JPWO2005001529A1 - 導光体およびライン照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 被照射体の位置(原稿位置)での光の縦方向の強度分布に広がりを持たせることで、原稿面が浮き上がった場合でも読取画像の劣化を少なくすることのできる導光体およびその導光体を組み込んだライン照明装置を提供する。【解決手段】 端面から入射した光を内面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにした導光体10であって、長さ方向に直交する方向の側面形状は、第1の楕円弧の曲面1と、第2の楕円弧の曲面2と、第1の出射面3と、第2の出射面4と、各楕円の長軸平面で楕円の焦点位置(または焦点近傍位置)に形成された光散乱部5とを備える。第1の曲面によって反射された光の集光位置と第2の曲面によって反射された光の集光位置とが異なる。
Description
本発明は、ファクシミリ、複写機、スキャナ装置等で原稿を線条(ライン状)に照明するための導光体およびこの導光体を組み込んだ画像読取装置に関する。
光源からの光を有効に被照射体に対して照射することを目的として、側面を放物線面または楕円弧面とした導光体が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
特開2001−330734号公報
米国特許第6,259,082号公報
導光体からの出射光の焦点はその深度が浅く、焦点から遠い被写体の明るさが暗いという問題がある。このため、原稿の折り目や見開き部分等によって原稿台等に載置された原稿が浮き上がった場合に照明光量が低下し、ラインイメージセンサ等で読み取った画像に不自然な陰影が生ずることがある。
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、被照射体の位置(原稿位置)での光の縦方向の強度分布に広がりを持たせることで、原稿面が浮き上がった場合でも読取画像の劣化を少なくすることのできる導光体およびその導光体を組み込んだライン照明装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため本発明に係る導光体は、端面から入射した光を内面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにしたものであって、長さ方向に直交する方向の側面形状(長さ方向に沿った2つの側面形状)は、2つの楕円弧または2つの放物線曲面を有し、一方の曲面によって反射された光の集光位置と他方の曲面によって反射された光の集光位置とが異なる構成とした。
上記の場合、導光体は例えば2つの半体を貼り合わせて構成され、各半体に反射面となる楕円弧または放物線曲面が形成される。尚、導光体は2つの半体に分けず一体的に成形してもよい。
また、本発明に係る導光体は、端面から入射した光を内面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにしたものであって、長さ方向に直交する方向の側面形状は、焦点距離が異なる2つの楕円弧曲面を有する構成とした。
さらに、本発明に係る導光体は、端面から入射した光を内面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにしたものであって、長さ方向に直交する方向の側面形状は、少なくとも1つの曲面を有し、その曲面は焦点距離が異なる2つの楕円弧曲面領域を備える構成とした。
本発明に係る本発明に係る画像読取装置は、前記導光体の一端または両端に発光源を設けた照明ユニットを例えば2組備え、各照明ユニットは各出射面から出射された光が原稿読取面の同一領域を照射するように配置した。
本発明の導光体およびその導光体を用いたライン照明装置は、焦点位置の異なる導光体を組合せることによって、所定の位置と深度に好ましい配光特性を与えることができる。すなわち、被照射体の位置(原稿位置)での光の縦方向の強度分布に広がりを持たせることで、原稿面が浮き上がった場合でも読取画像の劣化を少なくすることができ、良好な画像を読み込むことができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る導光体の第1の実施の形態を示す断面形状図である。
導光体10は、例えばアクリル等の透明樹脂で形成された半体10A、10Bを貼り合わせて構成され、その断面形状は導光体10の全長(例えば320mm)に亘って一定としている。
半体10Aに形成される第1の曲面1は、
[{x−(f1−f2)}/10.6]2+(y/3.5)2≦1
かつ、−f2≦x≦f1−f2,y≦0で表される領域の形状である。
[{x−(f1−f2)}/10.6]2+(y/3.5)2≦1
かつ、−f2≦x≦f1−f2,y≦0で表される領域の形状である。
半体10Bに形成される第2の曲面2は、
(x/9.2)2+(y/2.0)2≦1
かつ、−f2≦x≦0,y≧0で表される領域の形状である。
(x/9.2)2+(y/2.0)2≦1
かつ、−f2≦x≦0,y≧0で表される領域の形状である。
但し、f1=10.0=(10.62−3.52)0.5
f2=9.0=(9.22−2.02)0.5
x=−f1,y=0 は曲線1の焦点座標
x=−f2,y=0 は曲線2の焦点座標
である。
f2=9.0=(9.22−2.02)0.5
x=−f1,y=0 は曲線1の焦点座標
x=−f2,y=0 は曲線2の焦点座標
である。
ここで、x=f2+Δ,y=0の領域に白色インクの印刷パターンからなる光散乱部5を設けている。符号6は底面である。
導光体10の内部に伝搬光があると、印刷パターンからなる光散乱部5に到達した伝搬光は散乱を受け、各曲面1,2によりそれぞれ全反射し、各出射面3,4から出射する。
曲面1で反射した出射光は、座標x=7.7(=f1/N+(f1−f2)),y=0の近傍に集光する。但し、Nはロッド屈折率であり、導光体10がアクリル製の場合はN=1.49である。
曲面2で反射した出射光は、座標x=6.0(=f2/N),y=0の近傍に集光する。但し、Nはロッド屈折率であり、導光体10がアクリル製の場合はN=1.49である。
光散乱部5を長軸面に形成すると散乱指向性の殆どない方向に出射面が位置することになるため、散乱光は楕円面で反射した上で出射する。このように光散乱部5を楕円の長軸平面に形成することで、出射面への直接放射光が抑制され、楕円反射面による集光効率が向上する。図中で、仮想線は光散乱部5の鏡像7を示している。楕円の長軸側の先端部を、楕円焦点又はその近傍を含む垂直平面(長軸と直交する平面)で面取りすることで、光散乱部5の鏡像も長軸平面上焦点近傍にあることになり、同じくロスが少ない(鏡像反射に寄与する)。
なお、導光体10は、楕円弧曲面1を有する略1/4楕円形状の導光体と楕円弧曲面2を有する略1/4楕円形状の半体10A、10Bを張り合わせたものを図示したが、一体物としてもよい。また、本実施の形態では各曲面を楕円弧としたものを示したが、各曲面は放物線としてもよい。
図2は本発明の導光体を組み込んだライン照明装置を備えた密着型イメージセンサ(CIS)の断面図、図3は本発明の導光体の端面に設けられる光源としての各発光ダイオードの取り付け位置を示す図である。
図2に示す密着型イメージセンサ(CIS)30は、筺体31を備え、この筺体31内に2組のライン照明装置20L,20Rを組み込み、また、筺体31内に正立等倍系のレンズアレイ32を配置し、更に、筺体31の下部にラインイメージセンサ33を設けた基板34を取り付けてなる。符号35は原稿台を構成するカバーガラスである。
正立等倍系のレンズアレイ32としては焦点深度の深いレンズを用いることが好ましい。焦点深度が深いレンズアレイを用いることで、原稿面が浮き上がった場合でも鮮明な画像として読み取ることができる。尚、いくら焦点深度が深くてもそこまで照明光が届かない場合には、画像として読み取ることができないため、
結局鮮明な画像を得るには、照明系と正立等倍系の両方が所定の条件、つまり正立等倍系にあっては焦点深度が深いこと、照明系にあっては当該焦点深度の範囲を均一な照度で照明することの条件を満足することが好ましい。
結局鮮明な画像を得るには、照明系と正立等倍系の両方が所定の条件、つまり正立等倍系にあっては焦点深度が深いこと、照明系にあっては当該焦点深度の範囲を均一な照度で照明することの条件を満足することが好ましい。
各ライン照明装置20L,20Rは、図1に示した導光体10と、導光体ケース11と、図3に示す各発光ダイオード12R,12G,12Bを備えた発光源基板(図示しない)とからなる。各発光ダイオード12R,12G,12Bは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を発光するもので、これらの発光ダイオード12R,12G,12Bはチップ型のもの(LEDチップ)を用いている。
本実施の形態では、図3に示すように、各発光ダイオード12R,12G,12Bを図1に示したx軸に沿って一列に配設している。
発光ダイオード12R,12G,12Bからの光は導光体10の内部を伝搬し、光散乱部5で散乱光を発生する。図2に示すように、この散乱光が各曲面1,2で反射する。曲面1による反射光は、カバーガラス35の上面から上方へ0.4mmの位置に集光し、曲面2による反射光はその1.7mm前方の位置(カバーガラス35の上面から上方へ1.6mmの位置)に集光する。
そして、図示しない原稿の読取面で反射された照明光は、カバーガラス35及びレンズアレイ32を介してラインイメージセンサ33によって検出される。これにより、原稿の読み取りがなされる。
本発明に係る導光体を組み込んだライン照明装置20L,20Rを備えた密着型イメージセンサ(CIS)30は、図2に示すように、x=5.2mmの位置(レンズアレイ32およびラインイメージセンサ33の中心位置)で、y=0〜2mm(カバーガラス35の上面から上方に2mmまでの範囲)に亘って光量変化が5%以内に収まった。
したがって、原稿に浮きが生じても原稿面の照明光量の変化は僅かであり、良好な読取画像を得ることができる。
図4は本発明の他の導光体の断面形状を示す図である。図4に示す導光体40は、各出射面3A,4Aの段差を無くしたものである。
図5は本発明の更に他の導光体の断面形状を示す図である。図5に示す導光体50は、各出射面3B,4Bを斜めにして、プリズムによる偏向効果を持たせるようにしたものである。
図6は本発明の別の導光体の断面形状を示す図である。図6に示す導光体60は、1つの曲面を曲率の異なる第1及び第2の楕円区間を組合せた形成したものである。
図7は本発明の別の導光体の断面形状を示す図である。図7に示す導光体70は、導光体を一体成形し、図2に示した実施例と同様に、第1の曲面71は、
[{x−(f1−f2)}/10.6]2+(y/3.5)2≦1、かつ、
−f2≦x≦f1−f2,y≦0で表される領域の形状とし、第2の曲面72は、
(x/9.2)2+(y/2.0)2≦1、かつ、−f2≦x≦0,y≦0で表される領域の形状としている。また、出射面73と対向する底面74には白色インクの印刷パターンからなる光散乱部75を設けている。
[{x−(f1−f2)}/10.6]2+(y/3.5)2≦1、かつ、
−f2≦x≦f1−f2,y≦0で表される領域の形状とし、第2の曲面72は、
(x/9.2)2+(y/2.0)2≦1、かつ、−f2≦x≦0,y≦0で表される領域の形状としている。また、出射面73と対向する底面74には白色インクの印刷パターンからなる光散乱部75を設けている。
Claims (8)
- 端面から入射した光を長さ方向に沿った2つの側面の内側面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにした導光体であって、前記2つの側面形状は、楕円弧曲面または放物線曲面とされ、一方の側面によって反射された光の集光位置と他方の側面によって反射された光の集光位置とが異なることを特徴とする導光体。
- 請求項1に記載の導光体において、前記導光体は一体成形されたことを特徴とする導光体。
- 請求項1に記載の導光体において、前記導光体は2つの半体を貼り合わせて構成され、各半体に反射面となる楕円弧曲面または放物線曲面が形成されていることを特徴とする導光体。
- 請求項3に記載の導光体において、前記各半体の接合面に光散乱部が形成されていることを特徴とする導光体。
- 端面から入射した光を長さ方向に沿った2つの側面の内側面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにした導光体であって、前記2つの側面形状はいずれも楕円弧曲面とされ、それぞれの楕円弧曲面は焦点距離が異なることで、反射された光の集光位置が異なることを特徴とする導光体。
- 端面から入射した光を長さ方向に沿った側面の内側面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにした導光体であって、前記側面形状は、焦点距離が異なる2つの楕円弧曲面領域を備え、それぞれの楕円弧曲面によって反射された光の集光位置が異なることを特徴とする導光体。
- 請求項1乃至請求項6に記載の導光体の端面に発光源を設けた照明ユニットと、この照明ユニットから原稿に向けて照射され、原稿で反射または原稿を透過した光を受光素子に収束させるためのレンズアレイとを筺体に組み込んだことを特徴とする画像読取装置。
- 請求項7に記載の画像読取装置において、前記照明ユニットは2組配置され、各照明ユニットは各出射面から出射された光が原稿読取面の同一領域を照射するように配置されていることを特徴とする画像読取装置。
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