JP3563545B2

JP3563545B2 - Linear light source device, light guide member used therefor, and image reading device provided with linear light source device using this light guide member

Info

Publication number: JP3563545B2
Application number: JP26442696A
Authority: JP
Inventors: 敏彦高倉
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-10-04
Also published as: JPH10112783A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、いわゆる密着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、この線状光源装置に用いられる導光部材、およびこの導光部材を用いた線状光源装置を備えた画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密着型イメージセンサに用いられる線状光源装置の従来の一般的な構成を、図１４（ａ）に示す。この線状光源装置は、基板８の表面に、複数のＬＥＤ９を実装したものであるが、原稿Ｄの幅と略同等の読み取りラインの全長領域に光を照射する必要があるために、上記複数のＬＥＤ９は、等間隔で一列状に配列されている。
【０００３】
ところが、このような線状光源装置では、点的な光源であるＬＥＤ９が離散的に配置されていることから、原稿Ｄの被照射面における照度は、同図（ｂ）に示すように、原稿Ｄの幅方向において周期的に強弱変化し、原稿Ｄの被照射面の各所の照度が一定しない。これでは、原稿Ｄの読み取りラインに沿って同じ明度の原稿をイメージセンサによって読み取ったとしても、イメージセンサからの出力においては、読み取りラインの長手方向に周期的な強弱変化が出てしまい、読み取り画像の質の低下を招いてしまう。また、上記線状光源装置では、照明用光源として多数のＬＥＤ９を必要とするため、その分製造コストが高くなるばかりか、これら多数のＬＥＤ９のそれぞれには、光度（輝度）のバラツキがあり、これが原因となって、原稿Ｄの被照射面の各所の照度により大きなバラツキを生じさせて、イメージセンサによる読み取り画像の質を一層低下させるという不具合をも生じさせる。
【０００４】
そこで、従来では、上記のような不具合を解消する手段として、たとえば特開平６−２１７０８４号公報に所載の線状光源装置が提案されている。同公報に所載の線状光源装置は、本願の図１５（ａ）に示すように、一定長さを有する透明部材からなる導光部材１ｅの長手方向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。また、上記導光部材１ｅの長手方向に延びる一側面を光出射面１２ｅとし、この光出射面１２ｅと厚み方向に対向する他の側面の全長域に乱反射面１４ｅを設けている。
【０００５】
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の内部に照射された光を、乱反射面１４ｅにおいて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から導光部材１ｅの外部に出射させることができる。したがって、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設定しておけば、原稿Ｄの幅方向の全長領域に光を照射することができる。また、光源９ｅを多数設ける必要はなく、その個数を最小個数とすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に所載の従来の線状光源装置では、次のような不具合を生じていた。
【０００７】
すなわち、上記従来の線状光源装置は、導光部材１ｅの長手方向端部の端面を光入射部１５ｅとし、この光入射部１５ｅから導光部材１ｅ内に入射した光を、乱反射面１４ｅによって乱反射させることによって、光出射面１２ｅから出射させる原理であるのに対し、上記乱反射面１４ｅは、導光部材１ｅの一側面の長手方向の全長域にわたって各所均一なかたちで設けられているに過ぎない。したがって、従来では、光入射部１５ｅから導光部材１ｅ内に入射した光の多くは、乱反射面１４ｅのうち、上記光入射部１５ｅに近い部分に到達し、この部分において光出射面１２ｅ方向に乱反射される傾向が非常に強い。すなわち、光入射部１５ｅから導光部材１ｅ内に入射した光の多くは、光入射部１５ｅから遠く離れた部分には到達することなく、乱反射面１４ｅの光入射部１５ｅに近い部分において乱反射されてから、光出射面１２ｅより出射する。
【０００８】
このため、従来では、図１５（ｂ）に示すように、原稿Ｄの被照射面の照度は、光源９ｅに近い部分が高くなってしまい、光源９ｅから離れた位置になるにしたがってその照度が低くなる。その結果、従来においては、原稿Ｄの被照射面の全長領域の照度に未だ大きなバラツキを生じており、これが原因となってイメージセンサによって原稿画像を読み取る際の画質の低下を招来するという不具合を生じていた。なお、このような画質の低下を補償しようとすれば、複雑な補正回路を必要とし、画像読み取り装置のコストアップを招き、好ましくない。
【０００９】
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、多数の光源を用いることなく、簡易かつ製造コストの安価な手段によって、線的な領域に対して各所均等な光量で光を照射できるようにすることをその課題としている。
【００１０】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明は、次の技術的手段を採用している。
【００１１】
本願発明の第１の側面によれば、線状光源装置に用いるための導光部材が提供される。この導光部材は、一定長さを有する透明部材の長手方向に延びる第１側面が光出射面とされ、かつ上記透明部材の上記第１側面を除く他の側面のいずれかの部位が光入射部とされている導光部材であって、上記光出射面と厚み方向に対向する第２側面には、全反射領域と上記第２側面上に点在する多数のドット状の乱反射領域とが設けられており、上記ドット状の乱反射領域は、上記光入射部から遠ざかるにしたがってそのドット密度が高くなっていることにより、上記全反射領域に対する乱反射領域の面積比率は、上記光入射部から遠ざかるにしたがって高められていることに特徴づけられる。
【００１２】
上記光入射部は、上記透明部材の長手方向端部の端面、または上記第２側面の長手方向中間部に形成されている構成とすることできる。
【００１３】
また、上記全反射領域は、上記第２側面の鏡面仕上げされた領域であるとともに、上記乱反射領域は、上記第２側面の鏡面仕上げされた面に光散乱反射を行う塗料を塗装した領域とすることができる。上記全反射領域では、導光部材を構成する透明部材の屈折率によって規定される臨界入射角（入射角は、表面の法線に対する角度）よりも大きな入射角の光を受けたときには、この光を全反射し、光導入部から導光部材内に入射した光を導光部材の内部に戻すこととなる。その一方、上記臨界入射角よりも小さな入射角の光を受けたときには、この光を導光部材の外部に透過させる。これに対し、上記乱反射領域は、光の入射角には関係なく、光を受けた場合にはその光を乱反射させる。
【００１５】
本願発明においては、導光部材の第２側面の乱反射領域が、第２側面の全長域にわたって各所均等に設けられているのではなく、上記第２側面には、乱反射領域と全反射領域とが混在して設けられており、しかもその乱反射領域は、光入射部から遠ざかるにしたがって全反射領域に対する面積比率が高くなるように設けられている。換言すると、光入射部に近い部分においては、光入射部から導光部材内に入射する光を光出射面から出射させる機能を発揮する乱反射領域が少ない反面、導光部材内に入射する光を導光部材の長手方向に導く機能を発揮する全反射領域が多くなっている。このため、光入射部から導光部材内に入射した光の多くがこの光入射部に近い乱反射領域において集中的に乱反射することが解消され、導光部材の光出射面のうち、光入射部に近い部分から多くの光が導光部材の外部に出射することが回避される。その一方、導光部材のうち光入射部から遠く離れた位置においては、乱反射領域の面積比率が高いために、この部分においては導光部材に入射された光を効率良く光出射面から導光部材の外部へ出射させることができる。
【００１６】
したがって、導光部材の長手方向に延びている光出射面からは、各所略均等な光量で光を出射させることが可能となり、原稿面の読み取りラインの全長域の各所の照度を均一化することができる。その結果、読み取りラインの照度のバラツキに原因する読み取り画像の質の低下を防止することができるという好ましい効果が得られる。
【００１７】
むろん、本願発明では、導光部材の一部に設けられた光入射部から導光部材内に光を入射させてから、この入射した光を導光部材の長手方向に延びる光出射面から外部へ出射させるために、光源としては、多数設ける必要はなく、光源の個数を最小個数とすることができる。したがって、部品点数の増加、およびこれに原因する製造コストの上昇なども適切に回避することができる。
【００１８】
本願発明の第２の側面によれば、上記本願発明の第１の側面にかかる導光部材を用いた線状光源装置が提供される。この線状光源装置は、上記した導光部材が用いられ、この導光部材の光入射部に隣接して光源が配置されて構成されていることに特徴づけられる。上記光源としては、ＬＥＤを用いることができ、さらに具体的には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類の波長のＬＥＤを組み合わせたもの、あるいは白色のＬＥＤを用いることができる。また、上記光源の配置方法は、たとえば、ＬＥＤを導光部材の光入射部に接着するなどして付属させてもよいし、基板上に実装したＬＥＤを上記導光部材の上記光入射部に隣接させてもよい。
【００１９】
本願発明の第３の側面によれば、上記本願発明の第２の側面にかかる線状光源装置を用いた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、ケーシングの一面に形成された画像読み取り面上を接触搬送される原稿に上記ケーシング内に設けられた光源装置からの光を照射し、上記画像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ケーシング内に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集束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、上記第２の側面に係る線状光源装置を用い、その光出射面から出射させた光が上記読み取りライン上の原稿を照明するように構成したことに特徴づけられる。
【００２０】
本願発明の第２の側面および第３の側面によって提供される線状光源装置、および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。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、導光部材１、およびこれを用いた線状光源装置Ａの第１の実施形態の正面図である。図２は、図１の底面図である。図３は、図１のＸ−Ｘ線断面図である。図４は、図１に示す導光部材の内部における光の進行状態の説明図である。
【００２２】
図１ないし図３において、本実施形態に係る導光部材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１１がその主要部を占めている。この透明部材１１は、所定の長手方向寸法を有する部材であり、厚み方向に相互に対向して透明部材１１の長手方向に延びる第１側面１１Ａと第２側面１１Ｂ、第３側面１１Ｃと第４側面１１Ｄ、および長手方向両端の端面１１Ｅ，１１Ｆとを有している。
【００２３】
上記第１側面１１Ａは、好ましくは、鏡面仕上げされた平坦面とされ、後述するように、この第１側面は、光出射面１２として機能する。また、上記第３側面１１Ｃ、および第４側面１１Ｄも、本実施形態においては、鏡面仕上げされた平坦面となっている。
【００２４】
上記第２側面１１Ｂは、その長手方向両端部から長手方向中央部に向かうにつれて、上記第１側面１１Ａとの相互間の距離が漸次縮小する平坦状の傾斜面となっており、その表面には、鏡面仕上げ状態の複数の全反射領域１３と、複数の乱反射領域１４とが混在している。上記第２側面１１Ｂを傾斜面にすれば、透明部材１１内に入射させた光を乱反射領域１４に対して効率よく光をあてることができるので好ましいが、本願発明はこれに限定されず、上記第２側面１１Ｂを非傾斜面状に形成してもかまわない。
【００２５】
上記第２側面１１Ｂに全反射領域１３と乱反射領域１４とを混在させる手法としては、たとえば、第２側面１１Ｂの全体を鏡面仕上げ面とし、そのうちの選択された領域に光散乱反射性を有する白色の塗装を施す手段を採用することができる。（ただし、図面では白色塗装部分を黒色で示している）。塗料の具体的な材質は問わないが、たとえばアクリルラッカペイントなどを用いることができる。本実施形態では、上記塗装領域が乱反射領域１４に相当し、塗装が施されていない鏡面仕上げ状態のままの領域が全反射領域１３に相当する。また、本願発明でいう鏡面仕上げとは、必ずしも表面が積極的に研磨加工されている必要はなく、たとえば金型などを用いた樹脂成形によって導光部材１を製造する場合には、その樹脂成形されたままの比較的滑らかな表面でよい。
【００２６】
図２によく表れているように、上記乱反射領域１４は、上記第２側面１１Ｂの短手方向の幅と略同一幅に形成され、上記第２側面１１Ｂの長手方向に沿って断続的に複数箇所設けられている。したがって、第２側面１１Ｂにおいては、複数の乱反射領域１４と複数の全反射領域１３とが、交互に設けられたかたちとなっている。ただし、重要な構成として、上記複数の乱反射領域１４は、透明部材１１の長手方向両端部からその長手方向中央部へ向かうにつれてその寸法Ｌａ〜Ｌｅが徐々に大きくなるように形成されている。これに対し、全反射領域１３については、その長さは略一定の幅Ｓに形成されている。これにより、上記乱反射領域１４の全反射領域１３に対する面積比率は、透明部材１１の長手方向端部から長手方向中央部にむかうにしたがって次第に大きくなっている。
【００２７】
本実施形態においては、上記透明部材１１の端面１１Ｅ，１１Ｆが、光入射部１５，１５とされている。これらの光入射部１５，１５のそれぞれの近傍には、たとえば３種類のＬＥＤランプ３Ａ〜３Ｃが配され、これらのＬＥＤランプ３Ａ〜３Ｃから発せられる光が、上記光入射部１５，１５のそれぞれから導光部材１内に入射するように構成されている。３種類のＬＥＤランプ３Ａ〜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ＬＥＤランプが用いられる。本実施形態に係る線状光源装置Ａは、上記導光部材１と、ＬＥＤランプ３Ａ〜３Ｃとを具備して構成されている。
【００２８】
次に、上記構成の導光部材１、およびこの導光部材１を備えた線状光源装置Ａの作用について説明する。
【００２９】
図４において、３種類のＬＥＤランプ３Ａ〜３Ｃのうち、たとえばＬＥＤランプ３Ａを発光させると、このＬＥＤランプ３Ａから発せられた光は、導光部材１内に入射する。この導光部材１内に入射して進行する光は、導光部材１の側面１１Ａ〜１１Ｄの各所に到達するが、これら各側面１１Ａ〜１１Ｄのうち、白色塗装が施された乱反射領域１４を除く領域は、全反射領域となっている。したがって、透明部材１１の材質によって特定される所定の全反射臨界角よりも大きな入射角で上記全反射領域に到達した光は、全反射領域の各部において全反射され、このような全反射を繰り返しながら、導光部材１内の長手方向略中央部に進んでゆく。一方、上記導光部材１内に入射した光のうち、一部の光は、第２側面１１Ｂの乱反射領域１４に直接到達する。また、全反射を繰り返しながら導光部材１内の長手方向略中央部に進んでゆく光も、上記乱反射領域１４に到達する。
【００３０】
上記乱反射領域１４においては、光の入射角には関係なく、受けた光を種々の方向に乱反射する。したがって、この乱反射した光のうち、所定の全反射臨界角よりも小さな入射角で光出射面１２に到達した光は、この光出射面１２を透過し、導光部材１の外部へ出射することとなる。このようにして、結局、ＬＥＤランプ３Ａから導光部材１内に入射した光は、第２側面１１Ｂの長手方向に沿って複数箇所設けられた乱反射領域１４によって乱反射されることにより、光出射面１２の長手方向の全域から導光部材１の外部へ出射することとなる。したがって、上記構成の線状光源装置Ａは、一定長を有する所望の線状領域の各所に光を照射し得る線状光源として、適切に機能することとなる。
【００３１】
また、上記のように光の照射を行わせている状態では、本来的には、導光部材１内を進行する光の量は、光入射部１５に近い部分ほど多くなり、また光入射部１５から遠い導光部材１の長手方向中央部になるほど少なくなるはずである。ところが、上記導光部材１では、光入射部１５に近い部分ほど、第２側面１１Ｂに設けられている乱反射領域１４の面積比率が小さく、かつ全反射領域１３の面積比率が大きくなっているために、光入射部１５に近い部分では、強い光のうち比較的少量の光が小面積の乱反射領域１４によって乱反射されることとなって、光出射面１２から外部へ出射する光の量が抑制される。また、乱反射されない光については、大面積の全反射領域１３によって全反射させることにより、導光部材１の長手方向中央部側に効率良く導くことができることとなる。これに対し、光入射部１５から遠い導光部材１の長手方向中央部分では、比較的弱い光を面積の大きな乱反射領域１４によって乱反射させ、光出射面１２から効率よく外部へ出射させることができ、光出射面１２から外部へ射出する光の量を確保することができる。したがって、導光部材１の光出射面１２から出射し、線状の照明領域を照明する光の量を、導光部材１の長手方向に均一化することができる。すなわち、光入射部１５，１５に近い部分の照度が、他の部分の照度よりも、大幅に高くなることを適切に解消することが可能となる。
【００３２】
図５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。
【００３３】
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たものである。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、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。
【００３４】
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１列に取付けられている。たとえば、Ａ４幅の原稿を２００ｄｐｉ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になる。
【００３５】
画像読み取り面４２に設定された読み取りラインＬの鉛直方向下方位置には、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。
【００３６】
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の側方に設定された空間には、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。
【００３７】
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、効率よく照明する。この場合、各色のＬＥＤランプ３Ａ，３Ｂ，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。
【００３８】
上記画像読み取り装置Ｂにおいては、線状光源装置Ａが２個ずつ設けられたＲ，Ｇ，Ｂの各色のＬＥＤランプ３Ａ〜３Ｃから発した光を、所定長さの照明領域に均等に広げて照射するようにしているので、多数のＬＥＤランプを使用する場合に想定される読み取り幅方向の光量の偏在、各ＬＥＤランプの発色光の微妙な相違などに起因した読み取り画像の色調の偏差などの画像読み取り品質の低下要因を効果的に解消することができる。また、各色のＬＥＤランプ３Ａ〜３Ｃを、導光部材１の長手方向両端部の一側方に集中的に配置しているので、各色のＬＥＤランプが読み取り幅方向に配列される場合に想定される、読み取り画像の色調の偏差をも、効果的に回避することができる。さらに、導光部材１内を進行させた光を、導光部材１の光出射面１２から集中的に出射させているので、照明効率が非常に良く、各色２個ずつのＬＥＤランプ３Ａ〜３Ｃを用いているにも拘わらず、十分な照明光量を確保することができる。
【００３９】
図６は、導光部材１Ａ、およびこれを用いた線状光源装置ａの第２の実施形態の正面図である。図７は、図６の底面図である。図８は、図６の要部拡大正面図である。なお、先の第１実施形態と同一部位については、同一符号で示し、その説明は便宜上省略する。以降の図面についても同様である。
【００４０】
本実施形態に係る導光部材１Ａは、第１実施形態とは異なり、導光部材の長手方向端部から導光部材内に光を入射させるのではなく、導光部材１Ａの長手方向中間部分から導光部材１Ａ内に光を入射させる構成となっている。具体的には、この導光部材１Ａは、透明部材１１ａの第１側面１１Ａを光出射面１２とし、かつ、この光出射面１２と幅方向に対向する第２側面１１Ｂに、複数の全反射領域１３と乱反射領域１４とを交互に設けている点で、先の第１実施形態と共通している。ただし、光入射部１５Ａは、上記第２側面１１Ｂの長手方向中間部に１箇所のみ設けられている。この導光部材１Ａでは、光入射部１５Ａの位置が第１実施形態とは相違することに対応し、上記第２側面１１Ｂの全反射領域１３と乱反射領域１４とは、透明部材１１ａの長手方向中央部から長手方向両端部に向かうにつれて、全反射領域１３に対する乱反射領域１４の面積比率が高くなっている。上記全反射領域１３と乱反射領域１４との形成手法は、第１の実施形態で説明したのと同様な手段を採用することができる。
【００４１】
図８によく表れているように、上記透明部材１１ａの光出射面１２における長手方向中央部、すなわち、上記第２側面１１Ｂに設定された光入射部１５Ａと厚み方向に対向する部位には、略Ｖ字状の凹入部２０が形成されている。この略Ｖ字状の凹入部２０は、２つの傾斜面２１，２１と、これらの傾斜面２１，２１の底端部を繋ぐ水平状の底面２２とを有するように形成されている。上記２つの傾斜面２１，２１は、鏡面仕上げとされる一方、上記底面２２は、凹凸を有する光拡散面とされている。このように光拡散面を設ける理由は、第２側面１１Ｂの光入射部１５Ａから透明部材１１内に入射する光が、直接的に光出射面１２を透過して輝点が現れるのを回避するためであるが、このような輝点の出現を回避するための手段としては、上記底面２２を凹凸状に形成する手段に代えて、たとえば上記底面２２に金属層を蒸着などによって形成する手段を用いてもよい。
【００４２】
上記導光部材１Ａの光入射部１５Ａには、これに隣接してＬＥＤ３Ｄが配置される。むろん、カラー原稿の読み取りに対応させる場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各３色のＬＥＤが配置される。本実施形態に係る線状光源装置Ａａは、上記導光部材１ＡとＬＥＤ３Ｄとを具備して構成される。なお、上記透明部材１１ａの長手方向両端の端面１１Ｅ，１１Ｆは、たとえば金属を蒸着した全反射面として形成されている。これは、透明部材１１ａの端部まで進行してきた光がそのまま透明部材１１ａの外部に透過するのを阻止するためである。
【００４３】
次に、上記構成の導光部材１Ａ、および線状光源装置Ａａの作用について説明する。
【００４４】
図８において、ＬＥＤ３Ｄから発せられた光は、上記凹入部２０の傾斜面２１，２１に対して全反射臨界角よりも大きい角度で入射し、また上記光出射面１２に対しても全反射臨界角よりも大きい角度で入射することとなる。したがって、上記光は、上記傾斜面２１，２１、および光出射面１２において全反射する。さらに、このようにして全反射された光のうち、第２側面１１Ｂの全反射領域１３に到達した光は、この部分において全反射する。導光部材１内に入射した光は、このような全反射を繰り返しながら、導光部材１の長手方向両端部方向に進んでゆく。その一方、上記全反射を繰り返している光のうち、第２側面１１Ｂの乱反射領域１４に到達した光は、乱反射する。すると、この乱反射した光のうち、光出射面１２の全反射臨界角よりも小さい角度で光出射面１２に到達した光は、この光出射面１２を透過して導光部材１Ａの外部に出射する。したがって、上記導光部材１Ａでは、導光部材１Ａの長手方向中間部に１つのＬＥＤ３Ｄを設けただけの構成であるにも拘わらず、光出射面１２の全長領域の各所から光を適切に出射させることができ、線状領域への光の照射が可能となる。光源の設置箇所は、１箇所でよいために、部品コストの削減などの面で、より有利となる。
【００４５】
一方、上記線状光源装置Ａａでは、導光部材１Ａ内を進行する光の量は、本来的には、その長手方向中央部分ほど多くなり、長手方向両端部になるほど少なくなるはずである。ところが、上記導光部材１Ａでは、導光部材１Ａの長手方向中央部の光入射部１５Ａに近い部分ほど、第２側面１１Ｂに設けられている乱反射領域１４の面積が小さく、かつ全反射領域１３の面積が大きくなっている。したがって、先の第１実施形態の場合と同様に、光入射部１５Ａに近い部分では、強い光のうち比較的少量の光が小面積の乱反射領域１４によって乱反射されることとなって、光出射面１２から外部へ出射する光の量が抑制される。また、乱反射されない光については、大面積の全反射領域１３によって全反射させることにより、導光部材１の長手方向両端部側に効率良く導かれる。そして、光入射部１５Ａから遠い導光部材１の長手方向両端部では、比較的弱い光を面積の大きな乱反射領域１４によって乱反射させ、光出射面１２から効率よく出射することができ、光出射面１２から外部へ射出する光の量を確保することができる。したがって、光出射面１２から出射し、線状の照明領域を照明する光の量を、導光部材１Ａの長手方向に均一化することができる。
【００４６】
図９は、導光部材１Ｂ、およびこれを用いた線状光源装置Ａｂの第３の実施形態の正面図である。なお、同図では、第２側面１１Ｂに設けられる全反射領域と乱反射領域とを省略している。
【００４７】
本実施形態に係る導光部材１Ｂ、および線状光源装置Ａｂは、図６および図７において説明した第２実施形態の導光部材１Ａ、および線状光源装置Ａａを１単位として、これを長手方向に２単位分連続させたものである。このような構成によれば、線状照明範囲の長手方向の延長が可能となる。
【００４８】
図１０は、導光部材１Ｃ、およびこれを用いた線状光源装置Ａｃの第４の実施形態の正面図である。図１１は、図９の底面図である。
【００４９】
本実施形態に係る導光部材１Ｃは、上記第２実施形態の導光部材１Ａと、その基本的な構成が共通しており、透明部材１１ｃの長手方向中央部に、ＬＥＤ３Ｄから発せられる光の入射を行わせる光入射部１５Ｃが設けられている。ただし、この光入射部１５Ｃは、第２側面１１Ｂに逆Ｖ字状または逆Ｕ字状の凹入部４０を形成することによって構成されており、直面状または曲面状の側面部４１，４１を有している。なお、上記ＬＥＤ３Ｄの装着は、たとえばこのＬＥＤ３Ｄを実装した基板４５を透明部材１１ｃに接着するなどして行うことができる。
【００５０】
このような構成によれば、ＬＥＤ３Ｄから発せられた光が上記側面部４１，４１に到達し、導光部材１Ｃ内に入射するときに、この光を図１０に示す矢印方向に屈折させることができる。そして、このように光を屈折させれば、この光が光出射面１２に到達するときの入射角を、この光出射面１２の全反射臨界角よりも大きな角度にすることが可能となり、ＬＥＤ３Ｄから導光部材１Ｃ内に入射した光が、そのまま光出射面１２を通過して外部へ出射することを回避できる。したがって、この導光部材１Ｃにおいても、導光部材１内において光の全反射を繰り返し行わせながら、光を導光部材１の長手方向の各所に効率よく導くことができるとともに、このようにして導かれた光を乱反射領域１４によって乱反射させることにより、光出射面１２から外部へ出射させることができる。むろん、第２側面１１Ｂの乱反射領域１４は、先の第２実施形態と同様に、ＬＥＤ３Ｄから遠ざかるにつれて全反射領域１３に対する面積比率が大きくなっているために、光出射面１２から出射する光の量を導光部材１Ｃの長手方向の各所において略均一にすることが可能となる。
【００５１】
本願発明では、たとえば図１２および図１３に示すように、導光部材１の所定の第２側面１１Ｂに、全反射領域１３と乱反射領域１４とを混在させる手段として、全体が鏡面仕上げされた第２側面１１Ｂに、塗料を多数のドット状に塗布することによって、このドット状領域を乱反射領域１４として形成する。この場合、図１２に示すように、ドットのピッチを導光部材１の長手方向に変化させてゆく手段、あるいは図１３に示すように、ドットの大きさを導光部材１の長手方向に変化させる手段によって、全反射領域１３と乱反射領域１４との面積比率を変化させることができる。
【００５２】
また、本願発明でいう乱反射領域１４は、必ずしも白色の塗料を用いて形成されたものに限定されず、白色以外の塗料を用いてもかまわないことは勿論のこと、導光部材１の所定の第２側面に対して、光を反射するテープを貼付するなどの手段を採用してもかまわない。さらには、第２側面の一部を凹凸状に形成し、この凹凸部分に光が到達したときにはこの光を散乱させるように構成した部位であってもかまわない。むろん、上記乱反射領域は、導光部材の第２側面の短手幅方向と略同一幅に設ける必要もなく、それよりも小幅であってもよい。
【００５３】
その他、本願発明に係る導光部材ないしこれを用いた線状光源装置は、前述したように密着型カラーイメージセンサの光源として利用するほか、モノクロ用のイメージセンサとしても利用でき、さらには室内照明や車内照明、あるいは装飾照明など、種々な照明光源としての利用が可能である。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第１の実施形態の正面図である。
【図２】図１の底面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図１に示す導光部材の内部における光の進行状態の説明図である。
【図５】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６】導光部材、およびこれを用いた線状光源装置の第２の実施形態の正面図である。
【図７】図６の底面図である。
【図８】図６の要部拡大正面図である。
【図９】導光部材、およびこれを用いた線状光源装置の第３の実施形態の正面図である。
【図１０】導光部材、およびこれを用いた線状光源装置の第４の実施形態の正面図である。
【図１１】図１０の底面図である。
【図１２】導光部材に設けられる全反射領域と乱反射領域との他の例を示す要部正面図である。
【図１３】導光部材に設けられる全反射領域と乱反射領域との他の例を示す要部正面図である。
【図１４】（ａ）は、従来の線状光源装置の一例を示す説明図であり、（ｂ）は、その照度と位置との関係を示す説明図である。
【図１５】（ａ）は、従来の線状光源装置の他の例を示す説明図であり、（ｂ）は、その照度と位置との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｃ導光部材
３Ａ〜３Ｄ光源
１１，１１ａ〜１１ｃ透明部材
１１Ａ第１側面
１１Ｂ第２側面
１２光出射面
１３全反射領域
１４乱反射領域
１５，１５Ａ，１５Ｃ光入射部
４１ケーシング
４２画像読み取り面
Ｌ読み取りライン
Ｄ原稿
Ａ，Ａａ〜Ａｃ線状光源装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear light source device that can be suitably used as a document illumination for reading a document such as a so-called contact image sensor, a light guide member used in the linear light source device, and a line using the light guide member. The present invention relates to an image reading device provided with a light source device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 14A shows a conventional general configuration of a linear light source device used for a contact image sensor. This linear light source device has a plurality of LEDs 9 mounted on the surface of a substrate 8. However, since it is necessary to irradiate light over the entire length of a reading line substantially equal to the width of the document D, the linear LEDs 9 are arranged in a line at equal intervals.
[0003]
However, in such a linear light source device, since the LEDs 9 which are point light sources are discretely arranged, the illuminance on the irradiated surface of the document D is, as shown in FIG. The intensity periodically changes in the width direction of D, and the illuminance at various points on the irradiated surface of the document D is not constant. In this case, even if a document having the same brightness is read by the image sensor along the reading line of the document D, the output from the image sensor has a periodic intensity change in the longitudinal direction of the reading line, and the read image This leads to a decrease in quality. Further, in the linear light source device, since a large number of LEDs 9 are required as a light source for illumination, not only the manufacturing cost is increased, but also each of the large number of LEDs 9 has variation in luminous intensity (luminance). This causes a large variation due to the illuminance at various places on the irradiated surface of the document D, and also causes a problem that the quality of the image read by the image sensor is further reduced.
[0004]
In view of the above, a linear light source device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-217084 has been proposed as a means for solving the above-mentioned problems. As shown in FIG. 15 (a) of the present application, the linear light source device described in this publication uses the end face of the light guide member 1e made of a transparent member having a certain length at the longitudinal end as a light incident portion 15e. The light source 9e is disposed so as to face the light incident portion 15e. Further, one side surface extending in the longitudinal direction of the light guide member 1e is a light emitting surface 12e, and a diffuse reflection surface 14e is provided in the entire length region of the other side surface facing the light emitting surface 12e in the thickness direction.
[0005]
In the linear light source device having the above configuration, the light radiated from the light incident portion 15e to the inside of the light guide member 1e is irregularly reflected on the irregular reflection surface 14e, so that the irregularly reflected light is transmitted from the light exit surface 12e to the light guide member. 1e can be emitted outside. Therefore, if the length of the light emitting surface 12e is set to be substantially equal to the width of the document D, light can be applied to the entire length region of the document D in the width direction. Further, it is not necessary to provide a large number of light sources 9e, and the number thereof can be minimized.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional linear light source device described in the above publication has the following problems.
[0007]
That is, in the above-described conventional linear light source device, the end face of the light guide member 1e in the longitudinal direction is defined as the light incident portion 15e, and the light incident from the light incident portion 15e into the light guide member 1e is diffused by the irregular reflection surface 14e. In contrast to the principle that light is emitted from the light exit surface 12e by irregular reflection, the irregular reflection surface 14e is merely provided in a uniform shape over the entire length of one side surface of the light guide member 1e in the longitudinal direction. Absent. Therefore, conventionally, most of the light that has entered the light guide member 1e from the light incident portion 15e reaches the portion of the irregular reflection surface 14e that is closer to the light incident portion 15e, and in this portion, in the direction of the light exit surface 12e. Very prone to diffuse reflection. That is, most of the light that has entered the light guide member 1e from the light incident portion 15e does not reach a portion far from the light incident portion 15e, but is irregularly reflected at a portion of the irregular reflection surface 14e close to the light incident portion 15e. Then, the light exits from the light exit surface 12e.
[0008]
For this reason, in the related art, as shown in FIG. 15B, the illuminance of the irradiated surface of the document D is higher in a portion near the light source 9e, and the illuminance increases as the position becomes farther from the light source 9e. Lower. As a result, in the related art, there is still a large variation in the illuminance of the entire length of the irradiated surface of the document D, and this causes a problem that the image quality when reading the document image by the image sensor is deteriorated. Had occurred. In order to compensate for such a decrease in image quality, a complicated correction circuit is required and the cost of the image reading apparatus is increased, which is not preferable.
[0009]
The present invention has been conceived in view of such circumstances, and uses a simple and inexpensive means for manufacturing without using a large number of light sources, and in each case, a uniform light intensity for a linear area. It is an object of the present invention to be able to irradiate light with the light.
[0010]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means.
[0011]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light guide member for use in a linear light source device. In this light guide member, a first side surface extending in a longitudinal direction of a transparent member having a fixed length is a light emitting surface, and any part of the transparent member other than the first side surface is provided with a light incident surface. A light guide member, and a second side surface that faces the light exit surface in the thickness direction. A large number of dot-shaped irregular reflection areas are provided scattered on the second side surface, and the dot density of the dot-shaped irregular reflection area increases as the distance from the light incident portion increases, It is characterized in that the area ratio of the irregular reflection region to the total reflection region increases as the distance from the light incident portion increases.
[0012]
The light incident portion may be formed at an end face of a longitudinal end of the transparent member or at a longitudinally intermediate portion of the second side surface.
[0013]
In addition, the total reflection area is a mirror-finished area of the second side surface, and the irregular reflection area is an area in which a paint that performs light scattering reflection is applied to the mirror-finished surface of the second side surface. be able to. In the total reflection region, when light having an incident angle larger than a critical incident angle (the incident angle is an angle with respect to the normal to the surface) defined by the refractive index of the transparent member constituting the light guide member, Is totally reflected, and the light that has entered the light guide member from the light introducing portion is returned to the inside of the light guide member. On the other hand, when light having an incident angle smaller than the critical incident angle is received, this light is transmitted to the outside of the light guide member. On the other hand, the irregular reflection area irregularly reflects the light when it receives the light, regardless of the incident angle of the light.
[0015]
In the present invention, the irregular reflection area on the second side surface of the light guide member is not provided evenly over the entire length of the second side surface, but the irregular reflection area and the total reflection area are provided on the second side surface. The irregular reflection areas are provided in such a manner that the area ratio of the irregular reflection area to the total reflection area increases as the distance from the light incident portion increases. In other words, in a portion close to the light incident portion, there is a small irregular reflection region that exerts a function of emitting light that enters the light guide member from the light incident portion from the light exit surface, but reduces light that enters the light guide member. There are many total reflection regions that exhibit the function of guiding the light guide member in the longitudinal direction. For this reason, it is possible to eliminate the fact that much of the light that has entered the light guide member from the light incident part is scattered intensively in the irregular reflection area near the light incident part. It is avoided that a large amount of light is emitted to the outside of the light guide member from a portion close to. On the other hand, at a position of the light guide member far away from the light incident portion, since the area ratio of the irregular reflection region is high, light incident on the light guide member is efficiently guided from the light exit surface in this portion. The light can be emitted outside the member.
[0016]
Therefore, light can be emitted from the light exit surface extending in the longitudinal direction of the light guide member with a substantially equal amount of light at each position, and the illuminance at each position over the entire length of the reading line on the document surface can be made uniform. Can be. As a result, it is possible to obtain a preferable effect that the quality of the read image can be prevented from being deteriorated due to the variation in the illuminance of the read lines.
[0017]
Of course, in the present invention, after light is incident on the light guide member from the light incident portion provided on a part of the light guide member, the incident light is externally transmitted from the light exit surface extending in the longitudinal direction of the light guide member. It is not necessary to provide a large number of light sources to emit light to the light source, and the number of light sources can be minimized. Therefore, it is possible to appropriately avoid an increase in the number of parts and an increase in manufacturing cost due to the increase in the number of parts.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a linear light source device using the light guide member according to the first aspect of the present invention. This linear light source device is characterized in that the light guide member described above is used, and a light source is arranged adjacent to the light incident portion of the light guide member. As the light source, an LED can be used, and more specifically, a combination of LEDs of three wavelengths of R, G, and B, or a white LED can be used. The method of arranging the light source may be, for example, an LED may be attached to the light incident portion of the light guide member by attaching the LED, or the LED mounted on the substrate may be attached to the light incident portion of the light guide member. They may be adjacent.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus using the linear light source device according to the second aspect of the present invention. The image reading device irradiates a document conveyed in contact with an image reading surface formed on one surface of a casing with light from a light source device provided in the casing, and reads a document set on the image reading surface. An image reading device configured to focus reflected light from a document on a line into a plurality of light receiving elements arranged in a direction of the reading line in the casing, wherein the light source device includes a line according to the second side surface. It is characterized in that a light emitted from the light exit surface illuminates the original on the reading line using a rectangular light source device.
[0020]
According to the linear light source device and the image reading device provided by the second and third aspects of the present invention, the light guide member provided by the first aspect of the present invention can be obtained. Similar effects can be expected.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. Is FIG. 1 is a front view of a first embodiment of a light guide member 1 and a linear light source device A using the same. FIG. 2 is a bottom view of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a traveling state of light inside the light guide member shown in FIG.
[0022]
1 to 3, the light guide member 1 according to the present embodiment occupies a main part of a transparent member 11 obtained by molding an acrylic transparent resin such as PMMA. The transparent member 11 is a member having a predetermined longitudinal dimension, and has a first side surface 11A and a second side surface 11B extending in a longitudinal direction of the transparent member 11 facing each other in a thickness direction, and a third side surface 11C and a fourth side surface. It has a side surface 11D and end surfaces 11E and 11F at both ends in the longitudinal direction.
[0023]
The first side surface 11A is preferably a mirror-finished flat surface, and the first side surface functions as a light emitting surface 12 as described later. In the present embodiment, the third side surface 11C and the fourth side surface 11D are also mirror-finished flat surfaces.
[0024]
The second side surface 11B is a flat inclined surface in which the distance between the first side surface 11A and the first side surface 11A gradually decreases from the both ends in the longitudinal direction toward the central portion in the longitudinal direction. A plurality of total reflection areas 13 in a mirror-finished state and a plurality of irregular reflection areas 14 are mixed. It is preferable that the second side surface 11B be an inclined surface because the light incident on the transparent member 11 can be efficiently applied to the irregular reflection region 14, but the present invention is not limited to this. The second side surface 11B may be formed in a non-inclined surface shape.
[0025]
As a method of mixing the total reflection region 13 and the irregular reflection region 14 in the second side surface 11B, for example, the entire second side surface 11B is made a mirror-finished surface, and a white region having light scattering reflection is selected in the selected region. Means for applying a coating can be employed. (However, the painted white parts are shown in black in the drawings). Although the specific material of the paint is not limited, for example, acrylic lacquer paint or the like can be used. In the present embodiment, the above-mentioned coating area corresponds to the irregular reflection area 14, and the area in which the mirror finish state is not applied corresponds to the total reflection area 13. The mirror finish in the present invention does not necessarily mean that the surface must be positively polished. For example, when the light guide member 1 is manufactured by resin molding using a mold or the like, the resin molding is performed. A relatively smooth surface may be left as it is.
[0026]
As shown in FIG. 2, the irregular reflection region 14 is formed to have substantially the same width as the width of the second side surface 11B in the lateral direction, and a plurality of the irregular reflection regions 14 are intermittently arranged along the longitudinal direction of the second side surface 11B. It is provided in places. Therefore, on the second side surface 11B, the plurality of irregular reflection regions 14 and the plurality of total reflection regions 13 are provided alternately. However, as an important configuration, the plurality of diffusely reflecting regions 14 are formed such that their dimensions La to Le gradually increase from both ends in the longitudinal direction of the transparent member 11 toward the center in the longitudinal direction. On the other hand, the length of the total reflection area 13 is formed to be a substantially constant width S. Thus, the area ratio of the irregular reflection area 14 to the total reflection area 13 gradually increases from the longitudinal end to the longitudinal center of the transparent member 11.
[0027]
In the present embodiment, the end surfaces 11E and 11F of the transparent member 11 are light incident portions 15 and 15, respectively. For example, three types of LED lamps 3A to 3C are arranged in the vicinity of these light incident portions 15 and 15, respectively, and light emitted from these LED lamps 3A to 3C is transmitted to each of the light incident portions 15 and 15 respectively. From the light guide member 1. As the three types of LED lamps 3A to 3C, LED lamps that emit light of each color of R, G, and B (red, green, and blue) are used. The linear light source device A according to the present embodiment includes the light guide member 1 and LED lamps 3A to 3C.
[0028]
Next, the operation of the light guide member 1 having the above configuration and the linear light source device A including the light guide member 1 will be described.
[0029]
In FIG. 4, when the LED lamp 3A out of the three types of LED lamps 3A to 3C emits light, the light emitted from the LED lamp 3A enters the light guide member 1. The light that enters the light guide member 1 and travels reaches various places on the side surfaces 11A to 11D of the light guide member 1, and among these side surfaces 11A to 11D, the irregularly-reflection region 14 that is painted white is formed. The region excluding is a total reflection region. Therefore, light that reaches the total reflection area at an incident angle larger than the predetermined total reflection critical angle specified by the material of the transparent member 11 is totally reflected at each part of the total reflection area, and such total reflection is repeated. While traveling, it proceeds to a substantially central portion in the longitudinal direction in the light guide member 1. On the other hand, a part of the light incident on the light guide member 1 directly reaches the irregular reflection area 14 of the second side surface 11B. Further, light that travels to the substantially central portion in the longitudinal direction in the light guide member 1 while repeating total reflection also reaches the irregular reflection region 14.
[0030]
In the irregular reflection area 14, the received light is irregularly reflected in various directions regardless of the incident angle of the light. Therefore, of the diffusely reflected light, light that reaches the light exit surface 12 at an incident angle smaller than a predetermined critical angle for total reflection passes through the light exit surface 12 and exits outside the light guide member 1. It becomes. In this way, the light that has entered the light guide member 1 from the LED lamp 3A is irregularly reflected by the irregular reflection regions 14 provided at a plurality of locations along the longitudinal direction of the second side surface 11B. The light is emitted to the outside of the light guide member 1 from the entire region in the longitudinal direction of the light guide member 12. Therefore, the linear light source device A having the above configuration appropriately functions as a linear light source capable of irradiating light to various portions of a desired linear region having a certain length.
[0031]
In addition, in the state where the light irradiation is performed as described above, the amount of light that travels inside the light guide member 1 originally increases as the portion is closer to the light incident portion 15, and It should decrease as the distance from the light guide member 1 to the center in the longitudinal direction increases. However, in the light guide member 1, the area ratio of the irregular reflection region 14 provided on the second side surface 11B is smaller and the area ratio of the total reflection region 13 is larger in a portion closer to the light incident portion 15. Meanwhile, in a portion near the light incident portion 15, a relatively small amount of the strong light is irregularly reflected by the small-area irregular reflection region 14, so that the amount of light emitted from the light exit surface 12 to the outside is suppressed. Is done. Light that is not irregularly reflected is totally reflected by the large-area total reflection region 13, so that the light can be efficiently guided to the central portion in the longitudinal direction of the light guide member 1. On the other hand, at the central portion in the longitudinal direction of the light guide member 1 far from the light incident portion 15, relatively weak light is irregularly reflected by the irregular reflection region 14 having a large area, and can be efficiently emitted to the outside from the light exit surface 12. Thus, the amount of light emitted from the light emitting surface 12 to the outside can be secured. Therefore, the amount of light emitted from the light exit surface 12 of the light guide member 1 and illuminating the linear illumination region can be made uniform in the longitudinal direction of the light guide member 1. That is, it is possible to appropriately prevent the illuminance of the portion near the light incident portions 15 and 15 from being significantly higher than the illuminance of the other portions.
[0032]
FIG. 5 is a sectional view showing an example of an image reading device B using the linear light source device A.
[0033]
The image reading device B is configured as a so-called contact type color image sensor. The image reading device B includes an image reading surface 42 made of a transparent glass plate on the upper surface of a casing 41, and transfers an image of the document D conveyed while being backed up by a platen 43 so as to be in close contact with the image reading surface 42. It is configured to read every line.
[0034]
A substrate 44 is mounted on the lower surface of the casing 41, and a plurality of image sensor chips 45 each having a predetermined number of light receiving elements are mounted on the substrate 44 in a row. For example, in order to read an A4 width document at a reading density of 200 dpi, 1,728 light receiving elements are arranged at a pitch of 125 μm. For example, 96 light receiving elements are integrally formed in one image sensor chip 45. Therefore, in this case, a total of 18 image sensor chips 45 are arranged on the substrate.
[0035]
The plurality of image sensor chips 45 are arranged vertically below the reading line L set on the image reading surface 42, and a lens array 46 is provided between the reading line L and the image sensor chip 45. Is arranged. The lens array 46 focuses the image on the reading line L onto 1728 light receiving elements arranged on the plurality of image sensor chips 45 at the same magnification as the erect image.
[0036]
Below the image reading surface 42 in the casing 41, the linear light source device A is disposed in a space set on the side of the lens array 46. In this case, the light guide member 1 is arranged so that the center line L1 in the left-right width direction faces the reading line L on the image reading surface 42.
[0037]
The light emitted from the light exit surface 12 of the light guide member 1 efficiently illuminates the original D on the reading line L. In this case, the LED lamps 3A, 3B, and 3C of each color are sequentially switched and lit. The document D is sent in the sub-scanning direction at a predetermined pitch, and image data for each of R, G, and B colors of the document image for each line is sequentially read by the image sensor chip 45.
[0038]
In the image reading device B, the light emitted from the R, G, and B LED lamps 3A to 3C provided with two linear light source devices A is evenly spread over an illumination area of a predetermined length. Because of the irradiation, the uneven distribution of the light amount in the reading width direction, which is assumed when using a large number of LED lamps, and the deviation of the color tone of the read image due to the subtle difference in the coloring light of each LED lamp, etc. It is possible to effectively eliminate the deterioration factor of the image reading quality. In addition, since the LED lamps 3A to 3C of each color are intensively arranged on one side of both ends in the longitudinal direction of the light guide member 1, it is assumed that the LED lamps of each color are arranged in the reading width direction. Also, the deviation of the color tone of the read image can be effectively avoided. Furthermore, since the light that has traveled inside the light guide member 1 is intensively emitted from the light exit surface 12 of the light guide member 1, the illumination efficiency is very good, and two LED lamps 3A to 3C for each color are provided. However, a sufficient amount of illumination light can be secured.
[0039]
FIG. Is It is a front view of 1 A of light guide members, and 2nd Embodiment of the linear light source device a using this. FIG. 7 is a bottom view of FIG. FIG. 8 is an enlarged front view of a main part of FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted for convenience. The same applies to the following drawings.
[0040]
The light guide member 1A according to the present embodiment is different from the first embodiment in that light is not made to enter the light guide member from the longitudinal end portion of the light guide member, but a longitudinal middle portion of the light guide member 1A. From the light guide member 1A. Specifically, the light guide member 1A has a first side surface 11A of the transparent member 11a as a light exit surface 12, and a plurality of total reflections on a second side surface 11B opposed to the light exit surface 12 in the width direction. The point that the regions 13 and the irregular reflection regions 14 are provided alternately is common to the first embodiment. However, only one light incident portion 15A is provided at the longitudinally intermediate portion of the second side surface 11B. In the light guide member 1A, the position of the light incident portion 15A is different from that in the first embodiment, and the total reflection area 13 and the irregular reflection area 14 of the second side surface 11B are in the longitudinal direction of the transparent member 11a. The area ratio of the irregular reflection region 14 to the total reflection region 13 increases from the center toward the two ends in the longitudinal direction. As a method of forming the total reflection area 13 and the irregular reflection area 14, the same means as described in the first embodiment can be adopted.
[0041]
As is clearly shown in FIG. 8, a central portion in the longitudinal direction of the light emitting surface 12 of the transparent member 11a, that is, a portion facing the light incident portion 15A set on the second side surface 11B in the thickness direction, A substantially V-shaped recess 20 is formed. The substantially V-shaped recess 20 is formed to have two inclined surfaces 21 and 21 and a horizontal bottom surface 22 connecting the bottom ends of these inclined surfaces 21 and 21. The two inclined surfaces 21 and 21 are mirror-finished, while the bottom surface 22 is a light diffusion surface having irregularities. The reason for providing the light diffusing surface in this way is to prevent light that enters the transparent member 11 from the light incident portion 15A of the second side surface 11B from directly transmitting through the light emitting surface 12 to generate a bright spot. However, as means for avoiding the appearance of such bright spots, for example, means for forming a metal layer on the bottom face 22 by vapor deposition or the like instead of means for forming the bottom face 22 in an uneven shape is used. May be used.
[0042]
The LED 3D is arranged adjacent to the light incident portion 15A of the light guide member 1A. Of course, when reading a color document, LEDs of three colors, R, G, and B, are arranged. The linear light source device Aa according to the present embodiment includes the light guide member 1A and the LED 3D. The end surfaces 11E and 11F at both ends in the longitudinal direction of the transparent member 11a are formed as, for example, total reflection surfaces on which metal is deposited. This is to prevent light traveling to the end of the transparent member 11a from being transmitted to the outside of the transparent member 11a as it is.
[0043]
Next, the operation of the light guide member 1A and the linear light source device Aa having the above configuration will be described.
[0044]
In FIG. 8, light emitted from the LED 3D is incident on the inclined surfaces 21 and 21 of the concave portion 20 at an angle larger than the critical angle for total reflection, and is also incident on the light exit surface 12 at the critical angle. The light is incident at an angle larger than the angle. Therefore, the light is totally reflected on the inclined surfaces 21 and 21 and the light exit surface 12. Furthermore, of the light totally reflected in this manner, the light that reaches the total reflection area 13 of the second side surface 11B is totally reflected at this portion. The light that has entered the light guide member 1 travels toward both ends in the longitudinal direction of the light guide member 1 while repeating such total reflection. On the other hand, of the light that has repeatedly undergone the total reflection, light that has reached the irregular reflection region 14 of the second side surface 11B is irregularly reflected. Then, of the irregularly reflected light, the light that reaches the light exit surface 12 at an angle smaller than the critical angle for total reflection of the light exit surface 12 passes through the light exit surface 12 and exits outside the light guide member 1A. I do. Therefore, the light guide member 1A appropriately emits light from various portions of the entire length area of the light emission surface 12 in spite of the configuration in which only one LED 3D is provided in the middle portion in the longitudinal direction of the light guide member 1A. Light can be applied to the linear region. Since only one light source needs to be installed, it is more advantageous in terms of parts cost reduction and the like.
[0045]
On the other hand, in the linear light source device Aa, the amount of light that travels in the light guide member 1A should originally be larger at the center in the longitudinal direction and smaller at both ends in the longitudinal direction. However, in the light guide member 1A, the area of the irregular reflection region 14 provided on the second side surface 11B is smaller and the total reflection region 13 is closer to the light incident portion 15A in the central portion in the longitudinal direction of the light guide member 1A. Area is increasing. Therefore, as in the case of the first embodiment, in a portion near the light incident portion 15A, a relatively small amount of light among the strong light is irregularly reflected by the irregular reflection region 14 having a small area. The amount of light emitted from the surface 12 to the outside is suppressed. Light that is not irregularly reflected is totally reflected by the large-area total reflection region 13, and is efficiently guided to both ends in the longitudinal direction of the light guide member 1. Then, at both ends in the longitudinal direction of the light guide member 1 far from the light incident portion 15A, the relatively weak light is diffusely reflected by the irregular reflection region 14 having a large area, and can be efficiently emitted from the light exit surface 12; It is possible to secure the amount of light emitted from 12 to the outside. Therefore, the amount of light emitted from the light exit surface 12 and illuminating the linear illumination area can be made uniform in the longitudinal direction of the light guide member 1A.
[0046]
FIG. Is It is a front view of 3rd Embodiment of light guide member 1B and the linear light source device Ab using this. Note that the total reflection area and the irregular reflection area provided on the second side surface 11B are omitted in FIG.
[0047]
The light guide member 1B and the linear light source device Ab according to the present embodiment are formed by using the light guide member 1A and the linear light source device Aa of the second embodiment described in FIGS. It is continuous for two units in the direction. According to such a configuration, it is possible to extend the linear illumination range in the longitudinal direction.
[0048]
FIG. Is FIG. 13 is a front view of a fourth embodiment of a light guide member 1C and a linear light source device Ac using the same. FIG. 11 is a bottom view of FIG.
[0049]
The light guide member 1C according to the present embodiment has the same basic configuration as the light guide member 1A according to the second embodiment, and the light emitted from the LED 3D is provided at the center in the longitudinal direction of the transparent member 11c. A light incident portion 15C for performing incidence is provided. However, the light incident portion 15C is formed by forming an inverted V-shaped or inverted U-shaped recessed portion 40 on the second side surface 11B, and has face-shaped or curved side-surface portions 41, 41. are doing. The LED 3D can be mounted by, for example, bonding the substrate 45 on which the LED 3D is mounted to the transparent member 11c.
[0050]
According to such a configuration, when the light emitted from the LED 3D reaches the side surface portions 41 and enters the light guide member 1C, the light can be refracted in the arrow direction shown in FIG. it can. If the light is refracted in this way, the incident angle of the light reaching the light exit surface 12 can be made larger than the critical angle of total reflection of the light exit surface 12. From the light guide member 1C can be prevented from passing through the light exit surface 12 and exiting to the outside. Therefore, also in the light guide member 1C, light can be efficiently guided to various portions in the longitudinal direction of the light guide member 1 while total reflection of light is repeatedly performed in the light guide member 1, and in this manner. The diffused reflection of the guided light by the irregular reflection region 14 allows the light to be emitted from the light exit surface 12 to the outside. Of course, the diffused reflection area 14 of the second side surface 11B has a larger area ratio to the total reflection area 13 as the distance from the LED 3D increases, as in the second embodiment. The amount can be made substantially uniform at various points in the longitudinal direction of the light guide member 1C.
[0051]
Application In the present invention, as shown in FIGS. 12 and 13, for example, a second mirror-finished second surface is used as a means for mixing the total reflection area 13 and the irregular reflection area 14 on a predetermined second side surface 11B of the light guide member 1. This dot-shaped area is formed as the irregular reflection area 14 by applying a paint to the side surface 11B in a number of dots. I do. In this case, means for changing the dot pitch in the longitudinal direction of the light guide member 1 as shown in FIG. 12, or change the dot size in the longitudinal direction of the light guide member 1 as shown in FIG. The area ratio between the total reflection region 13 and the irregular reflection region 14 can be changed by the means for causing the reflection.
[0052]
Further, the irregular reflection region 14 in the present invention is not necessarily limited to the one formed by using a white paint, and it is needless to say that a predetermined paint of the light guide member 1 may be used. Means such as attaching a light reflecting tape to the second side surface may be employed. Furthermore, a part may be formed in which a part of the second side surface is formed in an uneven shape, and when light reaches the uneven part, the light is scattered. Of course, the irregular reflection region does not need to be provided in substantially the same width as the short width direction of the second side surface of the light guide member, and may be smaller than that.
[0053]
In addition, the light guide member or the linear light source device using the same according to the present invention can be used not only as a light source of a contact type color image sensor as described above, but also as a monochrome image sensor, and furthermore, indoor lighting. It can be used as various illumination light sources such as lighting for vehicles, interior lighting, and decorative lighting. In this case, optimal dimensions and light sources are selected for the light guide member.
[Brief description of the drawings]
FIG. Guidance It is a front view of a 1st embodiment of a light member and a linear light source device using the same.
FIG. 2 is a bottom view of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory view of a traveling state of light inside the light guide member shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of an image reading apparatus including the linear light source device illustrated in FIG.
FIG. 6 Guidance It is a front view of a 2nd embodiment of an optical member and a linear light source device using the same.
FIG. 7 is a bottom view of FIG. 6;
FIG. 8 is an enlarged front view of a main part of FIG. 6;
FIG. 9 Guidance It is a front view of a 3rd embodiment of a light member and a linear light source device using the same.
FIG. 10 Guidance It is a front view of a 4th embodiment of an optical member and a linear light source device using the same.
FIG. 11 is a bottom view of FIG. 10;
FIG. 12 is a main part front view showing another example of the total reflection area and the irregular reflection area provided in the light guide member.
FIG. 13 is a main part front view showing another example of the total reflection area and the irregular reflection area provided in the light guide member.
FIG. 14A is an explanatory diagram showing an example of a conventional linear light source device, and FIG. 14B is an explanatory diagram showing the relationship between the illuminance and the position.
FIG. 15A is an explanatory diagram showing another example of the conventional linear light source device, and FIG. 15B is an explanatory diagram showing the relationship between the illuminance and the position.
[Explanation of symbols]
1,1A-1C Light guide member
3A-3D light source
11, 11a to 11c transparent member
11A 1st side
11B 2nd side
12 Light exit surface
13 Total reflection area
14 Diffuse reflection area
15, 15A, 15C Light incidence part
41 Casing
42 Image reading surface
L read line
D manuscript
A, Aa to Ac linear light source device

Claims

A first side surface extending in the longitudinal direction of the transparent member having a fixed length is a light emitting surface, and any part of the transparent member other than the first side surface is a light incident portion. A light member,
On the second side surface facing the light emitting surface in the thickness direction, a total reflection region and a number of dot-shaped irregular reflection regions scattered on the second side surface are provided.
Since the dot-shaped irregular reflection region has a higher dot density as the distance from the light incident portion increases, the area ratio of the irregular reflection region to the total reflection region is increased as the distance from the light incident portion increases. A light guide member.

The said total reflection area | region is a mirror-finished area | region of the said 2nd side surface, and the said irregular reflection area | region is the area | region which apply | painted the paint which performs light scattering reflection on the mirror-finished surface of the said 2nd side surface. Item 2. The light guide member according to Item 1.

The light guide member according to claim 1, wherein the light incident portion is formed at an end surface of a longitudinal end portion of the transparent member or a longitudinal middle portion of the second side surface.

Claims 1 comprises a light guide member according to any one of 3, and wherein the light source adjacent to the light incident portion of the light guide member is formed by arranging a linear light source device .

The linear light source device according to claim 4 , wherein the light source is an LED.

The linear light source device according to claim 4 , wherein the light source is a combination of LEDs of three wavelengths of R, G, and B.

The linear light source device according to claim 4 , wherein the light source is a white LED.

A document conveyed in contact with a document reading surface formed on one surface of a casing is irradiated with light from a light source device provided in the casing, and reflected from the document on a reading line set on the document reading surface. 8. A linear light source according to claim 4 , wherein the image reading device focuses light on a plurality of light receiving elements arranged in the reading line direction in the casing. An image reading apparatus, wherein the apparatus is configured so that light emitted from a light exit surface illuminates a document on the reading line.