WO2020174757A1 - フロントライトおよび読取装置 - Google Patents

フロントライトおよび読取装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020174757A1
WO2020174757A1 PCT/JP2019/043435 JP2019043435W WO2020174757A1 WO 2020174757 A1 WO2020174757 A1 WO 2020174757A1 JP 2019043435 W JP2019043435 W JP 2019043435W WO 2020174757 A1 WO2020174757 A1 WO 2020174757A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
guide plate
angle
light guide
light source
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/043435
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
山口　博史
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2020174757A1 publication Critical patent/WO2020174757A1/ja

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B27/00—Photographic printing apparatus
    • G03B27/32—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
    • G03B27/52—Details
    • G03B27/54—Lamp housings; Illuminating means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/024—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original
    • H04N1/028—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/10—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using flat picture-bearing surfaces

Definitions

  • the present disclosure relates to a front light that irradiates an object to be imaged with light, and a reading device that uses the front light to image the object to perform a reading process.
  • the reading device described in Patent Document 1 includes an illumination unit that illuminates the form and an imaging unit that captures the display content.
  • the lighting section! The direct illumination method that illuminates the display surface directly with a light source such as day 0 is common.
  • a front light type illumination system using a wedge-shaped light guide plate is also proposed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 1 0 _ 2 5 1 9 30
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 10-2 5 7 2 4 7
  • a front light of the present disclosure is a front light for irradiating an object to be imaged with light, and includes a first main surface provided on the side of the object and facing the first main surface.
  • the second main surface and the side surface connecting the first main surface and the second main surface ⁇ 2020/174757 2 ⁇ (:171?2019/043435
  • a first light source that is disposed so as to face the side surface and that allows light to enter the light guide plate from the side surface.
  • a plurality of convex structures are provided on the first main surface. Has been.
  • FIG. 1 is a diagram showing a reading device including a front light according to a first embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 2 is an enlarged view of a part of the front light in Fig. 1.
  • Fig. 3 is a plan view of the front light in Fig. 1.
  • Fig. 4 is an enlarged view of the convex structure provided on the light guide plate of the front light in Fig. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the shape of the convex structure shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of the convex structure shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing the shape of the convex structure in FIG. 4 and the light emission direction.
  • Fig. 8 is a graph showing the relationship between the extraction angle of the convex structure in Fig. 4 and the extraction efficiency of light.
  • Fig. 9 is a graph showing the relationship between the emission angle and the light extraction efficiency at the extraction angle of the convex structure in Fig. 4.
  • Fig. 10 is a graph showing the relationship between the roof angle and the light extraction efficiency of the convex structure shown in Fig. 4.
  • Fig. 11 is a diagram showing a modified example of the front light in Fig. 1.
  • FIG. 12 is a view showing a modified example of the convex structure of the front light in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a convex structure provided on the front light according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a view showing an example of the shape of the convex structure shown in FIG.
  • FIG. 15 A convex structure provided in the front light according to the third embodiment of the present disclosure ⁇ 2020/174757 3 ⁇ (:171?2019/043435
  • Illumination by the light guide plate is based on the property that the light incident from one of the incident surfaces, which is one of the surfaces of a transparent material flat plate, is totally reflected and cannot be emitted on the surface orthogonal to it. Basically, the light is propagated through and a part of it is deviated from the condition of total internal reflection to be extracted. In the method using a wedge-shaped light guide plate, the angle of incidence on the surface becomes smaller each time total reflection is repeated, and a light component that deviates from the total reflection condition is generated.By extracting this light component outside the light guide plate, Illuminates the imaged object.
  • a reflection structure in which a structure is partially provided on the surface opposite to the emission surface of the surface that is a side surface of the light guide plate and that directly intersects with the light incident surface
  • prism-shaped reflective structures are provided discretely so that the incident angle with respect to the exit surface becomes small, and the imaging target is illuminated by deviating from total reflection at the exit surface.
  • all the components of the light incident on the reflective structure cannot be totally reflected without being transmitted by the reflective structure, and cannot be emitted from the exit surface without being totally reflected.
  • transmissive structure method in which a structure is provided on the exit surface of the light guide plate is adopted. According to the transmissive structure method, all of the light incident on the transmissive structure is ⁇ 2020/174 757 4 (: 171?2019/043435
  • the light incident on the light-incident surface of the light guide plate from the air cannot be more than 41.8° from the normal direction of the light-incident surface, and the light-incident surface orthogonal to the light-incident surface cannot be more than 41.8° from the medium side.
  • Light rays incident at an angle of 8 ° or more are totally reflected and cannot be emitted outside the light guide plate.
  • Light rays incident from the side surface of the flat light guide plate are 41.8° or less from the normal direction of the side surface inside the light guide plate, and are 48.2° or more from the normal direction of the main surface orthogonal to the side surface. Therefore, the main surface is always totally reflected and is confined in the light guide plate to propagate.
  • the projection surface that does not transmit the light rays incident at a minimum of 41.8 ° from the normal to the main surface and does not pass through them.
  • the total reflection angle is 41.8 for the reflective structure to have a total reflection angle of 41.8.
  • the reflective structure it is not possible to reflect all of the light incident on the structure to the angle at which it is desired to be totally reflected by the facing exit surface, and the light is transmitted from the structure in the direction opposite to the illumination direction. A component of light is generated.
  • the image that is visible when the form is illuminated is acquired through the light guide plate, so the light guide plate is required to be transparent. Since light is refracted in the prismatic structure and cannot travel straight, only light that has passed through the flat part contributes to image acquisition. Therefore, in order to maintain the transparency of the light guide plate, it is desirable that the area ratio of the structure with respect to the exit surface is not more than a certain value, for example, 30% or less.
  • the reflective structure the light is sequentially extracted from the incident surface side at the exit surface, and the incident angle distribution on the structure is different in each place, so the angle distribution setting of the reflective surface of the structure is optimized.
  • the light extraction efficiency that is, the light utilization efficiency
  • the area ratio of the structure with respect to the exit surface there is a limit to improving the light utilization efficiency using the reflective structure.
  • a front light is a front light for irradiating an object to be imaged with light, and includes a first main surface provided on the side of the object, the first main surface.
  • a light guide plate having a second main surface facing the surface, and a side surface connecting the first main surface and the second main surface, and arranged to face the side surface, and from the side surface into the light guide plate.
  • a number of convex structures are provided.
  • the light incident from the side surface of the light guide plate is totally reflected by the flat portion and the second main surface of the first main surface, propagates in the direction opposite to the light source, and is incident on the convex structure. It is possible to take out all of the rays of light emitted from the light guide plate without totally reflecting them. In this way, the light incident from the light source can be suppressed from being emitted from the second main surface of the light guide plate, and the light can be extracted from the light guide plate as the transmitted light from the first main surface to irradiate the object. Therefore, the utilization efficiency of light is improved.
  • the plurality of convex structures are longitudinal in a direction intersecting with a propagation direction of light entering the light guide plate from the first light source, when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. It may have a direction.
  • the plurality of convex structures include a first surface provided on the first light source side and the first surface.
  • It may have a prism shape having a second surface provided at a position farther from the first light source than the first surface and intersecting the first surface in the longitudinal direction.
  • said first inclination angle of the first surface is 4 5 ° hereinafter 1 0 ° or more, with respect to the first major surface, a second inclination angle of the second surface 4 It may be 5 ° or more and 90 ° or less.
  • the plurality of convex structures may be arranged along the propagation direction of the light, and the second tilt angle of the plurality of convex structures may increase as the distance from the first light source increases.
  • the second tilt angle is increased in the convex structure near the first light source that requires angle suppression, and the second tilt angle is increased in the convex structure that is far from the first light source that does not require angle suppression.
  • the plurality of convex structures may have a cylindrical shape in which a cross section that crosses the light propagation direction is an arc.
  • the plurality of convex structures may have a third surface on a side opposite to the first light source side, the third surface being orthogonal to the first main surface of the light guide plate.
  • the plurality of convex structures may have a rectangular parallelepiped shape.
  • the plurality of convex structures may be arranged along the propagation direction of the light, and their area occupancy may increase as the distance from the first light source increases.
  • the first light source may emit at least one of visible light and infrared light.
  • the object can be illuminated with visible light and infrared light.
  • a reading device is an imaging device that is arranged on one of the front lights and the second main surface side and that images the object through the light guide plate. And a device.
  • the light guide plate is disposed on the second main surface side, and the ⁇ 2020/174 757 8 ⁇ (:171?2019/043435
  • a second light source for irradiating an object with ultraviolet light may be provided, and the light guide plate may have ultraviolet transparency.
  • FIG. 1 is a diagram showing a reading device including a front light according to a first embodiment
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the front light of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of the front light. ..
  • the reading device 1 includes a front light 4, an image pickup device 5, a second light source 6, and a glass 7.
  • the reading device 1 irradiates the object 8 with light from the front light 4, images the object 8 with the imaging device 5, and reads information such as an image or a document described in the object 8. Is.
  • the object 8 is, for example, a passport or a ticket.
  • the front light 4 includes a light guide plate 2 and a first light source 3, and irradiates an object 8 with light. In the present embodiment, as an example, the front light 4 is used for the reader 1.
  • the light guide plate 2 includes a first main surface 2 13 provided on the object side, a second main surface 20 facing the first main surface 2 and a first main surface 2 having sides 2 3 which connects the second main surface 2_Rei spoon.
  • the light guide plate 2 is formed in a flat plate shape with a transparent resin such as acrylic resin or a transparent material such as glass. After that The first main surface and the second main surface may be referred to as the exit surface and the second main surface 20 and the lower surface 20 respectively.
  • Light interference 1 emitted from the first light source 3 enters from the incident surface 2 3 of the light guide plate 2 into the light guide plate 2.
  • the light ⁇ 1 that has entered the light guide plate 2 exits from the exit surface 2 of the light guide plate 2 and irradiates the object 8.
  • a plurality of convex structures 9 are formed on the exit surface 2 of the light guide plate 2.
  • the convex structure 9 has a triangular cross section. ⁇ 2020/174 757 9 ((171?2019/043435
  • the convex structure 9 is arranged at a position more distant from the first light source 3 than the first surface 9 3 which is inclined toward the first light source 3 side and the first surface 9 3 and the convex structure. It is a prism shape having a second surface 9 and a cross that intersect in the longitudinal direction of the body 9. Of the light that has entered the light guide plate 2, the light that has entered the convex structure 9
  • the convex structure 9 when viewed from a direction perpendicular to the exit surface 2 of the light guide plate 2, the convex structure 9 has a structure in which light from the first light source 3 propagates as indicated by an arrow.
  • the shape has a longitudinal direction in a direction intersecting the direction 8.
  • the light propagating direction is a direction from the incident surface 23 of the light guide plate 2 to the surface facing the incident surface 23.
  • the longitudinal direction of the convex structure 9 is substantially orthogonal to the light propagation direction, but if the longitudinal direction of the convex structure 9 intersects with the light propagation direction. , It is not absolutely necessary that the light propagation direction is not orthogonal to eight.
  • the convex structures 9 are arranged along the propagation direction 8 of the light from the first light source 3.
  • Each convex structure 9 is arranged so that the ratio of the total area of the plurality of convex structures 9 to the area of the exit surface 2 of the light guide plate 2 does not exceed 30% at the maximum. Good to be done. Since the object 8 is imaged by the imaging device 5 via the light guide plate 2, the light guide plate 2 is required to have high transparency. When each convex structure 9 is arranged so that the ratio of the total area of the plurality of convex structures 9 to the area of the exit surface 2 of the light guide plate 2 is 30% or less, the imaging is performed. It is possible to efficiently irradiate the object 8 with light while ensuring the transparency necessary for the above.
  • the first light source 3 is disposed on the side surface 2 3 of the light guide plate 2, side 2 3 from the light guide plate 2 ⁇ 2020/174757 10 ⁇ (:171?2019/043435
  • the first light source 3 emits at least one of visible light and infrared light.
  • _ _ 0 It is a light source.
  • the first light source 3 is disposed so as to face the incidence surface 2 3 of the light guide plate 2, is incident at least one of visible light and infrared light from the incident surface 2 3 into the light guide plate 2.
  • a plurality of first light sources 3 may be arranged, and for example, both the first light source 3 for irradiating visible light and the first light source 3 for irradiating infrared light may be arranged.
  • a reading device that reads a passport or the like
  • information may be obtained by irradiating infrared light, ultraviolet light, or the like.
  • infrared light is used for the first light source 3
  • visible light reflection components can be removed, and codes such as characters can be imaged with high contrast to improve analysis accuracy.
  • the second light source 6 is arranged so as to face the second main surface 20 of the light guide plate 2, and irradiates the object 8 with ultraviolet light through the light guide plate 2.
  • the second light source 6 is, for example,! _Mi 0 It is a light source.
  • the second light source 6 is arranged on the lower surface 20 side of the light guide plate 2 at a position that does not fall within the angle of view ⁇ of the imaging device 5. In the present embodiment, the second light source 6 is arranged side by side with the imaging device 5. Also, a plurality of second light sources 6 may be arranged.
  • the second light source 6 that emits ultraviolet light By arranging the second light source 6 that emits ultraviolet light, information that is not visible under general illumination that is written with phosphor ink or the like can be converted into visible light by irradiating it with ultraviolet light that is excitation light. It becomes possible to display an image and pick up an image.
  • the light guide plate 2 is said to be formed of a material having ultraviolet transparency. Good.
  • a wavelength of 350 A degree of UV 1 _ 0 can be used.
  • II V absorber is not added. Eight can be used. ⁇ 2020/174757 1 1 ⁇ (: 171-12019/043435
  • the image pickup device 5 is arranged on the second main surface 20 side of the light guide plate 2 and picks up an image of the object 8 through the light guide plate 2.
  • the image pickup device 5 includes an image pickup sensor, a wide-angle lens, a circuit that drives the image pickup sensor, and the like. Since the image pickup device 5 includes the wide-angle lens, the image pickup device 5 can be arranged so that the object 8 can be included in the angle of view ⁇ without increasing the distance between the light guide plate 2 and the image pickup device 5. ..
  • the glass 7 is for mounting the object 8 on its upper surface, and is arranged above the light guide plate 2.
  • the glass 7 is formed of resin such as light-transmissive glass or organic glass.
  • An antireflection sheet, an antireflection film, a shatterproof sheet or the like may be attached to the surface of the glass 7.
  • the object 8 placed on the upper surface of the glass 7 is irradiated with visible light, infrared light, and ultraviolet light. Specifically, at least one of visible light and infrared light incident on the side surface of the light guide plate 2 from the first light source 3 propagates inside the light guide plate 2 and is emitted from the exit surface 2 and the target object 8. Irradiate. Further, the ultraviolet light emitted from the second light source 6 irradiates the object 8 via the light guide plate 2.
  • the image pickup device 5 picks up an image of the object 8 to obtain an image.
  • a communication unit (not shown) provided in the reading device 1 transmits a captured image to an external device, and the external device receives the captured image and uses the image for various analyses.
  • the convex structure 9 has a prism shape with a triangular cross section crossing the light propagation direction 8.
  • the first inclination angle of the first surface 93 of the convex structure 9 with respect to the exit surface 2 of the light guide plate 2 and the second surface 9 of the convex structure 9 relative to the exit surface 2 of the light guide plate 2 The extraction efficiency from the exit surface 213 of the light guide plate 2 changes depending on the second inclination angle of the slag. After that, the first tilt angle 0 1 ⁇ 2020/174 757 12 ⁇ (:171?2019/043435
  • the angle 0 ! and the second tilt angle 0 2 are sometimes referred to as the take-out angle 0 2 .
  • the angle of the light incident on the incident surface 23 of the light guide plate 2 with respect to the incident surface 23 is defined as an incident angle 0 ; founded, and the normal of the exit surface 2 of the light emitted from the exit surface 2 of the light guide plate 2
  • the exit angle is 0. ⁇
  • the exit angle is 0.
  • the exit angle is 0°, the normal to the exit surface is 0°, and the light propagation direction side is positive and the opposite side is negative.
  • the incident angle of light 2 is ⁇ ⁇ n 2 ⁇ exit angle.
  • the incident angle of light 2 is shown as 0 ;êt 3 , and the exit angle is as shown in Fig. 4.
  • the second tilt angle 0 2 of the second surface 9 of the convex structure 9 is 90 ° .
  • an exit angle of 0 is illustrated as the angle to the second surface 9 sq.
  • FIG. 4 shows a convex structure 9 with a roof angle 0 1 of 45° and a take-off angle of 90°
  • FIG. 5 shows a roof angle of 45° and a take-off angle
  • Figure 6 shows the emission direction of light in the convex structure 9 with a degree 0 2 of 90°.
  • Figure 6 shows the convex structure when the roof angle is 45° and the extraction angle is smaller than 45°.
  • FIG. 10 is a diagram showing a light emitting direction in FIG.
  • the second surface 9 of the convex structure 9 is reached without hitting the first surface 93 of the structure 9. Since the second surface 9 spoon entrance surface 2 3 and the convex structure 9 of the light guide plate 2 is parallel, the light interference 2 and drought 3 reaches the second surface 9 spoon convex structure 9 is incident An emission angle of 0 equal to an incident angle of 0 on surface 23. The light is emitted from the 9th pit on the second surface without being totally reflected at.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a convex structure 9 when the roof angle 0 1 is the critical angle of the light guide plate 2 4 1. Less than 8 °. If the roof angle 0! 4 1. Less than 8 ° is the critical angle, as shown in FIG. 7, the optical switch 6 to total reflection at the first surface 9 3 of the convex structure 9 is generated, the first light switch 6 totally reflected by the surface 9 3 is incident on the second surface 9 spoon of the convex structure 9 at an angle smaller than the angle 0 3 incident on the entrance surface 2 3 of the light guide plate 2, with a smaller angle Eject from the second surface 9 bowl.
  • the first light source 3 with a thickness of 0.80!!! is arranged on the incident surface of the light guide plate 2 with a thickness of 10!!!.
  • the first light source 3 is a spatial distribution is uniform _, light distribution is Ranpashian. Also, the bottom width ⁇ .
  • Rhythm-shaped convex structures 9 are arranged at intervals of 0.5. At this time, the area ratio of the convex structure 9 to the exit surface 2 of the light guide plate 2 is set to 20%. Under these conditions, the incident surface
  • the amount of light emitted in the area is calculated. Based on the case where the roof angle 0 1 was 45 ° and the extraction angle 0 2 was 90 ° , the extraction efficiency was calculated by standardizing the amount of emitted light.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the take-out angle 0 2 and the take-out efficiency, where the take-out efficiency is 1 when the take-out angle is 90 ° when the roof angle is fixed at 45 ° .
  • FIG. 9 is a graph showing the emission distribution characteristics at each extraction angle 0 2 , where the emission angle is 0 on the horizontal axis. ⁇ , The vertical axis indicates the relative luminous intensity of the light emitted in that direction normalized by the peak luminous intensity. As shown in Fig. 8, the extraction efficiency increases as the extraction angle approaches 90 ° .
  • the take-out angle 0 2 is preferably 45° or more and 90° or less. ⁇ 2020/174 757 14 ⁇ (:171?2019/043435
  • the injection angle is 0.
  • ⁇ Has a component of light emitted at a small angle near 30 ° .
  • the angle of view is set to about 100 ° in order to reduce the thickness of the device in the configuration shown in Fig. 1, if the light exit angle near the entrance surface 23 becomes less than 50°, the glass 7 The light specularly reflected on the surface of the above enters the imaging device 5 and becomes halation, which hinders imaging. If the take-out angle 0 2 is reduced, the injection angle becomes 0. The small light component of ⁇ can be suppressed. Therefore, the take-off angle Setting to 4 5 °, components y de angle is 6 0 ° or less light is substantially eliminated.
  • the roof angle 0 1 will be examined.
  • the roof angle 0 1 is 41.8° or more, as shown in Fig. 4, the light rays 2 incident on the convex structure 9 do not hit the first surface 9 3 and maintain the propagation angle.
  • the incident angle is 0 ; ⁇ which is equal to the incident angle of 0 ; ⁇ 2 to fire.
  • the roof angle 0 1 4 1. If 8 ° smaller than Ingredient NOTE 6 of the light totally reflected by the first surface 9 3 occurs.
  • the component of the light totally reflected by the first surface 93 is incident on the second surface 913 at a nearly vertical angle as compared with the case where the light is not totally reflected by the first surface 93, so that Fresnel loss is reduced. Emissions are reduced and efficient. However, if the roof angle is smaller than 20.9 ° , it becomes an ineffective component toward the lower surface 20 of the light guide plate 2, and the extraction efficiency will be lower than when the roof angle is 20.9 ° or more.
  • Fig. 10 is a graph showing the relationship between the roof angle and the take-out efficiency, where the case where the take-out angle is fixed at 90 ° is 1 when the roof angle 0 1 is 45 °. As mentioned above, when the roof angle is around 20 ° , the relative efficiency is ⁇ 2020/174 757 15 ⁇ (:171?2019/043435
  • the roof angle 0 1 should be 10 ° or more and 45 ° or less. Even if the roof angle 0 1 is larger than 4 1.8°, the first surface 93 of the convex structure 9 is not exposed to light, and the convex structure 9 only becomes large. More preferably, the roof angle 0 1 is 20.9 ° or more and 41.8 ° or less.
  • the convex structure 9, the first inclined angle of the first surface 9 3 for exit surface 2 spoon of the light guide plate 2 may is 4 5 ° below 1 0 ° or more. More preferably, the first inclination angle is not less than 20.9° and not more than 41.8°. Further, it is preferable that the second light-guide plate 2 has a prism shape in which the second tilt angle of the second surface 9 sq relative to the exit surface 2 sq is 45° or more and 90° or more.
  • the front light 4 of the present disclosure by providing a plurality of convex structures 9 on the exit surface 2 of the light guide plate 2, it is possible to totally reflect the light incident on the convex structures 9 from the first light source 3. It is possible to irradiate the object 8 without ejecting it. Therefore, compared with the case where a reflective structure is provided on the second main surface 20 of the light guide plate 2, the ratio of the total area of the convex structure 9 to the exit surface 2 of the light guide plate 2 is reduced, Light can be efficiently extracted to the object 8 side, and a bright and clear image can be acquired.
  • the convex structure 9 has a prism shape in the cross section that crosses the light propagation direction. ⁇ 02020/174757 16 ⁇ (: 17 2019/043435
  • the front light 4 including the flat light guide plate 2 can be easily downsized. Therefore, it is possible to realize a small front light 4 with low power consumption.
  • FIG. 11 is a diagram showing a modified example of the arrangement of the convex structures 91-93.
  • the extraction angle 0 2 ! of the convex structure 9 1 that is close to the first light source 3 is small, and as the distance from the first light source 3 increases, the convex structures 92, 93
  • the take-out angles 0 22 and 0 23 may be arranged so as to be large. That is, the convex structures 9 1 to 93 are arranged along the light propagation direction 8, and as the distance from the first light source 3 increases, the extraction angles 0 21 to 0 23 of the convex structures 9 1 to 93 increase. growing. That is, the sizes of the take-out angles 0 21 to 0 23 of the convex structures 91 to 93 are 0 21 ⁇ 0 22 ⁇ 0 23 .
  • the emitted light is the exit surface of the light guide plate 2.
  • the convex structure 9 1 arranged at a position close to the first light source 3 by making the extraction angle 0 21 small, the light emission close to perpendicular to the emission surface 213 of the light guide plate 2 is emitted. Can be suppressed. Further, in the convex structure 93 located at a position distant from the first light source 3, the extraction angle 0 23 is close to 90°, and light that is nearly perpendicular to the exit surface 2 of the light guide plate 2 is emitted. Even if the light is emitted, the light does not enter the image pickup device 5 and does not cause an image pickup obstacle.
  • the convex structure 9 1 is arranged at a position closer to the first light source 3 along the light propagation direction 8 than the extraction angle 0 2! of the convex structure 9 1.
  • the removal angle 0 22 of 92 may be large.
  • the take-out angle 0 23 of the convex structure 93 arranged at a position farther from the first light source 3 than the convex structure 92 is larger than the take-out angle 0 22 of the convex structure 92.
  • the respective convex structures 91 to 93 are arranged along the light transmission direction, and as the distance from the first light source 3 increases, the convex structures 91 to 93 become 2
  • the inclination angle 0 2 1 to 0 2 3 may be large.
  • the extraction angle 0 2 1 is reduced.
  • the extraction angle 0 2 2 High efficiency can be obtained by making the extraction angle of the convex structure 9 1 larger than 0 2 .
  • the convex structure 9 1 to 9 3 by adjusting the widths and pitches of the convex structures 9 1 to 9 3 and the like, for example, the interval between the convex structures 9 1 and the convex structures 9 2 is wide, and The space between the body 9 2 and the convex structure body 9 3 may be arranged narrowly.
  • the convex structure in the portion of the light guide plate 2 that is close to the first light source 3, the convex structure has a small area occupancy with respect to the area of the exit surface 2 and the distance from the first light source 3 increases.
  • the convex structure may have a large area occupancy with respect to the area of the exit surface.
  • the plurality of convex structures may be arranged along the light propagation direction, and the area ratio of the plurality of convex structures may increase as the distance from the first light source 3 increases.
  • the area ratio is the ratio of the convex structure per unit area to the two evacuation surfaces. The area ratio can be adjusted by the arrangement density of the convex structures and/or the area per convex structure.
  • the illuminance may become higher in a portion closer to 3, but such an arrangement makes it possible to make the illuminance distribution in the light guide plate 2 uniform.
  • the number of convex structures is not necessarily three as long as it is plural.
  • FIG. 12 is a diagram showing a modification of the shape of the convex structure 9. As shown in Fig. 12, the convex structure 9 further has a third surface 90 and crosses the light propagation direction. ⁇ 2020/174 757 18 ⁇ (:171?2019/043435
  • the cross section may have a quadrangular shape. That is, the convex structure 9 is located on the side opposite to the first surface 9 3 which is the first light source 3 side in the propagation direction 8 of the light from the first light source 3 and the third surface 9 orthogonal to the emission surface 2. It may have ⁇ .
  • the surface intersecting the first surface 93 and the third surface 90 of the convex structure 9 is the second surface 9 sill. In this case, the light beam 7 emitted from the second surface 9 13 and the light beam 8 emitted from the third surface 90 illuminate the object 8.
  • the take-out angle 0 2 is large, that is, the take-out angle 0 2 is
  • take-off angle 0 2 4 of the second surface 9 spoon of the convex structure 9 is small, i.e., take-off angle 0 2 4 close to the 4 5 °, extraction of the third surface 9_Rei
  • the angle 0 25 is large, that is, the take-out angle 0 25 is close to 90 ° . By doing so, it is possible to suppress the light rays 4 and 5 that become ineffective light in FIGS. 5 and 6.
  • the shape of the cross section of the convex structure 9 does not necessarily have to be a quadrangle.
  • the cross-sectional shape of the convex structure 9 may be a polygon other than a quadrangle, or a shape including a curved line.
  • a front light according to the second embodiment of the present disclosure will be described.
  • the second embodiment will mainly describe differences from the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
  • the description overlapping with the first embodiment is omitted.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the convex structure 94 of the front light 4 according to the second embodiment. ⁇ 2020/174 757 19 ⁇ (:171?2019/043435
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the convex structure 94 has a cylindrical shape in which a cross section that crosses the light propagation direction is a circular arc.
  • convex structure 94 has a semicircular cross section. That is, the convex structure 94 has a cylindrical shape in which the cross section crossing the light propagation direction is an arc.
  • the optical channel 9 that has entered near the top of the convex structure 94 is emitted from the convex structure 94, it is close to being perpendicular to the exit surface 2 of the light guide plate 2.
  • the object 8 can be efficiently irradiated without becoming light. Further, it is possible to suppress light that does not go to the object 8, such as light 10 emitted from the convex structure 94.
  • the convex structure 94 since the convex structure 94 has a cylindrical shape, it suppresses light that is nearly perpendicular to the exit surface 2 of the light guide plate 2, such as the light channel 11 shown by the broken line in FIG. You can
  • the take-out angle 0 2 is 9
  • the cross section of the convex structure 94 does not necessarily have to be a semicircle.
  • the cross section of the convex structure 94 may be semi-elliptical.
  • a convex structure 95 may have a cross-section of a combination of a rectangle 953 and a semicircle 95. In this case, since the extraction angle 0 2 6 of the portion near the exit surface 213 of the light guide plate 2 is 90°, the invalid light that does not go to the target 8 is suppressed and the target 8 is efficiently irradiated. be able to.
  • a front light according to the third embodiment of the present disclosure will be described.
  • the third embodiment will mainly describe differences from the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. Further, in the third embodiment, the description overlapping with the first embodiment will be omitted. ⁇ 2020/174 757 20 ⁇ (:171?2019/043435
  • FIG. 15 is an enlarged view of a cross section of the convex structure 96 of the front light 4 according to the third embodiment.
  • the third embodiment differs from the first embodiment in that the convex structure has a rectangular parallelepiped shape.
  • convex structure 96 has a rectangular cross section. That is, the convex structure 96 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the top surface 963 of the convex structure 96 is parallel to the exit surface 2 of the light guide plate 2. For this reason, as shown in FIG. 15, since the straightness of the light beams 12 incident on the light guide plate 2 from the lower surface 20 of the light guide plate 2 is not hindered, the transparency of the light guide plate 2 can be increased. Wear.
  • the front light 4 is mounted on the reading device 1, but the front light 4 can also be used as the front light of a liquid crystal panel, for example.
  • the reading device 1 includes the glass 7 and
  • the glass 7 and the second light source 6 do not necessarily have to be provided.
  • the light guide plate 2 is formed in a flat plate shape, but may have a shape that becomes thinner as the distance from the first light source 3 increases, for example. In this case, it is possible to increase the reflection opportunities increasing distance from the first light source 3, it is possible to make the illuminance distribution uniform _.
  • the front light in each embodiment of the present disclosure is a reading device or a liquid crystal display. ⁇ 2020/174 757 21 ⁇ (:171?2019/043435

Abstract

光の利用効率を向上させるフロントライトを提供する。撮像される対象物に光を照射するためのフロントライト４であって、前記対象物８側に設けられる射出面（第１主面）２ｂ、前記射出面と対向する下面（第２主面）２ｃ、および前記射出面２ｂと前記下面２ｃとを接続する入射面（側面）２ａを有する導光板２と、前記入射面２ａに対向して配置され、前記入射面２ａから前記導光板２内に光を入射する第１光源３と、を備え、前記射出面２ｂには、複数の凸状構造体９が設けられている。

Description

\¥0 2020/174757 1 卩（：17 2019/043435 明 細 書
発明の名称 ： フロントライ トおよび読取装置
技術分野
[0001 ] 本開示は、 撮像される対象物に光を照射するフロントライ トと、 そのフロ ントライ トを用いて対象物を撮像して読取処理を行う読取装置に関する。 背景技術
[0002] パスポートやチケッ トなどの帳票の表示面を撮影し、 文字や画像などの情 報を読み取る読取装置が知られている。 たとえば、 特許文献 1 に記載の読取 装置は、 帳票を照明する照明部と表示内容を撮影する撮影部とからなる。 照 明部としては、 ！-日 0などの光源で直接表示面を照らす直接照明方式が一般 的である。 また特許文献 2に記載の画像読取装置のように、 楔形状の導光板 を用いたフロントライ ト方式の照明方式も提案されている。
先行技術文献
特許文献
[0003] 特許文献 1 :特開 2 0 1 0 _ 2 5 1 9 3 0号公報
特許文献 2 :特開平 1 0— 2 5 7 2 4 7号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004] 特許文献 1のように !_巳 0などの光源で直接照明する場合、 帳票を設置す る透明板や帳票自身の保護層などでの鏡面反射によるハレーシヨン回避する ために、 撮影部と正反射の位置から外れるように光源を配置する必要がある ため、 装置が大型化するという問題がある。 また、 特許文献 2のように、 楔 形状の導光板を用いた方式では光の利用効率が低いという問題がある。 課題を解決するための手段
[0005] 本開示のフロントライ トは、 撮像される対象物に光を照射するためのフロ ントライ トであって、 前記対象物側に設けられる第 1主面、 前記第 1主面と 対向する第 2主面、 および前記第 1主面と前記第 2主面とを接続する側面を 〇 2020/174757 2 卩（：171?2019/043435
有する導光板と、 前記側面に対向して配置され、 前記側面から前記導光板内 に光を入射する第 1光源と、 を備え、 前記第 1主面には、 複数の凸状構造体 が設けられている。
発明の効果
［0006］ 本開示によると、 光の利用効率が高いフロントライ トおよび読取装置を提 供することができる。
図面の簡単な説明
［0007］ ［図 1］本開示の実施の形態 1 にかかるフロントライ トを備えた読取装置を示す 図である。
［図 2］図 1のフロントライ トの一部を拡大した図である。
［図 3］図 1のフロントライ トの平面図である。
［図 4］図 1のフロントライ トの導光板に設けられた凸状構造体を拡大した図で ある。
［図 5］図 4の凸状構造体の形状の例を示す図である。
［図 6］図 4の凸状構造体の形状の例を示す図である。
［図 7］図 4の凸状構造体の形状と光の射出方向を示す図である。
［図 8］図 4の凸状構造体の取り出し角度と光の取り出し効率との関係を示すグ ラフである。
［図 9］図 4の凸状構造体の取り出し角度における射出角度と光の取り出し効率 との関係を示すグラフである。
［図 10］図 4の凸状構造体のルーフ角度と光の取り出し効率との関係を示すグ ラフである。
［図 1 1］図 1のフロントライ トの変形例を示す図である。
［図 12］図 1のフロントライ トの凸状構造体の変形例を示す図である。
［図 13］本開示の実施の形態 2にかかるフロントライ トに設けられた凸状構造 体の断面図である。
［図 14］図 1 3の凸状構造体の形状の例を示す図である。
［図 15］本開示の実施の形態 3にかかるフロントライ トに設けられた凸状構造 〇 2020/174757 3 卩（：171?2019/043435
体の断面図である。
発明を実施するための形態
[0008] （本開示に至った経緯）
特許文献 1のように !_巳 0などの光源で直接照明する場合、 帳票を設置す る透明板や帳票自身の保護層などでの鏡面反射によるハレーション回避する ために、 撮影部と正反射の位置から外れるように光源を配置する必要がある ため、 装置が大型化するという問題がある。 そこで、 パスポートやチケッ ト 等の読取装置の照明にフロントライ トを採用することで、 読取装置の小型化 および薄型化を実現する方法が知られている。 たとえば、 特許文献 2では、 導光板と光源とにより、 フロントライ トとして照明部が形成されている。 こ のように、 導光板の側面に光源を配置したフロントライ トは、 読取装置の他 、 液晶パネル等の照明にも用いられている。
[0009] 導光板による照明は、 透明材料の平板において、 その 1つの面である入射 面から入射した光が、 それと直交する面では全反射して射出できないという 性質を利用して導光板 2内に光を伝搬させ、 その一部を全反射条件から逸脱 させて取り出すことを基本とする。 楔形状の導光板を用いる方式では全反射 を繰り返すたびに面への入射角度が小さくなって全反射条件を逸脱する光の 成分が発生し、 この光の成分を導光板外に取り出すことにより、 撮像対象物 を照明する。
[0010] また、 平板状の導光板を用いる場合、 導光板の側面である光の入射面と直 交する面のうち、 射出面と反対側の面に部分的に構造体が設けられた反射型 構造体方式が知られている。 この場合、 射出面に対する入射角が小さくなる 様にプリズム状の反射型構造体を離散的に設けることにより、 射出面におい て全反射から逸脱させて撮像対象物を照明する。 しかし、 この場合、 反射型 構造体に入射する光の全ての成分を反射型構造体で透過することなく全反射 させ、 かつ射出面からは全反射させずに射出させることはできない。
[001 1 ] _方、 本開示では、 導光板の射出面に構造体を設ける透過型構造体方式を 採用している。 透過型構造体方式によれば、 透過型構造体に入射する光の全 〇 2020/174757 4 卩（：171?2019/043435
ての成分を全反射させることなく透過させて照明光として取り出すことが可 能になる。 これらの理由について以下詳述する。
[0012] 導光板の屈折率を n、 導光板の内部を進む光が全反射する場合の臨界角を とすると、 スネルの法則により、 数 1の式の関係が成立する。
[0013] [数 1 ]
5111
Figure imgf000006_0001
[0014] したがって、 臨界角
Figure imgf000006_0002
数 2の式で表される。
[0015] [数 2] 1 1
= 通
71
[0016] 導光板の材料として一般的なアクリル樹脂等の屈折率は約 1 . 5であるた め、 臨界角
Figure imgf000006_0003
の式で表される。
[0017] [数 3]
Figure imgf000006_0004
[0018] したがって、 導光板の入射面に空気から入射した光は、 入射面の法線方向 から 4 1 . 8 ° 以上にはなり得ず、 入射面と直交する射出面に媒体側から 4 1 . 8 ° 以上の角度で入射した光線は全反射して導光板外に射出できない。 平板状の導光板の側面から入射した光線は導光板内で側面の法線方向から 4 1 . 8 ° 以下となり、 側面と直交する主面の法線方向からは 4 8 . 2 ° 以上 となるため、 主面では必ず全反射して導光板内に閉じ込められ伝搬する。
[0019] 特許文献 2に記載の導光板のように、 入射面と交差する 2つの主面が平行 ではない楔形状の導光板では、 全反射を繰り返すたびに主面に対する角度が 小さくなって、 全反射条件から逸脱した時点で透過光として導光板外に取り 出される。 この場合、 どちらの主面でも全反射から逸脱する角度になる確率 は同じなので、 照明光として有効になる光の割合は全射出光の 5 0 %になり 〇 2020/174757 5 卩（：171?2019/043435
、 半分は無効な光の成分となり利用できない。
[0020] また、 導光板の射出面と反対側の面に反射型構造体を設ける場合、 主面の 法線から最小で 4 1 . 8 ° で入射した光線を透過させることなく対向する射 出面に向けて全反射するために、 反射型構造体の傾斜角は全反射角 4 1 . 8 。 との差分である 6 . 4 ° 以下である必要がある。 一方、 最大 9 0 ° で入射 する光を対向する射出面で射出可能な 4 1 . 8 ° 以下の角度で反射するため に、 傾斜角は ( 9 0— 4 1 . 8 ) / 2 = 2 4 . 1 ° 以上である必要がある。
[0021 ] したがって、 反射型構造体では構造体に入射する光の全てを対向する射出 面で全反射したい角度になるよう反射することはできず、 構造体から照明方 向とは逆方向に透過する光の成分が発生する。 特にフロントライ トでは帳票 を照明して視認可能となった映像を、 導光板を介して取得するため、 導光板 には透明が求められる。 プリズム状となる構造体部分では光が屈折し直進で きないため、 平坦部を透過した光のみが映像取得に寄与する。 したがって、 導光板の透明性を維持するために、 構造体の射出面に対する面積率は一定以 下、 たとえば 3 0 %以下であることが望ましい。
[0022] 反射型構造体では、 射出面において入射面側から順次光が取り出され、 場 所ごとに構造体への入射角分布が異なることから構造体の反射面の角度分布 設定を最適化することにより、 単純楔形状の導光板の場合よりも光の取り出 し効率、 すなわち光の利用効率を高めることが期待できる。 しかしながら、 上述した射出面に対する構造体の面積率の制限により、 反射型構造体を用い て光の利用効率を高めるには限界がある。
[0023] そこで、 本発明者は、 これらの課題を解決するためのフロントライ トおよ び読取装置を検討し、 以下の構成を考案した。
[0024] 本開示の一態様にかかるフロントライ トは、 撮像される対象物に光を照射 するためのフロントライ トであって、 前記対象物側に設けられる第 1主面、 前記第 1主面と対向する第 2主面、 および前記第 1主面と前記第 2主面とを 接続する側面を有する導光板と、 前記側面に対向して配置され、 前記側面か ら前記導光板内に光を入射する第 1光源と、 を備え、 前記第 1主面には、 複 〇 2020/174757 6 卩（：171?2019/043435
数の凸状構造体が設けられている。
[0025] この構成によると、 導光板の側面から入射した光は、 第 1主面の平坦部お よび第 2主面では全反射して反光源方向へ伝搬するとともに、 凸状構造体に 入射した光線の全てを全反射させることなく導光板外に射出させて取り出す ことができる。 このように、 光源から入射した光が導光板の第 2主面から射 出するのを抑制し、 第 1主面からの透過光として導光板から光を取り出して 対象物を照射することができるため、 光の利用効率が向上する。
[0026] 前記複数の凸状構造体は、 前記第 1主面に垂直な方向から見たときに、 前 記第 1光源から前記導光板に入射する光の伝搬方向と交差する方向に長手方 向を有していてもよい。
[0027] この構成によると、 光の伝搬方向と交差する方向に長手方向を有する凸状 構造体を設けることで、 凸状構造体に入る光量が増えるため、 光の利用効率 が向上する。
[0028] 前記複数の凸状構造体は、 前記第 1光源側に設けられた第 1面と、 前記第
1面よりも前記第 1光源から離れた位置に設けられ前記第 1面と前記長手方 向で交差する第 2面と、 を有するプリズム形状を有していてもよい。
[0029] この構成によると、 鏡面反射による迷光が回避されて光の利用効率が向上 する。
[0030] 前記第 1主面に対する、 前記第 1面の第 1傾斜角度が 1 0 ° 以上 4 5 ° 以 下であり、 前記第 1主面に対する、 前記第 2面の第 2傾斜角度が 4 5 ° 以上 9 0 ° 以下であってもよい。
[0031 ] この構成によると、 対象物を照射しない無効光が抑制され、 光の利用効率 が向上する。
[0032] 前記複数の凸状構造体は、 前記光の伝搬方向に沿って配列され、 前記第 1 光源から離れるにつれて前記複数の凸状構造体の前記第 2傾斜角度が大きく なってもよい。
[0033] この構成によると、 角度抑制が必要な第 1光源付近の凸状構造体では第 2 傾斜角度を大きく し、 角度抑制が不要な第 1光源から遠い凸状構造体では第 〇 2020/174757 7 卩（：171?2019/043435
2傾斜角度を小さくすることで、 さらに光の利用効率が向上する。
[0034] 前記複数の凸状構造体は、 前記光の伝搬方向を横断する断面が円弧である シリンドリカル形状を有してもよい。
[0035] この構成によると、 対象物に向かわない無効光を抑制することができるた め、 光の利用効率が向上する。
[0036] 前記複数の凸状構造体は、 前記第 1光源側と反対側に、 前記導光板の前記 第 1主面に対して直交する第 3面を有してもよい。
[0037] この構成によると、 凸状構造体に第 3面を設けることにより、 第 1主面に 対して垂直に近い光を抑制することができるため、 鏡面反射を抑制して光の 利用効率が向上する。
[0038] 前記複数の凸状構造体は、 直方体形状を有してもよい。
[0039] この構成によると、 導光板の透過効率が向上し、 光の利用効率が向上する
[0040] 前記複数の凸状構造体は、 前記光の伝搬方向に沿って配列され、 前記第 1 光源から離れるにつれてその面積占有率が大きくなってもよい。
[0041 ] この構成によると、 光源近傍から順次光が取り出されるため、 光源から離 れるほど密度が小さくなる光を効果的に取り出して、 照明照度分布の均一性 を向上することができる。
[0042] また、 前記第 1光源は、 可視光および赤外光の少なくともいずれかを射出 してもよい。
[0043] この構成によると、 可視光および赤外光により、 対象物を照射することが できる。
[0044] また、 本開示の一態様にかかる読取装置は、 上記のいずれかのフロントラ イ トと、 前記第 2主面側に配置され、 前記導光板を介して前記対象物を撮像 する撮像装置と、 を備える。
[0045] この構成によると、 光の利用効率が向上した読取装置を提供することがで きる。
[0046] さらに前記導光板の前記第 2主面側に配置され、 前記導光板を介して前記 〇 2020/174757 8 卩（：171?2019/043435
対象物に紫外光を照射する第 2光源を備え、 前記導光板は紫外線透過性を有 してもよい。
[0047] この構成によると、 光の利用効率が向上し、 さらに紫外光照射機能を有す る読取装置を提供することができる。
[0048] （実施の形態 1）
[全体構成]
図 1は、 実施の形態 1 にかかるフロントライ トを備える読取装置を示す図 、 図 2は、 図 1のフロントライ トの一部を拡大した図、 図 3はフロントライ 卜の平面図である。
[0049] 図 1 に示すように、 読取装置 1は、 フロントライ ト 4と、 撮像装置 5と、 第 2光源 6と、 ガラス 7とを備える。 読取装置 1は、 フロントライ ト 4によ り対象物 8に光を照射して、 撮像装置 5により対象物 8を撮像し、 対象物 8 に記載されている画像または文書等の情報を読み取るものである。 対象物 8 は、 たとえば、 パスポートまたはチケッ ト等である。 また、 フロントライ ト 4は、 導光板 2および第 1光源 3を備え、 対象物 8に光を照射するものであ る。 本実施の形態では、 一例として、 フロントライ ト 4は、 読取装置 1 に用 いられている。
[0050] ＜導光板＞
図 1及び図 2に示すように、 導光板 2は、 対象物側に設けられる第 1主面 2 13、 第 1主面 2匕と対向する第 2主面 2〇、 および第 1主面 2匕と第 2主 面 2〇とを接続する側面 2 3を有する。 導光板 2は、 アクリル樹脂等の透明 樹脂、 またはガラス等の透明材料により平板状に形成されている。 以後、 導
Figure imgf000010_0001
第 1主面 2匕を射出面 2匕、 第 2主面 2〇 を下面 2〇と称することもある。 第 1光源 3から射出された光干 1が、 導光 板 2の入射面 2 3より導光板 2内に進入する。 導光板 2内に進入した光† 1 が、 導光板 2の射出面 2匕から射出して、 対象物 8を照射する。
[0051 ] 導光板 2の射出面 2匕には、 複数の凸状構造体 9が形成されている。 本実 施の形態においては、 図 2に示すように、 凸状構造体 9は断面が三角形の三 〇 2020/174757 9 卩（：171?2019/043435
角柱形状を有している。 すなわち、 凸状構造体 9は第 1光源 3側に傾斜する 第 1面 9 3と、 第 1面 9 3よりも第 1光源 3より離れた位置に配置され第 1 面 9 3と凸状構造体 9の長手方向で交差する第 2面 9匕とを有するプリズム 形状である。 導光板 2内に進入した光のうち、 凸状構造体 9に進入した光†
1が、 凸状構造体 9の第 2面 9匕より透過光として取り出されて射出して、 対象物 8を照射する。
[0052] このとき、 光は図 2の矢印の方向に伝搬するので、 透過光として取り出さ れた光は、 図 2の左側方向に向かって射出する。 なお、 フレネル反射を経て 逆方向に向かって射出する光の成分も発生するが十分小さいため無視できる
[0053] また、 図 3に示すように、 導光板 2の射出面 2匕に垂直な方向から見たと きに、 凸状構造体 9は、 矢印で示される第 1光源 3からの光の伝搬方向八と 交差する方向に長手方向を有する形状である。 光の伝搬方向 は、 導光板 2 の入射面 2 3から入射面 2 3に対向する面に向かう方向である。 なお、 図 3 では、 凸状構造体 9の長手方向は、 光の伝搬方向 に対してほぼ直交してい るが、 凸状構造体 9の長手方向は、 光の伝搬方向 と交差していれば、 必ず しも光の伝搬方向八に対して直交していなくてもよい。
[0054] また、 図 3に示すように、 凸状構造体 9は、 第 1光源 3からの光の伝搬方 向八に沿って配列されている。
[0055] 導光板 2の射出面 2 の面積に対する複数の凸状構造体 9の面積の総和の 比率が最大 3 0 %を超えない値となるように、 それぞれの凸状構造体 9が配 置されるとよい。 導光板 2を介して撮像装置 5により対象物 8を撮像するた め、 導光板 2には高い透明性が求められる。 導光板 2の射出面 2匕の面積に 対する複数の凸状構造体 9の面積の総和の比率が 3 0 %以下となるように、 それぞれの凸状構造体 9が配置されていると、 撮像に必要な透明性を確保し つつ、 効率よく対象物 8に光を照射することができる。
[0056] <光源 >
第 1光源 3は、 導光板 2の側面 2 3に配置され、 側面 2 3から導光板 2内 〇 2020/174757 10 卩（：171?2019/043435
に光を入射する。 本実施の形態においては、 第 1光源 3は可視光および赤外 光の少なくともいずれかを射出し、 たとえば、 ！_巳 0光源である。 また、 第 1光源 3は、 導光板 2の入射面 2 3に対向するように配置され、 入射面 2 3 から導光板 2内に可視光および赤外光の少なくともいずれかを入射させる。 また、 複数の第 1光源 3が配置されていてもよく、 たとえば、 可視光を照射 する第 1光源 3、 および赤外光を照射する第 1光源 3の両方が配置されてい てもよい。
[0057] パスポート等を読み取る読取装置の場合、 可視光による撮像だけでなく、 赤外光もしくは紫外光等を照射して情報を取得する場合がある。 第 1光源 3 に赤外光を用いると、 可視光反射成分を除去して、 文字等のコードをコント ラスト高く画像化して解析精度を高めることができる。
[0058] 第 2光源 6は、 導光板 2の第 2主面 2〇に対向して配置され、 導光板 2を 介して対象物 8に紫外光を照射する。 第 2光源 6は、 たとえば、 ！_巳 0光源 である。 第 2光源 6は、 導光板 2の下面 2〇側の、 撮像装置 5の画角《に入 らない位置に配置される。 本実施の形態では、 第 2光源 6は、 撮像装置 5に 並べて配置されている。 また、 複数の第 2光源 6が配置されていてもよい。
[0059] 紫外光を射出する第 2光源 6を配置することにより、 蛍光体インク等で書 き込まれた一般照明下では視認できない情報を、 励起光となる紫外光を照射 して可視光として画像表示させて撮像することが可能になる。
[0060] なお、 一般的に透明樹脂材料には紫外線を含む太陽光に曝される屋外使用 にも耐えられるよう、 紫外線吸収剤が添加されているものが多く、 一般照明 用導光板も紫外線を透過しない材料で構成されているものが多い。 たとえば 、 蛍光体インク等で記した情報を読み取るために、 第 2光源 6により紫外光 を照射して対象物 8を撮像する場合、 導光板 2は紫外線透過性を有する材料 により形成されているとよい。 たとえば、 励起用光源として、 波長 3 5 0门
Figure imgf000012_0001
程度の紫外 1_巳 0を用いることができる。 この波長帯の紫外 光に有意な透過率を有する導光板 2の材料として、 たとえば、 II V吸収剤を 添加していない
Figure imgf000012_0002
八を用いることができる。 〇 2020/174757 1 1 卩（：171?2019/043435
[0061 ] <撮像装置 >
撮像装置 5は、 導光板 2の第 2主面 2〇側に配置され、 導光板 2を介して 対象物 8を撮像する。 撮像装置 5は、 撮像センサ、 広角レンズ、 撮像センサ を駆動する回路等で構成される。 撮像装置 5が広角レンズを備えることによ り、 導光板 2と撮像装置 5との間の距離を大きくすることなく、 対象物 8を 画角《に収めるよう撮像装置 5を配置することができる。
[0062] <ガラス >
ガラス 7は、 その上面に対象物 8を載置するためのものであり、 導光板 2 の上方に配置される。 ガラス 7は、 光透過性のガラス、 または有機ガラス等 の樹脂によって形成される。 ガラス 7の表面には、 反射防止シート、 反射防 止膜、 または飛散防止シート等が張り合わされていてもよい。
[0063] [動作]
上述した構成を有する読取装置 1の動作を説明する。
[0064] ( 1 ) ガラス 7の上面に載置された対象物 8に、 可視光、 赤外光、 および 紫外光を照射する。 具体的には、 第 1光源 3から導光板 2の側面に入射した 可視光および赤外光の少なくともいずれかは、 導光板 2内を伝搬し、 射出面 2匕から射出されて対象物 8を照射する。 また、 第 2光源 6から射出された 紫外光が導光板 2を介して対象物 8を照射する。
[0065] ( 2 ) 撮像装置 5により、 対象物 8を撮像して画像を取得する。
[0066] ( 3 ) 取得した画像を送信、 解析する。 たとえば、 読取装置 1 に設けられ た通信部 (図示省略) により、 撮像した画像を外部装置に送信し、 外部装置 は、 撮像した画像を受信すると、 当該画像を種々の解析に使用する。
[0067] [凸状構造体の形状]
本実施の形態では、 図 2に示すように、 凸状構造体 9は、 光の伝搬方向八 を横断する断面が三角形のプリズム形状である。 導光板 2の射出面 2匕に対 する、 凸状構造体 9の第 1面 9 3の第 1傾斜角度 と、 導光板 2の射出面 2 匕に対する、 凸状構造体 9の第 2面 9匕の第 2傾斜角度 とにより、 導光板 2の射出面 2 13からの取り出し効率が変化する。 以後、 第 1傾斜角度 0 1をル 〇 2020/174757 12 卩（：171?2019/043435
—フ角度 0 !、 第 2傾斜角度 0 2を取り出し角度 0 2と称することもある。 導光 板 2の入射面 2 3に入射する光の入射面 2 3に対する角度を入射角度 0 ;„と し、 導光板 2の射出面 2匕から射出された光の射出面 2匕の法線に対する角 度を射出角度 0。^とする。 射出角度 0。^は、 射出面 2匕の法線を 0 ° とし て、 光の伝搬方向 側をプラス、 光の伝搬方向 と反対側をマイナスで表す 。 なお、 図 4においては、 光干 2の入射角度を〇 \ n 2 \ 射出角度を
Figure imgf000014_0001
光干 2の入射角度を 0 ;„3、 射出角度を として示す。 また、 図 4にお いては、 凸状構造体 9の第 2面 9匕の第 2傾斜角度 0 2が 9 0 ° であるため、 射出角度 0。 が第 2面 9匕に対する角度として図示されている。
[0068] 図 4は、 ルーフ角度 0 1が 4 5 ° であり、 取り出し角度 が 9 0 ° である 凸状構造体 9を示す図、 図 5は、 ルーフ角度 が 4 5 ° であり、 取り出し角 度 0 2が 9 0 ° である凸状構造体 9における光の射出方向を示す図、 図 6は、 ルーフ角度 が 4 5 ° であり、 取り出し角度 が 4 5 ° より小さい場合の 凸状構造体 9における光の射出方向を示す図である。 図 4に示すような形状 の凸状構造体 9を導光板 2の射出面 2匕に設ける場合、 導光板 2から凸状構 造体 9に入射した光チ 2および光チ 3は、 凸状構造体 9の第 1面 9 3に当た ることなく、 凸状構造体 9の第 2面 9匕に到達する。 導光板 2の入射面 2 3 と凸状構造体 9の第 2面 9匕とは平行であるので、 凸状構造体 9の第 2面 9 匕に到達した光干 2および干 3は、 入射面 2 3への入射角度 0 と等しい射 出角度 0。 で全反射することなく第 2面 9匕から射出する。
[0069] 図 4のように、 取り出し角度 が 9 0 ° である場合は、 凸状構造体 9に入 射したすべての光を、 凸状構造体の第 1面 9 3において全反射させることな く取り出せる。 しかし、 図 5に示すように、 導光板 2の射出面 2匕に対して 垂直に近い角度の光チ 4が発生してしまう可能性がある。 このような光は、 鏡面反射として撮像装置 5に入射してしまうため、 撮像障害となる場合があ る。 また、 図 6に示すように、 取り出し角度 を 4 5 ° よりも小さくすると 、 導光板 2の射出面 2匕に対して垂直に近い光を抑制することができるが、 対象物 8の方向に向かわない無効な光チ 5が発生してしまう可能性がある。 〇 2020/174757 13 卩（：171?2019/043435
[0070] また、 図 7は、 ルーフ角度 0 1が導光板 2の臨界角である 4 1 . 8 ° よりも 小さい場合の凸状構造体 9を示す図である。 ルーフ角度 0 !が臨界角である 4 1 . 8 ° よりも小さい場合、 図 7に示すように、 凸状構造体 9の第 1面 9 3 において全反射する光チ 6が発生し、 第 1面 9 3で全反射した光チ 6は、 導 光板 2の入射面 2 3へ入射する角度 0 3よりも小さい角度で凸状構造体 9の第 2面 9 匕に入射し、 さらに小さい角度 で第 2面 9 匕から射出する。
[0071 ] ここで、 ルーフ角度 0 1と取り出し角度 0 2の最適な値を検討するため、 以 下の条件でシミュレーシヨンを行った。
[0072] ＜シミュレーシヨン条件＞
厚さ 1 〇!〇!の導光板 2の入射面に、 厚さ〇. 8〇!〇!の第 1光源 3を配置す る。 第 1光源 3は、 空間分布が均 _であり、 配光がランパーシアンである。 また、 底面幅〇.
Figure imgf000015_0001
リズム形状の凸状構造体 9を〇. 5 間隔で 配置する。 このとき、 導光板 2の射出面 2 に対する凸状構造体 9の面積率 は 2 0 %となるようにする。 これらの条件で、 入射面
Figure imgf000015_0002
囲での射出光量を算出する。 ルーフ角度 0 1が 4 5 ° および取り出し角度 0 2 が 9 0 ° の場合を基準として、 射出光量を規格化して取り出し効率を算出し た。
[0073] まず、 取り出し角度 について検討する。 図 8は、 ルーフ角度 を 4 5 ° に固定したときに、 取り出し角度 が 9 0 ° の場合の取り出し効率を 1 と して、 取り出し角度 0 2と取り出し効率との関係を示すグラフである。 また、 図 9は各取り出し角度 0 2における射出配光特性を示すグラフであり、 横軸に 射出角度 0。^、 縦軸にその方向に射出される光の相対光度をピーク光度で規 格化した相対光度を示す。 図 8に示すように、 取り出し角度 が 9 0 ° に近 いほど、 取り出し効率が高くなる。
[0074] 図 8のグラフに示すように、 取り出し角度 が 4 5 ° 程度より大きい場合 、 取り出し効率が〇. 5を超える。 取り出し効率が〇. 5を超えていれば、 対象物 8を照明するのに十分な光量が得られる。 したがって、 取り出し角度 0 2は、 4 5 ° 以上 9 0 ° 以下であるとよい。 〇 2020/174757 14 卩（：171?2019/043435
[0075] なお、 対象物 8を照明する光がガラス 7の表面で鏡面反射して撮像装置 5 に入射すると、 ハレーションを生じて画像の取得、 解析に支障をきたす。 そ こで、 たとえば、 導光板 2の射出面 2匕において、 入射面 2 3付近では射出 光の射出角度 0。^が画角《の 1 / 2以下となる光の成分を含まないことが望 ましい。 一方、 射出面 2匕の中央付近より入射面 2 3から離れた位置では、 射出角度 0 1が 0 ° 以下となる光の成分が含まれなければよい。
[0076] 図 9に示すように、 取り出し角度 が 9 0 ° に近い場合、 射出角度 0。^ が 3 0 ° 近傍の小さな角度で射出する光の成分を有する。 たとえば、 図 1の 構成で装置の厚みを薄くするために、 画角《を 1 0 0 ° 程度に設定する場合 、 入射面 2 3近傍の光の射出角度 が 5 0 ° 以下になると、 ガラス 7の表 面で鏡面反射した光が撮像装置 5に入射してハレーションとなり撮像を阻害 する。 取り出し角 0 2を小さくすると、 射出角度 0。^の小さな光の成分を抑 制することができる。 したがって、 取り出し角
Figure imgf000016_0001
を 4 5 ° に設定すると、 射 出角度 が 6 0 ° 以下となる光の成分がほぼ解消される。
[0077] 次に、 ルーフ角度 0 1について検討する。 ルーフ角度 0 1が 4 1 . 8 ° 以上 の場合、 図 4に示すように、 凸状構造体 9に入射した光干 2は、 第1面9 3 に当たることなく、 伝搬角度を維持した状態で第 2面 9匕に入射して、 入射 角度 0 ; ^と等しい射出角度 0。^ 2で射出する。 一方、 図 7に示すように、 ルーフ角度 0 1が 4 1 . 8 ° より小さい場合、 第 1面 9 3で全反射する光の成 分干 6が発生する。 第 1面 9 3で全反射した光の成分は、 第 1面 9 3で全反 射されなかった場合に比べ、 第 2面 9 13に対して垂直に近い角度で入射する ため、 フレネル損失が軽減されて効率よく射出する。 ただし、 ルーフ角度 が 2 0 . 9 ° より小さくなると、 導光板 2の下面 2〇の方向に向かう無効成 分となり、 ルーフ角度 が 2 0 . 9 ° 以上の場合より取り出し効率が低下す る。
[0078] 図 1 0は、 取り出し角度 を 9 0 ° に固定したときに、 ルーフ角度 0 1が 4 5 ° の場合を 1 とした、 ルーフ角度 と取り出し効率との関係を示すグラ フである。 上述したように、 ルーフ角度 が 2 0 ° 近傍の場合に相対効率が 〇 2020/174757 15 卩（：171?2019/043435
最大となり、 ルーフ角度 が 1 0 ° より小さくなるとフレネル損失を軽減す る効果よりも、 下面 2〇に向かう無効成分が増大する副作用が大きくなるた め、 相対効率は顕著に低下する。 一方、 ルーフ角度 が 4 5 ° 以上になると 、 取り出し効率が 1 に収束する。 以上を考慮するとルーフ角度 0 1は、 1 0 ° 以上 4 5 ° 以下であるとよい。 なお、 ルーフ角度 0 1を 4 1 . 8 ° より大きく しても、 凸状構造体 9の第 1面 9 3には光が当たらず、 凸状構造体 9が大き くなるだけであるため、 より好ましくは、 ルーフ角度 0 1は 2 0 . 9 ° 以上 4 1 . 8 ° 以下であるとよい。
[0079] すなわち、 凸状構造体 9は、 導光板 2の射出面 2匕に対する第 1面 9 3の 第 1傾斜角度 が 1 0 ° 以上 4 5 ° 以下であるとよい。 より好ましくは、 第 1傾斜角度 が 2 0 . 9 ° 以上 4 1 . 8 ° 以下であるとよい。 また、 導光板 2の射出面 2匕に対する第 2面 9匕の第 2傾斜角度 が 4 5 ° 以上 9 0 ° で あるプリズム形状であるとよい。
[0080] [効果]
本開示のフロントライ ト 4によると、 導光板 2の射出面 2匕に複数の凸状 構造体 9を設けることにより、 第 1光源 3から凸状構造体 9に入射した光を 全反射させることなく射出して対象物 8を照射することができる。 したがつ て、 導光板 2の第 2主面 2〇に反射型構造体を設ける場合に比べ、 導光板 2 の射出面 2 に対する凸状構造体 9の面積の総和の比率を小さく して、 効率 よく対象物 8側へ光を取り出すことができ、 明るく鮮明な画像取得が可能に なる。
[0081 ] また、 導光板 2の射出面 2匕に複数の凸状構造体 9を設けることにより、 凸状構造体 9に進入したすべての光を導光板 2の射出面 2匕から取り出すこ とができるため、 光の利用効率を向上することができる。 さらに、 導光板 2 内に進入した光は導光板 2の下面 2〇では全反射するため、 下面 2〇からの 光の射出を抑制して、 光の利用効率を向上することができる。 光の利用効率 が向上することにより、 省電力のフロントライ ト 4を提供することができる 。 また、 凸状構造体 9が光の伝搬方向 を横断する断面にプリズム形状を有 \¥02020/174757 16 卩（：17 2019/043435
することにより、 対象物 8を照射しない無効光を抑制することができる。
[0082] さらに、 平板状の導光板 2を備えるフロントライ ト 4は、 小型化が容易で ある。 したがって、 省電力で小型のフロントライ ト 4を実現することができ る。
[0083] また、 本開示のフロントライ ト 4を備えることにより、 光の利用効率が向 上した読取装置 1 を提供することができる。
[0084] [変形例 1 ]
図 1 1は、 凸状構造体 9 1〜 93の配置の変形例を示す図である。 図 1 1 に示すように、 第 1光源 3から距離が近い凸状構造体 9 1の取り出し角度 02 !は小さく、 第 1光源 3からの距離が離れるにつれて、 凸状構造体 92、 93 の取り出し角度 022、 023が大きくなるように配列されていてもよい。 すな わち、 凸状構造体 9 1〜 93が光の伝搬方向八に沿って配列され、 第 1光源 3から離れるにつれて、 凸状構造体 9 1〜 93の取り出し角度 021~023が 大きくなる。 すなわち、 凸状構造体 9 1〜 93の取り出し角度 021~023の 大きさが、 021<022<023となる。
[0085] 第 1光源 3からの距離が近い位置では、 射出される光が導光板 2の射出面
2匕に対して垂直に近い場合、 鏡面反射により迷光となって撮像装置 5に入 り、 撮像障害となってしまう。 そこで、 第 1光源 3からの距離が近い位置に 配置された凸状構造体 9 1では、 取り出し角度 021を小さくすることで、 導 光板 2の射出面 213に対して垂直に近い光の射出を抑制することができる。 また、 第 1光源 3から距離が離れた位置の凸状構造体 93では、 取り出し角 度 023が 90° に近くなって、 導光板 2の射出面 2匕に対して垂直に近い光 が射出された場合でも、 その光は撮像装置 5には入らないため撮像障害とは ならない。 このため、 図 1 1 に示すように、 光の伝搬方向八に沿って、 第 1 光源 3に近い位置に配置された凸状構造体 9 1の取り出し角度 02 !よりも、 凸状構造体 92の取り出し角度 022が大きくなっていてもよい。 さらに、 凸 状構造体 92よりも第 1光源 3から離れた位置に配置された凸状構造体 93 の取り出し角度 023が、 凸状構造体 92の取り出し角度 022よりも大きくな 〇 2020/174757 17 卩（：171?2019/043435
っていてもよい。 このように、 それぞれの凸状構造体 9 1〜 9 3が、 光の伝 搬方向 に沿って配列され、 第 1光源 3からの距離が離れるにつれて、 凸状 構造体 9 1〜 9 3の第 2傾斜角度 0 2 1 ~ 0 2 3が大きくなっていてもよい。
[0086] このような凸状構造体の配置によると、 射出される光の角度抑制をするの が望ましい第 1光源 3の近傍の凸状構造体 9 1では、 取り出し角度 0 2 1を小 さく して、 無効となる光を抑制することができる。 また、 射出される光の角 度抑制をしなくてもよい第 1光源 3から離れた位置に配置された凸状構造体 9 2、 9 3では、 取り出し角度 0 2 2、
Figure imgf000019_0001
凸状構造体 9 1の取り出し角 度 0 2 1よりも大きくすることにより高い効率を得ることができる。
[0087] なお、 凸状構造体 9 1〜 9 3の幅およびピッチ等を調整して、 たとえば、 凸状構造体 9 1 と凸状構造体 9 2との間隔は広く配置され、 凸状構造体 9 2 と凸状構造体 9 3との間隔は狭く配置されていてもよい。 たとえば、 導光板 2において、 第 1光源 3からの距離が近い部分では、 射出面 2匕の面積に対 する凸状構造体の面積占有率が小さく配置され、 第 1光源 3から離れるにつ れて、 射出面 2匕の面積に対する凸状構造体の面積占有率が大きく配置され ていてもよい。 すなわち、 複数の凸状構造体は、 光の伝搬方向 に沿って配 列され、 第 1光源 3から離れるにつれて複数の凸状構造体の面積率が大きく なってもよい。 なお、 面積率とは、 射出面 2匕に対する単位面積あたりの凸 状構造体の占める割合のことである。 面積率は、 凸状構造体の配置密度、 お よび/または凸状構造体 1つあたりの面積で調整することができる。
[0088] 凸状構造体が導光板 2の射出面 2匕に均一に配置されていると、 第 1光源
3に近い部分ほど照度が高くなってしまうことがあるが、 このような配置と することにより、 導光板 2における照度分布を均一にすることができる。 な お、 変形例 1 において、 凸状構造体の数は複数であれば、 必ずしも 3つでな くてもよい。
[0089] [変形例 2 ]
図 1 2は、 凸状構造体 9の形状の変形例を示す図である。 図 1 2に示すよ うに、 凸状構造体 9は、 さらに第 3面 9〇を有し、 光の伝搬方向 を横断す 〇 2020/174757 18 卩（：171?2019/043435
る断面が四角形の形状であってもよい。 すなわち、 凸状構造体 9は、 第 1光 源 3からの光の伝搬方向八において、 第 1光源 3側である第 1面 9 3と反対 側に、 射出面 2 と直交する第 3面 9〇を有していてもよい。 図 1 2におい て、 凸状構造体 9の第 1面 9 3および第 3面 9〇と交差する面が第 2面 9匕 である。 この場合、 第 2面 9 13から射出される光干 7および第 3面 9〇より 射出される光チ 8が対象物 8を照射する。
[0090] 図 5のように、 取り出し角度 0 2が大きい、 すなわち、 取り出し角度 0 2が
9 0 ° に近い場合、 凸状構造体 9の第 2面 9匕の上方から射出する光チ 4が 、 導光板 2の射出面 2匕に対して垂直に近い光となり、 無効光となってしま う可能性がある。 また、 図 6のように、 取り出し角度 が小さい、 すなわち 、 取り出し角度 が 4 5 ° に近い場合、 凸状構造体 9の第 2面 9匕の下方か ら射出する光チ 5が、 導光板 2の方向に向かって射出されてしまい、 無効光 となってしまう可能性がある。 そこで、 図 1 2のように、 凸状構造体 9の第 2面 9匕の取り出し角度 0 2 4は小さく、 すなわち、 取り出し角度 0 2 4が 4 5 ° に近く、 第 3面 9〇の取り出し角度 0 2 5は大きく、 すなわち、 取り出し角 度 0 2 5は 9 0 ° に近くするとよい。 このようにすると、 図 5および図 6にお いて、 無効光となってしまう光干 4、 干 5を抑制することができる。 なお、 変形例 2において、 凸状構造体 9の断面の形状は、 必ずしも四角形でなくて もよい。 たとえば、 凸状構造体 9の断面形状が、 四角形以外の多角形、 また は曲線を含む形状であってもよい。
[0091 ] （実施の形態 2）
本開示の実施の形態 2にかかるフロントライ トについて説明する。 なお、 実施の形態 2では、 主に実施の形態 1 と異なる点について説明する。 実施の 形態 2においては、 実施の形態 1 と同等の構成については同じ符号を付して 説明する。 また、 実施の形態 2では、 実施の形態 1 と重複する記載は省略す る。
[0092] 図 1 3は、 実施の形態 2にかかるフロントライ ト 4の凸状構造体 9 4の断 面図である。 〇 2020/174757 19 卩（：171?2019/043435
[0093] 実施の形態 2では、 凸状構造体 9 4が光の伝搬方向 を横断する断面が円 弧であるシリンドリカル形状を有するという点で、 実施の形態 1 と異なる。
[0094] 図 1 3に示すように、 本実施の形態において、 凸状構造体 9 4は半円形の 断面を有する。 すなわち、 凸状構造体 9 4は、 光の伝搬方向 を横断する断 面が円弧であるシリンドリカル形状を有する。 このような構成により、 凸状 構造体 9 4の頂部付近に進入した光チ 9が、 凸状構造体 9 4から射出される ときに、 導光板 2の射出面 2匕に対して垂直に近い光とはならずに、 効率よ く対象物 8を照射することができる。 また、 凸状構造体 9 4から射出される 光干 1 0のように、 対象物 8に向かわない光を抑制することもできる。 また 、 凸状構造体 9 4がシリンドリカル形状であることにより、 図 1 3において 破線で示す光チ 1 1のような、 導光板 2の射出面 2匕に対して垂直に近い光 を抑制することができる。
[0095] 凸状構造体 9 4がシリンドリカル形状を有する場合、 取り出し角度 0 2が 9
0 ° のプリズム形状を有する場合と同等の取り出し効率を実現することがで きる。 また、 凸状構造体がプリズム形状を有する場合と比較して加工が容易 であるため、 製造コストを抑制することができる。
[0096] なお、 凸状構造体 9 4の断面は、 必ずしも半円でなくてもよい。 たとえば 、 凸状構造体 9 4の断面が半楕円状であってもよい。 また、 図 1 4に示すよ うに、 凸状構造体 9 5のように、 その断面が長方形 9 5 3と半円 9 5匕を組 み合わせた形状であってもよい。 この場合、 導光板 2の射出面 2 13に近い部 分の取り出し角度 0 2 6が 9 0 ° であるため、 対象物 8に向かわない無効な光 を抑制して効率よく対象物 8を照射することができる。
[0097] （実施の形態 3）
本開示の実施の形態 3にかかるフロントライ トについて説明する。 なお、 実施の形態 3では、 主に実施の形態 1 と異なる点について説明する。 実施の 形態 3においては、 実施の形態 1 と同等の構成については同じ符号を付して 説明する。 また、 実施の形態 3では、 実施の形態 1 と重複する記載は省略す る。 〇 2020/174757 20 卩（：171?2019/043435
[0098] 図 1 5は、 実施の形態 3にかかるフロントライ ト 4の凸状構造体 9 6の断 面の拡大図である。
[0099] 実施の形態 3では、 凸状構造体が直方体形状を有するという点で、 実施の 形態 1 と異なる。
[0100] 図 1 5に示すように、 本実施の形態において、 凸状構造体 9 6は矩形の断 面を有する。 すなわち、 凸状構造体 9 6は、 直方体形状を有する。
[0101 ] 凸状構造体 9 6の天面 9 6 3での全反射を抑制するため、 凸状構造体 9 6 の高さ と幅 が、 数 4の式で表されるように、 凸状構造体 9 6を設けると よい。
[0102] [数 4] 13041.8° ^ 0.89
Figure imgf000022_0001
[0103] 凸状構造体 9 6の天面 9 6 3は、 導光板 2の射出面 2匕と平行である。 こ のため、 図 1 5に示すように、 導光板 2の下面 2〇から導光板 2に入射した 光干 1 2の直進性を阻害しないため、 導光板 2の透明性を高くすることがで きる。
[0104] なお、 上述した各実施の形態では、 フロントライ ト 4は読取装置 1 に搭載 されているが、 フロントライ ト 4は、 たとえば液晶パネルのフロントライ ト として使用することもできる。
[0105] また、 上述した各実施の形態において、 読取装置 1 にはガラス 7および第
2光源 6が設けられているが、 ガラス 7および第 2光源 6は必ずしも設けら れていなくてもよい。
[0106] また、 上述した各実施の形態では、 導光板 2は平板状に形成されているが 、 たとえば、 第 1光源 3から離れるにつれて、 薄くなるような形状であって もよい。 この場合、 第 1光源 3から離れるにつれて反射機会を増やすことが できるため、 照度分布を均 _にすることができる。
産業上の利用可能性
[0107] 本開示の各実施の形態におけるフロントライ トは、 読取装置または液晶パ 〇 2020/174757 21 卩（：171?2019/043435
ネル等のフロントライ トとして幅広く利用することが可能である。
符号の説明
[0108] 1 読取装置
2 導光板
2 3 入射面 （側面）
2匕 射出面 （第 1主面）
2〇 下面 （第 2主面）
3 第 1光源
4 フロントライ ト
5 撮像装置
6 第 2光源
8 対象物
9、 9 1 - 9 6 凸状構造体
9 3 第 1面
9匕 第 2面
9〇 第 3面

Claims

〇 2020/174757 22 卩（：171?2019/043435 請求の範囲
[請求項 1 ] 撮像される対象物に光を照射するためのフロントライ トであって、 前記対象物側に設けられる第 1主面、 前記第 1主面と対向する第 2 主面、 および前記第 1主面と前記第 2主面とを接続する側面を有する 導光板と、
前記側面に対向して配置され、 前記側面から前記導光板内に光を入 射する第 1光源と、
を備え、
前記第 1主面には、 複数の凸状構造体が設けられている
フロントライ ト。
[請求項 2] 前記複数の凸状構造体は、 前記第 1主面に垂直な方向から見たとき に、 前記第 1光源から前記導光板に入射する光の伝搬方向と交差する 方向に長手方向を有する
請求項 1 に記載のフロントライ ト。
[請求項 3] 前記複数の凸状構造体は、 前記第 1光源側に設けられた第 1面と、 前記第 1面よりも前記第 1光源から離れた位置に設けられ前記第 1面 と前記長手方向で交差する第 2面と、 を有するプリズム形状を有する 請求項 2に記載のフロントライ ト。
[請求項 4] 前記第 1主面に対する、 前記第 1面の第 1傾斜角度が 1 〇° 以上 4
5 ° 以下であり、
前記第 1主面に対する、 前記第 2面の第 2傾斜角度が 4 5 ° 以上 9 0 ° 以下である
請求項 3に記載のフロントライ ト。
[請求項 5] 前記複数の凸状構造体は、 前記光の伝搬方向に沿って配列され、 前 記第 1光源から離れるにつれて前記複数の凸状構造体の前記第 2傾斜 角度が大きくなる
請求項 4に記載のフロントライ ト。
[請求項 6] 前記複数の凸状構造体は、 前記光の伝搬方向を横断する断面が円弧 〇 2020/174757 23 卩（：171?2019/043435
であるシリンドリカル形状を有する
請求項 2に記載のフロントライ ト。
[請求項 7] 前記複数の凸状構造体は、 前記第 1光源側と反対側に、 前記導光板 の前記第 1主面に対して直交する第 3面を有する
請求項 1ないし 6のいずれか 1項に記載のフロントライ ト。
[請求項 8] 前記複数の凸状構造体は、 直方体形状を有する
請求項 1 または 2に記載のフロントライ ト。
[請求項 9] 前記複数の凸状構造体は、 前記光の伝搬方向に沿って配列され、 前 記第 1光源から離れるにつれて前記複数の凸状構造体の面積率が大き くなる
請求項 1ないし 8のいずれかに記載のフロントライ ト。
[請求項 10] 前記第 1光源は、 可視光および赤外光の少なくともいずれかを射出 する
請求項 1ないし 9のいずれか 1項に記載のフロントライ ト。
[請求項 1 1 ] 請求項 1ないし 1 0のいずれか 1項に記載のフロントライ トと、 前記第 2主面側に配置され、 前記導光板を介して前記対象物を撮像 する撮像装置と、
を備える
読取装置。
[請求項 12] さらに
前記導光板の前記第 2主面側に配置され、 前記導光板を介して前記 対象物に紫外光を照射する第 2光源
を備え、
前記導光板は紫外線透過性を有する
請求項 1 1 に記載の読取装置。
PCT/JP2019/043435 2019-02-26 2019-11-06 フロントライトおよび読取装置 WO2020174757A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-033004 2019-02-26
JP2019033004A JP2020141157A (ja) 2019-02-26 2019-02-26 フロントライトおよび読取装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020174757A1 true WO2020174757A1 (ja) 2020-09-03

Family

ID=72239377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/043435 WO2020174757A1 (ja) 2019-02-26 2019-11-06 フロントライトおよび読取装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2020141157A (ja)
WO (1) WO2020174757A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06186560A (ja) * 1992-12-16 1994-07-08 Yasuhiro Koike 光散乱導光体及び光散乱導光光源装置
JPH10257247A (ja) * 1997-03-14 1998-09-25 Omron Corp 画像読取り装置及びスキャナ
JP2007311365A (ja) * 1996-09-24 2007-11-29 Seiko Epson Corp 液晶表示装置および電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06186560A (ja) * 1992-12-16 1994-07-08 Yasuhiro Koike 光散乱導光体及び光散乱導光光源装置
JP2007311365A (ja) * 1996-09-24 2007-11-29 Seiko Epson Corp 液晶表示装置および電子機器
JPH10257247A (ja) * 1997-03-14 1998-09-25 Omron Corp 画像読取り装置及びスキャナ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020141157A (ja) 2020-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101212136B1 (ko) 프리즘 시트와 이를 이용한 백 라이트 유닛
CN109426812B (zh) 用来基于接触同时采集手足的印痕的装置
JP5144904B2 (ja) ドキュメント照射装置
KR100631904B1 (ko) 도광 기능을 갖는 직하형 백라이트 장치
US20140125788A1 (en) Fingerprint image capturing system
US7591576B2 (en) Illuminator and image reader employing it
TW201219922A (en) Planar light source device
KR20040070843A (ko) 광유도부가 구비된 도광판
US20130279202A1 (en) Efficient Side-Light Distribution System
CN102077567A (zh) 读取装置
JP4631662B2 (ja) 面光源装置、光学部材、該光学部材を用いた原稿読取装置及び面光源装置
US11328531B2 (en) Apparatus for optically directly recording skin prints for mobile applications
KR102636975B1 (ko) 스크린 지문인식 어셈블리 및 단말 장비
WO2016206148A1 (zh) 导光板、背光模组及显示装置
JP4908828B2 (ja) 文書照明装置
JP6016524B2 (ja) 照明装置および画像読取装置
WO2020174757A1 (ja) フロントライトおよび読取装置
US10839241B2 (en) Device for the direct optical recording of skin prints
JP2007013913A (ja) 照明装置および原稿読取装置
US20210132282A1 (en) Backlight module and display device
US20110228557A1 (en) Surface light source device
TW200417786A (en) A planar-light apparatus with a non-straight direction light module and a light-guiding plate
CN208384305U (zh) 一种侧入式背光模组
JP4058474B2 (ja) 光学的情報読取装置
TWI345621B (en) Light guiding member and light emitting device using same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19917039

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19917039

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1