置と、前記原稿からの光を受光する受光部と、前記原稿からの光を前記受光部の受光面に集光する結像部と、を備えることを特徴とする画像読取装置。   The illumination device according to claim 10, comprising: a light receiving unit that receives light from the original; and an imaging unit that collects light from the original on a light receiving surface of the light receiving unit. Image reading device. 前記照明装置と、前記受光部と、前記結像部と、を保持するキャリッジを備えることを特徴とする請求項11に記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 11, further comprising a carriage that holds the illumination device, the light receiving unit, and the imaging unit. 前記原稿に平行な方向において、前記原稿と前記キャリッジとの相対位置を変更する駆動部を備えることを特徴とする請求項12に記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 12, further comprising a drive unit that changes a relative position between the document and the carriage in a direction parallel to the document.
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