JP2009075253A

JP2009075253A - ライン照明装置

Info

Publication number: JP2009075253A
Application number: JP2007242784A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ikeda; 誠池田; Atsuya Sugano; 篤哉菅野
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09
Also published as: US20090073716A1

Abstract

【課題】入射端近傍において色ムラが殆んど発生しない棒状導光体を組み込んだライン照明装置を提供する。
【解決手段】棒状導光体１１の底面１１ｂには入射した光を散乱させるための光散乱パターン２０が一体成形されている。光散乱パターン２０は多数の凹部２１から構成される。凹部２１の形状は導光体１１の短手方向を長手方向とした三角溝となっており、この三角溝を構成する傾斜した表面２２，２２には多数の微細凹部２３が一体成形されている。微細凹部２３は凹部２１の長手方向に沿った三角溝になっている。
【選択図】図３

Description

本発明は棒状導光体に発光ユニットを取付けたライン照明装置に関する。

ファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナなどの機器には、原稿を読み取るための装置として、イメージセンサなどの画像読取装置が用いられている。イメージセンサのタイプとしては、縮小型、密着型、完全密着型などの種類がある。そのなかで、密着型イメージセンサは、照明装置、等倍結像光学装置、センサなどから構成されている。そして、このような密着型イメージセンサは、一般的に、縮小型のイメージセンサに比べて、光路長が短く、機器を小型化でき、また、煩わしい光学調整も無く、機器への組み込みが容易である等のメリットがあり、縮小型にかわって、多く使用されるようになってきた。

このような密着型イメージセンサにおける照明装置は、原稿面をセンサによる読み取りが可能な照度以上に照明しなければならない。そして、この照明装置により照明すべき範囲は線状であって、主走査方向（長手方向）にはかなり長く、一方この主走査方向と直交する副走査方向ではきわめて狭くてよい。つまりライン状の照明装置が用いられる。

このライン照明装置は棒状導光体をケース内に収納するとともにケースの端部に発光ユニット（ＬＥＤ）を取り付け、棒状導光体の端面から入射した光を導光体の内面で反射させながらケースから露出する出射面から原稿に向けて出射せしめる。

前記棒状導光体にあっては、発光ユニットを取り付けた端面に近い部分では光の減衰が少なく、他端に向かうにしたがって大幅に減衰する。そこで、特許文献４に記載されるように、出射面を除いた何れかの側面に凹凸を一体成形するか白色ペイントなどをプリントすることで光を散乱／反射させる光散乱パターンを形成し、出射面から出射する光の強度の長手方向における均一化を図っている。

特開２００１−１４７３２８号公報特開２００３−３４８２９９号公報特開２００４−０５６４２５号公報特開２００６−０５４６３５号公報

上述したように従来の導光体の光散乱パターンとしては、凹凸を一体成形するか白色ペイントをプリントするかのいずれかであるが、白色ペイントをプリントする場合には、別途白色ペイントが必要になるとともに工程も増加し、ペイント自体が光を吸収してしまうので、反射光量が不足してしまう。

一方、凹凸を一体成形する場合には、全ての面で均一反射するわけではなく、特に発光ユニットに近い部分において出射面から出射する光の強度が不均一になりやすい。また、発光ユニットに多色の発光素子を使用した場合、発光ユニットに近い部分において色ごとの出射面から出射する光の強度が不均一になりやすい。このため、被照射面の主走査方向の有効長の始点を、光の入射端から通常４ｍｍ以上離した点からにしなければならず、ライン照明装置として無駄な部分が生じている。
また、本の背表紙部分をコピーする場合や、原稿が折れている場合には原稿の一部がガラス板（原稿載置台）から浮き上がってしまい、色ごとの照射光量（主走査方向の各位置において原稿位置に到達する光の強度）に差がでてしまう。主走査方向の位置によって色ごとの照射光量に差がある場合は、受光側（受光素子または装置での画像処理）で補正をかければ対処できるが、原稿の浮き上がりに起因する色ごとの照射光量の差は上記の補正では対処することができない。

上記課題を解決するため本発明は、棒状導光体の端部に発光ユニットを取付け、棒状導光体の端面から入射した照射光を内面で反射させながら長手方向に沿って設けた平面状の出射面から出射せしめるようにしたライン照明装置において、前記棒状導光体の出射面を含んだ長手方向に沿った少なくとも一側面に光散乱パターンが設けられ、この光散乱パターンは凹部または凸部を連続してまたは不連続の状態で形成してなり、前記凹部または凸部の表面には光を更に均一に散乱させるための微細凹部または微細凸部が形成され、また前記発光ユニットは複数の発光素子を備え、これら発光素子は、前記棒状導光体を端面方向から見て、前記光散乱パターンのうちの主光散乱パターンの短手方向の中心を通る法線に一致して配置された構成とした。
ここで、棒状導光体の一側面にのみ光散乱パターンが形成されている場合には、当該光散乱パターンが主光散乱パターンとなる。また棒状導光体の複数の側面に光散乱パターンが形成されている場合には、何れか一側面に形成された光散乱パターンが主光散乱パターンとする。

前記凹部または凸部の端面形状は例えば三角形とするが、半円形、矩形なども考えられる。また前記複数の発光素子としては赤色発光素子（Ｒ）、緑色発光素子（Ｇ）及び青色発光素子（Ｂ）が挙げられるが、この組み合わせに限定されるものではない。

本発明に係るライン照明装置によれば、光散乱パターンを構成する凹部または凸部によって導光体内に導入された光が散乱するだけでなく、前記凹部または凸部の表面に形成された微細凹部または微細凸部で更に散乱せしめられるので、出射面から出射する光の強度が長手方向において十分に均一となる。したがって、被照射面の主走査方向の有効長の開始始点を発光ユニット側端部からとることができる。
また、本発明によれば、原稿の一部が浮き上がっているような場合でも、当該浮き上がった箇所において、色ごとの照射光量が同じように変化するので、色ムラ（主走査方向の各位置における、色ごとの照射光量の差）が発生することがない。

以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るライン照明装置を組み込んだ画像読取装置の側面図、図２はライン照明装置を構成する棒状導光体の斜視図、図３は棒状導光体に形成された光散乱パターンの構成要素である凹部の拡大図、図４は凹部の要部拡大図である。

画像読取装置は、フレーム（筺体）１の上方は原稿Ｇを載置するガラス板２で塞ぎ、フレーム１にライン照明装置１０を斜め（水平方向に対し０°より大きく７０°以下）に固定し、またフレーム１の下方は光電変換素子（ラインイメージセンサ）３を備えたセンサ基板４で塞ぎ、更にフレーム１には等倍結像用のロッドレンズアレイ５を保持している。

前記ライン照明装置１０からの照明光がガラス板２を通して原稿Ｇに当てられ、原稿Ｇからの反射光をロッドレンズアレイ５を介して光電変換素子（ラインイメージセンサ）３にて検出することで図１の紙面垂直方向（主走査方向）に原稿Ｇを読み取る。そして、ガラス板２に対してフレーム１を図１の左右方向（副走査方向）に移動させて原稿Ｇの所望の領域の読み取りを行う。

ライン照明装置１０は、導光体１１を白色の導光体ケース１２に装填するとともに一端に発光ユニット１３を設けている。導光体１１はアクリルなどの透明樹脂を射出成形して得られ、その短手方向に沿って切断した断面形状は矩形に近い六角形状をしている。

即ち、ケース１２から露出する長手方向の一側面を出射面とし、仮に上面１１ａとすると、導光体１１は上面１１ａ、底面１１ｂ、左右の側面１１ｃ，１１ｄ、底面１１ｂと左右の側面１１ｃ，１１ｄとの間に形成される傾斜面１１ｅ，１１ｆと両端面から構成される。

尚、導光体１１の形状は上記に限定されず、例えば短手方向に沿って切断した断面形状が四角形のもの、或いは前記傾斜面１１ｅ，１１ｆが曲面になったものなども考えられる。

前記棒状導光体１１の底面１１ｂには入射した光を散乱させるための光散乱パターン２０が一体成形されている。光散乱パターン２０は多数の凹部２１から構成される。多数の凹部２１の間隔は等間隔でもよいが、発光ユニット１３から遠くなるにしたがって近接するようにし、発光ユニット１３に近い部分では凹部２１の長さを短くし、発光ユニット１３から遠くなるにしたがって凹部２１の長さを長くしてもよい。
また凹部２１の幅は５０〜１０００μｍの範囲が好ましく、１００〜３００μｍの範囲がより好ましい。凹部２１の深さは２５〜５００μｍの範囲が好ましく、５０〜１００μｍの範囲がより好ましい。

凹部２１の形状は導光体１１の短手方向を長手方向とした三角溝となっており、この三角溝を構成する傾斜した表面２２には多数の微細凹部２３が一体成形されている。微細凹部２３は凹部２１の長手方向に沿った三角溝になっている。また微細凹部２３の幅は１〜３μｍ、深さは１〜３μｍの範囲が好ましい。

凹部２１の形状は上記に限らず、両端面の形状が矩形、半円形、半楕円なども考えられる。また微細凹部２３の形状は凹部２１の長手方向に連続した凹溝の他に、円錐穴、角錐穴、半球穴なども考えられる。

更に、図５に示すように、凹部２１の代わりに凹部２１と逆の形状をした凸部２４（即ち凹部２１を射出成形の際の型とする）としてもよい。この凸部２４の表面には前記微細凹部２２と逆の形状をした微細凸部２５が形成されている。尚、凹部２１の表面に微細凸部２５を形成し、凸部２４の表面に微細凹部２２を形成してもよい。

導光体１１の一端側に取り付けられる発光ユニット１３は、赤色発光素子（Ｒ）、緑色発光素子（Ｇ）及び青色発光素子（Ｂ）を備えている。図６（ａ）〜（ｆ）は光散乱パターン２０と発光素子との位置関係の具体例を示した図である。

図６（ａ）に示す配置例は、導光体１１の底面１１ｂに凹部２１からなる光散乱パターン２０を形成し、この光散乱パターン２０の棒状導光体の端面方向から見た短手方向の中心を通る法線Ｌに一致して前記緑色発光素子（Ｇ）、赤色発光素子（Ｒ）及び青色発光素子（Ｂ）を配置している。尚、光の強度の関係で緑色発光素子（Ｇ）を最も光散乱パターン２０に近く、青色発光素子（Ｂ）を最も光散乱パターン２０から最も遠くなるように配置している。また、各発光素子は離間して配置している。

図６（ｂ）に示す配置例は、導光体１１の出射面１１ａに前記凹部２１と逆形状の凸部２４からなる光散乱パターン２０を形成し、この光散乱パターン２０の棒状導光体の端面方向から見た短手方向の中心を通る法線Ｌに一致して前記緑色発光素子（Ｇ）、赤色発光素子（Ｒ）及び青色発光素子（Ｂ）を配置している。前記凸部２４の表面には微細凸部が形成されている。尚、光の強度の関係で緑色発光素子（Ｇ）を最も光散乱パターン２０に近く、青色発光素子（Ｂ）を最も光散乱パターン２０に遠くなるように配置している。また、各発光素子は近接して配置している。

図６（ｃ）に示す配置例は、導光体１１の底面１１ｂに凹部２１からなる光散乱パターン２０を形成し、この光散乱パターン２０の棒状導光体の端面方向から見た短手方向の中心を通る法線Ｌに一致して緑色発光素子（Ｇ）を配置し、法線Ｌからオフセットした位置に赤色発光素子（Ｒ）と青色発光素子（Ｂ）を配置している。

図６（ｄ）に示す配置例は、導光体１１の出射面１１ａに前記凹部２１と逆形状の凸部２４からなる光散乱パターン２０を形成し、この光散乱パターン２０の棒状導光体の端面方向から見た短手方向の中心を通る法線Ｌに一致して緑色発光素子（Ｇ）を配置し、法線Ｌからオフセットした位置に赤色発光素子（Ｒ）及び青色発光素子（Ｂ）を配置している。

図６（ｅ）に示す配置例は、導光体１１の出射面１１ａに前記凹部２１と逆形状の凸部２４からなる光散乱パターン２０を形成し、この光散乱パターン２０の棒状導光体の端面方向から見た短手方向の中心を通る法線Ｌに一致して緑色発光素子（Ｇ）と青色発光素子（Ｂ）を配置し、法線Ｌからオフセットした位置に赤色発光素子（Ｒ）を配置している。

図６（ｆ）に示す配置例は、導光体１１の底面１１ｂに凹部２１からなる光散乱パターン２０を形成し、この光散乱パターン２０の棒状導光体の端面方向から見た短手方向の中心を通る法線Ｌに一致して緑色発光素子（Ｇ）と赤色発光素子（Ｒ）を配置し、法線Ｌからオフセットした位置に青色発光素子（Ｂ）を配置している。

図６（ａ）〜（ｆ）では棒状導光体の一側面に光散乱パターン（主光散乱パターン）を形成した例を示したが、この光散乱パターン（主光散乱パターン）を補助する光散乱パターンを他の側面に形成してもよい。

図７（ａ）〜（ｆ）は図６の（ａ）〜（ｆ）の位置関係を有したライン照明装置の主走査方向における各色の照射光量の比を示すグラフであり、棒状導光体の発光ユニット側端部から主走査方向へ５ｍｍの範囲を表したものである。即ち、縦軸は原稿がガラス板上つまり０ｍｍにある場合と原稿がガラス板上３ｍｍの位置にある場合（図１において、Ｇが０ｍｍの位置に相当し、Ｇ’が３ｍｍの位置に相当する）の、各色ごとの照射光量の比（３ｍｍ／０ｍｍ）を表している。
これらのグラフから、光散乱パターンとして凹部２１または凸部２４を形成しても、これら凹部２１または凸部２４の表面に更に微細凹部または微細凸部を形成することで、発光ユニット側端部近傍においても原稿の一部が図１のＧ’で示すように浮いている場合でも各色ごとの照射光量の変化傾向が同じで、色ムラが少ないことが分かる。特に、光散乱パターン２０の法線Ｌに一致して赤色発光素子（Ｒ）、緑色発光素子（Ｇ）及び青色発光素子（Ｂ）を配置すると、色ムラが殆んど発生しないことが分かる。

また、各発光素子を離間して配置することで、さらに発光ユニット側端部近傍において、各色ごとの照射光量の変化傾向が同じとなり、色ムラが発生しなくなることがわかる。さらに、光散乱パターン２０を導光体１１の出射面１１ａに凸部２４として形成した場合の方が、導光体１１の底面１１ｂに凹部２１として形成した場合よりも入射端近傍において色ムラが発生しにくくなることがわかる。

本発明に係るライン照明装置を組み込んだ画像読取装置の側面図ライン照明装置を構成する棒状導光体の斜視図棒状導光体に形成された光散乱パターンの構成要素である凹部の拡大図凹部の要部拡大図別実施例に係る光散乱パターンの構成要素である凸部の拡大図（ａ）〜（ｃ）は光散乱パターンと発光素子との位置関係の具体例を示した図（ｄ）〜（ｆ）は光散乱パターンと発光素子との位置関係の具体例を示した図（ａ）〜（ｃ）は図６の（ａ）〜（ｃ）の位置関係を有したライン照明装置の主走査方向における各色の照射光量の比を示すグラフ（ｄ）〜（ｆ）は図６の（ｄ）〜（ｆ）の位置関係を有したライン照明装置の主走査方向における各色の照射光量の比を示すグラフ

符号の説明

１…フレーム（筺体）、２…ガラス板、３…光電変換素子（ラインイメージセンサ）、４…センサ基板、５…ロッドレンズアレイ、１０…ライン照明装置、１１…棒状導光体、１１ａ…棒状導光体の上面、１１ｂ…棒状導光体の底面、１１ｃ，１１ｄ…棒状導光体の左右の側面、１１ｅ，１１ｆ…棒状導光体の傾斜面、１２…ケース、１３…発光ユニット、２０…光散乱パターン、２１…凹部、２２…凹部の表面、２３…微細凹部、２４…微細凸部、Ｇ…原稿。

Claims

棒状導光体の端部に発光ユニットを取付け、棒状導光体の端面から入射した照射光を内面で反射させながら長手方向に沿って設けた平面状の出射面から出射せしめるようにしたライン照明装置において、前記棒状導光体の出射面を含んだ長手方向に沿った少なくとも一側面に光散乱パターンが設けられ、この光散乱パターンは凹部または凸部を連続してまたは不連続の状態で形成してなり、前記凹部または凸部の表面には光を更に均一に散乱させるための微細凹部または微細凸部が形成され、また前記発光ユニットは複数の発光素子を備え、これら発光素子は、前記棒状導光体を端面方向から見て、前記光散乱パターンのうちの主光散乱パターンの短手方向の中心を通る法線に一致して配置されたことを特徴とするライン照明装置。
請求項１に記載のライン照明装置において、前記凹部または凸部の端面形状は三角形であることを特徴とするライン照明装置。
請求項１に記載のライン照明装置において、前記発光素子は互いに離間して配置されていることを特徴とするライン照明装置。