JP6682864B2

JP6682864B2 - 透過部材、照射装置及び電子ペン

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Publication number: JP6682864B2
Application number: JP2016005147A
Authority: JP
Inventors: 山口　義紀; 義紀山口; 大井　一成; 一成大井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: US10268281B2; JP2017126195A; US20170205902A1

Description

本発明は、透過部材、照射装置及び電子ペンに関する。

光照射装置等で用いられる透過部材に関する技術が知られている。例えば特許文献１には、入射面から入射した光源からの光を反射面及び出射面により屈曲させてシンボル読み取り領域に導くプリズムが開示されている。

特開２００６−２６０３４５号公報

特許文献１の技術では、光源からの光を１枚の反射面で反射させて照射対象であるシンボル読み取り領域に導いているため、その反射面を配置させる空間が光路上に必要になり、装置の小型化が難しかった。
そこで、本発明は、光源からの光を照射対象に導く装置において、１枚の反射面を光路上に配置する場合に比べて装置の小型化を可能にすることを目的とする。

本発明の請求項１に係る透過部材は、光源から照射対象までの光路の幅方向に並べて配置される複数の第１面であって、各第１面に入射してくる前記光源からの光を前記照射対象に向かう方向にそれぞれ屈折させる複数の第１面と、隣り合う前記第１面に挟まれて、当該隣り合う第１面とともに第１の起伏を形成する第２面と、前記第１面で屈折した光が出射する第３面であって、前記第１の起伏よりも小さい間隔の第２の起伏が、隣り合う前記第１面同士の間隙に入射する光が出射する第１領域に設けられ、前記第１領域以外の第２領域に平らな面を有する第３面とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る透過部材は、決められた一つの方向に進む光を照射する光源から照射対象までの光路の幅方向に並べて配置される複数の第１面であって、各々が長方形の形をしており、各第１面に入射してくる前記光源からの光を前記照射対象に向かう方向にそれぞれ屈折させる複数の第１面と、隣り合う前記第１面に挟まれて、当該隣り合う第１面とともに第１の起伏を形成する第２面と、前記第１面で屈折した光が出射する第３面であって、前記第１の起伏よりも小さい間隔の第２の起伏が設けられた第３面とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る透過部材は、光源から照射対象までの光路の幅方向に並べて配置される複数の第１面であって、各第１面に入射してくる前記光源からの光を前記照射対象に向かう方向にそれぞれ屈折させる複数の第１面と、隣り合う前記第１面に挟まれて、当該隣り合う第１面とともに第１の起伏を形成する第２面と、前記第１面で屈折した光が出射する第３面であって、前記第１の起伏よりも小さい間隔の第２の起伏を形成する粗面が設けられた第３面とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る透過部材は、請求項３に記載の構成において、前記第２の起伏は、間隔が不均一であることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る透過部材は、請求項３又は４に記載の構成において、前記第２の起伏の間隔は、第１の起伏の間隔の１０分の１以下であることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る照射装置は、請求項１から５までのいずれか１項に記載の透過部材と、前記透過部材に光を照射する前記光源とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る電子ペンは、請求項６に記載の照射装置と、ペン先と、前記照射装置が媒体に対して照射して前記ペン先が当該媒体に接触する接触位置に対応する位置にある当該媒体上の領域で反射した光に基づいて当該領域の画像を撮影する撮影装置と、前記撮影装置により撮影された画像に関する処理を行う処理装置とを備えることを特徴とする。

請求項１、２、３、６、７に係る発明によれば、光源からの光を照射対象に導く装置において、１枚の反射面を光路上に配置する場合に比べて装置の小型化を可能にすることができる。
請求項１に係る発明によれば、第１領域に第２の起伏が設けられていない場合に比べて、隣り合う第１面同士の間隙に入射する光をより多く照射対象に向かわせることができる。
請求項１に係る発明によれば、第３面の全体に第２の起伏が設けられている場合に比べて、照射対象に到達する光源からの光の強度を強くすることができる。

実施例に係る電子ペンシステムの全体構成を表す図符号化画像を説明するための図電子ペンの構成を表す図ペン先が突出した状態の電子ペンを表す図照射装置及び撮影装置を拡大して表す図透過部材を拡大して表す図第３面を拡大して表す図光源側から見た透過部材を表す図光源の反対側から見た透過部材を表す図第３面が平面である場合の光路の一例を表す図媒体に到達する光の強度の測定結果の一例を表す図変形例の透過部材を表す図変形例の媒体に到達する光の強度の測定結果の一例を表す図変形例の透過部材を表す図変形例の光路の一例を表す図ピッチ比率と光照射均一性の関係の一例を表す図変形例の透過部材の例を表す図変形例の透過部材を表す図変形例の透過部材を表す図

［１］実施例
図１は実施例に係る電子ペンシステム１００の全体構成を表す。電子ペンシステム１００は、電子ペン１と、媒体２００と、ＰＣ（Personal Computer）３００とを備える。電子ペン１は、媒体２００に文字や図形などをユーザが手書きで筆記する機能と、媒体２００上に形成された符号化画像を撮像する機能とを実現する。媒体２００上に形成された符号化画像は、決められた符号化方式に従って情報を符号化し画像化したものである。

媒体２００は、紙やＯＨＰシートなどのプラスチック、その他の材質のものでもよいし、表示内容が電気的に書き換えられる電子ペーパでもよい。ＰＣ３００は、電子ペン１によって指定された位置の符号化画像から情報が復号されると、復号された情報を用いて処理を実行する。ＰＣ３００は、例えば、ユーザにより電子ペン１を用いて手書きされた筆記内容を電子化し、電子文書を示す電子データを生成する。

図２は符号化画像を説明するための図である。図２に示すように、符号化画像は、複数の点状画像の集合で構成される。図２において、黒で示した矩形の領域Ａ１、Ａ２は点状画像が配置された領域に対応し、斜線の領域Ａ３からＡ９は点状画像が配置されていない領域に対応する。符号化画像は、媒体２００を識別する識別情報や媒体２００上の位置を示す位置情報を表す画像であり、点状画像の配置パターンに応じて情報が表される。

図３は電子ペン１の構成を表す。電子ペン１は、筐体１０と、フレーム２０と、電子部品群３０と、リフィル４０と、ノック部材５０と、シャフト６０と、支持部材７０とを備える。図３（ａ）は幅方向から見た電子ペン１を表し、図３（ｂ）はノック部材５０を正面から見た電子ペン１を表す。電子ペン１においては、後述するペン先４１が付いている方を前方といい、その反対側を後方というものとする。

筐体１０は、管の形をした部分を有する長尺の部材であり、非金属の材料（例えば樹脂材料）を用いて形成されている。筐体１０の内部には、電子ペン１が備える各部が格納されている。筐体１０は、円筒の形をした円筒部１１と、円筒部１１の前方に形成され、先細りの形をして後述するペン先４１が突出する先端部１２とを有する。先端部１２には、後述するペン先４１が筐体１０から突出する際の通り道となる開口１６と、上述した符号化画像を撮像する際の光の通り道となる開口１７とが形成されている。

フレーム２０は、筐体１０に固定されて電子部品群３０を支持する骨組みである。電子部品群３０は、電子ペン１が上述した符号化画像を撮像する機能を実現するための複数の電子部品である。電子部品群３０は、基板３１と、照射装置３２と、撮影装置３３と、圧力センサ３４と、フレキシブルプリント基板３５と、バッテリー３６と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子３７とを備える。

基板３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を含む演算装置やメモリなどを備え、電子ペン１の電源を管理する処理、照射装置３２及び撮影装置３３の駆動を制御する処理、符号化画像を撮影する処理、撮影した符号化画像をＰＣ３００に送信する処理などを行う。

照射装置３２は、光源３２１と、透過部材３２２とを備える。光源３２１は、透過部材３２２に光を照射する。透過部材３２２は、光源３２１から照射された光を開口１７及び照射対象である媒体に向かう方向に導く。本実施例では光源３２１としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。照射装置３２については後ほど詳しく説明する。撮影装置３３は、レンズ、絞込部、リフレクタ及びイメージセンサ等を有し、開口１７から入射してくる光を受光して被写体（例えば上述した符号化画像）を撮影する。

圧力センサ３４は、後述するペン先４１が押された力を測定する。ペン先４１が押された力とは、電子ペン１を用いた筆記の際に媒体に押し付けられたペン先４１に作用する圧力、すなわち筆圧である。フレキシブルプリント基板３５は、繰り返し変形させても電気的特性を維持する基板であり、基板３１と圧力センサ３４とを電気的に接続する。バッテリー３６は、例えば充電池であり、電子ペン１を駆動するための電力を電子ペン１の各部に供給する。

ＵＳＢ端子３７は、ＵＳＢの規格に準拠したメス型の端子であり、筐体１０の後端部に設けられて基板３１と電気的に接続されている。ＵＳＢ端子３７は、オス型のＵＳＢ端子が差し込まれると、そのＵＳＢ端子を介して接続されている外部装置と基板３１とを電気的に接続する。これにより、外部装置と基板３１とが通信を行ったり、外部装置から供給される電力が基板３１に供給されたりする。

リフィル４０は、いわゆる替え芯であり、電子ペン１から取り外して別のリフィル４０に交換することが可能となっている。リフィル４０は、真っ直ぐな棒状の部材であり、後述する支持部材７０によって図中の矢印が示す長手方向Ｂ１に移動可能に支持されている。長手方向Ｂ１とは棒状のリフィル４０の長手に沿った方向である。リフィル４０は、前方にペン先４１を有し、ペン先４１の後方にインク格納部４２を有する。

ペン先４１は、リフィル４０が長手方向Ｂ１に移動したときに開口１６から突出する位置に配置されている。インク格納部４２は、軸が長手方向Ｂ１に沿った回転体（具体的には円筒）の形をしており、中空の内部にペン先４１に供給するインクを格納する。図３では、ペン先４１が筐体１０の内部に引っ込んだ状態になっているが、ペン先４１が電子ペン１の後方から前方に向かう方向（長手方向Ｂ１に沿って前方に向かう方向）に移動して筐体１０から突出すると、ペン先４１を媒体に押し付けて筆記動作が行われることで、ペン先４１からインクが吐出されて文字や絵柄が描かれることになる。

ノック部材５０は、ペン先４１を筐体１０の外部に突出させるための力が加えられる部材である。ノック部材５０は、リフィル４０よりも後ろで外部の物体（例えばユーザの指）に接触してその物体からの力が加えられる。ノック部材５０は、外部から加えられた力をシャフト６０に伝達する。

シャフト６０は、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）等で形成された細長い棒状の部材である。シャフト６０は、リフィル４０よりも後ろで外部から受けた力（ノック部材５０が外部から受けた力）を伝達してリフィル４０を長手方向Ｂ１に移動させる。シャフト６０は、ノック部材５０に前方に向かう力が加わると、ノック部材５０から力が伝達されて前方に移動する。シャフト６０の前端は支持部材７０に固定されている。

支持部材７０は、リフィル４０が固定され、フレーム２０をガイドとして移動することでリフィル４０を長手方向Ｂ１に移動可能に支持する部材である。支持部材７０は、スライダー７１と、バネ７２とを有する。スライダー７１は、フレーム２０によりガイドされて、長手方向Ｂ１に沿って移動する。スライダー７１には、リフィル４０の後端が固定されるとともに、シャフト６０の前端が固定されている。このため、シャフト６０が前方に移動すると、スライダー７１も前方に移動し、それに伴ってリフィル４０も前方に移動するようになっている。

スライダー７１には前述した圧力センサ３４が設けられている。圧力センサ３４は、リフィル４０の後端に接触する位置に設けられている。このため、リフィル４０のペン先４１が媒体に押し付けられると、ペン先４１が媒体に加える圧力（筆圧）に対する媒体からの反力がリフィル４０を介して圧力センサ３４に伝わり、圧力として測定されるようになっている。

バネ７２は、前端がフレーム２０に接触し、それ以上前方に移動しないようになっている。また、バネ７２は、後端がスライダー７１に接触し、スライダー７１に対して後方向きの力を加えている。これにより、電子ペン１の前方側を鉛直下方に向けてもリフィル４０が飛び出てこないようになっている。ただし、ノック部材５０に力が加えられると、シャフト６０及び支持部材７０が前方に移動してリフィル４０のペン先４１が筐体１０から突出する。

図４はペン先４１が突出した状態の電子ペン１を表す。図４に表すようにノック部材５０が前方に移動すると、基板３１を起動するスイッチがノック部材５０によって押下され、電子部品群３０の各々に電力が供給されることになる。圧力センサ３４には、フレキシブルプリント基板３５を介して電力が供給される。また、圧力センサ３４からの信号はフレキシブルプリント基板３５を介して基板３１に伝達される。

図４では、ペン先４１が媒体２００に押し付けられた状態が表されている。この状態では、圧力センサ３４が筆圧を測定し、測定した筆圧の値がフレキシブルプリント基板３５を介して基板３１に供給される。基板３１は、例えば閾値以上の筆圧が測定されると、照射装置３２及び撮影装置３３を駆動させるよう制御を行う。これにより、照射装置３２が照射した赤外光が開口１７を通って媒体２００の領域Ｃ１に到達し、媒体２００が紙などの拡散反射面を有する場合、領域Ｃ１で拡散反射した赤外光（拡散反射光）が撮影装置３３に到達する。この拡散反射光は、領域Ｃ１に形成されている符号化画像を表す。

領域Ｃ１は、ペン先４１が媒体２００に接触する接触位置Ｐ１に対応する位置にある媒体２００上の領域である。具体的には、接触位置Ｐ１よりも、リフィル４０から撮影装置３３に向かう方向に、リフィル４０と撮影装置３３との距離だけずれた位置に領域Ｃ１は存在する。撮影装置３３は、照射装置３２が媒体２００に対して照射して領域Ｃ１で反射した光に基づいて領域Ｃ１の画像を撮影する。媒体２００には上述した符号化画像（媒体２００上の位置を表す情報を符号化した画像）が形成されているので、撮影装置３３は、領域Ｃ１に形成されている符号化画像を撮影する。

撮影装置３３は、この撮影をあらかじめ定められたフレームレート（例えば、６０ｆｐｓ（フレーム毎秒））で行う。基板３１は、撮影された符号化画像から、その符号化画像が表す情報を復号し、識別情報及び位置情報を抽出する処理を行う。この抽出には、周知の技術が用いられればよく、例えば特開２０１３−１５２７０５に記載されている技術が用いられる。基板３１は、抽出したこれらの情報をＰＣ３００に送信する。このように、基板３１は、撮影装置３３により撮影された画像に関する処理を行う処理装置である。

照射装置３２が領域Ｃ１に光を照射する構成について図５から図７までを参照して説明する。
図５は照射装置３２及び撮影装置３３を拡大して表す。光源３２１は、リフィル４０の長手方向Ｂ１に沿った方向に進む光を照射する。光源３２１から照射された照射光は、長手方向Ｂ１に沿って真っ直ぐ進み、透過部材３２２に至る光路Ｒ１を進んで透過部材３２２に入射し、透過部材３２２の内部を通って透過部材３２２から出射する。透過部材３２２から出射した照射光は、透過部材３２２を出射してから領域Ｃ１に至る光路Ｒ２と、領域Ｃ１から撮影装置３３に至る光路Ｒ３とを進んで撮影装置３３に到達する。

図６は透過部材３２２を拡大して表す。透過部材３２２は、光源３２１側に、複数の第１面３２３と、複数の第２面３２４とを備え、照射対象（本実施例では領域Ｃ１）側に第３面３２５を備える。複数の第１面３２３は、光源３２１から照射対象までの光路（図５に表す光路Ｒ１）の幅方向Ｂ２に並べて配置され、各第１面３２３に入射してくる光源３２１からの照射光を照射対象（領域Ｃ１）に向かう方向にそれぞれ屈折させる。

本実施例では、透過部材３２２は５つの第１面３２３を備える。各第１面３２３は、いずれも、幅方向Ｂ２の寸法が共通且つ長手方向Ｂ１の寸法が共通である。また、各第１面３２３は、いずれも共通の方向を向いている。複数の第２面３２４は、それぞれが隣り合う第１面３２３に挟まれた面である。本実施例では、５つの第１面３２３に挟まれて４つの第２面３２４が形成されている。

各第２面３２４は、光源３２１からの照射光が進む光進行方向Ｂ３（本実施例では長手方向Ｂ１に沿った方向となっている）に沿った面である。言い換えると、各第２面３２４は、各々の法線が光進行方向Ｂ３と直交している。第２面３２４は、隣り合う第１面３２３のうち一方とは尖った第１角部Ｄ１を形成し、他方とは引っ込んだ第２角部Ｄ２を形成している。このように、第２面３２４は、隣り合う第１面３２３とともに第１の起伏３８を形成している。第１の起伏３８は、図６に表すように鋸の歯の形になっている。第１の起伏３８の隣り合う第１角部Ｄ１同士の距離又は隣り合う第２角部Ｄ２同士の距離、すなわち第１の起伏３８の間隔（ピッチ）はいずれも間隔Ｐ１となっている。

第３面３２５は、第１面３２３で屈折した光が出射する面であり、粗面を有する面である。粗面とは、起伏が設けられた面であり、例えばサンドブラスト法やホーニング加工法などの方法を用いて形成されている。第３面３２５には、第２の起伏３９が設けられている。

図７は第３面３２５を拡大して表す。図７では、第３面３２５のうち３５１．０２９μｍの幅の部分が表されている。この部分における第３面３２５には、基準面（変位＝０μｍ）からの変位が−２．２９μｍから＋２．２９μｍまでの範囲に含まれる第２の起伏３９が設けられている。第２の起伏３９の尖った部分又は凹んだ部分の間隔、すなわち第２の起伏３９の間隔（ピッチ）の平均値Ｐａｖｅは２７μｍである。Ｐａｖｅは図６に表す第１の起伏３８の間隔Ｐ１よりも小さく、より詳細には、間隔Ｐ１の１０分の１以下となっている。

図６に戻る。第３面３２５は、光路Ｒ１の幅方向Ｂ２の全体に粗面、すなわち第２の起伏３９が設けられている。このため、第３面３２５は、第１面３２３で屈折した光が出射する領域が第２の起伏３９となっている。また、第３面３２５は、光源３２１側から見た隣り合う第１面３２３同士の間隙に入射する光が出射する領域にも第２の起伏３９が設けられている。この間隙について図８を参照して説明する。

図８は光源３２１側から見た透過部材３２２を表す。各第１面３２３は、いずれも長方形の形をしている。そのため、隣り合う第１面３２３同士の間隙３２６は、光源側から見ると直線状となっている。各間隙３２６には第２面３２４が配置されているが、図８では第２面３２４を面に沿った方向に見ているので、第２面３２４が間隙３２６と重なった状態になっている。従って、間隙３２６に入射する照射光は、第２面３２４に沿った方向に進むため、図５に表すように第２面３２４に入射も反射もせずに間隙３２６を通り抜ける。

図９は光源３２１の反対側から見た透過部材３２２を表す。第３面３２５には、図８に表す間隙３２６に入射する光が出射する第１領域３２７と、第１領域３２７以外の第２領域３２８とが含まれる。透過部材３２２においては、第１領域３２７に第２の起伏３９が設けられている。このため、図５に表すように、間隙３２６を通り抜けた照射光の一部は第１領域３２７から真っ直ぐ出射して光路Ｒ４を進むが、第２の起伏３９で屈折した一部の光が光路Ｒ２を進み、光路Ｒ３を通って撮影装置３３に到達する。

また、透過部材３２２においては、第２領域３２８にも第２の起伏３９が設けられている。このため、第１面３２３で屈折した照射光は、第３面３２５を通過するときに一部が屈折して光路Ｒ２以外の方向に出射する。そのため、第１面３２３で屈折した照射光のうちの一部は撮影装置３３に到達しない。以上で述べた透過部材３２２における照射光の進み方を、第３面に第２の起伏３９が設けられておらず平面である場合と比較する。

図１０は第３面が平面である場合の光路の一例を表す。図１０では、平面の第３面を備える透過部材３２２ｘが表されている。光路Ｒ１を通って透過部材３２２ｘの第１面３２３ｘに入射した光源３２１からの照射光は、第１面３２３ｘで屈折した後、平らな第３面３２５ｘから出射して、光路Ｒ２及び光路Ｒ３を通って撮影装置３３に到達する。また、隣り合う第１面３２３ｘ同士の間隙３２６ｘに入射した照射光は、第３面３２５ｘで屈折することなく真っ直ぐ出射して光路Ｒ４を進む。

図１１は媒体２００に到達する光の強度の測定結果の一例を表す。図１１では、縦軸が光強度を表し、横軸が媒体２００上の位置を表す。図１１（ａ）では図１０に表す透過部材３２２ｘを照射光が透過したときの光強度が表されている。照射対象である領域Ｃ１においては、第１面３２３ｘで屈折した光が到達する領域Ｃ１１、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ１７、Ｃ１９の光強度Ｅ１に対し、間隙３２６ｘに対応する４つの領域Ｃ１２、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ１８（間隙３２６ｘを通り抜けた照射光が第１面３２３ｘで屈折したと仮定した場合に到達する領域）で光強度が小さくなっている。その分、光路Ｒ４の先にある領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３で光強度が測定されている。なお、領域Ｆ３の先の光路Ｒ４は筐体１０により遮られて照射光が媒体２００に到達しなかったものとする。

図１１（ｂ）では図５等に表す透過部材３２２を照射光が透過したときの光強度が表されている（二点鎖線は図１１（ａ）の光強度を表している）。透過部材３２２では、第１面３２３で屈折した照射光の一部が第３面３２５で屈折するので、図１１（ａ）で光強度Ｅ１であった領域Ｃ１１、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ１７、Ｃ１９の光強度がＥ１よりも小さいＥ２となっている。また、領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３においても、間隙３２６を通り抜けた照射光の一部が屈折するため、図１１（ａ）の例よりも光強度が小さくなっている。これに対し、領域Ｃ１２、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ１８においては、間隙３２６を通り抜けた照射光の一部がこれらの領域に到達するため、図１１（ａ）の例よりも領域Ｃ１１、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ１７、Ｃ１９との光強度の差が小さくなっている。

このように、本実施例によれば、図９に表す第１領域３２７及び第２領域３２８の両方に第２の起伏３９が設けられていることで、これらの領域（すなわち第３面の全体）が平面である場合に比べて、照射対象に到達する光源３２１からの照射光の強度の位置によるばらつき（照射分布の不均一）が抑えられる。例えば第３面の全体が平面の場合、照射分布の不均一が原因で符号化画像からの情報の復号に失敗する確率が５％〜２０％程度あったが、第３面を粗面にすることで、その確率が５％以下に低減された。

また、本実施例では、照射光が間隙３２６を真っ直ぐ通り抜けるようになっているが、第１領域３２７に第２の起伏３９が設けられていることで、第１領域３２７に第２の起伏３９が設けられていない場合に比べて、間隙３２６に入射する光がより多く照射対象である領域Ｃ１に向かうことになる。

また、光源３２１からの照射光を照射対象に導くためには、例えば照射光が照射された照射方向（本実施例では光路Ｒ１を光が進む方向）に対して１枚の反射面を斜めに配置する構成が比較構成として考えられる。しかし、この比較構成では、照射光の光路の幅方向の寸法よりも大きな反射面を照射方向に対して斜めに配置するため、反射面の照射方向の寸法が大きくなりやすい。これに対し、本実施例では、光路の幅方向に並べた複数の第１面で照射光を屈折させるため、それらの第１面の照射方向の寸法が比較構成の反射面の照射方向の寸法よりも小さくてよくなる。従って、本実施例によれば、光源からの光を照射対象に導く装置において、１枚の反射面を光路上に配置する場合に比べて装置を小型化してもよくなる。

また、例えば電子ペンが図１０に表す透過部材３２２ｘを備えている場合には、第３面３２５ｘに上述したサンドブラスト法やホーニング加工法などの方法を用いて粗面を形成することで、本実施例の透過部材３２２に相当する透過部材になる。そのため、部材を追加することなく、照射光の強度の位置によるばらつきが抑えられる。また、粗面を形成する方法も一般的な方法なので、特殊な方法が必要な場合に比べてコストが抑えられる。

［２］変形例
上述した実施例は本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、実施例及び各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。

［２−１］第２の起伏を設ける領域
実施例では図９に表す第２領域３２８の全体に第２の起伏３９が設けられていたが、これに限らない。
図１２は本変形例の透過部材３２２ａを表す。透過部材３２２ａは、第３面３２５ａを備える。第３面３２５ａのうち、間隙３２６に入射する光が出射する第１領域３２７には、第２の起伏３９ａが設けられている。一方、第３面３２５ａは、第１領域３２７以外の第２領域３２８に平らな面を有する。厳密には、第２領域３２８のうち第１領域３２７側の端部には第２の起伏３９ａが設けられているが、第２領域３２８の大部分（例えば９割以上）は平らな面となっている。第３面３２５ａにおいては、例えばサンドブラスト法等で粗面を形成する際に被膜しておいた部分が平らな面として残されている。

図１３は本変形例の媒体２００に到達する光の強度の測定結果の一例を表す。図１３では、図１１と同様に、縦軸が光強度を表し、横軸が媒体２００上の位置を表す（二点鎖線は図１１（ａ）に表す第３面が平面の場合の光強度を表している）。この例では、領域Ｃ１１、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ１７、Ｃ１９の光強度がＥ３となっている。透過部材３２２ａにおいては、第１面３２３で屈折した照射光の一部が第３面３２５ａに設けられた第２の起伏３９ａで屈折するため、光強度Ｅ３が、第３面の全体が平らな面である図１１（ａ）の例における光強度Ｅ１に比べると小さくなるものの、第３面３２５ａの大部分は平らな面であるため、第３面の全体に第２の起伏３９ａが設けられた図１１（ｂ）の例における光強度Ｅ２に比べると大きくなっている。

このように、本変形例では、第３面の全体に第２の起伏が設けられている場合に比べて、照射対象に到達する光の強度が強くなり、且つ、第３面の全体が平面である場合に比べて、照射対象に到達する光源からの光の強度の位置によるばらつきが抑えられる。なお、本変形例では、第２領域３２８における平らな面の領域の割合が図１２に表す例とは異なっていてもよい。例えば透過部材３２２ａよりも平らな面が少なくなっても、第３面の全体に第２の起伏が設けられる場合に比べれば、少なくともその平らな面の領域から光路Ｒ２に向けて出射する照射光は多くなるので、照射対象に到達する光の強度が強くなる。

［２−２］第１面の向き
透過部材が実施例とは異なる向きの第１面を備えていてもよい。
図１４は本変形例の透過部材３２２ｂを表す。透過部材３２２ｂは、第１面３２３ｂ−１と、第１面３２３ｂ−２と、第１面３２３ｂ−３と、第１面３２３ｂ−４と、第１面３２３ｂ−５（各々を区別しない場合は「第１面３２３ｂ」という）とを備える。これらの第１面３２３ｂは、光路の幅方向Ｂ２に並べて配置されているが、幅方向Ｂ２に対して成す角度がそれぞれ異なっている。

第１面３２３ｂ−１は幅方向Ｂ２と角度θ１を成し、第１面３２３ｂ−２は幅方向Ｂ２と角度θ２を成し、第１面３２３ｂ−３は幅方向Ｂ２と角度θ３を成し、第１面３２３ｂ−４は幅方向Ｂ２と角度θ４を成し、第１面３２３ｂ−５は幅方向Ｂ２と角度θ５を成している。これらの角度はθ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５という大小関係になっている。透過部材３２２ｂは、放射状に光を照射する光源とともに用いられる。

図１５は本変形例の光路の一例を表す。図１５では、光源３２１ｂと、透過部材３２２ｂと、撮影装置３３とが表されている。光源３２１ｂは、放射状に光を照射する。光源３２１ｂから照射された照射光は放射状に広がる光路Ｒ１ｂを通って透過部材３２２ｂに到達する。透過部材３２２ｂは、照射対象である領域Ｃ１に近い方が第１面３２３ｂ−１、遠い方が第１面３２３ｂ−５となるように配置されている。

第１面３２３ｂ−１は、幅方向Ｂ２に対して成す角度が最も小さいため、照射光が屈折する角度が最小であるが、放射状に進む照射光のうち最も領域Ｃ１に近づく方向に向けて進む光が入射するため、屈折した光が光路Ｒ２に向けて進むようになっている。反対に、第１面３２３ｂ−５は、幅方向Ｂ２に対して成す角度が最も大きいため、照射光が屈折する角度が最大であるが、放射状に進む照射光のうち最も領域Ｃ１から遠ざかる方向に向けて進む光が入射するため、屈折した光が光路Ｒ２に向けて進むようになっている。同様に、他の第１面３２３ｂについても、屈折した光が光路Ｒ２に向けて進むようになっている。

このように、複数の第１面３２３ｂは、それぞれが放射状に進む光源３２１ｂからの照射光を照射対象である領域Ｃ１に向かう方向に屈折させる向きで設けられている。これにより、光源３２１ｂのように放射状に光を照射する光源が用いられても、複数の第１面が同じ向きを向いている場合に比べて、照射対象に到達する光の強度が強くなる。

［２−３］第２の起伏の粗さ
第３面に設けられる第２の起伏の粗さは実施例と異なっていてもよい。実施例では、Ｐａｖｅ（第２の起伏の間隔の平均値）が第１の起伏３８の間隔Ｐ１の１０分の１以下となっていたが、それよりも大きくなっていてもよい。その場合でも、間隙３２６に入射する光のうち第２の起伏によって屈折した一部の光が照射対象に到達し、且つ、第１面で屈折した照射光の一部が第３面で屈折するので、第３面の全体が平面である場合に比べれば照射分布の不均一が抑えられる。

図１６はピッチ比率と光照射均一性の関係の一例を表す。光照射均一性とは、照射対象で測定される最大の光強度（Ｍａｘ）及び最小の光強度（Ｍｉｎ）から求められる値（（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ＝光照射均一性。単位は％）であり、値が大きいほど照射分布が不均一であることが表される。ピッチ比率とは、Ｐａｖｅを間隔Ｐ１で除した値であり、この値が小さいほど第３面の粗面が細かい（第２の起伏の間隔が小さい）ことが表される。図１６では、縦軸に光照射均一性が表され、横軸にピッチ比率が表されている。

図１６の例では、第３面に粗面がない場合に光照射均一性が最大のＧ１となっており、第３面に設けられる粗面が細かくなるに連れて光照射均一性も小さくなっている（つまり照射分布が均一に近づいている）。ピッチ比率が１０分の１（１／１０）のときに光照射均一性がＧ１の１０分の１（Ｇ１／１０）となり、それ以降はピッチ比率を小さくしたときの光照射均一性の減少率が、ピッチ比率が１０分の１よりも大きいときに比べて小さくなった。ピッチ比率は小さいほど望ましいが、そのためには第３面の粗面をより細かくする必要があり、粗面を細かくするほど高度な加工技術が必要になり加工のコストも増大しやすい。そこで、実施例のようにピッチ比率が１０分の１になる粗さを目安することは、光照射均一性が効率よく低下することになって望ましい。

［２−４］第２面の向き
透過部材は実施例とは異なる向きの第２面を備えていてもよい。
図１７は本変形例の透過部材の例を表す。図１７（ａ）では、複数の第１面３２３ｃと、隣り合う第１面３２３ｃに挟まれた複数の第２面３２４ｃとを備える透過部材３２２ｃが表されている。第２面３２４ｃは、実施例のように照射光が進む光進行方向Ｂ３に沿った面ではなく、光進行方向Ｂ３と角度を成す面である。また、透過部材３２２ｃにおいては、光源側から見た隣り合う第１面３２３ｃ同士が離れている。

そのため、光源側から見ると隣り合う第１面３２３ｃ同士の間隙３２６ｃに第２面３２４ｃが見え、照射光が第２面３２４ｃに入射するようになっている。この場合、第２面３２４ｃに入射した照射光は図に示すように照射対象から離れる方向に屈折する。そのため、第３面が平面だと図１１（ａ）に表す例のように照射対象における照射分布が不均一になるが、第３面に粗面が設けられていると、粗面で屈折した一部の光が照射対象に向かうため、不均一が抑えられる。

図１７（ｂ）では、複数の第１面３２３ｄと、隣り合う第１面３２３ｄに挟まれた複数の第２面３２４ｄとを備える透過部材３２２ｄが表されている。透過部材３２２ｄにおいては、光源側から見た隣り合う第１面３２３ｄ同士が重なっている。そのため、光源側からは隣り合う第１面３２３ｄ同士の間隙３２６ｄが見えず、第２面３２４ｄも見えないから、照射光は間隙３２６ｄにも第２面３２４ｄにも入射せず、第１面３２３ｄに入射する。

第１面３２３ｄで屈折した照射光の一部は第２面３２４ｄで再度屈折した後に隣の第１面３２３ｄに入射する。この入射した光は光進行方向Ｂ３に進む光ではないため、第１面３２３ｄで屈折しても照射対象からずれた方向に進みやすい。そのため、第３面が平面だと図１１（ａ）に表す例のように照射対象における照射分布が不均一になるが、第３面に粗面が設けられていると、粗面で屈折した一部の光が照射対象に向かうため、不均一が抑えられる。

図１７（ａ）の例においては、第３面のうち隣り合う第１面同士の間隙において第２面に入射する光が出射する領域に第２の起伏が設けられていることで、上記不均一が抑えられている。また、図１７（ｂ）の例においては、第１面に入射して第２面から出射し、再度第１面に入射する光が出射する領域に第２の起伏が設けられていることで、上記不均一が抑えられている。

［２−５］第２の起伏の位置
透過部材は図１２の例とは異なる位置に第２の起伏が設けられていてもよい。
図１８は本変形例の透過部材３２２ｅを表す。透過部材３２２ｅは、複数の第１面３２３ｅと、第３面３２５ｅとを備える。第３面３２５ｅは、隣り合う第１面３２３ｅ同士の間隙３２６ｅに入射する光が出射する第１領域３２７ｅには第２の起伏が設けられておらず、第１領域３２７ｅ以外の第２領域３２８ｅに第２の起伏３９ｅが設けられている。

この場合でも、第１面３２３ｅで屈折して照射対象に向かう照射光のうち第２の起伏３９ｅが設けられた領域から出射する光は一部が屈折して照射対象に向かわない方向に出射することになる。その結果、図１１に表す第１面３２３ｘで屈折した光が到達する領域Ｃ１１、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ１７、Ｃ１９で測定される光の強度が、図１１（ａ）に表す光強度Ｅ１よりも小さくなり、第３面の全体が平面である場合に比べて照射分布の不均一が抑えられる。

［２−６］第２の起伏の形状
透過部材は図１２の例とは異なる形状の第２の起伏が設けられてもよい。
図１９は本変形例の透過部材３２２ｆを表す。透過部材３２２ｆは、第３面３２５ｆを備える。第３面３２５ｆには、第２の起伏３９ｆが設けられている。第２の起伏３９ｆは、図示せぬ第１面が並べられている光路の幅方向Ｂ２に直交する方向Ｂ４に沿った溝を並べて掘ることで形成されており、幅方向Ｂ２に沿って交互に起伏が現われる形（波の形）をしている。この場合でも、第３面３２５ｆから出射される照射光の一部が屈折して、第３面の全体が平面である場合に比べて照射分布の不均一が抑えられる。

［２−７］面の形状
第１面、第２面及び第３面の形状は上述したものに限らない。例えば第１面が凸レンズのような曲面であってもよい。その場合、光源側の光路よりも照射対象側の光路が狭くなっていき、各面が平面である場合に比べて狭い領域に光が照射される。反対に、第１面が凹レンズのような曲面であれば、各面が平面である場合に比べて広い領域に光が照射される。要するに、光源からの照射光を照射対象まで導くように光を屈折させるのであれば、各面はどのような形をしていてもよい。

［２−８］第１面の数
透過部材は、実施例では５つの第１面を備えていたが、これに限らず、４つ以下の第１面を備えていてもよいし、６つ以上の第１面を備えていてもよい。ただし、透過部材は、少なくとも２つ以上の第１面（第２面は１つ以上）を備えている必要がある。それにより、実施例と同様に１枚の反射面を光路上に配置する場合に比べて装置を小型化してもよくなる。

［２−９］発明の適用範囲
本発明の透過部材及び照射装置は、電子ペン以外に用いられてもよい。例えば顕微鏡の照明装置や手術用の照明装置などとして用いられてもよいし、眼鏡型表示装置の光学系として用いられてもよい。後者の場合の光源は、映像を表す光を投影する投影装置である。要するに、光源が照射した光の進行方向を照射対象に向ける光学系が用いられる装置であれば、どのような装置に本発明の透過部材及び照射装置が用いられてもよい。

１…電子ペン、１０…筐体、２０…フレーム、３０…電子部品群、４０…リフィル、５０…ノック部材、６０…シャフト、７０…支持部材、３００…ＰＣ、３２…照射装置、３３…撮影装置、３２１…光源、３２２…透過部材、３２３…第１面、３２４…第２面、３２５…第３面、３２６…間隙、３２７…第１領域、３２８…第２領域

Claims

光源から照射対象までの光路の幅方向に並べて配置される複数の第１面であって、各第１面に入射してくる前記光源からの光を前記照射対象に向かう方向にそれぞれ屈折させる複数の第１面と、
隣り合う前記第１面に挟まれて、当該隣り合う第１面とともに第１の起伏を形成する第２面と、
前記第１面で屈折した光が出射する第３面であって、前記第１の起伏よりも小さい間隔の第２の起伏が、隣り合う前記第１面同士の間隙に入射する光が出射する第１領域に設けられ、前記第１領域以外の第２領域に平らな面を有する第３面と
を備える透過部材。
決められた一つの方向に進む光を照射する光源から照射対象までの光路の幅方向に並べて配置される複数の第１面であって、各々が長方形の形をしており、各第１面に入射してくる前記光源からの光を前記照射対象に向かう方向にそれぞれ屈折させる複数の第１面と、
隣り合う前記第１面に挟まれて、当該隣り合う第１面とともに第１の起伏を形成する第２面と、
前記第１面で屈折した光が出射する第３面であって、前記第１の起伏よりも小さい間隔の第２の起伏が設けられた第３面と
を備える透過部材。
光源から照射対象までの光路の幅方向に並べて配置される複数の第１面であって、各第１面に入射してくる前記光源からの光を前記照射対象に向かう方向にそれぞれ屈折させる複数の第１面と、
隣り合う前記第１面に挟まれて、当該隣り合う第１面とともに第１の起伏を形成する第２面と、
前記第１面で屈折した光が出射する第３面であって、前記第１の起伏よりも小さい間隔の第２の起伏を形成する粗面が設けられた第３面と
を備える透過部材。
前記第２の起伏は、間隔が不均一である
請求項３に記載の透過部材。
前記第２の起伏の間隔は、第１の起伏の間隔の１０分の１以下である
請求項３又は４に記載の透過部材。
請求項１から５までのいずれか１項に記載の透過部材と、
前記透過部材に光を照射する前記光源と
を備える照射装置。
請求項６に記載の照射装置と、
ペン先と、
前記照射装置が媒体に対して照射して前記ペン先が当該媒体に接触する接触位置に対応する位置にある当該媒体上の領域で反射した光に基づいて当該領域の画像を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置により撮影された画像に関する処理を行う処理装置と
を備える電子ペン。