WO2020008944A1 - 照明装置及び画像読取装置 - Google Patents

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WO2020008944A1
WO2020008944A1 PCT/JP2019/025087 JP2019025087W WO2020008944A1 WO 2020008944 A1 WO2020008944 A1 WO 2020008944A1 JP 2019025087 W JP2019025087 W JP 2019025087W WO 2020008944 A1 WO2020008944 A1 WO 2020008944A1
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light
light guide
light source
substrate
face
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徹 荒牧
松井　秀樹
洋 小池
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三菱電機株式会社
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    • G02B6/001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre
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    • H04N1/02835—Using a single or a few point light sources, e.g. a laser diode in combination with a light guide, e.g. optical fibre, glass plate

Definitions

  • the present invention relates to an illumination device provided with a light guide and an image reading device.
  • the light guide is formed of a rod-shaped transparent body and is used for a lighting device.
  • the illumination device having a light guide is also called a line light source device, and is used for illumination of an image reading device including a facsimile, a copier, a scanner, and a bill validator.
  • the illumination device is provided inside the housing of the image reading device, or a configuration in which a reading target is arranged between the illumination device and the lens body of the image reading device.
  • the lighting device having the light guide includes a light source, and light emitted from the light source is incident from an end face of the light guide, and is guided in the light guide. Then, linear light is emitted from the light emission surface, which is the side surface of the light guide.
  • the light source is, for example, an LED.
  • a light source substrate on which a light source is formed contacts a light guide holder that holds a light guide and is fixed to a housing (for example, see Patent Document 1).
  • the lighting device described in Patent Literature 1 has a light guide holder in which a power supply unit is inserted and elastically fixed to a side wall portion perpendicular to a longitudinal direction in addition to a through hole for holding a light guide. It has a notch. It is described that this configuration makes it possible to suppress the power supply unit from being exposed to the outside of the housing and reduce the size.
  • a conventional lighting device in which a light guide holder for holding a light guide is divided so as to sandwich an optical device (for example, see Patent Document 2).
  • the optical device here is, for example, a filter.
  • the light guide holder sandwiching the optical device is fixed to the housing.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an illumination device and an image reading device in which the design of a light guide holder is easy.
  • the lighting device has a rod-shaped light guide that extends in the longitudinal direction, guides light incident from the end face, and emits linear light from the side face, and the end face of the light guide is inserted.
  • a light guide holder having a hole and having an opening optically communicating with the hole on a flat first flat surface opposite to the surface into which the end surface of the light guide is inserted;
  • a housing that houses the light guide holder and that supports the light guide holder by exposing the end surface of the light guide, a light source substrate on which a light source element that emits light to the end surface of the light guide is formed, and a light source substrate And a substrate protection layer formed on the light source substrate except for a region where at least the light source element is formed.
  • At least one of the light source substrate and the second flat surface of the substrate protection layer is pressed against the housing at a position where the light emitted by the light source element enters the end surface of the light guide exposed from the opening, or At least one of the second flat surface of the substrate and the substrate protection layer is pressed against the first flat surface of the light guide holder.
  • the second flat surface of the light source substrate or the substrate protection layer is the second flat surface of the housing or the light guide holder. Because it is pressed against the flat surface, the influence of the shape of the light source substrate on the shape of the light guide holder is reduced, and the design of the light guide holder can be simplified.
  • 1 is a perspective view of a light guide and a light guide holder of an illumination device and an image reading device according to a first embodiment of the present invention.
  • Exploded perspective view of an image reading device Exploded perspective view of an image reading device
  • Sectional view of image reading device Exploded perspective view of a light source substrate, a substrate protective layer, and an adhesive portion of an illumination device and an image reading device
  • Embodiment 1 FIG.
  • the lighting device is a part of the image reading device 100.
  • the longitudinal direction and the lateral direction in the illumination device according to Embodiment 1 correspond to the main scanning direction and the sub-scanning direction in image reading device 100, respectively. Since the reading target 1 that is the irradiation target of the illumination device is conveyed in the image reading apparatus 100 in the relatively short sub-scanning direction, the short direction and the sub-scanning direction are also referred to as conveyance directions. .
  • the sub-scanning direction and the transport direction are referred to as short directions, and the main scanning direction is referred to as long directions.
  • an object 1 to be read is a sheet-like object such as a manuscript, a printed matter, a bill, a securities, a film, and other general documents, and has image information.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the image reading device 100 according to the first embodiment in a plane parallel to the short direction and the height direction.
  • the illumination device is a portion of the image reading device 100 that has a function of irradiating the reading target 1 with light.
  • the image reading apparatus 100 includes, in addition to the illumination device, a lens body 7 that converges light transmitted through the object 1 or reflected by the object 1, and a sensor element 8a that receives the light converged by the lens body 7.
  • the sensor substrate 8 is provided.
  • the reading target 1 is an irradiation target of linear light emitted from the illumination device according to the first embodiment, and the reading target 1 is a reading target of image information of the image reading device 100 according to the first embodiment. It can be said that.
  • the longitudinal direction and the transverse direction intersect, and preferably are orthogonal.
  • the directions intersecting the longitudinal direction and the lateral direction, respectively, are defined as the height direction of the illumination device and the image reading device 100.
  • the height direction is preferably orthogonal to the longitudinal direction and the transverse direction.
  • the optical axis direction along the optical axis of the lens body 7 described later corresponds to the height direction.
  • the optical axis from the object to be read 1 to the mirror where light is first reflected is in the height direction.
  • the longitudinal direction is indicated as the X-axis direction
  • the short direction is indicated as the Y-axis direction
  • the height direction is indicated as the Z-axis direction.
  • FIG. 2 is a perspective view of the light guide 2 and the light guide holder 3 of the illumination device and the image reading device 100 according to the first embodiment.
  • the light guide 2 is a rod-shaped transparent body, and is formed of, for example, a resin.
  • the light guide 2 extends in the longitudinal direction as shown in FIG. 2, guides light incident from the end face 2a, and emits linear light from the side face 2b.
  • the light guide 2 has a light scattering pattern 2c formed at a portion facing the side surface 2b.
  • the number of the light guides 2 is 3 is shown in the drawing, it is not limited to this.
  • the number of the light guides 2 may be one or more.
  • the light guide holder 3 has a hole 3a into which the end face 2a of the light guide 2 is inserted, and a flat first flat surface 3c opposite to the insertion face 3b into which the end face 2a of the light guide 2 is inserted. Has an opening 3d optically communicating with the hole 3a.
  • the holes 3 a and the openings 3 d may be formed in accordance with the number of the light guides 2.
  • FIG. 2 shows a state before the light guide 2 is inserted into the light guide holder 3 in a state where a part of the hole 3a and the opening 3d is cut away.
  • the housing 4 is covered with a transparent top plate 4a as shown in FIG. 1, the top plate 4a is omitted in FIGS. Note that the top plate 4a may be actually omitted, or a product to be incorporated may include the top plate 4a for the housing 4.
  • the housing 4 houses the light guide 2 and the light guide holder 3, and supports the light guide holder 3 by exposing the end surface 2 a of the light guide 2.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the image reading apparatus 100, and shows a state in which the light guide 2 is inserted into the light guide holder 3 before being attached to the housing 4.
  • the housing 4 has a side wall 4b.
  • the side wall 4b is disposed between the light source substrate 5 and the light guide holder 3 in a region other than at least a portion where the end face 2a of the light guide 2 is exposed in a cross section intersecting with the longitudinal direction.
  • FIG. 3 shows a state where there is no light source substrate 5, and shows a state before a lens body 7 and a sensor substrate 8 described later are attached to the housing 4.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the image reading device 100, and shows a state before the light guide holder 3 and the light source substrate 5 into which the light guide 2 has been inserted before the light source substrate 5 is attached to the housing 4.
  • three holes corresponding to the end surface 2a of the light guide 2 are formed in the side wall 4b.
  • the side wall 4b is formed in a region other than a portion where at least the first flat surface 3c is exposed in a cross section intersecting the longitudinal direction.
  • the housing 4 may support the light guide holder 3 by exposing the first flat surface 3c.
  • FIG. 5 is an enlarged view of an end portion in a cross-sectional view taken on a plane parallel to the longitudinal direction and the height direction of the image reading device 100.
  • the housing 4 has a recess 4c corresponding to the outer shape of the light guide holder 3, and the light guide holder 3 is fixed to the recess 4c.
  • the light guide holder 3 is formed with a projection 3e that fits into the depression 4c. That is, the depression 4c is adapted to the shape of the projection 3e.
  • the protrusion 3e protrudes in the height direction. Therefore, it can be said that the depression 4c is depressed in the height direction.
  • the first flat surface 3c of the light guide holder 3 and the side wall 4b of the housing 4 are formed on virtual planes parallel to the short direction and the height direction, respectively, and are arranged to be shifted from each other in the longitudinal direction.
  • the case where the light guide holder 3 is formed only on one end surface 2a of the light guide 2 is described as an example. May also be formed on the other end face of. That is, the first flat surface 3 c of the light guide holder 3 and the side wall 4 b of the housing 4, and the second flat surface 6 a of the substrate protection layer 6 and the light source substrate 5, which will be described later, are provided on both end surfaces of the light guide 2. It may be formed.
  • the light source substrate 5 has a light source element 5a for emitting light to the end face 2a of the light guide 2 formed thereon.
  • the light source substrate 5 is provided outside the housing 4.
  • the light source element 5a is molded with resin.
  • the light source element 5a may include the resin molded part.
  • FIG. 5 shows a case where the light source element 5a is resin-molded, but is not limited to this. That is, the light source element 5a need not be resin-molded.
  • the light source substrate 5 is provided with a cable 5b for supplying power to the light source element 5a or transmitting a control signal.
  • the cable 5b is preferably a flexible board.
  • the substrate protection layer 6 has a second flat surface 6a which covers the light source substrate 5 and has a flat surface, and is formed on the surface of the light source substrate 5 on the housing 4 side except at least the light source element 5a.
  • the periphery of the light source element 5 a of the substrate protection layer 6 projects in a cylindrical shape toward the end surface 2 a of the light guide 2.
  • the part referred to as the light source element 5a also includes a resin-molded part.
  • the cylindrical projection of the substrate protection layer 6 protects the light source element 5a because the light source element 5a collides with another member. Therefore, it is preferable that the height of the protrusion, which is a protrusion in the main scanning direction, be higher than the height of the light source element 5a.
  • the second flat surface 6a of the substrate protection layer 6 and the light source substrate 5 are, like the first flat surface 3c of the light guide holder 3 and the side wall 4b of the housing 4, a virtual plane parallel to the short direction and the height direction. And are displaced in the longitudinal direction.
  • the lighting device according to Embodiment 1 includes a light guide 2, a light guide holder 3, a housing 4, a light source substrate 5, and a substrate protection layer 6.
  • the image reading device 100 according to the first embodiment includes a lens body 7 and a sensor substrate 8 in addition to the light guide 2, the light guide holder 3, the housing 4, the light source substrate 5, and the substrate protection layer 6, and 1, the components other than the lens body 7 and the sensor substrate 8 can be said to be the lighting device according to the first embodiment. Illustration of only the lighting device is omitted.
  • the light scattering pattern 2c formed on the light guide 2 extends in the longitudinal direction and is an uneven shape formed on the surface of the light guide 2. For example, a fine uneven surface is formed. Or it has an embossed surface. Further, the light scattering pattern 2c formed on the light guide 2 may be a white paint formed on the surface of the light guide 2 along the longitudinal direction. For example, it is formed by silk printing.
  • the light scattering patterns 2c like these reflect and scatter light propagating inside the light guide 2. Accordingly, the linear light can be emitted from the side surface 2b of the light guide 2 to the reading object 1 to be irradiated.
  • the light guide 2 changes the propagation direction of the light by reflecting or refracting the light incident from the end face 2a to guide the light. That is, the light propagates inside the light guide 2 in the longitudinal direction.
  • the light source element 5a formed on the light source substrate 5 that allows light to enter the light guide 2 is an arbitrary optical element, for example, an LED (Light Emitting Diode) or an organic EL (Electro Luminescence).
  • the light source substrate 5 and the light source element 5a may be collectively referred to as a light source.
  • the light emitted by the light source element 5a surrounded by the substrate protective layer 6 enters the light guide 2 from the end face 2a through the opening 3d and the hole 3a of the light guide holder 3.
  • a color having a high reflectance is preferable for the opening 3d and the hole 3a of the light guide holder 3, and at least the periphery of the light source element 5a of the substrate protection layer 6, for example, white is preferable.
  • white is preferable.
  • the light source element 5a emits light in a light emission color according to the image information of the reading object 1 to be irradiated.
  • the light source element 5a emits red light (R), green light (G), blue light (B), white light (H), ultraviolet light (UV), and infrared light (IR).
  • a plurality of light source elements 5a respectively corresponding to the plurality of light guides 2 may be provided on the light source substrate 5 to emit light of a plurality of wavelengths simultaneously or at a time difference.
  • One light source element 5a may include a plurality of elements.
  • a straight line connecting the side surface 2b of the light guide 2 and the light scattering pattern 2c is the optical axis of the linear light emitted from the line light source.
  • one of the three light guides 2 is used as a transmission light source and the other two are used as reflection light sources.
  • the optical axis of one light guide 2 that is a transmission light source is orthogonal to the short direction that is the transport direction of the object 1 to be read. Further, the optical axes of the other two light guides 2 which are reflection light sources are inclined with respect to the short direction.
  • an image reading apparatus 100 includes a lens body in addition to a light guide 2, a light guide holder 3, a housing 4, a light source substrate 5, and a substrate protection layer 6. 7 and a sensor substrate 8.
  • the lens body 7 shown in FIG. 1 converges the light reflected from the object 1 to be read by the linear light emitted from the side surface 2b of the light guide 2 which is a reflection light source.
  • the sensor element 8 a of the sensor substrate 8 receives the light converged by the lens body 7.
  • the housing 4 holds the lens body 7 and the sensor substrate 8.
  • a lens body and a sensor substrate are also provided on the opposite side of the reading target 1 from the light guide 2. Linear light emitted from the side surface 2b of the light guide 2, which is a transmission light source, passes through the reading object 1, is converged by the lens body, and is received by the sensor element of the sensor substrate.
  • the image reading apparatus 100 includes the lens body 7 which is an erect equal-magnification rod lens array.
  • the rod lens array has a large number of rod lenses arranged in an array along the longitudinal direction.
  • the present invention is not limited to this, and the lens body 7 may be an erecting equal-magnification microlens array or a lens of a reduction optical system.
  • the lens body 7 is inserted and fixed in a groove-shaped lens body holding portion 4d formed along the longitudinal direction of the housing 4 shown in FIG.
  • a large number of sensor elements 8a are arranged in an array on the sensor substrate 8 along the longitudinal direction, but the invention is not limited to this.
  • various electronic components are mounted in addition to the sensor element 8a.
  • an external connector and a signal processing IC (ASIC: Application Specific Integrated Circuit) are mounted.
  • the signal processing IC may be provided on a substrate different from the sensor substrate 8.
  • the signal processing IC interlocks with a CPU (Central Processing Unit) and a RAM (Random Access Memory) to signal-process an output received and photoelectrically converted by the sensor element 8a.
  • the CPU, the RAM, and the signal processing IC are collectively called a signal processing unit.
  • a sensor element 8a whose light receiving portion is located on the optical axis of the lens body 7 is mounted on the sensor substrate 8.
  • the external connector formed on the sensor substrate 8 is used as an input / output signal interface including a photoelectric conversion output of the sensor element 8a and a signal processing output thereof.
  • At least one of the light source substrate 5 and the second flat surface 6a of the substrate protection layer 6 is pressed against the housing 4 at a position where the light emitted from the light source element 5a enters the opening 3d.
  • the light guide holder 3 is installed in the housing 4 by fitting the protrusion 3e of the light guide holder 3 into the recess 4c of the housing 4, at least one of the light source substrate 5 and the second flat surface 6a is Press against.
  • FIG. 5 shows a state of being pressed and fixed to the housing 4 by the bonding portion 9.
  • the illumination device and the image reading device 100 have a configuration in which at least one of the light source substrate 5 and the second flat surface 6a is pressed against the housing 4 or the first flat surface 3c. Therefore, even when the shape of the light source substrate 5 changes, it is not necessary to largely change the shape of the light guide holder 3. That is, when designing the light guide holder 3, it is less necessary to consider the shape of the light source substrate 5 in addition to the shape of the light guide 2.
  • FIGS. 6 and 7 are perspective views before assembling the light source substrate 5, the substrate protection layer 6, and the bonding portion 9.
  • FIG. 8A, 8B, and 8C are front views of the light source substrate 5 and the substrate protection layer 6.
  • the substrate protection layer 6 is fixed to the light source substrate 5 by any bonding means. For example, it is fixed with resin. Alternatively, the substrate protection layer 6 may be laminated on the light source substrate 5.
  • FIG. 6 and FIG. 7 are described in a schematic expression. At least one of the light source substrate 5 and the second flat surface 6a of the substrate protection layer 6 is pressed against the housing 4 or the first flat surface 3c of the light guide holder 3 via the bonding portion 9.
  • FIGS. 6 and 8A show a case where the outer periphery of the substrate protection layer 6 coincides with the outer periphery of the light source substrate 5 at a location other than the cable 5b.
  • FIGS. 7 and 8B show the case where the outer periphery of the substrate protection layer 6 is inside the outer periphery of the light source substrate 5 and around the light source element 5a even at a location other than the cable 5b.
  • the substrate protection layer 6 has a “cylindrical projection” projecting in a cylindrical shape toward the end surface 2 a of the light guide 2, and the periphery of the “cylindrical projection”. Only the second flat surface 6a is formed.
  • the dimensions may be between those in FIGS. 6 and 8A and those in FIGS. 7 and 8B.
  • the substrate protection layer 6 shown in FIGS. 7, 8B, and 8C is formed except for a portion along the outer periphery of the light source substrate 5. In any case, the outer periphery of the light source substrate 5 and the outer periphery of the first flat surface 3c of the light guide holder 3 are fixed by the bonding portion 9.
  • the bonding portion 9 has a ring shape. Specifically, it has a rectangular ring shape.
  • the ring shape is annular, and includes an elliptical or rectangular ring shape.
  • the bonding portion 9 partially bonds the outer periphery of the light source substrate 5 or the second flat surface 6 a of the substrate protection layer 6 to the side wall 4 b of the housing 4 or the outer periphery of the first flat surface 3 c of the light guide holder 3. May be used.
  • the bonding portion 9 that partially bonds the outer periphery or the second flat surface 6a of the light source substrate 5 to the outer periphery of the side wall 4b or the first flat surface 3c may have an incomplete annular shape.
  • the incomplete ring is, for example, a Landolt ring or a C-shaped ring shape.
  • the bonding portion 9 to be partially bonded may be in a ring shape.
  • the bonding portion 9 is a sheet-like member that avoids a “cylindrical projection” that projects at least toward the end surface 2 a of the light guide 2.
  • the illumination device according to the first embodiment can be used as a reflection light source or a transmission light source of the image reading device 100 as shown in FIG. That is, the lens body 7 of the image reading apparatus 100 according to the first embodiment converges the light that has passed through the object to be read out of the linear light emitted from the side surface 2 b of the light guide 2.
  • the light passing through the reading target means light reflected by the reading target or light transmitted through the reading target.
  • the lens body 7 and the sensor substrate 8 are provided outside the housing 4 of the image reading device 100. That is, the lens body 7 and the sensor substrate 8 are arranged on the opposite side of the light guide 2 with respect to the reading target 1.
  • the lens body 7 and the sensor substrate 8 are arranged on the same side as the light guide 2 with respect to the reading target 1. Note that, even when the illumination device is used as a reflection light source, the lens body 7 and the sensor substrate 8 may be provided outside the housing 4 of the image reading device 100.
  • another light guide is provided on the optical axis of the lens body 7 on the side opposite to the lens body 7 with respect to the object 1 to be read.
  • Another illumination device with 2 may be arranged as a transmission light source.

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Abstract

長手方向に延在し、端面から入射した光を導光して側面から線状の光を出射する棒状の導光体（２）と、導光体（２）の端面が挿入された孔部を有し、導光体（２）の端面が挿入された面と反対側の平坦な第１平坦面に、孔部と光学的に連通した開口部を有する導光体ホルダ（３）と、導光体（２）及び導光体ホルダ（３）を収納し、導光体（２）の端面を露出させて導光体ホルダ（３）を支持する筐体（４）と、導光体（２）の端面へ光を出射する光源素子（５ａ）が形成された光源基板（５）と、光源基板（５）を覆い表面が平坦な第２平坦面を有し、少なくとも光源素子が形成された領域を除いて光源基板（５）の上に形成された基板保護層（６）と、を備える。光源素子（５ａ）が出射した光が開口部から露出した導光体（２）の端面へ入射する位置で、光源基板（５）及び基板保護層（６）の第２平坦面の少なくとも一方が筐体（４）又は第１平坦面に押し当てられている。

Description

照明装置及び画像読取装置
　この発明は、導光体を備えた照明装置及び画像読取装置に関するものである。
　導光体は、棒状の透明体で形成され、照明装置に使用される。導光体を有する照明装置は、ライン光源装置とも呼ばれ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ、紙幣判別器を含む画像読取装置の照明用途に用いられる。照明装置を画像読取装置の筐体の内部に備える構成、又は、照明装置と画像読取装置のレンズ体との間に読取対象を配置する構成がある。また、導光体を有する照明装置は光源を備え、この光源から発した光が導光体の端面から入射され、導光体内を導光される。そして導光体の側面である光出射面から、線状の光を出射する。光源は例えばＬＥＤである。
　従来の照明装置には、光源が形成された光源基板が導光体を保持する導光体ホルダと接触して筐体に固定されるものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の照明装置は、導光体ホルダが、導光体を保持する貫通穴に加え、長手方向に垂直の方向の側壁部に、電力供給手段が挿入され弾性固定されるための切欠き部を有する。この構成により、電力供給手段の筐体外部への露出を抑制し、小型化することが可能になると説明されている。
　また、従来の照明装置には、導光体を保持する導光体ホルダを分割して、光学デバイスを挟みこむものがある（例えば、特許文献２参照）。ここでの光学デバイスは例えばフィルタである。光学デバイスを挟み込んだ導光体ホルダは、筐体に固定される。
特開２０１５－１５９４４６号公報 特開２０１４－６３６００号公報
　従来の照明装置では、導光体ホルダと光源基板が直接接触又は対向させて筐体に固定されていることから、光源基板が変わった場合に、導光体ホルダの形状も変える必要があるという課題があった。換言すると、導光体ホルダを設計する際に、導光体の形状だけではなく、光源基板の形状も考慮する必要があり、導光体ホルダの設計が煩雑であるという課題があった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、導光体ホルダの設計が容易な照明装置及び画像読取装置を得ることを目的とする。
　この発明に係る照明装置は、長手方向に延在し、端面から入射した光を導光して側面から線状の光を出射する棒状の導光体と、導光体の端面が挿入された孔部を有し、導光体の端面が挿入された面と反対側の平坦な第１平坦面に、孔部と光学的に連通した開口部を有する導光体ホルダと、導光体及び導光体ホルダを収納し、導光体の端面を露出させて導光体ホルダを支持する筐体と、導光体の端面へ光を出射する光源素子が形成された光源基板と、光源基板を覆い表面が平坦な第２平坦面を有し、少なくとも光源素子が形成された領域を除いて光源基板の上に形成された基板保護層と、を備える。光源素子が出射した光が開口部から露出した導光体の端面へ入射する位置で、光源基板及び基板保護層の第２平坦面の少なくとも一方が筐体に押し当てられている、又は、光源基板及び基板保護層の第２平坦面の少なくとも一方が導光体ホルダの第１平坦面に押し当てられていることを特徴とする。
　この発明によれば、光源素子が出射した光が開口部から露出した導光体の端面へ入射する位置で、光源基板又は基板保護層の第２平坦面が筐体又は導光体ホルダの第１平坦面に押し当てられているため、導光体ホルダの形状に与える光源基板の形状の影響が少なくなり、導光体ホルダの設計を容易化することができる。
この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の断面図 この発明の実施の形態１に係る照明装置及び画像読取装置の導光体及び導光体ホルダの斜視図 画像読取装置の分解斜視図 画像読取装置の分解斜視図 画像読取装置の断面図 照明装置及び画像読取装置の光源基板、基板保護層及び接着部の分解斜視図 照明装置及び画像読取装置の光源基板、基板保護層及び接着部の分解斜視図 照明装置及び画像読取装置の光源基板及び基板保護層の正面図 照明装置及び画像読取装置の光源基板及び基板保護層の正面図 照明装置及び画像読取装置の光源基板及び基板保護層の正面図
実施の形態１．
　以下、この発明の実施の形態１に係る照明装置及び画像読取装置１００について、図１から図８を用いて説明する。照明装置は画像読取装置１００の一部である。実施の形態１に係る照明装置における長手方向及び短手方向は、それぞれ画像読取装置１００における主走査方向及び副走査方向に相当する。照明装置の照射対象物である読取対象物１は、画像読取装置１００において、相対的に短手方向である副走査方向に搬送されるため、短手方向及び副走査方向は、搬送方向とも呼ばれる。以下の説明において、副走査方向、搬送方向を短手方向と呼び、主走査方向を長手方向と呼ぶ。
　図１から図８において、読取対象物１は、シート状の物で、例えば、原稿、印刷物、紙幣、有価証券、フィルム及びその他の一般文書であり、画像情報を有する物である。図１は、実施の形態１に係る画像読取装置１００の短手方向及び高さ方向に平行な平面における断面図である。
　照明装置は、画像読取装置１００のうち、読取対象物１に光を照射する機能を有する部分である。画像読取装置１００は、照明装置の他、読取対象物１を透過し又は読取対象物１で反射した光を収束するレンズ体７と、レンズ体７が収束した光を受光するセンサ素子８ａが形成されたセンサ基板８を備える。
　読取対象物１は実施の形態１に係る照明装置から出射する線状の光の照射対象物であり、読取対象物１は実施の形態１に係る画像読取装置１００の画像情報の読取対象であるといえる。長手方向と短手方向は交差しており、好ましくは直交している。長手方向及び短手方向にそれぞれ交差した方向を照明装置及び画像読取装置１００の高さ方向とする。高さ方向は、好適には、長手方向及び短手方向と直交している。後述するレンズ体７の光軸に沿った光軸方向が高さ方向に相当する。ミラーで光軸が折り返される場合は、読取対象物１から、光が最初に反射するミラーまでの光軸が高さ方向である。図中では、長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向、高さ方向をＺ軸方向と表示する。
　図２は、実施の形態１に係る照明装置及び画像読取装置１００の導光体２及び導光体ホルダ３の斜視図である。導光体２は棒状の透明体であり、例えば樹脂で形成される。導光体２は、図２に示すように長手方向に延在し、端面２ａから入射した光を導光して側面２ｂから線状の光を出射する。導光体２には、図１に示すように、側面２ｂと対向する部分に光散乱パターン２ｃが形成されている。なお、図中、導光体２の数が３の場合を示しているがこれに限らない。導光体２の数は１以上であればよい。
　導光体ホルダ３は、導光体２の端面２ａが挿入される孔部３ａを有し、導光体２の端面２ａが挿入された挿入面３ｂと反対側の平坦な第１平坦面３ｃに、孔部３ａと光学的に連通した開口部３ｄを有する。孔部３ａ、開口部３ｄは、導光体２の数に合わせて形成すればよい。
　また、図２に示すように、導光体ホルダ３の寸法を小さくする目的から、孔部３ａ及び開口部３ｄの一部を切り欠いた形状にしてもよい。一部を切り欠いた形状は、例えば、ランドルト環又はＣ字状の環である。図２は、孔部３ａ及び開口部３ｄの一部を切り欠いた状態の導光体ホルダ３へ導光体２を挿入する前の状態を示している。
　筐体４は、図１に示すように、透明な天板４ａにより蓋がされているが、図２から図８では天板４ａは省略する。なお、実際に天板４ａを省略してもよいし、組み込まれる先の製品が筐体４用の天板４ａを備えてもよい。筐体４は、導光体２及び導光体ホルダ３を収納し、導光体２の端面２ａを露出させて導光体ホルダ３を支持している。
　図３は、画像読取装置１００の分解斜視図であり、導光体ホルダ３に導光体２を挿入したものを、筐体４へ取り付ける前の状態を示している。筐体４は、側壁４ｂを有している。側壁４ｂは、長手方向と交差する断面における少なくとも導光体２の端面２ａを露出させた部分以外の領域で、光源基板５と導光体ホルダ３との間に配置されている。図３は、光源基板５が無い状態を示しており、後述のレンズ体７及びセンサ基板８を筐体４へ取り付ける前の状態を示している。
　図４は、画像読取装置１００の分解斜視図であり、導光体２を挿入済みの導光体ホルダ３及び光源基板５を筐体４へ取り付ける前の状態を示している。本実施の形態１では、側壁４ｂに、導光体２の端面２ａに合わせた孔が三つ開けられている。これらの孔の径を広げ、又は、連通させることで、孔の開口を広げた場合は、側壁４ｂが、長手方向と交差する断面における少なくとも第１平坦面３ｃを露出させた部分以外の領域で、光源基板５と導光体ホルダ３との間に配置されているといえる。つまり、筐体４は、第１平坦面３ｃも露出させて導光体ホルダ３を支持してもよい。
　図５は、画像読取装置１００の長手方向及び高さ方向に平行な面における断面図のうち、端部を拡大した図である。筐体４は、図３，５に示すように、導光体ホルダ３の外形に合わせた窪み４ｃを有し、窪み４ｃに導光体ホルダ３を固定している。導光体ホルダ３には、窪み４ｃと嵌め合わさる突起３ｅが形成されている。つまり、窪み４ｃは突起３ｅの形に合わせたものである。突起３ｅは、高さ方向に突出している。よって、窪み４ｃは高さ方向において窪んでいるといえる。
　導光体ホルダ３の第１平坦面３ｃ及び筐体４の側壁４ｂは、それぞれ短手方向及び高さ方向に平行な仮想平面に形成され、互いに長手方向にずれて配置されている。本実施の形態では、導光体ホルダ３が、導光体２の一方の端面２ａにのみ形成されている場合を例として説明を行なっているが、導光体ホルダ３は、導光体２の他方の端面にも形成してもよい。つまり、導光体ホルダ３の第１平坦面３ｃ及び筐体４の側壁４ｂ、並びに、後述する基板保護層６の第２平坦面６ａ及び光源基板５は、導光体２の両方の端面に形成してもよい。
　光源基板５は、導光体２の端面２ａへ光を出射する光源素子５ａが形成されたものである。光源基板５は、筐体４の外部に設けられている。光源素子５ａは、樹脂でモールドされている。樹脂モールドされた部分を含めて光源素子５ａと称してもよい。図５は、光源素子５ａが樹脂モールドされている場合を示しているが、これに限らない。つまり、光源素子５ａは樹脂モールドされていなくてもよい。
　光源基板５には、光源素子５ａへ給電し又は制御信号を送信するケーブル５ｂが形成されている。ケーブル５ｂは、フレキシブル基板が好適である。基板保護層６は、光源基板５を覆い表面が平坦な第２平坦面６ａを有し、少なくとも光源素子５ａを除いて光源基板５の筐体４側の面に形成されている。基板保護層６は、光源素子５ａの周辺が、導光体２の端面２ａに向かって筒状に突起している。ここでの光源素子５ａと称される部分は、光源素子５ａが樹脂モールドされている場合は、樹脂モールドされた部分も含む。
　この基板保護層６の筒状の突起は、光源素子５ａが他の部材と衝突することから、光源素子５ａを保護している。そのため、主走査方向への出っ張りである突起の高さは、光源素子５ａの高さよりも高い方が好ましい。基板保護層６の第２平坦面６ａ及び光源基板５は、導光体ホルダ３の第１平坦面３ｃ及び筐体４の側壁４ｂと同様に、短手方向及び高さ方向に平行の仮想平面に形成され、長手方向にずれて配置されている。
　実施の形態１に係る照明装置は、導光体２、導光体ホルダ３、筐体４、光源基板５及び基板保護層６を有する。実施の形態１に係る画像読取装置１００は、導光体２、導光体ホルダ３、筐体４、光源基板５及び基板保護層６に加え、レンズ体７及びセンサ基板８を有するから、図１において、レンズ体７及びセンサ基板８以外が実施の形態１に係る照明装置といえる。照明装置のみの図は省略する。
　導光体２に形成された光散乱パターン２ｃは、図１に示すように、長手方向に延在し、導光体２の表面に形成された凹凸形状体であり、例えば、微細な凹凸面又はエンボス面を有する。また、導光体２に形成された光散乱パターン２ｃは、長手方向に沿って導光体２の表面に形成された白色の塗料でもよい。例えば、シルク印刷で形成される。これらのような光散乱パターン２ｃは、導光体２の内部を伝搬している光を反射、散乱させる。これにより、線状の光を導光体２の側面２ｂから照射対象である読取対象物１へ照射させることができる。なお、導光体２は、端面２ａから入射した光を反射または屈折させることで光の伝搬方向を変えて導光する。すなわち、光は、導光体２の内部を長手方向へ伝搬する。
　このような導光体２へ光を入射する、光源基板５に形成された光源素子５ａは、任意の光学素子であり、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）である。光源基板５と光源素子５ａとを合わせて光源と称してもよい。基板保護層６により周囲を囲まれた光源素子５ａが発した光が、導光体ホルダ３の開口部３ｄ及び孔部３ａを介して、端面２ａから導光体２へ入射する。
　導光体ホルダ３の開口部３ｄ及び孔部３ａ、並びに、基板保護層６の少なくとも光源素子５ａの周囲は、反射率が高い色が好ましく、例えば、白が好適である。これにより光源素子５ａから発する光を効率よく、端面２ａへ送ることができ、また、端面２ａから漏れた光を再度、導光体２へ戻すことができる。導光体２の端面２ａに向かって筒状に突起している基板保護層６の「筒状突起」における光源素子５ａ側の面が少なくとも白色であることが望ましい。光源素子５ａは、照射対象である読取対象物１の画像情報に応じた発光色で発光することが好ましい。例えば、光源素子５ａは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、白色光（Ｈ）、紫外光（ＵＶ）、赤外光（ＩＲ）を発する。
　複数の導光体２それぞれに対応する複数の光源素子５ａを光源基板５に設けて、複数の波長を同時発光又は時差発光してもよい。１つの光源素子５ａが複数の素子を含んでもよい。図１において、導光体２の側面２ｂと光散乱パターン２ｃとを結ぶ直線が、ライン光源が出射する線状の光の光軸である。本実施の形態では、３本の導光体２のうち１本を、透過光源として使用し、残りの２本を反射光源として使用している場合を例示している。透過光源である１本の導光体２の光軸は、読取対象物１の搬送方向である短手方向に直交している。また、反射光源である他の２本の導光体２の光軸は、短手方向に対して傾斜している。
　図１及び図５に示すように、実施の形態１に係る画像読取装置１００は、導光体２、導光体ホルダ３、筐体４、光源基板５及び基板保護層６に加え、レンズ体７及びセンサ基板８を有する。図１に示す、レンズ体７は、反射光源である導光体２の側面２ｂから出射した線状の光が読取対象物１で反射した光を収束する。センサ基板８のセンサ素子８ａは、レンズ体７で収束された光を受光する。この場合、筐体４は、レンズ体７及びセンサ基板８を保持している。一方、図示は省略するが、読取対象物１の導光体２と反対側にも、レンズ体及びセンサ基板が備えられている。透過光源である導光体２の側面２ｂから出射した線状の光が、読取対象物１を透過してレンズ体で収束され、センサ基板のセンサ素子で受光される。
　実施の形態１において、画像読取装置１００は正立等倍のロッドレンズアレイであるレンズ体７を備える。ロッドレンズアレイは、ロッドレンズが長手方向に沿ってアレイ状に多数配列されたものである。しかし、これに限られず、レンズ体７は、正立等倍のマイクロレンズアレイ又は縮小光学系のレンズであってもよい。レンズ体７は、図３に示す筐体４の長手方向に沿って形成された溝状のレンズ体保持部４ｄに挿入されて固定されている。
　実施の形態１に係る画像読取装置１００は、多数のセンサ素子８ａがセンサ基板８の上に、長手方向に沿ってアレイ状に配列されているが、これに限られない。センサ基板８には、センサ素子８ａの他、各種電子部品が実装されている。例えば、外部コネクタ、信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）が実装されている。信号処理ＩＣは、センサ基板８とは別の基板に設けてもよい。
　信号処理ＩＣは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）と連動して、センサ素子８ａにより受光し光電変換した出力を信号処理する。ＣＰＵ、ＲＡＭ及び信号処理ＩＣをまとめて信号処理部と呼ぶ。レンズ体７の光軸上に受光部が位置するセンサ素子８ａがセンサ基板８上に実装される。センサ基板８に形成された外部コネクタは、センサ素子８ａの光電変換出力及びその信号処理出力を含む入出力信号インターフェースとして用いられる。
　光源素子５ａが出射した光が開口部３ｄへ入射する位置で、光源基板５及び基板保護層６の第２平坦面６ａの少なくとも一方が筐体４に押し当てられている。導光体ホルダ３の突起３ｅを筐体４の窪み４ｃに嵌めることにより導光体ホルダ３を筐体４に設置してから、光源基板５及び第２平坦面６ａの少なくとも一方を筐体４に押し当てる。押し当てて接着部９で筐体４に固定した状態が図５に示されている。
　ここで、光源素子５ａが出射した光が開口部３ｄへ入射する位置で、光源基板５及び基板保護層６の第２平坦面６ａの少なくとも一方が、導光体ホルダ３の第１平坦面３ｃに押し当てられていてもよい。これは、側壁４ｂの３つ開けられた孔の径を広げたり、連通させたりして孔の開口を広げた場合に好適である。このように、実施の形態１に係る照明装置及び画像読取装置１００は、光源基板５及び第２平坦面６ａの少なくとも一方が筐体４又は第１平坦面３ｃに押し当てられている構成を有するため、光源基板５の形状が変わった場合でも、導光体ホルダ３の形状を大きく変える必要はない。つまり、導光体ホルダ３を設計する際に、導光体２の形状に加えて光源基板５の形状を考慮する必要性が低くなる。
　図６及び図７は、光源基板５、基板保護層６、接着部９を組み立てる前の斜視図である。また、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、光源基板５及び基板保護層６の正面図である。基板保護層６は、光源基板５に任意の接着手段で固定する。例えば樹脂で固定する。あるいは、光源基板５の上に基板保護層６を積層してもよい。ここで、図６及び図７は模式的な表現で記載している。光源基板５及び基板保護層６の第２平坦面６ａの少なくとも一方は、接着部９を介して筐体４又は導光体ホルダ３の第１平坦面３ｃに押し当てられている。
　図６及び図８Ａは基板保護層６の外周が、ケーブル５ｂ以外の箇所で光源基板５の外周と一致している場合を示している。図７及び図８Ｂは基板保護層６の外周が、ケーブル５ｂ以外の箇所においても、光源基板５の外周の内側にあり、光源素子５ａの周辺にある場合を示している。特に、図７及び図８Ｂの場合は、基板保護層６は、導光体２の端面２ａに向かって筒状に突起している「筒状突起」を有し、「筒状突起」の周辺にのみ第２平坦面６ａが形成されている。
　図８Ｃに示すように、図６及び図８Ａの場合と、図７及び図８Ｂの場合との間の寸法のものでもよい。図７及び図８Ｂと図８Ｃに示す基板保護層６は、光源基板５の外周に沿った部分を除いて形成されている。いずれの場合も、光源基板５の外周と導光体ホルダ３の第１平坦面３ｃの外周とが接着部９で固定されている。
　図６及び図７に示すように、接着部９は、環形状である。詳しくは、矩形の環形状である。環形状は輪状であって、楕円又は矩形の環形状を含む。
　接着部９は、光源基板５の外周又は基板保護層６の第２平坦面６ａと、筐体４の側壁４ｂ又は導光体ホルダ３の第１平坦面３ｃの外周と、を部分的に接着するものであってもよい。なお、光源基板５の外周又は第２平坦面６ａと、側壁４ｂ又は第１平坦面３ｃの外周とを部分的に接着する接着部９は、不完全な環状であってもよい。不完全な環状は、例えば、ランドルト環又はＣ字状の環形状である。また、部分的に接着する接着部９は環形状のものであってもよい。また、接着部９は、少なくとも導光体２の端面２ａに向かって筒状に突起している「筒状突起」を避けたシート状のものであることが好ましい。
　実施の形態１に係る照明装置は、図１に示すように、画像読取装置１００の反射光源又は透過光源として使用できる。つまり、実施の形態１に係る画像読取装置１００のレンズ体７は、導光体２の側面２ｂから出射した線状の光のうち、読取対象物を介した光を収束するものである。読取対象物を介した光とは、読取対象物で反射した光又は読取対象物を透過した光を意味する。
　実施の形態１に係る照明装置を透過光源として使用する場合は、レンズ体７及びセンサ基板８を画像読取装置１００の筐体４の外部に備える。すなわち、レンズ体７及びセンサ基板８は、読取対象物１に対して、導光体２と反対側に配置される。
　実施の形態１に係る照明装置を反射光源として使用する場合は、レンズ体７及びセンサ基板８は、読取対象物１に対して、導光体２と同じ側に配置される。なお、照明装置を反射光源として使用する場合でも、画像読取装置１００の筐体４の外部に、レンズ体７及びセンサ基板８を備えてもよい。また、実施の形態１に係る照明装置を反射光源として使用した画像読取装置１００において、レンズ体７の光軸上で、読取対象物１に対してレンズ体７と反対側に別の導光体２を備えた、別の照明装置を透過光源として配置してもよい。
　なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
　本出願は、２０１８年７月５日に出願された、日本国特許出願特願２０１８－１２７９４９号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１８－１２７９４９号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
　１　読取対象物、２　導光体、２ａ　端面、２ｂ　側面、２ｃ　光散乱パターン、３　導光体ホルダ、３ａ　孔部、３ｂ　面（挿入面）、３ｃ　第１平坦面、３ｄ　開口部、３ｅ　突起、４　筐体、４ａ　天板、４ｂ　側壁、４ｃ　窪み、４ｄ　レンズ体保持部、５　光源基板、５ａ　光源素子、５ｂ　ケーブル、　６　基板保護層、６ａ　第２平坦面、７　レンズ体（ロッドレンズアレイ）、　８　センサ基板、８ａ　センサ素子（センサ素子アレイ）、９　接着部、１００　画像読取装置。

Claims (12)

  1. 　長手方向に延在し、端面から入射した光を導光して側面から線状の光を出射する棒状の導光体と、
    　前記導光体の前記端面が挿入された孔部を有し、前記導光体の前記端面が挿入された面と反対側の平坦な第１平坦面に、前記孔部と光学的に連通した開口部を有する導光体ホルダと、
    　前記導光体及び前記導光体ホルダを収納し、前記導光体の前記端面を露出させて前記導光体ホルダを支持する筐体と、
    　前記導光体の前記端面へ光を出射する光源素子が形成された光源基板と、
    　前記光源基板を覆い表面が平坦な第２平坦面を有し、少なくとも前記光源素子が形成された領域を除いて前記光源基板の上に形成された基板保護層と、を備え、
    　前記光源素子が出射した光が前記開口部から露出した前記導光体の前記端面へ入射する位置で、前記光源基板及び前記基板保護層の前記第２平坦面の少なくとも一方が前記筐体に押し当てられている、又は、前記光源基板及び前記基板保護層の前記第２平坦面の少なくとも一方が前記導光体ホルダの前記第１平坦面に押し当てられている、
    　照明装置。
  2. 　前記光源基板及び前記基板保護層の前記第２平坦面の少なくとも一方は、接着部を介して押し当てられている、
    　請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記接着部は、環形状である、
    　請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記接着部は、前記光源基板の外周と前記第１平坦面の外周とを部分的に接着する、
    　請求項２又は請求項３に記載の照明装置。
  5. 　前記筐体は、側壁を有し、前記長手方向と交差する断面において、少なくとも前記導光体の前記端面を露出させた部分以外の領域において前記光源基板と前記導光体ホルダとの間に前記側壁が配置される、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
  6. 　前記筐体の前記側壁は、前記導光体の前記端面及び前記第１平坦面の一部を露出させ、前記長手方向と交差する断面において、少なくとも前記導光体の前記端面及び前記第１平坦面の一部を露出させた部分以外の領域において、前記光源基板と前記導光体ホルダとの間に前記側壁が配置される、
    　請求項５に記載の照明装置。
  7. 　前記筐体は、前記導光体ホルダの外形に合わせた窪みを有し、前記窪みに前記導光体ホルダを固定する、
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明装置。
  8. 　前記光源基板は、前記筐体の外部に設けられる、
    　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明装置。
  9. 　前記基板保護層は、前記光源素子の周辺が、前記導光体の前記端面に向かって筒状に突起している、
    　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明装置。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の照明装置と、前記導光体の側面から出射した線状の光のうち、読取対象物を介した光を収束するレンズ体と、前記レンズ体が収束した光を受光するセンサ素子が形成されたセンサ基板と、を備える、
    　画像読取装置。
  11. 　前記筐体は、前記レンズ体及び前記センサ基板を保持する、
    　請求項１０に記載の画像読取装置。
  12. 　前記レンズ体及び前記センサ基板は、前記読取対象物に対して、前記導光体と反対側に配置される、
    　請求項１０に記載の画像読取装置。
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