JP2016134303A - 導光体、照明装置及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、適切な配光の維持に寄与する導光体、照明装置及び画像読取装置を提供することである。【解決手段】導光体３０は、点光源２２からの光を線状に出射する導光体である。また、導光体３０は、点光源２２からの光を反射するための複数の反射要素４０が設けられた反射面Ｓ４を有し、ｘ軸方向に延在するロッド部３４，３６を備えている。ｘ軸方向においてロッド部３４，３６の中央よりも点光源２２側に位置する複数の反射要素４０の一部は、反射面Ｓ４におけるロッド部３４，３６に入射した光が強く照射される領域Ａを該反射面Ｓ４と平行かつ該ｘ軸方向と直交するＷ方向に避けるように配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、導光体、照明装置及び画像読取装置に関し、詳しくは、原稿画像からの反射光を光学的に読み取る画像読取装置、これに用いられる導光体及び照明装置に関する。

一般にスキャナと称される画像読取装置は、読み取り対象物にライン状の光線を照射し、その反射光を読み取っている。そして、原稿画像に照射するライン状の光線の光源として従来から蛍光灯が多く使用されてきた。しかし、近年では、省電力化のためにＬＥＤへ置き換える動きが進んでいる。ここで、ＬＥＤは、蛍光灯と異なり点光源である。従って、ＬＥＤを画像読取装置の光源として用いる場合には、ライン状の光線を得るために、特許文献１に記載のような、導光体と共に用いられることが一般的である。この種の導光体（以下で、従来の導光体と称す）では、ＬＥＤから発せられた光を導光体内に設けられたプリズムによって反射し、読み取り対象物に照射している。ただし、従来の導光体では、ＬＥＤから発せられた光を導光体内に設けられたプリズムによって反射させるという性質上、読み取り対象物に対して照射される光線の光量分布、いわゆる配光を適切に維持することが困難であるという問題があった。

特開２０１２−２４８４８９号公報

本発明の目的は、適切な配光の維持に寄与する導光体、照明装置及び画像読取装置を提供することである。

本発明の第１の形態に係る導光体は、
点光源からの光を線状に出射する導光体であって、
前記点光源からの光を反射するための複数の反射要素が設けられた反射面を有し、第１の方向に延在するロッド部を備え、
前記第１の方向において前記ロッド部の中央よりも前記点光源側に位置する前記複数の反射要素の一部は、前記反射面における該ロッド部に入射した光が強く照射される光集中領域を、該反射面と平行かつ該第１の方向と直交する第２の方向に避けるように配置されていること、
を特徴とする。

本発明の第２の形態に係る照明装置は、
点光源と、
前記導光体と、
を備えること、
を特徴とする。

本発明の第３の形態に係る画像読取装置は、
前記照明装置を備えること、
を特徴とする。

導光体の反射面において、点光源近傍の光が強く照射される光集中領域は、配光を乱す原因の一つである。従って、本発明の第１の形態に係る導光体では、ロッド部の延在方向である第１の方向において、ロッド部の中央よりも点光源側に位置する反射要素が、光集中領域を避けるように配置されている。つまり、本発明の第１の形態に係る導光体では、光が強く照射される光集中領域には、反射要素が設けられていない。これにより、本発明の第１の形態に係る導光体では、光集中領域に照射された光をほとんど反射しないため、配光が乱されない。しかも、本発明の第１の形態に係る導光体では、反射要素が、反射面と平行かつ該第１の方向と直交する第２の方向に光集中領域を避けている。つまり、反射面の光集中領域と第２の方向で隣接する部分には、反射要素が設けられている。従って、本発明の第１の形態に係る導光体では、反射面の光集中領域と第２の方向で隣接する部分もライン状の光線を得るための有効な領域として利用している。以上より、本発明の第１の形態に係る導光体では、適切な配光を維持することができる。

本発明によれば、適切な配光を維持することができる。

一実施例である画像読取装置の内部の概略説明図である。 一実施例に係る照明装置の外観斜視図である。 一実施例に係る照明装置を原稿ガラスの載置面と垂直な方向から見た平面図である。 図３のＴ−Ｔ断面に原稿ガラスの断面を追加した断面図である。 一実施例である導光体の斜視図である。 一実施例に係る導光体のロッド部の反射面の光量分布を示す図である。 一実施例に係る導光体のロッド部の延在方向における光量分布を示す図である。 図６のＱ−Ｑ断面における光量分布を示すグラフである。 第１変形例に係る導光体の反射要素を表す図である。 第２変形例に係る導光体の反射要素を表す図である。 他の実施例に係る導光体の反射要素を表す図である。

一実施形態である導光体、照明装置及び画像読取装置について、図面を参照して説明する。

（画像読取装置の構成 図１参照）
以下では、一実施例である画像読取装置の主走査方向をｘ軸方向、画像読取装置の副走査方向をｙ軸方向、及び画像読取装置の上下方向をｚ軸方向とする。なお、副走査方向の上流側はｙ軸方向の負方向側であり、主走査方向の上流側はｘ軸方向の負方向側である。

画像読取装置１は、図１に示すように、本体２、原稿ガラス３、第１スライダーユニット４、第２スライダーユニット５、結像レンズ６、撮像素子７、ミラー１１，１２，１３及び照明装置２０を備えている。

本体２は、原稿ガラス３、第１スライダーユニット４、第２スライダーユニット５、結像レンズ６、撮像素子７、ミラー１１，１２，１３及び照明装置２０が取り付けられる直方体状の筐体である。原稿ガラス３は、本体２の上面に設けられている開口に取り付けられている長方形状の透明板である。原稿Ｄは、原稿ガラス３の上面である載置面に、読取面を下側に向けた状態で載置される。

照明装置２０は、内部に設けられた導光体３０の２つのロッド部３４，３６により、原稿ガラス３を介して２方向から原稿Ｄに向けて光を照射する。なお、照明装置２０の詳細については後述する。

ミラー１１は、図１に示すように、原稿Ｄにおいて反射された光をｙ軸方向の負方向側に反射させる。ミラー１２は、ミラー１１からの光を下側に反射させる。ミラー１３は、ミラー１２からの光をｙ軸方向の正方向側に反射させる。

ここで、照明装置２０及びミラー１１は、図１に示すように、第１スライダーユニット４に搭載されている。第１スライダーユニット４は、原稿Ｄが読み取られているときには、原稿ガラス３の下面に沿って、図示しないモーター、ベルト及びプーリー等の移動手段により、ｙ軸方向の正方向側に向かって速度Ｖで移動させられる。

また、ミラー１２，１３は、図１に示すように、第２スライダーユニット５に搭載されている。第２スライダーユニット５は、原稿Ｄが読み取られているときには、原稿ガラス３の下面の下方において、図示しないモーター、ベルト及びプーリー等の移動手段により、ｙ軸方向の正方向側に向かって速度Ｖ／２で移動させられる。これにより、移動中における原稿Ｄの読み取り面と撮像素子７との間の光の経路の長さが一定となる。

結像レンズ６は、光によって得られる光学像を撮像素子７に結像させる。撮像素子７は、原稿Ｄで反射された光を受光する受光素子である。具体的には、撮像素子７は、ｘ軸方向に延びる一次元状の撮像領域を有し、結像レンズ７によって結像された光学像を走査して原稿Ｄの像の撮像を行うＣＣＤカメラ等のラインセンサである。

以上のように構成された画像読取装置１において、原稿Ｄが読み取られる場合には、照明装置２０によって原稿Ｄに光が照射され、原稿Ｄにおいて反射された光がミラー１１，１２，１３によって順次反射される。そして、ミラー１２で反射された光は、結像レンズ６に入射し、結像レンズ６により撮像素子７上で結像される。撮像素子７は、画素毎に入射光の強さに応じて光電変換を行い、これによって原稿画像に対応した画像信号（ＲＧＢ信号）を生成し、制御部（図示せず）に出力する。

（照明装置の構成 図２〜図８参照）
照明装置２０は、図２に示すように、全体として棒状を成し、ｘ軸方向に延在している。また、照明装置２０は、点光源２２、及び導光体３０を備えている。

点光源２２は、照明装置２０におけるｘ軸方向の負方向側の端部に設けられた白色光を発するＬＥＤであり、その半減角は１２０°である。

導光体３０は、分岐手段３２、２本のロッド部３４，３６及び基台３８を含んでいる。

分岐手段３２は、図３に示すように、導光体３０におけるｘ軸方向の負方向側の端面である入射面Ｓ１から入射した光線を分割して、２本のロッド部３４，３６に導く役割を担っている。分岐手段３２は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等の樹脂やガラスから成り、ｚ軸方向から見てＶ字型の形状を成している。また、分岐手段３２のＶ字の頂点は、ｘ軸方向の負方向側を向いているとともに、ｚ軸方向から見て点光源２２の光軸と重なる位置に設けられている。

このように構成された分岐手段３２に入射面Ｓ１から光線が入射すると、該光線は、分岐手段３２のｘ軸方向の負方向側の面である分岐面Ｓ２，Ｓ３に照射される。そして、分岐面Ｓ２に照射された光線は、ｙ軸方向の負方向側に向かって反射され、ロッド部３４に導かれる。また、分岐面Ｓ３に照射された光線は、ｙ軸方向の正方向側に向かって反射され、ロッド部３６に導かれる。

ロッド部３４は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等の樹脂やガラスを材料としたｘ軸方向に延在する棒状の部材である。また、ロッド部３４の断面は、図４に示すように、オーバル形状の曲率の大きい下側部分が切り取られたような形状を成している。さらに、ロッド部３４の下側部分に位置する反射面Ｓ４には、図５に示すように、複数の凹凸４２により構成されたプリズムである反射要素４０が設けられている。各凹凸４２は、反射面Ｓ４と平行かつｘ軸方向に直交する方向（以下で、ｗ方向と称す）と平行な線状の凸部、又は凹部から構成されている。

このように構成されたロッド部３４では、分岐手段３２からロッド部３４に導かれた光線が、ロッド部３４内で全反射を繰り返しながら主走査方向に伝搬していく。このとき、伝搬していく光の一部は、ロッド部３４の下側に設けられた反射要素４０によって反射され、該ロッド部３４の上側に位置する出射面から、原稿Ｄに向けて照射される。

ところで、反射面Ｓ４の一部には、図３に示すように、凹凸４２、つまり、反射要素４０が設けられていない領域Ａがある。この領域Ａは、点光源２２から発せられた光と、点光源２２から発せられた後に分岐手段３２に照射されて反射した光とが、反射面Ｓ４において重なる部分である。従って、領域Ａは、反射面Ｓ４の他の領域より強く光が照射される部分である。ここで、図６は反射面Ｓ４における光量の分布を示す図であり、白色に近いほど、光が強く照射されている部分であることを示している。そして、図６からも、領域Ａが、光が強く照射される部分であることが読み取れる。また。領域Ａは、図７に示すように、ロッド部３４の延在方向の中央よりも光源２２側に位置している。より具体的には、ｘ軸方向において、領域Ａは、図３に示すように、反射面Ｓ４における分岐手段３２のｘ軸方向の正方向側の端部と略同じ位置にある。また、領域Ａは、反射面Ｓ４をｗ方向に二等分する中心線ＣＬに対して、図８に示すように、導光体３０の外側に位置している。従って、領域Ａを避けるように配置されている凹凸４２は、中心線ＣＬに関して、導光体３０の内側に配置されている。なお、導光体３０の外側とは、例えば、ロッド部３４ではおおよそｙ軸方向の負方向側であり、ロッド部３６ではおおよそｙ軸方向の正方向側の部分である。

ロッド部３６は、ロッド部３４と同じ部材であり、図４に示すように、ｘ方向から見たとき、導光体３０の中心を通り、ｘ軸方向及びｚ軸方向に平行な面Ｓ５に関して対称に配置されている。ロッド部３６の有する機能等は、上述のロッド部３４における機能等と同一であるため、説明は省略する。

基台３８は、２本のロッド部３４，３６と共にｘ軸方向に延在し、該ロッド部３４，３６のｚ軸方向の負方向側から該ロッド部３４，３６を支えている。また、基台３８における導光体３４，３６を支える面Ｓ６は、ロッド部３４，３６から原稿Ｄに向けて照射される光線の方向を調節するために、ｘ軸方向及びｙ軸方向と平行な面Ｓ７に対して傾いている。

（効果）
一実施例である導光体３０では、適切な配光を維持することができる。具体的には、導光体の反射面において、光が強く照射される領域は、反射要素の僅かな製造誤差等で出射される光線の光量や方向が変わるため、配光を乱す原因の一つである。また、光が強く照射される領域Ａは、図６に示すように点光源近傍である。従って、導光体３０では、ｘ軸方向において、ロッド部３４，３６の中央よりも点光源２２側に位置する反射要素４０が、光が集中する領域Ａを避けるように配置されている。つまり、一実施例に係る導光体３０では、光が強く照射される領域Ａには、反射要素４０が設けられていない。これにより、導光体３０では、光が集中する領域Ａに照射された光をほとんど反射しないため、配光が乱されない。

また、光が集中する領域Ａは、図８に示すように、反射面Ｓ４において、導光体３０の外側に偏っている。これに対して、導光体３０では、反射要素４０を構成する凹凸４２が、光が集中する領域Ａをｗ方向に避けている。つまり、反射面Ｓ４において光が集中する領域Ａとｗ方向で隣接する部分には、反射要素４０が設けられている。従って、導光体３０では、反射面Ｓ４における領域Ａとｗ方向で隣接する部分もライン状の光線を得るための有効な領域として利用することができる。以上より、導光体３０では、適切な配光を維持することができる。

（第１変形例、図９参照）
第１変形例である画像読取装置１Ａと画像読取装置１との相違点は、反射要素４０である。第１変形例である画像読取装置１Ａでは、反射要素４０を構成する凹凸４２が、光が集中する領域Ａ近傍において、図９に示すように、反射面Ｓ４をｗ方向に二等分する中心線ＣＬを対象軸として、反射面Ｓ４の両外縁に沿うように設けられている。つまり、画像読取装置１Ａでは、ｗ方向に平行な線状を成す凹凸４２（反射要素４０）が途切れている。これにより、例えば、光が集中する領域Ａがｗ方向において反射面Ｓ４の中央付近に位置する場合に、領域Ａを避けて反射要素４０が設けられることになる。従って、画像読取装置１Ａでは、光が集中する領域Ａがｗ方向において反射面Ｓ４の中央付近に位置する場合に、光が集中する領域Ａに照射された光をほとんど反射しないため、配光が乱されず、また、反射面Ｓ４における領域Ａとｗ方向で隣接する部分もライン状の光線を得るための有効な領域として利用することができ、適切な配光を維持することができる。

（第２変形例、図１０参照）
第２変形例である画像読取装置１Ｂと一実施例である画像読取装置１との相違点は、反射要素４０における領域Ａとｗ方向で隣接する部分の凹凸４２の面積である。第１変形例である画像読取装置１Ｂでは、図１０に示すように、反射要素４０における領域Ａとｗ方向で隣接する部分の凹凸４２の面積が、反射要素４０における他の部分の凹凸４２の面積よりも大きい。

以上のように構成された画像読取装置１Ｂでは、一実施例である画像読取装置１と比較して、より理想的な配光を得ることができる。具体的には、光が集中する領域Ａを避けるように反射要素４０を配置すると、該領域Ａの面積だけ、反射面Ｓ４における反射要素４０の面積が減る。これにより、領域Ａ近傍の反射要素４０により反射され、導光体３０の外部へ出射される光量が減少する場合がある。しかし、画像読取装置１Ｂでは、反射要素４０を構成する凹凸４２のうち、領域Ａとｗ方向で隣接する部分の凹凸４２ａの面積が、他の部分の凹凸４２ｂの面積よりも大きい。これにより、領域Ａ近傍の反射要素４０により反射され、導光体３０の外部へ出射される光の光量の減少を抑制することができる。結果として、画像読取装置１Ｂでは、一実施例である画像読取装置１と比較して、より理想的な配光を得ることができる。

（他の実施例）
本発明に係る導光体、照明装置及び画像読取装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、反射要素４０は、線状の凹凸だけでなく、図１１に示すようなドット状であってもよいし、白色の部材を塗布又は印刷により反射面Ｓ４に設けた白色パターンであってもよい。また、ロッド部の数は、２本に限らず、一本のロッド部と、該導光体の光を反射する一つのミラーによって代用してもよいし、ロッド部が３本以上であってもよい。さらに、画像読取装置１，１Ａ，１Ｂの各構成を組み合わせてもよい。

以上のように、本発明は、導光体、照明装置及び画像読取装置に有用であり、特に、適切な配光を維持できる点で優れている。

Ａ 領域（光集中領域）
ＣＬ 中心線
Ｓ４ 反射面
１，１Ａ，１Ｂ 画像読取装置
２０ 照明装置
２２ 点光源
３０ 導光体
３２ 分岐手段
３４，３６ ロッド部
４０ 反射要素
４２ 凹凸

Claims (12)

1. 点光源からの光を線状に出射する導光体であって、
   前記点光源からの光を反射するための複数の反射要素が設けられた反射面を有し、第１の方向に延在するロッド部を備え、
   前記第１の方向において前記ロッド部の中央よりも前記点光源側に位置する前記複数の反射要素の一部は、前記反射面における該ロッド部に入射した光が強く照射される光集中領域を、該反射面と平行かつ該第１の方向と直交する第２の方向に避けるように配置されていること、
   を特徴とする導光体。
2. 前記反射要素は、前記反射面と直交する第３の方向から見たときに前記第２の方向と平行な線状であり、
   前記複数の反射要素における前記光集中領域と前記第２の方向において隣接する反射要素は、該複数の反射要素における他の反射要素よりも短いこと、
   を特徴とする請求項１に記載の導光体。
3. 前記反射要素は、前記反射面と直交する第３の方向から見たときに前記第２の方向と平行な線状であり、前記光集中領域において、該反射要素の一部が途切れていること、
   を特徴とする請求項１に記載の導光体。
4. 前記反射要素は、前記反射面と直交する第３の方向から見たときに前記第１の方向及び前記第２の方向に規則的に配列されたドット状であること、
   を特徴とする請求項１に記載の導光体。
5. 前記反射要素は、前記反射面に形成された凹凸により構成されていること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の導光体。
6. 前記反射要素は、前記反射面上の白色部材により構成されていること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の導光体。
7. 前記複数の反射要素のうち前記光集中領域と前記第２の方向において隣接する反射要素の面積は、該複数の反射要素のうち該光集中領域と該第１の方向において隣接する反射要素の面積よりも大きいこと、
   を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の導光体。
8. 前記点光源からの光を２つのロッド部に向かって分岐させる分岐手段をさらに備え、
   前記光集中領域は、前記点光源から直接前記反射面に照射される光と前記分岐手段により分岐されて前記反射面に照射される光とが重なる部分であること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の導光体。
9. 前記点光源からの光を２つのロッド部に向かって分岐させる分岐手段をさらに備え、
   前記光集中領域は、前記第１の方向において、前記分岐手段における前記点光源と反対側の端部と略同じ位置にあること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の導光体。
10. 前記光集中領域は、前記反射面を前記第２の方向において二分する中心線に対し、前記導光体の外側に位置していること、
    を特徴とする請求項８又は請求項９に記載の導光体。
11. 点光源と、
    請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の導光体と、
    を備えること、
    を特徴とする照明装置。
12. 請求項１１に記載の照明装置を備えること、
    を特徴とする画像読取装置。