JP7265370B2 - ライン照明光源 - Google Patents
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Description
先行技術にかかるライン照明光源の典型的な構成は、紙葉類の搬送方向に直角に長手状に延びる導光体と、導光体の一側面に長手方向に形成された光拡散パターン(光偏向面)と、導光体の一方の端面付近に設けられた光源部と、導光体を保持するためのカバーとを有している(特許文献1~3参照)。
本発明は、かかる実情に鑑み、導光体の長手方向における光量のばらつきを低減することのできるライン照明光源を提供しようとするものである。
即ち、導光体の長手方向に向かい、光源部に近い導光体の入光部近傍の光強度分布が、各波長で異なり、しかも、急峻な強度分布となることを抑制する効果に乏しいことが問題となる。従来は、「ミキシングゾーン」と呼ばれる各波長を混合させる領域を設けることにより、前記の波長毎に異なる強度分布や急峻な強度分布を回避していた。しかし、近年のダウンサイジングの流れから、前記のミキシングゾーンの短距離化が求められている。
他の例として、前記第2の反射部における前記導光体の長手方向に対して略平行方向に沿った長さは、前記導光体の短手方向の中央部を最小として、前記導光体の短手方向の端部に向かって漸次増加するものであってもよい。
さらに他の例として、前記第2の反射部における前記導光体の長手方向に対して略平行方向に沿った長さは、前記導光体の短手方向の一方の端部を最小として、前記導光体の短手方向の他方の端部に向かって漸次増加するものであってもよい。
前記開口部の開口形状は、矩形であってもよい。
前記開口部における前記導光体の短手方向に沿った開口幅は、前記導光体の長手方向の位置によって異なっていてもよい。この場合、前記開口部の開口形状は、三角形であってもよい。あるいは、前記開口部の開口形状は、台形であってもよい。
本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
<密着型光学ラインセンサ>
図1は、本発明の実施の形態における密着型光学ラインセンサの構成を示す概略断面図である。
これらの筐体16、ライン照明光源10、受光部12、レンズアレイ11は、y方向、すなわち紙面に垂直な方向に延びていて、図1はその断面を示している。
この紫外光は波長ピークが300nm~400nmを有するもので、赤外光は波長ピークが1500nmまで有するものである。
これらの光のうち少なくとも紫外光は、他の光と時間的に重ならないようにして(すなわち時間的にスイッチングされながら)発光される。赤外光は、可視光と時間的に重なって発光されることもあり、時間的に重ならないようにして発光されることもある。
保護ガラス14の材質はライン照明光源10から出射される光を透過させるものであれば良く、例えばアクリル樹脂やシクロオレフィン系樹脂などといった透明の樹脂であってもよい。ただ、本発明の実施の形態では、白板ガラス、ホウケイ酸ガラスなど特に紫外光を透過させるものを使用するのが好ましい。
焦点面20から受光部12までの任意の位置に、受光部12に紫外光が入らないように、紫外光を反射又は吸収することにより遮断する「第3のフィルタ」としての紫外光遮断フィルタ膜15を設けることが好ましい。本発明の実施の形態では、レンズアレイ11の表面に紫外光遮断フィルタ膜15を取り付け、紫外光を遮断する機能を持たせている。本明細書で「光を遮断する」とは、光を反射又は吸収して、透過させないことをいう。
受光部12は基板13に実装され、反射光を受けて光電変換により電気出力として画像を読み取る受光素子を含んで構成されている。受光素子の材質・構造は特に規定されるものではなく、アモルファスシリコン、結晶シリコン、CdS、CdSeなどを用いたフォトダイオードやフォトトランジスタを配置したものであってもよい。またCCD(Charge Coupled Device)リニアイメージセンサであってもよい。さらに受光部12として、フォトダイオードやフォトトランジスタ、駆動回路及び増幅回路を一体としたIC(Integrated Circuit)を複数個並べた、いわゆるマルチチップ方式のリニアイメージセンサを用いることもできる。また、必要に応じて基板13上に駆動回路、増幅回路などの電気回路、あるいは信号を外部に取り出すためのコネクタなどを実装することもできる。さらに基板13上にA/Dコンバータ、各種補正回路、画像処理回路、ラインメモリ、I/O制御回路などを同時に実装してデジタル信号として外部に取り出すこともできる。
<ライン照明光源>
ライン照明光源10は、長手方向Lに沿って延びる透明な導光体1と、長手方向Lの一方の端面付近に設けられた第2の光源部3と、長手方向Lの他方の端面付近に設けられた第1の光源部4と、導光体1の各側面(底側面1a及び左右側面1b,1c)を保持するためのカバー部材2と、底側面1aと左右側面1bとの間に斜めに形成された光拡散パターン形成面1gに形成され、第2の光源部3及び第1の光源部4から導光体1の端面1e,1fに入射され導光体1の中を進む光を拡散・屈折させて、導光体1の光出射側面1dから出射させるための光拡散パターンPとを有している。また好ましくは、導光体1の端面1e,1fにそれぞれ形成された第2のフィルタ6、第1のフィルタ7を有している。
導光体1は、長尺状の透光部材からなる。本実施形態において、導光体1は細長い柱状であり、その長手方向Lに直交する断面は、長手方向Lのどの切り口においても、実質的に同じ形状、同じ寸法をしている。また導光体1のプロポーション、すなわち導光体1の長手方向Lの長さと、その長手方向Lに直交する断面の高さHとの比率は10よりも大きく、好ましくは30よりも大きい。例えば導光体1の長さが200mmであれば、その長手方向Lに直交する断面の高さHは5mm程度である。
光拡散パターンPは、導光体1の光拡散パターン形成面1gに彫刻された複数の凹凸状のプリズム101により構成されている。プリズム101は、光を反射させることにより進行方向を変える反射部(第1の反射部)を構成している。図6に示す従来の光拡散パターンPでは、複数の凹凸状のプリズム101の各々が、導光体1の長手方向Lに直交する方向(短手方向S)に延びるよう形成されており、互いに同じ長さを有している。各プリズム101は、長手方向Lに間隔を隔てて互いに平行に延びている。各プリズム101間の間隔は、図6に示すように、導光体1の長手方向Lの端部から中央部側に向かって徐々に狭くなることが好ましい。複数のプリズム101は、断面が例えば二等辺三角形状を有するV字状の凹部により構成されている。ただし、各プリズム101は、凹部により構成されるものに限らず、凸部により構成されるものであってもよいし、凹部及び凸部の少なくとも一方を含むものであってもよい。
各プリズム102は、導光体1の長手方向Lに対して略平行方向に延びる稜線(第2の稜線)を有する凹部又は凸部を含む。各プリズム102は、導光体1の短手方向Sに互いに間隔を隔てて平行に配列されている。各プリズム102の稜線は、導光体1の長手方向Lに対して完全に平行に限らず、若干傾斜して延びていてもよい。また、各プリズム102の稜線は、導光体1の長手方向Lに対して所定角度(例えば45°以内)で傾斜する方向に延びていてもよい。また、各プリズム102の稜線は、各プリズム101の稜線に対して直交する方向に延びるものに限らず、交差する方向に延びていればよい。
このように、導光体1の長手方向Lの位置によってプリズム102の密度を異ならせることにより、光の強度分布の強弱に対応する密度でプリズム102を配列形成することができるため、導光体1の長手方向Lにおける光量のばらつきをより効果的に低減することができる。
図11の例では、各プリズム102における導光体1の長手方向Lに沿った長さが、導光体1の短手方向Sの一方の端部(図10における下方)を最小として、導光体1の短手方向Sの他方の端部(図10における上方)に向かって漸次増加している。ただし、図10の上方においてプリズム102の長さを最小として、下方に向かって長さが漸次増加するような構成であってもよい。
図12B-2の開口部201の開口形状は、台形状である。より具体的には、導光体1の長手方向Lの端面側から中央部側に向かって、導光体1の短手方向Sに沿った開口部201の幅が徐々に減少している。
図12B-3の開口部201の開口形状も台形状であるが、導光体1の長手方向Lの端面側から中央部側に向かって、導光体1の短手方向Sに沿った開口部201の幅が徐々に増加している。
ただし、開口部201は、矩形状や台形状に限らず、三角形状などの他の形状であってもよい。
図13B-2の開口部201の開口形状は、台形状である。より具体的には、導光体1の長手方向Lの端面側から中央部側に向かって、導光体1の短手方向Sに沿った開口部201の幅が徐々に増加している。さらに具体的には、導光体1の短手方向Sの一端側(図13の上側)における開口部201の側辺は長手方向Lに対して平行であり、短手方向Sの他端側(図13の下側)における開口部201の側辺は長手方向Lに対して傾斜している。
図13B-3の開口部201の開口形状も台形状であり、導光体1の長手方向Lの端面側から中央部側に向かって、導光体1の短手方向Sに沿った開口部201の幅が徐々に増加しているが、形状が図13B-2とは異なっている。具体的には、導光体1の短手方向Sの一端側(図13の上側)における開口部201の側辺は長手方向Lに対して傾斜しており、短手方向Sの他端側(図13の下側)における開口部201の側辺は長手方向Lに対して平行である。
ただし、開口部201は、矩形状や台形状に限らず、三角形状などの他の形状であってもよい。
図14B-2の例では、複数の開口部201により形成される全体の開口形状は、台形状である。より具体的には、導光体1の長手方向Lの端面側から中央部側に向かって、導光体1の短手方向Sに沿った各開口部201の長さが徐々に減少している。
図14B-3の例でも、複数の開口部201により形成される全体の開口形状は台形状であるが、導光体1の長手方向Lの端面側から中央部側に向かって、導光体1の短手方向Sに沿った各開口部201の長さが徐々に増加している。
ただし、複数の開口部201により形成される全体の開口形状は、矩形状や台形状に限らず、三角形状などの他の形状であってもよい。
図15B-2の例では、複数の開口部201により形成される全体の開口形状は、台形状である。より具体的には、導光体1の長手方向Lの端面側から中央部側に向かって、導光体1の短手方向Sに沿った各開口部201の長さが徐々に増加している。さらに具体的には、導光体1の短手方向Sの一端側(図15の上側)における各開口部201の端部は長手方向Lに対して平行に並んでおり、短手方向Sの他端側(図15の下側)における各開口部201の端部は長手方向Lに対して傾斜する方向に並んでいる。
図15B-3の例でも、複数の開口部201により形成される全体の開口形状は台形状であり、導光体1の長手方向Lの端面側から中央部側に向かって、導光体1の短手方向Sに沿った各開口部201の長さが徐々に増加しているが、形状が図15B-2とは異なっている。具体的には、導光体1の短手方向Sの一端側(図15の上側)における各開口部201の端部は長手方向Lに対して傾斜する方向に並んでおり、短手方向Sの他端側(図15の下側)における各開口部201の端部は長手方向Lに対して平行に並んでいる。
ただし、複数の開口部201により形成される全体の開口形状は、矩形状や台形状に限らず、三角形状などの他の形状であってもよい。
第1の光源部4は、導光体1に対して紫外光を発光する光源であり、300nm~400nmの紫外光LED光源等が使用可能である。好ましくは330nm~380nmの範囲にピーク発光波長を有する紫外発光ダイオードが用いられる。
反射させる干渉フィルタとしては、例えば、酸化珪素と五酸化タンタルなどを採用し、それぞれの透過率や屈折率及び膜厚を調整して多層蒸着することにより所望のバンドパスフィルタ特性を確保することで得られる。なお、当然ながら通常の光学関連産業用に従来から生産されているバンドパスフィルタで、要求性能を満足するものであれば採用に際して特に制限はない。
第2のフィルタ6が紫外光を吸収するフィルタであれば、有機系の紫外光吸収剤を透明フィルムに混入あるいはコーティングした紫外光吸収フィルムであってもよい。また、干渉フィルタで、例えば、酸化珪素と酸化チタンなどを採用し、それぞれの透過率や屈折率及び膜厚を調整して多層蒸着することにより紫外光を反射、吸収両機能により遮断することで所望波長特性を確保してもよい。
なお、第2のフィルタ6、第1のフィルタ7の導光体1への設置方法は任意であり、導光体1の端面1e,1fに塗布又は蒸着により被覆してもよい。またフィルム状もしくは板状の第2のフィルタ6、第1のフィルタ7を用意し、導光体1の端面1e,1fに密着させて、もしくは端面1e,1fから一定の距離をおいて取り付けてもよい。
また、第2のフィルタ6、第1のフィルタ7を導光体1の端面1e,1fに設けるのではなく、第2の光源部3、第1の光源部4に設けることも可能である。この場合、各光源部3,4にフィルタ6,7を塗布又は蒸着により被覆してもよいし、フィルム状もしくは板状のフィルタ6,7を用意し、各光源部3,4に密着させて取り付けてもよい。あるいは、第2の光源部3の封止剤に、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を透過させ、紫外光を遮断する物質を添加することにより、第2のフィルタ6を構成してもよい。同様に、第1の光源部4の封止剤に、紫外光を透過させ、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を遮断する物質を添加することにより、第1のフィルタ7を構成してもよい。
また、本実施形態では、主として紫外光源と可視・近赤外光源とを対向させて用いる例について述べたが、紫外光源のみ片側光源として配置する構成や、可視光源及び近赤外光源の少なくとも一方を片側光源として配置する構成であってもよい。すなわち、光源部は、導光体1の長手方向Lの両端部に配置された構成に限らず、いずれか一方の端部にのみ配置された構成であってもよい。また、紫外光源と可視光源を対向させて配置する構成、或いは、紫外光源と近赤外光源を対向配置した構成でもよく、また、各々の光源に適した分布をとることも可能である。
ちなみに、本実施形態で主に述べた導光体1の長手方向Lに延びるプリズム102は、紫外光源側と可視・近赤外光源側とで異なるプリズムパターンを用いている。
1a 底側面
1d 光出射側面
1e 第2の端面
1f 第1の端面
1g 光拡散パターン形成面
3 第2の光源部
4 第1の光源部
6 第2のフィルタ
7 第1のフィルタ
10 ライン照明光源
11 レンズアレイ
12 受光部
15 第3のフィルタ
P 光拡散パターン
Mz ミキシングゾーン
101,102 プリズム
201 開口部
Claims (3)
- 密着型光学ラインセンサに搭載されるライン照明光源であって、
透光部材からなる長尺状の導光体と、
前記導光体の長手方向の少なくとも一方の端部に配置される光源部と、を備え、
前記導光体は、
前記光源部に対向し、前記光源部から出射される光を入光させる入光面と、
前記導光体の長手方向に沿った一側面に形成され、前記光源部から入光した光を外部に出光させる出光面と、
前記出光面に対向する前記導光体の長手方向に沿った他側面に形成され、前記光源部から入光した光の進行方向を変える光偏向面と、を備え、
前記光偏向面には、前記導光体の短手方向に対して略平行方向に延びる第1の稜線を有する凹部又は凸部を含む第1の反射部が前記導光体の長手方向に配列形成されており、
前記光偏向面の前記入光面近傍には、前記導光体の長手方向に対して略平行方向に延びる第2の稜線を有する凹部又は凸部を含む第2の反射部が前記導光体の短手方向に配列形成されており、
前記第2の反射部における前記導光体の長手方向に対して略平行方向に沿った長さは、前記導光体の短手方向の位置によって異なっており、前記導光体の短手方向の中央部を最大として、前記導光体の短手方向の端部に向かって漸次減少することを特徴とするライン照明光源。 - 密着型光学ラインセンサに搭載されるライン照明光源であって、
透光部材からなる長尺状の導光体と、
前記導光体の長手方向の少なくとも一方の端部に配置される光源部と、を備え、
前記導光体は、
前記光源部に対向し、前記光源部から出射される光を入光させる入光面と、
前記導光体の長手方向に沿った一側面に形成され、前記光源部から入光した光を外部に出光させる出光面と、
前記出光面に対向する前記導光体の長手方向に沿った他側面に形成され、前記光源部から入光した光の進行方向を変える光偏向面と、を備え、
前記光偏向面には、前記導光体の短手方向に対して略平行方向に延びる第1の稜線を有する凹部又は凸部を含む第1の反射部が前記導光体の長手方向に配列形成されており、
前記光偏向面の前記入光面近傍には、前記導光体の長手方向に対して略平行方向に延びる第2の稜線を有する凹部又は凸部を含む第2の反射部が前記導光体の短手方向に配列形成されており、
前記第2の反射部における前記導光体の長手方向に対して略平行方向に沿った長さは、前記導光体の短手方向の位置によって異なっており、前記導光体の短手方向の中央部を最小として、前記導光体の短手方向の端部に向かって漸次増加することを特徴とするライン照明光源。 - 密着型光学ラインセンサに搭載されるライン照明光源であって、
透光部材からなる長尺状の導光体と、
前記導光体の長手方向の少なくとも一方の端部に配置される光源部と、を備え、
前記導光体は、
前記光源部に対向し、前記光源部から出射される光を入光させる入光面と、
前記導光体の長手方向に沿った一側面に形成され、前記光源部から入光した光を外部に出光させる出光面と、
前記出光面に対向する前記導光体の長手方向に沿った他側面に形成され、前記光源部から入光した光の進行方向を変える光偏向面と、を備え、
前記光偏向面には、前記導光体の短手方向に対して略平行方向に延びる第1の稜線を有する凹部又は凸部を含む第1の反射部が前記導光体の長手方向に配列形成されており、
前記光偏向面の前記入光面近傍には、前記導光体の長手方向に対して略平行方向に延びる第2の稜線を有する凹部又は凸部を含む第2の反射部が前記導光体の短手方向に配列形成されており、
前記第2の反射部における前記導光体の長手方向に対して略平行方向に沿った長さは、前記導光体の短手方向の位置によって異なっており、前記導光体の短手方向の一方の端部を最小として、前記導光体の短手方向の他方の端部に向かって漸次増加することを特徴とするライン照明光源。
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JP2012113859A (ja) | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置、および導光板 |
JP2016152176A (ja) | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 導光体、照明装置、及び画像読取装置 |
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- 2019-02-20 JP JP2019028610A patent/JP7265370B2/ja active Active
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