JP5915126B2 - 照明装置および画像読取装置 - Google Patents
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このような白色LEDを複数個、1方向に配列して光源とし、この光源からの光をライトガイドにより導光して原稿面をライン状に照明する照明装置は、従来から種々のものが知られている(特許文献1〜3等)。
このような「照明影」の発生を解消できるものとして、特許文献3記載の照明装置が知られている。
しかし、導光体の傾斜面を透過した光はミラー経由で原稿を照明し、傾斜面で反射された反射光は導光体の表面から射出して、直接、原稿面を照明する光となる。
したがって、ミラー経由の光と直接光とを個別に設計できないため設計の自由度は小さくなってしまう。
θa<θb
であって、上記導光体により導光され、上記配光制御領域に入射して被照明部側に射出する光が、上記ミラー部材により反射される光とは、上記法線面の逆の側から上記被照明部を照射するように形成されている。
図1から図4は、照明装置の実施の形態の1例を説明するための図である。図1〜図3を参照して照明装置のレイアウトと導光体の配光制御領域を説明する。
この照明装置は、原稿画像を読取る画像読取装置において「原稿照明用」に用いられるものである。
光源1は、複数のLEDを1方向に配列して、細長いボードに一体化して実装したものであり、勿論、LEDを点滅させる駆動回路を有している。
光源1を発光させると、光は、導光体3の入射端面から導光体3内に取り込まれ、導光体3内を、射出端面側に向かって導光される。ミラー5は、導光体3により導光されて射出端面から射出した光を反射させる。
図2に示すように、光源1、導光体3、ミラー5は、上に説明した位置関係を実現するように、保持部材9に固定的に保持されている。導光体3の射出端面3Bとミラー5との間の部分において、保持部材9に開口部9Aが穿設されている。
即ち、原稿0の被照明ラインLAの位置にある原稿0の像が、後述する読取光学系によりラインセンサの受光部に結像する。
また、被照明部において、主走査方向に直交する方向を「副走査方向」と称する。原稿画像の読取は、原稿0と被照明ラインLAとを「副走査方向において相対的に変位」させることにより行なわれる。
図3に示すように、配光制御領域3Cは「2種類の傾斜面が、入射端面3A側から射出端面3B側に向かって交互に配列した領域」である。
2種類の傾斜面は、傾斜面:aと傾斜面:bで、これらを符号SA、SBで表す。
なお、説明中の実施の形態では、配光制御領域3Cは、導光体3の表面の一部に形成されているが、上記表面の全面に形成することもできる。
傾斜面SBは、その外向き法線nbが、方向:Pから「射出端面側(図3で右方)」に傾くように形成される。この傾きの傾き角を「θb」とする。
θa<θb
となるように大小関係が定められる。
この傾き角の小さいものは、光線L0のように、導光体3をそのまま透過して射出端面3Bから射出してミラー5に向かう。
一方、他の一部の光線は、配光制御領域3Cで反射したのちに射出端面3Bから射出してミラー5に向かう。
一方、傾斜面SBから射出した光線は、傾斜面SBの射出端面3B側に隣接する傾斜面SAに入射して、透過光L3と反射光L4とに分離される。
即ち、光線L1のうち、80%程度は、配光制御領域3Cから、被照明部側へ向かい、図4(b)で斜め右方へ向かって射出し、被照明部を「ミラー5による反射光」とは逆の側から照射する。
導光体3の裏面側から射出する光は、配光制御領域3Cから射出する「原稿照明に寄与する光」に対して10%程度であり、原稿照明に寄与できる光に対して少ない。
繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては、図1以下の全図面において同一の符号を付する。
照明装置の要部は、光源1と、導光体3と、ミラー5と、を有している。
導光体3は平行平板状の透明体であって、コンタクトガラス7と平行になるようにして、表面STがコンタクトガラス7側を向くように配置される。図示されない原稿は、図2に示す例と同様に、コンタクトガラス7の上面に平面的に定置される。
即ち、図6の実施の形態においては、配光制御領域3Dは、導光体3の裏面SR側に形成されている。
傾斜面SA、SBは、何れも、長手方向が主走査方向に平行な短冊形である。
θa<θb
となるように大小関係が定められている。
θa+θbは270度であり、この角は、導光体3の外部から見れば90度である。
即ち、この場合、配光制御領域3Dが導光体3の裏面側に形成されており、傾斜面SAの傾斜角:θaと傾斜面SBの傾斜角:θbとの和は270度である。
θa<θb
を満足する。
他の光線についても同様であり、傾斜面SBによる反射光が増大し、しかも、反射された反射光の裏面SRへの入射角が小さくなるため、配光制御領域により反射される光の一部が、光導体3の裏面RSから射出し、配光制御領域の「被照明部を照明する能力」を低下させる原因となる。
即ち、傾き角:θa、θbの和が、90度より大きすぎる場合や、小さすぎる場合は、導光体を用いる効果を有効に生かすことが難しい。
拡散面DL(射出端面3Bである。)を拡散しつつ透過した拡散透過光や、ミラー5により反射された光は、原稿0の載置面側から眺めたときLED光源の像が直接見えることがない。
拡散板DPは、ガラス等の透明の板材の少なくとも1面に「すりガラスのような微小な凹凸」を加工したものを用いることができる。
拡散板DPを用いない場合、配光制御領域3Cからコンタクトレンズ7側に射出する光は、傾斜面SA、SBを通過するので、コンタクトガラス7側から見ると「LED像が分割して位置がずれて重畳された複雑な変形像」が見える。
この場合も「ぎらつき感」が残る場合がある。
さらには、主走査方向(または副走査方向)における拡散効果をより効果的に得たい場合には「楕円もしくは細長いマイクロレンズ」を多数、ランダムに配置したレンズ拡散板や、一方向に鋸歯状の周期構造(もしくは不等ピッチ)の有するシートを用いることもできる。
遮光板SLPは「光源1から導光体3に入らずに、直接コンタクトガラス7側に抜ける光線」や、導光体3の表面STの「配光制御領域3Cよりも光源側の部分」から射出してコンタクトガラス7側に向かう光を遮蔽する機能を果たす。
この実施の形態では遮光板SLPは、拡散板DP1と一体に形成されている。
この例では、配光制御領域3Dが、導光体3の裏面SRに形成されている。
この実施の形態でも遮光板SLPは、拡散板DP1と一体に形成されている。
また、導光体3に形成される配光制御領域3C、3Dにおいても、傾斜面SA、SBの間に、導光体3の表面・裏面(被照明部に平行な平面である。)と平行な「短冊状の平面部」を設けても良い子とは言うまでもない。
図10に示す画像読取装置は、コンタクトガラス7上に平面的に定置された原稿0の画像を読取る装置であって、キャリッジ12、14、読取レンズ16、ラインセンサ18を有する。
キャリッジ12、14をそれぞれ、原稿0の原稿面に平行に、矢印方向へ等速移動させる。このとき、キャリッジ14の走行速度を、キャリッジ12の走行速度の1/2に調整し、被照明ラインLAから読取レンズ16に至る光路長が、常に一定となるようにする。
キャリッジ13を、原稿0の原稿面に平行に、矢印方向へ等速移動させことにより、原稿0の画像をラインセンサ18により読取って、画像データとすることができる。
したがって、照明装置の薄型化により、画像読取装置も原稿面に直交する方向のサイズを小さくでき、読取性能良好な画像読取装置を構築できる。
特に、図11の実施の形態では、1つのキャリッジ13内に、照明系と読取光学系を搭載できるため、照明系である照明装置10を薄く出来ることにより、キャリッジ13自体をコンパクト化・軽量化でき、高速読取にも十分に対応できる。
1 光源
3 導光体
5 ミラー
3A 入射端面
3B 射出端面
3C 配光制御領域
LA 被照明ライン
FA 読取光軸面
Claims (9)
- 複数のLEDを1方向に配列した光源と、
平行平板状の透明体であって、該透明体の厚みをなす側端面の、互いに対応する一方を入射端面、他方を射出端面とし、上記入射端面が上記光源側に、上記LEDの配列方向に平行、且つ、近接して配置され、上記光源側から上記入射端面に照射される光を入射させて射出端面に向かって導光する導光体と、
この導光体により導光され、上記射出端面から射出した光を、ライン状の被照明部に向けて反射させるミラー部材と、を有し、
上記導光体は、表面を上記被照明部に向けて上記被照明部と平行に、且つ、ライン状の被照明部の長手方向を含んで被照明部に直交する法線面を介して、上記射出端面が上記ミラー部材と逆の側にあるように配置され、上記導光体の表面および裏面の少なくとも一方に、配光制御領域が形成され、
該配光制御領域には、斜面の外向き法線が光源側に傾く複数の傾斜面:aと、斜面の外向き法線が射出端面側に傾く複数の傾斜面:bが、上記入射端面側から射出端面側に向かって交互に配列して形成され、上記導光体の表面側から外側へ、被照明部に直交するように伸びる方向:Pから、上記傾斜面:aの外向き法線までの角:θa、上記方向:Pから上記傾斜面:bの外向き法線までの角:θbの大小関係が、
θa<θb
であり、
上記配光制御領域が上記導光体の表面に形成されている場合、上記角:θaと上記角:θbの和が略90度であり、上記配光制御領域が上記導光体の裏面に形成されている場合、上記角:θaと上記角:θbの和が略270度であって、
上記導光体により導光され、上記配光制御領域に入射して被照明部側に射出する光が、上記ミラー部材により反射される光とは、上記法線面の逆の側から上記被照明部を照射するように形成されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項1記載の照明装置において、
配光制御領域における傾斜面aと傾斜面bとの間に、導光体表面と平行で細い平面領域が存在することを特徴とする照明装置。 - 請求項1または2記載の照明装置において、
導光体の少なくとも射出端面部に、透過光を拡散させる拡散手段を有することを特徴とする照明装置。 - 請求項3記載の照明装置において、
拡散手段の拡散領域が、導光体の射出端面部からの射出光と、配光制御領域により導光体表面から射出する射出光とを拡散するように設けられていることを特徴とする照明装置。 - 請求項3または4記載の照明装置において、
拡散手段の少なくとも一部が、導光体に拡散面として形成されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項3または4記載の照明装置において、
拡散手段が、少なくとも一部が、導光体と別体の拡散板であることを特徴とする照明装置。 - 請求項6記載の照明装置において、
導光体の表面側に、光源からの光が被照明部に直接入射するのを遮断する遮蔽部材を有することを特徴とする照明装置。 - 原稿面をライン状に照明し、原稿面からの光を、ミラーとレンズを有する読取光学系により撮像素子上に結像させ、原稿画像を読取る画像読取装置であって、
原稿面をライン状に照明する照明装置として、請求項1〜7の任意の1に記載のものを用いることを特徴とする画像読取装置。 - 請求項8記載の画像読取装置において、
照明装置と読取光学系と撮像素子が、ライン状の被照明部の長手方向に直交し、原稿面に平行な方向へ移動可能な走行体に搭載されたことを特徴とする画像読取装置。
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