(57)【要約】【課題】光源付近でも赤青緑の光が均一な照射光を照射できる線状光源装置を提供すること。【解決手段】光源と、透光性の材質からなり、細長の形状とされているとともに、上記光源からの光を入射させるための光入射面２ａおよび長手方向に沿って延びる光出射面を有する導光部材２と、を備えており、光入射面２ａに入射した上記光源からの光を上記長手方向に進行させつつ、光出射面から出射させる構成とされた線状光源装置であって、上記光源は、互いに異なる波長の光を発する複数のＬＥＤを具備しており、光入射面２ａの少なくとも一部は、粗面２ｄとされていることを特徴とする線状光源装置を提供する。【選択図】  図３
2007221361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
透光性の材質からなり、細長の形状とされているとともに、上記光源からの光を入射させるための光入射面および長手方向に沿って延びる光出射面を有する導光部材と、を備えており、
上記光入射面に入射した上記光源からの光を上記長手方向に進行させつつ、上記光出射面から出射させる構成とされた線状光源装置であって、
上記光源は、互いに異なる波長の光を発する複数のＬＥＤを具備しており、
上記光入射面の少なくとも一部は、粗面とされていることを特徴とする、線状光源装置。
【請求項２】
上記光入射面は、上記導光部材の長手方向一端に設けられており、かつ上記長手方向に直交しており、
上記複数のＬＥＤは、上記光出射面の出射方向に沿って直列に配置されており、
上記光入射面のうち上記光出射面とは反対寄りの部分が上記粗面とされている、請求項１に記載の線状光源装置。
【請求項３】
上記複数のＬＥＤは、青色光用ＬＥＤと、緑色光用ＬＥＤと、赤色光用ＬＥＤを含んでおり、
上記３つのＬＥＤは、上記光出射面側から上記青色光用ＬＥＤ、上記緑色光用ＬＥＤ、上記赤色光用ＬＥＤの順で配置されている、請求項２に記載の線状光源装置。
【請求項４】
上記光入射面のうち、少なくとも上記赤色光用ＬＥＤと正対する部分が上記粗面とされている、請求項３に記載の線状光源装置。
【請求項５】
上記光入射面のうち、上記緑色光用ＬＥＤと正対する部分がさらに上記粗面とされている、請求項４に記載の線状光源装置。
【請求項６】
上記導光部材のうち上記光出射面とは反対側の面は、上記光入射面寄りの部分が粗面とされている、請求項２ないし５のいずれかに記載の線状光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば画像読取装置などに用いられるものであって、線状の光を出射する線状光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像読取装置は、原稿に光を照射し、その反射光を受光することにより、上記原稿に記載された内容を画像として電気信号化するためのものである。この画像読取装置では、線状光を出射する光源が用いられる場合が多い。たとえば、特許文献１に記載の画像読取装置においても、そのような線状光源装置が用いられている。図８は、従来の線状光源装置の一例を示している。同図に示された線状光源装置Ｘは、２つの光源９１と導光部材９２とを備えている。各光源９１は、青色光用、緑色光用、赤色光用の３つのＬＥＤ９１Ｂ，９１Ｇ，９１Ｒが搭載されている。図９は、これら３つのＬＥＤ９１Ｂ，９１Ｇ，９１Ｒと導光部材の光入射面との位置関係を示す図である。導光部材９２は、透光性を有するアクリル樹脂などからなり、図８における左右方向に延びた形状とされている。導光部材９２には、２つの光入射面９２ａ、反射面９２ｂ、および光出射面９２ｃが形成されている。２つの光入射面９２ａは、導光体９２の長手方向両端に位置している。各光入射面９２ａの正面には、光源９１がそれぞれ配置されている。光源９１からの光は、光入射面９２ａから導光部材９２内へと導入される。反射面９２ｂは、導光部材９２の図中下面に設けられており、長手方向に進行してきた光を図８における図中上方に向けて反射するための面である。光出射面９２ｃは、上記長手方向に延びる断面円弧状の面である。反射部９２ｂによって反射された光は、出射面９２ｃによって指向性を高められて線状光とされる。この線状光が図中上方へと出射され、画像読取装置の読取対象である原稿を照明することができる。
【０００３】
図９に示すように、光源９１においては、ＬＥＤ９１Ｒが他の二つ、ＬＥＤ９１ＢおよびＬＥＤ９１Ｇと比べて反射面９２ｂから離れた位置になるように配置されている。なお、本明細書においては、たとえばＬＥＤ９１Ｂ，９１Ｇ，９１Ｒから出るような、青色の光をＢ、緑色の光をＧ，赤色の光をＲとして表記する。
【０００４】
従来技術においては、光源９１付近で各ＬＥＤ９１Ｂ，９１Ｇ，９１Ｒからの均一な照射光を得るために、各ＬＥＤ９１Ｂ，９１Ｇ，９１Ｒの指向特性やＢ，Ｇ，Ｒの波長などに応じて、各ＬＥＤ９１Ｂ，９１Ｇ，９１Ｒの配置を調整することで解決を試みている。しかしながら、Ｒの波長はＢやＧの波長に較べて長いので、ＲはＢやＧに較べて指向性が高い。このため、Ｒは上記長手方向に沿ってＢやＧよりも長い距離を進まなければ反射面９２ｂへ到達しにくかった。その結果、光源９１付近ではＢやＧに較べてＲの光が届きにくく、Ｒの光量がＢやＧに較べて少なくなっていた。したがって、光出射面９２ｃの長手方向の長さは、読取対象のサイズよりも長くする必要があり、線状光源装置Ｘの小型化を妨げる要因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２００４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光源付近でも赤青緑の光が均一な照射光を照射できる線状光源装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される線状光源装置は、光源と、透光性の材質からなり、細長の形状とされているとともに、上記光源からの光を入射させるための光入射面および長手方向に沿って延びる光出射面を有する導光部材と、を備えており、上記光入射面に入射した上記光源からの光を上記長手方向に進行させつつ、上記光出射面から出射させる構成とされた線状光源装置であって、上記光源は、互いに異なる波長の光を発する複数のＬＥＤを具備しており、上記光入射面の少なくとも一部は、粗面とされていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、上記粗面を通過して上記導光部材内に進入する入射光は、上記粗面によって散乱される。このため、上記入射光の指向性が大幅に減少させられる。通常、このような導光部材においては、上記光出射面とは反対側に反射面が設けられており、上記反射面に当たった光の一部が上記光出射面に向けて進行し、照明光として出射される構造になっている。すなわち、上記粗面によって上記入射光の指向性が減少することで、上記入射光のうち上記入射面付近の上記反射面に到達する光の割合が上昇する。上記反射面に到達する光が増えると上記光出射面から出射される光量も増加する。したがって、上記光入射面付近での出射強度を増加させることができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光入射面は、上記導光部材の長手方向一端に設けられており、かつ上記長手方向に直交している。また、上記複数のＬＥＤは、上記光出射面の出射方向に沿って直列に配置されており、上記光入射面のうち上記光出射面とは反対寄りの部分が上記粗面とされている。このような構成によれば、上記光出射面の上記反射面に近い部分に上記粗面が形成されているので、上記光出射面から離れた位置に対向する光源に対して好適に作用する。
【００１０】
さらに、本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤは、青色光用ＬＥＤと、緑色光用ＬＥＤと、赤色光用ＬＥＤを含んでおり、上記３つのＬＥＤは、上記光出射面側から青色光用ＬＥＤ、緑色光用ＬＥＤ、赤色光用ＬＥＤの順で配置されている。このような構成によれば、比較的指向性が強い赤色光用ＬＥＤを上記粗面に近づけることができる。より好ましくは、上記光入射面のうち、少なくとも上記赤色光用ＬＥＤと正対する部分が上記粗面とされているのがよい。上記緑色光用ＬＥＤと正対する部分がさらに上記粗面とされていてもよい。このような構成によれば、指向性の強い光を上記粗面を通すことで好適に拡散し、その指向性を和らげることができる。
【００１１】
さらに、本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光部材のうち上記光出射面とは反対側の面は、上記光入射面寄りの部分が粗面とされている。このような構成によれば、上記光入射面で拡散された光が、この新たに設けられた粗面によって乱反射される。平滑面による反射であれば、反射光は上記長手方向へ向かう成分を保持しており、上記光入射面付近には向かいにくい。しかし、乱反射であると、上記光入射面付近の上記光出射面へ向かう光の量を比較的に増加させることができる。また、上記導光部材は反射部材によって覆われて使用されることが多いが、この新たに設けられた粗面は、上記反射部材による反射を緩和する働きも備えている。
【００１２】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１に、本発明に係る線状光源装置の一例を備えた画像読取装置Ｂの長手方向に沿う断面図を示している。図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。図１および図２によると、画像読取装置Ｂは、線状光源装置Ａと、ケース４と、基板５と、ゴムコネクタ６と、ガラスカバー７と、受光素子８と、レンズアレイ９とを備えて構成されている。画像読取装置Ｂは、画像読取装置Ｂの長手方向に沿って延びる読取ライン上の原稿を読み取る装置である。本発明に係る線状光源装置Ａは、光源１と、導光部材２と、反射部材３から成り、上記読取ラインを照明するための装置である。
【００１５】
図４には、光源１のＬＥＤが設置された面を正面とした平面図を示している。また、図５には、光源１を図４の裏面から見た図を示している。光源１は、青色光用、緑色光用、赤色光用の３つのＬＥＤ１Ｂ，１Ｇ，１Ｒと、端子群１ａと、を備えて構成されている。また、光源１は、ＬＥＤ１Ｂ，１Ｇ，１Ｒの発光面が、導光部材２の一側面と向かい合うように配置されている。図４に示すように、ＬＥＤ１Ｂ，１Ｇ，１Ｒは斜め上からＬＥＤ１Ｂ，１Ｇ，１Ｒの順に図中左下方向に沿う直線上に設置されている。端子群１ａは、ゴムコネクタ６を介して基板５上に設置された配線パターンと導通させるためのものである。
【００１６】
導光部材２は、たとえばＰＭＭＡなどのアクリル系透明樹脂で形成されており、画像読取装置Ｂの長手方向に一定寸法を有する細長の形状である。この導光部材２は、図１および図２に示すように、光入射面２ａと、反射面２ｂと、光出射面２ｃとを備えて構成されている。図３は、導光部材２の光入射面２ａ付近の斜視図である。
【００１７】
光入射面２ａは、光源１の発光面と対向配置される部分であって、図１に示すように、導光部材２の長手方向に沿う一端に形成されている。図３に示すように、この光入射面２ａの反射面２ｂに接する側には、たとえば、やすりで削ったりするなどによって、粗面２ｄが形成されている。この粗面２ｄが形成された領域を図３および図５では実線または破線による斜線部として示している。図５によると、粗面２ｄは、ＬＥＤ１Ｇと１Ｒに対向する領域に形成されており、ＬＥＤ１Ｂと対向する領域には形成されていない。本実施形態においては、粗面２ｄは、その表面粗さがアヤマダイ株式会社：シボパターン型式ＡＨ０−９４９ｓまたはＡＨ０−１００３ｓ相当とされている。
【００１８】
反射面２ｂは、導光部材２の長手方向に沿って延びており、導光部材２内部からこの反射面２ｂに進行してきた光を導光部材２内部へ折り返させるために鏡面状に形成された、導光部材２の一側面である。この反射面２ｂには、導光部材２の長手方向に沿って一定間で、溝状などの凹凸が形成されており、光を反射させる際にその一部を乱反射させる構造となっている。加えて、図３に示すように、反射面２ｂの光入射面２ａ付近には、たとえば、やすりで削ったりするなどによって、粗面２ｅが形成されている。粗面２ｅが施された反射面２ｂ上の領域を図３では斜線部で示している。この粗面２ｅでは、上記凹凸部が形成された反射面２ｂの他の領域よりも乱反射が起こりやすい。
【００１９】
光出射面２ｃは、導光部材２の長手方向に沿って延びており、導光部材２内部からこの光出射面２ｃに進行してきた光の一部を上記読取ラインへ向けて出射させる、導光部材２の一側面である。この光出射面２ｃは上記読取ラインへ光を集束させるために、断面円弧状に形成されレンズとして機能する。図２に示すように、光出射面２ｃは反射面２ｂと反対側の側面となっている。
【００２０】
反射部材３は、たとえば白色の合成樹脂製であり、図２に示すように、ケース４内に収容され、導光部材２のホルダとしての役割を果たす。この反射部材３は、導光部材２から漏れ出る光を導光部材２内へ戻すために設けられている。このため、導光部材２の光入射面２ａと光出射面２ｃとを除く略全面を覆うように形成されている。
【００２１】
ケース４は、たとえば合成樹脂製であり、長手方向に沿って長細な箱型状に形成されている。このケース４は、図１における図中上面部の略全面が開口するとともに、底面部にも開口部が設けられている。ケース４の内部にはこの画像読取装置Ｂの主要部品が収容されている。
【００２２】
基板５は、たとえばエポキシ樹脂製またはセラミック製であり、ケース４の底部に嵌め込まれており、受光素子８を搭載している。また、図示していないが、基板５上には、受光素子８を実装するため、または、光源１に電力供給するための配線パターンが形成されている。この配線パターンと外部制御機器を接続するためのコネクタ端子も搭載されている。
【００２３】
受光素子８は、基板５上に、画像読取装置Ｂの長手方向に延びる列状に複数並べられている。この受光素子８は受光した光を光電変換し、上記配線パターンを通じて電気信号として出力するものである。
【００２４】
ゴムコネクタ６は、たとえば、上記配線パターンと光源１の端子群１ａとを導通させるためのものであり、内部に導通部材を組み込んだゴムケースである。このゴムコネクタ６は、光源１と基板５の間に圧入されて用いられる。
【００２５】
ガラスカバー７は、透明なガラスで形成されており、ケース４の図２中上面部の開口に嵌合するように形成されている。このガラスカバー７上に読取原稿を設置することができる。
【００２６】
レンズアレイ９は、上記読取ラインにおいて原稿によって反射された光を受光素子８に集束させるためのものである。このレンズアレイ９としては、たとえば原稿画像を正立等倍に集束可能な多数のレンズを長手方向に並べたものである。
【００２７】
この画像読取装置Ｂは、長手方向に沿う読取ライン上に、例えば加圧ローラ等を用いて送り込まれる原稿を読み取り、電気信号として出力する装置である。すなわち、まず、光源１から発せられた光は、光入射面２ａより導光部材２内に導入される。光入射面２ａより導入された光は、上記長手方向に沿って進行するする光を中心に導光部材２内部を放射状に進行する。それらの光のうち反射面２ｂにおいて乱反射された光の一部は直接光出射面２ｃへ到達し、また一部はその他の側面での反射を経て光出射面２ｃへ到達する。光出射面２ｃへ到達した光のうち一部は、光出射面２ｃのレンズ効果により上記読取ラインに向けて線状光として出射される。この線状光により、上記読取ライン全長を照明することができる。この読取ライン上に送り込まれた原稿によって反射された光はレンズアレイ９によって受光素子８に集束される。受光素子８が感知した光量に応じて電気信号を出力することで、画像読取装置Ｂは、原稿を電気信号として読み取ることができる。さらに、基板５上に形成された配線パターンを通じて上記電気信号を出力することができる。
【００２８】
この画像読取装置Ｂでカラー原稿を適切に読み取るには、原稿を照明するＢ，Ｇ，Ｒのそれぞれが、上記読取ライン上全長に渡って、それぞれがほぼ均一である必要がある。すなわち、導光部材２は、３個のＬＥＤ１Ｂ，１Ｇ，１Ｒからの光が、上記読取ライン上のほぼ全長に渡って均一になるように構成されている必要がある。
【００２９】
以下、このような画像読取装置Ｂに組み込まれている線状光源装置Ｘの効果について説明する。
【００３０】
一般的に、波長の長い光ほど屈折率が低いので、比較的拡散されにくく、指向性が高くなる。このため、光源１におけるＬＥＤの配置は、反射面２ｂに近い順にＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂとなっている。すなわち、光の主進行方向と平行である反射面２ｂには、波長の長い光ほど届きにくいので、波長が長い光を出すＬＥＤほど反射面２ｂに近くなるように配置されている。
【００３１】
さらに、光入射面２ａのＬＥＤ１Ｒおよび１Ｇに対向する領域に粗面２ｄが形成されているので、ＬＥＤ１Ｒおよび１Ｇから出た光は、導光部材２に入射する際に、粗面２ｄによって拡散される。粗面２ｄによる拡散によって、ＬＥＤ１Ｒおよび１Ｇから出た光のうち、光入射面２ａ付近で反射面２ｂに達する光の割合が増える。加えて、反射面２ｂには、光入射面２ａ付近において粗面２ｅが形成されている。この粗面２ｅにおいては、導光部材２内から進行してきた光は乱反射される。これにより、ＬＥＤ１Ｒおよび１Ｇから発射され、粗面２ｅへ進行した光の一部は、乱反射により光入射面２ａ直近の光出射面２ｃへ到達する。すなわち、たとえば、反射部材３などによる通常の反射では図３における図中右方向へ光は進みがちだが、乱反射では図３における図中左方向へ向かう成分を持つ光も生じる。Ｂはもともと拡散しやすいので、粗面２ｄを通さずとも粗面２ｅにその一部が到達し、光入射面２ａ直近の光出射面２ｃへ到達することができる。
【００３２】
以上のように、導光部材２は、Ｂ，Ｇ，Ｒのいずれもが光入射面２ａ直近の光出射面２ｃへ到達可能な構成となっている。したがって、導光部材２の光出射面２ｃは、Ｂ，Ｇ，Ｒのいずれも長手方向のほぼ全長に渡って均一に出射することが可能となる。
【００３３】
図６および図７は、光出射面２ｃ上の長手方向位置と出射輝度との関係を示している。図６は粗面２ｄと粗面２ｅとを形成していない導光部材を用いた場合の結果である。図７は、粗面２ｄと粗面２ｅとが形成された導光部材２を用いた場合の結果である。なお、この粗面２ｄと粗面２ｅとは、表面粗さがアヤマダイ株式会社：シボパターン型式ＡＨ０−９４９ｓまたはＡＨ０−１００３ｓ相当の粗面である。また、図６および図７において、長手方向位置は、光出射面上の各位置を光入射面側からのｄｏｔ数で表したものである。
【００３４】
図６と図７とを比較すると、図６の場合に較べて図７の場合では、０ｄｏｔ付近において、Ｒの出射輝度が増加している。すなわち、粗面２ｄおよび粗面２ｅを形成することで、光出射面２ｃのより広い領域が均一な照明光を提供できることが分かる。このことは、導光部材２の小型化を可能とし、それに伴い画像読取装置の小型化をも可能とする。
【００３５】
本発明に係る線状光源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る線状光源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、粗面２ｄをＲに対向する領域だけに形成したり、粗面２ｅを形成しなかったり、種々の形態が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る線状光源装置の一例を備えた画像読取装置の長手方向に沿う断面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る線状光源装置の一例における導光部材の要部斜視図である。
【図４】本発明に係る線状光源装置の一例における光源の概略平面図である。
【図５】本発明に係る線状光源装置の一例における光源と導光部材との位置関係を示す図である。
【図６】比較例の線状光源装置における、長手方向位置と出射輝度との関係を示した図である。
【図７】図１に示す線状光源装置における、長手方向位置と出射輝度との関係を示した図である。
【図８】従来の線状光源装置における光源と導光部材との位置関係を示す図である。
【図９】従来の線状光源装置における３つのＬＥＤと導光部材の光入射面との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ          線状光源装置
Ｂ          画像読取装置
１Ｂ        青色用ＬＥＤ
１Ｇ        緑色用ＬＥＤ
１Ｒ        赤色用ＬＥＤ
１          光源
１ａ        端子
２          導光部材
２ａ        光入射面
２ｂ        反射面
２ｃ        光出射面
２ｄ，２ｅ  粗面
３          反射部材
４          ケース
５          基板
６          ゴムコネクタ
７          ガラスカバー
８          受光素子
９          レンズアレイ
【図１】
2007221361.tif 000003
【図２】
2007221361.tif 000004
【図３】
2007221361.tif 000005
【図４】
2007221361.tif 000006
【図５】
2007221361.tif 000007
【図６】
2007221361.tif 000008
【図７】
2007221361.tif 000009
【図８】
2007221361.tif 000010
【図９】
2007221361.tif 000011