JP3766422B2 - Linear light source device and image reading device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、線状光源装置、およびこれを用いた画像読み取り装置に関する。たとえば、本願発明の線状光源装置は、読み取り面に密着させながら搬送される原稿をラインごとに読み取るように構成された画像読み取り装置、すなわち密着型イメージセンサの原稿照明に好適に採用しうる。 The present invention relates to a linear light source device and an image reading device using the same. For example, the linear light source device according to the present invention can be suitably used for an image reading apparatus configured to read a document conveyed while being in close contact with a reading surface for each line, that is, a document illumination of a contact image sensor.
密着型イメージセンサの従来の一般的な構成を図15に示す。このイメージセンサaは、ケーシングbの上面に透明ガラス板からなる原稿読み取り面cを備え、この原稿読み取り面cに密着させるようにしてプラテンdによってバックアップされながら搬送される原稿eの画像を、1ラインごとに読み取るように構成されている。 FIG. 15 shows a conventional general configuration of a contact image sensor. The image sensor a includes an original reading surface c made of a transparent glass plate on the upper surface of a casing b, and an image of the original e conveyed while being backed up by a platen d so as to be in close contact with the original reading surface c. It is configured to read line by line.
ケーシングbの下面には、基板fが取付けられ、この基板fには、所定数の受光素子が造りこまれたイメージセンサチップgが、複数個1列に取付けられている。たとえば、A4幅の原稿を8ドット/mmの読み取り密度で読み取るためには、上記受光素子は、125μmピッチで1728個配置される。1個のイメージセンサチップgには、たとえば96個の受光素子が一体に造りこまれ、したがって、この場合、18個のイメージセンサチップgが基板f上に一列に搭載されることになる。 A substrate f is attached to the lower surface of the casing b, and a plurality of image sensor chips g each having a predetermined number of light receiving elements are attached to the substrate f in one row. For example, in order to read an A4 width original at a reading density of 8 dots / mm, 1728 light receiving elements are arranged at a pitch of 125 μm. For example, 96 light receiving elements are integrally formed in one image sensor chip g. Therefore, in this case, 18 image sensor chips g are mounted in a row on the substrate f.
原稿読み取り面cに設定された読み取りラインLの鉛直方向下方位置に上記イメージセンサチップgが配列され、かつ、読み取りラインLとイメージセンサチップgとの間には、レンズアレイhが配置される。このレンズアレイhは、読み取りラインL上の画像を、正立等倍に上記複数個のイメージセンサチップg上に配列された1728個の受光素子上に集束させるためのものである。 The image sensor chip g is arranged at a position vertically below the reading line L set on the original reading surface c, and a lens array h is arranged between the reading line L and the image sensor chip g. The lens array h is for focusing the image on the reading line L onto 1728 light receiving elements arranged on the plurality of image sensor chips g at an equal magnification.
ケーシングb内の上記原稿読み取り面cの下方に形成された空間には、読み取りラインL上の原稿を照明するための光源が設けられる。従来、この光源としては、LEDチップjが採用されることが多く、そして、原稿の幅と対応する長さの読み取りラインLの全長の領域を照明するために、複数個のLEDチップjが等間隔に基板k上に搭載された恰好で配置される。 A light source for illuminating the original on the reading line L is provided in a space formed below the original reading surface c in the casing b. Conventionally, an LED chip j is often used as the light source, and a plurality of LED chips j are used to illuminate the entire length of the reading line L having a length corresponding to the width of the document. It arrange | positions by the favor mounted on the board | substrate k in the space | interval.
上記従来の密着型イメージセンサaにおいては、とくに、その原稿照明のための構成において、次のような種々な問題がある。 The conventional contact image sensor a has the following various problems particularly in the configuration for illuminating the original.
第1に、点的な光源であるLEDチップjが離散的に配置されていることから、光源から所定距離における明るさが図16に示すように照明領域の長手方向について周期的に強弱変化するため、受光素子の出力が読み取りラインLの長手方向に一定しない。すなわち、たとえば、読み取りラインLに沿って同じ明度の原稿を読み取ったとしても、イメージセンサとしての出力においては、ラインLの長手方向に周期的な強弱変化が出てしまう。このことは、読み取り品質の悪化につながり、かかる読み取り品質の悪化を補償しようとすれば、複雑な補正回路を必要とし、この密着型イメージセンサのコストアップにつながる。 First, since the LED chips j as point light sources are discretely arranged, the brightness at a predetermined distance from the light source periodically changes in strength in the longitudinal direction of the illumination area as shown in FIG. For this reason, the output of the light receiving element is not constant in the longitudinal direction of the reading line L. That is, for example, even when an original having the same brightness is read along the reading line L, a periodic strength change occurs in the longitudinal direction of the line L in the output as the image sensor. This leads to deterioration in reading quality, and if it is intended to compensate for such deterioration in reading quality, a complicated correction circuit is required, leading to an increase in the cost of the contact image sensor.
第2に、複数個のLEDチップjを光源として使用するため、LEDチップjごとの光度のバラツキに起因して、読み取り品質の悪化が起こる。白黒画像を読み取る場合には、このような各LEDチップjの光度のバラツキはそれほど問題とはならないが、カラー画像を読み取るように密着型イメージセンサを構成する場合には、読み取り画像品質の著し
い悪化につながる。読み取り素子を共通使用してカラー画像読み取り用のイメージセンサを構成する場合、R、G、Bの3色の光源を配置し、光源の発光色を切り換えながら1ラインごとに各色の画像を読み取ることになるが、上記のようにLEDチップjの光度にバラツキがある場合、各色ごとの画像データを合成してカラー画像を再現した段階において、画像の幅方向に色調のバラツキが生じる。このような色調のバラツキは、見た目には想像以上に強調されるものとなるので、再現カラー画像の品質が著しく低下してしまう。このような色調の補正は、各LEDチップjの光度や色のバラツキを精密に測定しつつ、煩雑な調整を経て行わねばならず、この種の密着型イメージセンサの低価格大量生産に到底耐えるものではない。
Second, since a plurality of LED chips j are used as a light source, reading quality is deteriorated due to variations in luminous intensity for each LED chip j. In the case of reading a black and white image, such a variation in the luminous intensity of each LED chip j is not so much a problem. However, when a contact image sensor is configured to read a color image, the quality of the read image is significantly deteriorated. Leads to. When configuring a color image reading image sensor using a common reading element, arrange light sources of three colors, R, G, and B, and read each color image for each line while switching the emission color of the light source. However, when there is variation in the luminous intensity of the LED chip j as described above, variation in color tone occurs in the width direction of the image at the stage where the image data for each color is synthesized and the color image is reproduced. Such variations in color tone are more visually emphasized than expected, and the quality of the reproduced color image is significantly reduced. Such color tone correction must be carried out through complicated adjustments while accurately measuring the brightness and color variation of each LED chip j, and can endure low-cost mass production of this type of contact image sensor. It is not a thing.
第3に、一つのイメージセンサを構成する場合、照明用光源として複数個のLEDチップjを必要とするため、その分製造コストが高くなる。とくに、図16に示したような原稿読み取り面cでの照明の明るさの変化をできるだけ少なくするためには、原稿読み取り面からLEDチップまでの距離を比較的長く設定する必要がある。しかし、その場合には、光源から出た光のわずかしか実質的に照明光として利用することができず、多くの光が無駄になる。したがって、照明エネルギ効率が著しく悪い。 Thirdly, when one image sensor is configured, a plurality of LED chips j are required as the illumination light source, so that the manufacturing cost is increased accordingly. In particular, in order to minimize the change in illumination brightness on the document reading surface c as shown in FIG. 16, it is necessary to set the distance from the document reading surface to the LED chip relatively long. However, in that case, only a small part of the light emitted from the light source can be used as illumination light, and much light is wasted. Therefore, the illumination energy efficiency is extremely poor.
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、上記のような従来技術の問題点を解決し、線的な領域を照明する機構を構成する場合において、照明領域の全長にわたる明るさのバラツキを簡単な構成によってできるだけなくし、光源の数を減らして照明装置のコストダウンを図るとともに、照明エネルギ効率を向上させることをその課題としている。 The present invention has been conceived under such circumstances, and solves the problems of the prior art as described above, and constitutes a mechanism for illuminating a linear region. The problem is to reduce the variation in brightness over the entire length of the lighting device as much as possible with a simple configuration, to reduce the number of light sources, to reduce the cost of the lighting device, and to improve the illumination energy efficiency.
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本願発明の第1の側面によれば、線状光源装置が提供される。この線状光源装置は、厚み方向に対向する第1側面および第2側面を有する長尺状の透明部材を含んで構成された導光部材と、光源とを備えており、上記第1側面が光出射面とされ、かつ上記第2側面の長手方向中間部には光入射部が形成されているとともに、上記光源は上記光入射部に密着されており、この光入射部から入射した光が上記透明部材の外面において全反射および乱反射しながら上記透明部材の内部を長手方向両端に向けて進行しつつ、上記光出射面の全域または略全域から出射するように構成されており、上記第1側面における上記光入射部と対向する部位には、2つの傾斜面とこれらの傾斜面の底端部間をつなぐ底面とをもつ略V字状の凹入部が形成されているとともに、上記底面は、光拡散面または光反射面とされており、上記第2側面の幅は、上記第1側面の幅よりも長寸とされ、上記光源は、上記第2の側面の光入射部に対向していることに特徴づけられる。光源の配置方法は、たとえば、LEDを導光部材の光入射部に接着等によって付属させてもよいし、基板上に実装したLEDを上記導光部材の上記光入射部に隣接させてもよい。 According to the first aspect of the present invention, a linear light source device is provided. The linear light source device includes a light guide member including a long transparent member having a first side surface and a second side surface facing in the thickness direction, and a light source, and the first side surface is is a light emitting surface, and with the longitudinally intermediate portion of the second side has a light incident portion is formed, the light source is closely worn on the light incident portion, light incident from the light incident portion Is configured to emit from the entire or almost entire area of the light emitting surface while proceeding toward the both ends in the longitudinal direction while totally reflecting and irregularly reflecting on the outer surface of the transparent member . A substantially V-shaped recessed portion having two inclined surfaces and a bottom surface connecting between the bottom end portions of these inclined surfaces is formed at a portion facing one side of the light incident portion, and the bottom surface Is a light diffusing surface or light reflecting surface. , The width of the second aspect is the above-described first aspect elongated than the width of said light source is characterized in that it is opposed to the light incident portion of the second side. For example, the LED may be attached to the light incident portion of the light guide member by bonding or the LED mounted on the substrate may be adjacent to the light incident portion of the light guide member. .
透明部材の表面を滑らかな鏡面仕上げ面とした場合、その内部から表面に入射する光は、この透明部材の屈折率によって規定される臨界入射角(入射角は、表面の法線に対する角度)よりも大きな入射角の場合は表面で全反射して透明部材の内部に戻り、上記臨界入射角よりも小さな入射角の場合は表面を突き抜けて外部に出射する。上記構成の導光部材においては、その第2側面の長手方向中間部に設定された光入射部から透明部材内に導入された光が、透明部材の外面において反射しながら透明部材の長手方向に進行する。そして、このようにして透明部材の長手方向に進行してゆく過程において、第1側面の光出射面への入射角が上記臨界入射角よりも小さい場合には、光出射面から外部に照射される。このようなことから、たとえば導光部材の長手方向中間部に1箇所の光入射部を設け、この光入射部に単一光源からの光を導入させることにより、上記導光部材の第1側面において長手方向に線状に形成される光出射面の全域から満遍なく光を出射させることができる。本願発明によれば、導光部材の端部に隣接して光源を配置することに比較し、線状光源装置としての全長が短くなり、この光源装置を利用する機器の長手方向の小型化を図ることができる。上記凹入部の構成は、光入射部から導光部材内に導入された光の多くが導光部材を貫通してそのまま外部に出射することを有効に回避するための構成である。すなわち、上記凹入部を形成しない第1側面の長手方向中央部を鏡面仕上げとした場合、上記光入射部に近い第1側面への光入射角が臨界入射角より小さくなり、第1側面の内側から到達した光の多くがそのまま第1側面の境界面で反射することなく外部に出射してしまう。このような場合、外部から見ると、導光部材の光出射面の長手方向中間部に輝点が現れ、線状光源装置として、その光出射面からの満遍ない光の出射が阻害される。上記構成において、V字状の凹入部を形成することにより、その傾斜面に対する透明部材内部からの光の入射角を大きくして光の全反射を促し、上記のような輝点の出現を効果的に回避することができる。上記凹入部の底部を光反射面とするには、たとえば、金属層を蒸着するなどして形成する。これにより、上記凹入部の傾斜面が光の全反射を促すことと相まって、光の直接透過による導光部材長手方向中間部における輝点の出現を有効に回避することができる。また、上記凹入部の底面を凹凸状の光拡散面とした場合には、この底面から光を拡散状に放射させて、上記略V字状の凹入部の傾斜面において光を導光部材内部に全反射させることによる導光部材中央部の出射光量の減少を補償して、導光部材の光出射面全域からの満遍ない光の照射を担保することができる。 When the surface of the transparent member is a smooth mirror-finished surface, the light incident on the surface from the inside is from the critical incident angle defined by the refractive index of the transparent member (the incident angle is the angle relative to the normal of the surface) In the case of a large incident angle, the light is totally reflected on the surface and returns to the inside of the transparent member. In the light guide member having the above-described configuration, the light introduced into the transparent member from the light incident portion set at the intermediate portion in the longitudinal direction of the second side surface is reflected in the longitudinal direction of the transparent member while being reflected on the outer surface of the transparent member. proceed. In the process of proceeding in the longitudinal direction of the transparent member in this way, when the incident angle of the first side surface to the light emitting surface is smaller than the critical incident angle, the light is emitted from the light emitting surface to the outside. The For this reason, for example, by providing one light incident portion at the longitudinal intermediate portion of the light guide member and introducing light from a single light source into the light incident portion, the first side surface of the light guide member is provided. In this case, light can be evenly emitted from the entire light emitting surface formed linearly in the longitudinal direction. According to the present invention, compared to the arrangement of the light source adjacent to the end of the light guide member, the overall length of the linear light source device is shortened, and the downsizing of the device using the light source device in the longitudinal direction is reduced. Can be planned. The configuration of the recessed portion is a configuration for effectively avoiding that much of the light introduced into the light guide member from the light incident portion passes through the light guide member and is emitted to the outside as it is. That is, when the central portion in the longitudinal direction of the first side surface not forming the recessed portion is mirror-finished, the light incident angle to the first side surface near the light incident portion is smaller than the critical incident angle, and the inner side of the first side surface Most of the light that has arrived from the light exits as it is without being reflected at the boundary surface of the first side surface. In such a case, when viewed from the outside, a bright spot appears in the middle portion in the longitudinal direction of the light emitting surface of the light guide member, and as a linear light source device, uniform light emission from the light emitting surface is obstructed. . In the above configuration, by forming the V-shaped recessed portion, the incident angle of light from the inside of the transparent member with respect to the inclined surface is increased to promote total reflection of light, and the appearance of the bright spot as described above is effective. Can be avoided. In order to use the bottom of the recessed portion as a light reflecting surface, for example, a metal layer is vapor deposited. Thereby, coupled with the fact that the inclined surface of the recessed portion promotes total reflection of light, it is possible to effectively avoid the appearance of bright spots in the intermediate portion in the longitudinal direction of the light guide member due to direct transmission of light. Further, when the bottom surface of the recessed portion is an uneven light diffusing surface, light is emitted from the bottom surface in a diffusing manner, and light is transmitted through the inclined surface of the substantially V-shaped recessed portion inside the light guide member. It is possible to compensate for a decrease in the amount of light emitted from the central portion of the light guide member due to total reflection, and to ensure uniform light irradiation from the entire light exit surface of the light guide member.
本願発明においては、上記透明部材における上記第1側面の幅寸法が、上記第2側面の幅寸法より短寸である。これにより、幅寸法が限定された線状の照射領域に対し、十分な量の光を長手方向に照射することができる。一方、第2側面は幅広であるため、たとえば複数の光源を導光部材の長手方向の同位置に配列するのに適したものとなる。 In the present invention, the width dimension of the first side surface of the transparent member is shorter than the width dimension of the second side surface. Thereby, it is possible to irradiate a sufficient amount of light in the longitudinal direction with respect to the linear irradiation region whose width dimension is limited. On the other hand, since the second side surface is wide, for example, it is suitable for arranging a plurality of light sources at the same position in the longitudinal direction of the light guide member.
好ましい実施形態においては、上記光源として、R、G、Bの3色のLEDが上記導光部材の光入射部に隣接して、その幅方向に配列されている。この実施形態にかかる光源装置は、カラー画像を読み取るために構成される密着型イメージセンサの光源装置として好適に利用できるものである。各色について、読み取り領域の長手方向に照明強度の偏在がなくなることに加え、各色のLEDが導光部材の幅方向に配列されているため、線状照明領域に対する各色の光源の位置が長手方向に同一となり、各色間の照明強度の偏在も回避することができる。また、青色(B)発光のLEDは、実用化されているとはいえ緑色(G)発光あるいは赤色(R)発光のLEDの数倍ないし数十倍の価格であることに鑑みると、本願発明によれば、R、G、B各色のLEDを各1個用いることによって、カラー画像読み取りのための光源装置を構成することができることは、著しいコストダウンを期待することができる。 In a preferred embodiment, as the light source, LEDs of three colors R, G, and B are arranged in the width direction adjacent to the light incident portion of the light guide member. The light source device according to this embodiment can be suitably used as a light source device of a contact image sensor configured to read a color image. For each color, in addition to the absence of uneven illumination intensity in the longitudinal direction of the reading area, the LEDs of each color are arranged in the width direction of the light guide member, so the position of the light source of each color with respect to the linear illumination area is in the longitudinal direction. It becomes the same, and uneven distribution of the illumination intensity between each color can also be avoided. Further, although the blue (B) light emitting LED has been put into practical use, it is several times to several tens of times the price of the green (G) light emitting or red (R) light emitting LED. According to the above, it is possible to expect a significant cost reduction that a light source device for reading a color image can be configured by using one LED of each color of R, G, and B.
好ましい実施形態においては、上記導光部材の第1側面である光出射面は、鏡面仕上げされた平坦面とされている。このようにすれば、乱反射による光出射効率の低下を防止でき、全体として、導光部材の効率をより高めることができる。 In a preferred embodiment, the light exit surface which is the first side surface of the light guide member is a flat surface having a mirror finish. If it does in this way, the fall of the light emission efficiency by irregular reflection can be prevented, and the efficiency of a light guide member can be improved more as a whole.
好ましい実施形態においてはさらに、上記光入射部が形成される上記第2側面には、鏡面仕上げ領域と、乱反射領域とを混在させて設けている。鏡面仕上げ領域の境界面に透明部材の内部から臨界入射角より大きい角度で入射した光は、全反射する。一方、乱反射領域の境界面に透明部材の内部から入射した光は、無方向に乱反射して透明部材の内部に戻る。そして、こうして乱反射した光の一部は、臨界入射角以下の入射角で第1側面、すなわち、光出射面に到達し、外部に照射される。したがって、上記乱反射領域の面積を調整することにより、光出射面から照射される光の量を調整することができる。 In a preferred embodiment, a mirror finish region and an irregular reflection region are mixed and provided on the second side surface where the light incident portion is formed. Light incident on the boundary surface of the mirror finish region from the inside of the transparent member at an angle larger than the critical incident angle is totally reflected. On the other hand, the light incident on the boundary surface of the irregular reflection region from the inside of the transparent member is irregularly reflected in the non-direction and returns to the inside of the transparent member. Then, part of the light irregularly reflected in this way reaches the first side surface, that is, the light exit surface at an incident angle equal to or smaller than the critical incident angle, and is irradiated to the outside. Therefore, by adjusting the area of the irregular reflection region, the amount of light emitted from the light exit surface can be adjusted.
好ましい実施形態においては、上記光入射部が形成される上記第2側面において、鏡面仕上げ領域に対する乱反射領域の面積比率が、光入射部から遠ざかるにしたがって高められている。導光部材の内部をその長手方向に進行して到達する光の量は、導光部材の端部に向かうほど、すなわち、光入射部からの距離が遠くなるほど少なくなる。換言すると、光入射部から近いほど光は強いが、遠いほど光は弱い。上記実施形態においては、光入射部から近い位置においては第2側面に形成する乱反射領域の割合を少なくする一方、光入射部から遠くなるほど上記乱反射領域の割合を多くすることによって、光入射部からの距離による導光部材内の光量の相違を補償して、光出射面から出射される光の量を導光部材の長手方向に平均化することができる。なお、上記乱反射領域は、第2側面の選択された領域に塗装を施すことによって形成したり、上記第2側面の選択された領域に細かな凹凸を形成することによって形成することができる。塗装を施して上記の乱反射領域を形成する場合、反射効率の面から、白色の塗装とすることが望ましい。塗装を施すことによって乱反射領域を形成する場合、第2側面にあらかじめ粗面を形成し、その上に塗装を施すことが、塗装の密着性を高める上で望ましい。また、この場合、鏡面仕上げ領域と乱反射領域にAl,Cr,Ag等の金属を蒸着すると、乱反射領域からの無駄な光の漏れを防止して、効率を高めることができる。 In a preferred embodiment, in the second side surface where the light incident portion is formed, the area ratio of the irregular reflection region to the mirror finish region is increased as the distance from the light incident portion increases. The amount of light that travels in the longitudinal direction and reaches the inside of the light guide member decreases toward the end of the light guide member, that is, as the distance from the light incident portion increases. In other words, the closer to the light incident portion, the stronger the light, but the farther away, the weaker the light. In the above embodiment, the ratio of the irregular reflection region formed on the second side surface is reduced at a position close to the light incident portion, while the proportion of the irregular reflection region is increased as the distance from the light incident portion increases. Thus, the amount of light emitted from the light exit surface can be averaged in the longitudinal direction of the light guide member. The irregular reflection region can be formed by painting a selected region on the second side surface, or by forming fine irregularities on the selected region on the second side surface. When the above-described irregular reflection region is formed by coating, it is desirable to use white coating in terms of reflection efficiency. In the case of forming the irregular reflection region by coating, it is desirable to form a rough surface in advance on the second side surface and to apply the coating on the rough surface in order to improve the adhesion of the coating. In this case, if a metal such as Al, Cr, Ag, etc. is vapor-deposited in the mirror finish region and the irregular reflection region, useless light leakage from the irregular reflection region can be prevented and efficiency can be improved.
好ましい実施形態においてはさらに、上記透明部材の両端部は、光反射面とされている。この光反射面の形成は、たとえば、金属層を蒸着することによってなされる。前述したように、本願発明にかかる導光部材は、その長手方向中間部の第2側面に設けた光入射部から透明部材に導入された光を、透明部材の境界面で全反射および乱反射させながら長手方向端部に向けて進行させ、第1側面の光出射面から光を満遍なく出射させるようにしたものである。長手方向端部に向けて進行する光の一部は、やがて透明部材の端面に到達するが、かりにこの端面が鏡面仕上げあるいはこれに近い滑らかな境界面であると、この境界面を貫通して無駄に外部に照射されてしまう。この実施形態では、透明部材の端部を光反射面とすることにより、上記のようにして透明部材の端面に到達した光を再度透明部材内に戻し、効率アップを図っている。 In a preferred embodiment, both ends of the transparent member are light reflecting surfaces. The light reflecting surface is formed by evaporating a metal layer, for example. As described above, the light guide member according to the present invention causes the light introduced to the transparent member from the light incident portion provided on the second side surface in the longitudinal direction thereof to be totally reflected and diffusely reflected at the boundary surface of the transparent member. However, the light travels toward the end in the longitudinal direction so that light is evenly emitted from the light exit surface of the first side surface. A part of the light traveling toward the end in the longitudinal direction eventually reaches the end surface of the transparent member, but if this end surface is a mirror-finished surface or a smooth boundary surface close to this, it passes through this boundary surface. Irradiated to the outside in vain. In this embodiment, the end of the transparent member is used as a light reflecting surface, so that the light that has reached the end surface of the transparent member as described above is returned again into the transparent member to improve efficiency.
好ましい実施形態においては、上記光入射部は、上記第2側面における長手方向中央部に1箇所形成されている。この導光部材を用いて単色の線状光源装置を構成する場合、上記光入射部に隣接して、たとえば1個のLEDを配置すればよいことになる。したがって、従来の密着型イメージセンサの光源に見られるように、複数の光源を配置することに比較し、LEDの数の減少によるコストダウン、線状照明領域に対する照度のバラツキの防止が効果的に実現できる。LEDの発光色は問われず、白色LEDが採用される場合もありうる。 In a preferred embodiment, the light incident portion is formed at one place in the central portion in the longitudinal direction on the second side surface. When a monochromatic linear light source device is configured using this light guide member, for example, one LED may be disposed adjacent to the light incident portion. Therefore, as seen in the light source of the conventional contact type image sensor, compared with the arrangement of a plurality of light sources, the cost reduction due to the reduction in the number of LEDs and the prevention of variations in illuminance with respect to the linear illumination region are effective. realizable. The emission color of the LED is not limited, and a white LED may be employed.
他の実施形態においては、上記光入射部は、上記第2側面における長手方向に複数箇所形成されている。このようにすることにより、線状の光出射面の総延長を拡大して、より長寸の線状照明領域に対応して、これを平均して照明しうる光源装置が実現できる。 In another embodiment, the light incident portion is formed at a plurality of locations in the longitudinal direction on the second side surface. By doing so, it is possible to realize a light source device that expands the total extension of the linear light exit surface and can illuminate by averaging the longer linear illumination areas.
好ましい実施形態においては、上記第2側面は、上記光入射部から遠ざかるにしたがって第1側面との間の距離が減じられるように傾斜または湾曲させられている。この実施形態においては、導光部材の厚みが、光入射部が設けられる位置から端部方向に向かうほど薄肉化させられている。このことによっても、光源が配置される光入射部からの距離が遠くなるにしたがって透明部材内の光の量が少なくなることを補償して、すなわち、透明部材内に閉じ込められる光の密度を平均化して、光出射面からの光の出射量を導光部材の長手方向について平均化することができる。 In a preferred embodiment, the second side surface is inclined or curved so that the distance from the first side surface decreases as the distance from the light incident portion increases. In this embodiment, the thickness of the light guide member is made thinner toward the end portion from the position where the light incident portion is provided. This also compensates for a decrease in the amount of light in the transparent member as the distance from the light incident portion where the light source is arranged increases, that is, the average density of light confined in the transparent member. Thus, the amount of light emitted from the light exit surface can be averaged in the longitudinal direction of the light guide member.
本願発明の第2の側面によれば、上記本願発明の第1の側面にかかる線状光源装置を用いた画像読み取り装置が提供される。この画像読み取り装置は、ケーシングの一面に形成された原稿読み取り面上を搬送される原稿に上記ケーシング内に設けられた光源装置からの光を照射し、上記原稿読み取り面上に設定された読み取りラインにおける原稿からの反射光を上記ケーシング内に上記読み取りライン方向に配列された複数の受光素子に受光させるようにした画像読み取り装置であって、上記光源装置として、上記第1の側面に係るいずれかの線状光源装置を用い、その光出射面から出射させた光が上記読み取りライン上の原稿を照明するように構成したことに特徴づけられる。 According to the second aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus using the linear light source device according to the first aspect of the present invention. The image reading apparatus irradiates a document conveyed on a document reading surface formed on one surface of the casing with light from a light source device provided in the casing, and sets a reading line set on the document reading surface. An image reading apparatus in which reflected light from a document in a sheet is received by a plurality of light receiving elements arranged in the reading line direction in the casing, wherein the light source device is any one of the first side surface. The linear light source device is used, and the light emitted from the light emitting surface illuminates the original on the reading line.
かかる画像読み取り装置の利点は、本願発明の第1の側面によって提供される線状光源装置についての説明から、明らかであろう。 The advantages of such an image reading device will be apparent from the description of the linear light source device provided by the first aspect of the present invention.
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the invention.
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1ないし図9は、導光部材の参考例を示している。図1は導光部材10の正面図、図2は底面図、図3は導光部材10の長手方向中央部の拡大正面図、図4は導光部材10内の光の進行状態の説明図、図5は上記導光部材10の長手方向端部の拡大正面図である。
1 to 9 show reference examples of the light guide member. Figure 1 is a positive plane view of the
導光部材10は、たとえば、PMMA等のアクリル系透明樹脂を成形して得られる透明部材11がその主要部を占めている。この透明部材11は、図1および図2に表れているように、所定の長手方向寸法を有する長尺状の部材であり、上下厚み方向の第1側面11Aと、この第1側面11Aに対向する第2側面11Bと、左右幅方向の第3および第4側面11C,11Dと、長手方向両端面11E,11Fとを有している。
The
第1側面11Aは、好ましくは、鏡面仕上げされた平坦面とされ、後述するように、この第1側面は、光出射面12として機能する。第2側面11Bは、その長手方向中央部から端部方向に向かうにつれて、第1側面11Aとの間の距離が次第に縮小する平坦状の傾斜面となっており、その表面は、鏡面仕上げ領域13と、乱反射領域14とが混在させられている。また、この実施形態においては、第2側面11Bの長手方向中央部が、光入射部15として設定されている。
The
第2側面11Bに鏡面仕上げ領域13と乱反射領域14とを混在させる手法としては、たとえば、第2側面11Bの全体を鏡面仕上げ面とし、そのうちの選択された領域にたと
えば白色の塗装を施す。図2および図3に示すように、第2側面11Bに、その左右幅方向に延びる帯状の白色塗装14Aを透明部材11の長手方向に複数箇所施し、これらの白色塗装14Aの内面が乱反射領域14として機能するようにしている。また、図に示す実施形態においては、帯状の白色塗装14Aは、その透明部材長手方向の塗装幅が透明部材11の端部に向かうにつれて広くなるようにし、第2側面11Bにおいて、鏡面仕上げ領域13に対する乱反射領域14の面積比率が透明部材11の端部に向かうほど大きくなるようにしている。このように白色塗装14Aを施す場合には、粗面を形成したうえで塗装をすることが、塗装の密着性が高められる。なお、乱反射領域14の形成には、上記したように白色塗装を施すほか、図8に示すように、細かな凹凸14Bを透明部材11の成形段階において設けたり、加工によって設けたりしてもよい。この場合、第2側面11BにAl,Cr,Ag等の光沢金属を蒸着させることにより、凹凸14Bからの光の漏れをなくして、効率を上げることができる。また、塗装によって乱反射領域を形成する場合には、図に示す実施形態のように、帯状の塗装による他、ドット状の塗装をし、このドットの密度を透明部材11の端部に向かうほど高めるようにしてもよい。
As a method of mixing the mirror-finished
透明部材11の長手方向両端面11E,11Fは、図5に示すように、好ましくは、たとえば金属層16を蒸着するなどして、光反射面とされる。なお、透明部材11における左右幅方向の第3および第4側面11C,11Dは、いずれも、鏡面仕上げされた平坦面とすることが望ましいが、これに加えて、これらの第3および第4側面11C,11Dの全面に金属層(図示略)を蒸着するなどして、光反射面としてもよい。
As shown in FIG. 5, the
図1、図3および図6に示すように、透明部材11の第1側面11Aにおける長手方向中央部、すなわち、第2側面11Bに設定された光入射部15と上下厚み方向に対向する部位には、略V字状の凹入部20が形成されている。図に示す実施形態においては、この略V字状の凹入部20は、2つの傾斜面21,21と、これらの傾斜面21,21の底端部間をつなぐ水平状の底面22とを有するようにして形成されている。なお、底面22の幅は、できるだけ小さくすることが望ましい。
As shown in FIG. 1, FIG. 3 and FIG. Is formed with a substantially V-shaped recessed
また、図に示す参考例においては、凹入部20における2つの傾斜面21,21は鏡面仕上げ面とされる一方、底面22は、図6に良く表れているように、凹凸を有する光拡散面22Aとされている。光拡散面22Aは、透明部材11の成形時に形成してもよいし、鏡面仕上げ面に拡散シートを貼着してもよい。なお、後述するように、略V字状の凹入部20の底面22を光拡散面とする理由は、第2側面11B側の光入射部15から透明部材11内に入射される光が直接的に第1側面11A側に突き抜けて輝点が現れるのを回避するためであるが、このように輝点の出現を回避するとの観点からは、図7に示すように、この凹入部20の底面22を、金属層22Bを蒸着するなどすることによる光反射面としてもよい。
In the reference example shown in the figure, the two
導光部材10における光入射部15には、これに隣接して、光源30が配置される。本実施形態においては、1個のLED30Aが、光入射部15に付属させるようにして、添着させられている。この場合、LED30Aの光出射部が導光部材10の光入射部15を向くようにされることはいうまでもない。このように、導光部材10と、その光入射部15に隣接して配置されたLED30Aとにより、一定の長手方向寸法を有する導光部材10の第1側面11Aの全域よりなる光出射面12から光が出射する線状光源装置35が構成される。以下、この線状光源装置35の作用について具体的に説明する。
A
図4は、透明部材11の第1側面11A、第2側面11Bおよび凹入部20の傾斜面21,21のすべてが鏡面仕上げ面であると仮定した場合に、光入射部15に配置したLED30Aから透明部材11内に入射した光の進行経路を模式的に示している。第1側面11Aにおける光入射部15と対向する一定領域に、前述のような傾斜面21,21を有す
る凹入部20が形成されているために、LED30Aから出射された光は、傾斜面21,21に対して全反射臨界角よりも大きい角度で入射し、また、第1側面11Aに対しても全反射臨界角よりも大きい角度で入射することになる。したがって、上記光は、凹入部20の傾斜面21,21において全反射し、また、第1側面11Aにおいても全反射する。そして、いったん傾斜面21,21で全反射した光もまた、第1側面11Aに対して全反射臨界角よりも大きい角度で入射するために、全反射する。さらに、いったん第1側面11Aで全反射した光もまた、第2側面11Bに対して全反射臨界角よりも大きい角度で入射するために、全反射する。このようにして、LED30Aから出た光の多くは、第1側面11Aおよび第2側面11Bで全反射を繰り返しながら、透明部材11の長手方向端部に向けて進行する。
FIG. 4 shows the
ところで、導光部材10においては、凹入部20の底面22を、光拡散面22Aとしている。かりにこの底面22が鏡面仕上げ面であるとすると、この底面に対するLED30Aからの光の入射角は全反射臨界角よりも小さいために、この底面を透過して外部に照射されることになり、この光は、外部から輝点として現れてしまう。しかし、上記構成の導光部材10においては、凹入部20の底面22を光拡散面22Aとしているので、図6に示すように、底面22に内部から到達した光は、無方向に拡散されて外部に照射される。したがって、上記のような輝点の出現はなく、また、凹入部20の傾斜面21,21で光が全反射するために導光部材の長手方向中央部付近において外部に照射される光が減少することを補い、線状光源装置35としての長手方向中央部における光の出射量を確保する。
Incidentally, in the
また、導光部材10においては、第2側面11Bに、前述したように白色塗装14Aよりなる乱反射領域14を設けている。この乱反射領域14に内部から到達した光は、透明部材11の内部に向けて無方向に乱反射される。こうして乱反射される光のうち、全反射臨界角よりも小さい角度で第1側面11Aに到達した光が、この第1側面11Aを透過して照明光として外部に照射される。
Further, in the
LED30Aが配置された光入射部15に近いほど、透明部材11中を進行する光が強いが、上記参考例においては、光入射部15に近いほど、乱反射領域14の面積比率を小さくしているので、第1側面11Aを透過して出射される光量を抑制する。一方、光入射部15から遠ざかるほど、透明部材11中を進行する光が弱くなるが、上記参考例においては、光入射部15から遠ざかるにしたがって乱反射領域14の面積比率を大きくしているので、透明部材11中の光の弱化を補償して、端部領域において第1側面11Aを透過して出射される光量を確保する。このようにして、導光部材10の第1側面11Aから出射させられて線状照明領域を照明する光の量を、導光部材10の長手方向に均一化することができる。
The closer to the
また、図に示す参考例においては、導光部材10の第2側面11Bを、端部に向かうほど第1側面11Aに近づく傾斜状とし、導光部材10の上下厚み寸法を端部に向かうほど縮小していることもまた、端部に向かうほど透明部材11内を進行する光が弱くなることを補償して、均一な強さの光を長手方向全長にわたって出射させることに寄与している。さらに、上記参考例においては、透明部材11の両端面11E,11Fに金属蒸着による光反射面16を設けているので、透明部材11内を進行して端部に到達した光が無駄に外部に放出されることを回避することができる。
In the reference example shown in the figure, the
図9ないし図11は、導光部材10およびこれを用いた線状光源装置35の第1の実施形態を示している。この実施形態において、前述した参考例と異なる点は、図10および図11に示されるように、導光部材10を形成する透明部材11の横幅面が、第2側面11Bから第1側面11Aに向かうほど、縮小している点、および、第2側面11Bの長手方向中央部の光入射部15には、光源として、赤色(R)発光のLED30R、緑色(G)発光のLED30G、および青色(B)発光のLED30Bの3個のLEDが導光部材10の幅方向に配列されている点である。これらLED30R,30G,30Bは、第2側面11Bに対向する領域からその側方にはみ出していない。
9 to 11 show the first embodiment of the
上記のように導光部材10の横幅を第1側面11Aに向かうほど縮小させている構成は、第1側面11Aの幅方向寸法を一定以内に抑制して、線状光源として、幅方向の限られた領域に効率よく光を照射することができつつも、第2側面11Bにおいて、上記のように3個のLED30R,30G,30Bを導光部材10の側方にはみ出さないようにして、それらを導光部材10の長手方向の同位置に配列するに適したものとなる。
As described above, the configuration in which the lateral width of the
各色のLED30R,30G,30Bから発した光は、上記参考例について述べたのと同様に、導光部材10の第1側面11Aの全長領域の光出射面12から、均一化されて照射される。各色のLED30R,30G,30Bの出力を調整することにより、フルカラーの発色が可能となる。また、後述するように、各色のLED30R,30G,30Bを順次切り換えて発光させることにより、受光素子を共通使用する形態の密着型カラーイメージセンサの光源装置として機能させることができる。
The light emitted from the
図12および図13は、図9ないし図11に示した導光部材10および線状光源装置35を利用した密着型カラーイメージセンサ40を示している。このイメージセンサ40は、ケーシング41の上面に透明ガラス板からなる画像読み取り面42を備え、この画像読み取り面42に密着させるようにしてプラテン43によってバックアップされながら搬送される原稿Dの画像を、1ラインごとに読み取るように構成されている。
12 and 13 show a contact type
ケーシング41の下面には、基板44が取付けられ、この基板44には、所定数の受光素子が造りこまれたイメージセンサチップ45が、複数個1列に取付けられている。たとえば、A4幅の原稿を8ドット/mmの読み取り密度で読み取りためには、受光素子は、125μmピッチで1728個配置される。1個のイメージセンサチップ45には、たとえば96個の受光素子が一体に造りこまれ、したがって、この場合、18個のイメージセンサチップ45が基板上に配列されることになる。
A
画像読み取り面42に設定された読み取りラインLの鉛直方向下方位置に複数個のイメージセンサチップ45が配列され、かつ、読み取りラインLとイメージセンサチップ45との間には、レンズアレイ46が配置される。このレンズアレイ46は、読み取りラインL上の画像を、正立等倍に複数個のイメージセンサチップ45上に配列された1728個の受光素子上に集束させる。
A plurality of
ケーシング41内の画像読み取り面42の下方において、レンズアレイ46の側方に設定された空間には、図9ないし図11に示した形態をもつ線状光源装置35が配置される。この場合、導光部材10の左右幅方向中心線L1 が、画像読み取り面42の読み取りラインLを向くように配置される。そして、導光部材10の第2側面11Bにおける光入射部15に隣接させるようにして、基板47上に搭載されたR、G、B各色発光の3個のLED30R,30G,30Bが、導光部材10の左右幅方向に配列される。
A linear
導光部材10の第1側面11Aから発した光は、読み取りラインL上の原稿を、効率よく照明する。そして、原稿Dを所定ピッチずつ送りながら、読み取りラインL上の原稿の画像のR、G、B各色ごとの画像データが、各色のLED30R,30G,30Bを切り換え点灯させながら、イメージセンサチップ45によって順次読み取られる。
The light emitted from the
密着型カラーイメージセンサ40においては、線状光源装置35が各色1個のLED3
0R,30G,30Bから発した光を所定長さの照明領域に均等に広げて照射するようにしているので、複数個のLEDを使用する場合に想定される、読み取り幅方向の光量の偏在、各LEDの発色光の微妙な相違等に起因した読み取り画像の色調の偏差等の画像読み取り品質の低下要因を効果的に解消することができる。また、各色のLED30R,30G,30Bを、導光部材10の長手方向同位置に配置しているので、各色のLEDが読み取り幅方向に配列される場合に想定される、読み取り画像の色調の偏差をも、効果的に回避することができる。さらに、導光部材10内を進行させた光を、導光部材10の第1側面11Aから集中的に照射しているので、照明効率が非常に良く、各色1個のLED30R,30G,30Bを用いているにもかかわらず、十分な照明光量を確保することができる。さらに、導光部材10の長手方向中間部に光源であるLED30R,30G,30Bを配置しているので、たとえば、導光部材10の端部に光源であるLED等を配置することに比較し、ケーシング41の長手方向寸法が節約され、この種の密着型カラーイメージセンサ40の小型化が促進される。
In the contact-type
Since the light emitted from 0R, 30G, and 30B is uniformly spread over the illumination area of a predetermined length and irradiated, the uneven distribution of the light amount in the reading width direction assumed when using a plurality of LEDs, It is possible to effectively eliminate factors that degrade image reading quality, such as deviations in the color tone of the read image due to subtle differences in the colored light of each LED. Further, since the
図14は、導光部材10ないし線状光源装置35の第2の実施形態を示す正面図である。この実施形態に係る導光部材10ないし線状光源装置35は、図9ないし図11に示した導光部材10ないし線状光源装置35を1単位として、これを長手方向に2単位分連続させたものである。導光部材10ないし線状光源装置35は、透明部材11の長手方向中間部の第2側面11Bに光入射部を設けたが故に、このような線状照明範囲の長手方向の延長が可能となる。
FIG. 14 is a front view showing a second embodiment of the
もちろん、この発明の範囲は上述した各実施形態に限定されるものではない。とくに、導光部材ないしこれを用いた線状光源装置は、前述したように密着型カラーイメージセンサの光源として利用するほか、室内照明や車内照明、あるいは装飾照明等、種々な照明光源としての利用が可能である。この場合、導光部材の寸法や光源は、それぞれ最適なものが選択される。 Of course, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. In particular, the light guide member or the linear light source device using the light guide member is used as a light source for the contact-type color image sensor as described above, as well as for various illumination light sources such as indoor lighting, interior lighting, and decorative lighting. Is possible. In this case, optimal dimensions and light sources for the light guide member are selected.
10 導光部材
11 透明部材
11A 第1側面
11B 第2側面
12 光出射面
15 光入射部
20 凹入部
21 傾斜面
20 光源
30A LED
30R 赤色発光LED
30G 緑色発光LED
30B 青色発光LED
35 線状光源装置
40 密着型カラーイメージセンサ
41 ケーシング
42 画像読み取り面
L 読み取りライン
D 原稿
DESCRIPTION OF
30R Red LED
30G green LED
30B Blue LED
35 Linear
Claims (6)
上記第1側面が光出射面とされ、かつ上記第2側面の長手方向中間部には光入射部が形成されているとともに、上記光源は上記光入射部に密着されており、この光入射部から入射した光が上記透明部材の外面において全反射および乱反射しながら上記透明部材の内部を長手方向両端に向けて進行しつつ、上記光出射面の全域または略全域から出射するように構成されており、
上記第1側面における上記光入射部と対向する部位には、2つの傾斜面とこれらの傾斜面の底端部間をつなぐ底面とをもつ略V字状の凹入部が形成されているとともに、
上記底面は、光拡散面または光反射面とされており、
上記第2側面の幅は、上記第1側面の幅よりも長寸とされ、上記光源は、上記第2の側面の光入射部に対向していることを特徴とする、線状光源装置。 A light guide member configured to include a long transparent member having a first side surface and a second side surface facing in the thickness direction, and a light source,
The first aspect is the light emitting surface, and with which the light incident portion is formed in the longitudinally intermediate portion of the second side surface, the light source is closely worn on the light incident portion, the light incident The light incident from the portion is configured to be emitted from the entire or almost entire region of the light emitting surface while traveling toward the both ends in the longitudinal direction while totally reflecting and irregularly reflecting on the outer surface of the transparent member. And
A substantially V-shaped recessed portion having two inclined surfaces and a bottom surface connecting the bottom end portions of these inclined surfaces is formed at a portion facing the light incident portion on the first side surface.
The bottom surface is a light diffusing surface or a light reflecting surface,
The linear light source device according to claim 1, wherein a width of the second side surface is longer than a width of the first side surface, and the light source faces a light incident portion on the second side surface.
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