JP4578528B2 - ライン照明装置、密着型イメージセンサ及び画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明はライン照明装置及びこのライン照明装置を組み込んだ画像読取装置に関する。

ファクシミリ装置、複写機、イメージスキャナ装置等の画像読取装置では、原稿面を主走査範囲に亘って線状に照明するライン照明装置を備えている。このライン照明装置は棒状をなす導光体をケース内に収納するとともにケースの端部に発光ユニット（ＬＥＤ）を取り付け、導光体の端面から入射した光を導光体の内面で反射させながらケースから露出する出射面から原稿に向けて出射せしめるようにしている。

前記導光体の発光ユニットに対向する端面は発光ユニットとの間隔を正確に位置決めした状態でケースに取り付けなければならない。そこで、特許文献１にあっては、図１６に示すように、ケース１００の一端開口１０１に凹部１０２を形成し、一方棒状導光体１０３の一端にも前記凹部１０２に係合する突部１０４を形成し、発光ユニット１０５内のＬＥＤ１０６との距離を一定にしている。

上記した棒状導光体１０３をケース１００に組み込むには、突部１０４を形成した端部を先にケース１００の開口１０１に挿入すれば作業的には簡単であるが、突部１０４が形成されているため、図１７（ａ）に示すように突部のない他端側から挿入し、最後に図１６（ｂ）に示すように突部１０４を凹部１０２に係合せしめるようにしている。

特許第２９９９４３１号公報

上記した従来の挿入方法によると、棒状導光体の長さ方向の全長に亘って棒状導光体の表面がケースの開口部に擦れるため、傷がつき、傷の部分で光が乱反射を起こし、照明装置の性能に悪影響を及ぼす。

また、挿入の際には棒状導光体の先端から基端までスライドさせ且つ傷つかないように細心の注意を払って作業をしなければならないので、時間がかかるとともに作業に熟練を要する。

上記課題を解決するため本発明に係るライン照明装置は、棒状導光体を収納するケースの一端には発光ユニット取付部が設けられ、この発光ユニット取付部には前記棒状導光体の一端が嵌め込まれる開口部が形成され、また前記ケース本体の発光ユニット取付部寄りの部分には一端が開放された凹部が形成され、また前記棒状導光体の側面の一端寄りの部分には前記凹部に係合するピン部が形成され、このピン部は前記凹部に係合した状態で前記棒状導光体を回動させて前記ケース本体に収納する際に回動の中心となる構成とした。

前記凹部は前記ケース本体の側面に設けられ、前記ピン部は出射面および入射面ではない側面に設けられる。前記ピンの形状としては円柱状とし、また前記凹部の形状としてはＵ字状とすることで、挿着がスムーズに行える。特に前記ピンの凹部に対する差込み側を先端に向かって細くなるテーパ面とすることで、導光体の先端をケース内に差し込む際に、ケースを広げやすくなる。

本発明によれば、棒状導光体をケース内に装着する際に、ケースの開口部に対し、導光体の一端から他端までをスライドさせる必要がなく、単に導光体の端部側面に設けたピンをケースの凹部に係合させ、ピンを中心に導光体を回動させるだけで済むため、導光体に傷がつくことがない。
また、装着に要する時間も短時間で済み、挿着後も導光体の位置ずれなどを起こすことがない。

本発明に係る棒状導光体の全体図 同棒状導光体に設けたピン部の拡大図 ケースの全体図 ピン部の横幅と凹部の横幅の関係を示す図 棒状導光体をケースに装着する直前の状態を説明した図 棒状導光体をケースに半分程度装着した状態を説明した図 導光体の別実施例を示す図 ケースの別実施例を示す図 発光ユニットの光が当たらない位置にピン部を設けた例を示す図 発光ユニットの光が当たる位置にピン部を設けた例を示す図 縦方向の位置決め用凸部を設けた棒状導光体の斜視図 （ａ）〜（ｃ）は縦方向の位置決め用凸部の斜視図 本発明に係るライン照明装置を組み込んだ画像読取装置の断面図 別実施例に係る画像読取装置の断面図 縮小光学系画像読取装置の断面図 従来の棒状導光体をケースに装着状態の断面図 （ａ）および（ｂ）は棒状導光体をケースに装着する従来の手順を説明した図

以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るライン照明装置を構成する棒状導光体の全体図、図２は同棒状導光体に設けたピン部の拡大図、図３は本発明に係るライン照明装置を構成するケースの全体図である。

棒状導光体１はアクリル樹脂などの透明樹脂を射出成形してなり、その形状は端面形状が、矩形を基本として底面１ａと両側面１ｂ，1ｃとの間に平坦な面取り（Ｃ面取り）１ｄ，1ｅを設けた六角形状になっている。そして、底面１ａには微細な凹凸あるいは白色塗料によって光の反射パターン（散乱パターン）が形成され、また上面１ｆは光の出射面とされ、前記面取り１ｄ，1ｅの角度は底面１ａで反射した光が上面（出射面）１ｆに向かう角度とされている。

前記棒状導光体１の一側面１ｂの発光ユニットに対向する端面１ｇ寄りで上面１ｆに近い部分にはピン部２が形成されている。このピン部２は図２（ａ）に示すように円柱状をなすとともに、底面１ａに向かう側に先端に向かって先細りとなるテーパ面２ａを形成している。ピン部２の形状としては、図２（ｂ）に示すように裁頭円錐状としてもよい。

一方、前記棒状導光体１を収納するケース３は、ケース本体３ａに前記棒状導光体の上面（出射面）１ｆが露出する開口３ｂが設けられ、またケース本体３ａの一端には発光ユニット取付部４が一体的に設けられている。この発光ユニット取付部４は別体として取り付けてもよい。

発光ユニット取付部４にはＬＥＤを組み込んだ発光ユニットを取り付けるピン５が外側に向かって突出し、また前記棒状導光体１の一端が嵌め込まれる開口部６が形成されている。この開口部６は棒状導光体１をケース３に嵌め込んだ後に外れないようにするためのものであり、その形状は棒状導光体１の端面形状と略等しいが、後述するように棒状導光体１の一端を嵌め込む際に若干棒状導光体１が斜めになるので、その際に抉りが生じない程度に大きさに余裕をもたせている。

また、前記ケース本体３ａの発光ユニット取付部４寄りの部分には一端が上方に開放されたＵ字状をなす凹部７が形成されている。この凹部７と前記ピン部２の大きさは、図４に示すように、凹凸嵌合した状態で、ピン部２の最長の横幅（即ち導光体の長手方向の最長幅）よりも、凹部７の最長の横幅（即ち導光体の長手方向の最長幅）の方が大きくなるように設計する。ＬＥＤ光源ユニットと導光体の間に隙間が生じると、照明装置の光量分布に影響を与えるため、隙間は小さい方が好ましい。この隙間の大きさは、照明装置としてどの程度の均一性が必要であるかによって適宜決定される。導光体をケースに嵌めたときに、導光体とＬＥＤ光源ユニット間の隙間の大きさが、照明装置として必要な均一性が確保できる隙間の大きさ以下となるように、ピン部２と凹部７の大きさを決定する。

次に、上記構成の棒状導光体１をケース３に組み込む手順を図５，６に基づいて説明する。
先ず、図５に示すように棒状導光体１のピン部２を設けた端部を、ケース本体３ａの開口３ｂに差し込んで押し下げ、ピン部２を本体３ａの凹部７に係合せしめる。このとき棒状導光体１の先端を、ある程度、発光ユニット取付部４の開口部６に入り込ませる。

この後、図６に示すように棒状導光体１をピン部２を中心として押し下げるように回動せしめ、棒状導光体１全体をケース本体３ａ内に収納する。この状態で、棒状導光体１の先端部は開口部６に嵌合し、棒状導光体１の端面と発光ユニット取付部４外側面とは面一となる。

図７は導光体の別実施例を示す図、図８はケースの別実施例を示す図であり、この図７及び図８に示すように、導光体１に横方向の位置決めを行う凹部７を、ケース３に前記凹部７に係合するピン部２を設けるようにしてもよい。

次に導光体に設けるピン部２の好ましい位置について説明する。ピン部２を設ける位置としては、最も好ましい位置としては、ＬＥＤ（発光ユニット）からの直接照射光が凸部に当たらない位置であり、好ましい位置としては、ＬＥＤからの直接照射光が凸部に反射したときに、照明装置の有効照射領域（画像読取り時に原稿を照射するために使用するために用いられる領域）において、光量分布に影響を与えない位置であり、導光体の有効照射領域において、光量分布が不均一となる位置は好ましくない。

光は発光ユニットのＬＥＤチップ直接だけでなく、窓内で反射してから外に出るものもあり、窓全体から発している。発光ユニットから出る光は±９０°の広がりを持つので、±９０°の光が導光体に入る。ここで、入射角θ1＝９０°、ｎ1＝１（空気の屈折率）、ｎ2＝１．４９（アクリルの屈折率）とすると、スネルの法則から最大屈折角θ2＝４２°となる。
つまり、導光体に入射した光は屈折して、発光ユニット窓のエッジ延長から約４２°以内の角度となり４２°外の光は無くなる。したがって、ピンの位置が４２°の内か外かで光が当たるか当たらないかが決まる。

図９が発光ユニットの光が当たらない位置にピン部２を設けた例を示す図であり、図１０が発光ユニットの光が当たる位置にピン部２を設けた例を示す図
である。発光ユニットからの光がピンに当たらなければ特性に影響がなく、発光ユニットからの光がピンに当たれば特性に影響が生じる。

また、ピン部２に光が当たるとその付近の明るさ強度が大きくなる。読み取り装置の仕様で、照明有効幅の始まりが、明るさ強度が大きくなった部分より遠ければ特性には影響しないし、逆に近ければ影響する。

なお、ピン部の位置が前記したような導光体の有効照射領域において、光量分布が不均一となる位置であっても、導光体底部の散乱パターン（白色インクパターンまたは凹凸パターン）の形状を適宜設計することにより、光量パターンをある程度均一にすることは可能である。例えば、ピン部付近では光強度が強くなるため、光入射部分（ピン部付近）では散乱パターンを疎にすることなどが考えられる。

一方、前記したＬＥＤからの直接照射光が凸部に当たらない位置、およびＬＥＤからの直接照射光が凸部に反射したときに、照明装置の有効照射領域において、光量分布に影響を与えない位置の場合は、導光体底部の散乱パターン形状によらず均一な光量を得ることが可能であるため好ましい。

図１１は縦方向の位置決め用凸部を設けた棒状導光体の斜視図、図１２（ａ）〜（ｃ）は縦方向の位置決め用凸部の斜視図であり、横方向の位置決めを行うピン部２（凹部７）の他に、縦方向の位置決め用凸部４０を設けてもよい。この凸部４０は鏡面が好ましい。または、ＬＥＤからの直接照射光が当たる部分に光吸収剤を設けることが好ましい。例えば凸部４０全体を黒色とするなど。凸部が粗面の場合、ＬＥＤからの直接照射光が凸部表面で散乱し、照明装置の光量分布に影響を与えるため好ましくない。

凸部は１つ以上とするが、好ましくは１つであると、位置決めが容易に行える。
本発明のピン部２は横方向の位置決めを行うために設けられるが、縦方向の位置決めを行うための凸部４０を更に導光体に設けると、位置精度が上がるため好ましい。縦方向の位置決め用凸部４０の形状は、ケースの凹部と係合したときに横方向に遊びができるような形状とする。例えば図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように断面が三角形や台形状とする。縦方向の位置決め用凸部の位置や個数はいくつでもよい。好ましくは横方向の位置決め用凸部の位置よりもＬＥＤ光源から遠い位置に設ける。ＬＥＤ光源からの距離が遠くなるほど、位置決め用凸部に反射した光が照明装置の光量分布に与える影響が少なくなるため、ＬＥＤ光源からの距離が遠い位置に設けることが好ましい。

図１３は本発明に係るライン照明装置を組み込んだ画像読取装置の断面図、図１４は別実施例に係る画像読取装置の断面図である。図１３に示す密着型イメージセンサ１０は、原稿載置用のガラス板２０に平行に移動して原稿を読み取る。また、密着型イメージセンサ１０は筺体１１に凹部１１ａ，１１ｂを形成し、一方の凹部１１ａには上記した棒状導光体１をケース３に収納したライン照明装置３０を配置し、また他方の凹部１１ｂには光電変換素子（ラインイメージセンサ）１２を備えたセンサ基板１３を取り付け、更に筺体１１内に等倍結像用のロッドレンズアレイ１４を保持している。

図１３に示した実施例では、ケース３を筺体１１とは別体として形成したが、筺体１１の一部がケース３となるように一体的に成形してもよい。

図１４に示す密着型イメージセンサ１０は、ライン照明装置３０を構成するケース３に左右一対の棒状導光体１を収納している。これら棒状導光体１の軸線はほぼ原稿面で一致するように棒状導光体１の取付角度を決めている。

またケース３には原稿からの反射光を制限するスリット３１が設けられ、更にスリット３１の下方に配置されるレンズアレイ１４として、多数の微小レンズを表面に形成したレンズプレートを重ねたものを用いている。

以上では、密着型イメージセンサ（コンタクトイメージセンサ）における実施形態を示したが、本発明の照明装置は、縮小光学系の画像読取装置に用いることもできる。図１５に示すように縮小型イメージセンサ５１を用いた画像読取装置５０は、ガラス等の透明な原稿台５２に置かれた原稿を照明装置５３で照明し、原稿面から反射した光をミラー５４で反射させ、レンズ５５で収束させて光電変換素子５６で検出する。

Claims (7)

1. 上面、底面、両側面、底面と両側面との間の面取り及び両端面からなり、前記両端面の一方を入射面とし前記上面を出射面とした棒状導光体を、前記出射面が露出するようケース内に収納したライン照明装置であって、前記ケースは前記棒状導光体の出射面が露出する開口を形成したケース本体を備え、このケース本体の一端には発光ユニット取付部が設けられ、この発光ユニット取付部には前記棒状導光体の入射面が形成された一端が嵌め込まれる開口部が形成され、また前記ケース本体の前記出射面が露出する開口を形成した上面で発光ユニット取付部寄りの部分には一端が上方に開放された凹部が形成され、また前記棒状導光体の前記両側面の一方で前記発光ユニットに対向する一端寄りの前記上面に近い部分には前記凹部に係合するピン部が側方に突出するように形成され、前記棒状導光体はピン部を設けた端部をケース本体の開口に差し込み、ピン部を前記凹部に係合させ、ピン部を回動中心としてケース本体内に押し下げて収納されることを特徴とするライン照明装置。
2. 請求項１に記載のライン照明装置において、前記ピン部は円柱状をなし、前記凹部はＵ字状をなしていることを特徴とするライン照明装置。
3. 請求項１に記載のライン照明装置において、前記ピン部の凹部に対する差込み側は先端に向かって細くなるテーパ面とされていることを特徴とするライン照明装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のライン照明装置と、ラインイメージセンサと、原稿からの反射光または透過光を前記ラインイメージセンサに収束させるためのレンズアレイを筐体内に組み込んだことを特徴とする密着型イメージセンサ。
5. 請求項４に記載の密着型イメージセンサにおいて、前記筐体には前記ケースが一体的に形成されていることを特徴とする密着型イメージセンサ。
6. 請求項４または５に記載の密着型イメージセンサを組み込んだことを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のライン照明装置と、イメージセンサと、原稿からの反射光または透過光を前記イメージセンサに収束させるためのミラー及びレンズを筐体内に組み込んだことを特徴とする縮小光学系の画像読取装置。

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