JP3176346B2 - 導光体及び照明装置及び密着型イメージセンサ及び画像読取システム - Google Patents
導光体及び照明装置及び密着型イメージセンサ及び画像読取システムInfo
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Description
置及び密着型イメージセンサ及び画像読取システムに関
するものである。
として、原稿と密着しながら原稿を走査することで画像
を読み取る密着型イメージセンサがあった。このような
密着型イメージセンサの一例を図14に示す。
れたLED等の発光素子からなる光源1から照射された
光は導光体2の内部に入射し、導光体2の内面反射を繰
り返すことにより導光体2の長手方向に導光される。導
光体2の一部には長手方向に沿って拡散面4が設けられ
ており、長手方向に内面反射を繰り返した光が拡散面4
に入射すると入射した光は散乱され、その一部が原稿を
照明する照明光として寄与する。
を向上させるために図15に示すような導光体カバー3
が設けられており、導光体2から原稿照射方向と異なる
方向に漏れた光を導光体中に再び戻すために導光体を空
気層を介して覆うように取付けられている。そのため導
光体カバー3は、光反射性の良い例えば白色の材料で形
成されている。導光体カバー3の開口部16における導
光体2の射出面5(射出した光が被照明体である原稿の
照明に寄与する導光体2の面)から照射された光は、読
み取りライン6に位置する不図示の原稿を照射し、その
反射光がロッドレンズアレイ7によりセンサアレー9に
配置されたラインセンサ11上に結像される。そしてラ
インセンサ11が結像された光情報を電気信号に変換し
て出力することで、原稿の読み取りが行われる。
D1を有する導光体2及び導光体カバー3のみを示した
図である。導光体2を覆っている導光体カバー3は、主
に射出成形により製造されるため、金型の抜き取りのた
めに金型の抜き方向となる一辺は開口となっている。そ
のため導光体2の射出面5に対して、導光体カバー3の
開口の方が大きくなり、導光体2の側面12から被照明
体である原稿の照明に寄与しない光が漏れてしまい、光
の利用効率を低下させる大きな原因となっていた。
解決するためになされたものであり、請求項1に記載の
導光体は、光不透過部材からなる導光体カバーに内蔵さ
れ、被照明体を照射するために光源からの光を長手方向
に導光し光を照射する光射出面を有する光透過部材から
なる導光体であって、該導光体は前記光源からの光を前
記導光体の長手方向に沿って光を拡散及び/又は反射す
る拡散部を有し、前記拡散部により拡散及び/又は反射
された光を前記光射出面から所定方向に照射すると共
に、前記導光体は前記導光体カバーから露出した部分に
おいて、所定方向に光を照射する前記光射出面以外の前
記導光体表面に光漏れを制限するために前記拡散部によ
り拡散及び/又は反射された光を全反射する全反射面を
有することを特徴とする。請求項5に記載の導光体は、
光不透過部材からなる導光体カバーに内蔵され、被照明
体を照射するために光源からの光を長手方向に導光し光
を照射する光射出面を有する光透過部材からなる導光体
であって、前記導光体カバーから露出した部分におい
て、所定方向に光を照射する前記光射出面以外の前記導
光体表面に光漏れを制限するための粗面を設けたことを
特徴とする。請求項6に記載の導光体は、光不透過部材
からなる導光体カバーに内蔵され、被照明体を照射する
ために光源からの光を長手方向に導光し光を照射する光
射出面を有する光透過部材からなる導光体であって、前
記導光体カバーから露出した部分において、所定方向に
光を照射する前記光射出面以外の前記導光体表面に光漏
れを制限するための塗料を塗布した面を設けたことを特
徴とする。
からなる導光体カバーに内蔵され、被照明体を照射する
ために光源からの光を長手方向に導光し光を照射する光
射出面を有する光透過部材からなる導光体であって、前
記導光体カバーから露出した部分において、所定方向に
光を照射する前記光射出面以外の前記導光体表面に光漏
れを制限するための鋸歯状に加工した面を設けたことを
特徴とする。請求項8に記載の導光体は、光不透過部材
からなる導光体カバーに内蔵され、被照明体を照射する
ために光源からの光を長手方向に導光し光を照射する光
射出面を有する光透過部材からなる導光体であって、前
記導光体カバーから露出した部分において、所定方向に
光を照射する前記光射出面以外の前記導光体表面に光漏
れを制限するための金属を蒸着した面を設けたことを特
徴とする。
第1の実施の形態における密着型イメージセンサを示す
図である。また、図2は、導光体2の断面図である。図
1において、導光体2の端面に配置されたLED等の発
光素子からなる光源1から照射された光は、光透過部材
からなる導光体2の内部に入射し、導光体2の内面反射
を繰り返すことにより導光体2の長手方向に導光され
る。導光体2の一部には長手方向に沿って拡散面4が設
けられており、図2に示すように長手方向に内面反射を
繰り返した光が拡散面4に入射した場合に、入射した光
は拡散及び/又は反射されてその一部が原稿を照明する
照明光として寄与する。
させるために図15に示したような導光体カバー3が設
けられ、導光体2から原稿照射方向と異なる方向に漏れ
た光を導光体中に再び戻すために導光体を空気層を介し
て覆うように取付けられている。導光体カバー3は、光
反射性の良い例えば白色の光不透過部材から形成されて
いる。導光体カバー3の開口部における導光体2の射出
面5(射出した光が被照明体である原稿の照明に寄与す
る導光体2の面)から照射された光は、読み取りライン
6に位置する不図示の原稿を照射し、その反射光がロッ
ドレンズアレイ7によりセンサアレー9に配置されたラ
インセンサ11上に結像される。そしてラインセンサ1
1が結像された光情報を電気信号に変換して出力するこ
とで、原稿の読み取りが行われる。ここで、本実施の形
態では、射出面5をレンズ形状とすることで、読み取り
ライン6により強い光を集光できるように構成されてい
る。
の照明装置を構成するLED等の発光素子1を端部に有
する導光体2及び導光体カバー3のみを示した図であ
る。図3のように、本実施形態の導光体は、導光体カバ
ー3の開口部において外部に露出している導光体2の露
出部のなかで射出面5以外の部分に光漏れを制限するた
めの光漏れ防止部として全反射面10を設けている。
大図である。ここでは、導光体と空気との界面での屈折
率の差を利用した全反射面について説明する。発光素子
1から照射された光は導光体2の内面反射を繰り返して
長手方向に導光され、その光の中で拡散面4に入射した
ものが射出面5から原稿を照射する。拡散面4により散
乱された光が全反射面10に入射する角度をθとする
と、θ≧θh=ASN(空気の屈折率/導光体の屈折
率)の関係が成立するように導光体2を形成すれば、全
反射面10とすることができる。例えば導光体2がアク
リル樹脂の場合は、θh=ASN(1/1.49)=4
2.16(deg.)である。
体カバー3の開口に位置する露出部の中で、射出面5以
外の部分を全反射面10としたことにより従来のような
光漏れを防止することができる。そして、拡散面4で反
射されて全反射面10に到達した光は、導光体2の内部
に向かって全反射され、その一部は射出面5から射出さ
れ、射出面5から射出されなかった光も再び拡散面4で
拡散及び/又は反射され、射出面5に到達した場合に初
めて原稿を照射する光として作用するため、十分な照度
で原稿を照明することができる。
図を示す。発光素子1が配置された端部から離れるにつ
れて導光体の断面積が小さくなるようにテーパー面13
を設けている。このようなテーパー面13を設けること
で、発光素子1が配置された側だけの発光強度が強くな
ることなく、導光体2の長手方向全域に亘って均一な発
光強度の光を原稿に対して照射することができる。
応したイメージセンサに本発明を適用する場合について
説明する。カラー画像を読み取るために、本実施の形態
では、赤色(R),緑色(G),青色(B)3色の発光
素子を用いて、これら各色の光源を順次切り替えて点灯
させて原稿を照明する。そして、原稿から得られるR,
G,B3色の光情報をレンズアレイによってラインセン
サ11上に結像し、ラインセンサ11がR,G,B3色
の光情報を電気信号に変換することで、カラー画像信号
を得ることができる。
源を用いた場合の等価回路を図6に示す。図6のように
各LED毎に独立したカソードと、共通のアノードとか
ら構成される。図7は、ケースモールド型のLED光源
を示した図である。図7(a)は、このケースモールド
型のカラーLED光源の上面図、図7(b)はその断面
図である。このケースモールド型のLED光源は次のよ
うに製造される。まず、リードフレーム18を成形金型
にインサートしてから射出成形することにより、リード
フレーム18をLED素子実装部以外を光反射性の良い
白色樹脂20で覆う。つぎにR−LED素子、G−LE
D素子、B−LED素子の3色のLED素子のアノード
をリードフレーム18の共通のベースピンに接続し、さ
らにカソードをリードフレームの各色専用ピンに接続す
る。そして、3色のLED素子上に光透過性樹脂19を
ポッティングすることでLED光源が完成する。そし
て、図5に示したように位置決め穴17に導光体2の位
置決めピン15を挿入し、位置決めピン15を熱や超音
波等でかしめることで、正確に光源を位置決めし、固定
することができる。
拡散面4の中心位置である点P1と、光源による被照明
体となる原稿の照射位置(すなわちラインセンサによる
読み取りライン)であるP2を中心とする楕円面になる
ようにしたものである。P1の座標を(0,0)、P2
の座標を(Px,Py)、全反射面10上の点Pの座標
を(x,y)とした場合に、楕円面は、
面とすることで、拡散面4により反射された光の中で、
楕円に入射する光は全て読み取りラインP2に向けて反
射され、読み取りライン上に集光されるため、さらなる
照度アップを図ることができる。
の光拡散性のインクを塗布することにより形成してもよ
い。図9(a)は、射出面5及び全反射面10をともに
平面で構成した例、図9(b)は、射出面5を平面で構
成するとともに、全反射面10を楕円面とした例を示し
ている。図9(c)は、射出面5をレンズ形状とすると
ともに、全反射面10を平面と、さらに発光素子1から
離れる方向にテーパー面を設けたものであり、導光体2
の終端ラインは点線21で示している。また、図9
(d)は、射出面5を平面で構成するとともに、導光体
カバー3とは別に反射部材22を配置することで、反射
面を構成した例である。
体と空気との界面での屈折率の差による全反射面以外で
も、例えば導光体の表面を粗面化したり、光拡散反射性
の白色塗料を塗布したり、鋸歯状に加工し、その部分に
金属を蒸着あるいは金属光沢性の塗料を塗布することで
反射面を形成してもよい。
する方法としては、図10に示すように発光素子1から
離れるにつれて図9のように長手方向の端面側から見た
場合に拡散面4の幅がだんだん広くなるようにする方
法、あるいは、図11に示すようにテーパー面13を設
けることにより発光素子1から離れるにつれて長手方向
から見た場合に導光体の断面積を小さくする方法があ
る。このように導光体の断面積を小さくする方法では、
拡散面4の幅を変えることなく一定にできるため、射出
面5をレンズ形状とした場合により有効に光を集光する
ことができる。
密着型イメージセンサを用いた情報処理装置として、送
受信機能を有するファクシミリを示す。図中100は上
記実施形態で説明した密着型イメージセンサ、102は
被照明体となる原稿17を読み取り位置に向けて給送す
るための給紙ローラ、104は原稿を一枚づつ確実に分
離するための分離片、18は密着型イメージセンサ10
0の読み取り位置に設けられて原稿の被読み取り面を規
制するとともに、原稿を搬送する搬送ローラである。
録媒体である。110は画像形成を行うための記録ヘッ
ドであり、サーマルヘッド、インクジェット記録ヘッド
等を用いることができる。112は記録ヘッド110に
よる記録位置に対して記録媒体Wを搬送するとともに、
その被記録面を規制するプラテンローラである。
メッセージその他装置の状態を検知するための表示部等
を配したオペレーションパネルである。130はシステ
ムコントロール基板であり、各部の制御を行う制御部
や、密着型イメージセンサ100の光源の点灯制御やセ
ンサの駆動制御を行うための駆動回路、画像情報の処理
部、送受信部等が設けられる。140は装置の電源であ
る。
号や送信モード等がオペレーションパネル120から入
力されると、給送ローラ102によってイメージセンサ
100の読取位置まで給紙される。そして、駆動回路に
よって駆動制御されたイメージセンサ100によって原
稿17上の画像情報が読み取られ、電気信号に変換され
る。変換された電気信号はシステムコントロール基板1
30内の処理部において所定の画像処理が行われ、送受
信部を介して公衆回線に出力される。
は、情報処理装置として送受信機能を持つファクシミリ
を例にとって説明したが、本実施形態では、図13を用
いて上記各実施形態で説明した密着型イメージセンサを
用いて構成した情報処理装置の一例として、密着型イメ
ージセンサ200を内蔵した画像読取装置150をパー
ソナルコンピュータ160に接続してシステム化し、読
取った画像をコンピュータあるいはネットワーク上に送
出するようにした構成例について説明する。
50全体を制御する第1の制御手段としてのCPU、2
00は前述した光源及びCCDラインセンサ等により構
成され、被照明体となる原稿の画像を画像信号に変換す
る読取ユニットとしての密着型カラーイメージセンサ、
116は密着型カラーイメージセンサ200から出力さ
れるアナログ画像信号にゲイン調整等のアナログ処理を
施すアナログ信号処理回路である。
6の出力をディジタル信号に変換するA/D変換器、1
80はメモリ122を使用してA/D変換器118の出
力データにシェーディング補正処理、ガンマ変換処理及
び変倍処理等の画像処理を施す画像処理回路、124は
画像処理回路180により画像処理されたディジタル画
像データを外部に出力するインターフェースである。イ
ンターフェース124は、例えば、SCSI又はBi−
Centronics等のパーソナルコンピュータで標
準的に採用される規格に従っており、パーソナルコンピ
ュータ160に接続される。これらのアナログ信号処理
回路116、A/D変換器118、画像処理回路18
0、メモリ122により信号処理手段が構成される。
ータ160には、外部記憶装置又は補助記憶装置132
として光磁気ディスクドライブやフロッピーディスクド
ライブなどが装備される。134はパーソナルコンピュ
ータ160上での作業を表示するディスプレイ、133
はパーソナルコンピュータにコマンド等を入力するため
のマウス/キーボードである。また、135はパーソナ
ルコンピュータと画像読取装置との間でデータ、コマン
ド、画像読取装置の状態情報の授受を行うインターフェ
ースである。
36は、マウス/キーボード133より画像読取装置の
CPU170に対し読取の指示を入力できるようになっ
ている。マウス/キーボード133により読取指示が入
力されると、CPU136はインターフェース135を
介して画像読取装置のCPU170に対して読取コマン
ドを送信する。そして、パーソナルコンピュータ160
のCPU136は、ROM137に格納されている制御
プログラム情報に従って画像読取装置のCPU170の
制御を行ない、CPU170は光源やCCDの駆動制
御、及び信号処理手段の制御を行う。なお、この制御プ
ログラムは、補助記憶装置132に装填される光磁気デ
ィスクやフロッピーディスク等の記憶媒体に記憶したも
のをパソコン160内に読み込むことによりCPU13
6が実行するようにしてもよい。
た画像読取システムに本発明の密着型イメージセンサを
用いることにより、読み取りスピードのアップや、高解
像度化などの高性能化を実現することができる。
照明装置に導光体を用いた場合の光の利用効率を向上で
き、被照明体を照射する照度をアップすることができ
る。それにより、例えばLEDなどの光源の数を減らす
ことができ、コストダウンが可能になる。
サの断面図である。
る。
る。
る。
る。
である。
る。
説明図である。
る。
ある。
ある。
成図である。
成図である。
る。
Claims (19)
- 【請求項1】 光不透過部材からなる導光体カバーに内
蔵され、被照明体を照射するために光源からの光を長手
方向に導光し光を照射する光射出面を有する光透過部材
からなる導光体であって、該導光体は前記光源からの光
を前記導光体の長手方向に沿って光を拡散及び/又は反
射する拡散部を有し、前記拡散部により拡散及び/又は
反射された光を前記光射出面から所定方向に照射すると
共に、前記導光体は前記導光体カバーから露出した部分
において、所定方向に光を照射する前記光射出面以外の
前記導光体表面に光漏れを制限するために前記拡散部に
より拡散及び/又は反射された光を全反射する全反射面
を有することを特徴とする導光体。 - 【請求項2】 請求項1において、前記全反射面は、前
記拡散部により拡散及び/又は反射された光が入射する
入射角が所定角度以上の角度となる全反射面であること
を特徴とする導光体。 - 【請求項3】 請求項2において、前記所定角度はθh
=ASN(空気の屈折率/導光体の屈折率)であること
を特徴とする導光体。 - 【請求項4】 請求項1において、前記全反射面は、前
記拡散部と被照明体照射位置の2点を中心とする楕円曲
面であることを特徴とする導光体。 - 【請求項5】 光不透過部材からなる導光体カバーに内
蔵され、被照明体を照射するために光源からの光を長手
方向に導光し光を照射する光射出面を有する光透過部材
からなる導光体であって、前記導光体カバーから露出し
た部分において、所定方向に光を照射する前記光射出面
以外の前記導光体表面に光漏れを制限するための粗面を
設けたことを特徴とする導光体。 - 【請求項6】 光不透過部材からなる導光体カバーに内
蔵され、被照明体を照射するために光源からの光を長手
方向に導光し光を照射する光射出面を有する光透過部材
からなる導光体であって、前記導光体カバーから露出し
た部分において、所定方向に光を照射する前記光射出面
以外の前記導光体表面に光漏れを制限するための塗料を
塗布した面を設けたことを特徴とする導光体。 - 【請求項7】 光不透過部材からなる導光体カバーに内
蔵され、被照明体を照射するために光源からの光を長手
方向に導光し光を照射する光射出面を有する 光透過部材
からなる導光体であって、前記導光体カバーから露出し
た部分において、所定方向に光を照射する前記光射出面
以外の前記導光体表面に光漏れを制限するための鋸歯状
に加工した面を設けたことを特徴とする導光体。 - 【請求項8】 光不透過部材からなる導光体カバーに内
蔵され、被照明体を照射するために光源からの光を長手
方向に導光し光を照射する光射出面を有する光透過部材
からなる導光体であって、前記導光体カバーから露出し
た部分において、所定方向に光を照射する前記光射出面
以外の前記導光体表面に光漏れを制限するための金属を
蒸着した面を設けたことを特徴とする導光体。 - 【請求項9】 請求項1において、前記導光体の長手方
向の端面側から見た場合に、前記導光体の断面積が長手
方向に亘って異なるようにしたことを特徴とする導光
体。 - 【請求項10】 請求項1において、射出する光を集光
する集光部を前記光射出面に設けたことを特徴とする導
光体。 - 【請求項11】 請求項1乃至10のいずれか1項の導
光体と組み合わされる光源を有することを特徴とする照
明装置。 - 【請求項12】 請求項11において、前記光源を前記
導光体の端部に配置したことを特徴とする照明装置。 - 【請求項13】 請求項12において、前記光源は異な
る発光色を有する複数の光源からなることを特徴とする
照明装置。 - 【請求項14】 請求項12又は13において、前記光
源はLEDであることを特徴とする照明装置。 - 【請求項15】 請求項11乃至14に記載の照明装置
と、前記照明装置により照明された被照明体からの光を
結像するための結像素子と、前記結像素子により結像さ
れた光を光電変換して画像信号を出力する光電変換手段
と、を有することを特徴とする密着型イメージセンサ。 - 【請求項16】 請求項15に記載の密着型イメージセ
ンサと、前記照明装置及び前記密着型イメージセンサを
駆動制御するための制御部とを有することを特徴とする
画像読取システム。 - 【請求項17】 請求項16において、さらに前記画像
信号に所定の処理を 施す処理部を備え、前記制御部は前
記処理部の制御を行うことを特徴とする画像読取システ
ム。 - 【請求項18】 請求項17において、さらに前記被照
明体の画像と前記光電変換素子とを相対的に移動させる
移動手段を備え、前記制御部は前記移動手段の制御を行
うことを特徴とする画像読取システム。 - 【請求項19】 請求項18において、さらに前記画像
信号を外部に送信する送信手段を備え、前記制御部は前
記送信手段の制御を行うことを特徴とする画像読取シス
テム。
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