WO2005001528A1

WO2005001528A1 - 導光体および画像読取装置

Info

Publication number: WO2005001528A1
Application number: PCT/JP2004/008621
Authority: WO
Inventors: Makoto Ikeda; Hiroyuki Nemoto
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co., Ltd.
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2005-01-06
Also published as: CN100409047C; US7529445B2; KR20060023571A; US20060159393A1; CN1813208A; JPWO2005001528A1

Abstract

【課題】　複合放物面集光器（ＣＰＣ）の特性を逆に利用し、ある限られたエリアからの全角に及ぶ散乱光を、所定の出射角に限定された放射光に変換し、光の広がりを最低限に抑えることで、原稿面を効率良く照明する。【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４から出射せしめるようにした導光体１０において、長さ方向に直交する方向の断面形状は、対向する２つの放物線２，３と、２つの放物線２，３の焦点ａ，ｂを結ぶ線分（底面）１と、出射面４に相当する線分とを有する。焦点ａ，ｂを結ぶ線分（底面）１に、白色インクからなる散乱パターンを形成する。

Description

明細書

導光体および画像読取装置

技術分野

[0001] 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れを組み込んだ画像読取装置に関する。背景技術

[0002] 光源力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、導光体断面に放物線の面を有する導光体を用いたものが提案されている（例えば、特許文献 1参照)。

[0003] また、結像性を無視して集光効率の向上を図った複合放物面集光器 (CPC)は知られている (非特許文献 1)。

特許文献 1：特開 2001— 330734号公報

非特許文献 1 :書名第 6 ·光の鉛筆 5 非結像集光光学系著者鶴田匡夫発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 導光体からの出射光は広がりをもつ。このため原稿と出射面との距離が大きい場合は、原稿読取面の照度が低下することがあり好ましくな、。

[0005] ところで、非特許文献 1に記載されるように、複合放物面集光器 (CPC)は、光を効率良く集めるために考案された光学系であり、受光面に入射角 Θ以内で入射した光は、全て集光面に集まる特性を有する。

[0006] そこで本発明は、複合放物面集光器 (CPC)の特性を逆に利用し、ある限られたェリアからの全角に及ぶ散乱光を、所定の出射角に限定された放射光に変換し、原稿面を効率良く照らす光学系として用いることで、光の広がりを最低限に抑えることのできる導光体およびその導光体を用いたライン照明装置を提供することを目的とする。課題を解決するための手段

[0007] 前記課題を解決するための本発明に係る導光体は、端面力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つて、長さ方向に直交する方向の断面形状は、対向する 2つの放物線と、 2つの放物線の焦点を結ぶ線分と、出射面に相当する線分とを有する。前記 2つの放物線の焦点を結ぶ線分を含む面が反射面となり、この反射面と対抗する面が出射面となる。

[0008] 上記構成とすることで、出射面から出射する光の広がりを抑えることができる。最も効率よく光を出射せしめるには、導光体の出射面側の側面を光軸と略平行にすることが好ましい。

[0009] また、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。

発明の効果

[0010] 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、複合放物面集光器 (CPC)の特性を逆に利用し、ある限られたエリア力もの全角に及ぶ散乱光を、所定の出射角に限定された放射光に変換し、原稿面を効率良く照らす光学系として用いるようにしたので、光の広がりを最低限に抑えることができる。これにより、原稿面を効率良く照明することができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明の複合放物面形状を有する導光体の断面形状を示す図である。

[図 2]図 1に示した本発明の導光体の出射光を示す図である。

[図 3]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)の断面図である。

[図 4]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 5]本発明の他の導光体の断面形状を示す図である。

[図 6]本発明の他の導光体の断面形状を示す図である。

[図 7]複合放物面反射鏡を備えたライン照明装置の断面形状を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 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は本発明の複合放物面形状を有する導光体の断面形状を示す図、図 2は図 1に示した本発明の導光体の出射光を示す図である。

[0013] 導光体 10は、例えばアクリル等の透明樹脂で形成されており、その断面形状は導光体 10の全長（例えば 320mm)に亘つて一定としている。

[0014] 導光体 10の底面 1はその幅 Wを 0. 52mmとしており、この底面 1には白色インクまたは木目の細力な凹凸による散乱パターンが形成されている。散乱パターンは例えばドット状に形成する。

[0015] この散乱パターンは底面 1の全面に形成してもよいが、図示しない発光源力の光が入射される端面力遠くなるにしたがって、散乱パターンの形成領域を広くするようにしてもよい。

[0016] 側面 2は、仮想線で示す 2次曲線 (y=0. 81927χ² 0. 30515)を原点（x, y) = ( 0, 0)を回転中心として、 Θ = 10度回転し、 X軸方向に WlZ2=— 0. 26mm平行移動した曲線の一部 (yの範囲： 0≤y≤9. 97)である。仮想線で示す 2次曲線を傾けることで、出射面 4側の側面 2が y軸 (光軸）と略平行になるようにしている。側面 3は、側面 2の y軸線対称曲線である。

[0017] この場合、座標 (X, y) = (一 0. 26, 0)は、放物面である側面 2の焦点 aになる。図 2 に示すように、この焦点 aからの散乱光において、側面 2に直接到達した光は、全反射条件を満たし、 y軸に対し、導光体 10の内部では 10度傾いた平行光となって出射面 4に到達する。

[0018] 導光体 10がアクリルでその屈折率 n= l. 49の場合、

1. 49 ' sinlO度 = sin Θ d (スネルの法則）

力 0 d= 15度となる。

[0019] したがって、図 2において符号 5で示す光線のように、 y軸に対し 15度傾いた平行光が出射面 4から出射する。

[0020] 一方、焦点 aからの散乱光において、出射面 4に直接到達した光は、座標 (X, y) =

(1. 50, 9. 97)を通過した際、図 2において符号 6で示す光線のように、 y軸に対し

15度傾く。

[0021] 同様に、座標 (X, y) = (0. 26, 0)は、放物面である側面 3の焦点 bになる。この焦点 bからの散乱光において、側面 3に直接到達した光は、全反射条件を満たし、 y軸に対し、導光体 10の内部では- 10度傾いた平行光となって出射面 4に到達する。

[0022] したがって、区間（一 0. 26≤x≤0. 26, y=0)力の散乱光（すなわち底面 1からの散乱光）は、側面 3に直接到達する散乱光の反射を含め、 y軸に対し ± 15度の範囲に限定される。

[0023] これにより、出射面 4から出射された光の広がりを小さく抑えることができ、その結果、原稿面を効率良く照明することができる。

[0024] 図 3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 4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。

[0025] 図 3に示す密着型イメージセンサ (CIS) 30は、筐体 31を備え、この筐体 31内に 2 組のライン照明装置 20L, 20Rを組み込み、また、筐体 31内に正立等倍系のレンズアレイ 32を配置し、更に、筐体 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。

[0026] 各ライン照明装置 20L, 20Rは、図 1及び図 2に示した導光体 10と、導光体ケース 11と、図 4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（L EDチップ）を用いている。

[0027] 本実施の形態では、図 4に示すように、各発光ダイオード 12R, 12G, 12Bを軸（光軸）に沿って一列に配設している。これにより、導光体 10の底面 1に形成した散乱ドットパターンの法線と各発光ダイオード 12R, 12G, 12Bの光軸とを一致させている

[0028] 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、底面 1で散乱光を発生する。図 3に示すように、この散乱光が各側面 2, 3で反射され、または、直接、出射面 4から出射し、カバーガラス 35上に載置された図示しない原稿の読取面を照明する照明光 7となる。

[0029] 図示しない原稿の読取面で反射された照明光 7は、カバーガラス 35及びレンズァレイ 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。

[0030] 各導光体 10から出射される照明光は、 y軸 (光軸）に対し ±15度の範囲に限定されるので、原稿までの距離が大きい場合でも照明光の広がりを小さく抑えることができる

。したがって、原稿面を効率良く照明することができる。

[0031] 図 5は本発明の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 10Aは

、出射面 8を凸面として出射光の広がり角を小さくしたものである。

[0032] 図 6は本発明の他の導光体の断面形状を示す図である。この導光体の長さ方向に直交する方向の断面形状は、楕円曲面力なる側面 2'、 3'、底面 1'および出射面 4

'を有し、底面の 1'の両端が側面 2'、 3'の焦点 a'、 b 'に一致している。

即ち、 1.6 :6のアスペクト比を有する楕円曲線

(x/1.6)²+(y/6)²=l

から、焦点の座標を求めると、

x=0、y=f=— (6X6—1.6X1.6) ^{0 5}

となる。 yは区間

(f≤y≤0)、f=— (6X6— 1. 6X1.6) ^{0 5}

における変数、その区間の楕円曲線は

x=l.6(l-(y/6)²)^{0 5}

である。ここで、

y = fの時の Xを X ( = 0.42667)

0

とした場合、導光体の側面を曲線

とすることで、底面の 1 'の両端が側面 (楕円曲線） 2'、 3'の焦点 a'、 b'に一致する。

[0033] 図 6に示した導光体を図 3に示す 20L、 20Rとして用いたところ、図 1の導光体を用いた場合とほぼ同等の出力がセンサ 33で検出された。

[0034] 前記した図示例の他に、放物面 2, 3または楕円曲線 2'、 3'を左右非対称にして、左右の広がり角を変えるようにしてもよ!、。

[0035] 図 7は複合放物面反射鏡を備えたライン照明装置の断面形状を示す図である。図

7に示すライン照明装置 60は、例えば断面形状が矩形の導光体 61の出射面 62から出射された光を、放物側面の反射鏡 63, 64で反射させて開口部 65から照明光として出射させるようにしたものである。符号 66はプラスチック製のケースである。このライン照明装置 60は、屈折率媒体中に反射面がないので、拡がり角抑制になる。すなわち、複合放物面反射鏡 63, 64の内部は空気であるので、照明光の出口である開口部 65から出射するときに光が拡がることはない。

Claims

請求の範囲

[1] 端面力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力出射せしめるようにした導光体であって、前記長さ方向に直交する方向の断面形状は、対向する 2つの放物線または 2つの楕円曲線と、前記 2つの放物線の焦点または 2つの楕円曲線の焦点を結ぶ線分と、前記出射面に相当する線分とを有することを特徴とする導光体。

[2] 請求項 1に記載の導光体において、前記出射面側の導光体の側面は光軸と略平行になって!/ヽることを特徴とする導光体。

[3] 請求項 1または請求項 2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筐体に組み込んだことを特徴とする画

[4] 請求項 3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力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!ゝることを特徴とする画像読取装置。