JP2019118053A - Lighting device and image sensor unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置およびイメージセンサユニットに関する。 The present invention relates to a lighting device and an image sensor unit.
密着型イメージセンサ(CIS)などに用いられる照明装置は、長手方向(主走査方向)における照度分布をより均一にすることが求められる。特許文献1には、導光体の周面の一部に長手方向に延在する帯状領域が形成され、この帯状領域に基準点から放射状に延びる突起部を有する放射状微細体が2次元配列された光反射体によって、照度分布を均一化することが示されている。 A lighting device used for a contact image sensor (CIS) or the like is required to make the illuminance distribution in the longitudinal direction (main scanning direction) more uniform. In Patent Document 1, a strip-shaped region extending in the longitudinal direction is formed in a part of the circumferential surface of the light guide, and radial fine bodies having protrusions extending radially from a reference point are two-dimensionally arrayed in the strip-shaped region. It has been shown that the light distribution makes the illuminance distribution uniform.
特許文献1には、放射状微細体を、導光体の光を出射する出射面と対向する位置に光源素子の近傍では粗、光源素子から遠方となるほど密に配置することで照明の主走査方向均一性を確保することが示されている。しかしながら、放射状微細体の形状や放射状微細体の配置などの設計が煩雑で、局所的な明るさのばらつきを生じる場合がある。特許文献2には、照度分布の均一性を高めるために出射面と対向して配された主走査反射パターンに加えて、出射面の側に配された副走査反射パターンを備える導光体が示されている。副走査反射パターンは、光が入射する入射面の近傍に配されるが、副走査反射パターンが配された部分と配されていない部分とで、照度分布にばらつきが生じる可能性がある。 According to Patent Document 1, the radial fine bodies are coarsely arranged in the vicinity of the light source element at a position opposite to the light emitting surface of the light guide, and denser as they are farther from the light source element. It has been shown to ensure uniformity. However, design such as the shape of the radial fine bodies and the arrangement of the radial fine bodies may be complicated and may cause local variations in brightness. In addition to the main scanning reflection pattern disposed opposite to the emission surface in Patent Document 2, a light guide having a sub-scanning reflection pattern disposed on the side of the emission surface is disclosed in order to improve the uniformity of the illuminance distribution. It is shown. The sub-scanning reflection pattern is disposed in the vicinity of the incident surface on which light is incident, but there may be variations in the illuminance distribution between the portion where the sub-scanning reflection pattern is disposed and the portion where it is not disposed.
本発明は、照明装置において、照度分布のばらつきを抑制するのに有利な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an advantageous technique for suppressing variations in illuminance distribution in a lighting device.
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る照明装置は、光源と、少なくとも一方の端部に光源からの光が入射する入射面、および、光を出射するために長手方向に延在する出射面を備える棒状の導光体と、を含む照明装置であって、導光体は、導光体の出射面の側の一部であって、長手方向における入射面の側の一部に配された、光が広がるように拡散反射する拡散反射領域を備え、照明装置は、拡散部材をさらに含み、拡散部材は、出射面から出射する光を拡散するように、出射面の上に導光体の長手方向に沿って配されることを特徴とする。 In view of the above problems, a lighting device according to an embodiment of the present invention extends in the longitudinal direction to emit light, and a light source, an incident surface on which light from the light source is incident on at least one end portion, and And a rod-like light guide provided with a light exit surface, wherein the light guide is a part of the light exit surface of the light guide and a part of the light entrance surface in the longitudinal direction. The illumination apparatus further includes a diffusion member, and the diffusion member guides the light emitted from the light emission surface to the light emission surface so as to diffuse the light. It is characterized by being disposed along the longitudinal direction of the light.
上記手段によって、照明装置において、照度分布のばらつきを抑制するのに有利な技術が提供される。 By the above means, in the lighting device, an advantageous technique is provided to suppress variations in the illuminance distribution.
以下、本発明に係る照明装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。各図は、構造ないし構成を説明する目的で記載された模式図に過ぎず、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。 Hereinafter, specific embodiments of the illumination device according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. Each drawing is only a schematic drawing described for the purpose of describing the structure or configuration, and the dimensions of the illustrated members do not necessarily reflect the actual ones. Further, in the following description and the drawings, the common configuration is given the same reference numeral throughout the plurality of drawings. Therefore, the common configuration will be described with reference to a plurality of drawings, and the description of the configuration having the same reference numeral will be omitted as appropriate.
図1、2を参照して、本発明の実施形態による照明装置100について説明する。図1(a)、1(b)は、本実施形態の照明装置100の概略を示す図である。照明装置100は、例えば、密着イメージセンサ(Contact Image Sensor:CIS)などに用いられる。このため、照明装置100は、被照明体を照明するための光源101と、光源101から入射する光を長手方向に導光するための棒状の導光体102を含む。光源101には、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)が用いられる。導光体102は、少なくとも一方の端部に光源101からの光が入射する入射面111を備え、および、導光体102の内部の光を出射するために長手方向に延在する出射面112を備える。
A
導光体102は、導光体102の中を伝搬する光が出射面112からむらなく出射されるように、出射面112の側に光が拡散反射し広がるように配された拡散反射領域115を含む。拡散反射領域115は、導光体102の出射面112の側の一部であって、長手方向における入射面111の側の一部に配される。拡散反射領域115は、図1(a)、1(b)に示されるように、出射面112の側の入射面111側の端部から配されていてもよい。さらに、導光体102は、出射面112と対向するように配された反射パターン113を含んでいてもよい。例えば、反射パターン113は、特許文献1に示されるように、放射状の反射体114が2次元に配列されていてもよい。この場合、反射体114のパターン密度が、光源101から離れるにしたがって密になることによって、長手方向の照明の均一性が確保されうる。しかしながら、反射体114のような点状のパターンを用いた場合、出射面112から出射された光の照度分布において、輝点が生じる場合がある。また、例えば、反射パターン113として、特許文献2に示されるように、導光体102の出射面112と対向する位置に、導光体102の長手方向と交差する方向に凹凸構造などを設けてもよい。しかしながら、導光体102の長手方向と交差する方向の凹凸構造を用いた場合、出射面112から出射される光の照度分布において、輝線が生じる場合がある。このように、反射パターン113によって生成される照度分布にむらがある場合でも、拡散反射領域115が配されることによって照度分布のばらつきを緩和することができる。しかしながら、拡散反射領域115は、導光体102の出射面112の側のうち入射面111に近い側の一部に配される。このため、出射面112から出射された光の照度分布において、拡散反射領域115が配された部分と配されていない部分との間でばらつきが生じる場合がある。このように、照度分布に局所的な明るさのばらつきを生じてしまう場合、照明装置100が組み込まれたCISにおいて、読み取り画像に影が生じてしまう可能性がある。
The
この照度分布のばらつきを抑制するために、本実施形態において、照明装置100は、拡散部材103をさらに含む。拡散部材103は、出射面112から出射する光を拡散するように、出射面112の上に導光体102の長手方向に沿って配される。ここで、出射面112の「上」とは、導光体102の出射面112から出射された光が進む方向のことを示す。拡散部材103は、導光体102のうち少なくとも一部の上および光源101の上に配されてもよい。また、拡散部材103は、図1(a)、1(b)に示されるように、導光体102のうち拡散反射領域115が配された部分と拡散反射領域115が配されていない部分との境界の上に配されてもよい。また、拡散部材103が、導光体102の全体の上に配されていてもよい。出射面112から出力される光が、輝点や輝線などの照度分布のばらつきを有していても、照明装置100が拡散部材103を備えることによって、拡散部材103が光を拡散し、照度分布のばらつきを抑制できる。また、拡散部材103が、光源101の上に配された場合、照明装置100のうち最も輝度の高い光源101付近の照度分布のばらつきを抑制できる。
In the present embodiment, the
例えば、導光体102が反射パターン113を備え、導光体102の長手方向において、光源101からの距離に依存する照度分布が小さい場合、拡散部材103の光の拡散度合いが、前記長手方向において一定であってもよい。光の拡散度合いが一定のため、拡散部材103の選定の自由度が高まる。
For example, when the
また、導光体102の長手方向において、光源101からの距離に依存する照度分布が存在する場合、拡散部材103の光の拡散度合いが、前記長手方向において変化してもよい。導光体102のうち光源101に近い部分は、出射面112から出射される光の照度が高くなりうる。そこで、拡散部材103の光の拡散度合いが、拡散部材103のうち導光体102の光源101に近い部分に配された部分よりも、拡散部材103のうち導光体102の光源101から離れた部分の上に配された部分の方が低くてもよい。結果として、照明装置100から出射される光の照度分布のばらつきが小さくなる。例えば、導光体102の一端に光源101が配される場合、拡散部材103のうち光源101が配される端部の光の拡散度合いが最も高く、拡散部材103のうち光源101から離れた側の端部の光の拡散度合いが最も低くなりうる。また、例えば、導光体102の両端に光源101が配される場合、拡散部材103のうち両端部の光の拡散度合いが最も高く、拡散部材103のうち中央部の光の拡散度合いが最も低くなりうる。光の拡散度合いは、グラデーション状に徐々に変化してもよいし、段階的に変化してもよい。
Further, when there is an illuminance distribution depending on the distance from the
拡散部材103は、図1(a)、1(b)に示されるように、出射面と対向する面121と、面121とは反対側の面122と、を備える板形状を有し、面121および面122のうち少なくとも一方が、粗面であることで光を拡散してもよい。例えば、拡散部材103が、板状のすりガラスであってもよい。また、拡散部材103が、光を散乱するための粒子を含んでいてもよい。例えば、拡散部材103は、乳白色の粒子を含有する板状のガラスや樹脂であってもよい。また、例えば、拡散部材103は、酸化チタンや硫酸バリウムなどの無機粒子を含有するガラスや樹脂であってもよい。また、例えば、拡散部材103は、光を散乱するための粒子を含有するすりガラスであってもよい。また、上述の光の拡散度合いは、拡散部材103の面121、122の表面粗さや、光を散乱するための粒子の含有量で調整することができる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
拡散部材103は、図1(a)に示されるように、導光体102と離間して配されていてもよい。また、拡散部材103は、図1(b)に示されるように、導光体と接していてもよい。照明装置100の形状や大きさに応じて、適宜選択すればよい。また、導光体102が、反射体114(反射パターン113)を備えていなくてもよい。照明装置100は、少なくとも拡散反射領域115が備わる導光体102と拡散部材103とを含む。
The
また、照明装置100は、図2(a)の斜視図に示されるように、光源101および導光体102を収容するフレーム201を含む。図2(b)は、図2(a)の破線200での断面図を示す。図2(a)、2(b)に示されるように、拡散部材103は、フレーム201に支持されていてもよい。図2(a)、2(b)に示される構造では、拡散部材103は、フレーム201と直接、結合しているが、支持部材(不図示)などを介して、拡散部材103とフレーム201とが結合していてもよい。
Moreover, the illuminating
以下、上述の実施形態に係る照明装置100の応用例として、照明装置100が組み込まれたイメージセンサユニット300について例示的に説明する。図3は、上述の照明装置100が組み込まれたイメージセンサユニット300の概略を示す図である。
Hereinafter, as an application example of the
イメージセンサユニット300は、被照明体304を照明する照明装置100と、被照明体304の光を集光する集光体302と、集光体302からの光を受光するラインセンサ303と、を含む。また、イメージセンサユニット300は、照明装置100、集光体302およびラインセンサ303を収容するセンサフレーム301を含む。拡散部材103は、導光体102のうちラインセンサ303の有効読取領域に対応する領域の上に配されうる。
The
照明装置100の導光体102から出射された光は、拡散部材103を通り、イメージセンサユニット300のセンサフレーム301に設けられた窓305を介して被照明体304に照射される。被照明体304に照射された光は、被照明体304で反射され、窓305および集光体302を介してラインセンサ303に入射する。このとき、拡散部材103と被照明体304との間および被照明体304とラインセンサ303との間に、拡散部材103よりも光の拡散度合いが高い部材が配されない。つまり、窓305や集光体302は、拡散部材103よりも光の拡散度合いが低い材料で構成されうる。例えば、窓305の表面は、拡散部材103の面121、122よりも平坦であってもよい。また、例えば、窓305は、上述のような光を散乱する粒子を含まなくてもよい。
The light emitted from the
また、拡散部材103は、上述のように、照明装置100のフレーム201に支持されるだけに限られない。例えば、拡散部材103は、支持部材(不図示)などを介して、センサフレーム301に固定、支持されていてもよい。
In addition, the
上述のように、照明装置100に拡散部材103が配されることによって、照明装置100から出射される光において、輝点や輝線などの照度分布のばらつきが抑制される。結果として、拡散部材103を備える照明装置100が組み込まれたイメージセンサユニット300において、取得される画像の画質が向上しうる。
As described above, by disposing the
以上、本発明に係る実施形態および実施例を示したが、本発明はこれらの実施形態および実施例に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。 Although the embodiments and examples according to the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments and examples, and the embodiments described above without departing from the scope of the present invention. Can be changed or combined as appropriate. In addition, the individual terms described in the present specification are merely used for the purpose of describing the present invention, and it goes without saying that the present invention is not limited to the exact meaning of the terms, It may also include its equivalents.
100:照明装置、101:光源、102:導光体、103:拡散部材、111:入射面、112:出射面 100: illumination device, 101: light source, 102: light guide, 103: diffusion member, 111: entrance surface, 112: exit surface
Claims (16)
前記導光体は、前記導光体の前記出射面の側の一部であって、前記長手方向における前記入射面の側の一部に配された、光が広がるように拡散反射する拡散反射領域を備え、
前記照明装置は、拡散部材をさらに含み、
前記拡散部材は、前記出射面から出射する光を拡散するように、前記出射面の上に前記導光体の前記長手方向に沿って配されることを特徴とする照明装置。 A lighting device comprising: a light source; and a rod-like light guide including an incident surface on which light from the light source is incident to at least one end, and a light emitting surface extending in a longitudinal direction to emit light. There,
The light guide is a part of the light-guiding body on the side of the light-exiting surface, and is disposed on a part of the light-incident side in the longitudinal direction, and diffuse-reflecting so as to spread light. Equipped with an area
The lighting device further includes a diffusion member.
The lighting device, wherein the diffusion member is disposed along the longitudinal direction of the light guide on the emission surface so as to diffuse light emitted from the emission surface.
前記拡散部材の光の拡散度合いが、前記拡散部材のうち前記第1の部分の上に配された部分よりも前記拡散部材のうち前記第2の部分の上に配された部分の方が低いことを特徴とする請求項6に記載の照明装置。 The light guide has a first portion and a second portion that is further from the light source than the first portion,
The diffusion degree of light of the diffusion member is lower in the portion disposed above the second portion of the diffusion member than in the portion disposed above the first portion of the diffusion member The lighting device according to claim 6, characterized in that:
前記第1の面および前記第2の面のうち少なくとも一方が、粗面であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の照明装置。 The diffusion member has a plate shape including a first surface opposite to the light emitting surface and a second surface opposite to the first surface.
The lighting device according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one of the first surface and the second surface is a rough surface.
前記拡散部材が、前記フレームに支持されることを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の照明装置。 The lighting device further includes a frame that houses the light source and the light guide,
The lighting device according to any one of claims 1 to 12, wherein the diffusion member is supported by the frame.
前記被照明体の光を集光する集光体と、
前記集光体からの光を受光するラインセンサと、を含み、
前記拡散部材が、前記導光体のうち前記ラインセンサの有効読取領域に対応する領域の上に配されることを特徴とするイメージセンサユニット。 The illumination device according to any one of claims 1 to 13, which illuminates an object to be illuminated.
A condenser for condensing the light of the object to be illuminated;
A line sensor that receives light from the light collector;
The image sensor unit, wherein the diffusion member is disposed on an area of the light guide corresponding to an effective reading area of the line sensor.
前記被照明体の光を集光する集光体と、
前記集光体からの光を受光するラインセンサと、
前記照明装置、前記集光体および前記ラインセンサを収容するセンサフレームと、を含み、
前記拡散部材が、前記導光体のうち前記ラインセンサの有効読取領域に対応する領域の上に配され、前記センサフレームに支持されることを特徴とするイメージセンサユニット。 The illumination device according to any one of claims 1 to 12, which illuminates an object to be illuminated.
A condenser for condensing the light of the object to be illuminated;
A line sensor that receives light from the light collector;
A sensor frame containing the illumination device, the light collector and the line sensor;
The image sensor unit characterized in that the diffusion member is disposed on a region of the light guide corresponding to an effective reading region of the line sensor, and supported by the sensor frame.
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JP2017252040A JP2019118053A (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Lighting device and image sensor unit |
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JP2017252040A JP2019118053A (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Lighting device and image sensor unit |
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