JPH06291940A - 発光装置及びそれを用いた密着型イメージセンサユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 照明効率のよい発光装置と、それを用いて均
一性がよく高精度な画像信号が得られる密着型イメージ
センサユニットを提供する。 【構成】 複数の発光ダイオードを回路導体層を施した
基板の表面上の所定の位置にアレイ状に実装し、板状の
透明体をアレイ状に実装した発光ダイオードの発光面側
で、かつ発光ダイオードの放射する光の光軸上に設置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原稿情報を光学的に読
み取るための発光装置と密着型イメージセンサユニット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、密着型イメージセンサユニットは
小型ファクシミリやデジタル複写機等の読み取り装置と
して広く使用されている。

【０００３】以下図面を参照しながら、上記した従来の
の発光装置と密着型イメージセンサユニットの一例につ
いて説明する。

【０００４】図４は従来の密着型イメージセンサユニッ
トにおいて光源として使用されている発光装置を示すも
のである。図４において、３０は回路導体層を設けた基
板である。３１はリード線である。３２は発光素子の１
つである発光ダイオードである。また、図５は前記発光
ダイオードの指向特性である。以上のように構成された
原稿照明用発光装置について、以下その動作について説
明する。

【０００５】まず、発光ダイオード３２を回路導体層を
施した基板３０の表面上の所定の位置に実装する。次に
リード線３１を基板３０の所定の位置に半田付けする。
このリード線３１に直流の定格電圧を印加し、基板３０
に施してある回路導体層に電流を流すことによって発光
ダイオード３２を点灯させていた。

【０００６】また、図６は従来の密着型イメージセンサ
ユニットを示すものである。図６において４０は回路導
体層を施したガラス基板である。４１は光電変換素子で
ある。４２は基台である。４３はロッドレンズアレイで
ある。４４は発光ダイオードアレイである。４５はガラ
ス板である。４６は原稿である。４７は基台４２に設け
られた光路となるスリットである。以上のように構成さ
れた密着型イメージセンサユニットについて、以下その
動作について説明する。

【０００７】まず、回路導体層を施したガラス基板４０
上に光電変換素子４１を一列に実装し、基台４２に取り
付ける。また、基台４２の内部にはロッドレンズアレイ
４３と光源となる発光ダイオードアレイ４４を取り付
け、この発光ダイオードアレイ４４によってガラス板４
５の下面に位置する原稿４６を照射し、その反射光をロ
ッドレンズアレイ４３によって集光し、スリット４７を
通り光電変換素子アレイ４１で受光し電気信号に変換し
ていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな発光装置の構成では、発光ダイオード３２から照射
された光は図５に示したような指向特性を持ち、本来照
射すべき方向以外にも光が照射され、原稿への照明効率
が悪いという問題を有していた。

【０００９】また、上記のような密着型イメージセンサ
ユニットの構成では、原稿４６へ照射する発光ダイオー
ドアレイ４４の光線が図５のような指向特性を持ち、読
み取るべき原稿４６の一ライン分へ照射されるのは発光
ダイオードアレイ４４の発する光の一部分であり、光電
変換素子４１に導かれる光量が少ないため、Ｓ／Ｎが悪
くなる。また、図７には光量を増やすために発光ダイオ
ード４４を原稿に近づけた時の動作を説明している。図
７において従来の密着型イメージセンサユニットでは発
光ダイオードアレイ４４と原稿間の距離をＬａで使用し
ており、その時の発光ダイオードアレイ４４の原稿面照
度分布波形はＷｂであり、原稿面照度の平均値はＶｂと
なっていた。ここで光量を増やすために発光ダイオード
アレイと原稿間の距離をＬａとする（近づける）と原稿
面照度分布波形はＷａとなり照度偏差（Vmax-Vmin/Vmax
+Vminで計算される）が大きくなる。また、照度偏差を
小さくするために発光ダイオードアレイ４４と原稿間距
離をＬｃとすると原稿面照度がＶｃとなり光量が減り、
満足なユニット出力が得られなかった。つまり、光電変
換素子４１に導く光量を増やすために発光ダイオードア
レイ４４を原稿に近づけると密着型イメージセンサユニ
ットの出力の均一性が悪くなり、均一性を良くするため
に発光ダイオードアレイ４４を原稿から遠ざけると光量
が減るという相反した関係の問題点を有していた。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑み、発光ダイオー
ドをアレイ状に実装した基板の短辺方向のみの指向特性
を狭くすることで、従来分散していた光を集光し光量を
増加させ、しかも光源を原稿に近づける必要がないため
照度偏差の大きくならない発光装置を提供し、それを用
いて高精度の画像信号を得ることができる密着型イメー
ジセンサユニットを提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の発光装置及び密着型イメージセンサユニッ
トは、回路導体層を形成した基板と、その基板の表面上
に実装した複数の発光素子とを備え、前記発光素子の発
光面側には光導波路を設けた構成から成る発光装置と
し、密着型イメージセンサユニットは、光路を有する基
台と、この基台に設けられ基台の外部に位置する原稿に
光線を照射する光源と、前記原稿面に当接する透明ガラ
ス板と、前記基台の内部に設けられ前記光源から前記原
稿に照射されて反射した光線を受光し電気信号に変換す
る光電変換素子と前記光電変換素子を実装する基板から
成り、前記光源は、回路導体層を形成した基板と、その
基板の表面上に一列に実装した複数の発光素子とを備
え、前記発光素子の発光面側には光導波路を設けた構成
を備えたものである。

【００１２】

【作用】本発明は上記した構成によって、発光ダイオー
ドをアレイ状に実装した基板の短辺方向のみの指向特性
を狭くし光量を増加させ、かつ照度偏差が大きくならな
いため、それを用いた密着型イメージセンサユニットは
高精度の画像信号を得ることとなる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の第１の実施例について、図面を
参照しながら説明する。

【００１４】図１は本発明の第１の実施例を示す発光装
置の構成図である。図１において１は発光ダイオードで
ある。２は回路導体層を設けた基板である。３はリード
線である。４は光導波路とする透明体である。図２は本
発明の第１の実施例で示す発光装置の断面図で光の進路
の一例である。１は発光ダイオードである。４は光導波
路とする透明体である。１０は屈折角である。１１は入
射角である。１２は光の進路である。１３は法線であ
る。以上のように構成された発光装置について、以下図
１及び図２を用いてその動作を説明する。

【００１５】まず、複数の発光ダイオード１を回路導体
層を施した基板２の表面上の所定の位置にアレイ状に実
装する。次にリード線３を基板２の所定の位置に半田付
けする。さらに板状の透明体４はアレイ状に実装した発
光ダイオード１の発光面側で、かつ発光ダイオード１の
放射する光の光軸上に設置する。このリード線３に直流
の定格電圧を印加すると、回路導体層に電流が流れ発光
ダイオード１が点灯する。発光ダイオード１で放射され
た光は透明体４へ入射し、その入射光は透明体４の内部
と外部の境界で屈折角１０をもって屈折し外部へ放射さ
れるが、この屈折角１０が９０°以上になるような角度
（入射角１１）で入った光は透明体４の内部を全反射し
て進み、一方の端面から放射される。以上のように本実
施例によれば、アレイ状に実装した発光ダイオード１の
発光面側で、かつ発光ダイオード１の放射する光の光軸
上に透明体４を設置することにより、少なくとも屈折角
１０が９０°以上になるような角度（入射角１１）で入
った光は、すべて透明体４の内部を全反射して進み、一
方の端面から放射されるので発光ダイオード１をアレイ
状に実装した基板２の短辺方向の指向特性が狭くなり、
従来分散していた光を集光することができるので光量を
上げることができる。また、透明体４はガラスやアクリ
ルのような透明樹脂成形品でもよく、断面形状は台形等
にしてもよい。透明体４の光の反射する側面にミラーを
形成するのも一方法である。

【００１６】以下本発明の第２の実施例について図面を
参照しながら説明する。図３は本発明の第２の実施例を
示す密着型イメージセンサユニットの断面構造図であ
る。図３において２０はガラス基板である。２１は光電
変換素子である。２２は基台である。２３はロッドレン
ズアレイである。２４は発光ダイオードアレイである。
２５はガラス板である。２６は原稿である。２７は基台
２２に設けられた光路となるスリットである。２８は透
明体である。以下図３を用いてその動作を説明する。ま
ず、回路導体層を施したガラス基板２０上に光電変換素
子２１を実装し、基台２２に取り付ける。また、基台２
２の内部にはロッドレンズアレイ２３と光源となる発光
ダイオードアレイ２４と、発光ダイオードアレイ２４の
発光面側で、かつ発光ダイオードアレイ２４の放射する
光の光軸上に透明体２８を取り付ける構成とする。この
発光ダイオードアレイ２４によって放射される光は、上
記第１の実施例において説明した方法によって透明体２
８の端面から放射され、ガラス板２５の下面に位置する
原稿２６を照射し、その反射光をロッドレンズアレイ２
３によって集光し、スリット２７を通り光電変換素子ア
レイ２１で受光し電気信号に変換する。以上のように本
実施例によれば第１の実施例で説明した発光装置を光源
とすることにより図７で示した原稿面照度分布波形Ｗｃ
の照度偏差レベルを維持し、原稿面照度Ｖａを得られる
こととなり、光電変換素子２１に導かれる光量が増加
し、しかも光源を原稿に近づける必要がないので均一性
が悪くならず高Ｓ／Ｎで、しかも均一性のよい画像信号
を得ることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明は発光素子の発光面
側に光導波路として板状のガラスや透明樹脂成形品の透
明体を設けることにより、光を集光させ光量の増加が図
れる発光装置を得ることができ、またそれを光源とする
ことにより高Ｓ／Ｎで、しかも均一性のよい密着型イメ
ージセンサユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における発光装置の構成
図

【図２】同実施例における動作説明のための発光装置の
構成図

【図３】本発明の第２の実施例における密着型イメージ
センサユニットの断面図

【図４】従来の発光装置の斜視図

【図５】発光ダイオードの指向特性図

【図６】従来の密着型イメージセンサユニットの断面図

【図７】発光装置と原稿間の距離と原稿面照度および原
稿面照度分布の関係図

【符号の説明】

１、３２ 発光ダイオード ２、３０ 基板 ３、３１ リード線 ４、２８ 透明体 １０ 屈折角 １１ 入射角 １２ 光の進路 １３ 法線 ２０、４０ ガラス基板 ２１、４１ 光電変換素子 ２２、４２ 基台 ２３、４３ ロッドレンズアレイ ２４、４４ 発光ダイオードアレイ ２５、４５ ガラス板 ２６、４６ 原稿 ２７、４７ スリット Ｌａ 発光ダイオードアレイと原稿間の距離 Ｌｂ 発光ダイオードアレイと原稿間の距離 Ｌｃ 発光ダイオードアレイと原稿間の距離 Ｗａ Ｌａの時の原稿面照度分布波形 Ｗｂ Ｌｂの時の原稿面照度分布波形 Ｗｃ Ｌｃの時の原稿面照度分布波形 Ｖａ Ｗａの平均原稿面照度 Ｖｂ Ｗｂの平均原稿面照度 Ｖｃ Ｗｃの平均原稿面照度

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路導体層を形成した基板と、その基板の
   表面上に実装した複数の発光素子とを備え、前記発光素
   子の発光面側には光導波路を設けたことを特徴とする発
   光装置。
2. 【請求項２】発光素子は、回路導体層を形成した基板の
   表面上に一列に実装したことを特徴とする請求項１記載
   の発光装置。
3. 【請求項３】光導波路は、板状の透明体であることを特
   徴とする請求項１記載の発光装置。
4. 【請求項４】光導波路は、板状の透明ガラスであること
   を特徴とする請求項１記載の発光装置。
5. 【請求項５】光導波路は、板状の透明樹脂成形品である
   ことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
6. 【請求項６】光路を有する基台と、この基台に設けられ
   基台の外部に位置する原稿に光線を照射する光源と、前
   記原稿面に当接する透明ガラス板と、前記基台の内部に
   設けられ前記光源から前記原稿に照射されて反射した光
   線を受光し電気信号に変換する光電変換素子と前記光電
   変換素子を実装する基板から成り、前記光源は、回路導
   体層を形成した基板と、その基板の表面上に一列に実装
   した複数の発光素子とを備え、前記発光素子の発光面側
   には光導波路を設けたことを特徴とする密着型イメージ
   センサユニット。
7. 【請求項７】光導波路は、請求項３記載の板状の透明体
   であることを特徴とする請求項６記載の密着型イメージ
   センサユニット。
8. 【請求項８】光導波路は、請求項４記載の板状の透明ガ
   ラスであることを特徴とする請求項６記載の密着型イメ
   ージセンサユニット。
9. 【請求項９】光導波路は、請求項５記載の板状の透明樹
   脂成形品であることを特徴とする請求項６記載の密着型
   イメージセンサユニット。