(57)【要約】【課題】大きな照度変動の発生を抑制し、照度リップルの発生を抑制する導光体を備えた照明装置を提供する。【解決手段】光源２と、この光源から発せられる光を入射させる光入射部４およびこの光入射部から長手方向に延びた光路部を備えた導光体３とを有している。ここで、光入射部は、光源を臨む導光体の一端側に設けられている。光路部は、長手方向に延設された光を出射させる光出射面９と、光出射面に対向した光反射部６と、光入射部から長手方向に向けて内表面が次第に拡がるテーパ部５とを有し、このテーパ部を介して光入射部と連結されている。ここで、光源と光反射部の光入射部側との間には入射された光を遮る遮光部１０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源から発せられる光を入射させる光入射部およびこの光入射部から長手方向に延びた光路部を備えた導光体とを有する照明装置であって、
前記光入射部は、前記光源を臨む前記導光体の一端側に設けられており、
前記光路部は、長手方向に延設された光を出射させる光出射面と、前記光出射面に対向した光反射部と、前記光入射部から長手方向に向けて内表面が次第に拡がるテーパ部とを有し、このテーパ部を介して前記光入射部と連結されており、
前記光源と前記光反射部の前記光入射部側との間には入射された光を遮る遮光部が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記遮光部は、前記テーパ部の内表面に設けられた凸状部であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記凸状部は、前記光入射部側を頂点とし、前記光反射部側を底面とした円錐の側面の一部であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記凸状部には、前記導光体の長手方向と直交する向きに延びた突起状のプリズムが、長手方向に複数並んで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記プリズムは略台形状であって、前記略台形の前記光入射部側に位置する辺は、前記光源から前記光入射部を通過して前記光路部に入射した光を反射して、前記光源から離れた前記光出射面から出射させる角度を備えることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光入射部の前記光源と対向する入射面は凹面であることを特徴とする請求項１ないし５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記凹面は上下に頂点を有する双円錐の側面の一部であることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿面の画像を読み取る原稿読取装置等において、原稿を照明するために主走査方向に延在する照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原稿面の画像を読み取る原稿読取装置では、主走査方向に延在する照明装置で照明された原稿面からの反射光をＣＣＤなどの受光素子を備えた読取センサに受光させて、この読取センサが検出した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、ＣＣＦＬ（冷陰極管）等の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。なお、主走査方向とは原稿を原稿読取装置で読み取るときに、原稿あるいは照明装置、読取センサが移動する方向に対して垂直の方向を言い、副走査方向とは原稿あるいは照明装置、読取センサが移動する方向を言う。
【０００３】
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に、読取領域の全幅に渡って延在する筒状の導光体を用いて点光源であるＬＥＤ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いる。導光体には、ＬＥＤ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光を出射させるために、光出射面と対向した位置にプリズムによる光反射部が設けられている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、光源の光を効率よく導光体に取り込むべく、光入射面における周辺光量の落ち込みであるケラレを抑制して光反射部に光を送るために、光源と光反射部との間にテーパ形状の連結箇所を設けた技術が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６１０４０号公報
【特許文献２】特開２００８−２７０８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の図２のような構成では、光源に最も近いプリズム（スリット）にも直接照射された光が反射して、左側の光の進路ｂ３に示されるように光が出射される。このように光路距離が短く減衰されていない光の照度は高いものとなり、このときの主走査方向の照度分布を見ると、光源に近い側の照度と光源から離れる側の照度との差が大きいものとなっていた。さらに、この現象は、照明装置と原稿面との距離が僅かに変わったときの副走査方向の照度分布にも大きな照度変動を生じさせていた。このように大きな照度変動が生ずることは、製品品質にとって好ましいものではなかった。
【０００７】
また、照明装置の光源を実装する場合、導光体と光源との位置関係が諸部品の組み付け公差内で僅かにずれる場合がある。導光体に対する光源の光軸のズレによって、光源に最も近い側の照度が高い部分から、光源から離れた照度が低い部分への照度の推移が滑らかとならず、特に光源に近い部分では急激な照度変動である照度リップルを生じさせていた。照度リップルは原稿を読み込む際に主走査方向の感度を不均一にするおそれがあった。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するために案出されたものであり、その主な目的は、大きな照度変動の発生を抑制し、照度リップルの発生を抑制する導光体を備えた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の照明装置は、光源と、この光源から発せられる光を入射させる光入射部およびこの光入射部から長手方向に延びた光路部を備えた導光体とを有している。ここで、光入射部は、光源を臨む導光体の一端側に設けられている。光路部は、長手方向に延設された光を出射させる光出射面と、光出射面に対向した光反射部と、光入射部から長手方向に向けて内表面が次第に拡がるテーパ部とを有し、このテーパ部を介して光入射部と連結されている。ここで、光源と光反射部の光入射部側との間には入射された光を遮る遮光部が設けられている。
【００１０】
また、本発明の他の側面として、光入射部の光源と対向する入射面は凹面とすることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、遮光部を設けることで、光源に最も近い光反射部に設けられたプリズム（スリット）等に光が直接照射されることを遮ることができる。かかる構成は、光路距離が短く照度が減衰されていない光が光出射面から出射されることを規制し、光源近傍の照度を減少させることで主走査方向における大きな照度変動の発生を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の他の側面によれば、光入射部の中央に凹面を備えることで、光入射面を通過する光の光束を光入射面における屈折や反射によって平準化するように発散させることができ、照度リップルの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用される照明装置を示す模式断面図
【図２】図１に示した照明装置の矢視ＩＩ方向から見た斜視図
【図３】図２に示した導光体のテーパ部について矢視ＩＩＩ方向から見た斜視図
【図４】第１実施形態の一実施例の作用を説明する拡大断面図
【図５】従来技術にかかる参考例の作用を説明する拡大断面図
【図６】一実施例と参考例の主走査方向の照度分布図
【図７】一実施例の副走査方向の照度分布図
【図８】参考例の副走査方向の照度分布図
【図９】第１実施形態の他の実施例にかかる照明装置の斜視図
【図１０】図９に示した導光体のテーパ部について矢視Ｘ方向から見た斜視図
【図１１】第１実施形態の他の実施例の作用を説明する拡大断面図
【図１２】他の実施例と一実施例と参考例との主走査方向の照度分布図
【図１３】図１１のプリズムの拡大断面図
【図１４】プリズムの断面形状と、プリズムで反射された光の軌跡とを示す模式的な断面図
【図１５】図１４に示すプリズムの主走査方向の照度分布と理想的な照度分布との比較を示すチャート図
【図１６】プリズムの断面形状と、プリズムで反射された光の軌跡とを示す模式的な断面図
【図１７】図１６に示すプリズムの主走査方向の照度分布と理想的な照度分布との比較を示すチャート図
【図１８】プリズムの断面形状と、プリズムで反射された光の軌跡とを示す模式的な断面図
【図１９】図１８に示すプリズムの主走査方向の照度分布と理想的な照度分布との比較を示すチャート図
【図２０】プリズムの断面形状と、プリズムで反射された光の軌跡とを示す模式的な断面図
【図２１】図１８に示すプリズムの主走査方向の照度分布と理想的な照度分布との比較を示すチャート図
【図２２】導光体の軸と光源の軸とのズレを説明する断面図
【図２３】従来技術にかかる参考例の光軸のズレに対する主走査方向の照度分布図
【図２４】第２実施形態の一実施例の主要部を表す斜視図
【図２５】図２４の拡大断面図
【図２６】第２実施形態の他の実施例の主要部を表す斜視図
【図２７】図２６の拡大断面図
【図２８】第２実施形態の一実施例の光軸のズレに対する主走査方向の照度分布図
【図２９】第２実施形態の他の実施例の光軸のズレに対する主走査方向の照度分布図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、光源と、この光源から発せられる光を入射させる光入射部およびこの光入射部から長手方向に延びた光路部を備えた導光体とを有する照明装置であって、前記光入射部は、前記光源を臨む前記導光体の一端側に設けられており、前記光路部は、長手方向に延設された光を出射させる光出射面と、前記光出射面に対向した光反射部と、前記光入射部から長手方向に向けて内表面が次第に拡がるテーパ部とを有し、このテーパ部を介して前記光入射部と連結されており、前記光源と前記光反射部の前記光入射部側との間には入射された光を遮る遮光部が設けられる構成とする。
【００１５】
これによれば、光源から光入射部を通過して導光体内に入射された光は、遮光部で反射され、導光体の長手方向に案内されて光源から離れた光出射面から原稿側へ出射される。このように、遮光部によって、光源からの光が光源に近いプリズムに直接到達することを遮り、光路距離が短く減衰されていない光が光出射面から原稿側へ出射されることを防止することができる。
【００１６】
本発明の第２の態様によれば、前記遮光部は、前記テーパ部の内表面に設けられた凸状部である構成とする。
【００１７】
これによれば、テーパ部の内表面に凸状部を設けることで簡単に光源からの光が光源に近いプリズムに直接到達することを遮り、光路距離が短く減衰されていない光が光出射面から原稿側へ出射されることを防止することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様によれば、前記凸状部は、前記光入射部側を頂点とし、前記光反射部側を底面とした円錐の側面の一部である構成とする。
【００１９】
これによれば、テーパ部の内表面に円錐の側面の一部を設けることで効率良く光源からの光が光源に近いプリズムに直接到達することを遮り、光路距離が短く減衰されていない光が光出射面から原稿側へ出射されることを防止することができる。
【００２０】
本発明の第４の態様によれば、前記凸状部には、前記導光体の長手方向と直交する向きに延びた突起状のプリズムが、長手方向に複数並んで形成されている構成とする。
【００２１】
これによれば、光源から光入射部を通過して導光体内に入射された光は、遮光部に並設されたいずれかのプリズムで反射され、導光体の長手方向に案内される。このように、前記構成は、光源からの光が光源に近いプリズムに直接到達することを遮り、光路距離が短く減衰されていない光が光出射面から原稿側へ出射されることを防止する。
【００２２】
本発明の第５の態様によれば、前記プリズムは略台形状であって、前記略台形の前記光入射部側に位置する辺は、前記光源から前記光入射部を通過して前記光路部に入射した光を反射して、前記光源から離れた前記光出射面から出射させる角度を備える構成とする。
【００２３】
これによれば、遮光部に並設されたプリズムの反射面の角度によって、光源からの光を光源から離れた光出射面から出射させることができる。また、光源からの光を光源に近いプリズムに直接到達することを遮り、光路距離が短く減衰されていない光が光出射面から原稿側へ出射されることを防止することができる。
【００２４】
本発明の第６の態様によれば、前記光入射部の前記光源と対向する入射面は凹面である構成とする。
【００２５】
これによれば、光源から遠い面へ到達する光は、凹面の屈折が小さい入射面を通過して導光体の光源に近いプリズムで反射して、光源近傍の光出射面から出射され、光源から遠い面で反射される光は、面の傾斜によって光源近傍の光出射面に向かわせることができるので、照度の落ち込みを減少させることができる。一方、光源に近い面へ到達する光は、屈折が大きい入射面を通過して導光体の光源から離れたプリズムで反射して、光源から離れた光出射面から出射され、さらに光源に近い面で反射される光は、面の傾斜によって光源から離れた光出射面に向かわせることができるので、照度の立ち上がりを減少させることができる。
【００２６】
本発明の第７の態様によれば、前記凹面は上下に頂点を有する双円錐の側面の一部である構成とする。
【００２７】
これによれば、例えば、光反射部から光出射面への上下方向を第１方向とし、第１方向と直交する水平方向を第２方向とすると、凹面は、光入射部の側縁における第２方向の第２軸が含まれる水平面を底面とし、前記光入射部と前記光源とを結ぶ線上に位置し、前記光入射部の側縁における第１方向の軸と平行する第１軸を中心に回転して形成された前記低面の上下に延在する円錐の外側面の一部からなるように構成することにより、光源から遠い面へ到達する光は、屈折が小さい入射面を通過して導光体の光源に近いプリズムで反射して、光源近傍の光出射面から出射され、さらに光源から遠い面で反射される光は、面の傾斜によって光源近傍の光出射面に向かわせることができる。一方、光源に近い面へ到達する光は、屈折が大きい入射面を通過して導光体の光源から離れたプリズムで反射して、光源から離れた光出射面から出射され、さらに光源に近い面で反射される光は、面の傾斜によって光源から離れた光出射面に向かわせることができる。よって、導光体の軸と光源の軸との間で製造公差内でのズレを生じた場合であっても、光出射面での照度分布を平準化させて、照度リップルの発生を抑制することができる。
【００２８】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１、図２を参照すると、本実施形態にかかる照明装置１は、光源２と、この光源２が発する光を矢印Ｐ方向におかれた原稿（図示せず）の読取面に導く導光体３とを有している。
【００３０】
光源２は、例えば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２には１チップ型白色ＬＥＤを適用することができる。このＬＥＤチップは青色光を発する。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としている。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。
【００３１】
導光体３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２が発する光を長手方向の一端側の光入射部４から入射させて長手方向に延びた光出射面９から出射させるために、光出射面９に対向した光反射部６が設けられている。この導光体３は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：Polymethylmethacrylate）などの透光性を有する樹脂材料にて形成され、光源２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形状のテーパ部５を備えている。なお、導光体３は、光源２から発せられる光を入射させる光入射部４とこの光入射部４から長手方向に延びた光路部とからなり、光路部は導光体３に入射された光が通るテーパ部５および光出射面９と光反射部６とから構成される空間部である。
【００３２】
光入射部４は光源２の光を効率よく光出射面９から原稿へ照射されるよう構成された面をなし、光出射面９は断面が楕円形状の曲面をなしている。光反射部６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突起状のプリズム７が、導光体３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３の長手方向に複数配列されている。光源２側には、光源２から出射された光を導光体３の光入射部４に導く光反射体８が設けられている。
【００３３】
テーパ部５の光入射部４から光反射部６へ続く内表面の一部には、入射された光をテーパ部５の内表面とは異なる方向に反射させる遮光部１０が設けられている。図３も併せて参照すると、遮光部１０は、テーパ部５の光反射部６側が底面となり、光入射部４側が頂点となる円錐の外郭を有する凸状部１１がテーパ部５内に突出するように形成されている。
【００３４】
図４も併せて参照すると、本実施形態では、光源２から光入射部４を通過して導光体３内に入射された光Ｌ１は、遮光部１０の凸状部１１で反射され、導光体３の長手方向に案内されて光源２から離れた光出射面９から原稿側へ出射される。一方、図５に示す従来技術が適用された参考例では、光源２から光入射部４を通過して導光体３内に入射された光Ｌ２は、プリズム７によって方向を変えられ、光源２に近い光出射面９から原稿側へ出射される。
【００３５】
図６は、図４に示す実施例ＥＩおよび図５に示す参考例Ｒについての主走査方向照度分布のシミュレーション結果である。ここで、横軸は導光体３の長手方向であって図の右側が光源２側となった読み取り幅を表しており、縦軸は照度を表している。また、実施例ＥＩは破線で、参考例Ｒは実線で表している。図６を参照すると、図５に示す参考例Ｒの照度分布は光源２に近い側の照度が非常に大きく、光源２から離れるにつれて照度の落差が大きいものとなっている。すなわち、光源２に近い側では、光路距離が短く減衰されていないために、光Ｌ２の照度は高いものとなる。
【００３６】
一方、図４に示す本実施形態にかかる実施例ＥＩの照度分布では光源２に近い側の照度が参考例Ｒと比べて低くなっている。これは、遮光部１０の凸状部１１によって、光源２からの光Ｌ１が光源２に近いプリズム７に直接到達することを遮り、光路距離が短く減衰されていない光Ｌ１が光出射面９から原稿側へ出射されることを防止しているためである。
【００３７】
次に、図７、図８を参照して、照明装置１と原稿面との距離が僅かに変わったときの副走査方向照度分布のシミュレーション結果について、図４に示す実施例ＥＩと図５に示す参考例Ｒとを比較する。図７、図８において、Ｅ０、Ｒ０は光出射面９と原稿面（図示しない）との距離が設定通りの場合であり、Ｅ１、Ｒ１は原稿面が設定よりも１ｍｍ離れた場合を示している。ここで、横軸は導光体３の長手方向と直交する方向の読み取り幅を表しており、縦軸は照度を表している。
【００３８】
まず、参考例Ｒにかかる図８を参照すると、Ｒ０は副走査方向の０位置でピークとなっており、一方、Ｒ１のピークは０位置よりもプラス方向にずれている。このため、０位置での照度変動ＲＲは大きいものとなっている。次に実施例ＥＩにかかる図７を参照すると、Ｅ０とＥ１の分布形状は類似したものとなっており、０位置での照度変動ＥＲは参考例Ｒの照度変動ＲＲと比べて小さくなっている。
【００３９】
このように、本実施形態では図６に示すようにピークが抑えられるとともに、導光体３内で光を適宜拡散させるため、副走査方向照度分布の平準化が図られて、図７に示すように副走査方向の照度変動を小さくさせる。シミュレーションの結果、参考例Ｒの照度変動ＲＲが２０％近いものであったが、実施例ＥＩの照度変動ＥＲは１２％に低下することができた。なお、この百分率は０位置における照度変動ＥＲ、ＲＲをＥ０、Ｒ０の照度で除して算出している。このように本実施形態は、副走査方向における大きな照度変動の発生を抑制することができる。
【００４０】
続いて、図９〜１１を参照して、本実施形態の他の実施例について説明する。この実施例ＥＩＩの遮光部１２は、前記した実施例ＥＩの遮光部１０と形状が異なる。すなわち、図３に示すテーパ部５内に突出したテーパ部５の光反射部６側が底面となり、光入射部４側が頂点となる円錐の外郭を有する凸状部１１の表面に、図１０に示すように長手と直交する方向のプリズム１３が複数個並設されている。
【００４１】
図１１を参照すると、実施例ＥＩＩでは、光源２から光入射部４を通過して導光体３内に入射された光Ｌ３は、遮光部１２に並設されたいずれかのプリズム１３で反射され、導光体３の長手方向に案内される。このプリズム１３の反射面（略台形状のプリズム１３の光入射部４側の辺）は、光Ｌ３を光源から離れた光出射面から出射させるのに適した角度を備えている。なお、本実施例においても前記した実施例と同様に光源２からの光Ｌ３が光源２に近い光反射部６のプリズム７に直接到達することを遮り、光路距離が短く減衰されていない光Ｌ３が光出射面９から原稿側へ出射されることを防止する。
【００４２】
図１２は、図４に示す実施例ＥＩと図５に示す参考例Ｒとの主走査方向の照度分布に、図１１に示す実施例ＥＩＩの主走査方向の照度分布を重ねたものである。図１２を参照すると、実施例ＥＩＩの照度分布では、ピークは実施例ＥＩとほぼ同じであり、光源２側から離れていくときの軌跡は実施例ＥＩと参考例Ｒの間となっている。なお、図１２に示す照度分布は、実施例ＥＩ、ＥＩＩと参考例Ｒの代表例について示しており、実施例ＥＩＩについての詳細な説明は後記する。
【００４３】
このように実施例ＥＩＩは、遮光部１２にプリズム１３を形成することで、参考例Ｒと比べて照度のピークを下げるとともに、実施例ＥＩと比べてピークから主走査方向への照度変動を緩和させ、理想的な照度分布を実現させている。なお、プリズム１３の形状については、光源２や光入射部４の形態を考慮して適宜設定することが可能である。例えばサンドブラストなどにより微細な凹凸が形成された構成としても良い。
【００４４】
続いて、図を参照して実施例ＥＩＩのプリズムの断面形状による主走査方向への照度変動の影響について詳細に説明する。図１３は、図１１のプリズム１３の断面を拡大したものである。略台形状のプリズム１３はテーパ部５に沿って複数個並設されており、長手と直交する方向に対するプリズム１３の光入射部４側に位置する左辺１４の角度θ１は全てのプリズム１３の左辺１４で同じ角度としている。また、プリズム１３の光反射部６側に位置する右辺１５の角度θ２も全てのプリズム１３の右辺１５で同じ角度としている。以下の説明では、この角度θ１とθ２とを変化させた場合のいくつかの実施例について主走査方向の照度分布の比較を行う。
【００４５】
図１４には、図１４（ａ）がθ１＝７５°、θ２＝２０°、図１４（ｂ）がθ１＝９０°、θ２＝２０°、図１４（ｃ）がθ１＝３０°、θ２＝２０°のプリズム１３の断面形状と、光源２から光入射部４を通過して導光体３内に入射され、プリズム１３で反射された光Ｌ３の軌跡とが模式的に示されている。
【００４６】
図１４（ａ）を参照すると、光Ｌ３は導光体３の長手方向に案内されて光反射面９に向かう軌跡を描いている。図１４（ｂ）を参照すると、図１４（ａ）と同様に光Ｌ３は導光体３の長手方向に案内されて光反射面９に向かう軌跡を描いているが、導光体３の長手方向に対しての角度が図１４（ａ）と比べて小さくなっている。図１４（ｃ）を参照すると、図１４（ａ）、図１４（ｂ）とは異なり、光Ｌ３は光入射部４側へ反射する軌跡を描いている。
【００４７】
理想的な照度分布は、極端な照度のピークを下げるとともに、ピークから主走査方向への照度変動を緩和させるものであり、図１５に、図１４（ａ）〜（ｃ）の主走査方向の照度分布と理想的な照度分布との比較を示す。
【００４８】
図１５（ａ）は光源側から反光源側にわたる主走査方向の照度分布であり、図１５（ｂ）は光源側近傍の照度変動が大きい部分（図１５（ａ）の二点鎖線で囲んだ部分）についての照度分布を拡大したチャートである。ここで、一点鎖線の軌跡ＲＥは理想的な照度分布を示している。図１５（ａ）のＥＩは図４に示す実施例ＥＩの照度分布であり、ａは図１４（ａ）に示すθ１＝７５°、θ２＝２０°、ｂは図１４（ｂ）に示すθ１＝９０°、θ２＝２０°、ｃは図１４（ｃ）に示すθ１＝３０°、θ２＝２０°の照度分布である。
【００４９】
図１５（ａ）を参照すると、光源近傍以外の部分では、実施例ＥＩおよび図１４（ａ）〜（ｃ）のプリズム１３による照度分布は、ほぼ同じ分布を示している。図１５（ｂ）を参照すると、図１４（ａ）のプリズム１３の照度分布ａ（θ１＝７５°、θ２＝２０°）は理想の軌跡ＲＥに近い軌跡を描いているが、図１４（ｂ）（ｃ）のプリズム１３の照度分布ｂ（θ１＝９０°、θ２＝２０°）、ｃ（θ１＝３０°、θ２＝２０°）は、光源から離れた部分では軌跡ＲＥを下回っており、光源に近づいた部分でａと比べて急な立ち上がりを見せている。ただし、照度分布ｂ、ｃは、実施例ＥＩと同様な軌跡を描いており、図６に示した参考例Ｒと比較すると理想の軌跡ＲＥに近いものとなっている。
【００５０】
翻って、図１４を参照すると、図１４（ａ）ではプリズム１３で反射した光Ｌ３の導光体３の長手方向に対しての反射角度は、導光体３の光源側から少し離れた光反射面９に到達するようになっている。一方、図１４（ｂ）では光Ｌ３の反射光は図１４（ａ）よりもさらに遠い光反射面９に到達し、図１４（ｃ）では光Ｌ３の反射光は光入射部４側へ向かうものとなっている。このように、図１４（ａ）にかかるプリズム１３の断面形状（θ１＝７５°、θ２＝２０°）は、反射光を理想の軌跡ＲＥに近いものとすることができ、図１４（ｂ）のプリズム１３（θ１＝９０°、θ２＝２０°）、図１４（ｃ）のプリズム１３（θ１＝３０°、θ２＝２０°）と比べて好適となる。
【００５１】
続いて、図１６には、（ａ）がθ１＝７５°、θ２＝２０°、（ｂ）がθ１＝７４°以下、θ２＝２０°のプリズム１３の断面形状と、光源２から光入射部４を通過して導光体３内に入射され、プリズム１３で反射された光Ｌ３の軌跡とが模式的に示されている。
【００５２】
図１６（ａ）は図１４（ａ）と同様であるから、説明を省略する。図１６（ｂ）を参照すると、図１６（ａ）と同様に光Ｌ３は導光体３の長手方向に案内されて光反射面９に向かう軌跡を描いているが、導光体３の長手方向に対しての角度が図１６（ａ）と比べて大きくなっている。
【００５３】
図１７に、図１６（ａ）、図１６（ｂ）の主走査方向の照度分布と理想的な照度分布との比較を示す。図１７（ａ）は光源側から反光源側にわたる主走査方向の照度分布であり、図１７（ｂ）は光源側近傍の照度変動が大きい部分（図１７（ａ）の二点鎖線で囲んだ部分）についての照度分布を拡大したチャートである。ここでも、一点鎖線の軌跡ＲＥは理想的な照度分布を示している。図１７（ａ）のＥＩは図４に示す実施例ＥＩの照度分布であり、ａは図１６（ａ）に示すθ１＝７５°、θ２＝２０°の照度分布である。また、図１６（ｂ）に対応するプリズム１３の断面形状として、θ１が７０°、７３°、７４°、θ２が２０°の場合の照度分布を示している。
【００５４】
図１７（ａ）を参照すると、光源近傍以外の部分では、図１６（ａ）、図１６（ｂ）のプリズム１３による照度分布は、ほぼ同じ分布を示している。図１７（ｂ）を参照すると、図１６（ａ）のプリズム１３の照度分布ａ（θ１＝７５°、θ２＝２０°）と比べて、図１６（ｂ）のプリズム１３の断面形状はθ１が７４°から小さくなるにつれて、光源近傍の照度のピークが高くなっており、理想の軌跡ＲＥから分布が離れる結果となっている。
【００５５】
翻って、図１６を参照すると、図１６（ａ）ではプリズム１３で反射した光Ｌ３の導光体３の長手方向に対しての反射角度は、導光体３の光源側から少し離れた光反射面９に到達するようになっている。一方、図１６（ｂ）では光Ｌ３の反射光は図１６（ａ）の場合よりも光源に近い光反射面９へ向かうものとなっている。しかし、θ１が７０°の場合を除き、ピークが極端に高くなることはなく、軌跡ＲＥにも近づく傾向を見せている。このように、図１６（ａ）にかかるプリズム１３のθ１が７５°の断面形状およびθ１が７３°、７４°のプリズム１３の断面形状は、θ１が７０°と比べて好適である。
【００５６】
続いて、図１８には、図１８（ａ）がθ１＝７５°、θ２＝２０°、図１８（ｂ）がθ１＝７６°以上のプリズム１３の断面形状と、光源２から光入射部４を通過して導光体３内に入射され、プリズム１３で反射された光Ｌ３の軌跡とが模式的に示されている。
【００５７】
図１８（ａ）は図１４（ａ）と同様であるから、説明を省略する。図１８（ｂ）を参照すると、図１８（ａ）と同様に光Ｌ３は導光体３の長手方向に案内されて光反射面９に向かう軌跡を描いているが、導光体３の長手方向に対しての角度が図１８（ａ）と比べて小さくなっている。
【００５８】
図１９に、図１８（ａ）、図１８（ｂ）の主走査方向の照度分布と理想的な照度分布との比較を示す。図１９（ａ）は光源側から反光源側にわたる主走査方向の照度分布であり、図１９（ｂ）は光源側近傍の照度変動が大きい部分（図１９（ａ）の二点鎖線で囲んだ部分）についての照度分布を拡大したチャートである。ここでも、一点鎖線の軌跡ＲＥは理想的な照度分布を示している。図１９（ａ）のＥＩは図４に示す実施例ＥＩの照度分布であり、ａは図１８（ａ）に示すθ１＝７５°、θ２＝２０°の照度分布である。また、図１８（ｂ）に対応するプリズム１３の断面形状として、θ１が７７°、７９°、８０°、θ２が２０°の場合の照度分布を示している。
【００５９】
図１９（ａ）を参照すると、光源近傍以外の部分では、図１８（ａ）、図１８（ｂ）のプリズム１３による照度分布は、ほぼ同じ分布を示している。図１９（ｂ）を参照すると、図１８（ａ）のプリズム１３の照度分布ａ（θ１＝７５°、θ２＝２０°）と比べて、図１８（ｂ）のプリズム１３の断面形状はθ１が７７°から大きくなるにつれて、光源近傍の照度のピークが低くなっており、光源側から離れるにしたがって理想の軌跡ＲＥを下回る結果となっている。しかしながら、これらの照度分布は、図６に示した参考例Ｒと比較すると理想の軌跡ＲＥに近いものとなっている。
【００６０】
このように、プリズム１３のθ１は、７３°〜８０°の範囲であれば、所望の照度分布を実現させるべく適宜選択することが好適である。
【００６１】
続いて、図２０には、図２０（ａ）がθ１＝７５°、θ２＝２０°、図２０（ｂ）がθ１＝７５°、θ２＝５°、図２０（ｃ）がθ１＝７５°、θ２＝６０°のプリズム１３の断面形状と、光源２から光入射部４を通過して導光体３内に入射され、プリズム１３で反射された光Ｌ３の軌跡とが模式的に示されている。
【００６２】
図２０（ａ）は図１４（ａ）と同様であるから、説明を省略する。図２０（ｂ）、図２０（ｃ）を参照すると、図２０（ａ）と同様に光Ｌ３は導光体３の長手方向に案内されて光反射面９に向かう軌跡を描いている。
【００６３】
図２１に、図２０（ａ）〜（ｃ）の主走査方向の照度分布と理想的な照度分布との比較を示す。図２１（ａ）は光源側から反光源側にわたる主走査方向の照度分布であり、図２０（ｂ）は光源側近傍の照度変動が大きい部分（図２１（ａ）の二点鎖線で囲んだ部分）についての照度分布を拡大したチャートである。ここでも、一点鎖線の軌跡ＲＥは理想的な照度分布を示している。図２１のＥＩは図４に示す実施例ＥＩの照度分布であり、ａは図２０（ａ）に示すθ１＝７５°、θ２＝２０°、ｂ２は図２０（ｂ）に示すθ１＝７５°、θ２＝５°、ｃ２は図２０（ｃ）に示すθ１＝７５°、θ２＝６０°の照度分布である。
【００６４】
図２１（ａ）を参照すると、光源近傍以外の部分では、図２０（ａ）〜（ｃ）のプリズム１３による照度分布は、ほぼ同じ分布を示している。図２１（ｂ）を参照すると、同じく図２０（ａ）〜（ｃ）のプリズム１３による照度分布は、ほぼ同じ分布を示している。このように、プリズム１３のθ２については、特に限定されない。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態はプリズム１３の断面形状を適宜設定することによって、より理想的な照度分布を実現させることができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の光入射部４（図１等参照）の形状を変更して、照度リップルの発生を抑制する光入射部の形態にかかるものである。
【００６７】
照明装置の光源を実装する場合、導光体と光源との位置関係が諸部品の組み付け公差内で僅かにずれる場合がある。この原因としては、ＬＥＤの基板への実装精度、ＬＥＤが実装された基板の分割精度、照明装置固定具へのＬＥＤ基板の載置精度、導光体の固定精度、それぞれの部品の寸法精度等が想定され、最終的に導光体の軸と光源の軸とのズレは±０．３ｍｍ以内に収まる。しかし、このズレによって、光源に最も近い側の照度が高い部分から、光源から離れた照度が低い部分への照度の推移が滑らかとならず、特に光源に近い部分では急激な照度変動である照度リップルを生じさせていた。照度リップルは原稿を読み込む際に主走査方向の感度を不均一にするおそれがあった。
【００６８】
図２２は、導光体の軸ＧＬと光源の軸ＬＬとのズレの状況を表しており、図２２（ａ）は軸のズレが無い場合、図２２（ｂ）は光源の軸ＬＬが導光体の軸ＧＬに対して原稿側の方向にズレＰだけずれた場合、図２２（ｃ）は光源の軸ＬＬが導光体の軸ＧＬに対して原稿と反対側の方向にズレＭだけずれた場合を表している。図２３は、図１に示した光照射部４が平面で形成されたときに、図２２（ａ）〜（ｃ）の各場合に対応する主走査方向の照度分布のシミュレーション結果を表している。なお、Ｐのズレはプラス０．３ｍｍ、Ｍのズレはマイナス０．３ｍｍとしており、ズレが無い場合の照度分布にはＮを付している。
【００６９】
図２３を参照すると、Ｎ、Ｐ、Ｍの線分は、光源に近い側（図の右側）で異なる軌跡を描いている。線分Ｐは図の右側の山状のピークからの低下が小さく、再度小さな山状のピークを迎えた後に低下して、他の線分Ｎ、Ｍと重なるパターンとなっている。線分Ｍは図の右側の山状のピークから一気に低下し谷状のピークを超えて、その後上昇して、他の線分Ｎ、Ｐと重なるパターンとなっている。そして、線分Ｎは、線分Ｐと線分Ｍとの間を滑らかに低下して、線分Ｐ、Ｍと重なるパターンとなっている。
【００７０】
線分Ｐと線分Ｍとの最大差ＶＲ１は、シミュレーション結果によれば約７５００ルックスであり、光源に近い部分の照度分布において、急激な照度変動である照度リップルを生じさせている。このように、光照射部４が平面で形成された場合、原稿を読み込む際に主走査方向の感度を不均一にするおそれがある。
【００７１】
本実施形態は、第１実施形態の光入射部４（図１等参照）の形態を変更している。図２４、図２５を参照すると、本実施形態の一実施例における光入射部２０は、側縁２２が円形とされ、中央に凹面２１を有している。この凹面２１は、側縁２２が含まれる円を底辺として、導光体３の長手方向に向いた円錐の外郭となっている。
【００７２】
また、図２６、図２７を参照すると、本実施形態の他の実施例における光入射部２４は、側縁２６が略円形とされ、中央に凹面２５を有している。凹面２５は上下に頂点を有する双円錐の側面の一部となっている。すなわち、光反射部６から光出射面９への上下方向を第１方向とし、第１方向と直交する水平方向を第２方向とすると、この凹面２５は、光入射部２４の側縁２６における第２方向の第２軸ＢＬが含まれる水平面を底面とし、光入射部２４と光源２とを結ぶ線上に位置し、光入射部２４の側縁２６における第１方向の軸と平行する第１軸ＣＬ１を中心に回転して形成された低面の上下に延在する円錐Ｃ１、Ｃ２の外側面の一部をなしている。
【００７３】
図２３で説明したように、光入射部が平面の場合において、導光体の軸と光源の軸とにズレが生じたときに、ズレに応じて照度リップルが生ずるシミュレーション結果となっていた。一方、図２４〜２７に示した本実施形態の実施例では、入射光が光入射部を通過するときの屈折状態や反射状態を変えることで、照度リップルを減少させる。
【００７４】
すなわち、光源から遠い面へ到達する光は、屈折が小さい入射面を通過して導光体の光源に近いプリズムで反射して、光源近傍の光出射面から出射される。さらに光源から遠い面で反射される光は、面の傾斜によって光源近傍の光出射面に向かわせることができるため、図２３の線分Ｍで表された照度の落ち込みを減少させる。一方、光源に近い面へ到達する光は、屈折が大きい入射面を通過して導光体の光源から離れたプリズムで反射して、光源から離れた光出射面から出射される。さらに光源に近い面で反射される光は、面の傾斜によって光源から離れた光出射面に向かわせることができるため、図２３の線分Ｐで表された照度の立ち上がりを減少させる。
【００７５】
例えば、図２２（ｂ）のようにズレがＰ方向になった場合には、図２５のＣＬおよび図２７のＢＬよりも上側に入射される光は屈折、反射によって光源近傍の光出射面の照度が下がる。したがって、図２３の最大差ＶＲ１を構成する線分Ｐの山状のピークが抑制されることになる。また、図２５のＣＬおよび図２７のＢＬよりも下側に入射される光は屈折、反射によって光源近傍の光出射面の照度が上がる。したがって、図２３の光源から離れる側の線分Ｐの照度を上げる傾向にあり、山状のピークからの変動を少なくさせている。
【００７６】
同様に、図２２（ｃ）のようにズレがＭ方向になった場合には、図２５のＣＬおよび図２７のＢＬよりも上側に入射される光は屈折、反射によって光源近傍の光出射面の照度が上がる。したがって、図２３の最大差ＶＲ１を構成する線分Ｍの谷状のピークが抑制されることになる。また、図２５のＣＬおよび図２７のＢＬよりも下側に入射される光は屈折、反射によって光源近傍の光出射面の照度が下がる。したがって、図２３の光源から離れる側の線分Ｐの照度を下げる傾向にあり、谷状のピークからの変動を少なくさせている。
【００７７】
このように、本実施形態は、導光体の軸と光源の軸とにズレが生じたときでも、光束発散度を平準化させて、照度リップルを抑制する。
【００７８】
図２４、図２５にかかる実施例における照度分布のシミュレーション結果を図２８に、図２６、図２７にかかる実施例における照度分布のシミュレーション結果を図２９に示す。図２８における線分Ｐと線分Ｍとの最大差ＶＲ２は約３５００ルックスであり、図２９における線分Ｐと線分Ｍとの最大差ＶＲ３は約１３６０ルックスであり、両者とも図２３の光入射部が平面の場合の約７５００ルックスと比べて小さく、照度リップルを大きく抑制することができる。
【００７９】
特に、図２６、図２７にかかる実施例は、第２軸ＢＬを含む底面の上下に円錐Ｃ１、Ｃ２の外側面を設けることで、入射光が光入射部を通過するときの屈折状態を効果的に変えることができ、照度リップルを顕著に減少させることができる。
【００８０】
本実施形態では、二つの実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例には限定されない。例えば、この他にも、図２５の凹部２１の円錐の頂点となる底が曲率と有するように形成したり（頂点Ｒ形状）、側縁２２、２６を円筒状に僅かに延長させたり、入射される光の屈折・反射のシミュレーション結果から凹面の形状を設定することもできる。
【００８１】
また、本実施形態は、光入射部２０、２４に凹面２１、２５が形成されることで、光源と光入射部２０、２４と距離をおくことができる。かかる構成は、光源と導光体との間に空隙が形成されるため、光源に適用されるＬＥＤ発熱によって、導光体が軟化する等の問題を回避することができる。さらに、本実施形態は第１実施形態と組み合わせることによって、より照度変動を抑制する照明装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明にかかる照明装置は、大きな照度変動の発生を抑制し、照度リップルの発生を抑制する原稿面の画像を読み取る原稿読取装置等において、原稿を照明するために主走査方向に延在する照明装置として有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１  照明装置
２  光源
３  導光体
４、２０、２４  光入射部
５  テーパ部
６  光反射面
７  プリズム
８  光反射体
９  光出射面
１０、１２  遮光部
１１  凹条部
１３  プリズム
２１、２５  凹面
２２、２６  側縁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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