JP6540425B2 - 線状光源装置 - Google Patents

Description

この発明は線状光源装置に関するものであり、特に、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナー、バーコードリーダ等に使用される画像読取装置の照明用光源として利用される読取用の線状光源装置に係わるものである。

近年、上述の画像読取装置において、小型で低消費電力のＬＥＤを利用した線状光源装置が読取装置の光源として使用されるようになってきていて、例えば、特開２０１４−６４０７１号公報（特許文献１）にその技術が開示されている。
図４に、この従来技術の読取用の線状光源装置を組み込んだ読取装置の概略が示されている。

この読取装置に組み込まれる線状光源装置１は、図４（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ２と、棒状の導光体３とを有し、このＬＥＤ２は、導光体３の長手方向（軸方向）端面に対向するように配置されている。
そして、図４（Ａ）に示すように、導光体３に平行に延びるように反射ミラー６が並設されている。導光体３の側周面には、長手方向に沿って延びて原稿載置台７の原稿読取面７１に向けて光を反射する主反射部４と、反射ミラー６に向けて光を反射する副反射部５とが形成されている。

上記構成において、図４（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ２より発せられた光は、導光体３の長手方向端面（入射端面）から該導光体３の内部に入射し、その内部で反射を繰り返しながら軸方向に進行する。導光体３の内部を進行する光は、一部が主反射部４または副反射部５によって反射されて、それぞれ導光体３の長手方向に対して垂直な方向に出射される。
図４（Ａ）に示すように、主反射部４で反射された光は、原稿載置台７の原稿読取面７１に向かい、一方、副反射部５で反射された光は、これに対向配置された反射ミラー６により反射されて原稿読取面７１に向かうものである。

ところで、原稿読取用の線状光源装置は、原稿読取面において照度分布の均一性が高い照明領域を形成することが望ましい。特に、原稿読取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）の均一性は形成が困難であり、種々の対策が考えられている。
上記特許文献１では、断面配光の均一性を向上させるため、導光体に設けられた反射部の一部に非反射部分を形成することにより、配光分布のバランスを調節する技術が開示されている。
図５（Ａ）（Ｂ）にその概要が示されており、導光体３の主反射部４には、反射部分４ａの周方向の中央領域に非反射部分４ｂが形成されている。
これにより、主反射部４からの光による原稿読取面７１の副走査方向での照度分布が調整され、主反射部４からの光による原稿読取面７１の副走査方向における照度分布と、副反射部５からの光による原稿読取面７１の副走査方向での照度分布とのバランスが良くなり、副走査方向における照度均一性の高い高照度照明領域を形成できるとするものである。

ところが、この種の画像読取装置では、ミラー、レンズ、受光部に設けられたセンサの取り付け位置や角度にはそれぞればらつきがあるため、個々の画像読取装置には、読取り位置にある程度のばらつきが生じ、装置によって個体差が生じやすい。この読取り位置がばらついた場合であっても原稿読取りを正常に行うためには、原稿読取面の副走査方向にある程度幅の広い有効照射領域を形成することが必要とされる。
しかしながら特許文献１の構成では、図６（Ａ）に示すように、主反射部４の中央領域に非反射部分４ｂを設けたことにより、断面配光の均一性は確保できるものの、有効照射領域Ｘとして利用される領域（断面配光の均一性が保たれたフラット部分）を広く確保することが困難である、という問題がある。

そこで、有効照射領域Ｘを広くしようとして、図６（Ｂ）に示すように、主反射部４における非反射部分４ｂの両側の反射部分４ａ、４ａの周方向の長さを大きくすると、導光体３の周方向において各反射部分４ａ、４ａの中心が離間してしまって、その中心間距離Ｌが大きくなり、各反射部分４ａ、４ａからの配光ピーク位置が離れる方向にシフトしてしまい、これによって光量の落ち込み（リップル）が形成され、断面配光分布を悪化させてしまうという別の問題がある。
一方で、各反射部分４ａ、４ａの中心を離間させないよう、反射部分４ａを長くすると、今度は非反射部分４ｂが消失し、離間させていた反射部分が一体化してしまい、断面配光分布における照度の均一性が確保されにくいという初期の問題に戻ってしまう。

特開２０１４−６４０７１号公報

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、棒状の導光体と、該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を備え、前記導光体の外面には、当該導光体の長手方向に沿って形成され、反射光が直接的に原稿読取面に向かう反射部を備えた原稿読取用の線状光源装置において、原稿読取面における断面配光分布の均一性を保ちつつ、有効照射領域を広く確保することのできる構造を提供せんとするものである。

上記課題を解決するために、この発明に係る読取用の線状光源装置は、前記反射部が、前記導光体の周方向に形成された複数の反射素子が軸方向に配置されてなる反射素子群を複数備え、該反射素子群は周方向において互いに変位されていて、隣接する反射素子群における発光素子は、前記導光体の軸方向において互いに変位されており、かつ、周方向で重なりあう領域を有していることを特徴とする。
また、前記導光体の外面には、反射光が、前記導光体に対向配置された反射鏡を介して間接的に原稿読取面に向かう副反射部を備えていることを特徴とする。
また、前記反射素子は、レーザ加工溝であることを特徴とする。

この発明の読取用の線状光源装置によれば、反射部を構成する各反射素子群の反射素子が周方向で重なり合う領域を有しているために、各発光素子群から得られる配光ピーク位置を適切な距離で離間させると共に、各反射素子の幅を広く確保することが可能となるために、広い有効照射領域を確保することが可能となるものである。

本発明の読取用の線状光源装置の実施例１の部分正面図（Ａ），側面図（Ｂ），原稿読読取面における断面配光図（Ｃ），全体の斜視図（Ｄ）。 本発明の実施例２の部分正面図（Ａ），側面図（Ｂ），原稿読読取面における断面配光図（Ｃ）。 本発明の実施例２の部分正面図（Ａ），側面図（Ｂ），原稿読読取面における断面配光図（Ｃ）。 本発明の効果を表すための断面配光図で、（Ａ）は従来例、（Ｂ）は本発明。 従来の線状光源装置の斜視図（Ａ），そのＢ部拡大図（Ｂ）。 従来の線状光源装置の不具合の説明図（Ａ），改良例の不具合の説明図（Ｂ）。

図１は、本発明の読取用の線状光源装置１を示す図で、（Ａ）は導光体の部分正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は原稿読取面での断面配光図、（Ｄ）は全体斜視図である。
図１において、透光性部材よりなる長尺な棒状の導光体３の端面には、ＬＥＤ２が対向配置されている。
導光体３には、主反射部４と副反射部５とが形成されていて、ここでは図示されないが、図４に示す従来例と同様に、主反射部４からの反射光は原稿載置台７上の原稿読取面７１に向けて出射する。また、導光体３の副反射部５からの反射光は、対向配置された反射鏡６により反射されて前記原稿読取面７１に向けて出射される。

図１（Ａ）に示すように、主反射部４は、複数の（この実施例では２つの）反射素子群４１，４２からなり、各反射素子群４１，４２、例えば、一方の反射素子群４１は、導光体３の周方向に形成された複数の反射素子４１ａ，４１ａが導光体３の軸方向の同一線上に所定の間隔で配置されたものからなる。同様に、他の反射素子群４２も、複数の反射素子４２ａ，４２ａからなる。
これらの各反射素子群４１、４２は、導光体３の周方向において互いに変位されていて、その中心線Ｏ１，Ｏ２は離間しており重なることはない。
そして、隣接する各反射素子群４１，４２の反射素子４１ａ，４２ａは、導光体３の軸方向において互いに変位しており、かつ、周方向で重なりあう領域Ｙを有している。
こうすることで、各反射素子群４１，４２の中心間距離Ｌを大きくすることなく、その周方向の長さを大きくすることができるので、各反射素子群４１ａ，４２ａから得られる有効照射領域Ｘを、リップルを生じることなく、広く確保することができる。

なお、この実施例では、導光体３には、主反射部４と副反射部５を設けるものを示したが、副反射部を設けることなく、主反射部のみを設けた実施形態にも適用される。
また、反射素子４１ａ，４２ａは、導光体３の射出面側に光を反射する機能を有するものであれば、どのような形状又は材質で構成されるものであってもよい。例えば、プリズム加工された凹部又は凸部や、加工溝であってもよく、あるいは、反射部材を塗布ないし蒸着させたもので構成されていてもよい。そして、反射素子の加工方法としては、金型成形やレーザ加工、反射材のパターン印刷等の種々の手法が挙げられる。ただ、これらの加工方法のなかでは、レーザによる溝加工が、作業の容易性、精確性、加工コストなどの点からから最も好適である。

図２に他の実施例が示されていて、この実施例では、主反射部４は、各々の中心Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３が周方向において変位した３つの反射素子群４１，４２，４３からなる。これらの各反射素子群４１，４２，４３が、軸方向に所定の間隔で形成された複数の反射素子４１ａ，４２ａ，４３ａからなることは図１の実施例と同様である。
そして、第１の反射素子群４１の反射素子４１ａと第２の反射素子群４２の反射素子４２ａは、軸方向で互いに変位するとともに、軸方向からみて周方向に重なり合う領域を有し、また、第２の反射素子群４２の反射素子４２ａと第３の反射素子群４３の反射素子４３ａは、軸方向で互いに変位するとともに、軸方向からみて周方向に重なり合う領域を有している。こうして各反射素子４１ａ，４２ａ，４３ａは、いわゆる、千鳥状に配置されている。
このような構成とすることで、原稿読取面において、断面配光が均一な、より広い有効照射領域を確保することができる。

なお、反射素子群における各反射素子の軸方向での配置は、必ずしも等間隔に規則的な配置とすることに限定されず、特に、導光体の入射端側と、反対側とで配置間隔を変えることも可能である。また、同一の反射素子群内の反射素子の周方向の長さも等しいものに限定されず、更には、各反射素子群間での反射素子の長さも等しいものに限られない。

図１に示す第１の実施例による効果を表すグラフが図３に示されている。
（Ａ）は図５に示す従来例による原稿読取面での断面配光分布を示し、（Ｂ）は本発明における断面配光分布を示す。
図から分かるように、本発明によれば、配光が均一な広い有効照射領域が得られるものである。

２つの反射素子群からなる反射部を備える実施形態の具体的な一数値例を挙げると以下の通りである。
＜導光体＞ 全長３４０ｍｍ、直径５ｍｍ
＜反射素子＞ レーザ溝加工
溝の周方向長さ０．５〜１．３ｍｍ、溝幅０．２ｍｍ、溝深さ０．０５、溝ピッチ０．７〜１．０ｍｍ
第１反射素子群と第２反射素子群の周方向での重なり領域 ０．１６ｍｍ

以上のように、本発明においては、導光体の反射部を、周方向に形成された複数の反射素子が軸方向に配置されてなる複数の反射素子群から構成し、その反射素子群は周方向において互いに変位するとともに、隣接する反射素子群における発光素子は、前記導光体の軸方向において互いに変位されており、かつ、周方向で重なりあう領域を有しているものとしたので、各反射素子群間に非反射部を形成することなく、反射素子の長さを大きく確保することができて、原稿読取面でリップルを生じることなく、広い有効照射領域を確保できるという効果を奏するものである。

１ 読取用の線状光源装置
２ ＬＥＤ
３ 導光体
４ 主反射部
４１ （第１の）反射素子群
４１ａ 反射素子
４２ （第２の）反射素子群
４２ａ 反射素子
４３ （第３の）反射素子群
４３ａ 反射素子
５ 副反射部
６ 反射ミラー
７ 原稿載置台
７１ 原稿読取面
Ｘ 有効照射領域

Claims (3)

1. 棒状の導光体と、該導光体の軸方向における端面に対向して配置されたＬＥＤを備え、前記導光体の外面には、当該導光体の軸方向に沿って形成され、反射光が直接的に原稿読取面に向かう反射部を備えた原稿読取用の線状光源装置において、
   前記反射部は、前記導光体の周方向に延びるように形成された反射素子が複数軸方向に配置されてなる反射素子群を複数備え、該反射素子群の各々は周方向において互いに変位されていて、
   該反射素子群における反射素子は、隣接する他の反射素子群における反射素子に対して、前記導光体の軸方向において互いに変位されており、かつ、軸方向からみて周方向に重なりあう領域を有していることを特徴とする線状光源装置。
   
2. 前記導光体の外面には、反射光が、前記導光体に対向配置された反射鏡を介して間接的に原稿読取面に向かう副反射部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
3. 前記反射素子は、レーザ加工溝であることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
   
   
   

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