JP6149322B2 - 光源装置及び画像読み取り装置 - Google Patents

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本発明は、光源装置及び画像読み取り装置に関し、より特定的には、原稿面に光を照射する光源装置及び画像読み取り装置に関する。
従来の光源装置に関する発明としては、例えば、特許文献1に記載の線状光源装置が知られている。図11は、特許文献1に記載の線状光源装置500の分解斜視図である。
線状光源装置500は、図11に示すように、導光体502、光反射部材504及び光源506を備えている。導光体502は、左右方向に延在する透明部材である。導光体502の上面の左右方向の中央には、V字状の傾斜面502aが設けられている。
光源506は、導光体502の底面の左右方向の中央に対向するように配置される。光源506が放射した光は、導光体502の底面の左右方向の中央から導光体502内に入射し、傾斜面502aにおいて導光体502の右半分及び左半分に向けて反射される。
光反射部材504は、板状部504a,504b及び連結部504cを含んでいる。板状部504a,504bは、矩形状をなしており、前後方向において互いに対向している。また、板状部504aの下端は、後ろ側に折り曲げられており、板状部504bの下端は、前側に折り曲げられている。連結部504cは、板状部504a,504bを接続する三角柱である。光反射部材504は、連結部504cが傾斜面502aに接触し、板状部504a,504bの下端が、光源506の底面に接触するようにして導光体502に取り付けられる。これにより、光反射部材504は、光源506を導光体502に固定している。
しかしながら、特許文献1に記載の線状光源装置500では、光源506を精度よく位置決めした状態で導光体502に固定することが困難である。より詳細には、光反射部材504は、板状部504a,504bにより光源506を前後方向から挟むことにより、光源506を導光体502に固定している。そのため、光源506の前後方向における移動は光反射部材504により規制されるものの、光源506の左右方向における移動は光反射部材504により規制されない。よって、光源506が傾斜面502aに対して所望の位置から左右方向にずれるおそれがある。その結果、導光体502の右半分に導かれる光の光量と導光体502の左半分に導かれる光の光量とに差が生じるおそれがある。
特許第3930085号
そこで、本発明の目的は、精度よく位置決めした状態で光源部を導光体に対して固定することができる光源装置及び画像読み取り装置を提供することである。
本発明の一形態に係る光源装置は、
光源部と、
導光体と、
ホルダと、
を備えており、
前記導光体は、
第1の導光部及び第2の導光部と、
前記第1の導光部及び前記第2の導光部に接続されている接続部であって、前記光源部が放射した光が入射する入射面、該入射面から入射した光の一部が該第1の導光部に入射するように該光の一部を反射する第1の反射面、及び、該入射面から入射した光の一部が該第2の導光部に入射するように該光の一部を反射する第2の反射面を含んでいる接続部と
を含んでおり、
前記第1の導光体、前記接続部及び前記第2の導光体は、この順に第1の方向に並んでおり、
前記第1の反射面及び前記第2の反射面は、この順に第1の方向に並んでおり、
前記ホルダは、
前記第1の反射面及び前記第2の反射面に接触する位置決め部と、
前記第1の方向における移動を規制するように該光源部を前記接続部に固定する固定部と、
を含んでいること、
を特徴とする。
本発明の一形態に係る画像読み取り装置は、
前記光源装置を、
備えていること、
を特徴とする。
本発明によれば、精度よく位置決めした状態で光源部を導光体に対して固定することができる。
本発明の一実施形態に係る光源装置を備えた画像読み取り装置の構成図である。 光源装置の外観斜視図である。 光源装置の外観斜視図である。 光源装置の分解斜視図である。 光源装置の導光体の導光部の斜視図である。 光源装置をz軸方向の正方向側から平面視した図である。 図3のA−Aにおける断面構造図である。 第1の変形例に係る光源装置をz軸方向の正方向側から平面視した図である。 第2の変形例に係る光源装置の外観斜視図である。 第2の変形例に係る光源装置をz軸方向の正方向側から平面視した図である。 特許文献1に記載の線状光源装置の分解斜視図である。
以下に、本発明の一実施形態に係る導光体を備えた画像読み取り装置について説明する。
(画像読み取り装置の構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る光源装置27を備えた画像読み取り装置10の構成図である。以下では、鉛直方向をz軸と定義し、スライダーユニット18,20の移動方向(すなわち、副走査方向)をx軸と定義する。そして、x軸及びz軸に直交する方向(すなわち、主走査方向)をy軸と定義する。
画像読み取り装置10は、図1に示すように、本体12、プラテンガラス16、スライダーユニット18,20、結像レンズ22及び撮像素子24を備えている。
本体12は、プラテンガラス16、スライダーユニット18,20、結像レンズ22及び撮像素子24が設けられている直方体状の筐体である。プラテンガラス16は、本体12のz軸の正方向側に設けられている開口に取り付けられている長方形状の透明板である。原稿Pは、プラテンガラス16の上面に、読み取り面をz軸の負方向側に向けた状態で載置される。
スライダーユニット18は、原稿Pが読み取られているときに、図1に示すように、原稿Pに沿って、図示しないモータ、ベルト及びプーリー等の移動手段により、x軸の正方向側に向かって速度Vで移動させられる。スライダーユニット18は、図1に示すように、光源装置27及びミラー29を含んでいる。
光源装置27は、原稿Pに向けて2方向から光を放射し、例えば、LED及び導光体の組み合わせにより構成される。光源装置27の詳細については後述する。ミラー29は、図1に示すように、原稿Pにおいて反射した光Bをx軸の負方向側(スライダーユニット18のスライド方向の一方側)に反射する。
スライダーユニット20は、原稿Pが読み取られているときに、図1に示すように、原稿Pに沿って、図示しないモータ、ベルト及びプーリー等の移動手段により、x軸の正方向側に向かって速度V/2で移動させられる。スライダーユニット20は、ミラー30,32を含んでいる。
ミラー30は、ミラー29において反射した光Bをz軸の負方向側に反射させる。ミラー32は、ミラー30において反射した光Bをx軸の正方向側に反射させる。
結像レンズ22は、光Bによって得られる光学像を撮像素子24に結像させる。撮像素子24は、ミラー32において反射した光Bを受光する受光素子である。具体的には、撮像素子24は、y軸に延びる一次元状の撮像領域を有し、結像レンズ22によって結像された光学像を走査して原稿Pの像を読み取るCCDカメラ等のラインセンサである。
(光源装置の構成)
以下に、光源装置27の構成について図面を参照しながら説明する。図2及び図3は、光源装置27の外観斜視図である。図4は、光源装置27の分解斜視図である。図5は、光源装置27の導光体42の導光部46の斜視図である。図6は、光源装置27をz軸方向の正方向側から平面視した図である。図7は、図3のA−Aにおける断面構造図である。
光源装置27は、図2ないし図4に示すように、光源部40、導光体42及びホルダ44を備えている。光源装置27は、原稿Pの読み取り位置に対して2方向から光を照射し、図1に示すように、z軸方向に延在する直線に関して線対称な構造を有している。
導光体42は、図2ないし図4に示すように、導光部46,48及び接続部50を含んでいる。導光部46,48は、y軸方向に延在している棒状の透明部材である。導光体42は、例えば、ポリメタクリル酸メチルにより作製される。図5に示すように、導光部46,48のz軸方向の負方向側の面には、y軸方向に並ぶ複数のプリズムが設けられている。各プリズムは、x軸方向から平面視したときに三角形状をなしている。これにより、プリズムは、導光部46,48内の光を導光部46,48外に向けて反射する。本実施形態では、プリズムは、光をz軸の正方向側に反射させて原稿Pに向けて光を放射する。なお、プリズムの代わりに、白色樹脂面が設けられていてもよい。白色樹脂面では拡散反射が生じる。
接続部50は、図2ないし図4に示すように、導光部46,48のy軸方向の正方向側の端部に接続されている。導光部46、接続部50及び導光部48は、x軸方向の負方向側から正方向側へとこの順に並んでいる。また、接続部50は、図4に示すように、反射面S1,S2,入射面S3,保持面S4、上面S5及び底面S6を含んでいる。
保持面S4は、光源部40が接触する面であり、接続部50のy軸方向の正方向側の面である。入射面S3は、保持面S4のx軸方向の中央が窪むことにより形成されており、z軸方向に延在する円筒を円筒の中心軸に沿って半分に分割した形状をなしている。反射面S1,S2は、保持面S4に対して、y軸方向の負方向側に設けられている。すなわち、反射面S1,S2は、接続部50のy軸方向の負方向側の面であり、x軸方向の負方向側から正方向側へとこの順に並んでいる。また、反射面S1は、x軸方向の正方向側であってy軸方向の負方向側を向く平面である。反射面S2は、x軸方向の負方向側であってy軸方向の負方向側を向く平面である。これにより、反射面S1,S2は、z軸方向から平面視したときにV字型をなしている。また、反射面S1,S2は、接続部50のx軸方向の中心を通過するy軸方向に平行な直線に関して、互いに線対称な構造を有している。
上面S5は、保持面S4と反射面S1,S2とを接続する面であり、接続部50のz軸方向の正方向側の面である。底面S6は、保持面S4と反射面S1,S2とを接続する面であり、接続部50のz軸方向の負方向側の面である。これにより、上面S5と底面S6とが互いに対向しており、上面S5が、底面S6に対してz軸方向の正方向側に設けられている。また、上面S5及び底面S6はそれぞれ、図7に示すように、保持面S4からy軸方向の負方向側に向かって所定の区間Aにおいて、保持面S4に対して鈍角をなしている。また、x軸方向から平面視したときに、上面S5と底面S6とは、互いに線対称な構造を有している。
光源部40は、図4に示すように、光源66及び回路基板68を含んでいる。回路基板68は、光源66を駆動するための駆動回路が設けられた基板であり、矩形状の平板である。回路基板68は、保持面S4に接触するように配置されている。
光源66は、例えば、LEDにより構成され、回路基板68のy軸方向の負方向側の主面上に実装されている。光源66は、図6に示すように、入射面S4により形成されている凹部内に収容されている。光源66は、y軸の負方向側、z軸の正方向側及び負方向側、並びに、x軸の正方向側及び負方向側に向けて光を放射する。本実施形態では、光源66は、y軸を中心として120度程度の半減角(中心方向に対して輝度が50%となる角度)を有している。光源66が放射した光は、図4に示すように、入射面S3を介して接続部50内に入射する。
ホルダ44は、図1ないし図3に示すように、光源部40を保持面S3に固定する金属部材であり、1枚の金属板(例えば、SUS板)がコ字型に折り曲げ加工されて作製されている。ホルダ44は、図4に示すように、枠部52、固定部54,56、延在部58,60及び位置決め部62,64を含んでいる。枠部52は、長方形状の枠状をなしており、y軸方向に直交する面である。枠部52には、長方形状の開口が設けられている。固定部54は、枠部52の開口のx軸方向の負方向側の短辺からx軸方向の正方向側に突出している帯状部材である。固定部54は、y軸方向の正方向側に向かって僅かに折り曲げられている。固定部56は、枠部52の開口のx軸方向の正方向側の短辺からx軸方向の負方向側に突出している帯状部材である。固定部56は、y軸方向の正方向側に向かって僅かに折り曲げられている。
延在部58は、枠部52のz軸方向の正方向側の長辺に接続されており、枠部52に対してy軸方向の負方向側に折り曲げられている。延在部60は、枠部52のz軸方向の負方向側の長辺に接続されており、枠部52に対してy軸方向の負方向側に折り曲げられている。これにより、延在部58,60は、z軸方向において互いに対向している。
位置決め部62は、延在部58からz軸方向の負方向側に突出している突起である。位置決め部64は、延在部60からz軸方向の正方向側に突出している突起である。
以上のように構成されたホルダ44は、光源部40を保持面S4に固定する。より詳細には、枠部52が保持面S4に接触し、延在部58が上面S5に接触し、延在部60が底面S6に接触する。これにより、延在部58,60はそれぞれ、図7に示すように、上面S5及び底面S6に沿ってy軸方向の負方向側に向かって延在している。前記の通り、上面S5及び底面S6はそれぞれ、保持面S4からy軸方向の負方向側に向かって所定の区間Aにおいて、保持面S4に対して鈍角をなしている。したがって、延在部58,60はそれぞれ、上面S5及び底面S6に沿うように保持面S4からy軸方向の負方向側に向かって所定の区間Aにおいて、保持面S4に対して鈍角をなしている。また、x軸方向から平面視したときに、延在部58,60とは、互いに線対称な構造を有している。更に、延在部58,60はそれぞれ、z軸方向から平面視したときに、反射面S1,S2まで到達している。
また、反射面S1,S2から突出している位置決め部62,64は、図6に示すように、V字型をなす反射面S1,S2間に挟まれている。これにより、位置決め部62,64は、反射面S1,S2に対して点接触している。これにより、ホルダ44は、位置決め部62,64により、反射面S1,S2に対して位置決めされた状態で、接触部50に係合している。
また、光源部40は、枠部52の開口内に収まっている。固定部54は、図6に示すように、回路基板68のx軸方向の負方向側の辺に圧接することにより、回路基板68に力F1を加えている。固定部56は、回路基板68のx軸方向の正方向側の辺に圧接することにより、回路基板68に力F2を加えている。力F1は、y軸方向の負方向側に向かう(保持面S4に垂直な)成分とx軸方向の正方向側に向かう成分とを有する力である。力F2は、y軸方向の負方向側に向かう(保持面S4に垂直な)成分とx軸方向の負方向側に向かう成分とを有する力である。すなわち、固定部56,58は、x軸方向の両側から光源部40を挟んでいる。これにより、固定部56,58は、光源部40を保持面S4に押さえ付けると共に、光源部40のx軸方向における移動を規制している。
次に、光源装置27における光の経路の詳細について図6及び図7を参照しながら説明する。
光源66は光を放射する。これにより、光源66が放射した光は、入射面S3を介して接続部50内に入射する。入射面S3から入射した光の一部(光B1)は、反射面S1に入射する。反射面S1は、光B1を全反射する。これにより、入射面S3から入射した光B1は、導光部46に入射する。また、入射面S3から入射した光の一部(光B2)は、反射面S1に入射せずに、直接に導光部46に入射する。
導光部46に入射した光B1,B2は、導光部46の内周面において全反射を繰り返しながらy軸方向の負方向側へと進行する。光B1,B2は、y軸方向に向かって進行中に、導光部46に設けられたプリズムにおいて反射される。これにより、光B1,B2は、z軸方向の正方向側に向かって導光部46外へと出射する。
入射面S3から入射した光の一部(光B3)は、反射面S2に入射する。反射面S2は、光B3を全反射する。これにより、入射面S3から入射した光B3は、導光部48に入射する。また、入射面S3から入射した光の一部(光B4)は、反射面S2に入射せずに、直接に導光部48に入射する。
導光部48に入射した光B3,B4は、導光部48の内周面において全反射を繰り返しながらy軸方向の負方向側へと進行する。光B3,B4は、y軸方向の負方向側に向かって進行中に、導光部48に設けられたプリズムにおいて反射される。これにより、光B3,B4は、z軸方向の正方向側に向かって導光部48外へと出射する。
(効果)
本実施形態に係る光源装置27によれば、精度よく位置決めした状態で光源部40を導光体42に対して固定することができる。より詳細には、光源装置27では、ホルダ44の位置決め部62,64が反射面S1,S2に接触している。これにより、ホルダ44と反射面S1,S2との位置決めがなされる。更に、ホルダ44の固定部54,56は、x軸方向における移動を規制するように光源部40を保持面S4に固定している。具体的には、固定部54は、回路基板68のx軸方向の負方向側の辺に圧接することにより、回路基板68に力F1を加えている。固定部56は、回路基板68のx軸方向の正方向側の辺に圧接することにより、回路基板68に力F2を加えている。力F1は、y軸方向の負方向側に向かう成分とx軸方向の正方向側に向かう成分とを有する力である。力F2は、y軸方向の負方向側に向かう成分とx軸方向の負方向側に向かう成分とを有する力である。よって、光源部40がホルダ44に対してx軸方向に移動することが抑制される。その結果、x軸方向において精度よく位置決めした状態で光源部40を導光体42に対して固定することが可能となる。これにより、導光部46に入射する光の光量と導光部48に入射する光の光量とを近づけることが可能となる。
また、ホルダ44は、y軸方向に延在する直線に関して線対称な構造を有している。これにより、ホルダ44が外部からの衝撃や熱等によって伸縮したとしても、導光部46が放射する光の配光と導光部48が放射する光の配光との線対称性が維持される。よって、原稿Pの読み取り位置に照射される光の配光の変動が抑制される。
また、光源装置27によれば、位置決め部62,64は、反射面S1,S2に対して点接触している。また、反射面S1,S2は、接続部50のx軸方向の中心を通過するy軸方向に平行な直線に関して、互いに線対称な構造を有している。これにより、位置決め部62,64は、接続部50のx軸方向の中心を通過するy軸方向に平行な直線上に位置するようになる。すなわち、ホルダ44が、接続部50のx軸方向の中心において接続部50に固定されるようになる。光源部40は、接続部50のx軸方向の中心を通過するy軸方向に平行な直線上に位置しているので、ホルダ44により保持面S4に対して均等な力により押し付けられるようになる。
また、光源装置27によれば、光源部40が放射した光が効率よく導光部46,48に導かれる。より詳細には、上面S5及び底面S6はそれぞれ、保持面S4からy軸方向の負方向側に向かって所定の区間Aにおいて、保持面S4に対して鈍角をなしている。これにより、z軸と小さな角度(例えば、40度以下)をなす方向に光源部40から放射された光が、上面S5及び底面S6の区間Aにおいて全反射され、反射面S1,S2に向かうようになる。その結果、導光部46,48に導かれる光の光量が多くなる。特に、x軸方向から平面視したときに、上面S5と底面S6とは、互いに線対称な構造を有していることにより、上面S5において全反射される光の光量と底面S6において全反射される光の光量とを近づけることが可能となる。
(第1の変形例)
以下に、第1の変形例に係る光源装置27aについて図面を参照しながら説明する。図8は、第1の変形例に係る光源装置27aをz軸方向の正方向側から平面視した図である。
光源装置27と光源装置27aとは、導光体42の形状において相違する。より詳細には、z軸方向から平面視したときに、保持面S4と導光部46とを接続する面、及び、保持面S4と導光部48とを接続する面は、凸曲面をなしている。本実施形態は、凸曲面は、楕円弧である。
ここで、保持面S4と導光部46とを接続する楕円弧の一方の焦点は、z軸方向から平面視したときに、光源66と重なっている。保持面S4と導光部46とを接続する楕円弧の一方の焦点は、z軸方向から平面視したときに、導光部46のy軸方向の正方向側の端部におけるx軸方向の中央と重なっている。
また、保持面S4と導光部48とを接続する楕円弧の一方の焦点は、z軸方向から平面視したときに、光源66と重なっている。保持面S4と導光部48とを接続する楕円弧の一方の焦点は、z軸方向から平面視したときに、導光部48のy軸方向の正方向側の端部におけるx軸方向の中央と重なっている。
以上のような光源装置27aによれば、保持面S4と導光部46とを接続する面、及び、保持面S4と導光部48とを接続する面において全反射した光はそれぞれ、導光部46,48に向かうようになる。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
(第2の変形例)
以下に、第2の変形例に係る光源装置27bについて図面を参照しながら説明する。図9は、第2の変形例に係る光源装置27bの外観斜視図である。図10は、第2の変形例に係る光源装置27bをz軸方向の正方向側から平面視した図である。
光源装置27と光源装置27bとは、固定部57が設けられている点、及び、位置決め部62,64(位置決め部64は図示せず)の形状において相違する。より詳細には、光源装置27bでは、枠部52の開口の短辺をつなぐ固定部57が設けられている。これにより、光源部40がより強固に保持面S4に固定されるようになる。
また、位置決め部62,64がそれぞれ、z軸方向から平面視したときにV字型をなしている。これにより、位置決め部62,64は、反射面S1,S2に対して面接触するようになる。これにより、位置決め部62,64は、反射面S1,S2に対して安定して接触するようになる。
(その他の実施形態)
本発明に係る光源装置は、光源装置27,27a,27bに限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。
本発明に係る光源装置及び画像読み取り装置は、精度よく位置決めした状態で光源部を導光体に対して固定することができる点において優れている。
S1,S2 反射面
S3 入射面
S4 保持面
S5 上面
S6 底面
27,27a,27b 光源装置
40 光源部
42 導光体
44 ホルダ
46,48 導光部
50 接続部
52 枠部
54,56,57 固定部
58,60 延在部
62,64 位置決め部
66 光源
68 回路基板

Claims (12)

  1. 光源部と、
    導光体と、
    ホルダと、
    を備えており、
    前記導光体は、
    第1の導光部及び第2の導光部と、
    前記第1の導光部及び前記第2の導光部に接続されている接続部であって、前記光源部が放射した光が入射する入射面、該入射面から入射した光の一部が該第1の導光部に入射するように該光の一部を反射する第1の反射面、及び、該入射面から入射した光の一部が該第2の導光部に入射するように該光の一部を反射する第2の反射面を含んでいる接続部と
    を含んでおり、
    前記第1の導光体、前記接続部及び前記第2の導光体は、この順に第1の方向に並んでおり、
    前記第1の反射面及び前記第2の反射面は、この順に前記第1の方向に並んでおり、
    前記ホルダは、
    前記第1の反射面及び前記第2の反射面に接触する位置決め部と、
    前記第1の方向における移動を規制するように該光源部を前記接続部に固定する固定部と、
    を含んでいること、
    を特徴とする光源装置。
  2. 前記接続部は、
    前記光源部が接触する保持面を、
    更に含んでおり、
    前記固定部は、第1の力及び第2の力を前記光源部に加えており、
    前記第1の力は、前記保持面に垂直な成分と前記第1の方向に向かう成分とを有し、
    前記第2の力は、前記保持面に垂直な成分と前記第1の方向と反対方向に向かう成分とを有していること、
    を特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  3. 前記位置決め部は、前記第1の反射面及び前記第2の反射面に対して点接触していること、
    を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の光源装置。
  4. 前記接続部は、
    前記光源部が接触する保持面を、
    更に含んでおり、
    前記第1の反射面及び前記第2の反射面は、前記保持面に対して、前記第1の方向に直交する第2の方向側に設けられており、
    前記接続部は、前記保持面と前記第1の反射面及び前記第2の反射面とを接続し、互いに対向する上面及び底面を更に含んでおり、
    前記上面は、前記底面に対して、前記第1の方向及び前記第2の方向に直交する第3の方向に設けられており、
    前記ホルダは、
    前記保持面から前記上面に沿って前記第2の方向に延在する第1の延在部と、
    前記保持面から前記底面に沿って前記第2の方向に延在する第2の延在部と、
    を更に含んでいること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光源装置。
  5. 前記第1の延在部及び前記第2の延在部は、前記保持面から前記第2の方向に向かって所定の区間において、該保持面に対して鈍角をなしていること、
    を特徴とする請求項4に記載の光源装置。
  6. 前記第1の延在部と前記第2の延在部は、前記第1の方向から平面視したときに、互いに線対称な構造を有していること、
    を特徴とする請求項5に記載の光源装置。
  7. 前記第1の延在部及び前記第2の延在部は、前記第1の反射面及び前記第2の反射面まで到達していること、
    を特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれかに記載の光源装置。
  8. 前記上面及び前記底面はそれぞれ、前記保持面から前記第2の方向に向かって所定の区間において、該保持面に対して鈍角をなしていること、
    を特徴とする請求項4ないし請求項7のいずれかに記載の光源装置。
  9. 前記位置決め部は、前記第1の延在部から前記第3の方向の反対方向に突出する第1の突起、及び、前記第2の延在部から前記第3の方向に突出する第2の突起により構成されていること、
    を特徴とする請求項4ないし請求項8のいずれかに記載の光源装置。
  10. 前記第3の方向から平面視したときに、前記保持面と前記第1の導光部とを接続する面、及び、該保持面と前記第2の導光部とを接続する面は、凸曲面をなしていること、
    を特徴とする請求項4ないし請求項9のいずれかに記載の光源装置。
  11. 前記凸曲面は、楕円弧であること、
    を特徴とする請求項10に記載の光源装置。
  12. 請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の前記光源装置を、
    備えていること、
    を特徴とする画像読み取り装置。
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