JP2009302646A - 棒状導光体および画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い光強度と良好な照明深度特性を実現する。
【解決手段】棒状導光体２６は、光が入射される端面と、端面から入射された光を散乱させる散乱パターンが形成された底面と、底面と対向するように位置し、光を外部に出射する出射部３２とを備える。出射部３２は、第１平面３２ａおよび第２平面３２ｂが連設されて構成されており、且つ、第１平面３２ａが第２平面３２ｂよりも面積が小さくなるように形成されることにより、長手方向に直交する断面形状が非対称な形状となるように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、端面から入射した光を所定の出射部から出射する棒状導光体、および該棒状導光体を組み込んだ画像読取装置に関する。

ファクシミリ、複写機、スキャナ装置には、原稿にライン状の光を照射する棒状導光体と、原稿からの反射光をラインイメージセンサに集光するレンズアレイとを備えた画像読取装置が組み込まれている。

このような画像読取装置においては、原稿の一部が浮いた状態でガラス板上に載置される場合がある。このような原稿の浮いた部分（以下、浮き部と称する）を読み取るためには、浮き部を十分な明るさで照明する必要がある。原稿を浮かせたときの光強度の変化は、照明深度特性として表される。特許文献１には、十分な光強度を実現しつつ、良好な照明深度特性を得るために、棒状導光体の出射部に、出射光の光強度分布を副走査方向にシフトしてレンズアレイの光軸上に最適光強度分布を近づける偏向手段を設ける技術が開示されている。
特開２００６−１４８５０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、目標とする位置での光強度を高くすることは可能であるが、照明深度特性に関しては依然として改善の余地がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い光強度を実現するとともに良好な照明深度特性得ることのできる棒状導光体、および該棒状導光体を用いた画像読取装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の棒状導光体は、光が入射される端面と、端面から入射された光を散乱させる散乱パターン形成面と、散乱パターン形成面と対向するように位置し、光を外部に出射する出射部とを備える棒状導光体であって、出射部は、複数の平面が連設されて構成されており、且つ長手方向に直交する断面形状が非対称な形状となるように形成されている。出射部は、短手方向の一方の端に位置する第１平面が、他方の端に位置する第２平面よりも面積が小さくなるように形成されていてもよい。

高い光強度と良好な照明深度特性は相反する特性であるが、この態様に係る棒状導光体では、ある一平面の照射特性を他の平面の照射特性で補完させることができるので、高い光強度と良好な照明深度特性を両立させることができる。

出射部は、第１平面と第２平面とが連設されて構成されていてもよい。また、出射部は、第１平面と第２平面とのなす内角が、９０度から１２０度となるように形成されていてもよい。また、出射部は、第１平面と第２平面とのなす内角の二等分線と、散乱パターン形成面の法線とのなす鋭角が、１０度から２０度となるように形成されていてもよい。

本発明の別の態様は、画像読取装置である。この装置は、原稿に光を照射する上述の棒状導光体と、棒状導光体からの出射光のうち原稿からの反射光を集光するレンズアレイと、レンズアレイにより集光された光を受光するラインイメージセンサとを備える画像読取装置であって、棒状導光体は、第１平面が原稿側に位置し、第２平面がラインイメージセンサ側に位置するように取り付けられる。

この態様によると、高い光強度と良好な照明深度特性を両立させた画像読取装置を構成できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、高い光強度を実現するとともに良好な照明深度特性得ることのできる棒状導光体、および該棒状導光体を用いた画像読取装置を提供できる。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像読取装置１０の断面図である。図１に示すように、画像読取装置１０は、フレーム（筐体）１２と、原稿Ｇを載置するためのガラス板１４と、原稿Ｇに光を照射するライン照明装置１６と、原稿Ｇからの反射光を集光するロッドレンズアレイ１８と、ロッドレンズアレイ１８により集光された光を受けるラインイメージセンサ（光電変換素子）２０とを備える。

フレーム１２の上方には凹部１２ａが形成され、下方には凹部１２ｂが形成されている。上方の凹部１２ａ内には、ライン照明装置１６が斜めに固定されている。ライン照明装置１６は、照射光の光軸が、ロッドレンズアレイ１８の光軸Ａｘとガラス板１４の上面との交点を通るように固定される。また、凹部１２ａの上面は、ガラス板１４で覆われている。下方の凹部１２ｂには、ラインイメージセンサ２０を備えた基板２２が取り付けられている。さらに、フレーム１２の凹部１２ａと凹部１２ｂに間には、ロッドレンズアレイ１８が保持されている。

画像読取装置１０においては、ライン照明装置１６からの出射光がガラス板１４を通して原稿Ｇに当てられ、原稿Ｇからの反射光をロッドレンズアレイ１８を介してラインイメージセンサ２０にて検出することで原稿Ｇを読み取る。ガラス板１４に対してフレーム１２を副走査方向に走査することにより、原稿Ｇの所望の領域の読み取りを行うことができる。

図２は、ライン照明装置１６の斜視図である。また、図３は、ライン照明装置１６の分解斜視図である。図２および図３に示すように、ライン照明装置１６においては、棒状導光体２６が白色の導光体ケース２８に装填されるとともに、一端に発光ユニット２４が設けられている。

図３に示すように、発光ユニット２４は、３個の発光素子（ＬＥＤ）２４ａ、２４ｂ、２４ｃを備えている。具体的には、発光素子２４ａがレッド（Ｒ）、発光素子２４ｂがグリーン（Ｇ）、発光素子２４ｃがブルー（Ｂ）のＬＥＤである。

ライン照明装置１６の導光体ケース２８は、断面Ｕ字状に形成されている。棒状導光体２６は、アクリルなどの透明樹脂を射出成形して得られ、その断面形状は七角形状に形成されている。導光体ケース２８に装填されたときに導光体ケース２８の底面に対向する棒状導光体２６の底面２６ａには、棒状導光体２６に入射した光を散乱させるための光散乱パターン３０が白色塗料をスクリーン印刷等することによって形成されている。

光散乱パターン３０は、発光ユニット２４から離れるにつれて面積が増加するように形成されている。図示の例では、光散乱パターン３０は、発光ユニット２４から離れるにつれて長手方向に幅が長くなるように形成されている。光散乱パターン３０は、発光ユニット２４から離れるにつれて短手方向に幅が長くなるように形成されてもよい。要は、入射面から遠くなるに従って光散乱パターン３０の形成領域を広くすることで、出射部３２から出射される光が長手方向（画像読取装置１０に設けられた際には主走査方向）の全長に亘って均一になるようにすればよい。

棒状導光体２６において、底面２６ａと対向する位置には、光を外部に出射する出射部３２が設けられている。本実施の形態において、出射部３２は、第１平面３２ａと第２平面３２ｂとが連設されて構成されている。棒状導光体２６が導光体ケース２８に装填された状態において、第１平面３２ａと第２平面３２ｂは導光体ケース２８から露出している。

棒状導光体２６の長手方向の側面のうち、底面２６ａ、第１平面３２ａおよび第２平面３２ｂ以外の４つの側面は、導光体ケース２８によって覆われており、底面２６ａの光散乱パターン３０によって散乱された光を反射して出射部３２より出射させる反射面として機能する。従って、光散乱パターン３０を構成する第１平面３２ａおよび第２平面３２ｂからは、底面２６ａの光散乱パターン３０からの散乱光、および４つの側面からの反射光が出射される。なお、棒状導光体２６を導光体ケース２８に装填するのに代えて、棒状導光体２６の側面を反射層でコーティングすることにより、反射面を構成してもよい。この場合、導光体ケース２８に棒状導光体２６を装填する工程が不要となるので、コストを削減できる。

棒状導光体２６の出射部３２を構成する第１平面３２ａおよび第２平面３２ｂは、それぞれ長方形状の平面に形成されている。第１平面３２ａと第２平面３２ｂは、それぞれの一方の長手辺同士が接続されている。また、それぞれの他方の長手辺は、それぞれ隣接する側面に接続されている。図示の例においては、第１平面３２ａと第２平面３２ｂとが接続する頂部３２ｃは、湾曲部のない直線状の角部となっているが、Ｃ面またはＲ面などの面取りを施してもよい。この場合、頂部３２ｃの欠けを防止できる。

本実施の形態において、第１平面３２ａと第２平面３２ｂは、異なる面積となるように形成される。具体的には、第１平面３２ａの面積が、第２平面３２ｂの面積よりも小さく形成される。このように形成された出射部３２は、長手方向に直交する断面形状が非対称な形状となっている。そして、ライン照明装置１６は、図１に示すように、第１平面３２ａが原稿Ｇ側に位置し、第２平面３２ｂがラインイメージセンサ２０側に位置するようにフレーム１２に取り付けられる。

図４は、ライン照明装置１６から出射される光の様子を説明するための図である。図４では、原稿Ｇの一部がガラス板１４から浮いており、その浮き部Ｆに対してライン照明装置１６が光を照射している様子を示している。図４では、最も浮き量の大きい部分がロッドレンズアレイ１８の光軸Ａｘ上に位置している様子を示している。

図４では、第１平面３２ａから出射される代表的な光線Ｌ１と、第２平面３２ｂから出射される代表的な光線Ｌ２が図示されている。なお、図４においては、第１平面３２ａ、第２平面３２ｂのそれぞれ一点から光線が出射されるように図示されているが、実際には光線は、第１平面３２ａ、第２平面３２ｂの全面から出射される。

本実施の形態においては、棒状導光体２６の出射部３２を原稿Ｇ側の第１平面３２ａとラインイメージセンサ２０側の第２平面３２ｂで構成し、第１平面３２ａを第２平面３２ｂよりも小さく形成して出射部３２の断面形状を非対称な形状としている。これにより、第１平面３２ａは、ロッドレンズアレイ１８の光軸Ａｘとガラス板１４の上面との交点周辺を高い光強度で照明するように配光される。また、第２平面３２ｂは、浮き部Ｆのロッドレンズアレイ１８の光軸Ａｘ上を高い光強度で照明するように配光される。第１平面３２ａと第２平面３２ｂとがこのような配光となることにより、第１平面３２ａの照射特性と第２平面３２ｂの照射特性とが互いに補完し合うため、原稿Ｇを高い光強度で照明することができるとともに、原稿Ｇの浮き量が大きくなっても光強度変化の小さい良好な照明深度特性を実現できる。

次に、好適な第１平面３２ａと第２平面３２ｂの配置について説明する。図５は、棒状導光体２６のシミュレーションモデルを示す。図５に示すように、第１平面３２ａと第２平面３２ｂとのなす内角を内角θ１とし、内角θ１の二等分線Ｌｄと光散乱パターン３０が形成された底面２６ａの法線Ｌｎとのなす鋭角を方位θ２とする。出射部３２の頂部３２ｃの位置は、内角θ１と方位θ２によって定まる。すなわち、出射部３２の形状は、内角θ１と方位θ２によって定まる。

図６は、方位θ２と光強度との関係を内角θ１ごとにシミュレーションした結果を示す。図６の縦軸は光強度を表し、横軸は方位θ２を表す。光強度の測定位置は、ロッドレンズアレイ１８の光軸Ａｘとガラス板１４の上面との交点である。シミュレーションを行った内角θ１は、６０度、７５度、８２．５度、９０度、９７．５度、１０５度および１２０度である。

ここで、光強度が４ａ.ｕ.以上をラインイメージセンサ２０で読み取るのに十分な明るさとすると、図６より、内角θ１を８２．５度から１２０度に設定し、方位θ２を２．５度から２０度に設定することにより、十分な明るさが得られることが分かる。

図７は、方位θ２と照明深度との関係を内角θ１ごとにシミュレーションした結果を示す。図７の縦軸は、原稿Ｇがガラス板１４から３ｍｍ浮いたときの光強度の低下度合いを示している。たとえば、内角θ１を９０度、方位θ２を０度に設定した場合、原稿Ｇがガラス板１４から３ｍｍ浮いていると、原稿Ｇの浮きがないときの５０％の明るさの光しか照射されないことを意味する。シミュレーションを行った内角θ１は、図６と同様に６０度、７５度、８２．５度、９０度、９７．５度、１０５度および１２０度である。

ここで、照明深度が６８％以上を十分な照明深度とすると、内角θ１を９０度から１２０度に設定し、方位θ２を１０度から２５度に設定することにより、十分な照明深度が得られることが分かる。従って、図６と図７を考慮すると、内角θ１を９０度から１２０度設定し、方位θ２を１０度から２０度に設定して出射部３２を構成することにより、高い光強度と良好な照明深度特性を両立させることができる。

上述の実施の形態では、第１平面３２ａと第２平面３２ｂの２つの平面により棒状導光体２６の出射部３２を構成したが、平面の数はこれに限られず、たとえば３つ平面などの複数の平面によって棒状導光体の出射部が構成されてもよい。この場合、短手方向の一方の端に位置する第１平面が、他方の端に位置する第２平面よりも面積が小さくなるように形成されて、出射部の断面形状が非対称な形状となることが好ましい。複数の平面で出射部を構成することにより、ある一平面の照射特性を他の平面の照射特性で補完させることができるので、高い光強度と良好な照明深度特性を両立させることができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施の形態に係る画像読取装置の断面図である。 ライン照明装置の斜視図である。 ライン照明装置の分解斜視図である。 ライン照明装置から出射される光の様子を説明するための図である。 棒状導光体のシミュレーションモデルを示す図である。 方位θ２と光強度との関係を内角θ１ごとにシミュレーションした結果を示す図である。 方位θ２と照明深度との関係を内角θ１ごとにシミュレーションした結果を示す図である。

符号の説明

１０ 画像読取装置、 １２ フレーム、 １４ ガラス板、 １６ ライン照明装置、 １８ ロッドレンズアレイ、 ２０ ラインイメージセンサ、 ２４ 発光ユニット、 ２６ 棒状導光体、 ２８ 導光体ケース、 ３０ 光散乱パターン、 ３２ 出射部、 ３２ａ 第１平面、 ３２ｂ 第２平面。

Claims (6)

1. 光が入射される端面と、
   前記端面から入射された光を散乱させる散乱パターン形成面と、
   前記散乱パターン形成面と対向するように位置し、光を外部に出射する出射部と、
   を備える棒状導光体であって、
   前記出射部は、複数の平面が連設されて構成されており、且つ長手方向に直交する断面形状が非対称な形状となるように形成されていることを特徴とする棒状導光体。
2. 前記出射部は、短手方向の一方の端に位置する第１平面が、他方の端に位置する第２平面よりも面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の棒状導光体。
3. 前記出射部は、前記第１平面と前記第２平面とが連設されて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の棒状導光体。
4. 前記出射部は、前記第１平面と前記第２平面とのなす内角が、９０度から１２０度となるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の棒状導光体。
5. 前記出射部は、前記第１平面と前記第２平面とのなす内角の二等分線と、前記散乱パターン形成面の法線とのなす鋭角が、１０度から２０度となるように形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の棒状導光体。
6. 原稿に光を照射する請求項２から５のいずれかに記載の棒状導光体と、
   前記棒状導光体からの出射光のうち前記原稿からの反射光を集光するレンズアレイと、
   前記レンズアレイにより集光された光を受光するラインイメージセンサと、
   を備える画像読取装置であって、
   前記棒状導光体は、前記第１平面が前記原稿側に位置し、前記第２平面が前記ラインイメージセンサ側に位置するように取り付けられることを特徴とする画像読取装置。

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