JP5655834B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
この原稿読取用の光源装置においては、副走査方向における幅の大きい高照度照明領域を形成することができものが求められており、このような光源装置としては、一端にLED素子が配置された棒状の導光体と、この導光体に並ぶよう配置された第1の反射鏡および第2の反射鏡とを具え、導光体が、LED素子からの光を原稿載置面に向かって反射する第1の反射部と、LED素子からの光を第1の反射鏡および第2の反射鏡に向かって反射する第2の反射部とを有してなるものが提案されている(特許文献1参照。)。
この問題を解決するため、本発明者らは、導光体として簡単な形状例えば円柱状のものを用いると共に、1つの反射鏡を用いた光源装置について検討を行った。
しかしながら、円柱状の導光体および一つの反射鏡を用いて光源装置を構成した場合には、原稿載置面の副走査方向における照度分布(以下、「断面配光」ともいう。)の均一性が高い照明領域を形成することが困難であることが判明した。以下、この問題について具体的に説明する。
このような光源装置において、直接光照明領域の断面配光のパターンおよび間接光照明領域の断面配光のパターンが互いに近似するものであれば、直接光照明領域および間接光照明領域の一部を互いに重畳させることにより、断面配光の均一性が高い高照度照明領域を形成することが可能となる。
しかしながら、間接光は反射鏡を介して原稿載置面に照射されるため、間接光照明領域の照度は、直接光照明領域の照度よりも相当に低くなる。しかも、直接光および間接光は、導光体の光出射面から出射されるときに光学的に集光されるが、直接光と間接光とでは、導光体の光出射面から原稿載置面に到達するまでの距離が異なる。そのため、直接光照明領域の断面配光および間接光照明領域の断面配光は、互いに大きく異なるパターンとなる。従って、原稿載置面において直接光照明領域および間接光照明領域を重畳させても、両者の照度分布のバランスが悪いため、断面配光の均一性が高い高照度照明領域を形成することができない。
透光性材料よりなる棒状の導光体と、この導光体の長手方向における端面に対向して配置されたLED素子と、前記導光体に並列して配置された、当該導光体からの光を原稿載置面に向かって反射する反射鏡とを具えてなり、
前記導光体は長手方向に垂直な断面が円形であり、
前記導光体は、当該導光体の外面において長手方向に沿って形成された、前記LED素子からの光を前記原稿載置面に向かって反射する第1の反射部と、当該導光体の外面において長手方向に沿って形成された、前記LED素子からの光を前記反射鏡に向かって反射する第2の反射部とを有し、
前記第1の反射部における周方向の中央領域には、非反射部分が当該第1の反射部における長手方向全域にわたって形成されており、
前記非反射部分は、前記導光体の長手方向に垂直な断面において、前記第1の反射部によって描かれる円弧の中心角の二等分線上から、前記第2の反射部から遠い方向に変位した位置に形成されていることを特徴とする。
また、原稿載置面に向かって反射する第1の反射部には、その周方向の中央領域に非反射部分が当該第1の反射部における長手方向全域にわたって形成されていることにより、第1の反射部からの光による照明領域の副走査方向における照度分布が調整される。そのため、第1の反射部からの光による照明領域の副走査方向における照度分布と、第2の反射部からの光による照明領域の副走査方向における照度分布とのバランスが良好となる結果、副走査方向における照度の均一性が高い高照度照明領域を形成することができる。
図1は、原稿読取装置に搭載された本発明の光源装置の一例における構成を示す説明用断面図、図2は、図1に示す光源装置における導光体をLED素子と共に示す縦断面図、図3は、図1に示す光源装置における導光体を長手方向に垂直方向に切断して示す横断面図、図4は、図1に示す光源装置における導光体を示す斜視図である。
この光源装置は、図1に示すように、原稿読取装置において原稿2が載置される透光性を有する原稿台5の下方に配置され、原稿台5の原稿載置面1に平行な平面に沿って主走査方向に伸びるよう配置された棒状の導光体10と、この導光体10に原稿載置面1に垂直な原稿読取軸Yを介して副走査方向に離間して並列した状態で配置された、主走査方向に伸びる長尺な矩形の板状の反射鏡20とを有する。
本発明において、「副走査方向」とは、原稿載置面1に対して光源装置を相対的に移動させるときの移動方向を意味し、「主走査方向」とは、副走査方向と垂直な方向であって原稿載置面に対して平行な方向を意味する。
そして、導光体10は、光出射面11が所定の方向を向いた状態で導光体保持台45に保持されて固定されている。具体的には、導光体10には、その周面から突出し、長手方向に伸びる位置決め用の凸部(図示省略)が形成され、導光体保持台45には、導光体10の凸部に適合する形状の凹部(図示省略)が形成されており、導光体10の凸部が導光体保持台45の凹部に嵌合することによって固定されている。一方、反射鏡20は、反射面が所定の方向を向いた状態で反射鏡保持台46に保持されている。また、シャーシ40A,40Bの各々の間には、原稿2からの原稿反射光を透過させる空隙44が導光体保持台45および反射鏡保持台46と同方向に伸びるよう形成されており、これにより、原稿2からの反射光が、例えば光源装置の下方に配置されたCCDに受光される。また、シャーシ40Aにおける基台41A上には、LED素子に給電するための配線32が配置されている。
また、第2の反射部13においては、導光体10の長手方向に垂直な断面において、当該第2の反射部13によって描かれる円弧の中心角が10〜15°であることが好ましい。
また、導光体10の長手方向に垂直な断面において、第1の反射部12によって描かれる円弧の中心角が、第2の反射部13によって描かれる円弧の中心角よりも大きいことが好ましく、特に、第1の反射部12によって描かれる円弧の中心角をAとし、第2の反射部13によって描かれる円弧の中心角をBとしたとき、1<A/B<2.5を満足することが好ましい。A/Bの値が1以下である場合には、第1の反射部12による断面配光の幅が狭くなり、断面配光カーブの傾きが急峻になる。その結果、原稿載置面において直接光照明領域および間接光照明領域を重畳させても、両者の照度分布のバランスが悪いため、断面配光の均一性が高い高照度照明領域を形成することが困難となる。一方、A/Bの値が2.5以上である場合には、第1の反射部12の幅が大きくなり、レーザによる凹部の加工精度が急激に落ちる。その結果、照度分布にばらつきが生じる可能性がある。
また、導光体10の長手方向に垂直な断面において、第1の反射部12によって描かれる円弧の中心角をAとし、当該第1の反射部12における非反射部分12aによって描かれる円弧の中心角をCとしたとき、3.5≦A/C≦5.0を満足することが好ましい。A/Cの値が3.5未満である場合には、第1の反射部12に占める非反射部分12aの比率が大きくなり、必要な光量が得られなくなる虞れがある。一方、A/Cの値が5.0を超える場合には、第1の反射部12による断面配光カーブの傾きが急峻になる。また非反射部分12aが占める比率が下がるので第1の反射部12の照度が上がる。その結果、原稿載置面において直接光照明領域および間接光照明領域を重畳させても、両者の照度分布のバランスが悪いため、断面配光の均一性が高い高照度照明領域を形成することが困難となる。
また、シャーシ40における基台41を構成する材料としては、アルミニウムなどの金属材料を用いることができ、導光体保持台45および反射鏡保持台46を構成する材料としては、アルミニウムなどの金属材料、ポリカーボネート樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
そして、原稿2の一面においては、第1の反射部12からの光L1によって直接光照明領域が形成されると共に、反射鏡20からの反射光L3によって間接光照明領域が形成される。そして、直接光照明領域および間接光照明領域の各々の一部が互いに重畳することによって、主走査方向に伸びる帯状の高照度照明領域が形成される。
また、原稿載置面に向かって反射する第1の反射部12には、その周方向の中央領域に非反射部分12aが当該第1の反射部12における長手方向全域にわたって形成されていることにより、第1の反射部12からの光による照明領域の副走査方向における照度分布が調整される。そのため、第1の反射部12からの光による照明領域の副走査方向における照度分布と、第2の反射部13からの光による照明領域の副走査方向における照度分布とのパランスが良好となる結果、副走査方向における照度の均一性が高い高照度照明領域を形成することができる。
例えばLED素子30は、導光体10の一端側のみに配置されていてもよい。このような構成においては、導光体10の他端面に、LED素子30からの光を拡散反射する光拡散反射板が配置されていてもよい。
LED素子として白色LED素子を用い、下記の条件により、図1に示す構成の光源装置(A)を作製した。
導光体は、材質がアクリル系樹脂で、全長が340mm、直径が5mmである。導光体における第1の反射部および第2の反射部は、当該導光体の長手方向に並ぶ複数の凹部によって構成されている。これらの凹部は、深さが0.05mm、導光体10の長手方向の幅が0.2mm、隣接する凹部間の離間距離は、間接光側が長手方向に0.4〜0.6mm、直接光側が長手方向に0.7〜1.0mm(凹部のピッチは、間接光側が長手方向に0.6〜0.8mm、直接光側が長手方向に0.9〜1.2mm)のものである。導光体の長手方向に垂直な断面において、第1の反射部によって描かれる円弧の中心角は21°、第2の反射部によって描かれる円弧の中心角は12°である(A/B=1.75)。また、第1の反射部における非反射部分によって描かれる円弧の中心角は5°であり(A/C=4.2)、当該非反射部分は、その中央位置が第1の反射部によって描かれる円弧の中心角の二等分線上よりも、第2の反射部から遠い方向に2.5°変位した位置に形成されている。
反射鏡は、長尺な矩形の板状の平面ミラーであって、その縦横の寸法が10mm×340mmで、水平面(原稿載置面)に対する傾斜角度が60°、水平方向(副走査方向)における導光体の中心軸から反射鏡までの距離が14.2mmである。
この光源装置(A)によって、導光体の中心軸から垂直方向に12mm離間した原稿載置面に光を照射し、副走査方向における照度分布を測定した。結果を図5に示す。
ここで、導光体の長手方向に垂直な断面において、第1の反射部からの光(直接光)の光軸と原稿載置面との交点は、原稿読取軸Yから導光体側に(ガラス厚3mmの屈折を含めて)0 mm離間した位置にあり、第1の反射部からの光の光軸と原稿載置面とのなす角は、60°である。また、反射鏡からの光(間接光)の光軸と原稿載置面との交点は、原稿読取軸Yから反射鏡側に(ガラス厚3mmの屈折を含めて)1.8mm離間した位置にある。
導光体における第1の反射部に非反射部分を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様の構成の光源装置(B)を作製し、この光源装置(B)によって、導光体から垂直方向に12mm離間した原稿載置面に光を照射し、副走査方向における照度分布を測定した。結果を図6に示す。
また、図6は、光源装置(B)からの光による原稿載置面における副走査方向の照度分布を示す曲線図であり、縦軸は原稿載置面における原稿読取軸Y上の照度を1とする相対照度、横軸は原稿載置面における原稿読取軸Yからの距離、aは導光体の第1の反射部からの光(直接光)による照度分布曲線、bは反射鏡からの反射光(第2の反射部からの間接光)による照度分布曲線、cは装置全体からの光による照度分布曲線である。
2 原稿
5 原稿台
10 導光体
11 光出射面
12 第1の反射部
12a 非反射部分
12H 凹部
13 第2の反射部
13H 凹部
20 反射鏡
30 LED素子
31 ミラー
32 配線
40A,40B シャーシ
41A,41B 基台
44 空隙
45 導光体保持台
46 反射鏡保持台
80 導光体
81 光出射面
82 第1の反射部
83 第2の反射部
85 保持用突条部
90 LED素子
91 ミラー
Claims (3)
- 原稿からの原稿反射光を読み取る原稿読取装置に用いられる光源装置であって、
透光性材料よりなる棒状の導光体と、この導光体の長手方向における端面に対向して配置されたLED素子と、前記導光体に並列して配置された、当該導光体からの光を原稿載置面に向かって反射する反射鏡とを具えてなり、
前記導光体は長手方向に垂直な断面が円形であり、
前記導光体は、当該導光体の外面において長手方向に沿って形成された、前記LED素子からの光を前記原稿載置面に向かって反射する第1の反射部と、当該導光体の外面において長手方向に沿って形成された、前記LED素子からの光を前記反射鏡に向かって反射する第2の反射部とを有し、
前記第1の反射部における周方向の中央領域には、非反射部分が当該第1の反射部における長手方向全域にわたって形成されており、
前記非反射部分は、前記導光体の長手方向に垂直な断面において、前記第1の反射部によって描かれる円弧の中心角の二等分線上から、前記第2の反射部から遠い方向に変位した位置に形成されていることを特徴とする光源装置。 - 前記導光体の長手方向に垂直な断面において、前記第1の反射部によって描かれる円弧の中心角が、前記第2の反射部によって描かれる円弧の中心角よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
- 前記第1の反射部および前記第2の反射部の各々は、前記導光体の外面に当該導光体の長手方向に並ぶよう形成された複数の凹部によって構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置。
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