JPH08172512A - 照明結像複合モジュール及びそれを用いた原稿読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フレーム材を極く薄くでき、光出射面をロッ
ドレンズの中心に近づけて照明効率の向上と小形化を図
り、無調整の入れ込み方式で容易に筐体内に組み込める
ようにする。 【構成】 照明結像複合モジュール３０は、透光性材料
に光出射面４０を形成した照明用導光体３２と、光出射
面が露出するように照明用導光体をカバーする断面Ｕ型
のチャンネル部とその一方の側壁先端から直角に張り出
した突出部４８が一体となったホルダ３６と、多数の屈
折率分布型ロッドレンズ４２を配列しその一方の側面で
突出部に添着されるロッドレンズアレイ３４と、照明用
導光体の端面付近に配置した光源ユニットを有する。こ
こでホルダは、その突出部のチャンネル部側壁に直交し
且つチャンネル内部を臨む位置から見える方の面を平坦
面とし、その平坦面にロッドレンズアレイを取り付け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密着型イメージセンサ
などに使用する照明結像複合モジュールに関し、更に詳
しく述べると、ロッドレンズアレイと照明用導光体を特
殊形状のホルダを用いて一体化し、筐体に無調整で組み
付けることができるようにした照明結像複合モジュール
及びそれを用いた原稿読取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ装置、電子複写機、イメー
ジスキャナなどの機器には、画像を読み取るための装置
として、イメージセンサなどの原稿読取り装置が組み込
まれている。原稿読取り装置には幾つかの種類がある
が、そのうちの一つに密着型イメージセンサがある。こ
れは基本的には図５に示すように、線状の照明装置１
０、等倍結像系である屈折率分布型ロッドレンズアレイ
１２、光電変換素子１４などを筐体１６に組み込んだ構
成である。照明装置１０から出射した光は、カバーガラ
ス１８を透過して原稿面ａを照射し、その反射光をロッ
ドレンズアレイ１２によって光電変換素子１４に結像さ
せ、原稿面の像を読み取っている。このような構成は、
光路が短く、機器を小形化でき、煩わしい光学調整も少
なく、機器への組み込みが比較的容易であるなどの利点
があり、近年多用されている。

【０００３】ここで原稿面ａを照射する線状の照明装置
１０としては、例えば多数の発光ダイオード２０をプリ
ント基板２２の上に一列に実装したもの（発光ダイオー
ドアレイ）がある。このような線状の照明装置１０は、
出射光ができるだけ効率良く原稿面を照射するように、
筐体１６の内壁に斜め方向に取り付けられる。

【０００４】ところでロッドレンズアレイ１２は、その
光学性能が損なわれないように直線性を維持し（反りを
無くす）歪の発生を防ぐため、精密に配列した多数の屈
折率分布型ロッドレンズ２４を両側から硬く厚い（剛性
のある）フレーム板２６で挾んで一体化した剛構造をな
している。このようなロッドレンズアレイ１２は、その
一方の側面を筐体１６の一方の内壁面ｂに当接させるこ
とでＸ方向の位置決めを行い、Ｚ方向は使用するロッド
レンズアレイの特性に応じてロッドレンズアレイ１２の
底部に必要高さの治具を挿入するなどして別途位置決め
を行って、筐体１６の内壁に側面接着している。Ｚ方向
で一義的な位置決めが出来ないのは、ロッドレンズは、
その共役長（物体−像面間距離）を一定にするために製
造ロットによってレンズ長のばらつきがあり、ロッドレ
ンズアレイの端面を位置決めの基準面にできない事情に
よる。

【０００５】ロッドレンズアレイ１２と筐体１６との接
着には、常温硬化型のゴム弾性接着剤（例えばシリコー
ン系接着剤）２８を使用する。これは、筐体との線膨張
係数の差を吸収するためにゴム状にする必要があり、温
度を上げて硬化させると線膨張係数の差から常温に戻し
たときに反りが生じること、更に、両面接着テープのみ
で固定できれば簡便なのであるが、そのためには光漏れ
を無くすためにクリアランスを小さくしなければなら
ず、両面接着テープによる固定が不可能なことによる。

【０００６】従来の発光ダイオードアレイによる照明装
置は、基本的に発光ダイオードの配列ピッチに応じた光
量むらが発生するのは避けられない。また個々の発光ダ
イオードの特性のばらつきによって明るさのばらつきが
生じる。この欠点を解消するために、搭載する発光ダイ
オード数を多くすると、コストアップや消費電力の増大
が生じる。そこで、本願出願人は、これらの問題点を解
決するものとして、棒状の透光性材料からなり長手方向
に延びる光出射面を形成した照明用導光体と、その端部
に配置した光源ユニットとを組み合わせた新しい構造の
線状の照明装置を提案した（特願平５−１４２４２７
号、特願平５−１４４９０８号参照）。

【０００７】しかし、発光ダイオードアレイ方式あるい
は照明用導光体方式のいずれの照明装置を使用するにし
ても、従来技術では、照明装置とロッドレンズアレイと
は別々に筐体に取り付けている。特に、上記の照明用導
光体を用いる新しい構造の照明装置の場合は、小さな光
量の光を効率よく原稿読取り位置に集中させる必要があ
るため、筐体などに取り付ける際に厳密な位置調整が必
要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような原稿読取
り装置では、ロッドレンズアレイと照明装置とを別々に
精密位置決めしなければならず、ロッドレンズアレイは
そのレンズ長のばらつきのために、製造ロット毎に多少
異なる位置決め治具を使用する必要があるなど、調整に
手間と時間がかかる。またロッドレンズアレイの固定に
常温硬化型のゴム弾性接着剤を使用しているため、硬化
に時間がかかり組立タクトタイムが長くなるし、接着剤
がロッドレンズアレイのレンズ面に回り込む虞れがあ
り、注意深く作業しなければならない。これらの結果、
組立作業性が悪い欠点がある。

【０００９】またロッドレンズアレイが反ったり歪まな
いように硬く厚い剛性フレーム材を両側に設けているた
め、その分、装置の小形化が難しいばかりでなく、棒状
の照明用導光体を使用する照明装置を組み込む場合に、
フレーム材の厚みに邪魔されて、光出射面をロッドレン
ズアレイの読取り側焦点位置に近づけられない。そのた
め最適位置に設置することが困難であり、照明効率が低
下する。

【００１０】本発明の目的は、ロッドレンズアレイのフ
レーム材を極く薄くでき、照明用導光体の光出射面をレ
ンズの中心に近づけて照明効率の向上と小形化を図るこ
とができ、且つロッドレンズアレイと照明用導光体を同
一ホルダに組み付けて筐体への取り付けを容易に行える
ようにした照明結像複合モジュールを提供することにあ
る。本発明の他の目的は、照明結像複合モジュールの筐
体への取り付けを、無調整の入れ込みと両面接着テープ
の使用で簡便に且つ迅速に行うことができるようにした
原稿読取り装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、棒状の透光性
材料からなり長手方向に延びる光出射面を形成した照明
用導光体と、該照明用導光体を光出射面が露出するよう
にカバーする断面ほぼＵ型のチャンネル部とその一方の
側壁先端から直角方向にチャンネル部のほぼ全長にわた
って張り出した突出部とが一体となったホルダと、多数
の屈折率分布型ロッドレンズを配列した構造をなしその
一方の側面で前記突出部に添着されるロッドレンズアレ
イと、前記照明用導光体の少なくとも一方の端面付近に
配置した光源ユニットとを具備する照明結像複合モジュ
ールである。前記ホルダは、その突出部のチャンネル部
側壁に直交し且つチャンネル内部を臨む位置から見える
方の面を平坦面とし、その平坦面にロッドレンズアレイ
を取り付ける。

【００１２】この照明結像モジュールにおいては、前記
チャンネル部の一方の側壁の外側面が相手方部材に対す
る第１の取付け基準面となり、ロッドレンズアレイの他
方の側面が第２の取付け基準面となる。ロッドレンズア
レイは、配列されているロッドレンズ群の一方もしくは
両方の側面にフレーム材を設ける構造でもよいし、フレ
ームレス構造でもよい。フレーム材を設ける場合には、
厚さ０．４mm以下の薄いフレーム材を用いるのが好まし
い。

【００１３】また本発明は、筐体と、該筐体内に設ける
上記の照明結像複合モジュールと、筐体に取り付ける受
光モジュールとを具備する原稿読取り装置である。この
筐体は、内部にロッドレンズアレイと突出部を収容可能
なスロットと該スロットの内壁面に垂直なホルダ載置面
とを有する。受光モジュールは光電変換素子を搭載した
プリント基板からなる。照明結像複合モジュールは、そ
の第２の取付け基準面が筐体のスロットの一方の内壁面
に接するように該照明結像複合モジュールを筐体内に入
れ込んで第１の取付け基準面をホルダ載置面に接着する
ことで取り付ける。ロッドレンズアレイの一方の端面が
原稿面に対向し、他方の端面が光電変換素子に対向す
る。ホルダの第１の取付け基準面と筐体のホルダ載置面
との間の接着には両面接着テープを用いることが好まし
い。

【００１４】

【作用】ホルダは、照明用導光体とロッドレンズアレイ
とを保持して一体化されたモジュールにするベースであ
る。照明用導光体を収容するチャンネル部は、その内壁
面で照明用導光体から出射した光を反射して照明用導光
体に戻し、光源ユニットから出射される光を効率よく照
明用導光体の内部を伝播させるものであり、光出射面全
体から均一に照明させる。ロッドレンズアレイを添着す
る突出部は、剛体としてロッドレンズアレイを直線的に
保形する機能を果たし、薄いフレーム材の使用あるいは
フレームレスに起因する反りや歪みの発生を防止する。
そして一体化した照明結像複合モジュールのチャンネル
部の一方の側壁の外側面が相手方部材への第１の取付け
基準面となり、ロッドレンズアレイの他方の側面が第２
の取付け基準面となる。これら第１及び第２の取付け基
準面がそれぞれ筐体側のホルダ搭載面とスロット内壁面
とに当接することで自然に位置合わせが行われる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明に係る照明結像複合モジュール
の一実施例を示す断面図であり、図２はその分解斜視図
である。この照明結像複合モジュール３０は、主とし
て、棒状の透光性材料からなる照明用導光体３２、等倍
結像系である屈折率分布型ロッドレンズアレイ３４、そ
れらを保持するホルダ３６、及び照明用導光体３２に光
を供給する光源ユニット３８からなる。

【００１６】照明用導光体３２は、アクリル樹脂やポリ
カーボネート樹脂などの光透過性の高い樹脂材料、ある
いは光透過性の高い光学ガラスなどからなり、ここでは
断面が長方形の一対の対角の一方を切除した如き五角形
状をなす棒状体である。そして長手方向に延びる傾斜面
が光出射面４０となり、該光出射面４０に対向する面の
一部に光拡散層４１を形成する（図３参照）。この光拡
散層４１は、例えば白色塗料を、光源ユニット側が狭幅
となるような三角形状パターンに印刷したものである。

【００１７】ロッドレンズアレイ３４は、多数の屈折率
分布型ロッドレンズ４２を精密に配列した構造であり、
この実施例ではその両側を薄いフレーム材４４で挾み保
形する構造である。片側のみに薄いフレーム材を設ける
構造あるいはフレーム材を使用せずにロッドレンズ同士
を相互に接着して保形する構造でもよい。但し、それら
の場合でも、フレーム材を使用していない面も表面が平
坦面となるように整形する。ロッドレンズ４２は、その
共役長が１０mm程度もしくはそれ以下、レンズ径が０．
７mm程度もしくはそれ以下の細径で、１５度以上の開口
角を有するものが好ましい。その場合、フレーム材４４
は０．４mm以下（例えば０．２mm程度）の極く薄いもの
でよく、従来技術と異なり、剛性をもたせる必要はない
（ロッドレンズアレイ単体では、多少の横反り（光軸に
垂直方向の反り）が生じても構わない）。材質として
は、例えば黒色のＦＲＰなどでよい。なお各ロッドレン
ズ間隙に黒色樹脂を充填してロッドレンズ側面を遮光す
るのが好ましい。特に両側にフレーム材を使用しない場
合は、側面から光が入らないように、そのような黒色コ
ートが必要となる。また更に光学特性を向上させるた
め、各ロッドレンズ側面にフレアカット処理を施すのが
よい。

【００１８】ホルダ３６は、光出射面４０が露出するよ
うに照明用導光体３２のほぼ３面をカバーする断面ほぼ
Ｕ型のチャンネル部４６と、該チャンネル部４６の一方
の側壁（図１では下方の側壁）先端から直角下向きにチ
ャンネル部のほぼ全長にわたる幅で張り出した平板状の
突出部４８とが一体となった形状である。なおチャンネ
ル部４６の一方の端部（図２の左端）は端板部４９で閉
じられている。ホルダ３６は金属製（アルミニウム板や
ステンレス鋼板など）でもよいし樹脂製でもよいが、少
なくともチャンネル部４６の内面は照明用導光体３２の
前記３面から出射した光を再び照明用導光体３２内に戻
せるように、使用する光に対する反射率の高い面とす
る。チャンネル部４６は、上記のように照明用導光体３
２を位置決め保持する機能、及び光出射面以外から出射
した光を照明用導光体３２に戻して損失を低減する機能
の他、組立工程におけるハンドリングの際に照明用導光
体の表面が汚れるのを防止する機能も果たし、更には後
述するように一方の取付け基準面としても機能する。

【００１９】ロッドレンズアレイ３４は、その一方の側
面で両面接着テープ５０によって前記突出部４８に添着
する。その際、Ｚ方向の精密位置決めを行う。位置決め
するには、ロッドレンズアレイ３４のレンズ長の中心位
置を、突出部４８の所定の位置に合わせるようにすれば
よい。突出部４８は、かなりの厚みをもたせることがで
きるし、チャンネル部４６とＬ型に組み合わせた構造で
あるので、極めて剛性は高い。ロッドレンズアレイ３４
は、その剛性の高い突出部４８に添着したことによっ
て、反りや歪が生じず、直線性を維持した状態で保持さ
れる。言い換えると、突出部４８は、ロッドレンズアレ
イ３４を、反りや歪が生じないように直線的に保持する
機能を果たす。ロッドレンズアレイ３４は、前述のよう
にフレーム材４４が極く薄いものであるか、あるいはフ
レーム材の無いものであるので、ロッドレンズ４２の中
心と照明用導光体３２（特に、その光出射面４０）との
距離を非常に小さくできるため、発光ダイオードによる
光量が小さくても原稿面の読取り位置の近傍まで照明用
導光体によって光を導くことができ、原稿面を明るく効
果的に照明できる。

【００２０】光源ユニット３８は、例えば１個ないし数
個の発光ダイオードをプリント基板上に実装し、透明な
エポキシ樹脂をコーティングして白色の樹脂枠を設けた
構成であり、発光ダイオードが照明用導光体３２の一方
の端面（図２の右端）に対向するように配置する。これ
よって発光ダイオードから放射された光は、照明用導光
体３２の一端面から入り、内部を伝播することになる。

【００２１】この照明結像複合モジュール３０において
は、前記チャンネル部４６の一方の側壁（突出部４８に
連続する方の側壁）の外側面が第１の取付け基準面ｓ₁
となり、ロッドレンズアレイ３４の他方の側面（突出部
４８への添着面に対する反対面）が第２の取付け基準面
ｓ₂ となる。そして、第２の取付け基準面ｓ₂ を相手方
部材に押し付けることで自動的にＸ方向の位置出しが行
われ、第１の取付け基準面ｓ₁ に両面接着テープ５２を
取り付けて相手方部材に載置することでＺ軸方向の位置
出しと固定が行われる。勿論、相手方部材に両面接着テ
ープ５２を貼り付けておいて、その上に照明結像複合モ
ジュールを載せる順序でもよい。なお薄いフレーム材は
厚み公差が小さいため、Ｘ方向の位置精度がだしやすく
なる。

【００２２】このような照明結像複合モジュールを用い
た原稿読取り装置の一実施例を図４に示す。ここで照明
結像複合モジュール３０の詳細は上述した通りであるの
で、それについての説明は省略する。この原稿読取り装
置は、筐体６０と、該筐体６０内に設置する上記の照明
結像複合モジュール３０と、筐体６０に取り付ける受光
モジュール６２を具備している。筐体６０は、内部にロ
ッドレンズアレイ３４とホルダ突出部４８を収容可能な
スロット６４と、該スロット６４の内壁面に垂直なホル
ダ載置面６６とを有する。そして照明結像複合モジュー
ル３０の第２の取付け基準面ｓ₂ が筐体６０のスロット
６４の一方の内壁面（ホルダ載置面側とは反対の面）に
接するように、該照明結像複合モジュール３０を筐体ス
ロット６４内に落とし込み、第１の取付け基準面ｓ₁ を
ホルダ載置面６６に両面接着テープ５２によって接着す
る。これによって照明結像複合モジュール３０を筐体６
０に無調整で組み込むことができる。

【００２３】受光モジュール６２は、光電変換素子７０
を搭載したプリント基板７２からなり、ロッドレンズア
レイ３４の下端面が光電変換素子７０に対向するように
プリント基板７２を筐体６０の底部に取り付ける。更に
筐体６０の上部をカバーガラス７４で覆い、その上面を
原稿面としている。

【００２４】光源ユニット３８の発光ダイオードから出
射した光は、照明用導光体３２を透過して伝播し、散乱
光が光出射面４０から出射し、カバーガラス７４を透過
して原稿面を主走査方向の全体にわたって均一に照射す
る。原稿面からの反射光は、ロッドレンズアレイ３４で
光電変換素子７０に結像する。

【００２５】以上、本発明の好ましい実施例について詳
述したが、本発明はかかる構成のみに限定されるもので
はない。照明用導光体の形状（特に断面形状）は適宜変
更できるし、光出射面は平面でなく曲面であってもよ
い。光源ユニットは照明用導光体の両端に配置してもよ
く、その場合には照明用導光体に形成する光散乱層は三
角形状ではなく中央部分が幅広となるような菱形状にす
ればよい。使用状況によってはガラスカバーは無くても
よい。またホルダ突出部のロッドレンズアレイ添着面と
は反対側の面と筐体スロットの内壁面との間隙部に発泡
性シートを介装すると、ロッドレンズアレイをスロット
の内壁面に押し付けることができ且つエアーシールがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は上記のように、ロッドレンズア
レイと照明用導光体とを特殊形状のホルダで一体化した
ので、ロッドレンズアレイのフレーム材を極く薄くで
き、あるいはフレーム材を無くすことができ、照明用導
光体の光出射面をレンズの中心に近づけて照明効率の向
上と小形化を図ることができるし、筐体に対して無調整
の入れ込みで両面接着テープにより簡便且つ迅速に組み
立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る照明結像複合モジュールの一実施
例を示す断面図。

【図２】その分解斜視図。

【図３】照明用導光体の斜視図。

【図４】本発明に係る原稿読取り装置の一実施例を示す
断面図。

【図５】従来技術の一例を示す説明図。

【符号の説明】

３０ 照明結像複合モジュール ３２ 照明用導光体 ３４ ロッドレンズアレイ ３６ ホルダ ３８ 光源ユニット ４０ 光出射面 ４２ 屈折率分布型ロッドレンズ ４４ フレーム材 ４６ チャンネル部 ４８ 突出部 ５０，５２ 両面接着テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00 Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｚ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状の透光性材料からなり長手方向に延
   びる光出射面を形成した照明用導光体と、 該照明用導光体を光出射面が露出するようにカバーする
   断面ほぼＵ型のチャンネル部と、該チャンネル部の一方
   の側壁先端から直角方向にチャンネル部のほぼ全長にわ
   たって張り出した突出部とが一体となり、該突出部のチ
   ャンネル部側壁に直交し且つチャンネル内部を臨む位置
   から見える方の面を平坦面とした形状のホルダと、 多数の屈折率分布型ロッドレンズを配列した構造をな
   し、その一方の側面で前記突出部の平坦面に添着される
   ロッドレンズアレイと、 前記照明用導光体の少なくとも一方の端面付近に配置し
   た光源ユニットと、を具備している照明結像複合モジュ
   ール。
2. 【請求項２】 前記チャンネル部の一方の側壁の外側面
   を相手方部材に対する第１の取付け基準面とし、ロッド
   レンズアレイの他方の側面を第２の取付け基準面とする
   請求項１記載の照明結像複合モジュール。
3. 【請求項３】 前記ロッドレンズアレイは、配列されて
   いるロッドレンズ群の少なくとも一方の側面に、厚さ
   ０．４mm以下の薄いフレーム材を有するものである請求
   項１又は請求項２記載の照明結像複合モジュール。
4. 【請求項４】 筐体と、該筐体内に設置する請求項２記
   載の照明結像複合モジュールと、筐体に取り付ける受光
   モジュールとを具備し、該筐体は、内部にロッドレンズ
   アレイとホルダ突出部を収容可能なスロットと該スロッ
   トの内壁面に対して垂直なホルダ載置面とを有し、受光
   モジュールは光電変換素子を搭載したプリント基板から
   なり、 照明結像複合モジュールの第２の取付け基準面が筐体の
   スロットの一方の内壁面に接するように該照明結像複合
   モジュールを筐体内に入れ込んで第１の取付け基準面を
   ホルダ載置面に接着し、ロッドレンズアレイの一方の端
   面が原稿面に対向し、他方の端面が光電変換素子に対向
   する原稿読取り装置。
5. 【請求項５】 ホルダの第１の取付け基準面と筐体のホ
   ルダ載置面とを両面接着テープで固定した請求項４記載
   の原稿読取り装置。