JPWO2013062009A1 - 照明ユニット及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記光源から放射された光を被照射体の照明領域に照射する放物面鏡と、
前記光源および前記放物面鏡を収納又は保持する筐体とを備え、
前記放物面鏡は、副走査方向に対して曲率を有する円筒放物面形状が、主走査方向に沿って前記円筒放物面形状の頂点に垂直な軸面で切り取られた形状をなし、
前記光源は、前記光源の光の発光方向の中心軸が前記軸面に垂直で、前記光源の光の発光領域に前記円筒放物面形状の焦点位置を含むように配置されたものである。
図1は、本発明の実施の形態1による画像読取装置を示す斜視図である。画像読取装置は、天板ガラス3、照明ユニット2、撮像光学系1などで構成される。天板ガラス3は、原稿7などの読取対象物(被照射体)を保持するための透明なガラス板である。照明ユニット2は、原稿7の表面に線状照明を行うユニットである。撮像光学系1は、原稿7からの光を、撮像素子40に結像するためのユニットである。
なお、両側の照明ユニットの照度分布を、撮像光軸101に関して対称に設定するとさらに良い。
図5は、本発明の実施の形態2による照明ユニットの副走査方向断面図である。本発明の実施の形態2では、円筒放物面鏡20とLED基板230を位置決めピン231を用いて、位置あわせをする。これにより、円筒放物面鏡20とLED発光領域218の位置関係を正確に合わせることができる。その結果、照明光の平行性が保たれると共に、照明方向のばらつきも抑制でき、読み取りの明るさばらつきを低減できる。
図6は、青色発光ダイオードを発光源として黄色蛍光物質による2次発光と混合させることにより白色光を得る白色LEDの構造図である。白色LEDは、LEDパッケージ211の中に窪みがあり、青色発光ダイオード212が実装されており、その周囲に窪みを満たすように黄色蛍光物質213が充填されている。青色発光ダイオード212から放出された光は、一部がそのままLEDパッケージ211の外に放出され、白色光を構成する青色光となる。また、青色発光ダイオード212から放出された光の他の一部は、黄色蛍光物質に吸収され、黄色蛍光物質は、緑色から赤色の領域の光を放出する。これらが、白色光を構成する、緑色から赤色の光となる。従って、青色の発光領域は、青色発光ダイオード212の領域となり、緑色から赤色の発光領域は、黄色蛍光物質全域となる。すなわち、青色の光と緑色から赤色の光とで発光領域が異なる。
図10は、本発明の実施の形態4による照明ユニットの副走査方向断面図である。本実施の形態4は、前述の実施の形態3に比べ、さらに照明深度方向の照明照度の低下を抑制する構成である。図10では、円筒放物面鏡焦点位置23を青色発光ダイオード212の円筒放物面鏡頂点24側の辺を一致させる構成にした。
図12は、本発明の実施の形態5による照明ユニットの断面図である。本発明の実施の形態5に係る照明ユニットは、円筒放物面鏡として、透明樹脂等で成型された中実ブロックである円筒放物面ブロック30を用いる。実施の形態1同様、円筒放物面焦点位置23は、LED発光領域218にある。LEDチップ210から放出された光は、円筒放物面鏡20に向け、円筒放物面ブロック入射面31から円筒放物面ブロック30に入射され、円筒放物面鏡20で内面反射し、概略平行光線として、円筒放物面ブロック出射面32から照明領域104に照射される。
図14は、本発明の実施の形態6による画像読取装置を示す斜視図である。画像読取装置は、天板ガラス3、照明ユニット2、撮像光学系1などで構成される。天板ガラス3は、原稿7などの読取対象物を保持するための透明なガラス板である。照明ユニット2は、原稿7の表面に線状照明を行うユニットである。撮像光学系1は、原稿7からの光を、撮像素子40に結像するためのユニットである。
図16に、本発明の実施の形態7による副走査方向断面の光路図を示す。本実施の形態7では、導光板出射面402に近接して、導光板出射面402を覆う散乱体410が配設される。ここで、散乱体410は、薄板状のもので、樹脂等のシート面にエンボス加工、あるいはビーズ塗布加工が施されている。また、散乱体410として、導光板出射面402に直接エンボス加工、あるいはビーズ塗布加工を施したものが採用されても良い。
図18は、本発明の実施の形態8による照明ユニットの断面図である。本発明の実施の形態8による照明ユニットでは、円筒放物面鏡20が透明樹脂等で成型された中実ブロックである円筒放物面ブロック30と導光板400とが一体成型される。実施の形態8と同様、円筒放物面焦点位置23は、導光板400の出射面402にある。ここで、導光体出射面402は、導光板400と円筒放物面ブロック30との結合位置に相当する。円筒放物面ブロック30と導光板400とは上述のように一体成型されているため、導光体出射面402は、物理的な面としては存在しない。LEDチップ210から放出された光は、導光板400に入射され、導光板出射面402を経て円筒放物面鏡20に向け、円筒放物面ブロック30に入射される。円筒放物面鏡20で内面反射した光線は、概略平行光線として、円筒放物面ブロック出射面32から照明領域104に照射される。
図19は、本発明の実施の形態9による照明ユニットの副走査方向断面図である。本発明の実施の形態9では、LED基板230は、LEDチップ210が実装されている面のLEDチップ210が実装されていない領域の一部またはすべての反射シート232を備える。この構成により、LEDチップ210から放射された光の内、円筒放物面鏡20の焦点位置にないLED発光領域からの照明光線106など、LED基板230に当たる光の一部を照明領域104に導くことができるので、原稿を効率よく照明できる。
図20は、本発明の実施の形態10による照明ユニットの斜視図である。実施の形態10による照明ユニットでは、円筒放物面鏡20の主走査方向両端に反射ミラー300が設けられる。円筒放物面鏡20は、主走査方向には曲率を持たない。そのため、反射ミラー300がない場合、LEDアレイ220から放出された光線のうち主走査方向の成分は屈折せずに進行し、円筒放物面鏡20の主走査方向端面から、照明ユニット2の外側に進行する。その結果、原稿7の読み取りライン8(図1参照)の主走査方向外側に到達し、照明光として有効に作用しないことになる。そこで、反射ミラー300を設けることにより、円筒放物面鏡20の主走査方向外側に進行する光を反射することで、原稿7の読み取りライン8に一部の光を戻すことで、照明光として有効に使用することができる。
図22は、本発明の実施の形態11による画像読取装置を示す斜視図である。また、図23は、本発明の実施の形態11による照明ユニットの副走査方向断面図である。本発明の実施の形態11による画像読取装置は、本発明の実施の形態1の照明ユニット2に放熱板を設けたものである。本実施の形態では、図22、図23に示すように、LED基板230のLEDチップ210の実装面とは反対の面にアルミニウムなどの金属で形成された板状の放熱板50が、LED基板230に密着して配置されている。また、円筒放物面鏡20、LED基板230及び放熱板50は結合用ネジ51にて一体に結合している。
図24及び図25は、それぞれ、本発明の実施の形態12による照明ユニット及びこれを備える画像読取装置の副走査方向断面図である。実施の形態12による画像読取装置は、天板ガラス3と、照明ユニット2と、第1レンズミラー507と、平面鏡508と、アパーチャー509と、開口部510と、第2レンズミラー511と、センサIC512と、第1センサ基板513aと、第2センサ基板513bと、信号処理IC(ASIC)514と、電子部品515と、筐体516と、底板517とを備える。
本発明の第2の観点に係る照明ユニットは、発光素子が主走査方向にアレイ状に配置された光源と、光源から放射された光を被照射体の照明領域に照射する放物面鏡と、光源および放物面鏡を収納又は保持する筐体とを備える。放物面鏡は、副走査方向に対して曲率を有する円筒放物面形状が、主走査方向に沿って円筒放物面形状の頂点に垂直な軸面で切り取られた形状をなす。光源は、青色発光ダイオードを発光素子として黄色蛍光物質による2次発光と混合させ白色を得る白色LEDであり、白色LEDの光の発光方向の中心軸が軸面に垂直で、青色発光ダイオードのチップの放物面鏡の頂点側の辺を、放物面鏡の焦点位置と一致させるように配置されたものである。
本発明の第3の観点に係る照明ユニットは、発光素子が主走査方向にアレイ状に配置された光源と、光源から放射された光を被照射体の照明領域に照射する放物面鏡と、光源および放物面鏡を収納又は保持する筐体とを備える。放物面鏡は、副走査方向に対して曲率を有する円筒放物面形状が、主走査方向に沿って円筒放物面形状の頂点に垂直な軸面で切り取られた形状をなす。光源は、発光素子の光の発光方向の中心軸が軸面に垂直で、発光素子の中心又は端部を放物面鏡の焦点位置と一致させて配置されたものである。
図10は、本発明の実施の形態4による照明ユニットの副走査方向断面図である。本実施の形態4は、前述の実施の形態3に比べ、さらに照明深度方向の照明照度の低下を抑制する構成である。図10では、円筒放物面鏡焦点位置23と青色発光ダイオード212の円筒放物面鏡頂点24側の辺を一致させる構成にした。
Claims (12)
- 発光素子が主走査方向にアレイ状に配置された光源と、
前記光源から放射された光を被照射体の照明領域に照射する放物面鏡と、
前記光源および前記放物面鏡を収納又は保持する筐体とを備え、
前記放物面鏡は、副走査方向に対して曲率を有する円筒放物面形状が、主走査方向に沿って前記円筒放物面形状の頂点に垂直な軸面で切り取られた形状をなし、
前記光源は、前記光源の光の発光方向の中心軸が前記軸面に垂直で、前記光源の光の発光領域に前記円筒放物面形状の焦点位置を含むように配置された照明ユニット。 - 前記光源は、前記軸面に平行に配置された光源基板の前記放物面鏡に対向する面に前記発光素子が設けられ、
前記光源基板は位置決めピンにより前記放物面鏡の所定の位置に固定されている請求項1に記載の照明ユニット。 - 前記光源は、青色発光ダイオードを前記発光素子として黄色蛍光物質による2次発光と混合させ白色を得る白色LEDであり、
前記青色発光ダイオードのチップの短軸方向が主走査方向と平行になるように配置した請求項1又は請求項2に記載の照明ユニット。 - 前記光源は、青色発光ダイオードを前記発光素子として黄色蛍光物質による2次発光と混合させ白色を得る白色LEDであり、
前記青色発光ダイオードのチップの前記放物面鏡の頂点側の辺を、前記放物面鏡の焦点位置と一致させるように配置した請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の照明ユニット。 - 前記放物面鏡を中実の透明材料で構成した請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記光源から放射された光を導くための導光板を備え、
前記放物面鏡は、前記光源から放射されて前記導光板を介した光を被照射体の照明領域に照射し、
前記筐体は、前記光源、前記導光板および前記放物面鏡を収納又は保持する請求項1に記載の照明ユニット。 - 前記導光板と前記放物面鏡との間に光を散乱する散乱体を設けた請求項6に記載の照明ユニット。
- 前記放物面鏡を中実の透明材料で構成し、前記導光板と一体化した請求項6に記載の照明ユニット。
- 前記光源基板の前記光源実装面であって、前記光源の実装部以外の部分に反射シートを設けた請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記放物面鏡の主走査方向の端部に、反射鏡を設けた請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の前記照明ユニットと、
前記被照射体の前記照明領域において原稿で反射した光の散乱光を入射し、主走査方向に延在する受光部に前記被照射体の像を結像する撮像光学系と、
前記照明ユニット、前記撮像光学系および前記受光部を収納又は保持する筐体とを備え、
主走査方向に直交する副走査方向に相対的に原稿を走査し、前記被照射体の画像情報を得る画像読取装置において、
前記照明ユニットを、主走査方向に沿って前記撮像光学系の光軸の両側に配置した画像読取装置。 - 前記照明ユニットから射出される光の照射方向が、前記撮像光学系の光軸に対して対称になるように前記照明ユニットを配置した請求項11に記載の画像読取装置。
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