(57)【要約】【課題】光源からの光を効率良く読取領域に導くことができる導光体および照明装置並びに画像読取装置を提供する。【解決手段】光束が入射する入射面と、該入射面からの光束が読取領域に向かって出射する出射面と、前記入射面と前記出射面とを接続する側面と、を有する導光体であって、前記入射面に入射して前記側面を介さずに前記出射面に向かう光束の一部を全反射させて前記出射面に導く空隙部が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束が入射する入射面と、該入射面からの光束が読取領域に向かって出射する出射面と、前記入射面と前記出射面とを接続する側面と、を有する導光体であって、
前記入射面に入射して前記側面を介さずに前記出射面に向かう光束の一部を全反射させて前記出射面に導く空隙部が設けられていることを特徴とする導光体。
【請求項２】
前記入射面に入射した光束を拡散する拡散面を有することを特徴とする請求項１に記載の導光体。
【請求項３】
前記入射面が設けられる長手方向に垂直な断面内で、前記入射面において前記読取領域の中心から最も遠い端部を点Ａ、前記出射面において前記読取領域の中心から最も近い端部を点Ｂとするとき、前記空隙部は前記出射面から直線ＡＢと交わる部分までの範囲内で延在することを特徴とする請求項１または２に記載の導光体。
【請求項４】
前記空隙部は前記出射面から直線ＡＢと交わる部分まで延在することを特徴とする請求項３に記載の導光体。
【請求項５】
前記入射面が設けられる長手方向に垂直な断面内で、前記空隙部は、前記入射面の中心位置と前記出射面の中心位置とを結ぶ方向と同方向に設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の導光体。
【請求項６】
前記空隙部は２箇所設けられ、
前記入射面において前記読取領域の中心から最も近い端部を点Ｄ、前記出射面において前記読取領域の中心から最も遠い端部を点Ｃとするとき、
前記空隙部は前記出射面から直線ＡＢおよび直線ＣＤと交わる部分までの範囲内で延在することを特徴とする請求項３に記載の導光体。
【請求項７】
前記入射面に入射した光束を拡散する拡散面を有し
前記空隙部は２箇所設けられ、
前記拡散面において前記読取領域の中心から最も近い端部を点Ｄ、前記出射面において前記読取領域の中心から最も遠い端部を点Ｃとするとき、
前記空隙部は前記出射面から直線ＡＢおよび直線ＣＤと交わる部分までの範囲内で延在することを特徴とする請求項４に記載の導光体。
【請求項８】
２箇所の前記空隙部は前記出射面から直線ＡＢおよび直線ＣＤと交わる部分まで延在することを特徴とする請求項６または７に記載の導光体。
【請求項９】
前記空隙部は平面状または曲面状に延在することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の導光体。
【請求項１０】
前記出射面が長手方向に沿って設けられ、前記出射面は前記長手方向に垂直な断面内で、正のパワーを有する曲面形状を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の導光体。
【請求項１１】
前記側面は、前記長手方向に垂直な断面内で、正のパワーを有する放物面形状もしくは楕円面形状を有することを特徴とする請求項１０に記載の導光体。
【請求項１２】
前記入射面に光束を入射させる光源は、点光源群もしくは長尺光源または面光源であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の導光体。
【請求項１３】
光源と、該光源からの光束を前記読取領域に導く請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の導光体と、を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
前記導光体が前記読取領域に対して対称的に２つ配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の照明装置と、前記読取領域からの光束を受光する受光部と、前記読取領域からの光束を前記受光部に導く結像部と、を有することを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光体に関し、特に、イメージスキャナ、複写機、ファクシミリなどの画像読取装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原稿面を照明して線順次方式で画像読取を行う画像読取装置に用いられる照明装置として、一方向に長い導光体を用いて、その導光体の長手方向（主走査方向）に長い読取領域を照明する構成が知られている。特許文献１には、導光体の光路外に放射された所定の光を側面で全反射させ、出射面としてのシリンドリカルレンズ面の焦点に向かわせる構成が開示されている。また、特許文献２には、液晶表示装置に用いられる導光体の出射面に溝を形成することで、溝の傾斜面での全反射により反射率を上げることが可能な構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４３０１号公報
【特許文献２】特開２００１−４２３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、シリンドリカルレンズ面の周辺面を用いる必要が有るため、照明装置が大型化してしまうという問題が生じる。また、特許文献２では、導光体の出射面に互いに平行な多数の溝を形成すれば良く、すなわち、溝の数のみが考慮されており、出射面における溝の位置に関しては考慮されていないため、この構成を照明装置に適用することはできない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、光源からの光を効率良く読取領域に導くことができる導光体および照明装置並びに画像読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る導光体は、光束が入射する入射面と、該入射面からの光束が読取領域に向かって出射する出射面と、前記入射面と前記出射面とを接続する側面と、を有する導光体であって、前記入射面に入射して前記側面を介さずに前記出射面に向かう光束の一部を全反射させて前記出射面に導く空隙部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光源からの光を効率良く読取領域としての原稿読取領域に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導光体の副走査断面を示す図である。
【図２】第１の実施形態における間接光路の断面図である。
【図３】第１の実施形態における直接光路の断面図である。
【図４】第１の実施形態の光量分布を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態に係る導光体の副走査断面を示す図である。
【図６】第２の実施形態における間接光路の断面図である。
【図７】第２の実施形態における直接光路の断面図である。
【図８】第２の実施形態の光量分布を示すグラフである。
【図９】第３の実施形態に係る導光体の副走査断面を示す図である。
【図１０】第３の実施形態における間接光路の断面図である。
【図１１】第３の実施形態における直接光路の断面図である。
【図１２】第３の実施形態の光量分布を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施形態に係る導光体および照明装置を搭載した画像読取装置の主要部についての副走査断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
《第１の実施形態》
（画像読取装置）
図１３に、本発明の実施形態に係る導光体および照明装置を搭載した画像読取装置の主要部についての副走査断面を示す。ここで、本願明細書では、「主走査方向」、「副走査方向」、「主走査断面」、「副走査断面」を以下のように定義する。すなわち、主走査方向とは点光源群の配列方向であるＹ方向（第１の方向）、副走査方向とはＸ方向（第２の方向）、主走査断面とはＸＹ断面（第１の断面）、副走査断面とは点光源群の配列方向に垂直な断面であるＺＸ断面（第２の断面）とする。なお、本願明細書で主走査方向を長手方向とも呼ぶ。
【００１１】
主走査方向（長手方向）に延在した管状光源１０１（長手方向に配置される点光源群もしくは長尺光源）から発した照明光は、光源前方の主走査方向に延在した導光体１０２の入射面に入射する。
【００１２】
導光体１０２の入射面に入射した光は、導光体１０２の内部を伝搬して導光体１０２の出射面から出射し、原稿台ガラス００１上に置かれた原稿０００を照明する。原稿面の読取領域からの光束は、複数の反射ミラー００５を介して、読取領域からの光束を受光する受光部としての光電変換素子００７上に、光電変換素子００７に導く結像部としての結像レンズ００６により結像される。そして、副走査駆動装置００８によってキャリッジ００４が副走査方向（Ｘ方向）に移動しながら、原稿の２次元画像を線順次読取方式で読み取っていく。
【００１３】
（導光体）
１）入射面、側面、出射面
図１は、本発明の実施形態に係る導光体１０２の副走査方向の断面図である。長手方向（Ｙ方向）に延在する管状光源１０１の近傍に、導光体１０２の入射面１０３が配置される。導光体１０２は、入射面１０３、原稿０００へ導光される光を出射する出射面１０４、入射面１０３と出射面１０４とをつなぐ側面１０５を備える。そして、夫々の面の間は空気と異なる光学媒質で充填される。本実施形態では、導光体１０２はアクリル樹脂の射出成型によって形成されている。
【００１４】
側面１０５は、副走査断面において入射面１０３の幅よりも広く形成される。そして、側面１０５は集光作用を有しており、曲面形状をしている。本実施形態では、側面１０５は正のパワーを有する楕円面形状としている。これにより、副走査断面において、入射面１０３の中点の位置を楕円面の第１焦点とし、入射面１０３から側面１０５に向かう光を効率良く原稿０００の方向へ偏向させることが可能となる。
【００１５】
そして、出射面１０４は、外方に突出する断面略円弧上の曲面としての正のパワー（屈折力）を備える屈折面（凸面）で形成されている。光源１０１から導光体１０２に入射した光のうち、側面１０５に到達する光は、側面１０５での全反射を介して出射面１０４から出射して効率的に読取領域である原稿読取領域に導くことができる（図２）。一方、光源１０１から導光体１０２に入射された光のうち、側面１０５を介さず直接に出射面１０４に到達する光は、以下に述べる空隙部と、出射面としての正の屈折面（凸面）とで、効率的に原稿読取領域に導くことができる（図３）。
【００１６】
２）空隙部
出射面１０４には出射面１０４から入射面１０３側に向かって空隙部１０６が設けられている。空隙部１０６は、出射面１０４から読取領域側に向かう直接光のうち読取領域（原稿読取領域）に向かわない光が出射面１０４の手前に到達する位置に設けられ、かつ全反射により原稿読取領域に向かわせる光とされる角度に設定されている。ここで、直接光とは、入射面１０３から入射した光源からの光であって、側面１０５を介さずに出射面１０４を介して読取領域側に向かう光である。
【００１７】
そして、空隙部１０６は、入射面１０３から側面１０５に向かう光線が蹴られない範囲で、出射面１０４から入射面１０３に向かって形成される。具体的には、長手方向に垂直な断面内（副走査断面内）で、原稿読取中心から最も遠い入射面１０３の端部を点Ａ、最も近い出射面１０４の端部を点Ｂとするとき、空隙部１０６は出射面１０４から直線ＡＢと交わる部分までの範囲内で形成される。より好ましくは、直線ＡＢと交わる部分まで形成される。
【００１８】
このようにして、入射面１０３から一度も側面１０５で反射しないで出射面１０５から原稿０００に向かう直接光の一部を空隙部１０６で全反射することで、原稿０００において十分な光量を確保し、且つ安定した副走査方向の照明領域を確保できる。
【００１９】
図４に、本実施形態における副走査方向の光量分布を示す。実線は本実施形態の光量分布、波線は従来の実施形態の光量分布を示す。空隙１０６で全反射した光は、画像読取光軸から導光体１０２側にかけて光量を上げることができる。そして、原稿０００の所望の原稿読取領域を確保しながら、原稿浮きにも強くすることができる。
【００２０】
（本実施形態の効果）
このように、本実施形態では管状光源１０１から放射される光を効率良く原稿読取領域に導くと共に、導光体の寸法を従来の導光体と同等にすることで照明装置の大型化を抑えることができる。
【００２１】
《第２の実施形態》
以下、図５乃至図８を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と異なる点は、入射面が導光体の側端面であって光源として点光源が用いられること、出射面に対向する面が拡散面であることである。
【００２２】
１）入射面、拡散面、側面、出射面
図５で、主走査方向端部の点光源（高出力白色ＬＥＤ）２０１は、導光体２０２の外側で導光体２０２の側端面である入射面２０３の近傍に配置される。導光体２０２は、点光源２０１からの光束が入射する入射面２０３、原稿０００へ導光される光束が出射する出射面２０５、出射面２０５に対向し入射面２０３を介した光源からの光束が拡散する拡散面２０４、これらの面を接続する側面２０６を有する。そして、第１の実施形態と同様に、夫々の面の間は空気と異なる光学媒質で充填され、導光体２０２はアクリル樹脂の射出成型によって形成されている。
【００２３】
側面２０６は、集光作用を有しており、曲面形状をしている。本実施形態では、凸のパワーを有した楕円面としている。即ち、副走査断面において、拡散面２０４の中点の位置を楕円面の第１焦点とした楕円反射面と設定することにより、拡散面２０４から側面２０６に向かう光束を効率良く原稿０００の方向へ偏向させることが可能となる。
【００２４】
そして、出射面２０５は、外方に突出する断面略円弧上の曲面としての正の屈折面（凸面）で形成されている。光源２０１から導光体２０２に入射した光が拡散面２０４により拡散された光のうち、側面２０６に到達する光は、側面２０６での全反射を介して出射面２０５から出射して効率的に原稿読取領域に導くことができる（図６）。一方、光源２０１から導光体２０２に入射された光が拡散面２０４により拡散された光のうち、側面２０６を介さず直接に出射面２０５に到達する光は、以下に述べる空隙部と、出射面の正の屈折面（凸面）とで効率的に原稿読取領域に導くことができる（図７）。
【００２５】
２）空隙部
ここで、出射面２０５には出射面２０５から拡散面２０４側に向かって空隙部２０７が設けられている。空隙部２０７は、側面２０６を介さずに拡散面２０４から出射面２０５を介して原稿読取領域側に向かう直接光のうち原稿読取領域に向かわない光が出射面２０５の手前に到達する位置に設けられる。かつ、空隙部２０７は、全反射により原稿読取領域に向かわせる光とする角度に設定される。本実施形態では、入射面が設けられる長手方向に垂直な断面内で、空隙部２０７は、入射面２０３の中心位置と出射面２０５の中心位置とを結ぶ方向と同方向（平行な場合の他、概ね平行な場合も含む）に設けられる。
【００２６】
そして、空隙部２０７は、拡散面２０４から側面２０６に向かう光線が蹴られない範囲で、出射面２０５から拡散面２０４に向かって形成される。具体的には、副走査断面において、原稿読取中心から最も遠い拡散面２０４の端部を点Ａ、最も近い出射面１０４の端部を点Ｂとするとき、空隙部２０７は出射面２０５から直線ＡＢと交わる部分までの範囲内で形成される。より好ましくは、直線ＡＢと交わる部分まで形成される。
【００２７】
このようにして、拡散面２０４から一度も側面２０６で反射しないで出射面２０５から原稿０００に向かう直接光の一部を空隙部２０７で全反射することで、原稿０００において十分な光量を確保し、且つ安定した副走査方向の照明領域を確保できる。
【００２８】
図８に、本実施形態における副走査方向の光量分布を示す。実線は本実施形態の光量分布、波線は従来の光量分布を示す。空隙部２０７で全反射した光は、画像読取光軸から導光体２０２側にかけて光量を上げることができる。そして、原稿０００の所望の原稿読取領域を確保しながら、原稿浮きにも強くすることができる。
【００２９】
（本実施形態の効果）
このように、本実施形態では点光源２０１から放射される光を効率良く原稿読取領域に導くと共に、導光体の寸法を従来の導光体と同等にすることで照明装置の大型化を抑えることができる。
【００３０】
《第３の実施形態》
以下、図９乃至図１２を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態と異なる点は、光源を管状光源から面光源にしたこと、空隙部を副走査断面において２箇所であって曲面形状に形成したことである。
【００３１】
１）入射面、側面、出射面
図９は、本発明の実施形態に係る導光体３０２の副走査方向の断面図である。長手方向（Ｙ方向）に延在する面光源（有機ＥＬ）３０１の近傍に、導光体３０２の入射面３０３が配置される。導光体３０２は、入射面３０３、原稿０００へ導光される光を出射する出射面３０４、入射面３０３と出射面３０４とを接続する側面３０５を備える。そして、夫々の面の間は空気と異なる光学媒質で充填される。本実施形態では、導光体３０２はアクリル樹脂の射出成型によって形成されている。
【００３２】
側面３０５は、副走査断面において入射面３０３の幅よりも広く形成される。そして、側面３０５は集光作用を有しており、曲面形状をしている。本実施形態では、側面３０５は凸のパワーを有した楕円面としている。これにより、副走査断面において、入射面３０３の中点の位置を楕円面の第１焦点とし、入射面３０３から側面３０５に向かう光を効率良く原稿０００の方向へ偏向させることが可能となる。
【００３３】
そして、出射面３０４は、外方に突出する断面略円弧上の曲面としての正の屈折面（凸面）で形成されている。面光源３０１から導光体３０２に入射した光のうち、側面３０５に到達する光は、側面３０５での全反射を介して出射面３０４から出射して効率的に原稿読取領域に導くことができる（図１０）。一方、面光源３０１から導光体３０２に入射された光のうち、側面３０５を介さず直接に出射面３０４に到達する光は、以下に述べる空隙部と、出射面の正の屈折面（凸面）とで効率的に原稿読取領域に導くことができる（図１１）。
【００３４】
２）空隙部
ここで、出射面３０４には出射面３０４から入射面３０３側に向かって曲面形状の空隙部３０６が２箇所設けられている。空隙部３０６は、出射面３０４から原稿読取領域側に向かう直接光のうち原稿読取領域に向かわない光が出射面３０４の手前に到達する位置に設けられ、かつ全反射により原稿読取領域に向かわせる光とする角度に設定されている。そして、空隙部３０６は、入射面３０３から側面３０５に向かう光線が蹴られない範囲で、出射面３０４から入射面３０３に向かって形成される。
【００３５】
ここで、副走査断面において、原稿読取中心から最も遠い入射面３０３の端部を点Ａ、最も近い出射面３０４の端部を点Ｂ、最も近い入射面３０３の端部を点Ｄ、最も近い出射面３０４の端部を点Ｂ、最も遠い出射面３０４の端部を点Ｃとする。このとき、空隙部３０６は、直線ＡＢと直線ＣＤが交わる部分までの範囲内で形成される。より好ましくは、直線ＡＢと直線ＣＤが交わる部分まで形成される。
【００３６】
このようにして、入射面３０３から一度も側面３０５で反射せずに出射面３０５から原稿０００に向かう直接光の一部を空隙部３０６で全反射する。空隙部３０６は曲面形状を有しているため、全反射した光束は効率良く原稿０００に導かれ、十分な光量を確保し、且つ安定した副走査方向の照明領域を確保することが可能となる。
【００３７】
図１２に、本実施形態における副走査方向の光量分布を示す。実線は本実施形態の光量分布、波線は従来の光量分布を示す。空隙部３０６で全反射した光は、画像読取光軸から導光体３０２側にかけて光量を上げることができる。そして、原稿０００の所望の原稿読取領域を確保しながら、原稿浮きにも強くすることができる。
【００３８】
（本実施形態の効果）
このように、本実施形態では面光源３０１から放射される光を効率良く原稿読取領域に導くと共に、導光体の寸法を従来の導光体と同等にすることで照明装置の大型化を抑えることができる。
【００３９】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。
【００４０】
（変形例１）
上述した実施形態では、原稿面の原稿読取領域に対し片側から照明するように１個の導光体を斜設する構成を採った。しかしながら、これに限らず、原稿面の原稿読取領域に対し両側から照明するように、原稿読取領域に対し対称的に複数個（２個）の導光体を斜設する構成を採っても良い。この場合、複数個（２個）の導光体として同一の導光体を用いることができる。
【００４１】
なお、１個の導光体を斜設する構成を前提とし、この導光体に第２の出射面を形成し、第２の出射面に対向する反射部材（ミラー、プリズムなど）を介して原稿読取領域に対し両側から照明する構成を採ることもできる。この場合、
上述した実施形態と同様に原稿読取領域が照明されると共に、第２の出射面および反射部材を介して反対側から原稿読取領域が照明されることになる。
【００４２】
（変形例２）
第１、第２の実施形態では空隙部が平面状に延在し、第３の実施形態では空隙部が曲面状に延在したが、逆に第１、第２の実施形態で空隙部が曲面状に延在し、第３の実施形態では空隙部が平面状に延在しても良い。
【００４３】
（変形例３）
第３の実施形態では空隙部を２箇所設けたが、第２の実施形態でも第３の実施形態と同様に空隙部を２箇所設けることもできる。また、このような２箇所を３個以上の複数個所とすることもできる。
【００４４】
（変形例４）
上述した実施形態では、導光体の側面を正のパワーを有する楕円面形状としたが、正のパワーを有する放物面形状としても良い。
【００４５】
（変形例５）
第２の実施形態では、出射面に対向して拡散面を備えたが、この拡散面の長手方向（主走査方向）で拡散される度合い（拡散度）が変化するようにしても良い（例えば、長手方向の中央部側では端部側に対して拡散度を大きくする）。
【符号の説明】
【００４６】
１０２、２０２、３０２      導光体、１０３、２０３、３０３・・入射面、１０４、２０５、３０４・・出射面、０１１、１０５、２０６、３０５・・側面、１０６、２０７、３０６・・空隙部
【図１】
2015119355.tif 000003
【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】
2015119355.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2015119355.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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