JP5657875B2 - Light guide, illuminating device and document reading apparatus including the same, light guide mold and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、光出射面に対向して、突起状のプリズムが導光体の長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面が設けられた導光体、これを備えた照明装置及び原稿読取装置、並びに導光体製造用金型及びその製造方法に関するものである。 In the present invention, in order to allow light emitted from a light source to enter from a light incident surface on one end side in the longitudinal direction and to exit from a light exit surface extending in the longitudinal direction, a projecting prism is guided to face the light exit surface. The present invention relates to a light guide provided with a plurality of prism forming surfaces formed side by side in the longitudinal direction of an optical body, an illumination device and a document reading device including the same, a light guide manufacturing die, and a method for manufacturing the same. .
原稿面の画像を読み取る原稿読取装置では、照明装置で照明された原稿面からの反射光をCCDなどの受光素子に受光させて画像信号を出力させるようになっている。この原稿読取装置の照明装置には、従来、蛍光管を用いたものが一般的であったが、近年、省エネルギーなどの観点から、光源にLEDを用いたものが普及しつつある。 In a document reading apparatus that reads an image on a document surface, reflected light from the document surface illuminated by an illuminating device is received by a light receiving element such as a CCD and an image signal is output. Conventionally, an illumination device of this document reading device has generally used a fluorescent tube. However, in recent years, an illumination device using an LED as a light source is becoming widespread from the viewpoint of energy saving.
このような光源にLEDを用いた照明装置では、読取領域の全幅に渡ってLEDを配列した構成の他、読取領域の全幅に渡って延在する導光体を用いて、LED光源が発する光を原稿面に導くようにした構成が採用されており、導光体には、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、光出射面に対向して、突起状のプリズムが導光体の長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面が設けられている。 In such an illumination device using LEDs as the light source, in addition to the configuration in which the LEDs are arranged over the entire width of the reading region, the light emitted from the LED light source using a light guide that extends over the entire width of the reading region. The light guide emits light emitted from the light source from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and exits from the light exit surface extending in the longitudinal direction. For this purpose, a prism forming surface is provided in which a plurality of protruding prisms are arranged in the longitudinal direction of the light guide so as to face the light emitting surface.
しかるに、導光体は、アクリル樹脂などの透光性に優れた材料にて形成されるが、光吸収により光源から離れるに従って光が距離の2乗に反比例して減衰する。このため、光出射面から出射される光の照度分布を、長手方向の全体に亘って均一にするには、プリズムによる反射面積を、光源側から反光源側に向かって次第に大きくしていく必要がある。そこで、プリズムの配置間隔を、光源側から反光源側に向かって次第に小さくした技術が知られている。また、プリズムの幅を、光源側から反光源側に向かって次第に大きくした技術が知られている(特許文献1参照)。 However, the light guide is formed of a material having excellent translucency, such as an acrylic resin, but light attenuates in inverse proportion to the square of the distance as it is separated from the light source by light absorption. For this reason, in order to make the illuminance distribution of the light emitted from the light exit surface uniform over the entire longitudinal direction, it is necessary to gradually increase the reflection area by the prism from the light source side to the counter light source side. There is. Therefore, a technique is known in which the prism arrangement interval is gradually reduced from the light source side toward the counter light source side. In addition, a technique is known in which the width of the prism is gradually increased from the light source side toward the opposite light source side (see Patent Document 1).
しかしながら、プリズムの配置間隔で照度分布特性を調整する技術では、光源側の端部でプリズムの配置間隔が極端に大きくなるため、照度ムラが顕著になるという課題がある。また、プリズムの幅で照度分布特性を調整する技術では、光源側の端部でプリズムの幅が極端に小さくなり、これに応じて所要の照度を確保可能な副走査方向の照射幅が小さくなるため、原稿面と導光体の位置関係が変化すると、原稿面を適切に照明することができなくなるという課題がある。 However, in the technique of adjusting the illuminance distribution characteristics by the prism arrangement interval, the prism arrangement interval becomes extremely large at the end portion on the light source side, so that there is a problem that illuminance unevenness becomes remarkable. Further, in the technique of adjusting the illuminance distribution characteristic by the width of the prism, the width of the prism becomes extremely small at the end portion on the light source side, and accordingly, the irradiation width in the sub-scanning direction capable of ensuring the required illuminance becomes small. Therefore, when the positional relationship between the document surface and the light guide changes, there is a problem that the document surface cannot be properly illuminated.
また、原稿読取装置には、原稿面からの反射光を原稿と同一幅の読取センサに受光させる密着型光学系と、原稿面からの反射光をレンズで主走査方向に縮小して読取センサに受光させる縮小光学系とがあり、この縮小光学系では、レンズに関するコサイン4乗則により、読取センサの受光面での照度分布が、主走査方向の中心部で最も高く、この中心部から端部に向けて次第に低くなる特性となる。 In addition, the document reading apparatus includes a contact type optical system that receives reflected light from the document surface by a reading sensor having the same width as the document, and reduces the reflected light from the document surface in the main scanning direction by a lens to the reading sensor. There is a reduction optical system that receives light. In this reduction optical system, the illuminance distribution on the light receiving surface of the reading sensor is highest at the center in the main scanning direction due to the cosine fourth law relating to the lens. It becomes the characteristic which becomes gradually lower toward.
このような縮小光学系の特性により読取センサの受光面での照度が不均一になる問題は、導光体の照度分布特性を調整することで解決することができ、プリズムによる反射面積が、長手方向の中心部で最も小さく、この中心部から端部に向けて次第に大きくなる構成とすると、縮小光学系の特性と導光体の特性とが重畳される読取センサの受光面では、縮小光学系の特性と導光体の特性とが相殺されて、読取センサの受光面での照度を均一化することができる。 The problem of non-uniform illuminance on the light receiving surface of the reading sensor due to such characteristics of the reduction optical system can be solved by adjusting the illuminance distribution characteristic of the light guide, and the reflection area by the prism is long. If the light receiving surface of the reading sensor on which the characteristics of the reduction optical system and the characteristics of the light guide are superimposed, the reduction optical system is the smallest at the center of the direction and gradually increases from the center to the end. And the characteristics of the light guide are offset, and the illuminance on the light receiving surface of the reading sensor can be made uniform.
しかるに、このような縮小光学系に適合するように導光体の照度分布特性を調整する場合、前記のようにプリズムの配置間隔や幅で照度分布特性を調整する技術を利用することが考えられるが、プリズムの配置間隔で照度分布特性を調整する技術では、中心部でプリズムの配置間隔が極端に大きくなることによる照度ムラの問題が発生し、また、プリズムの幅で照度分布特性を調整する技術では、中心部でプリズムの幅が極端に小さくなることによる副走査方向の照射幅の不足の問題が発生する。 However, when adjusting the illuminance distribution characteristic of the light guide so as to be suitable for such a reduction optical system, it is conceivable to use the technique for adjusting the illuminance distribution characteristic by the arrangement interval or width of the prism as described above. However, in the technology that adjusts the illuminance distribution characteristic by the arrangement interval of the prisms, there is a problem of uneven illuminance due to the extremely large arrangement interval of the prisms at the center, and the illuminance distribution characteristic is adjusted by the width of the prism In the technology, there is a problem that the irradiation width in the sub-scanning direction is insufficient due to the extremely small width of the prism at the center.
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、照度ムラや副走査方向の照射幅の不足の問題を発生させることなく、所要の照度分布特性を得ることができるように構成された導光体、これを備えた照明装置及び原稿読取装置、並びに導光体製造用金型及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been devised in order to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to solve the problem of uneven illumination and insufficient irradiation width in the sub-scanning direction. It is an object of the present invention to provide a light guide configured to obtain the following illuminance distribution characteristics, an illuminating device and a document reading device including the light guide, a mold for manufacturing a light guide, and a method for manufacturing the same.
本発明の導光体は、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して、突起状のプリズムが長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面を備えた導光体であって、前記プリズムは、一定の間隔で配置され、前記プリズム形成面は、要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部が位置するように形成された構成とする。 The light guide of the present invention has a projection facing the light emitting surface so that the light emitted from the light source is incident from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and is emitted from the light emitting surface extending in the longitudinal direction. A light guide having a prism forming surface in which a plurality of prisms are arranged in the longitudinal direction, wherein the prisms are arranged at regular intervals, and the prism forming surface has a required illuminance distribution characteristic. Accordingly, the top of the prism is positioned on the first reference plane constituted by one plane so that the height of the prism changes accordingly, and the distance from the first reference plane is along the longitudinal direction. In this configuration, the bottom of the valley between the prisms is positioned on the second reference plane arranged so as to change.
また、本発明の照明装置は、光源と、この光源が発する光を原稿の読取面に導く導光体と、前記光源と前記導光体とを一体的に支持する筐体とを備えた照明装置であって、前記の導光体を備えた構成とする。 The illumination device of the present invention includes a light source, a light guide that guides light emitted from the light source to a reading surface of a document, and a housing that integrally supports the light source and the light guide. It is an apparatus, Comprising: It is set as the structure provided with the said light guide.
また、本発明の原稿読取装置は、前記の照明装置と、原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサと、前記原稿からの反射光を前記読取センサに導く縮小光学系とを備えた構成とする。 The document reading apparatus of the present invention includes the illumination device, a reading sensor that receives reflected light from the document and outputs an image signal, and a reduction optical system that guides the reflected light from the document to the reading sensor. It is set as the structure provided with.
また、本発明の導光体製造用金型は、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して、突起状のプリズムが長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面を備えた導光体を製造するための導光体製造用金型であって、前記導光体の前記プリズム形成面を成形する型面に、前記プリズムに対応した凹部が、一定の間隔で配置されると共に、前記型面が、前記導光体に要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さに対応した前記凹部の深さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部に対応した前記凹部の底部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部に対応した表面が位置するように形成された構成とする。 Further, the light guide manufacturing mold of the present invention is configured so that the light emitted from the light source enters from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and is emitted from the light emitting surface extending in the longitudinal direction. A light guide manufacturing mold for manufacturing a light guide having a prism forming surface in which a plurality of protruding prisms are formed side by side in the longitudinal direction. Concave portions corresponding to the prisms are arranged at regular intervals on the mold surface that forms the prism forming surface, and the mold surface has a height of the prism according to the illuminance distribution characteristics required for the light guide. The bottom of the recess corresponding to the top of the prism is positioned on a first reference plane constituted by one plane so that the depth of the recess corresponding to the height changes, and the first reference The second is arranged such that the distance to the surface varies along the longitudinal direction. A structure in which the surface corresponding to the valley portion between the prism onto reference plane is formed so as to be located.
また、本発明の導光体製造用金型の製造方法は、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して、突起状のプリズムが長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面を備えた導光体を製造するための導光体製造用金型の製造方法であって、当該金型は、前記導光体の前記プリズム形成面を成形する型面に、前記プリズムに対応した凹部が、一定の間隔で配置されると共に、前記型面が、前記導光体に要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さに対応した前記凹部の深さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部に対応した前記凹部の底部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部に対応した表面が位置するように形成されたものであり、前記第2の基準面に沿った断面形状に金型材料を形成する第1の工程と、この第1の工程で得られた金型材料を、切削工具の送り方向と前記第1の基準面とが平行となるように配置した上で、切削方向の基準位置から前記切削工具を一定の距離だけ切削方向に前進させる動作と、前記プリズムの配置間隔に対応した一定のピッチで前記切削工具を送り方向に移動させる動作とを繰り返して、前記凹部を形成する第2の工程とを有する構成とする。 Further, in the method for manufacturing a light guide manufacturing die according to the present invention, the light emitted from the light source is incident from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and is emitted from the light emitting surface extending in the longitudinal direction. A manufacturing method of a light guide manufacturing die for manufacturing a light guide having a prism forming surface in which a plurality of protruding prisms are formed in a longitudinal direction so as to face a light emitting surface, In the mold, concave portions corresponding to the prisms are arranged at regular intervals on a mold surface that molds the prism forming surface of the light guide, and the mold surface is required for the light guide. The depth of the concave portion corresponding to the height of the prism changes according to the illuminance distribution characteristic, and the concave portion corresponding to the top portion of the prism is formed on the first reference plane constituted by one plane. The bottom is located, and the distance from the first reference plane is along the longitudinal direction A surface corresponding to the bottom of the valley between the prisms is formed on the second reference surface arranged so as to change, and the mold has a cross-sectional shape along the second reference surface. The first step of forming the material and the mold material obtained in the first step are arranged so that the feed direction of the cutting tool and the first reference plane are parallel to each other, and then the cutting direction The operation of advancing the cutting tool from the reference position by a predetermined distance in the cutting direction and the operation of moving the cutting tool in the feed direction at a constant pitch corresponding to the arrangement interval of the prisms, And a second step to be formed.
本発明によれば、プリズムの高さに応じて単位長さ当たりの出射光量が定まるため、プリズムの高さを適切に設定することで、所要の照度分布特性を得ることができる。そして、プリズムの配置間隔が一定であるため、プリズムの配置間隔が極端に大きくなることによる照度ムラの問題や、プリズムの幅が極端に小さくなることによる副走査方向の照射幅の不足の問題も発生せず、光学特性に優れた導光体を実現する上で大きな効果が得られる。 According to the present invention, since the amount of emitted light per unit length is determined according to the height of the prism, the required illuminance distribution characteristics can be obtained by appropriately setting the height of the prism. Also, since the prism spacing is constant, there is a problem of illuminance unevenness due to an extremely large prism spacing, and a problem of insufficient irradiation width in the sub-scanning direction due to an extremely small prism width. A great effect can be obtained in realizing a light guide body that does not occur and has excellent optical characteristics.
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して、突起状のプリズムが長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面を備えた導光体であって、前記プリズムは、一定の間隔で配置され、前記プリズム形成面は、要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部が位置するように形成された構成とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting device for causing light emitted from a light source to be incident from a light incident surface on one end side in a longitudinal direction and emitted from a light emitting surface extending in the longitudinal direction. Opposite the surface, a light guide having a prism forming surface formed with a plurality of protruding prisms arranged in the longitudinal direction, wherein the prisms are arranged at regular intervals, the prism forming surface, The apex of the prism is positioned on a first reference plane constituted by one plane so that the height of the prism changes according to the required illuminance distribution characteristics, and the first reference plane and In this configuration, a valley bottom between the prisms is positioned on a second reference plane that is arranged so that the distance between the prisms changes along the longitudinal direction.
これによると、第1の基準面と第2の基準面との間隔によりプリズムの高さが定まり、プリズムの高さに応じてプリズムによる反射面積、すなわち出射光量が定まるため、第1の基準面に対する第2の基準面の位置を適切に設定することで、所要の照度分布特性を得ることができる。 According to this, since the height of the prism is determined by the distance between the first reference surface and the second reference surface, and the reflection area by the prism, that is, the amount of emitted light is determined according to the height of the prism, the first reference surface By appropriately setting the position of the second reference plane with respect to the required illuminance distribution characteristics, it is possible to obtain the required illuminance distribution characteristics.
そして、このようにプリズムの高さで照度分布特性を調整するため、プリズムの配置間隔を一定とすれば良く、プリズムの配置間隔が過大となることで発生する照度ムラや、プリズムの幅が過小となることで発生する副走査方向の照射幅の不足の問題を解消することができる。 In order to adjust the illuminance distribution characteristics according to the height of the prism in this way, it is only necessary to keep the prism arrangement interval constant, and the illuminance unevenness caused by the excessive prism arrangement interval and the prism width is too small. Thus, the problem of insufficient irradiation width in the sub-scanning direction that occurs can be solved.
さらに、導光体を金型を用いて製造する場合、金型材料を、プリズム間の谷底部の位置を規定する第2の基準面に沿った断面形状に形成した上で、切削工具の送り方向と、プリズムの頂部の位置を規定する第1の基準面とが平行となるように配置した上で、切削方向の基準位置から切削工具を一定の距離だけ切削方向、すなわちプリズムに対応した凹部の深さ方向に前進させる動作と、プリズムの配置間隔に対応した一定のピッチで切削工具を送り方向に移動させる動作とを繰り返して、凹部を形成すれば良く、このとき、切削方向及び送り方向に一定の距離だけ切削工具を移動させることになるため、金型の型面を精度良く形成することができ、これに応じて導光体のプリズム形成面も精度良く形成されるため、導光体の光学特性を向上させることができる。 Further, when the light guide is manufactured using a mold, the mold material is formed into a cross-sectional shape along the second reference plane that defines the position of the valley bottom between the prisms, and then the cutting tool is fed. The concave portion corresponding to the cutting direction, i.e., the prism, by cutting the cutting tool by a certain distance from the reference position in the cutting direction after arranging the direction and the first reference plane defining the position of the top of the prism in parallel It is only necessary to repeat the operation of moving forward in the depth direction and the operation of moving the cutting tool in the feed direction at a constant pitch corresponding to the arrangement interval of the prisms to form the recess. At this time, the cutting direction and the feed direction Therefore, the mold surface of the mold can be accurately formed, and the prism forming surface of the light guide is also accurately formed accordingly. Improve body optical properties Rukoto can.
前記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記第1の発明において、前記第2の基準面は、複数の平面で構成され、前記プリズムの高さが、光源側及び反光源側の端部から中心部に向かって次第に小さくなるようにした構成とする。 According to a second aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, in the first aspect, the second reference surface is composed of a plurality of planes, and the prisms have heights on the light source side and the anti-light source side. It is set as the structure which became small gradually from the edge part of this to the center part.
これによると、導光体の照度特性を、原稿読取装置において原稿からの反射光を読取センサに導く縮小光学系の透過特性と逆の特性に近似させることができるため、読取センサの位置において、縮小光学系の特性と導光体の特性とが相殺されて、読取センサでの照度分布を概ね均一とすることができる。これにより、高精度の読み取りを実現すると共に、光の利用効率を高めて低消費電力化を図ることができる。 According to this, since the illuminance characteristic of the light guide can be approximated to the reverse characteristic of the transmission characteristic of the reduction optical system that guides the reflected light from the original to the reading sensor in the original reading apparatus, at the position of the reading sensor, The characteristics of the reduction optical system and the characteristics of the light guide are offset, and the illuminance distribution in the reading sensor can be made substantially uniform. As a result, high-precision reading can be realized, and light use efficiency can be increased to reduce power consumption.
さらに、第2の基準面が複数の平面で構成されているため、導光体製造用金型におけるプリズム間の谷底部に対応した型面を精度良く製作することができ、これに応じて導光体のプリズム間の谷底部も精度良く成形されるため、導光体の光学特性をより一層向上させることができる。 Furthermore, since the second reference surface is composed of a plurality of planes, a mold surface corresponding to the valley bottom between the prisms in the light guide mold can be manufactured with high accuracy. Since the valley bottom between the prisms of the optical body is also accurately formed, the optical characteristics of the light guide can be further improved.
この場合、第2の基準面は、長手方向の中心部を挟んで光源側の領域と反光源側の領域とにそれぞれ傾きの異なる少なくとも2つの平面で構成されたものとすると良い。 In this case, the second reference plane is preferably composed of at least two planes having different inclinations in the light source side region and the counter light source side region with the central portion in the longitudinal direction interposed therebetween.
前記課題を解決するためになされた第3の発明は、前記第1の発明において、前記第2の基準面は、略弓状に湾曲した曲面で構成され、前記プリズムの高さが、光源側及び反光源側の端部から中心部に向かって次第に小さくなるようにした構成とする。 According to a third aspect of the present invention for solving the above-described problems, in the first aspect, the second reference surface is configured by a curved surface that is curved in a substantially arcuate shape, and the height of the prism is on the light source side. And it is set as the structure which became gradually small toward the center part from the edge part by the side of a counter light source.
これによると、導光体の照度特性を、原稿読取装置において原稿からの反射光を読取センサに導く縮小光学系の透過特性と逆の特性に高精度に近似させることができるため、読取センサの位置において、縮小光学系の特性と導光体の特性とが相殺されて、読取センサでの照度分布を高精度に均一化することができる。これにより、高精度の読み取りを実現すると共に、光の利用効率を高めて低消費電力化を図ることができる。 According to this, the illuminance characteristic of the light guide can be approximated with high accuracy to the reverse characteristic of the transmission characteristic of the reduction optical system that guides the reflected light from the original to the reading sensor in the original reading apparatus. At the position, the characteristics of the reduction optical system and the characteristics of the light guide are canceled, and the illuminance distribution at the reading sensor can be made uniform with high accuracy. As a result, high-precision reading can be realized, and light use efficiency can be increased to reduce power consumption.
前記課題を解決するためになされた第4の発明は、前記第1〜第3の発明において、前記プリズムは、断面が三角形状あるいは台形状をなすように形成された構成とする。 According to a fourth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, in the first to third aspects of the present invention, the prism is formed so that a cross section has a triangular shape or a trapezoidal shape.
これによると、金型を用いて導光体を製造する際に、型抜きが容易になる。 According to this, when manufacturing a light guide using a metal mold | die, die cutting becomes easy.
前記課題を解決するためになされた第5の発明は、光源と、この光源が発する光を原稿の読取面に導く導光体と、前記光源と前記導光体とを一体的に支持する筐体とを備えた照明装置であって、前記導光体が、前記第1〜第4の発明に係る導光体である構成とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light source, a light guide that guides light emitted from the light source to a reading surface of a document, and a housing that integrally supports the light source and the light guide. It is an illuminating device provided with the body, Comprising: Let the said light guide be the structure which is a light guide based on the said 1st-4th invention.
前記課題を解決するためになされた第6の発明は、原稿読取装置であって、前記第5の発明に係る照明装置と、原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサと、前記原稿からの反射光を前記読取センサに導く縮小光学系とを備えた構成とする。 A sixth invention made to solve the above-described problem is a document reading device, the illumination device according to the fifth invention, and a reading sensor that receives reflected light from the document and outputs an image signal. And a reduction optical system that guides reflected light from the original to the reading sensor.
前記課題を解決するためになされた第7の発明は、前記第6の発明において、前記縮小光学系の特性と前記導光体の特性とが重畳される前記読取センサの位置において、主走査方向の中心部で照度が最高となるように、前記導光体が、前記縮小光学系の特性と逆の特性に対して、主走査方向の中心部で照度が高くなる特性に設定され、前記読取センサにおける主走査方向の中心部に位置する受光素子の出力信号のみを監視して、前記読取センサの出力信号の最大値を一定に保持するピークホールド制御を行うようにした構成とする。 A seventh invention made to solve the above-mentioned problems is that, in the sixth invention, in the main scanning direction at the position of the reading sensor where the characteristics of the reduction optical system and the characteristics of the light guide are superimposed. The light guide is set to a characteristic in which the illuminance is increased in the central part in the main scanning direction with respect to the characteristic opposite to the characteristic of the reduction optical system so that the illuminance is maximum in the central part of Only the output signal of the light receiving element located at the center in the main scanning direction of the sensor is monitored, and the peak hold control is performed to keep the maximum value of the output signal of the reading sensor constant.
これによると、読取センサの中心部に位置する受光素子の出力信号のみを監視すれば良いので、ピークホールド制御が容易になる。 According to this, it is only necessary to monitor the output signal of the light receiving element located at the center of the reading sensor, so that peak hold control is facilitated.
前記課題を解決するためになされた第8の発明は、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して、突起状のプリズムが長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面を備えた導光体を製造するための導光体製造用金型であって、前記導光体の前記プリズム形成面を成形する型面に、前記プリズムに対応した凹部が、一定の間隔で配置されると共に、前記型面が、前記導光体に要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さに対応した前記凹部の深さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部に対応した前記凹部の底部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部に対応した表面が位置するように形成された構成とする。 In an eighth aspect of the present invention made to solve the above-described problems, the light emission is performed so that light emitted from the light source is incident from a light incident surface on one end side in the longitudinal direction and is emitted from a light emitting surface extending in the longitudinal direction. A light guide manufacturing die for manufacturing a light guide having a prism forming surface in which a plurality of protruding prisms are formed in a longitudinal direction so as to face the surface, Concave portions corresponding to the prisms are arranged at regular intervals on the mold surface that forms the prism forming surface, and the mold surface is provided on the prism according to the illuminance distribution characteristics required for the light guide. The bottom of the concave portion corresponding to the top of the prism is positioned on the first reference plane constituted by one plane so that the depth of the concave portion corresponding to the height changes, and the first Arranged so that the distance from the reference surface changes along the longitudinal direction. Surface it is corresponding to the valley portion between the prism to the second reference plane on a structure that is formed so as to be positioned that.
前記課題を解決するためになされた第9の発明は、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して、突起状のプリズムが長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面を備えた導光体を製造するための導光体製造用金型の製造方法であって、当該金型は、前記導光体の前記プリズム形成面を成形する型面に、前記プリズムに対応した凹部が、一定の間隔で配置されると共に、前記型面が、前記導光体に要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さに対応した前記凹部の深さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部に対応した前記凹部の底部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部に対応した表面が位置するように形成されたものであり、前記第2の基準面に沿った断面形状に金型材料を形成する第1の工程と、この第1の工程で得られた金型材料を、切削工具の送り方向と前記第1の基準面とが平行となるように配置した上で、切削方向の基準位置から前記切削工具を一定の距離だけ切削方向に前進させる動作と、前記プリズムの配置間隔に対応した一定のピッチで前記切削工具を送り方向に移動させる動作とを繰り返して、前記凹部を形成する第2の工程とを有する構成とする。 According to a ninth aspect of the present invention for solving the above-described problems, the light emission is performed so that light emitted from a light source is incident from a light incident surface on one end side in the longitudinal direction and is emitted from a light emitting surface extending in the longitudinal direction. A manufacturing method of a mold for manufacturing a light guide for manufacturing a light guide having a prism forming surface in which a plurality of protruding prisms are formed in a longitudinal direction so as to face the surface, In the mold, concave portions corresponding to the prisms are arranged at regular intervals on a mold surface that molds the prism forming surface of the light guide, and the mold surface has an illuminance required for the light guide. The bottom of the concave portion corresponding to the top of the prism is formed on the first reference plane constituted by one plane so that the depth of the concave portion corresponding to the height of the prism changes according to the distribution characteristic. Located at a distance from the first reference plane along the longitudinal direction. The surface corresponding to the bottom of the valley between the prisms is positioned on the second reference plane arranged so as to change, and the gold has a cross-sectional shape along the second reference plane. The first step of forming the mold material and the mold material obtained in the first step are arranged so that the feed direction of the cutting tool and the first reference plane are parallel to each other, and then cutting is performed. Repeating the operation of moving the cutting tool forward in the cutting direction by a predetermined distance from the reference position in the direction and the operation of moving the cutting tool in the feed direction at a constant pitch corresponding to the arrangement interval of the prisms. And a second step of forming the structure.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明が適用される原稿読取装置1は、原稿Aを照明するために主走査方向に延在する照明装置2と、原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサ3と、原稿Aからの反射光を読取センサ3に導く縮小光学系4とを有している。
As shown in FIG. 1, an original reading apparatus 1 to which the present invention is applied includes an illuminating apparatus 2 extending in the main scanning direction to illuminate an original A, and a reflected light from the original to receive an image signal. A reading
読取センサ3では、光を電気信号に変換する受光素子(CCD)がRGBの各色ごとに主走査方向に配列されてラインセンサを構成している。原稿Aは、搬送ローラ5により原稿ガラス6と原稿ガイド7との間に送り込まれ、原稿Aを搬送することで副走査方向の走査が行われる。
In the
縮小光学系4は、複数のミラー11と、スリット12と、レンズ13とを有している。スリット12は、不要光をカットするものである。レンズ13は、原稿Aからの反射光を、読取センサ3の受光面上で結像させると共に、読取センサ3の幅に適合するように主走査方向に縮小するものである。
The reduction optical system 4 includes a plurality of mirrors 11, slits 12, and
図2に示すように、照明装置2は、光源21と、この光源21が発する光を原稿Aの読取面に導く導光体22と、光源21及び導光体22を一体的に支持する筐体23と、光源21で発生した熱を放熱する放熱体24とを有している。
As shown in FIG. 2, the illumination device 2 includes a
光源21は、セラミック製の基板上にLEDチップが設けられると共に、このLEDチップを覆うように半球状のレンズが設けられたものである。この光源21は、いわゆる1チップ型白色LEDであり、LEDチップは青色光を発し、レンズは、透明のシリコンなどからなるボンディング材中に黄色蛍光体を分散させたものであり、LEDチップが発する青色光が、レンズ内の黄色蛍光体により黄色光に変換され、レンズを透過した青色光と黄色蛍光体が発する黄色光とが混じり合うことで白色光となる。
The
導光体22は、読取領域の略全幅に渡って延在するように設けられ、光源21が発する光を長手方向の一端側の光入射面31から入射させて長手方向に延びた光出射面32から出射させるために、光出射面32に対向して、突起状のプリズムが導光体22の長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面33が設けられている。この導光体22は、アクリル樹脂(PMMA)などの透光性を有する樹脂材料にて形成され、光源側から反光源側に向けて断面積が次第に小さくなるテーパー形状をなしている。
The
光入射面31は平面をなし、光出射面32は、断面が楕円形状の曲面をなしている。プリズム形成面33では、平面あるいは緩やかに湾曲した曲面上に、断面が三角形状あるいは台形状をなすプリズムが、導光体22の長手方向に対して直交する向きに延びた状態で、導光体22の長手方向に複数配列されている。
The
導光体22の光源側の端部は第1の保持部材25に保持され、反光源側の端部は第2の保持部材26に保持されている。導光体22の光源側の端部には、光源21から出射された光を導光体22の光入射面31に導く光反射体28が設けられている。導光体22の反光源側の端部を保持する第2の保持部材26の内部には、導光体22の端面34に当接可能なミラー部材27が収容されている。このミラー部材27には導光体22の端面34側に反射面が形成され、導光体22の内部にて屈折反射を繰り返しながら導光体22の端面34まで到達した光が、ミラー部材27の反射面で反射されて導光体22の内部に戻される。
The end of the
なおここでは、導光体22が、互いに平行となる態様で2つ設けられており(図1参照)、光源21も、2つの導光体22に対応して2つ設けられている。
Here, two
図3に示すように、原稿読取装置1では、読取センサ3から出力されるアナログの画像信号が、A/D変換部15にてデジタルの画像データに変換される。A/D変換部15から出力される画像データは、画像処理部16にて所要の画像処理が行われた上で、画像データを保持する画像メモリ17に転送される。画像処理部16では、各種の画像処理、例えばシェーディング補正、画素密度変換、ガンマ補正などが行われる。
As shown in FIG. 3, in the document reading apparatus 1, an analog image signal output from the reading
また、LEDを用いた光源21では、一般に耐用期間の全体で10%程度の光量変化があり、また温度変化に伴って発光効率が変化する。このため、点灯時や原稿の読み取り開始時などに、読取センサ3の受光素子の出力信号が常時一定となるように光源21の光量を補正する処理が補正制御部18で行われる。この補正制御部18では、受光素子の出力信号を所定の基準値と比較して、その偏差に基づいて、光源制御部19から光源21に供給される制御電流を調整して、光源21の光量が一定となるように制御する。
Further, in the
この光量補正の際には、光源21の光量を計測するため、図2に示したように、導光体22の光出射面32から出射される光を反射させて読取センサ3に導く基準板35が設けられている。この基準板35は、例えば白色のシート状部材からなり、原稿Aの読取の邪魔とならないように、原稿読取領域の外側に配置されている。
In this light amount correction, in order to measure the light amount of the
図1に示したように、ここでは、原稿面からの反射光を、ミラー11で反射させた後に、レンズ13にて読取センサ3の幅に適合するように主走査方向に縮小する縮小光学系4が採用されている。この縮小光学系4では、導光体22からの出射光の照度が主走査方向(導光体22の長手方向)に均一であるとすると、読取センサ3の受光面での照度分布は、レンズ13に関するコサイン4乗則により、図4(A)に示すように、主走査方向の中心部で最も高く、この中心部から端部に向けて次第に低くなる、弓なりに変化する特性を示し、このままでは正確な読み取りができない。
As shown in FIG. 1, here, a reduction optical system in which reflected light from the document surface is reflected by a mirror 11 and then reduced in the main scanning direction by a
そこで、導光体22の照度分布特性を縮小光学系4の特性と逆の特性、すなわち主走査方向の中心部で低く、端部で高く、縮小光学系の特性と逆の弓なりに変化する特性を示すように設定する。これにより、縮小光学系4の特性と導光体22の特性とが重畳される読取センサ3の受光面では、縮小光学系4の特性と導光体22の特性とが相殺されて、図4(B)に示すように、読取センサ3での照度が均一化される。
Therefore, the illuminance distribution characteristic of the
ここで、読取センサ3の受光面での照度の違いに起因する出力値の誤差は、信号処理(シェーディング補正)でも補正することができるが、前記のように読取センサ3の受光面での照度を均一化することで、高精度の読み取りを実現することができる。また、縮小光学系4のスリット12で不要光をカットする必要がなくなるため、光源21の光量を効率的に使用することができる。
Here, the error in the output value caused by the difference in illuminance on the light receiving surface of the
<第1の実施形態>
図5に示すように、本発明の第1の実施形態に係る導光体22では、プリズム41が、一定の間隔で配置されている。プリズム形成面33は、要求される照度分布特性に応じてプリズム41の高さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面42上にプリズム41の頂部41aが位置し、且つ第1の基準面42との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面43上にプリズム41間の谷底部44が位置するように形成されている。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 5, in the
ここでは、第1の基準面42と第2の基準面43との間隔によりプリズム41の高さが定まり、プリズム41の高さに応じてプリズム41による反射面積、すなわち光出射面32から出射される単位長さ当たりの出射光量が定まるため、第1の基準面42に対する第2の基準面43の位置を適切に設定することで、所要の照度分布特性を得ることができる。
Here, the height of the
プリズム41は、断面が三角形状あるいは台形状をなし、導光体22の長手方向に対して直交する向きに延びた状態で形成され、その延在方向の長さは、導光体22の長手方向に並んだ複数のプリズムにおいて同一である。また、第1の基準面42と第2の基準面43との間隔は、導光体22の長手方向に対して直交する方向で一定であり、プリズム41の高さは、導光体22の長手方向に対して直交する延在方向で一定である。
The
第2の基準面43は、縮小光学系4に適合した照度分布特性が得られるように、複数の平面で構成され、プリズム41の高さが、光源側及び反光源側の端部から中心部に向かって次第に小さくなるようになっている。特にここでは、第2の基準面43が、長手方向の中心部を挟んで光源側の領域と反光源側の領域とにそれぞれ傾きの異なる少なくとも2つの平面で構成され、具体的には光源側の第1の領域にある平面43aと、中心部の第2の領域にある平面43bと、反光源側の第3の領域にある平面43cとで構成されている。
The
光源側の第1の領域では、第1の基準面42との間隔が光源側から中央部に向かって徐々に小さくなるように平面43aが配置されているため、プリズム41の高さは光源側から中央部に向かって徐々に低くなる。中心部の第2の領域では、第1の基準面42と平行となるように平面43bが配置されているため、プリズム41の高さが一定となる。反光源側の第3の領域では、第1の基準面42との間隔が中央部から反光源側に向かって徐々に大きくなるように平面43cが配置されているため、プリズム41の高さが中央部から反光源側に向かって徐々に高くなる。
In the first region on the light source side, the
なお、プリズム41は、図示する都合から実際の寸法より拡大して示しており、実際には、例えば高さ0.06mm〜0.12mm、幅0.42mmというように微小なものであり、このようなプリズム41が例えば配置間隔0.46mmで多数形成されている。
Note that the
また、プリズム41が三角形状断面をなす場合は、導光体22の長手方向に並んだ各プリズム41の断面形状は相似関係となる。また、プリズム41が台形状断面をなす場合は、高さが異なるプリズム41同士で頂部41aの幅が一定となるため、厳密には相似関係とならないものの、斜面の角度が一定となるため、略相似関係といえる。
Further, when the
次に、図6に示すように、導光体22を製作するための金型51について説明する。この金型51は、導光体22のプリズム形成面33を成形するものであり、導光体22のプリズム形成面33以外の面を成形する金型と共に射出成形機にセットされ、アクリル樹脂などの樹脂材料の射出成形により導光体22が製作される。
Next, as shown in FIG. 6, a
この金型51では、導光体22のプリズム形成面33を成形する型面52に、プリズム41に対応した凹部53が、一定の間隔で配置されると共に、型面52が、1つの平面で構成される第1の基準面42上にプリズム41の頂部41aに対応した凹部53の底部53aが位置し、且つ第1の基準面42との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面43上にプリズム41間の谷底部44に対応した表面54が位置するように形成されている。
In this
ここで、プリズム41は、断面が三角形状あるいは台形状をなすように形成されているため、金型51から成形品を抜き取る型抜きが容易である。
Here, since the
次に、図7に示すように、金型51の製造方法について説明する。ここではまず、図7(A)に示すように、金型材料61を、切削加工などにより、プリズム41間の谷底部44の位置を規定する第2の基準面43に沿った断面形状に形成する第1の工程が実施される。
Next, as shown in FIG. 7, a method for manufacturing the
ついで、第1の工程で得られた金型材料を、図7(B)に示すように、切削工具62の送り方向(Y方向)と、プリズム41の頂部41aの位置を規定する第1の基準面42とが平行となるように配置した上で、切削方向(X方向)の基準位置から切削工具62を一定の距離LXだけ切削方向(X方向)、すなわちプリズム41に対応した凹部53の深さ方向に前進させる動作と、プリズム41の配置間隔に対応した一定のピッチLYで切削工具62を送り方向(Y方向)に移動させる動作とを繰り返して、凹部53を形成する第2の工程が実施される。また、プリズム41より小さい切削工具62を使用する場合、プリズム41の1個をXY方向に移動して加工後、これを1単位として送り方向(Y方向)に等ピッチで移動後プリズム加工を繰り返して、凹部53を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 7B, the mold material obtained in the first step is used to define the feed direction (Y direction) of the
これにより、導光体22のプリズム形成面33を成形する型面52に、プリズム41を成形する凹部53が一定の間隔で形成され、プリズム41の頂部41aとなる凹部53の底部53aが第1の基準面42上に並ぶ。
Accordingly, the
なお、金型ブロック61に型合わせ面などを予め加工形成しておくと良い。また、金型ブロック61には、加工精度を高めるために切削が容易な、低硬度の材料、例えば真鍮を用いると良く、真鍮に銅メッキを施すようにしても良い。また、導光体22のプリズム形成面33以外の面を成形する金型には、高硬度な超鋼材料、例えばSKD材やハイス鋼を用いれば良い。
It should be noted that a mold matching surface or the like is preferably formed on the
ここでは、凹部53を順次切削する際の切削工具62の移動制御が、互いに直交するX方向(切削方向)とY方向(送り方向)のみで良く、特にX方向及びY方向の各基準位置から片側方向のみの移動制御となり、さらにX方向及びY方向の移動量が一定で、凹部53の深さに関係なく、一定の動作の繰り返しとなるため、加工精度が向上し、プリズム41を成形する凹部53を精度良く成形することができる。
Here, the movement control of the
また、図7(A)に示す第1の工程では、切削加工などにより第2の基準面43に沿った断面形状に形成するが、第2の基準面43が3つの平面43a・43b・43cで構成されていることから、平面加工となるため、加工精度が向上し、プリズム41間の谷底部44を成形する型面52の表面54を精度良く成形することができる。
In the first step shown in FIG. 7A, the
このようにして、導光体22のプリズム形成面33を成形する型面52を精度良く成形することができるため、導光体22のプリズム形成面33の成形精度も向上し、特に導光体22の照度分布特性に大きな影響を及ぼすプリズム41の高さを高精度に管理することができるため、正確な照度分布特性を得ることができる。
Thus, since the
次に、第1の実施形態による導光体22と、図8(A)・(B)に示す導光体71・81とについて、原稿面での照度分布を比較する。図8(A)に示す導光体71では、プリズム72の頂部72aの位置を規定する第1の基準面73と、プリズム72間の谷底部74の位置を規定する第2の基準面75とを共に1つの平面として、その第1の基準面73と第2の基準面75とが互いに平行となっており、プリズム72の高さが長手方向の全体に渡って一定である。図8(B)に示す導光体81では、プリズム82の頂部82aの位置を規定する第1の基準面83と、プリズム82間の谷底部84の位置を規定する第2の基準面85とを共に1つの平面として、その第1の基準面83と第2の基準面85との間隔、すなわちプリズム82の高さが光源側から反光源側に向けて次第に大きくなるように構成されている。
Next, the illuminance distribution on the document surface is compared between the
図9に示すように、図8(A)に示す導光体71では、光吸収により減衰するため、原稿面での照度は、光源側から反光源側に向けて次第に小さくなる特性を示す。図8(B)に示す導光体では、単位長さ当たりのプリズム面積が光源側から反光源側に向けて次第に大きくなるため、光吸収による減衰の影響がなくなり、原稿面での照度は、主走査方向(導光体の長手方向)の全体に渡って照度が概ね均一となる特性を示す。これは、密着型光学系の場合の理想形態となる。
As shown in FIG. 9, since the
一方、本発明の第1の実施形態に係る導光体22では、プリズム41の高さ、すなわち単位長さ当たりのプリズム面積が、光源側及び反光源側の端部から中心部に向かって次第に小さくなるため、主走査方向の中心部で低く、端部で高くなる特性を示し、これにより、図4に示したように、コサイン4乗則に基づく縮小光学系の特性を打ち消して、均一な照度分布を得ることができる。
On the other hand, in the
<第2の実施形態>
図10に示すように、本発明の第2の実施形態に係る導光体91では、プリズム92の頂部92aの位置を規定する第1の基準面93が、第1の実施形態と同様に、1つの平面で構成されているが、プリズム92間の谷底部94の位置を規定する第2の基準面95は、縮小光学系4に適合した照度分布特性が得られるように、略弓状に湾曲した曲面で構成され、プリズム92の高さが、光源側及び反光源側の端部から中心部に向かって次第に小さくなるようになっている。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。
<Second Embodiment>
As shown in FIG. 10, in the
ここで、図5に示したように、第1の実施形態による導光体22では、第2の基準面43を構成する第1〜第3の3つの平面43a・43b・43cの交線の位置に対応して、図11に示すように、照度の変化率(図の傾き)が大きく変化する変曲点が現れる。
Here, as shown in FIG. 5, in the
これに対して、第2の実施形態による導光体91では、第1の実施形態による導光体22の場合のような照度分布の変曲点が現れない。このため、コサイン4乗則に基づいて曲線的に照度が変化する縮小光学系の光学特性を打ち消す逆の特性により一層近似させることができ、これにより読取センサ3での照度分布をより一層均一化することができる。
On the other hand, in the
なお、第2の実施形態による導光体91では、プリズム形成面33を成形する金型の製造時に、図7(A)の例と同様に、プリズム92間の谷底部94の位置を規定する第2の基準面95に沿った断面形状に形成する際に、曲面で構成される第2の基準面95に対応した曲面に仕上げる必要があり、この曲面の成形は加工誤差が発生し易く、精度を確保することが面倒であり、金型作製の面では第1の実施形態による導光体22の方が有利である。
Note that, in the
ところで、図3に示したように、補正制御部18では、読取センサ3の受光素子の出力信号が常時一定となるように光源21の光量を補正する処理が行われるが、このとき、受光素子の出力信号の最大値が一定となるような制御、いわゆるピークホールド制御が行われる。このピークホールド制御において、読取センサ3における主走査方向(受光素子の配列方向)の中心部に位置する受光素子の出力信号が常に最大値を示すように設定すると、ピークホールド制御の動作時に、この中心部に位置する受光素子の出力信号のみを監視すれば良く、制御が容易になる。
By the way, as shown in FIG. 3, the
そこで、図12に示すように、導光体22の照度特性を、縮小光学系4の特性(図中にAで示す)と逆の特性(図中にBで示す)に対して、主走査方向の中心部で照度が高くなるように補正された特性(図中にCで示す)に設定する。
Therefore, as shown in FIG. 12, the illuminance characteristics of the
縮小光学系4の透過特性は、図4にも示したように、コサイン4乗則に基づいて主走査方向の中心部で高く、端部で低く、高照度側に凸となる略弓状に湾曲した曲線を描くように変化する特性を示し、導光体22の照度特性を、この縮小光学系の特性と逆の特性、すなわち低照度側に凸となる略弓状に湾曲した曲線を描くように変化する特性とすると、縮小光学系4の特性と導光体22の照度特性が重畳される読取センサ3の受光面では、主走査方向に照度が均一となる特性(図中にDで示す)となる。
As shown in FIG. 4, the transmission characteristic of the reduction optical system 4 is substantially arcuate, which is high at the center in the main scanning direction, low at the end, and convex toward the high illuminance side based on the cosine fourth law. A characteristic that changes so as to draw a curved curve is shown, and the illuminance characteristic of the
これに対して、前記のように、導光体22の照度特性を、縮小光学系4の特性と逆の特性に対して、主走査方向の中心部で照度が高くなるように補正された特性(図中にCで示す)に設定すると、読取センサ3の受光面では、主走査方向の中心部で照度が最高となる照度特性(図中にEで示す)を得ることができる。このため、読取センサ3における主走査方向の中心部に位置する受光素子の出力信号のみを監視することで、受光素子の出力信号の最大値が一定に保持するピークホールド制御を行うことができるため、制御が容易になる。
On the other hand, as described above, the illuminance characteristic of the
なお、前記の例では、原稿を搬送することで副走査方向の走査が行われる構成としたが、原稿ガラス上に載置された原稿に対して照明装置及びミラーを副走査方向に移動させることで副走査方向の走査が行われる構成としても良い。 In the above example, the scanning is performed in the sub-scanning direction by transporting the document. However, the illumination device and the mirror are moved in the sub-scanning direction with respect to the document placed on the document glass. Thus, the scanning in the sub-scanning direction may be performed.
また、前記の各例では、特に言及していないが、導光体のプリズムの高さを、光吸収による減衰分を考慮して設定すると良い。 Although not particularly mentioned in each of the above examples, the height of the light guide prism may be set in consideration of the attenuation due to light absorption.
本発明にかかる導光体、これを備えた照明装置及び原稿読取装置、並びに導光体製造用金型及びその製造方法は、照度ムラや副走査方向の照射幅の不足の問題を発生させることなく、所要の照度分布特性を得ることができる効果を有し、光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、光出射面に対向して、突起状のプリズムが導光体の長手方向に複数並んで形成されたプリズム形成面が設けられた導光体、これを備えた照明装置及び原稿読取装置、並びに導光体製造用金型及びその製造方法などとして有用である。 The light guide according to the present invention, the illuminating device and the document reading device including the light guide, the light guide manufacturing die, and the manufacturing method thereof cause problems of uneven illuminance and insufficient irradiation width in the sub-scanning direction. In order to allow the light emitted from the light source to enter from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and to exit from the light exit surface extending in the longitudinal direction. A light guide provided with a prism forming surface in which a plurality of protruding prisms are arranged in the longitudinal direction of the light guide so as to face the emission surface, an illuminating device including the prism, a document reading device, and a light guide It is useful as a body manufacturing mold and its manufacturing method.
1 原稿読取装置
2 照明装置
3 読取センサ
4 縮小光学系
11 ミラー
12 スリット
13 レンズ
21 光源
22・91 導光体
31 光入射面
32 光出射面
33 プリズム形成面
41・92 プリズム、41a・92a 頂部
42・93 第1の基準面
43・95 第2の基準面
44・94 谷底部
51 金型
52 型面
53 凹部、53a 底部
54 表面
61 金型材料
62 切削工具
A 原稿
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Document reading device 2
Claims (9)
前記プリズムは、一定の間隔で配置され、前記プリズム形成面は、要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部が位置し、かつ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部が位置するように形成され、
前記第2の基準面は、略弓状に湾曲した曲面で構成され、前記プリズムの高さが、光源側及び反光源側の端部から中央部に向かって次第に小さくなるようにしたことを特徴とする導光体。 In order to make the light emitted from the light source enter from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and exit from the light emitting surface extending in the longitudinal direction, a plurality of projecting prisms face the light emitting surface in the longitudinal direction. A light guide having prism forming surfaces formed side by side,
The prisms are arranged at regular intervals, and the prism forming surface is on a first reference surface configured by one plane so that the height of the prism changes according to required illumination distribution characteristics. And the valley bottom between the prisms is positioned on a second reference plane that is arranged so that the distance from the first reference plane changes along the longitudinal direction. Formed,
The second reference surface is formed by a curved surface that is curved in a substantially arcuate shape, and the height of the prism is gradually reduced from the end on the light source side and the opposite light source side toward the center portion. A light guide.
前記プリズムは、一定の間隔で配置され、前記プリズム形成面は、要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部が位置し、かつ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部が位置するように形成され、
前記プリズムは、断面が三角形状あるいは台形状をなすように形成されたことを特徴とする導光体。 In order to make the light emitted from the light source enter from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and exit from the light emitting surface extending in the longitudinal direction, a plurality of projecting prisms face the light emitting surface in the longitudinal direction. A light guide having prism forming surfaces formed side by side,
The prisms are arranged at regular intervals, and the prism forming surface is on a first reference surface configured by one plane so that the height of the prism changes according to required illumination distribution characteristics. And the valley bottom between the prisms is positioned on a second reference plane that is arranged so that the distance from the first reference plane changes along the longitudinal direction. Formed,
The light guide according to claim 1, wherein the prism is formed so that a cross section has a triangular shape or a trapezoidal shape.
前記導光体が、請求項1乃至請求項2のいずれか1項に記載の導光体であることを特徴とする照明装置。 An illumination device comprising a light source, a light guide that guides light emitted from the light source to a reading surface of a document, and a housing that integrally supports the light source and the light guide,
The said light guide is a light guide of any one of Claim 1 thru | or 2 , The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記読取センサにおける主走査方向の中心部に位置する受光素子の出力信号のみを監視して、前記読取センサの出力信号の最大値を一定に保持するピークホールド制御を行うようにしたことを特徴とする請求項4に記載の原稿読取装置。 In the position of the reading sensor where the characteristics of the reduction optical system and the characteristics of the light guide are superimposed, the light guide has the reduction optical system so that the illuminance is highest at the center in the main scanning direction. Is set to a characteristic that the illuminance increases at the center in the main scanning direction,
Only the output signal of the light receiving element located at the center in the main scanning direction of the reading sensor is monitored, and peak hold control is performed to keep the maximum value of the output signal of the reading sensor constant. The document reading device according to claim 4.
前記導光体の前記プリズム形成面を成形する型面に、前記プリズムに対応した凹部が、一定の間隔で配置されると共に、前記型面が、前記導光体に要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さに対応した前記凹部の深さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部に対応した前記凹部の底部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部に対応した表面が位置するように形成され、
前記第2の基準面は、略弓状に湾曲した曲面で構成され、前記プリズムの高さが、光源側及び反光源側の端部から中央部に向かって次第に小さくなるようにしたことを特徴とする導光体製造用金型。 In order to make the light emitted from the light source enter from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and exit from the light emitting surface extending in the longitudinal direction, a plurality of projecting prisms face the light emitting surface in the longitudinal direction. A mold for manufacturing a light guide for manufacturing a light guide having prism-formed surfaces formed side by side,
Concave portions corresponding to the prisms are arranged at regular intervals on a mold surface that molds the prism forming surface of the light guide, and the mold surface has an illuminance distribution characteristic required for the light guide. Accordingly, the bottom of the concave portion corresponding to the top of the prism is positioned on the first reference plane constituted by one plane so that the depth of the concave portion corresponding to the height of the prism changes. And it is formed so that the surface corresponding to the bottom of the valley between the prisms is located on the second reference plane arranged so that the interval with the first reference plane changes along the longitudinal direction,
The second reference surface is formed by a curved surface that is curved in a substantially arcuate shape, and the height of the prism is gradually reduced from the end on the light source side and the opposite light source side toward the center portion. A mold for manufacturing a light guide.
前記導光体の前記プリズム形成面を成形する型面に、前記プリズムに対応した凹部が、一定の間隔で配置されると共に、前記型面が、前記導光体に要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さに対応した前記凹部の深さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部に対応した前記凹部の底部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部に対応した表面が位置するように形成され、
前記プリズムの断面が三角形状あるいは台形状をなすように形成されたことを特徴とする導光体製造用金型。 In order to make the light emitted from the light source enter from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and exit from the light emitting surface extending in the longitudinal direction, a plurality of projecting prisms face the light emitting surface in the longitudinal direction. A mold for manufacturing a light guide for manufacturing a light guide having prism-formed surfaces formed side by side,
Concave portions corresponding to the prisms are arranged at regular intervals on a mold surface that molds the prism forming surface of the light guide, and the mold surface has an illuminance distribution characteristic required for the light guide. Accordingly, the bottom of the concave portion corresponding to the top of the prism is positioned on the first reference plane constituted by one plane so that the depth of the concave portion corresponding to the height of the prism changes. And it is formed so that the surface corresponding to the bottom of the valley between the prisms is located on the second reference plane arranged so that the interval with the first reference plane changes along the longitudinal direction,
A mold for manufacturing a light guide, wherein a cross section of the prism is formed in a triangular shape or a trapezoidal shape.
当該金型は、前記導光体の前記プリズム形成面を成形する型面に、前記プリズムに対応した凹部が、一定の間隔で配置されると共に、前記型面が、前記導光体に要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さに対応した前記凹部の深さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部に対応した前記凹部の底部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部に対応した表面が位置するように形成されたものであり、
前記第2の基準面に沿った断面形状に金型材料を形成する第1の工程と、
この第1の工程で得られた金型材料を、切削工具の送り方向と前記第1の基準面とが平行となるように配置した上で、切削方向の基準位置から前記切削工具を一定の距離だけ切削方向に前進させる動作と、前記プリズムの配置間隔に対応した一定のピッチで前記切削工具を送り方向に移動させる動作とを繰り返して、前記凹部を形成する第2の工程とを有し、
前記第2の基準面は、略弓状に湾曲した曲面で構成され、前記プリズムの高さが、光源側及び反光源側の端部から中央部に向かって次第に小さくなるようにしたことを特徴とする導光体製造用金型の製造方法。 In order to make the light emitted from the light source enter from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and exit from the light emitting surface extending in the longitudinal direction, a plurality of projecting prisms face the light emitting surface in the longitudinal direction. A method of manufacturing a light guide manufacturing mold for manufacturing a light guide having prism-formed surfaces formed side by side,
In the mold, concave portions corresponding to the prisms are arranged at regular intervals on a mold surface that molds the prism forming surface of the light guide, and the mold surface is required for the light guide. The depth of the concave portion corresponding to the height of the prism changes according to the illuminance distribution characteristic, and the concave portion corresponding to the top portion of the prism is formed on the first reference plane constituted by one plane. A surface corresponding to the bottom of the valley between the prisms is positioned on a second reference plane that is positioned such that the bottom is positioned and the distance from the first reference plane varies along the longitudinal direction. Formed,
A first step of forming a mold material in a cross-sectional shape along the second reference plane;
The mold material obtained in the first step is arranged so that the feed direction of the cutting tool and the first reference surface are parallel, and the cutting tool is fixed from the reference position in the cutting direction. A second step of forming the recess by repeating the operation of moving forward in the cutting direction by a distance and the operation of moving the cutting tool in the feed direction at a constant pitch corresponding to the arrangement interval of the prisms. ,
The second reference surface is formed by a curved surface that is curved in a substantially arcuate shape, and the height of the prism is gradually reduced from the end on the light source side and the opposite light source side toward the center portion. A method for manufacturing a mold for manufacturing a light guide.
当該金型は、前記導光体の前記プリズム形成面を成形する型面に、前記プリズムに対応した凹部が、一定の間隔で配置されると共に、前記型面が、前記導光体に要求される照度分布特性に応じて前記プリズムの高さに対応した前記凹部の深さが変化するように、1つの平面で構成される第1の基準面上に前記プリズムの頂部に対応した前記凹部の底部が位置し、且つ前記第1の基準面との間隔が長手方向に沿って変化するように配置された第2の基準面上に前記プリズム間の谷底部に対応した表面が位置するように形成されたものであり、
前記第2の基準面に沿った断面形状に金型材料を形成する第1の工程と、
この第1の工程で得られた金型材料を、切削工具の送り方向と前記第1の基準面とが平行となるように配置した上で、切削方向の基準位置から前記切削工具を一定の距離だけ切削方向に前進させる動作と、前記プリズムの配置間隔に対応した一定のピッチで前記切削工具を送り方向に移動させる動作とを繰り返して、前記凹部を形成する第2の工程とを有し、
前記プリズムの断面が三角形状あるいは台形状をなすように形成されたことを特徴とする導光体製造用金型の製造方法。 In order to make the light emitted from the light source enter from the light incident surface on one end side in the longitudinal direction and exit from the light emitting surface extending in the longitudinal direction, a plurality of projecting prisms face the light emitting surface in the longitudinal direction. A method of manufacturing a light guide manufacturing mold for manufacturing a light guide having prism-formed surfaces formed side by side,
In the mold, concave portions corresponding to the prisms are arranged at regular intervals on a mold surface that molds the prism forming surface of the light guide, and the mold surface is required for the light guide. The depth of the concave portion corresponding to the height of the prism changes according to the illuminance distribution characteristic, and the concave portion corresponding to the top portion of the prism is formed on the first reference plane constituted by one plane. A surface corresponding to the bottom of the valley between the prisms is positioned on a second reference plane that is positioned such that the bottom is positioned and the distance from the first reference plane varies along the longitudinal direction. Formed,
A first step of forming a mold material in a cross-sectional shape along the second reference plane;
The mold material obtained in the first step is arranged so that the feed direction of the cutting tool and the first reference surface are parallel, and the cutting tool is fixed from the reference position in the cutting direction. A second step of forming the recess by repeating the operation of moving forward in the cutting direction by a distance and the operation of moving the cutting tool in the feed direction at a constant pitch corresponding to the arrangement interval of the prisms. ,
A method for producing a mold for producing a light guide, wherein the prism has a cross-section formed in a triangular shape or a trapezoidal shape.
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