CN1801876A - 照明装置及图像读取装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种冗余区较短的照明装置和安装有该照明装置的图像读取装置。发光单元(10)的发光元件中，位于距离棒状导光体(3)的底面(3b)最远位置的蓝色元件(10a)所发射的光中，如图4(a)所示，和现有技术一样，直接从导光体(3)的端面入射到导光体内的光的冗余区变长。然而，蓝色元件(10a)所射出的光中，如图4(b)所示，通过上述间隙(13)的光在遮盖部(14)的背面发生反射并从缺口(12)的表面入射到导光体(3)内。来自该遮盖部(14)的反射光由于近乎垂直，故冗余区极短。
Description
技术领域
本发明涉及照明原稿的照明装置及安装有该照明装置的图像读取装置(图像传感器)。
背景技术
在传真机、复印机、扫描装置等中安装有图像读取装置，该图像读取装置包括：组装有对原稿照射线状光的棒状导光体的照明装置、以及将来自原稿的反射光会聚于线性图像传感器上的透镜阵列。
如专利文献1及图12所示，上述照明装置的一般构造是，在截面呈コ字形的外壳100中嵌入棒状导光体101，将来自安装于外壳端部的发光单元102的光从棒状导光体101的端面导入到棒状导光体内，使之在棒状导光体内全反射并从上述出射面射出。
如图13所示，在专利文献1中，在棒状导光体101的底面设有涂敷白色涂料等而形成的散射图形103，并相对于从该底面引出的法线偏移来配置发光单元102的三原色的各发光元件102a、102b、102c。
另外，作为避免棒状导光体外从外壳脱落的结构，在专利文献2的图4中公开了靠近外壳的发光单元的端部设有锁定部的结构，进一步，在专利文献3中公开了，为了防止由于热的影响而在外壳的端部和发光单元之间形成间隙，而将外壳在长度方向上呈凹坑状进行等分的结构。
专利文献1：特开平6-217084号公报
专利文献2：特开2003-281913号公报
专利文献3：特开2004-146870号公报
如专利文献1那样，如果采用使三原色的发光元件(元件)相对于从棒状导光体底面引出的法线偏移的构成，则棒状导光体的形状将变为扁平，因此，照明装置的形状也会受到制约。
另一方面，如果将三原色的各发光元件沿着从棒状导光体底面引出的法线配置，则存在图14和图15所说明的问题。
图14(a)～(c)为说明来自蓝色发光元件102a、红色发光元件102b、绿色发光元件102c的光线入射到棒状导光体101中的状态图，来自各发光元件的光线刚好入射到导光体之前具有180°的光分布特性，但如果入射到丙烯制的导光体上，则根据斯内耳定律，来自各发光元件的光的出射角具有约84°的范围。
图15为表示上述各发光元件的主扫描方向(导光体长轴方向)位移和光强度的关系的图表。如上所述，由于来自各发光元件的光朝棒状导光体101内的出射角相等(约84°)，所以离棒状导光体101底面较远位置的蓝色发光元件102a的光的强度，只要离棒状导光体101的入射端面不大于等于5mm，则其不超过80％。这样，即便是单色，如果光强度不足，则该部分也成为不能作为光源使用的冗余区。
现有技术中，上述冗余区很长，作为照明装置，成为无效部分的长度很长。另外，专利文献2和专利文献3中所公开的结构不能解决上述问题。
发明内容
为了解决上述课题，在本发明第1方面所述的照明装置中，棒状导光体的出射面外露并容纳于外壳内，同时在外壳端部安装发光单元，来自该发光单元的光从棒状导光体端面导入到棒状导光体内，使之在棒状导光体内全反射并从上述出射面射出，靠近上述外壳的发光单元的端部在棒状导光体的出射面侧，设有覆盖棒状导光体端部的遮盖部，而且，在靠近发光单元的棒状导光体的出射面侧端部上形成缺口，通过该缺口和上述发光单元之间的间隙，来自发光单元的光在上述遮盖部背面反射并被导入到棒状导光体内。
另外，在本发明第2方面所述的照明装置中，棒状导光体的出射面外露并容纳于外壳内，同时在外壳端部安装发光单元，来自该发光单元的光从棒状导光体端面导入到棒状导光体内，使之在棒状导光体内全反射并从上述出射面射出，在与上述棒状导光体的发光单元相对的端面上，至少在与离棒状导光体底面位置最远的发光元件相对置的部位，当来自上述发光元件的光入射到棒状导光体上时，形成了入射角展宽部分。
本发明的照明装置，特别是在发光单元上所载置的三原色的各发光元件沿从棒状导光体底面的宽度方向中心线引出的法线方向配置时很有效。
上述第2方面所述的照明装置中，作为特定的发光元件发出的光入射到棒状导光体时将入射角展宽的部分，可以考虑使用半球状凹面、半开口圆柱状凹面、半球状凹面、半开口圆柱状凹面、锯齿状凹面、锯齿状凸面或粗糙面等。
另外，本发明的图像读取装置包括：上述照明装置、以及将该照明装置发出的出射光中从原稿反射的光会聚到线性图像传感器的正立等倍成像***(透镜阵列)。
这里，图像读取装置的特征在于，上述正立等倍成像***具有大于等于1mm的焦深，而且上述照明单元在焦深范围内的照度不均在±20％以内。但是，焦深范围指的是将空间频率为6lp(line pair：线对)/mm的黑白周期图形进行正立等倍成像时的调制度大于等于10％的光轴上的范围。
这里，作为空间频率(表示构成图像的周期性结构的细度的量)，选择6lp(line pair：线对)/mm的黑白周期图形，是因为其为通常采用的用来测定调制度的标准。
上述调制度是表示调制深度的指数，如果受到调制的光强度的最大值取值为Imax，最小值为Imin，则调制度(m)＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)。而且，本发明将调制度大于等于10％的光轴上的范围作为焦深范围，是因为其为人们可以明确判断边界值，如果调制度不到10％，将不能明确判断。
而且，在权利要求6中，正立等倍成像***为具有大于等于1mm焦深的***。为了在原稿有皱褶或者折痕时也能够正确地读取图像，需要焦深大于等于1mm，为了即便是书本的中缝时也进行无障碍地读取，焦深最好大于等于1.6mm。
进一步，最好在焦深范围内尽量没有照度不均。本发明中，上述照明不均在±20％以内。这是因为，如果超过±20％则不能进行电气性修正。
作为能够容易发挥上述特性的上述正立等倍成像***，可以考虑使用多个透镜片重叠构成、并且在各透镜片中多数微透镜以规定间距规则地呈二维排列的***，但并未限定于此。
根据本发明，安装有棒状导光体的照明装置的冗余区可以变短。因此，即使照明装置的长度变短，也可以得到与现有技术同等的光强度，并且与其它装置的干扰减少，对装置的设计上是有利的。
附图说明
图1为组装有本发明涉及的照明装置的图像读取装置的剖面图。
图2为本照明装置的主要部分的斜视图。
图3为本照明装置的主要部分的分解斜视图。
图4(a)和(b)为本发明照明装置的蓝色发光元件发出的光线入射到棒状导光体的状态的说明图。
图5表示本发明照明装置的各发光元件的主扫描方向位移和光强度之间的关系的图表。
图6为表示另一个实施例的和图4一样的图。
图7为表示另一个实施例的和图4一样的图。
图8为表示另一个实施例的照明装置的导光体端面的斜视图。
图9表示图6所示另一个实施例的照明装置的各发光元件的主扫描方向位移和光强度之间的关系的图表。
图10表示再另一个实施例的照明装置的导光体端面的斜视图。
图11(a)～(c)为本发明再另一个实施例的照明装置的导光体端面的图。
图12为现有技术的照明装置的斜视图。
图13为现有技术的照明装置的主要部分的斜视图。
图14(a)～(c)为蓝色发光元件、红色发光元件及绿色发光元件射出的光线入射到棒状导光体的状态的说明图。
图15表示现有技术的照明装置的各发光元件的主扫描方向位移和光强度之间的关系的图表。
具体实施方式
下面参照附图对本发明实施方式进行说明。图1为安装有本发明照明装置的图像读取装置的剖面图、图2为该照明装置主要部分的斜视图、图3为该照明装置的主要部分的分解斜视图。
图像读取装置在框体(框架)1上形成有凹部1a和凹部1b，凹部1a的上表面用载置原稿的透明顶板2塞住，将棒状导光体3容纳于外壳4内的线照明装置5被倾斜地固定在凹部1a内，且下方的凹部1b中安装有包括线性图像传感器(光电转换元件)6及其驱动电路7的基板8，进一步，在框体1内保持着等倍成像用透镜阵列9。
而且，线照明装置5的出射面射出的光线照射顶板2上载置的原稿，采用透镜阵列9使其反射光入射到呈线状排列的图像传感器6上。
上述线照明装置5的外壳4的断面呈U字形，棒状导光体3的出射面3a位于外壳4的开口中并嵌入其中。另外，在外壳4的一端安装有发光单元10，在该发光单元10中，蓝色元件10a、红色元件10b、绿色元件10c沿着从棒状导光体3的底面3b的宽度方向中心线引出的法线上被等间隔安装。
另外，棒状导光体3由丙烯等透明树脂成型而成，并被设置成：一个端面与上述发光单元10相对置，并且在其底面3b，使从上述端面入射的光完成漫反射的散射图形11通过涂敷白色涂料而形成凹凸。
另外，靠近棒状导光体3的发光单元10端部的出射面3a侧形成为缺口12，通过该缺口12，在发光单元10和棒状导光体3的端面之间形成间隙13。缺口12如果可以形成间隙13，则可以是任何形状。例如，导光体3的长度可以比通常的导光体短些，并在发光单元10和导光体端部之间产生间隙。
进一步，遮盖部14设置成覆盖上述缺口12。该遮盖部14与外壳4一体形成，但是可以和发光单元10一体形成或也可以不与发光单元10一体形成。最好遮盖部14采用高反射率材料形成。至少遮盖部14中，对从发光单元10所射出的光进行反射的部分形成为高反射率。例如，可以将反射率高的金属或白色树脂等用作遮盖部14。
上文中，发光单元10的发光元件中，位于距离棒状导光体3的底面3b最远位置的蓝色元件10a所射出的光中，如图4(a)所示，和现有技术一样，直接从导光体3的端面入射到导光体内的光的冗余区变长。然而，蓝色元件10a所射出的光中，如图4(b)所示，通过上述间隙13的光在遮盖部14的背面反射并从缺口12的表面入射到导光体3内。来自该遮盖部14的反射光由于近乎垂直，故冗余区极短。
来自蓝色元件10a的光是由图4(a)和图4(b)的光合成的，故总冗余区变短。
图5表示本发明所涉及照明装置的各发光元件的主扫描方向位移和光强度之间的关系的图表，比较图15可知，间隙13附近部位的蓝色元件10a的光强度在导光体端面附近急剧上升，变成和其余的红色元件10b、绿色元件10c的光强度级别相同。因此，冗余区长度也变成现有技术的一半左右。
图6是表示另一个实施例的和图4一样的图，只是上述实施例中，将缺口12形成为直线状，而该实施例中，将缺口12形成为曲线状。通过将缺口12形成为直线状，从而如上所述样各色可以达到平衡，但是通过将缺口12形成为曲线状，从而可以控制各色的方向性。
图7也是表示另一个实施例的和图4一样的图，图8是表示图7示出的另一个实施例的导光体端面的斜视图，该实施例中没有设置缺口，将棒状导光体3的端面形成为平坦面，并在与上述蓝色元件10a相对置的端面表面形成了半球状凹面15a作为入射到棒状导光体的光线的入射角展宽部分。另外，至于散射图形11，在该实施例中，在底面3b形成半开口圆柱状凹部。
通过形成该半球状凹面15a而从蓝色元件10a射出的光的一部分经由半球状凹面15a入射到导光体3内时，向外侧折射并扩展。另外，未经由半球状凹面15a直接从导光体3的端面入射到导光体内的光的冗余区很长，但由于经由上述半球状凹面15a而入射的光几乎垂直，故这些光被合成而冗余区变得极短。
图9表示图6所示另一个实施例的照明装置的各发光元件主扫描方向位移和光强度之间的关系的图表。根据该图表，另一个实施例涉及的照明装置也和上述实施例一样，冗余区长度变为现有技术的一半左右。
图10和图11是表示另一个实施例所涉及的照明装置的导光体端面的斜视图，在图10所示的实施例中，对应于蓝色元件10a、红色元件10b、绿色元件10c，形成半球状凹面15a、15b、15c。尤其是，在该实施例中，增大对应于光量最容易不足的蓝色元件10a的半球状凹面15a的直径，使半球状凹面15b的直径处于中间，半球状凹面15c的直径最小。
图11(a)所示的实施例中，作为入射到棒状导光体的光线之入射角的展宽部分，形成了半开口圆柱状凹面15d、15e。另外，不仅图示的是半球状凹面或半开口圆柱状凹面，也可以形成半球状凸面、半开口圆柱状凸面或粗糙面等。
图11(b)所示的实施例中，作为入射到棒状导光体的光线的入射角展宽部分，形成锯齿状凹面15f、15g、15h，在(c)所示的实施例中，形成了微细的锯齿状凹面相连续的凹面15f、15g。另外，可以用锯齿状凸面替换锯齿状凹面。
本发明的照明装置及图像读取装置组装到复印机、传真机等中很有效。
Claims (6)
1.一种照明装置，将棒状导光体以其出射面外露的方式容纳于外壳内，同时在外壳的端部安装发光单元，来自该发光单元的光从棒状导光体端面导入到棒状导光体内，使之在棒状导光体内全反射并从所述出射面射出，其特征在于：
在靠近所述外壳的发光单元端部棒状导光体的出射面侧，设有覆盖棒状导光体端部的遮盖部，而且，靠近发光单元的棒状导光体的出射面侧端部上形成缺口，通过该缺口和所述发光单元之间的间隙，来自发光单元的光在所述遮盖部背面发生反射并被导入到棒状导光体内。
2.一种照明装置，将棒状导光体以其出射面外露的方式容纳于外壳内，同时在外壳端部安装发光单元，来自该发光单元的光从棒状导光体端面导入到棒状导光体内，使之在棒状导光体内全反射并从所述出射面射出，其特征在于：
在与所述棒状导光体的发光单元相对置的端面上，至少在与离棒状导光体的底面最远位置的发光元件相对置的部位，形成了当来自所述发光元件的光入射到棒状导光体时使入射角展宽的部分。
3.如权利要求1或2所述照明装置，其特征在于：在所述发光单元上，三原色的各发光元件沿从棒状导光体底面的宽度方向中心线引出的法线方向配置。
4.如权利要求2所述照明装置，其特征在于：所述发光元件发出的光入射到棒状导光体上时入射角展宽部分为半球状凹面、半开口圆柱状凹面、半球状凸面、半开口圆柱状凸面、锯齿状凹面、锯齿状凸面或粗糙面。
5.一种图像读取装置，其特征在于，包括权利要求1至权利要求4所述照明装置、以及将从该照明装置射出的出射光中来自原稿的反射光会聚到线性图像传感器的正立等倍成像***。
6.如权利要求5所述图像读取装置，其特征在于：所述正立等倍成像***具有大于等于1mm的焦深，而且所述照明单元在焦深范围内的照度不均在±20％以内。
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