JP3667911B2 - 線状光源装置、これに用いる導光部材、およびこの導光部材を用いた線状光源装置を備える画像読み取り装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本願発明は、いわゆる密着型イメージセンサなどの原稿読み取り用の原稿照明として好適に利用することができる線状光源装置、これに用いる導光部材、およびこの導光部材を用いた線状光源装置を備える画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、線状光源装置の一例としては、たとえば特開平６−２１７０８４号公報に所載のものがある。同公報に所載の線状光源装置は、本願の図２０に示すように、一定長さを有する直方体状の透明部材からなる導光部材１ｅの長手方向一端部の端面を光入射部１５ｅとして、この光入射部１５ｅに対向させて光源９ｅを配したものである。上記導光部材１ｅは、長手方向に延びる複数の外周側面のうち、第１側面を光出射面１２ｅとし、この光出射面１２ｅと厚み方向に対向する第２側面を光乱反射面１４ｅとしている。
【０００３】
上記構成の線状光源装置では、光入射部１５ｅから導光部材１ｅの内部に入射した光を、導光部材１ｅの長手方向に進行させつつ、光乱反射面１４ｅの各部においてその光を乱反射させることにより、この乱反射された光を光出射面１２ｅから外部に出射させることができる。このため、上記光出射面１２ｅの長さを、原稿Ｄの幅寸法と略同等な寸法にてしおけば、原稿Ｄの幅方向の全長域に光をライン状に照射することができる。このような手段によれば、たとえば図２１に示すように、原稿Ｄの幅方向に沿って光源９を所定ピッチ間隔で多数設けていた手段と比較すると、その光源の数を非常に少なくすることができ、生産コストを安価にすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の線状光源装置では、次のような不具合があった。
【０００５】
すなわち、上記従来の線状光源装置に用いられている導光部材１ｅは、基本的には、単なる直方体状であり、光入射部１５ｅとは反対側に位置する長手方向他端部の端面５Ｎは、導光部材１ｅの長手方向に直交する非傾斜状の平面とされている。このような構成では、導光部材１ｅの内部に入射してその長手方向に進行する光が、上記端面５Ｎに達したときの上記端面５Ｎに対する光の入射角が小さくなり、この入射角が、上記導光部材１ｅの材質で特定される全反射臨界角よりも小さな入射角となる可能性が高くなる。このため、上記端面５Ｎに達した光の多くは、上記端面５Ｎをそのまま透過し、導光部材１ｅの外部に射出される割合が多くなる。このような現象は、光の出射ロスを招き、好ましくない。
【０００６】
一方、従来では、上記のような不具合を解消する手段として、上記端面５Ｎに金属を蒸着し、上記端面５Ｎを光反射面とすることにより、上記端面５Ｎから光が外部に漏れることを防止することも試みられている。ところが、従来では、上記端面５Ｎは、導光部材１ｅの長手方向に対して直交した面であることに原因し、金属蒸着処理を行うためのチャンバー内に導光部材１ｅを水平状にセッティングしたのでは、上記端面５Ｎが鉛直方向の面となってしまい、上記端面５Ｎに対して金属を効率良く蒸着させることが困難となっていた。
【０００７】
このように、従来では、上記導光部材１ｅの端面５Ｎに金属を蒸着させる場合には、その製造作業効率が悪くなる一方、上記端面５Ｎに金属を蒸着させない場合には、上記端面５Ｎから光が無駄に漏れてしまい、光の照射効率が悪化するという不具合があった。
【０００８】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、導光部材の長手方向端部の端面から光が無駄に漏れることを極力回避でき、導光部材を用いた線状光源装置の光照射効率を高めることをその課題としている。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
すなわち、本願発明の第１の側面によれば、線状光源装置に用いる導光部材として、次に述べるような導光部材が提供される。
【００１１】
本願発明によって提供される導光部材は、一定長さを有する透明部材の長手方向に延びる複数の外周側面の第１側面が光出射面とされているとともに、上記複数の外周側面のいずれかの領域が光入射部とされており、この光入射部から上記透明部材内に進入した光が上記透明部材の長手方向に進行しつつ上記光出射面の各部から外部へ出射するように構成されている導光部材であって、上記光入射部は、光源を配置可能な凹部として設けられており、かつ、上記第１側面における上記光入射部と対向する位置には、２つの傾斜面をもつ断面略Ｖ字状の凹入部が形成されているとともに、上記透明部材の長手方向端部の端面は、上記第１側面と同一方向を向く傾斜面として形成されており、かつ上記端面と上記凹入部の底部領域とのそれぞれに、光反射材料が蒸着されていることに特徴づけられる。
【００１２】
上記導光部材においては、上記光入射部は、上記第１側面に対して上記透明部材の厚み方向に対向する第２側面の長手方向中間部に設けられており、かつ上記透明部材の長手方向の両端部のそれぞれの端面が上記第１側面と同一方向を向く傾斜面とされている構成とすることができる。
【００１４】
本願発明によって提供される上記導光部材においては、透明部材の長手方向端部の所定の端面が傾斜面とされているために、光入射部から透明部材内に入射してその長手方向に進行する光が上記端面に達した際の上記端面に対する光の入射角を大きくし、その入射角が透明部材の材質で特定される全反射臨界角よりも大きくなる割合を高めることができる。したがって、透明部材の長手方向に進行して上記端面に達した光が、透明部材の外部にそのまま出射する割合を少なくすることが可能となる。その結果、透明部材の長手方向端部の端面から漏れる光の量を少なくし、所望の被照射領域に対する光の照射効率を高めることができるという効果が得られる。
【００１５】
また、本願発明によって提供される導光部材においては、上記端面に光反射部材を蒸着することによって、上記端面から光が漏れることをより徹底して防止することができる。この場合、上記端面は傾斜面であるから、上記端面に光反射材料を蒸着する作業処理時において、透明部材を水平状態にセッティングした場合であっても、傾斜面としての上記端面に対して所望の光反射材料を効率良く蒸着することが可能となる。したがって、上記端面への光反射材料の蒸着処理も容易にすることができるという効果も得られる。
【００１６】
また、本願発明によって提供される導光部材においては、透明部材の長手方向に延びる複数の外周側面のいずれかの領域を光入射部としているために、所望の光源を光入射部内に配置させる場合には、この光源が、透明部材の長手方向端部の外方に大きくはみ出すことを適切に回避することができ、線状光源装置全体の長手方向のサイズを小さくすることができるという効果も得られる。
【００２０】
さらに、このような構成によれば、透明部材の内部を長手方向に進行し、この透明部材の端面に達する光の多くを、第１側面に入射するように反射させることができ、しかもこの反射された光を第１側面によって全反射させることが可能となる。したがって、透明部材の長手方向端部に進行し、端面によって反射された光が、第１側面の長手方向端部領域から集中的に外部へ透過することを解消することが可能となる。その結果、第１側面の長手方向端部領域から出射する光の量が、第１側面の他の領域から出射する光の量と比べて格段に多くなることを防止し、出射光量の照度のバラツキを少なくすることができる。
【００２２】
また、このような構成によれば、第２側面の光入射部から透明部材内に入射した光を、第１側面の凹入部の２つの傾斜面によって反射させて、透明部材の長手方向に適切に進行させてゆくことができる。したがって、第２側面の光入射部から透明部材内に入射した光が、そのままこの光入射部と対向する第１側面の位置から外部に出射することを防止し、第１側面の長手方向各所から出射する光の量の均一化を図ることが可能となる。また、上記凹入部の底部領域にも、光反射材料が蒸着されているために、この底部領域から光が外部に出射することを略完全に防止することができ、これらの部分が他の部分よりも明るく見える輝点または輝線となることを回避することが可能となる。すなわち、断面略Ｖ字状の凹入部を形成する場合には、２つの傾斜面の底部の繋ぎ目を厳密な意味で鋭角に形成することは難しく、たとえばこれら２つの傾斜面の繋ぎ目部分が丸みを帯びたり、あるいは小さな平面部分になるのが一般的である。このような部分においては、光入射部から透明部材内に入射した光がそのまま外部に透過してしまう傾向が強い。ところが、上記凹入部の底部領域に光反射材料を蒸着すれば、そのような不具合を無くすことができ、その領域が輝点または輝線として見えることを適切に防止することが可能となる。さらに、上記端面は、上記第１側面と同一方向を向く傾斜面とされているために、上記凹入部の底部領域への光反射材料の蒸着処理と端面への光反射材料の蒸着処理とを同時に行うこともでき、それら各部への蒸着作業を能率良く行うこともできる。
【００２３】
本願発明の第２の側面によれば、線状光源装置が提供される。この線状光源装置は、本願発明の第１の側面によって提供されるいずれかの導光部材と、この導光部材の光入射部内に配置されるとともに投光を行う光源と、を具備していることに特徴づけられる。上記光源としては、たとえばＬＥＤを用いることができ、より具体的には、白色光を発するＬＥＤ、またはＲ，Ｇ，Ｂの各光を発する３種類のＬＥＤを組み合わせたものを用いることができる。上記光源は、たとえばＬＥＤを導光部材の光入射部に接着剤などを用いて付属させてもよいし、基板あるいはフレキシブルケーブルなどに実装したＬＥＤを上記導光部材の光入射部に隣接させてもよい。
【００２４】
本願発明の第３の側面によれば、画像読み取り装置が提供される。この画像読み取り装置は、原稿読み取り面に対向配置された原稿に光源装置からの光を照射し、上記原稿読み取り面上に設定された読み取りラインにおける原稿からの反射光を上記読み取りライン方向に配列された複数の受光素子に受光させるようにした画像読み取り装置であって、上記光源装置として、本願発明の第２の側面によって提供される線状光源装置が用いられていることに特徴づけられる。
【００２５】
本願発明の第２の側面によって提供される線状光源装置、および本願発明の第３の側面によって提供される画像読み取り装置によれば、上述した本願発明の第１の側面によって提供される導光部材について得られるのと同様な効果が期待できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２９】
図１は、導光部材１およびこれを用いた線状光源装置Ａの参考例を示す正面図である。図２は、図１の平面図である。図３は、図１のIII −III 断面図である。図４は、図１のIV−IV断面図である。図５および図６は、図１の要部正面説明図である。
【００３０】
導光部材１は、たとえばＰＭＭＡなどのアクリル系透明樹脂を成形して得られる透明部材１０がその主要部を占めている。この透明部材１０は、図１および図２によく表れているように、長手方向に一定寸法を有する細長なバー状であり、その外面としては、この透明部材１０の長手方向に延びる第１側面１０Ａ、第２側面１０Ｂ、第３側面１０Ｃ、第４側面１０Ｄ、および長手方向両端部の端面５ａ，５ｂを有している。上記第１側面１０Ａと第２側面１０Ｂとは、透明部材１０の上下厚み方向に対向している。上記第３側面１０Ｃと第４側面１０Ｄとは、透明部材１０の幅方向に対向している。上記端面５ａ，５ｂは、傾斜面として形成されており、この導光部材１は、この点において最大の特徴を有している。
【００３１】
上記第１側面１０Ａは、好ましくは、鏡面状の平面とされている。後述するように、この第１側面は、光出射面１２とされる部分である。また、本実施形態においては、上記第３側面１０Ｃおよび第４側面１０Ｄも、鏡面状の平面とされている。ここに、鏡面状とは、必ずしも表面が積極的に研磨加工されている面である必要はない。たとえば、金型を用いて透明部材１０を樹脂成形する場合において、その樹脂成形によって得られた比較的滑らかな表面も、鏡面状の面に含まれる。
【００３２】
透明部材１０の表面を鏡面状にすれば、その面に対して透明部材１０の材質で特定される所定の全反射臨界角よりも大きな角度で入射する光線の全てを反射させることができる。これに対し、上記全反射臨界角よりも小さな角度で入射する光線については透過させることができる。
【００３３】
上記第１側面１０Ａの長手方向中央部には、正面視断面略Ｖ字状の凹入部２０が設けられている。この凹入部２０は、２つの傾斜面２１，２１を形成するものであり、この２つの傾斜面２１，２１も鏡面状の平面とされている。図５によく表れているように、上記２つの傾斜面２１，２１の各底部領域の繋ぎ目部分、および各上端部の近傍領域には、光反射材料を蒸着した光反射膜２２，２２ａ，２２ａが設けられている。これらの具体的な材質としては、たとえばＡｌ，Ｃｒ，Ａｇなどの光沢を有する金属を採用することができる。
【００３４】
上記第２側面１０Ｂには、複数の凹状部１４が所定ピッチ間隔で多数設けられている。これら複数の凹状部１４の相互間には、鏡面状の平面部１３が形成されている。上記複数の凹状部１４のそれぞれは、たとえば円弧状断面に形成されており、第１側面１０Ａに対して傾斜状（非平行状）に対向する曲面状の傾斜面１４ａを有している。また、上記第２側面１０Ｂは、その長手方向中央部から長手方向両端部へ向かうにつれて透明部材１０の厚みを漸次小さくする平面状または曲面状の傾斜面として形成されている。第２側面１０Ｂをこのような傾斜面とすれば、透明部材１０の長手方向中央部から長手方向両端部に進む光を上記傾斜面１４ａに対して効率良くあてることができることとなり、好ましい。ただし、本願発明はこれに限定されず、第２側面１０Ｂを第１側面１０Ａと略平行な面としてもかまわない。
【００３５】
上記第２側面１０Ｂの後述する光入射部１５を除く略全面領域の外面には、Ａｌ，Ｃｒ，Ａｇなどの光沢を有する光反射材料が蒸着された光反射層１８が形成されている。したがって、透明部材１０内に入射し、上記第２側面１０Ｂに入射する光の全量は、上記光反射層１８によって確実に反射され、上記第２側面１０Ｂを透過する光の漏れを防止することが可能となる。本願発明では、このように透明部材の外面に光反射層を設ける手段は、第２側面１０Ｂに適用するだけではなく、上記第３側面１０Ｃや第４側面１０Ｄに対して施してもかまわない。
【００３６】
上記第２側面１０Ｂの長手方向中央部には、光入射部１５が設けられている。この光入射部１５は、上記凹入部２０と対向するように設けられている。本実施形態では、上記光入射部１５は、上記第２側面１０Ｂに断面略台形状の凹部１６を形成した構成とされている。上記凹部１６は、後述するＬＥＤ３の位置決めを行わせるための部位であるが、本願発明はこれに限定されず、たとえば上記凹部１６などを設けることなく、光入射部を構成してもかまわない。すなわち、本願発明でいう光入射部は、光源から透明部材１０内への光の入射が行われる部分であり、この部分は、単なる平面状に形成されていてもよい。
【００３７】
上記端面５ａ，５ｂは、既述したとおり、傾斜面として形成されている。より具体的には、上記端面５ａ，５ｂは、透明部材の長手方向に対して非直交状の傾斜面とされており、第２側面１０Ｂよりも第１側面１０Ａの方が長手方向の全長寸法が長くなるように、第２側面１０Ｂと同一方向を向く下向き状の傾斜面とされている。図６に示すように、上記端面５ｂの第１側面１０Ａに対する傾斜角度αは、図６に示すように、第１側面１０Ａと略平行に透明部材１０内部をその長手方向に進行してくる光を反射した場合に、この反射された光が第１側面１０Ａに対して所定の全反射臨界角よりも大きな入射角θで入射させる角度とされている。他方の端面５ａについても、これと同様である。
【００３８】
上記端面５ａ，５ａの外面には、光反射材料を蒸着した光反射層１６が形成されている。この光反射層１６は、第２側面１０Ｂの光反射層１８と同時に形成されており、これらは同一材質である。すなわち、図７に示すように、光反射材料の蒸着処理を行うときには、透明部材１０の第２側面１０Ｂおよび端面５ａ，５ｂが下向きとなるようにセッティングしておけば、それら各領域に対する光反射材料の蒸着処理を同時に行うことができる。端面５ａ，５ｂは下向き傾斜面であるために、これらの外面に効率良く光反射材料を蒸着させることも可能である。
【００３９】
上記導光部材１の光入射部１５の近傍には、光源の一例としてのＬＥＤ３が配されている。具体的には、上記ＬＥＤ３は、光入射部１５の凹部１６内に配置されており、凹入部２０の中心部に対向するように位置決めされている。図３によく表れているように、上記ＬＥＤ３としては、３種類のチップ状のＬＥＤ３（３Ａ〜３Ｃ）が用いられる。ＬＥＤ３Ａ〜３Ｃとしては、Ｒ，Ｇ，Ｂ（レッド，グリーン，ブルー）の各色の光を発するものが用いられ、これらは導光部材１の幅方向に一列に並べられている。この場合、光量の最も少ないＬＥＤ、具体的にはＧの光を発するＬＥＤ３Ｂをそれらの中央に配置することが好ましい。上記ＬＥＤ３は、たとえば薄肉偏平状のフレキシブルケーブル３０の表面に面実装されており、その裏面が補強板３２によってバックアップされている。このように、ＬＥＤ３をフレキシブルケーブル３０に直接実装すれば、ＬＥＤ３に駆動用電力を供給するための配線の引き回しが容易となる。
【００４０】
次に、上記導光部材１および線状光源装置Ａの作用について説明する。
【００４１】
上記３種類のＬＥＤ３（３Ａ〜３Ｃ）のうち、いずれか１つを発光させると、図５に示すように、その光は、光入射部１５から導光部材１内に適当な広がり角度をもって入射する。これらの光の多くは、凹入部２０の２つの傾斜面２１，２１に到達する。ところが、これらの傾斜面２１，２１は、導光部材１の長手方向に対して傾斜しているために、ＬＥＤ３から傾斜面２１，２１に光が直接到達した場合における各傾斜面２１に対する光の入射角を大きくすることができ、その入射角を、透明部材１０の材質で特定される所定の全反射臨界角よりも大きくすることができる。したがって、ＬＥＤ３から導光部材１内に入射した光の大部分が、上記傾斜面２１，２１を透過して導光部材１の外部へそのまま出射することはない。上記傾斜面２１，２１によって反射された光は、その後導光部材１の長手方向に進んでゆく。
【００４２】
また、上記傾斜面２１，２１のうち、光反射膜２２，２２ａ，２２ａが設けられている領域においては、受けた光の全量を確実に反射する。したがって、それらの領域が、第１側面１０Ａの他の部分よりも明るく見えるいわゆる輝点または輝線となることが防止される。図８に示すように、たとえば導光部材１を樹脂成形する場合にそれと同時に凹入部２０を形成する場合には、その傾斜面２１，２１の底部の一定領域Ｓが、丸みを帯びる傾向が強い。このような構成において、上記領域Ｓを光反射面としない場合には、ＬＥＤ３から発せられた光が上記領域Ｓに対して非常に小さな入射角で入射することとなって、そのまま導光部材１の外部へ透過する虞れが大きい。また、同図符号Ｎ１，Ｎ１で示す傾斜面２１，２１の上端部近傍領域がエッジ状に形成されている場合には、導光部材１内に入射した光がこのエッジ状部分から外部へ出射し易い傾向が見られる。ところが、本実施形態のように、上記各領域に光反射膜２２，２２ａ，２２ａを設ければ、上記したような虞れを無くすことができる。上記光反射膜２２，２２ａ，２２ａは、いずれもその幅は小さくてよい。また、第１側面１０Ａの他の領域において均一な光量の光の出射がなされていれば、所望の被照射面の全長域の照度を均一化することが可能である。したがって、上記光反射膜２２，２２ａ，２２ａを設けたことに原因して、被照射面の照度に大きなバラツキを発生させるといった不具合はない。
【００４３】
上記光入射部１５から導光部材１内に入射した光の大部分は、結局、傾斜面２１，２１によって反射され、導光部材１の長手方向に進む。図５および図６に示すように、導光部材１の長手方向に進む光は、主に第１側面１０Ａと第２側面１０Ｂとにおいて全反射を繰り返しながら、導光部材１の長手方向両端部まで達する。第２側面１０Ｂに光が入射する場合、平面部１３においては通常の光の全反射がなされる。これに対し、凹状部１４の傾斜面１４ａに入射する光は、その進路が急激に変えられることとなって、第１側面１０Ａに対して所定の全反射臨界角よりも小さな入射角で入射する可能性が高くなる。このため、上記傾斜面１４ａによって反射されて第１側面１０Ａの方向へ進む光の多くは、第１側面１０Ａを透過し、導光部材１の外部へ出射することとなる。したがって、光入射部１５を導光部材１の長手方向中央部に設けているにも拘わらず、光入射面１２の長手方向全長域から光を略均等に出射させることが可能となる。
【００４４】
また、上記のようにして導光部材１の長手方向両端部に達した光は、端面５ａ，５ｂに入射するが、図６で説明したとおり、その光は、上記端面５ａ，５ｂによって第１側面１０Ａの方向に反射され、しかもこの第１側面１０Ａに対して所定の全反射臨界角よりも大きな角度で第１側面１０Ａに入射する。したがって、この第１側面１０Ａに入射した光は、第１側面１０Ａからそのまま外部へ出射することなく、導光部材１の長手方向中央部側へ進行してゆくこととなる。その結果、第１側面１０Ａの長手方向両端部分において、光の集中的な出射がなされることを防止でき、第１側面１０Ａの全長域から出射される光の量をより均一化することが可能となる。むろん、上記端面５ａ，５ｂは、光を外部に透過させないために、この部分からの不必要な光の漏れも無くすことができる。
【００４５】
図９は、上記線状光源装置Ａを用いた画像読み取り装置Ｂの一例を示す断面図である。
【００４６】
この画像読み取り装置Ｂは、いわゆる密着型カラーイメージセンサとして構成されている。この画像読み取り装置Ｂは、ケーシング４１の上面に透明ガラス板からなる画像読み取り面４２を備えており、この画像読み取り面４２に密着させるようにしてプラテン４３によってバックアップされながら搬送される原稿Ｄの画像を、１ラインごとに読み取るように構成されている。
【００４７】
上記ケーシング４１の下面には、基板４４が取付けられ、この基板４４には、所定数の受光素子が造りこまれたイメージセンサチップ４５が複数個一列に取付けられている。たとえば、Ａ４幅の原稿を８ドット／ｍｍの読み取り密度で読み取るためには、上記受光素子は、１２５μｍピッチで１７２８個配置される。１個のイメージセンサチップ４５には、たとえば９６個の受光素子が一体に造りこまれ、したがってこの場合には、計１８個のイメージセンサチップ４５が基板上に配列されることとなる。
【００４８】
画像読み取り面４２に設定された読み取りラインＬの鉛直方向下方には、上記複数個のイメージセンサチップ４５が配列され、かつ、読み取りラインＬとイメージセンサチップ４５との間には、レンズアレイ４６が配置される。このレンズアレイ４６は、読み取りラインＬ上の画像を、正立等倍に上記複数個のイメージセンサチップ４５上に配列された１７２８個の受光素子上に集束させる。
【００４９】
上記ケーシング４１内の上記画像読み取り面４２の下方において、上記レンズアレイ４６の側方の空間には、上記線状光源装置Ａが配置される。この場合、導光部材１の左右幅方向中心線Ｌ１が、上記画像読み取り面４２の読み取りラインＬを向くように配置される。
【００５０】
上記導光部材１の光出射面１２から発した光は、読み取りラインＬ上の原稿Ｄを効率良く照射する。この場合、各色のＬＥＤ３Ａ〜３Ｃは、順次切り換え点灯される。原稿Ｄは、所定ピッチずつ副走査方向に送られ、１ラインごとの原稿画像のＲ、Ｇ、Ｂ各色ごとの画像データが、イメージセンサチップ４５によって順次読み取られる。
【００５１】
上記画像読み取り装置Ｂにおいては、Ｒ，Ｇ，ＢのいずれのＬＥＤ３を用いる場合であっても、原稿Ｄの読み取りラインの全長域に対して、各所均等な光量の光を照射することができる。したがって、読み取りラインの照度のばらつきに原因した読み取り画像の色調の偏差などを少なくし、読み取り画像の質を高めることが可能となる。線状光源装置Ａは、導光部材１の厚み方向の側方、すなわち導光部材１の下方にＬＥＤ３を配しており、導光部材１の長手方向端部の側方に光源を配置するための余分なスペースを確保する必要はなく、画像読み取り装置Ｂの小型化も図れる。
【００５２】
図１０は、導光部材１Ａおよびこれを用いた線状光源装置Ａａの他の例を示す正面図である。なお、本実施形態以降の各実施形態については、図１ないし図５に示した先の実施形態と同一部位は、同一符号で示す。
【００５３】
上記導光部材１Ａおよび線状光源装置Ａａは、先の実施形態で説明した導光部材１および線状光源装置Ａを１単位とし、これを長手方向に２単位分だけ連続させた構成となっている。すなわち、導光部材１Ａを構成する透明部材１０ａには、２箇所の凹入部２０，２０と、２箇所の光入射部１５，１５とが設けられており、これらの各部分は、透明部材１０ａの長手方向に所定間隔を隔てて設けられている。上記光入射部１５，１５のそれぞれの近傍には、１本の共通したフレキシブルケーブル３０Ａに実装されたＬＥＤ３，３が設けられている。
【００５４】
このような構成によれば、導光部材１Ａの長手方向の全長寸法が非常に大きい場合であっても、導光部材１Ａ内には２箇所の光入射部１５，１５のそれぞれから多量の光を入射させることによって、導光部材１Ａの第１側面１０Ａの全長域から充分な光量の光を出射させることが可能となる。導光部材の全長寸法が非常に大きい場合において、光入射部を１箇所のみ設けただけでは、導光部材内に入射する光量が不足し、第１側面部の長手方向両端部から充分な光量の光を出射させ得ない事態を生じる場合があるが、上記導光部材１Ａでは、そのような不具合はない。このように、本願発明では、導光部材に設ける光入射部の数を複数箇所設けてもかまわない。本願発明では、上記導光部材１Ａにおいて、その長手方向両端部の端面５ａ，５ｂを傾斜面とした構成にしてもかまわない。
【００５５】
図１１は、本願発明に係る導光部材１Ｂの他の例を示す正面図である。図１２は、図１１に示す導光部材１Ｂの製造工程の一例を示す正面図である。
【００５６】
この導光部材１Ｂは、透明部材１０ｂの長手方向両端部の端面５ｃ，５ｄの傾斜の向きが、上記図１ないし図７において説明した先の導光部材１の端面５ａ，５ｂとは相違している。すなわち、上記端面５ｃ，５ｄは、第１側面１０Ａと同一方向を向くように、その外面が上向き状の傾斜面とされている。
【００５７】
このような構成によれば、凹入部２０に設けられている光反射膜２２，２２ａ，２２ａを蒸着によって形成する場合に、図１２に示すように、第１側面１０Ａが下向きとなるように透明部材１０Ｂをセッティングしておけば、上記光反射膜２２，２２ａ，２２ａに相当する領域に光反射材料を蒸着する作業と同一作業によって、上記端面５ｃ，５ｄに対して光反射材料を同時に蒸着することが可能となる。
【００５８】
また、上記実施形態では、透明部材の端面に光反射材料を蒸着する処理を、透明部材の第１側面または第２側面に光反射材料を蒸着する処理と同時に行っており、蒸着処理作業の簡易化を図っているが、本願発明はこれに限定されない。本願発明では、第１側面や第２側面に光反射材料の蒸着処理を施すことは要件ではなく、透明部材の端面に対して単独の処理によって光反射材料を蒸着させてもかまわない。
【００５９】
さらに、本願発明では、透明部材の端面に金属などの光反射材料を蒸着する手段に代えて、光を透過させない金属以外の材料の塗布や熱転写、あるいは光を透過させない部材の貼付などを行うことによって、端面からの光の漏れを防止してもよい。
【００６０】
図１３ないし図１５は、導光部材および線状光源装置の類似例を示す正面図である。
【００６１】
図１３に示す導光部材１Ｃは、透明部材１０ｄの第２側面１０Ｂの長手方向一端部が、光源の他の例としてのＬＥＤランプ３ａと対向する光入射部１５Ａとされており、上記透明部材１０ｄの第１側面１０Ａにおける上記光入射部１５Ａと対向する位置に傾斜面１０Ｅを設けている。この傾斜面１０Ｅの外面には、好ましくは、その外面に光反射部材を蒸着するなどした光反射層１８ａが設けられている。そして、上記透明部材１０ｄの長手方向他端部の端面５ｅは、透明部材１０ｄの長手方向に対して非直交状の傾斜面とされている。
【００６２】
このような構成によれば、光入射部１５Ａから透明部材１０ｄ内に入射した光を、傾斜面１０Ｅによって反射させることによって、透明部材１０ｄの長手方向に進行させてゆくことができる。そして、第２側面１０Ｂの傾斜面１４ａによって急激にその進行方向が変えられた光を、第１側面１０Ａから出射させることができ、線状光源装置として適切に機能させることができる。
【００６３】
図１４に示す導光部材１Ｄは、透明部材１０ｅの長手方向一端部に傾斜面１４ｂ，１４ｃを形成し、これらのうち、一方の傾斜面１４ｂを光入射部１５Ｂとしている。また、他方の傾斜面１４ｃについては、その外面に金属を蒸着するなどして非透光面としている。そして、上記透明部材１０ｅの長手方向他端部の端面５ｆは、透明部材１０ｅの長手方向に対して非直交状の傾斜面とされている。
【００６４】
このような構成によれば、上記透明部材１０ｅの長手方向一端部の光入射部１５Ｂから透明部材１０ｅ内に入射した光を、傾斜面１４ｃによって反射させるなどして、透明部材１０ｅの長手方向他端部側へ進行させることができる。そして、それらの光を第１側面１０Ａから外部に出射させることができ、線状光源装置として適切に機能させることができる。また、上記のように、透明部材１０ｅに形成した傾斜面１４ｂを光入射部１５Ｂとすれば、この光入射部１５Ｂに、たとえばＬＥＤランプなどの光源３ａを対向配置させた場合に、この光源３ａが透明部材１０ｅの長手方向外部へはみ出す寸法Ｌｂを小さくすることができる。したがって、このような構成によっても、線状光源装置の長手方向のサイズの小型化が図れる。
【００６５】
図１５に示す導光部材１Ｅは、透明部材１０ｆの長手方向一端部の非傾斜面状んぉ端面１４ｄを光入射部１５Ｃとし、透明部材１０ｆの長手方向他端部の端面５ｇを、透明部材１０ｆの長手方向に対して非直交状の傾斜面としている。この導光部材１Ｅの光入射部１５Ｃの構成は、従来例として説明した図２０に示す導光部材と同様である。
【００６７】
図１６ないし図１９は、導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【００６８】
図１６に示す構成においては、透明部材１０の第２側面１０Ｂに、三角断面形状の凹状部１４Ａを複数箇所設けた構成としている。本願発明では、このような構成を採用した場合であっても、透明部材１０の長手方向に進行する光が上記凹状部１４Ａの平面状の傾斜面１４ｂに到達したときには、この光の進行角度を急激に変化させて、第１側面１０Ａの全反射臨界角よりも小さな入射角で上記第１側面１０Ａに入射させることができ、第１側面１０Ａからの光の出射を可能とすることができる。
【００６９】
図１７および図１８に示す構成においては、透明部材１０の第２側面１０Ｂに、光の散乱反射を行う光乱反射領域１７または１７Ａを所定の間隔で複数箇所形成している。図１７に示す光乱反射領域１７は、たとえば第２側面１０Ｂの外面に、光散乱反射性を有する塗装を施したり、あるいは光散乱反射性を有するテープ片を第２側面１０Ｂに貼着するなどして設けられている。上記光乱反射領域１７は、白色面とすることが好ましいが、これ以外の色彩であってもかまわない。一方、図１８に示す光乱反射領域１７Ａは、第２側面１０Ｂの表面を細かな凹凸状の粗面とすることにより形成されている。
【００７０】
図１７および図１８に示す手段では、透明部材１０の長手方向に進行する光を第２側面１０Ｂの光乱反射領域１７，１７Ａにおいて、散乱反射させることによって、その一部の光を第１側面１０Ａに対して全反射臨界角よりも小さな入射角で入射させることができる。したがって、このような手段によっても、透明部材１０の長手方向に進行する光を第１側面１０Ａから効率良くその外部へ出射させることが可能である。
【００７１】
図１９に示す構成においては、透明部材１０の第２側面１０Ｂの略全面を光乱反射領域１７としている。本願発明では、このような構成によっても、第１側面１０Ａから適切に光を出射させることが可能である。
【００７２】
上記した各実施形態の説明から理解されるように、本願発明に係る導光部材の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。また、同様に、本願発明に係る線状光源装置、画像読み取り装置の各部の具体的な構成も、種々に設計変更自在である。本願発明において、線状光源装置を構成する場合においては、光源として、ＬＥＤ以外の光源を用いることも可能である。また、カラー画像の読み取りに対応しないいわゆるモノクロ画像の読み取り用途に対応させる場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの計３色を組み合わせた光源を用いる必要はなく、単一色の光源でよいが、この場合には白色の光源を用いることが好ましい。さらに、本願発明に係る導光部材や線状光源装置は、画像読み取り装置の線状光源として用いられるに限らず、たとえば室内照明や車内照明、あるいは装飾用の照明など、種々の用途に利用することが可能である。この場合、導光部材の寸法や光源は、それぞれ最適なものが選択される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 導光部材およびこれを用いた線状光源装置の参考例を示す正面図である。
【図２】 図１の平面図である。
【図３】 図１のIII −III 断面図である。
【図４】 図１のIV−IV断面図である。
【図５】 図１の要部正面説明図である。
【図６】 図１の要部正面説明図である。
【図７】 導光部材に金属の蒸着処理を施す状態の一例を示す要部正面図である。
【図８】 導光部材に入射する光が外部へ透過する状態を示す説明図である。
【図９】 図１に示す線状光源装置を備えた画像読み取り装置の一例を示す断面図である。
【図１０】 導光部材およびこれを用いた線状光源装置の他の例を示す正面図である。
【図１１】 本願発明に係る導光部材の他の例を示す正面図である。
【図１２】 図１１に示す導光部材の製造工程の一例を示す正面図である。
【図１３】 導光部材および線状光源装置の類似例を示す正面図である。
【図１４】 導光部材および線状光源装置の類似例を示す正面図である。
【図１５】 導光部材および線状光源装置の類似例を示す正面図である。
【図１６】 本願発明に係る導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【図１７】 導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【図１８】 導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【図１９】 導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【図２０】 従来の線状光源装置の一例を示す説明図である。
【図２１】 従来の線状光源装置の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｅ 導光部材
３，３ａ ＬＥＤ（光源）
５ａ〜５ｇ 端面
１０，１０ａ〜１０ｆ 透明部材
１０Ａ 第１側面（外周側面）
１０Ｂ 第２側面（外周側面）
１０Ｃ 第３側面（外周側面）
１０Ｄ 第４側面（外周側面）
１２ 光出射面
１５，１５Ａ〜１５Ｃ 光入射部
１６ 光反射層
１８ 光反射層
２０ 凹入部
２１ 傾斜面
２２，２２ａ 光反射膜
４２ 原稿読み取り面
４５ 受光素子
Ｄ 原稿
Ｌ 読み取りライン
Ｂ 画像読み取り装置
【技術分野】
本願発明は、いわゆる密着型イメージセンサなどの原稿読み取り用の原稿照明として好適に利用することができる線状光源装置、これに用いる導光部材、およびこの導光部材を用いた線状光源装置を備える画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、線状光源装置の一例としては、たとえば特開平６−２１７０８４号公報に所載のものがある。同公報に所載の線状光源装置は、本願の図２０に示すように、一定長さを有する直方体状の透明部材からなる導光部材１ｅの長手方向一端部の端面を光入射部１５ｅとして、この光入射部１５ｅに対向させて光源９ｅを配したものである。上記導光部材１ｅは、長手方向に延びる複数の外周側面のうち、第１側面を光出射面１２ｅとし、この光出射面１２ｅと厚み方向に対向する第２側面を光乱反射面１４ｅとしている。
【０００３】
上記構成の線状光源装置では、光入射部１５ｅから導光部材１ｅの内部に入射した光を、導光部材１ｅの長手方向に進行させつつ、光乱反射面１４ｅの各部においてその光を乱反射させることにより、この乱反射された光を光出射面１２ｅから外部に出射させることができる。このため、上記光出射面１２ｅの長さを、原稿Ｄの幅寸法と略同等な寸法にてしおけば、原稿Ｄの幅方向の全長域に光をライン状に照射することができる。このような手段によれば、たとえば図２１に示すように、原稿Ｄの幅方向に沿って光源９を所定ピッチ間隔で多数設けていた手段と比較すると、その光源の数を非常に少なくすることができ、生産コストを安価にすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の線状光源装置では、次のような不具合があった。
【０００５】
すなわち、上記従来の線状光源装置に用いられている導光部材１ｅは、基本的には、単なる直方体状であり、光入射部１５ｅとは反対側に位置する長手方向他端部の端面５Ｎは、導光部材１ｅの長手方向に直交する非傾斜状の平面とされている。このような構成では、導光部材１ｅの内部に入射してその長手方向に進行する光が、上記端面５Ｎに達したときの上記端面５Ｎに対する光の入射角が小さくなり、この入射角が、上記導光部材１ｅの材質で特定される全反射臨界角よりも小さな入射角となる可能性が高くなる。このため、上記端面５Ｎに達した光の多くは、上記端面５Ｎをそのまま透過し、導光部材１ｅの外部に射出される割合が多くなる。このような現象は、光の出射ロスを招き、好ましくない。
【０００６】
一方、従来では、上記のような不具合を解消する手段として、上記端面５Ｎに金属を蒸着し、上記端面５Ｎを光反射面とすることにより、上記端面５Ｎから光が外部に漏れることを防止することも試みられている。ところが、従来では、上記端面５Ｎは、導光部材１ｅの長手方向に対して直交した面であることに原因し、金属蒸着処理を行うためのチャンバー内に導光部材１ｅを水平状にセッティングしたのでは、上記端面５Ｎが鉛直方向の面となってしまい、上記端面５Ｎに対して金属を効率良く蒸着させることが困難となっていた。
【０００７】
このように、従来では、上記導光部材１ｅの端面５Ｎに金属を蒸着させる場合には、その製造作業効率が悪くなる一方、上記端面５Ｎに金属を蒸着させない場合には、上記端面５Ｎから光が無駄に漏れてしまい、光の照射効率が悪化するという不具合があった。
【０００８】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、導光部材の長手方向端部の端面から光が無駄に漏れることを極力回避でき、導光部材を用いた線状光源装置の光照射効率を高めることをその課題としている。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
すなわち、本願発明の第１の側面によれば、線状光源装置に用いる導光部材として、次に述べるような導光部材が提供される。
【００１１】
本願発明によって提供される導光部材は、一定長さを有する透明部材の長手方向に延びる複数の外周側面の第１側面が光出射面とされているとともに、上記複数の外周側面のいずれかの領域が光入射部とされており、この光入射部から上記透明部材内に進入した光が上記透明部材の長手方向に進行しつつ上記光出射面の各部から外部へ出射するように構成されている導光部材であって、上記光入射部は、光源を配置可能な凹部として設けられており、かつ、上記第１側面における上記光入射部と対向する位置には、２つの傾斜面をもつ断面略Ｖ字状の凹入部が形成されているとともに、上記透明部材の長手方向端部の端面は、上記第１側面と同一方向を向く傾斜面として形成されており、かつ上記端面と上記凹入部の底部領域とのそれぞれに、光反射材料が蒸着されていることに特徴づけられる。
【００１２】
上記導光部材においては、上記光入射部は、上記第１側面に対して上記透明部材の厚み方向に対向する第２側面の長手方向中間部に設けられており、かつ上記透明部材の長手方向の両端部のそれぞれの端面が上記第１側面と同一方向を向く傾斜面とされている構成とすることができる。
【００１４】
本願発明によって提供される上記導光部材においては、透明部材の長手方向端部の所定の端面が傾斜面とされているために、光入射部から透明部材内に入射してその長手方向に進行する光が上記端面に達した際の上記端面に対する光の入射角を大きくし、その入射角が透明部材の材質で特定される全反射臨界角よりも大きくなる割合を高めることができる。したがって、透明部材の長手方向に進行して上記端面に達した光が、透明部材の外部にそのまま出射する割合を少なくすることが可能となる。その結果、透明部材の長手方向端部の端面から漏れる光の量を少なくし、所望の被照射領域に対する光の照射効率を高めることができるという効果が得られる。
【００１５】
また、本願発明によって提供される導光部材においては、上記端面に光反射部材を蒸着することによって、上記端面から光が漏れることをより徹底して防止することができる。この場合、上記端面は傾斜面であるから、上記端面に光反射材料を蒸着する作業処理時において、透明部材を水平状態にセッティングした場合であっても、傾斜面としての上記端面に対して所望の光反射材料を効率良く蒸着することが可能となる。したがって、上記端面への光反射材料の蒸着処理も容易にすることができるという効果も得られる。
【００１６】
また、本願発明によって提供される導光部材においては、透明部材の長手方向に延びる複数の外周側面のいずれかの領域を光入射部としているために、所望の光源を光入射部内に配置させる場合には、この光源が、透明部材の長手方向端部の外方に大きくはみ出すことを適切に回避することができ、線状光源装置全体の長手方向のサイズを小さくすることができるという効果も得られる。
【００２０】
さらに、このような構成によれば、透明部材の内部を長手方向に進行し、この透明部材の端面に達する光の多くを、第１側面に入射するように反射させることができ、しかもこの反射された光を第１側面によって全反射させることが可能となる。したがって、透明部材の長手方向端部に進行し、端面によって反射された光が、第１側面の長手方向端部領域から集中的に外部へ透過することを解消することが可能となる。その結果、第１側面の長手方向端部領域から出射する光の量が、第１側面の他の領域から出射する光の量と比べて格段に多くなることを防止し、出射光量の照度のバラツキを少なくすることができる。
【００２２】
また、このような構成によれば、第２側面の光入射部から透明部材内に入射した光を、第１側面の凹入部の２つの傾斜面によって反射させて、透明部材の長手方向に適切に進行させてゆくことができる。したがって、第２側面の光入射部から透明部材内に入射した光が、そのままこの光入射部と対向する第１側面の位置から外部に出射することを防止し、第１側面の長手方向各所から出射する光の量の均一化を図ることが可能となる。また、上記凹入部の底部領域にも、光反射材料が蒸着されているために、この底部領域から光が外部に出射することを略完全に防止することができ、これらの部分が他の部分よりも明るく見える輝点または輝線となることを回避することが可能となる。すなわち、断面略Ｖ字状の凹入部を形成する場合には、２つの傾斜面の底部の繋ぎ目を厳密な意味で鋭角に形成することは難しく、たとえばこれら２つの傾斜面の繋ぎ目部分が丸みを帯びたり、あるいは小さな平面部分になるのが一般的である。このような部分においては、光入射部から透明部材内に入射した光がそのまま外部に透過してしまう傾向が強い。ところが、上記凹入部の底部領域に光反射材料を蒸着すれば、そのような不具合を無くすことができ、その領域が輝点または輝線として見えることを適切に防止することが可能となる。さらに、上記端面は、上記第１側面と同一方向を向く傾斜面とされているために、上記凹入部の底部領域への光反射材料の蒸着処理と端面への光反射材料の蒸着処理とを同時に行うこともでき、それら各部への蒸着作業を能率良く行うこともできる。
【００２３】
本願発明の第２の側面によれば、線状光源装置が提供される。この線状光源装置は、本願発明の第１の側面によって提供されるいずれかの導光部材と、この導光部材の光入射部内に配置されるとともに投光を行う光源と、を具備していることに特徴づけられる。上記光源としては、たとえばＬＥＤを用いることができ、より具体的には、白色光を発するＬＥＤ、またはＲ，Ｇ，Ｂの各光を発する３種類のＬＥＤを組み合わせたものを用いることができる。上記光源は、たとえばＬＥＤを導光部材の光入射部に接着剤などを用いて付属させてもよいし、基板あるいはフレキシブルケーブルなどに実装したＬＥＤを上記導光部材の光入射部に隣接させてもよい。
【００２４】
本願発明の第３の側面によれば、画像読み取り装置が提供される。この画像読み取り装置は、原稿読み取り面に対向配置された原稿に光源装置からの光を照射し、上記原稿読み取り面上に設定された読み取りラインにおける原稿からの反射光を上記読み取りライン方向に配列された複数の受光素子に受光させるようにした画像読み取り装置であって、上記光源装置として、本願発明の第２の側面によって提供される線状光源装置が用いられていることに特徴づけられる。
【００２５】
本願発明の第２の側面によって提供される線状光源装置、および本願発明の第３の側面によって提供される画像読み取り装置によれば、上述した本願発明の第１の側面によって提供される導光部材について得られるのと同様な効果が期待できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２９】
図１は、導光部材１およびこれを用いた線状光源装置Ａの参考例を示す正面図である。図２は、図１の平面図である。図３は、図１のIII −III 断面図である。図４は、図１のIV−IV断面図である。図５および図６は、図１の要部正面説明図である。
【００３０】
導光部材１は、たとえばＰＭＭＡなどのアクリル系透明樹脂を成形して得られる透明部材１０がその主要部を占めている。この透明部材１０は、図１および図２によく表れているように、長手方向に一定寸法を有する細長なバー状であり、その外面としては、この透明部材１０の長手方向に延びる第１側面１０Ａ、第２側面１０Ｂ、第３側面１０Ｃ、第４側面１０Ｄ、および長手方向両端部の端面５ａ，５ｂを有している。上記第１側面１０Ａと第２側面１０Ｂとは、透明部材１０の上下厚み方向に対向している。上記第３側面１０Ｃと第４側面１０Ｄとは、透明部材１０の幅方向に対向している。上記端面５ａ，５ｂは、傾斜面として形成されており、この導光部材１は、この点において最大の特徴を有している。
【００３１】
上記第１側面１０Ａは、好ましくは、鏡面状の平面とされている。後述するように、この第１側面は、光出射面１２とされる部分である。また、本実施形態においては、上記第３側面１０Ｃおよび第４側面１０Ｄも、鏡面状の平面とされている。ここに、鏡面状とは、必ずしも表面が積極的に研磨加工されている面である必要はない。たとえば、金型を用いて透明部材１０を樹脂成形する場合において、その樹脂成形によって得られた比較的滑らかな表面も、鏡面状の面に含まれる。
【００３２】
透明部材１０の表面を鏡面状にすれば、その面に対して透明部材１０の材質で特定される所定の全反射臨界角よりも大きな角度で入射する光線の全てを反射させることができる。これに対し、上記全反射臨界角よりも小さな角度で入射する光線については透過させることができる。
【００３３】
上記第１側面１０Ａの長手方向中央部には、正面視断面略Ｖ字状の凹入部２０が設けられている。この凹入部２０は、２つの傾斜面２１，２１を形成するものであり、この２つの傾斜面２１，２１も鏡面状の平面とされている。図５によく表れているように、上記２つの傾斜面２１，２１の各底部領域の繋ぎ目部分、および各上端部の近傍領域には、光反射材料を蒸着した光反射膜２２，２２ａ，２２ａが設けられている。これらの具体的な材質としては、たとえばＡｌ，Ｃｒ，Ａｇなどの光沢を有する金属を採用することができる。
【００３４】
上記第２側面１０Ｂには、複数の凹状部１４が所定ピッチ間隔で多数設けられている。これら複数の凹状部１４の相互間には、鏡面状の平面部１３が形成されている。上記複数の凹状部１４のそれぞれは、たとえば円弧状断面に形成されており、第１側面１０Ａに対して傾斜状（非平行状）に対向する曲面状の傾斜面１４ａを有している。また、上記第２側面１０Ｂは、その長手方向中央部から長手方向両端部へ向かうにつれて透明部材１０の厚みを漸次小さくする平面状または曲面状の傾斜面として形成されている。第２側面１０Ｂをこのような傾斜面とすれば、透明部材１０の長手方向中央部から長手方向両端部に進む光を上記傾斜面１４ａに対して効率良くあてることができることとなり、好ましい。ただし、本願発明はこれに限定されず、第２側面１０Ｂを第１側面１０Ａと略平行な面としてもかまわない。
【００３５】
上記第２側面１０Ｂの後述する光入射部１５を除く略全面領域の外面には、Ａｌ，Ｃｒ，Ａｇなどの光沢を有する光反射材料が蒸着された光反射層１８が形成されている。したがって、透明部材１０内に入射し、上記第２側面１０Ｂに入射する光の全量は、上記光反射層１８によって確実に反射され、上記第２側面１０Ｂを透過する光の漏れを防止することが可能となる。本願発明では、このように透明部材の外面に光反射層を設ける手段は、第２側面１０Ｂに適用するだけではなく、上記第３側面１０Ｃや第４側面１０Ｄに対して施してもかまわない。
【００３６】
上記第２側面１０Ｂの長手方向中央部には、光入射部１５が設けられている。この光入射部１５は、上記凹入部２０と対向するように設けられている。本実施形態では、上記光入射部１５は、上記第２側面１０Ｂに断面略台形状の凹部１６を形成した構成とされている。上記凹部１６は、後述するＬＥＤ３の位置決めを行わせるための部位であるが、本願発明はこれに限定されず、たとえば上記凹部１６などを設けることなく、光入射部を構成してもかまわない。すなわち、本願発明でいう光入射部は、光源から透明部材１０内への光の入射が行われる部分であり、この部分は、単なる平面状に形成されていてもよい。
【００３７】
上記端面５ａ，５ｂは、既述したとおり、傾斜面として形成されている。より具体的には、上記端面５ａ，５ｂは、透明部材の長手方向に対して非直交状の傾斜面とされており、第２側面１０Ｂよりも第１側面１０Ａの方が長手方向の全長寸法が長くなるように、第２側面１０Ｂと同一方向を向く下向き状の傾斜面とされている。図６に示すように、上記端面５ｂの第１側面１０Ａに対する傾斜角度αは、図６に示すように、第１側面１０Ａと略平行に透明部材１０内部をその長手方向に進行してくる光を反射した場合に、この反射された光が第１側面１０Ａに対して所定の全反射臨界角よりも大きな入射角θで入射させる角度とされている。他方の端面５ａについても、これと同様である。
【００３８】
上記端面５ａ，５ａの外面には、光反射材料を蒸着した光反射層１６が形成されている。この光反射層１６は、第２側面１０Ｂの光反射層１８と同時に形成されており、これらは同一材質である。すなわち、図７に示すように、光反射材料の蒸着処理を行うときには、透明部材１０の第２側面１０Ｂおよび端面５ａ，５ｂが下向きとなるようにセッティングしておけば、それら各領域に対する光反射材料の蒸着処理を同時に行うことができる。端面５ａ，５ｂは下向き傾斜面であるために、これらの外面に効率良く光反射材料を蒸着させることも可能である。
【００３９】
上記導光部材１の光入射部１５の近傍には、光源の一例としてのＬＥＤ３が配されている。具体的には、上記ＬＥＤ３は、光入射部１５の凹部１６内に配置されており、凹入部２０の中心部に対向するように位置決めされている。図３によく表れているように、上記ＬＥＤ３としては、３種類のチップ状のＬＥＤ３（３Ａ〜３Ｃ）が用いられる。ＬＥＤ３Ａ〜３Ｃとしては、Ｒ，Ｇ，Ｂ（レッド，グリーン，ブルー）の各色の光を発するものが用いられ、これらは導光部材１の幅方向に一列に並べられている。この場合、光量の最も少ないＬＥＤ、具体的にはＧの光を発するＬＥＤ３Ｂをそれらの中央に配置することが好ましい。上記ＬＥＤ３は、たとえば薄肉偏平状のフレキシブルケーブル３０の表面に面実装されており、その裏面が補強板３２によってバックアップされている。このように、ＬＥＤ３をフレキシブルケーブル３０に直接実装すれば、ＬＥＤ３に駆動用電力を供給するための配線の引き回しが容易となる。
【００４０】
次に、上記導光部材１および線状光源装置Ａの作用について説明する。
【００４１】
上記３種類のＬＥＤ３（３Ａ〜３Ｃ）のうち、いずれか１つを発光させると、図５に示すように、その光は、光入射部１５から導光部材１内に適当な広がり角度をもって入射する。これらの光の多くは、凹入部２０の２つの傾斜面２１，２１に到達する。ところが、これらの傾斜面２１，２１は、導光部材１の長手方向に対して傾斜しているために、ＬＥＤ３から傾斜面２１，２１に光が直接到達した場合における各傾斜面２１に対する光の入射角を大きくすることができ、その入射角を、透明部材１０の材質で特定される所定の全反射臨界角よりも大きくすることができる。したがって、ＬＥＤ３から導光部材１内に入射した光の大部分が、上記傾斜面２１，２１を透過して導光部材１の外部へそのまま出射することはない。上記傾斜面２１，２１によって反射された光は、その後導光部材１の長手方向に進んでゆく。
【００４２】
また、上記傾斜面２１，２１のうち、光反射膜２２，２２ａ，２２ａが設けられている領域においては、受けた光の全量を確実に反射する。したがって、それらの領域が、第１側面１０Ａの他の部分よりも明るく見えるいわゆる輝点または輝線となることが防止される。図８に示すように、たとえば導光部材１を樹脂成形する場合にそれと同時に凹入部２０を形成する場合には、その傾斜面２１，２１の底部の一定領域Ｓが、丸みを帯びる傾向が強い。このような構成において、上記領域Ｓを光反射面としない場合には、ＬＥＤ３から発せられた光が上記領域Ｓに対して非常に小さな入射角で入射することとなって、そのまま導光部材１の外部へ透過する虞れが大きい。また、同図符号Ｎ１，Ｎ１で示す傾斜面２１，２１の上端部近傍領域がエッジ状に形成されている場合には、導光部材１内に入射した光がこのエッジ状部分から外部へ出射し易い傾向が見られる。ところが、本実施形態のように、上記各領域に光反射膜２２，２２ａ，２２ａを設ければ、上記したような虞れを無くすことができる。上記光反射膜２２，２２ａ，２２ａは、いずれもその幅は小さくてよい。また、第１側面１０Ａの他の領域において均一な光量の光の出射がなされていれば、所望の被照射面の全長域の照度を均一化することが可能である。したがって、上記光反射膜２２，２２ａ，２２ａを設けたことに原因して、被照射面の照度に大きなバラツキを発生させるといった不具合はない。
【００４３】
上記光入射部１５から導光部材１内に入射した光の大部分は、結局、傾斜面２１，２１によって反射され、導光部材１の長手方向に進む。図５および図６に示すように、導光部材１の長手方向に進む光は、主に第１側面１０Ａと第２側面１０Ｂとにおいて全反射を繰り返しながら、導光部材１の長手方向両端部まで達する。第２側面１０Ｂに光が入射する場合、平面部１３においては通常の光の全反射がなされる。これに対し、凹状部１４の傾斜面１４ａに入射する光は、その進路が急激に変えられることとなって、第１側面１０Ａに対して所定の全反射臨界角よりも小さな入射角で入射する可能性が高くなる。このため、上記傾斜面１４ａによって反射されて第１側面１０Ａの方向へ進む光の多くは、第１側面１０Ａを透過し、導光部材１の外部へ出射することとなる。したがって、光入射部１５を導光部材１の長手方向中央部に設けているにも拘わらず、光入射面１２の長手方向全長域から光を略均等に出射させることが可能となる。
【００４４】
また、上記のようにして導光部材１の長手方向両端部に達した光は、端面５ａ，５ｂに入射するが、図６で説明したとおり、その光は、上記端面５ａ，５ｂによって第１側面１０Ａの方向に反射され、しかもこの第１側面１０Ａに対して所定の全反射臨界角よりも大きな角度で第１側面１０Ａに入射する。したがって、この第１側面１０Ａに入射した光は、第１側面１０Ａからそのまま外部へ出射することなく、導光部材１の長手方向中央部側へ進行してゆくこととなる。その結果、第１側面１０Ａの長手方向両端部分において、光の集中的な出射がなされることを防止でき、第１側面１０Ａの全長域から出射される光の量をより均一化することが可能となる。むろん、上記端面５ａ，５ｂは、光を外部に透過させないために、この部分からの不必要な光の漏れも無くすことができる。
【００４５】
図９は、上記線状光源装置Ａを用いた画像読み取り装置Ｂの一例を示す断面図である。
【００４６】
この画像読み取り装置Ｂは、いわゆる密着型カラーイメージセンサとして構成されている。この画像読み取り装置Ｂは、ケーシング４１の上面に透明ガラス板からなる画像読み取り面４２を備えており、この画像読み取り面４２に密着させるようにしてプラテン４３によってバックアップされながら搬送される原稿Ｄの画像を、１ラインごとに読み取るように構成されている。
【００４７】
上記ケーシング４１の下面には、基板４４が取付けられ、この基板４４には、所定数の受光素子が造りこまれたイメージセンサチップ４５が複数個一列に取付けられている。たとえば、Ａ４幅の原稿を８ドット／ｍｍの読み取り密度で読み取るためには、上記受光素子は、１２５μｍピッチで１７２８個配置される。１個のイメージセンサチップ４５には、たとえば９６個の受光素子が一体に造りこまれ、したがってこの場合には、計１８個のイメージセンサチップ４５が基板上に配列されることとなる。
【００４８】
画像読み取り面４２に設定された読み取りラインＬの鉛直方向下方には、上記複数個のイメージセンサチップ４５が配列され、かつ、読み取りラインＬとイメージセンサチップ４５との間には、レンズアレイ４６が配置される。このレンズアレイ４６は、読み取りラインＬ上の画像を、正立等倍に上記複数個のイメージセンサチップ４５上に配列された１７２８個の受光素子上に集束させる。
【００４９】
上記ケーシング４１内の上記画像読み取り面４２の下方において、上記レンズアレイ４６の側方の空間には、上記線状光源装置Ａが配置される。この場合、導光部材１の左右幅方向中心線Ｌ１が、上記画像読み取り面４２の読み取りラインＬを向くように配置される。
【００５０】
上記導光部材１の光出射面１２から発した光は、読み取りラインＬ上の原稿Ｄを効率良く照射する。この場合、各色のＬＥＤ３Ａ〜３Ｃは、順次切り換え点灯される。原稿Ｄは、所定ピッチずつ副走査方向に送られ、１ラインごとの原稿画像のＲ、Ｇ、Ｂ各色ごとの画像データが、イメージセンサチップ４５によって順次読み取られる。
【００５１】
上記画像読み取り装置Ｂにおいては、Ｒ，Ｇ，ＢのいずれのＬＥＤ３を用いる場合であっても、原稿Ｄの読み取りラインの全長域に対して、各所均等な光量の光を照射することができる。したがって、読み取りラインの照度のばらつきに原因した読み取り画像の色調の偏差などを少なくし、読み取り画像の質を高めることが可能となる。線状光源装置Ａは、導光部材１の厚み方向の側方、すなわち導光部材１の下方にＬＥＤ３を配しており、導光部材１の長手方向端部の側方に光源を配置するための余分なスペースを確保する必要はなく、画像読み取り装置Ｂの小型化も図れる。
【００５２】
図１０は、導光部材１Ａおよびこれを用いた線状光源装置Ａａの他の例を示す正面図である。なお、本実施形態以降の各実施形態については、図１ないし図５に示した先の実施形態と同一部位は、同一符号で示す。
【００５３】
上記導光部材１Ａおよび線状光源装置Ａａは、先の実施形態で説明した導光部材１および線状光源装置Ａを１単位とし、これを長手方向に２単位分だけ連続させた構成となっている。すなわち、導光部材１Ａを構成する透明部材１０ａには、２箇所の凹入部２０，２０と、２箇所の光入射部１５，１５とが設けられており、これらの各部分は、透明部材１０ａの長手方向に所定間隔を隔てて設けられている。上記光入射部１５，１５のそれぞれの近傍には、１本の共通したフレキシブルケーブル３０Ａに実装されたＬＥＤ３，３が設けられている。
【００５４】
このような構成によれば、導光部材１Ａの長手方向の全長寸法が非常に大きい場合であっても、導光部材１Ａ内には２箇所の光入射部１５，１５のそれぞれから多量の光を入射させることによって、導光部材１Ａの第１側面１０Ａの全長域から充分な光量の光を出射させることが可能となる。導光部材の全長寸法が非常に大きい場合において、光入射部を１箇所のみ設けただけでは、導光部材内に入射する光量が不足し、第１側面部の長手方向両端部から充分な光量の光を出射させ得ない事態を生じる場合があるが、上記導光部材１Ａでは、そのような不具合はない。このように、本願発明では、導光部材に設ける光入射部の数を複数箇所設けてもかまわない。本願発明では、上記導光部材１Ａにおいて、その長手方向両端部の端面５ａ，５ｂを傾斜面とした構成にしてもかまわない。
【００５５】
図１１は、本願発明に係る導光部材１Ｂの他の例を示す正面図である。図１２は、図１１に示す導光部材１Ｂの製造工程の一例を示す正面図である。
【００５６】
この導光部材１Ｂは、透明部材１０ｂの長手方向両端部の端面５ｃ，５ｄの傾斜の向きが、上記図１ないし図７において説明した先の導光部材１の端面５ａ，５ｂとは相違している。すなわち、上記端面５ｃ，５ｄは、第１側面１０Ａと同一方向を向くように、その外面が上向き状の傾斜面とされている。
【００５７】
このような構成によれば、凹入部２０に設けられている光反射膜２２，２２ａ，２２ａを蒸着によって形成する場合に、図１２に示すように、第１側面１０Ａが下向きとなるように透明部材１０Ｂをセッティングしておけば、上記光反射膜２２，２２ａ，２２ａに相当する領域に光反射材料を蒸着する作業と同一作業によって、上記端面５ｃ，５ｄに対して光反射材料を同時に蒸着することが可能となる。
【００５８】
また、上記実施形態では、透明部材の端面に光反射材料を蒸着する処理を、透明部材の第１側面または第２側面に光反射材料を蒸着する処理と同時に行っており、蒸着処理作業の簡易化を図っているが、本願発明はこれに限定されない。本願発明では、第１側面や第２側面に光反射材料の蒸着処理を施すことは要件ではなく、透明部材の端面に対して単独の処理によって光反射材料を蒸着させてもかまわない。
【００５９】
さらに、本願発明では、透明部材の端面に金属などの光反射材料を蒸着する手段に代えて、光を透過させない金属以外の材料の塗布や熱転写、あるいは光を透過させない部材の貼付などを行うことによって、端面からの光の漏れを防止してもよい。
【００６０】
図１３ないし図１５は、導光部材および線状光源装置の類似例を示す正面図である。
【００６１】
図１３に示す導光部材１Ｃは、透明部材１０ｄの第２側面１０Ｂの長手方向一端部が、光源の他の例としてのＬＥＤランプ３ａと対向する光入射部１５Ａとされており、上記透明部材１０ｄの第１側面１０Ａにおける上記光入射部１５Ａと対向する位置に傾斜面１０Ｅを設けている。この傾斜面１０Ｅの外面には、好ましくは、その外面に光反射部材を蒸着するなどした光反射層１８ａが設けられている。そして、上記透明部材１０ｄの長手方向他端部の端面５ｅは、透明部材１０ｄの長手方向に対して非直交状の傾斜面とされている。
【００６２】
このような構成によれば、光入射部１５Ａから透明部材１０ｄ内に入射した光を、傾斜面１０Ｅによって反射させることによって、透明部材１０ｄの長手方向に進行させてゆくことができる。そして、第２側面１０Ｂの傾斜面１４ａによって急激にその進行方向が変えられた光を、第１側面１０Ａから出射させることができ、線状光源装置として適切に機能させることができる。
【００６３】
図１４に示す導光部材１Ｄは、透明部材１０ｅの長手方向一端部に傾斜面１４ｂ，１４ｃを形成し、これらのうち、一方の傾斜面１４ｂを光入射部１５Ｂとしている。また、他方の傾斜面１４ｃについては、その外面に金属を蒸着するなどして非透光面としている。そして、上記透明部材１０ｅの長手方向他端部の端面５ｆは、透明部材１０ｅの長手方向に対して非直交状の傾斜面とされている。
【００６４】
このような構成によれば、上記透明部材１０ｅの長手方向一端部の光入射部１５Ｂから透明部材１０ｅ内に入射した光を、傾斜面１４ｃによって反射させるなどして、透明部材１０ｅの長手方向他端部側へ進行させることができる。そして、それらの光を第１側面１０Ａから外部に出射させることができ、線状光源装置として適切に機能させることができる。また、上記のように、透明部材１０ｅに形成した傾斜面１４ｂを光入射部１５Ｂとすれば、この光入射部１５Ｂに、たとえばＬＥＤランプなどの光源３ａを対向配置させた場合に、この光源３ａが透明部材１０ｅの長手方向外部へはみ出す寸法Ｌｂを小さくすることができる。したがって、このような構成によっても、線状光源装置の長手方向のサイズの小型化が図れる。
【００６５】
図１５に示す導光部材１Ｅは、透明部材１０ｆの長手方向一端部の非傾斜面状んぉ端面１４ｄを光入射部１５Ｃとし、透明部材１０ｆの長手方向他端部の端面５ｇを、透明部材１０ｆの長手方向に対して非直交状の傾斜面としている。この導光部材１Ｅの光入射部１５Ｃの構成は、従来例として説明した図２０に示す導光部材と同様である。
【００６７】
図１６ないし図１９は、導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【００６８】
図１６に示す構成においては、透明部材１０の第２側面１０Ｂに、三角断面形状の凹状部１４Ａを複数箇所設けた構成としている。本願発明では、このような構成を採用した場合であっても、透明部材１０の長手方向に進行する光が上記凹状部１４Ａの平面状の傾斜面１４ｂに到達したときには、この光の進行角度を急激に変化させて、第１側面１０Ａの全反射臨界角よりも小さな入射角で上記第１側面１０Ａに入射させることができ、第１側面１０Ａからの光の出射を可能とすることができる。
【００６９】
図１７および図１８に示す構成においては、透明部材１０の第２側面１０Ｂに、光の散乱反射を行う光乱反射領域１７または１７Ａを所定の間隔で複数箇所形成している。図１７に示す光乱反射領域１７は、たとえば第２側面１０Ｂの外面に、光散乱反射性を有する塗装を施したり、あるいは光散乱反射性を有するテープ片を第２側面１０Ｂに貼着するなどして設けられている。上記光乱反射領域１７は、白色面とすることが好ましいが、これ以外の色彩であってもかまわない。一方、図１８に示す光乱反射領域１７Ａは、第２側面１０Ｂの表面を細かな凹凸状の粗面とすることにより形成されている。
【００７０】
図１７および図１８に示す手段では、透明部材１０の長手方向に進行する光を第２側面１０Ｂの光乱反射領域１７，１７Ａにおいて、散乱反射させることによって、その一部の光を第１側面１０Ａに対して全反射臨界角よりも小さな入射角で入射させることができる。したがって、このような手段によっても、透明部材１０の長手方向に進行する光を第１側面１０Ａから効率良くその外部へ出射させることが可能である。
【００７１】
図１９に示す構成においては、透明部材１０の第２側面１０Ｂの略全面を光乱反射領域１７としている。本願発明では、このような構成によっても、第１側面１０Ａから適切に光を出射させることが可能である。
【００７２】
上記した各実施形態の説明から理解されるように、本願発明に係る導光部材の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。また、同様に、本願発明に係る線状光源装置、画像読み取り装置の各部の具体的な構成も、種々に設計変更自在である。本願発明において、線状光源装置を構成する場合においては、光源として、ＬＥＤ以外の光源を用いることも可能である。また、カラー画像の読み取りに対応しないいわゆるモノクロ画像の読み取り用途に対応させる場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの計３色を組み合わせた光源を用いる必要はなく、単一色の光源でよいが、この場合には白色の光源を用いることが好ましい。さらに、本願発明に係る導光部材や線状光源装置は、画像読み取り装置の線状光源として用いられるに限らず、たとえば室内照明や車内照明、あるいは装飾用の照明など、種々の用途に利用することが可能である。この場合、導光部材の寸法や光源は、それぞれ最適なものが選択される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 導光部材およびこれを用いた線状光源装置の参考例を示す正面図である。
【図２】 図１の平面図である。
【図３】 図１のIII −III 断面図である。
【図４】 図１のIV−IV断面図である。
【図５】 図１の要部正面説明図である。
【図６】 図１の要部正面説明図である。
【図７】 導光部材に金属の蒸着処理を施す状態の一例を示す要部正面図である。
【図８】 導光部材に入射する光が外部へ透過する状態を示す説明図である。
【図９】 図１に示す線状光源装置を備えた画像読み取り装置の一例を示す断面図である。
【図１０】 導光部材およびこれを用いた線状光源装置の他の例を示す正面図である。
【図１１】 本願発明に係る導光部材の他の例を示す正面図である。
【図１２】 図１１に示す導光部材の製造工程の一例を示す正面図である。
【図１３】 導光部材および線状光源装置の類似例を示す正面図である。
【図１４】 導光部材および線状光源装置の類似例を示す正面図である。
【図１５】 導光部材および線状光源装置の類似例を示す正面図である。
【図１６】 本願発明に係る導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【図１７】 導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【図１８】 導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【図１９】 導光部材に形成される第２側面の他の例を示す要部正面図である。
【図２０】 従来の線状光源装置の一例を示す説明図である。
【図２１】 従来の線状光源装置の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｅ 導光部材
３，３ａ ＬＥＤ（光源）
５ａ〜５ｇ 端面
１０，１０ａ〜１０ｆ 透明部材
１０Ａ 第１側面（外周側面）
１０Ｂ 第２側面（外周側面）
１０Ｃ 第３側面（外周側面）
１０Ｄ 第４側面（外周側面）
１２ 光出射面
１５，１５Ａ〜１５Ｃ 光入射部
１６ 光反射層
１８ 光反射層
２０ 凹入部
２１ 傾斜面
２２，２２ａ 光反射膜
４２ 原稿読み取り面
４５ 受光素子
Ｄ 原稿
Ｌ 読み取りライン
Ｂ 画像読み取り装置
Claims (6)
- 一定長さを有する透明部材の長手方向に延びる複数の外周側面の第１側面が光出射面とされているとともに、上記複数の外周側面のいずれかの領域が光入射部とされており、この光入射部から上記透明部材内に進入した光が上記透明部材の長手方向に進行しつつ上記光出射面の各部から外部へ出射するように構成されている導光部材であって、
上記光入射部は、光源を配置可能な凹部として設けられており、かつ、
上記第１側面における上記光入射部と対向する位置には、２つの傾斜面をもつ断面略Ｖ字状の凹入部が形成されているとともに、
上記透明部材の長手方向端部の端面は、上記第１側面と同一方向を向く傾斜面として形成されており、かつ上記端面と上記凹入部の底部領域とのそれぞれに、光反射材料が蒸着されていることを特徴とする、導光部材。 - 上記光入射部は、上記第１側面に対して上記透明部材の厚み方向に対向する第２側面の長手方向中間部に設けられており、かつ上記透明部材の長手方向の両端部のそれぞれの端面が上記第１側面と同一方向を向く傾斜面とされている、請求項１に記載の導光部材。
- 請求項１または２に記載の導光部材と、この導光部材の光入射部内に配置されるとともに投光を行う光源と、を具備していることを特徴とする、線状光源装置。
- 上記光源は、ＬＥＤである、請求項３に記載の線状光源装置。
- 上記光源は、白色光を発するＬＥＤ、またはＲ，Ｇ，Ｂの各光を発する３種類のＬＥＤを組み合わせたものである、請求項４に記載の線状光源装置。
- 原稿読み取り面に対向配置された原稿に光源装置からの光を照射し、上記原稿読み取り面上に設定された読み取りラインにおける原稿からの反射光を上記読み取りライン方向に配列された複数の受光素子に受光させるようにした画像読み取り装置であって、上記光源装置として、請求項３ないし５のいずれかに記載の線状光源装置が用いられていることを特徴とする、画像読み取り装置。
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