JPS63307785A - 発光素子アレイ - Google Patents

発光素子アレイ

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JPS63307785A JP62143687A JP14368787A JPS63307785A JP S63307785 A JPS63307785 A JP S63307785A JP 62143687 A JP62143687 A JP 62143687A JP 14368787 A JP14368787 A JP 14368787A JP S63307785 A JPS63307785 A JP S63307785A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は発光素子アレイおよびその製造方法に関するも
ので、特にイメージセンサの光源として使用されるもの
に関する。
（従来の技術） イメージスキャナ、複写機、名種検査装置等において画
像情報を読取るには光源からの光を原稿や被検査物の表
面に導き、その反り・ｊ光をリニアイメージセンサを用
いて光電変換することが行われる。この光源としては信
頼性や寿命の点で優れた発光ダイオード素子（以下、Ｌ
ＥＤという）が用いられることが多くなっている。ＬＥ
Ｄは（１１体では発光量が少なく、光の到達範囲も限ら
れているため、ＬＥＤを直線状に並べたＬＥＤアレイを
形成することが多い。
第７図は従来用いられているＬＥＤアレイの構造の一例
を示す斜視図であって、基板２上に複数のＬＥＤ３が列
をなすように直線状に配設されており、このＬＥＤ列と
隣接して平行に基板上に設けられたレンズ保持部材４の
上にはＬＥＤアレイからの光を所定範囲に線状に集束さ
せる円柱状の集光レンズ１が固希されている。
このようなＬＥＤアレイを用いた原稿読取部の断面構造
の一例を第８図に示す。集光レンズ１およびＬＥＤ３を
その上に備えた基板２は支持体５のうち原稿面８に対し
て通常４０ないし４５度の角度をなす斜面部分５ａに固
定されている。原稿面８の読取位置９のに方には結像レ
ンズ６およびリニアイメージセンサ７が設けられ、結像
レンズ６は支持体５の垂直部５ｂに固定されている。こ
の結像レンズ６は中心から外周部に屈折率が減少する屈
折率分布型のロッドレンズ６ａをその先軸が上下に揃う
ように多数並べたロッドレンズアレイよりなっており、
結像レンズ６の長さ方向の中点に対して焦点位置の対称
位置に等倍圧立像を結像するものである。リニアイメー
ジセンサ７は被撮像体と撮像素子との大きさが１−＝１
に対応するいわゆる密着型リニアイメージセンサとなっ
ている。
このような原稿読取部においてはリニアイメージセンサ
が必要とする原稿面照度を確保するためにはＬＥＤアレ
イの光集束位置とリニアイメージセンサの原稿読取位置
は一致するようになっ一〇いなければならず、そのよう
に位置関係が調整される。
しかしながら、リニアイメージセンサの読取りライン上
の全域において第８図に示すような位置関係を保持する
ことは現実にはかなり困難である。
第９図°ないし第１３図はＬＥＤアレイの光集束位置と
リニアイメージセンサの原稿読取位置が一致しなくなる
場合を示すものである。
第９図はＬＥＤアレイの括板２を支持体５に固定する際
に位置ずれが生じ２′のようになった様子を示しており
、ＬＥＤアレイの光集束位置がずれて読取り位置９とは
一致しなくなっている。
第１０図はＬＥＤ列３の基板２内における実装位置ずれ
が生じて３′のようになった例を、第１１図は集光レン
ズ１の位置が反り等によりずれて１′となった例を、第
１２図はＬＥＤアレイの基板２が浮きや反り等でずれを
生じて２′のようになった例をそれぞれ示している。こ
れらの場合はいずれも光集束位置と読取り位置９とは一
致しなくなり、読取位置９に照度のむらを生じることに
なる。
第１３図はイメージスキャナにおける動作の一例を示す
もので、原稿面ガラス３２上の読取り位置９に集光レン
ズ１により光が集束されていた場合において、原稿面ガ
ラス３りの下面をプラテンローラ３０が押圧しながら通
過する際、プラテンローラ３１の圧力によって原稿面ガ
ラス３２がたわみ、光集束位置と読取り位置９とは一致
しなくなる様子を示している。このようにプラテンロー
ラの圧力か読取り位置の照度に影響を及ぼすことになる
。
（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の発光素子アレイにおいては、各種の
要因で光集束位置と読取り位置とが一致しなくなり、読
取り線の一部における照度のむらあるいは全体の照度が
低下することにより、たとえ一様な反射率を有する原稿
を読取ったとしても出力レベルの不均一を招くという問
題がある。そしてこのような不均一な出力レベルを持つ
出力信号の処理を行うには複雑な信号処理回路を必要と
し、またこのような処理回路を用いたとしても良好なＳ
／Ｎ比は得られないという問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためなされたもの
で、製造上あるいは使用上位置ずれが生じても光集束位
置での照度の変化を少なくすることのできる発光素子ア
レイを提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
（問題点を解決するための手段） 本発明にかかる発光素子アレイによれば、基板上に複数
の発光素子が直線状に配設された発光素子列と、この発
光素子列の上方にこれと平行に設けられ、透過光を拡散
させつつ集束させる棒状の集光レンズとを備えたことを
特徴としている。
また、本発明にかかる発光素子アレイの製造方法によれ
ば、発光素子を基板」二に直線状に配設して発光素子列
を形成する工程と、棒状レンズの表面を川面化する工程
と、この川面化された棒状レンズの中心線が発光素子列
の中心線と平行になるようにその上方に固定する工程と
を備えたことを特徴としている。
さらに、本発明にかかる発光素子アレイの製造方法によ
れば、発光素子を基板上に直線状に配設して発光素子列
を形成する工程と、レンズ用材料中に光拡散粒子を混入
させ、これを成型して棒状レンズを得る工程と、この棒
状レンズの中心線が発光素子列の中心線と平行になるよ
うにその上方に固定する工程とを備えたことを特徴とし
ている。
（作　用） 本発明にかかる発光素子アレイでは棒状の集光レンズが
透過光を拡散させつつ所定範囲に光を集束させる。第２
図および第３図は本発明の集光レンズの作用を説明する
説明図である。いま、第２図（ａ）に示すように基板２
上のＬＥＤアレイ３から発せられた光が断面円柱状の棒
状レンズ１により受光面位置Ａに収束されるものとする
。これより下にある受光面ＢおよびＣを考え、これらに
おける着目点ａ、ｂ、ｃを考えると、それらの照度は受
光面Ａ、　　Ｂ、　　ＣがＬＥＤからの光で照らされる
面積にほぼ反比例するので、各着目点での照度のばらつ
きは数十倍量上となる。
これに対し、第２図（ｂ）に示すように光拡散面として
出射側表面に粗面を形成した本発明にがかる棒状°レン
ズ１０を用いた場合、受光面上の任意の着目点ａ’、ｂ
’、ｃ’　における照度はそれぞれの点から棒状レンズ
１０の光拡散面を見込む立体角α、β、γと光拡散面の
輝度に依存する。
したがってこの場合、光拡散面の輝度分布が全ての方向
に対して一様であるとすれば照度のばらつきはせいぜい
数倍程度となり、従来と比較して大幅な改善がなされる
ことになる。
第３図は同じ基準面Ａ上での着目点ａ、　　ｄ、　　ｅ
での照度のばらつきを説明するもので、第３図（ａ）に
示す従来構成の場合には点ｄおよびｅではＬＥＤからの
光を全く受けないのに対し、本発明にかかる第３図（ｂ
）においては点ｄ′およびｅ′は点ａ′とほぼ同じ立体
角で光拡散面を臨むことになるため、これ等の照度はほ
ぼ同じである。
したがって、ＬＥＤと棒状レンズの位置関係精度やＬＥ
Ｄアレイそのものの取付は精度が多少劣っていたとして
も読取りライン上の照度のばらつきは少なくなる。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例のいくつかを詳細
に説明する。
第１図は本発明にかかる発光素子アレイの一実施例を示
す斜視図である。同図によれば、従来の発光素子アレイ
と同様に、基板２上にＬＥＤでなる発光素子３が直線状
に配設され、その上方に円柱状の光学ガラスでなる棒状
レンズ１０がレンズ保持部材４で支持されて固定されて
いる。しかし、棒状レンズの上面は従来と異なり、粗面
となっており、出射光がここで拡散されるようになって
いる。この粗面としてはすりガラス程度の粗面であれば
十分である。
第４図および第５図はこのような粗面の形成方法の例を
示すものである。
第４図は薬品処理により粗面を得る様子を示す正面図で
あり、薬品槽５１内に例えばフッ酸１０％、硫酸ｌＯ％
を含む処理液５２が満たされており、薬品槽５１の両側
部に設けられた油圧シリンダ等の上下駆動機構５５によ
ってアーム５４を下降させ、このアームに取付けられた
保１ｊｉ部材５３により保持された棒状レンズ１０を処
理液５２中に浸漬することにより棒状レンズ１０の表面
を粗面化している。このときの処理条件としては例えば
処理液温度２０℃で５分である。
第５図は機械的に表面を荒らす方法の一つとしてのサン
ドブラスト処理を示す図である。同図によれば、ホッパ
６１上の砂６２が落下する途中で圧縮空気によりノズル
６３より棒状レンズ１０に向けて吹付け、その表面を荒
らすようにしている。
なお、ブラスト処理に用いる吹付は材料は砂量外の適当
な粒子でもよく、例えば鉄、鋼等の金属粒子（ショット
）を使用することができる。
なお、表面を荒らす代わりに表面に屈折率の異なる微粒
子、例えばガラス粉を付着させるようにしてもよい。
以上のような表面の粗面化は円筒面全体に行ってもよい
が、適当なマスキングを行うことにより棒状レンズの一
部、特に出射面のみに施すようにしてもよい。
また、棒状レンズの表面で光を拡散させるのではな（、
棒状レンズ全体として光を拡散させるようにすることも
できる。第６図はこのような例を示すもので、棒状レン
ズ２０の横断面図である。
この実施例によれば、光学用プラスチック樹脂２０の中
にプラスチックとは屈折率の異なるガラスピーズ２２が
ほぼ一様に分布しており、透過する光は棒状レンズの内
部で散乱し、全体として光拡散が起こる。
このような構成の棒状レンズを製造するには上述した材
料を混在させたものを公知の射出成型法等によって成型
すればよい。
以上の各実施例においては棒状レンズは断面が円形をな
すものであったが、これに限るものではなく、半円状、
楕円状等各種の形のものを使用することができる。
また発光素子としてはＬＥＤであったが、これに限るこ
となく、微小な発光源を列状に４トベたものであればい
ずれも本発明を適用することができ、例えば離れて設け
られた光源から引出した光ファイバを直線状に発光部を
形成したもの等に本発明を適用す″ることができる。
〔発明の効果〕
以上、実施例にもとづいて詳細に説明したように、本発
明にかかる発光素子アレイによれば、発光素子列の上方
に透過光を拡散させつつ集光する集光レンズを設けてい
るので、照度が上昇する範囲が棒状レンズの軸と平行な
方向およびこれと直交する２方向のいずれの方向にも広
がるため、発光素子アレイの精度および取付は精度、並
びに実際の使用に伴って集光位置と読取り位置との不一
致が生じた場合にも照度の低下を押えることができる。
また、本発明にかかる発光素子アレイの製造方法によれ
ば、棒状レンズの表面を粗面化したり、屈折率の異なる
材料を混入して成型して作った集光レンズを発光素子列
の上方に固定するようにしているため、上述した発光素
子アレイを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明にかかる発光素子アレイの構成を示す斜
視図、第２図および第３図は本発明の作用を示す説明図
、第４図は棒状レンズの表面を薬品処理により粗面化す
る方法を示す正面図、第５図は棒状レンズの表面をサン
ドブラスト処理により粗面化する方法を示す断面図、第
６図は屈折率の異なる材料を混入させた棒状レンズを示
す断面図、第７図は従来の発光素子アレイの構成を示す
斜視図、第８図は従来の発光素子アレイを密着型イメー
ジセンサに使用した例を示す正面図、第９図ないし第１
２図は集光位置と読取り位置が不一致となった場合の問
題点を示す正面図、第１３図は使用上原稿面がたわんだ
場合の問題点を示す正面図である。 １．１０．２０・・・棒状レンズ、２・・・基板、３・
・・発光素子、４・・・レンズ保持部材、５・・・支持
体、６・・・結像レンズ、７・・・リニアイメージセン
サ、８・・・原稿面、９・・・読取り位置、１１・・・
粗面、３０・・・プラテンローラ、５２・・・処理液、
６２・・・砂。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 箔　１　図 （ｑ）（ｂ） 涜２図 乃６　図 お７　図 佑８図 名９図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に複数の発光素子が直線状に配設された発光
    素子列と、 この発光素子列の上方にこれと平行に設けられ、透過光
    を拡散させつつ集束させる棒状の集光レンズとを備えた
    発光素子アレイ。 ２、集光レンズの表面が粗面化されたことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の発光素子アレイ。 ３、粗面が棒状レンズの周面全体に形成されたことを特
    徴とする特許請求の範囲第２項記載の発光素子アレイ。 ４、粗面が棒状レンズの光出射側のみに形成されたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の発光素子アレ
    イ。 ５、粗面が薬品処理により得られたものである特許請求
    の範囲第２項記載の発光素子アレイ。 ６、粗面がブラスト処理により得られたものである特許
    請求の範囲第２項記載の発光素子アレイ。 ７、集光レンズがレンズ材料中に拡散粒子を含むもので
    ある特許請求の範囲第１項記載の発光素子アレイ。 ８、レンズ材料がプラスチックであり、拡散粒子がガラ
    ス粒子である特許請求の範囲第７項記載の発光素子アレ
    イ。 ９、発光素子が発光ダイオードである特許請求の範囲第
    １項ないし第８項のいずれかに記載の発光素子アレイ。 １０、発光素子を基板上に直線状に配設して発光素子列
    を形成する工程と、 棒状レンズの表面を粗面化する工程と、 この粗面化された棒状レンズの中心線が前記発光素子列
    の中心線と平行になるようにその上方に固定する工程と
    を備えた発光素子アレイの製造方法。 １１、粗面化が薬品処理により行われる特許請求の範囲
    第１０項記載の発光素子アレイの製造方法。 １２、粗面化がブラスト処理により行われる特許請求の
    範囲第１０項記載の発光素子アレイの製造方法。 １３、粗面化がマスキングにより棒状レンズの光出射面
    のみになされたことを特徴とする特許請求の範囲第１１
    項または第１２項記載の発光素子アレイの製造方法。 １４、棒状レンズがガラスであり、薬品としてフッ酸と
    硫酸の混合液を用いることを特徴とする特許請求の範囲
    第１１項記載の発光素子アレイの製造方法。 １５、発光素子を基板上に直線状に配設して発光素子列
    を形成する工程と、 レンズ用材料の中に光拡散粒子を混入させ、これを成型
    して棒状レンズを得る工程と、 この棒状レンズの中心線が前記発光素子列の中心線と平
    行になるようにその上方に固定する工程とを備えた発光
    素子アレイの製造方法。 １６、レンズ材料がプラスチックであり、光拡散粒子が
    ガラス粒子である特許請求の範囲第１５項記載の発光素
    子アレイの製造方法。
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