CN1831423A - 线状照明装置及使用了该线状照明装置的图像读取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线状照明装置及使用了该线状照明装置的图像读取装置，所述线状照明装置在长条状的、由透明部件形成的导光体的一个端部的入光面配置LED，并具有向导光体的长度方向导入从上述入光面射入的光的导光部，和使该导入的光在整个长度方向上进行照射的出光部。在该线状照明装置中，为了在导光部和出光部之间进行控制使得来自导光部的光进入出光部，在相对的位置上形成楔形的突起和前端为平面的突起，通过这些突起来抑制从出光部照射的光量的降低，并减少导光体的长度方向的照度分布不均。

Description

线状照明装置及使用了该线状照明装置的图像读取装置

技术领域

本发明涉及在图像扫描仪、传真机或复印机等图像读取装置中使用的线状照明装置，特别涉及在照射原稿的读取面来读取其反射光的图像传感器单元中使用的线状照明装置、及使用了该线状照明装置的图像读取装置。

背景技术

以往，在图像扫描仪、传真机或复印机等图像读取装置中使用的图像传感器的类型，包括缩小式、接触式等种类。其中，接触式图像传感器(以下简称为CIS)由照明装置、等倍成像光学装置、线列传感器等构成。而且，一般来说，这样的CIS与利用了缩小光学系统的图像传感器相比光路长度较短，因此，具有易于使具有该图像传感器的设备小型化的特点。这样，由于容易将CIS装入设备中，所以多用于薄型平板式图像读取装置等以取代缩小光学系统。在这样的CIS中使用的线状照明装置，要求以大于等于必要照度的照度对原稿面进行照明，使来自原稿的反射光具有足够强度地到达线列传感器。

图4是以往的接触式图像传感器的剖视图，表示了导光体42为1根的情况。该接触式图像传感器具有用于照射原稿的光源，通过透镜44由受光部接收来自原稿49的反射光，并将其转换成电信号，其中，所述受光部由光电转换元件(CCD)形成。

在图4中，43是支撑结构部件的框架，44是使原稿49的光学像在线列传感器45上成像的透镜阵列。45是具有多个将原稿49的光学像光电转换成电信号的受光部的、被配置成线状的线列传感器。46是安装有线列传感器45的传感器基板。41r、41g、41b分别是具有用于对原稿49进行照明的LED的光源，被配置在沿长度方向延伸的导光体42的一个端面。光源单元41，具有被设计成取入来自LED41r、41g、41b的出射光、并使照明光量在整个线列传感器45的1行的长度上大致均匀的导光体42。47是连接传感器信号和外部设备的连接器，48是支撑原稿49的透明玻璃制成的原稿支撑台。

从配置在导光体42的端面的LED射出的光，被导入丙烯酸树脂(acryl)制成的导光体42，在其内部复杂地反射，从出射面(出光部)射向外部，对原稿49进行照明。从利于在该导光体内的反射的目的来说，最好是以印刷等手段在导光体42的反射部和终端部(入光面的相反侧)预先配置氧化钛粉末或铝粉末。

作为这些线状照明装置，使用在丙烯酸树脂制成的棒状透明体(导光体)的一个端部(入光部)设置了发光元件的线状照明装置。(详细情况参照日本国专利登记公报第2693098号、日本特开平8-163320号公报以及日本特开平10-241432号公报)。

这些公报中所记载的线状照明装置，通过仅在棒状透明体(导光体)的一端配置作为发光元件的LED，来谋求降低成本。进而，改进了导光体的形状，使得沿该导光体的长度方向具有均匀的照度，得到从被射入来自LED的光的导光体的入光面到终端部具有尽量均匀的照度。

发明内容

但是，在上述以往例子中，存在以下的课题。

首先，图5A、图5B表示日本特开平10-241432号公报所记载的以往的线状照明装置的剖面形状的一个例子，说明该课题点。

图中的箭头表示光线的方向。在图5A中，在来自入光面的光与图面大致垂直地进入的导光部501、和该光射出的出光部502之间，设置有以标号500表示的楔形突起。由于该结构，存在较多的从出光部502返回到导光部501的光510。此外，从导光部501进入出光部502的光511也向与预定方向不同的方向射出。由此，这些光没有成为有效的照明光。结果，产生了照明光量不足、无法提高照射光量的问题。

此外，在图5B中如标号500、503所示，设置有2个楔形突起。同样，在这些形状中，来自导光部501侧的底面521的反射光512进入出光部502，向无助于对原稿进行照明的方向射出光。而与此相反，产生这样的问题：如来自出光部502侧的底面522的反射光那样，光从出光部502返回到了导光部501，该光不能出射，原稿的照明光量变低。本发明的目的在于解决这样的以往的问题点。

本发明的特征在于，提供一种线状照明装置，能够在接触式图像传感器单元中，增大从线状的照明装置射出的照明光的照度，并使沿导光体的长度方向的照度分布更加均匀。

本发明的特征还在于，提供一种线状照明装置，能够改善照明光的照度的提升特性，使导光体的有效读取长度更长。

本发明提供一种线状照明装置，其特征在于，包括：光源；由透明介质构成的导光体，具有使来自上述光源的光从入光面入射、并沿长度方向对该光进行导光的导光部，和具有用于使由上述导光部所导出的光在整个上述长度方向上呈线状射出的射出面的出光部；以及第1突起和第2突起，为了控制从上述导光部进入上述出光部的光量，在上述导光部和上述出光部之间，沿上述导光体的长度方向配置在相对的位置上；其中，上述第1突起为楔形、且高度随着与上述入光面的距离而变化，上述第2突起的上述导光部侧壁面与上述导光部侧底面所成的第1角度，大于上述第2突起的上述出光部壁面与上述出光部侧底面所成的第2角度。

此外，上述导光体，还具有从上述入光面沿上述长度方向、上述第2突起的高度连续增加的第1区域；以及位于上述第1区域之后、上述第2突起的高度大致恒定的第2区域。

此外，上述导光体，还具有从上述入光面沿上述长度方向、上述第2突起的高度连续增加的第1区域；位于上述第1区域之后、上述第2突起的高度大致恒定的第2区域；以及位于上述第2区域之后、沿上述长度方向向终端部上述第2突起的高度连续减小的第3区域。

根据本发明，不仅线状照明装置的照度增加，而且照度分布更加均匀。此外，其优点在于，由于在导光体的入光部附近出射的照明光的照度分布均匀，因此，导光体的有效读取长度可以取得更长，不需要的空间减少，在产品安装方面能够进行小型化。此外，即使LED相对于导光体的配置位置发生偏移，也不会对照度分布产生影响，因此，能够比较简便地进行LED安装工艺中的高度位置调整工艺。

附图说明

图1A是本发明的实施例1的线状照明装置的剖视图。

图1B是本发明的实施例1的线状照明装置的斜视图。

图2是表示使用了实施例1的线状照明装置时的光学效果的图。

图3是表示本发明的实施例1的线状照明装置的长度方向的照度分布的图。

图4是以往的接触式图像传感器的结构剖视图。

图5A、图5B是表示具有楔部的以往的照明装置的剖面图，和不希望的光的光路的图。

图6是表示本发明的实施例2的照明装置的构造的斜视图。

图7是表示本发明的实施例3的照明装置的构造的斜视图。

图8是表示使用了本发明的实施例的照明装置的平板式(flatbed)图像读取装置的一例的图。

图9是表示本发明的实施例1、实施例2的照明装置的入光面附近的照度的提升特性的图。

图10是表示在本发明的实施例1的照明装置中、LED的安装位置不同时的照度分布的图。

图11是表示在本发明的实施例2的照明装置中、LED的安装位置不同时的照度分布的图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。以下的实施例并不对权利要求书所确定的本发明造成限制。此外，在本实施例中说明的所有特征组合不一定是本发明的解决方式所必需的。

本实施例的线状照明装置的导光体，基本上与图4所示的导光体形状相同，其特征在于，在导光部和出光部之间具有矩形的突起构造，以取代原有的楔形突起。这样在本实施例中，具有以下特征：在以往的线状照明装置的基础上，在导光部附近和/或出光部附近添加了控制出射光量的新构造。

<实施例1>

图1A、图1B表示本发明的实施例1的线状照明装置的例子。图1A表示实施例1的线状照明装置的导光体100的长度方向的大致中央部的剖视图。该导光体100可以大致地分为沿其长度方向延伸的导光部101和出光部102。在该导光体100的至少一侧的端面(以下称作入光面110(图1B))的附近，配置作为光源的LED 120。导光部101，具有接受从配置在入光面110的外侧附近的LED 120射出的光，将其沿导光体100的长度方向传导，并向出光部102展开该光的功能。出光部102从导光部101接受光，从被设置于出光部102的一部分的光出射面，沿预定方向射出光。由此，原稿的读取对象部分被线状地照明。

图1A所示的导光体100，在导光部101和出光部102的边界部形成具有一定高度的矩形构造的突起103，进而，在与该突起103相对的位置设置有楔形突起104(以下略称作楔部)。通过该突起103和楔部104，具有光量调节阀的作用，与以往例的想法相同。但是，在本实施例1中，使突起103的剖面形状为矩形，从而更加有效地控制导光部101和出光部102之间的光的传导。此外，关于楔部104，通过依照在导光体100的长度方向上的与光源的距离改变楔部104的高度，来控制进入到出光部102的光量。具体而言，在导光体100的长度方向的大致中央附近使楔部104的高度最高，在入光面和终端部使其高度降低。此外，关于突起103，其相对于出光部102侧的底面的角度，比相对于导光部101侧的底面的角度小(优选为锐角)。

图1B是表示该导光体100的整体的概略斜视图。

该导光体100由透明介质形成，从入光面110出发向终端部前进按相同形状形成有突起103，楔部104形成为在两端部附近低、在中央附近最高。

图2是用于说明突起103的作用的导光体100的剖视图。

在图2中，与图5A、图5B所示的以往例相比，突起103的出光面一侧有具有纵方向角度的壁面。由此，具有以下作用：遮挡从导光部101向出光部102以低角度直接进入的光201，并且，遮挡从出光部102返回到导光部101的光202。这样，因属于导光部101的第1底面210和属于出光部102的第2底面211导致一旦进入到出光部102的光又返回导光部101的情况变少，此外，从导光部101进入出光部102的光也被有效地利用，因此，与以往例相比，能够使原稿上的照度增大。

图3是说明本实施例的照明装置的长度方向的照度分布的图。

在图3中，作为光源的LED被配置在入光面侧、即图3的左侧，纵轴表示沿导光体100的长度方向的、原稿的照明位置的相对照明光量。此外，横轴表示自入光面110的长度(单位为mm)。

在图3中，标号300所示的线表示本实施例的照明装置的照度特性，标号301所示的线表示在图5B中以剖面表示的以往例的照明装置的照度特性。在以往的照明装置中，在自入光面110大约15mm的位置照度上升，之后呈现最大照度，向终端部前进照度慢慢衰减。可以认为这是由于在入光面110附近，从光源(LED)射出的光的一部分直接进入出光部102，使入光面附近的光量增加的缘故。

而在本发明的实施例1的照明装置中可知，该倾向减小，得到在整个导光体100的长度方向上大致均匀的照度。

<实施例2>

在此，更加仔细地观察实施例1的照明装置的照度特性、即图3，可知在自入光面110约15mm附近具有照度低的区域，此外，在自终端部约10mm附近同样地具有照度更下降的区域。可以认为这是由于来自光源120的直接光进入到导光体100的大致中央部，从而在入光面110的附近光发生散射，到达出光部102的光变少的缘故。

另一方面，在以往的照明装置中，在距入光面20～50mm的范围内得到照度的最大值。考虑这是由于加上了从光源直接到达出光部502的光。而在照明装置的入光面的端部附近照度变低，因此，在该入光面的端部附近无法读取原稿。由此，该部分变成照明装置的无用部分。此外同样地，在入光面的相反侧的终端部，也有在自终端部数毫米的范围内照度降低的部分。于是，谋求使这些照度降低的部分的长度更短，从而减少无用部分。

这样的照度特性按各种颜色而略有不同。当前多数CIS使用红绿蓝3种颜色的LED。这些LED如图4所示，在导光体的入光面附近沿水平方向并列地配置。由此，根据其配置位置，有越是距离出光部远的LED，照度的提升特性越差的倾向。结果，不仅是入光部附近的照度的均匀性下降，出光部的色度特性也下降。

此外，这样的照度下降的部分不能被用于原稿的读取，因此，CIS的两端部变得不能使用，成为浪费。于是，谋求解决这样的课题：使照明装置尺寸减小，并使整个区域为有效区域。

因此在实施例2中，为了改善入光部附近的照度下降，在入光面的端部附近使突起103的高度降低，将以往被遮挡的、来自光源120的直接光的一部分取入出光部102，作为照明光使用。这样，就具有使入光面附近的照度低的区域减少的特征。

图6是本发明的实施例2的导光体100a的概略斜视图。

该导光体100a是将丙烯酸树脂材料加工成图6所示的形状而制成的。该导光体100a的特征与上述实施例1相同，都是细长的形状，其中具有沿长度方向导出来自光源120的光的导光部101，以及线状地射出照射原稿的照明光的出光部102。在划分该导光部101和出光部102的位置，与实施例1一样，形成有图6所示的楔部104和突起103。

该突起103的形状为，沿该导光体100a的长度方向具有第1突起区域601和第2突起区域602。其中，该第1突起区域601，自入光面110的距离为0至大约5.5mm附近其高度渐渐变高；上述第2突起区域602接在上述第1突起区域601之后，以一定的高度一直持续到终端部。该特征在于，在距入光面110的距离约5.5mm附近之前的区域，使突起103的高度和楔部104的高度，从大致没有高度(高度＝0)的状态向终端部方向前进渐渐变高，当从第1突起区域601进入到第2突起区域602时，突起103的高度按例如上述实施例1的高度保持恒定。由此，包括来自光源120的直接光和来自导光部100a的底面的光在内，更多的光从导光部101到达出光部102。这样，便弥补了入光面110附近的照度的降低。

在入光面110附近，存在从LED120直接进入出光部102的光，以往通过形成突起等来进行遮挡，以尽量不使用该直接光。而实施例2则与之相反，通过利用该来自光源120的直接光，成功地使入光面110附近的照度提高。

与之相反，在距入光面110的距离较远的部分，通过提高突起103的高度，并按照该距离使楔部104的高度变化，来调节光量。由此，可以调节到达出光部102的光量，使导光体100a的长度方向的照度均匀。

参照图9说明通过本实施例2的导光体100a，入光面110附近的照度提高后的结果。

图9是表示本发明的实施例1、实施例2的照明装置的入光面附近的照度的提升特性的图。在图9中，标号900表示实施例1的结果，标号901表示实施例2的结果。

在图9中，以相对值表示入光面附近的照度。可知在实施例2中，与实施例1相比，在自入光面的距离约4mm的附近，照度的提升较好。由此，能够有效照射原稿的导光体的有效长度增加了，作为对应于一定宽度的原稿的导光体，能够相对地缩短该部分量的长度。

此外，凭借实施例2的导光体100a的形状，还具有如下所述的新的效果。

图10是表示在本发明的实施例1的照明装置中，LED的安装位置不同时的照度分布的图。

在实施例1所示的导光体100中，当配置在其入光面110侧的LED 120的配置位置在纵方向上发生偏移时，在整个导光体100的长度方向上照度分布特性不同。特别是在靠近入光面110的区域，LED120的安装位置稍有不同照度变化就会很大。因此，在实施例1的照明装置中，在制造工艺上必须仔细地调整LED120的安装高度位置，在制造工艺上变得极为繁杂。

图11是表示在本发明的实施例2的照明装置中，LED的安装位置不同时的照度分布的图。

在图11中，表示使LED的安装位置不同时的长度方向的照度分布特性。由此可知，即使LED的安装位置不同，照度分布特性也没有什么变化。由此，在制造工艺上LED的对位变得简单，除了可以减小产品的照度分布的差异，还可以缩短制造工艺的时间。

<实施例3>

在本实施例3中，采用使入光面110附近和终端部附近的突起103的高度呈阶段性变化的构造。详细情况如图7所示。

图7是表示本发明的实施例3的照明装置的导光体100b的概略斜视图。

在本实施例3中，其特征在于，沿导光体100b的长度方向，如图7所示那样，突起103的形状除了设置从入光面110起渐渐提高突起高度的第1突起区域701、和形成了一定高度的突起103的第2沟区域702之外，还设置有自终端部大约6mm附近起渐渐使突起103降低的第3沟区域703。另外，楔部104的形状与上述实施例1和实施例2相同。

此外，在导光体100b的终端部配置有由铝等构成的反射部件，提高来自光源120的光的反射效率。这样，变成类似于在终端部配置了光源的结构，在终端部附近照度下降的倾向减小。由此，能够减少在终端部附近照度下降的部位。结果，给与有效照度的导光体的有效长度相对变长了，可以缩短照度降低而无法使用的区域。由此，能够缩短对一定长度的原稿进行照明的照明装置的长度，因此，能够相应地缩短图像读取装置的宽度。

另外，在上述实施例1和实施例2中，也可以在导光体100b的终端部配置由铝等构成的反射部件。

<实施例4>

下面说明使用了本实施例的照明装置的平板式图像扫描仪。

图8是作为本发明的实施例的图像传感器的一个应用例的图像读取装置的概略斜视图。在此表示使用了接触式图像传感器的平板式图像读取装置的例子。

在图8中，标号81是具备本实施例的照明装置的CIS。标号82是作为原稿支撑体的玻璃板，标号83是使CIS运行的缆线(wire)，标号84是用于移动缆线83、使CIS扫描的驱动电机，标号85是原稿的压板。

通过使驱动电机84驱动来使缆线83机械性运动，能够在读取方向(扫描方向)移动CIS81读取原稿的图像信息。CIS作为一体地安装了照明单元的传感器单元来构成，来自被照明的原稿的反射光，通过CIS中的透镜阵列(未图示)由光电转换元件聚光，按每一行作为图像数据输出。这样，可以读取并输出片(sheet)状的图像信息。

在安装了本实施例的CIS单元的图像扫描仪中，能够更加缩短照明装置的长度，因此，能够缩短图像扫描仪的宽度，进而有助于缩小图像读取装置的大小。

如以上说明的那样，根据本发明，不仅能够提高线状照明装置的照度，还能够使照度分布更加均匀。

此外，由于在导光体的入光部附近射出的照明光的照度分布变得均匀，因此，导光体的有效读取长度能够取得更长。由此，具有减少不需要的空间，能够在产品安装方面小型化的优点。

此外，即使LED相对于导光体的配置位置发生偏移，也能够减小对照度分布的影响，因此，能够使LED安装工艺中的安装位置调整变得比较简便。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明申请的主旨的范围内可以进行各种变更和修改。由此，本发明申请的技术范围要由以下的权利要求书来限定。

Claims (9)

1.一种线状照明装置，其特征在于，包括：

光源；

由透明介质构成的导光体，具有使来自上述光源的光从入光面入射、并沿长度方向对该光进行导光的导光部，和具有用于使由上述导光部所导出的光在整个上述长度方向上呈线状射出的射出面的出光部；以及

第1突起和第2突起，为了控制从上述导光部进入上述出光部的光量，在上述导光部和上述出光部之间，沿上述导光体的长度方向配置在相对的位置上，

其中，上述第1突起为楔形、且高度随着自上述入光面的距离而变化，上述第2突起的上述导光部侧壁面与上述导光部侧底面所成的第1角度，大于上述第2突起的上述出光部壁面与上述出光部侧底面所成的第2角度。

2.根据权利要求1所述的线状照明装置，其特征在于：

上述导光体还具有第1区域和接着该第1区域的第2区域，其中，所述第1区域为，上述第2突起的高度从上述入光面开始沿上述长度方向连续增加；所述第2区域为，上述第2突起的高度大致恒定。

3.根据权利要求1所述的线状照明装置，其特征在于：

上述导光体进而具有第1区域、接着该第1区域的第2区域、以及接着该第2区域的第3区域，其中，所述第1区域，从上述入光面开始沿上述长度方向上述第2突起的高度连续增加；所述第2区域，上述第2突起的高度大致恒定；所述第3区域，沿上述长度方向向着终端部上述第2突起的高度连续减小。

4.根据权利要求3所述的线状照明装置，其特征在于：

上述导光体具有上述第1区域、上述第2区域、上述第3区域中的至少任意一个区域。

5.根据权利要求1所述的线状照明装置，其特征在于：

上述第2突起的剖面形状为楔形，该第2突起的高度沿上述导光体的长度方向连续变化。

6.根据权利要求1所述的线状照明装置，其特征在于：

上述导光体，在上述入光面的相反侧的终端部，还配置有用于反射光的反射部件。

7.根据权利要求1所述的线状照明装置，其特征在于：

上述光源是LED，该光源与上述入光面相接触或相接近地配置着。

8.根据权利要求1所述的线状照明装置，其特征在于：

上述第1角度是钝角，上述第2角度是锐角。

9.一种图像读取装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的线状照明装置；

对来自原稿的反射光进行成像的线状成像装置；以及

具有多个将上述反射光转换成电信号的像素的线列传感器。

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