照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサ
【課題】 光源の配向特性に偏差がある場合や光源と導光体との設置位置にばらつきがある場合でも導光体の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを提供する。
【解決手段】 光源１と、光源１からの光を読み取り幅方向に導光しながら光を被照射体１２に照射する導光体５と、多数の貫通穴４ｂを設けた、入射面部４ｃと出射面部４ｄ、及び入射面部４ｃと出射面部４ｄとの間に位置する経路変換部４ｅを有し、入射面部４ｃの貫通穴４ｂに光ファイバ線４ａを挿入し、入射面部４ｃの中心側にある光ファイバ線４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの外周側に配置し、入射面部の外周側にある光ファイバ線４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの中心側に配置する、光源１と導光体５との間に介在する光経路変換手段４とを備えるようにした。
【解決手段】 光源１と、光源１からの光を読み取り幅方向に導光しながら光を被照射体１２に照射する導光体５と、多数の貫通穴４ｂを設けた、入射面部４ｃと出射面部４ｄ、及び入射面部４ｃと出射面部４ｄとの間に位置する経路変換部４ｅを有し、入射面部４ｃの貫通穴４ｂに光ファイバ線４ａを挿入し、入射面部４ｃの中心側にある光ファイバ線４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの外周側に配置し、入射面部の外周側にある光ファイバ線４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの中心側に配置する、光源１と導光体５との間に介在する光経路変換手段４とを備えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は複写機、ファクシミリなどの画像を読み取る画像入力装置、またカラー画像や紙幣認識等の特殊媒体を施した画像を読み取るための画像入出力装置に用いられる照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原稿などの画像を読み取るイメージセンサなどに使用される照明光学系として、例えば、特開平６−２２２２１６号公報図１（特許文献１参照）には導光レンズ１の受光部３に形成された凹面部４がＬＥＤ発光体５に対面するように構成されている導光レンズが開示されている。
【０００３】
特開平５−１３６９４０号公報図１（特許文献２参照）には、光ファイバ８の端部８１に対向してＬＥＤ素子９を配置し、筐体５の内部に配置された光ファイバ８は、コア部８２、クラッド部８３、クラッド部８３を除去した部分８４および遮光部８５から構成されている密着型イメージセンサが開示されている。
【０００４】
特開２００９−１０４０３２号公報図６（特許文献３参照）には、光ファイバ束２３の受光端２３ａが、ＥＬ発光体２２のＥＬ基材に対向するようにし、光ファイバ束２３の反対側の端部である投光端２３ｂからの光を原稿Ｐ方向に向けた照明装置が開示されている。
【０００５】
特開２００２−２８８６４４号公報図１（特許文献４参照）には、光ファイバー単繊維を平行かつ端面を揃えて複数の層からなるシート状に配列してライン状の出射端面５を形成したライン型ライトガイド１の出射端面５の外側に、反射平面を有する一対の反射部材２を出射端面５を挟んで反射平面が光ファイバーと平行（光軸と平行）になるように配置して反射空間１９を設けた照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２２２１６号公報（第１図、〔段落００１６〕）
【特許文献２】特開平５−１３６９４０号公報（第１図、〔段落０００７〕）
【特許文献３】特開２００９−１０４０３２号公報（第６図、〔段落００３１〕）
【特許文献４】特開２００２−２８８６４４号公報（第１図、〔段落０００８〕）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載のものでは導光レンズ１が大きくなることや照明の配向特性に制限があるという課題があった。
【０００８】
特許文献２に記載のものでは光ファイバ８の径により配向特性に制限があるという課題があった。
【０００９】
また、特許文献３に記載のものでは点光源の導光限界があり、画像読取装置が長い場合には高価なＥＬ発光体２２が多数必要であるという課題があった。
【００１０】
特許文献４に記載のものでは光源６からの光が出射端４から広がるので均一な光を伝搬できないという課題があった。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、光源の配向特性に偏差がある場合や光源と導光体との設置位置にばらつきがある場合でも導光体の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の照明装置は、光源と、光散乱層を有し、前記光源からの光を読み取り幅方向に導光しながら前記光散乱層で反射又は散乱した光を被照射体に照射する導光体と、マトリック状に多数の貫通穴を設けた、入射面部と出射面部、及び前記入射面部と前記出射面部との間に位置する経路変換部を有し、前記入射面部の貫通穴に細長の光ファイバ線を挿入し、前記入射面部の中心側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の外周側に配置し前記入射面部の外周側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の中心側に配置する前記光源と前記導光体との間に介在する光経路変換手段とを備えたものである。
【００１３】
請求項２に記載の照明装置は、前記光経路変換手段の前記入射面部と前記出射面部とは、互いに直交している請求項１に記載のものである。
【００１４】
請求項３に記載の照明装置は、前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より大きいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より低い請求項１又は２に記載のものである。
【００１５】
請求項４に記載の照明装置は、前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より小さいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より高い請求項１又は２に記載のものである。
【００１６】
請求項５に記載の密着型イメージセンサは、光源と、光散乱層を有し、前記光源からの光を読み取り幅方向に導光しながら前記光散乱層で反射又は散乱した光を被照射体に照射する導光体と、マトリック状に多数の貫通穴を設けた、入射面部と出射面部、及び前記入射面部と前記出射面部との間に位置する経路変換部を有し、前記入射面部の貫通穴に細長の光ファイバ線を挿入し、前記入射面部の中心側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の外周側に配置し前記入射面部の外周側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の中心側に配置する前記光源と前記導光体との間に介在する光経路変換手段と、被照射体で反射した光を収束するレンズ体と、このレンズ体で収束した光を受光するセンサと、前記光源、前記導光体、前記光経路変換手段、前記レンズ体、及び前記センサを収納又は保持する筐体とを備えたものである。
【００１７】
請求項６に記載の密着型イメージセンサは、前記光経路変換手段の前記入射面部と前記出射面部とは、互いに直交している請求項５に記載のものである。
【００１８】
請求項７に記載の密着型イメージセンサは、前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より大きいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より低い請求項５又は６に記載のものである。
【００１９】
請求項８に記載の密着型イメージセンサは、前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より小さいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より高い請求項５又は６に記載のものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、光源と導光体との間に光経路変換手段を用いることにより、光源の配向特性に偏差がある場合や光源と導光体との位置決めにばらつきがある場合でも導光体の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１による密着形イメージセンサの組み立て展開図である。
【図２】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による照明装置の要部断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の正面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の側面断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による照明装置の別実施例による光経路変換手段の側面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の製造方法を説明する図であり、図７（ａ）は入射面研磨工程、図７（ｂ）はファイバ位置変換工程、図７（ｃ）は出射面研磨工程、図７（ｄ）は樹脂モールド工程を示す。
【図８】矩形のホルダと矩形の光経路変換手段を用いた場合の説明図である。
【図９】矩形の光経路変換手段を用いた場合の説明図である。
【図１０】簡易な光経路変換手段の構成を説明する図である。
【図１１】簡易な光経路変換手段の構成を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の入出力特性を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による密着型イメージセンサの側面の断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態３による照明装置の光経路変換手段の正面図であり、図１４（ａ）は入射面部の正面図、図１４（ｂ）は出射面部の正面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３による照明装置の要部断面図である
【図１６】この発明の実施の形態３による照明装置の別実施例の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの組み立て展開図である。図１において、１は点光源によって構成した光源であり、例えばＬＥＤチップや汎用のモール型ＬＥＤなどの発光体である。２は光源１を搭載した基板、３は基板２に貼り付けられ、光源１に電源を供給するフレキシブル基板である。
【００２３】
４は光ファイバ線を多数収納した光経路変換手段であり、ガラス材やアクリル樹脂などの透明部材で構成された光ファイバなどの微細な導光材を多数束ねたものである。５はガラス材やアクリル樹脂などの透明部材によって構成された導光体であり、本実施例では円柱状の棒状形状のものを用いている。５ａは導光体５に接触して設けた光散乱層（光反射層）、６は内部に空洞部を有するホルダであり、この空洞内の一端側に光源１が配置され、光経路変換手段４を介して他端側は導光体５の端部を嵌め合わせて固定する。したがって、ホルダ６の一端側は光源１を搭載した基板２で密閉され、他端側は導光体５で密閉される。７は光源１及び導光体５などを収納又は保持する筐体である。
【００２４】
８はガラス材やアクリルなどの透明部材で構成され、密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）の内部を保護する透過体、８ａは透過体８上の主走査方向（読み取り幅方向）の読み取り位置を示す仮想のものである。９はロッドレンズアレイなどを用いたレンズ体であり、原稿などの被照射体からの散乱光を入射し、その散乱光を収束し結像させるものである。１０はレンズ体９の光軸上に配置し、レンズ体９で収束された光を受光するセンサ（受光部）であり、半導体チップなどで構成された光電変換部、その他の駆動回路等からなる。１１はセンサ１０で受光した光電変換出力を信号処理するセンサ基板であり、外部コネクタや信号処理回路などを搭載している。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２５】
図２は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの図１に示すＡ−Ａ部分の断面図である。図２において、１２は原稿や紙幣などの被照射体を示す。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２６】
次に動作について説明する。図１及び図２において、ホルダ６内に配置された光源１から照射された光は、光経路変換手段４の入射面を照射し、光経路変換手段４を通過してその出射面から導光体５の入射領域を照射する。導光体５には光を散乱又は反射させる光散乱層５ａが導光体５にシルク印刷手段又は凹凸の溝形成手段などで主走査方向に延在させて形成する。
【００２７】
導光体５から出射した光は透過体８上の読み取り位置８ａにある被照射体１２を照射し、被照射体１２からの反射光は透過体８を透過して、レンズ体９で収束され、センサ１０で受光される。センサ基板１１はセンサ１０実装面の反対側に設けられ、センサ１０や光源１を駆動する電源回路、信号処理回路であるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの電子部品が搭載されている。
【００２８】
通常、センサ１０は複数個搭載され、ＳＩ（スタート）信号とＣＬＫ（クロック）信号とを受けて駆動する。センサ１０上の受光部で光電変換された各画素の信号出力をシフトレジスタからの開閉信号でもってアナログスイッチ群で順次開閉し、出力信号として外部に画像信号として送出する。また、被照射体１２に対する各ライン毎の出力をＣＬＫ信号に同期した読み出し信号に基づいて順次、又は同時にアナログ信号として信号処理回路に送出する。
【００２９】
図３は、この発明の実施の形態１による照明装置の要部断面図である。図３において、光源１から出射した光は、光経路変換手段４に入射し、光経路変換手段４の中を導光しながら導光体５の方向、すなわち導光体５の端部入射領域に伝搬される。光経路変換手段４は入射側と出射側にてファイバの配列が異なる構成となっている。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。なお、６ａはホルダ６に設けられ、基板２を介して筐体７とホルダ６とを位置決め固定する突起部である。
【００３０】
図４は、この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の正面図である。
図４において、４ａは直径０．０６〜０．１ｍｍ程度の光を伝送する細長のファイバ（光ファイバ線）、４ｂはファイバ４ａを挿入する貫通穴であり、直径０．１ｍｍのファイバ４ａでは、貫通穴４ｂの穴径は０．１４ｍｍとなり、０．２８ｍｍピッチで光経路変換手段４に形成されている。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００３１】
図５は、この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の側面断面図である。図５において、光経路変換手段４は、光を入射する面（入射面）を有する入射面部４ｃ、光を出射する面（出射面）を有する出射面部４ｄ、及び入射面部４ｃと出射面部４ｄとを接続する経路変換部４ｅからなる。入射面部４ｃ及び出射面部４ｄは、対向して設置され、金属又は樹脂の円筒形のブロック材にミーリング加工を施し、等ピッチで穴あけ加工される。経路変換部４ｅは、入射面部４ｃの光が入射する入射面と反対側に一方が固定され、出射面部４ｄの光が出射する出射面と反対側（入射側）に他方が固定され、光経路変換手段４としての構造体となる。
【００３２】
入射面部４ｃの個々の貫通穴４ｂにファイバ４ａを挿入し、出射側に出てきたファイバ４ａを出射面部４ｄの個々の貫通穴４ｂと接続する。入射面部４ｃの中心に近い領域に挿入されたファイバ４ａは出射面部４ｄの外周の貫通穴４ｂに挿入し、入射面部４ｃの外周に近い領域に挿入されたファイバ４ａは出射面部４ｄの中心に近い領域に挿入する。入射面部４ｃ及び出射面部４ｄの中心に近い領域と外周に近い領域以外に挿入されたファイバ４ａは適宜挿入する。例えば、図５では、経路変換部４ｅの光伝送方向中心軸に対して両側のそれぞれでファイバ４ａを交わらせ、振り分けして配列変換している。ファイバ４ａは細長であり、弾性を有するので屈曲性がある。
【００３３】
図６は、この発明の実施の形態１による照明装置の別実施例による光経路変換手段の側面断面図である。図６では、経路変換部４ｅの光伝送方向中心軸に関係なくファイバ４ａを交わらせて配列変換している。
【００３４】
いずれの場合でも、入射面部４ｃの貫通穴４ｂにファイバ４ａを挿入してから入射面部４ｃの中心側にある光ファイバ４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの外周側に配置し、入射面部４ｃの外周側にある光ファイバ４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの中心側に配置するようにする。
【００３５】
図７は、この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の製造方法を説明する図である。図７において、図７（ａ）は入射面研磨工程、図７（ｂ）はファイバ位置変換工程、図７（ｃ）は出射面研磨工程、図７（ｄ）は樹脂モールド工程を示す。図中、図５と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００３６】
まず、入射面研磨工程では、入射面部４ｃの入射面の所定位置に設けられた貫通穴４ｂにファイバ４ａを挿入する。貫通穴４ｂはマトリックス（格子）状に設置され、図４に示す例ではマトリックスに対して千鳥状に構成されているので、ファイバ４ａを貫通穴４ｂに等ピッチで自動挿入する。ファイバ４ａを挿入後、入射面部４ｃの入射面をポリッシュ又はバフ研磨を行い、その後、＃２０００紙サンドペーパで鏡面仕上げを行って入射面を平滑にする。
【００３７】
次にファイバ位置変換工程では、入射面部４ｃから露出したファイバ４ａを接着剤で仮止めし、ファイバ４ａの他端を入射面部４ｃと対向する出射面部４ｄの所定位置に挿入する。ここで入射面部４ｃの中心側にある光ファイバ４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの外周側に配置し、入射面部４ｃの外周側にある光ファイバ４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの中心側に配置するようにする。その後、出射面部４ｄに挿入したファイバ４ａを接着剤で仮止めする。
【００３８】
次に出射面研磨工程では、出射面部４ｄの出射面から露出したファイバ４ａを裁断し、その後、出射面部４ｄの出射面をポリッシュ又はバフ研磨を行い、その後、＃２０００紙サンドペーパで鏡面仕上げを行って出射面を平滑にする。
【００３９】
次に樹脂モールド工程では、経路変換部４ｅにある交差（クロス）するファイバ４ａを固定するために光経路変換手段４を回転させながらディスペンサ装置を用いて経路変換部４ｅに光硬化型シリコン材を充填し、その後、紫外線照射してファイバ４ａ同士を固定すると共に入射面部４ｃと出射面部４ｄとを経路変換部４ｅを介して直接固定する。その後、ファイバ４ａがプラスチック材である場合では、３００〜３５０℃で３０分程度アニールし、光経路変換手段４の入射面と反射面の研磨歪を除去すると共にくもり止めし、ファイバ４ａの入出力端部における透過率の低下を軽減する。
【００４０】
実施の形態１では、円筒型の光経路変換手段４を用いて説明したが、ホルダ６に収納する光経路変換手段４を図８に示すように矩形のホルダ６０の中に矩形の光経路変換手段４０を収納しても同様の効果がある。例えば、図９に示す矩形の光経路変換手段４０では、図１０、図１１に示すように極薄のプリント配線板やウレタンなどの基材４１、４２を加工してファイバ用の溝を設け、２個のプリント配線板にファイバを挿入し、それらを積層することで簡易な光経路変換手段４０を構成することができる。比較的径が大きいファイバを用いる場合や光経路変換手段を低密度で構成する場合には安価に製作できる。
【００４１】
図１２は、この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の入出力特性を説明する図である。光源１から照射された光は光経路変換手段４の入射面では光の伝送方向と直交する面において光量分布の大きな偏差があるが、経路変換部４ｅでファイバ４ａの経路を水平配線からクロス配線にすることで光経路変換手段４の出射面では、光量分布は大幅に改善され、均一な光量分布となることが解かる。
【００４２】
以上から実施の形態１によれば、光源１と導光体５との間に光経路変換手段４を介在させることにより、光源１の配向特性に偏差がある場合や光源１と導光体５との位置決めなどにばらつきがある場合でも導光体５の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを得る効果がある。
【００４３】
実施の形態２．
【００４４】
この発明の実施の形態２について図１３を用いて説明する。図１３はこの発明の実施の形態２による密着型イメージセンサの側面断面図である。６ｂは光経路変換手段４をホルダ６に挿入するホルダ６に設けられた円形の溝部である。７０は光経路変換部４、ホルダ６、レンズ体９及びセンサ基板１１を収納又は保持する筐体である。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。図１３では、光源１はセンサ基板１１に載置され、読み取り幅方向に対して直角に光源１からの光が照射される。したがって、光経路変換手段４の入射面部４ｃと出射面部４ｄとは、光経路変換手段４を介して互いに直交して対向配置する構成となる。
【００４５】
実施の形態１の図７（ｄ）に示す後工程である樹脂モールド工程において、光経路変換手段４の入射面部４ｃと出射面部４ｄとをあらかじめ直交させて設置固定してからシリコン材を経路変換部４ｅの隙間に充填し硬化させることで入射面部４ｃと出射面部４ｄとが直交する光経路変換手段４を製作する。すなわち、屈曲した光経路変換手段４を製作する。
【００４６】
光源１は、センサ基板１１の長手方向（読み取り幅方向）両端部の短手方向に両側に載置され、センサ１０は、センサ基板１１の中央部に長手方向に搭載される。円筒状のホルダ６は、筐体７０と固定するため、一部円形状の溝部６ｂを設けて、この溝部６ｂに光経路変換手段４を挿入してから屈曲させる構造としているが、長溝状の切り欠きでもよく、光経路変換手段４は導光体５を嵌め合わせるホルダ６の反対側端部外部に設置しても良い。
【００４７】
したがって、実施の形態２による照明装置では、光源１の発光方向の主軸と導光体５の長手方向の軸が並行ではない構成であっても光源１をセンサ基板１１に載置することにより基板２やフレキシブル基板３を用いない構造で照明装置し、省力化を図る構造となっている。その他の構成・動作については、実施の形態１で説明したものに準ずるので説明を省略する。
【００４８】
以上から実施の形態２によれば、光源１と導光体５との間に経路変換部４ｅが屈曲した光経路変換手段４を用いることにより、光源１の配向特性に偏差がある場合や光源１と導光体５との位置決めにばらつきがある場合でも導光体５の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを得る効果がある。
【００４９】
実施の形態３．
【００５０】
実施の形態１及び２では、主として光経路変換手段４、４０の入射面部と出射面部とが断面同一形状のもので説明したが、実施の形態３では相似状又は異なる形状である場合について説明する。
【００５１】
この発明の実施の形態３について図１４を用いて説明する。図１４はこの発明の実施の形態３による照明装置の光経路変換手段の正面図であり、図１４（ａ）は入射面部４ｃの入射面の正面図、図１４（ｂ）は出射面部４ｄの出射面の正面図である。図１４では、入射面部４ｃの大きさは３．２ｍｍであるのに対して出射面部４ｄは、２．９ｍｍであり、出射面部４ｄの出射面は、入射面部４ｃの入射面より所定倍率縮小している。
【００５２】
このような構成においては、入射面部４ｃに挿入するファイバ４ａの挿入密度が高密度になると出射面部４ｄに挿入する密度が同一密度で挿入することが困難になる。したがって、あらかじめ出射面部４ｄに挿入するファイバ４ａと同一本数の入射面部４ｃに挿入するファイバ４ａを入射面部４ｃにまばらに配置し、経路変換部４ｅにおけるクロス配線による設置位置の変換を容易にする。
【００５３】
すなわち、光経路変換手段４の入射面部４ｃの入射面面積が出射面部４ｄの出射面面積より大きいときは、入射面部４ｃの貫通穴４ｂの設置密度を出射面部４ｄの貫通穴４ｂの設置密度より低くする。逆に光経路変換手段４の入射面部４ｃの入射面面積が出射面部４ｄの出射面面積より小さいときは、入射面部４ｃの貫通穴４ｂの設置密度を出射面部４ｄの貫通穴４ｂの設置密度より高くすることにより、クロス配線の変換が容易になる。
【００５４】
図１５は、この発明の実施の形態３による照明装置の要部断面図である。図１５では、光源１の照射領域が広くこれに対応して光経路変換手段４の入射面部４ｃの入射面も広くする一方、導光体５の光入射領域に合わせて光経路変換手段４の出射面部４ｄの出射面面積を狭くし、照射効率を向上させる。そして光経路変換手段４の入射面部４ｃとホルダ６とを嵌め合わせる構造としている。
【００５５】
図１６は、この発明の実施の形態３による照明装置の別実施例の要部断面図である。図１６では、光源１の照射領域が広くこれに対応して光経路変換手段４の入射面部４ｃの入射面も広くする一方、導光体５の光入射領域に合わせて光経路変換手段４の出射面部４ｄの出射面は狭くし、照射効率を向上させる。
【００５６】
そしてホルダ６の空洞部に光経路変換手段４を収納し、出射面部４ｄを導光体５と同一径とし、出射面部４ｄの出射領域と導光体５の入射領域とを合わせると共にホルダ６の他端側で光経路変換手段４の出射面部４ｄとホルダ６とを嵌め合わせ、且つ導光体５とホルダ６とを嵌め合わせる構造としている。その他の構成・動作については、実施の形態１で説明したものに準ずるので説明を省略する。
【００５７】
図１５に示す照明装置では、導光体５の入射領域より出射面部４ｄの出射領域ほうが狭いので光経路変換手段４をホルダ６の内部に適宜収納することでホルダ６に突起などを設けなくても伝送方向に対して直角方向の光量分布のばらつきを軽減できるという効果を奏する。また、図１６に示す照明装置では、光経路変換手段４と導光体５とが同径であるので配向特性の偏差がない平行光をそのまま導光体５に入射させるので効率の良い照明装置を得るという効果がある。
【００５８】
なお、光経路変換手段４は光の伝搬方向に対して可逆性があり、図１５及び図１６では、入射面部４ｃの入射面面積が大きい場合について説明したが、入射面部４ｃの入射面面積を出射面部４ｄの出射面面積より小さくしても光源１の照射領域が狭い場合には照明装置としての適用が可能である。
【００５９】
以上から実施の形態３によれば、光源１と導光体５との間に光経路変換手段４を用いることにより、光源１の配向特性に偏差がある場合や光源１と導光体５との位置決めにばらつきがある場合でも導光体５の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを得る効果がある。
【符号の説明】
【００６０】
１・・光源（ＬＥＤ） ２・・基板 ３・・フレキシブル基板
４・・光経路変換手段 ４ａ・・ファイバ（光ファイバ線） ４ｂ・・貫通穴
４ｃ・・入射面部 ４ｄ・・出射面部 ４ｅ・・経路変換部
５・・導光体 ５ａ・・光散乱層（光反射層）
６・・ホルダ ６ａ・・突起部 ６ｂ・・溝
７・・筐体 ８・・透過体 ８a・・読み取り位置 ９・・レンズ体
１０・・センサ（受光部） １１・・センサ基板 １２・・被照射体（原稿）
４０・・光経路変換手段 ４１・・基材 ４２・・基材
６０・・ホルダ ７０・・筐体
【技術分野】
【０００１】
この発明は複写機、ファクシミリなどの画像を読み取る画像入力装置、またカラー画像や紙幣認識等の特殊媒体を施した画像を読み取るための画像入出力装置に用いられる照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原稿などの画像を読み取るイメージセンサなどに使用される照明光学系として、例えば、特開平６−２２２２１６号公報図１（特許文献１参照）には導光レンズ１の受光部３に形成された凹面部４がＬＥＤ発光体５に対面するように構成されている導光レンズが開示されている。
【０００３】
特開平５−１３６９４０号公報図１（特許文献２参照）には、光ファイバ８の端部８１に対向してＬＥＤ素子９を配置し、筐体５の内部に配置された光ファイバ８は、コア部８２、クラッド部８３、クラッド部８３を除去した部分８４および遮光部８５から構成されている密着型イメージセンサが開示されている。
【０００４】
特開２００９−１０４０３２号公報図６（特許文献３参照）には、光ファイバ束２３の受光端２３ａが、ＥＬ発光体２２のＥＬ基材に対向するようにし、光ファイバ束２３の反対側の端部である投光端２３ｂからの光を原稿Ｐ方向に向けた照明装置が開示されている。
【０００５】
特開２００２−２８８６４４号公報図１（特許文献４参照）には、光ファイバー単繊維を平行かつ端面を揃えて複数の層からなるシート状に配列してライン状の出射端面５を形成したライン型ライトガイド１の出射端面５の外側に、反射平面を有する一対の反射部材２を出射端面５を挟んで反射平面が光ファイバーと平行（光軸と平行）になるように配置して反射空間１９を設けた照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２２２１６号公報（第１図、〔段落００１６〕）
【特許文献２】特開平５−１３６９４０号公報（第１図、〔段落０００７〕）
【特許文献３】特開２００９−１０４０３２号公報（第６図、〔段落００３１〕）
【特許文献４】特開２００２−２８８６４４号公報（第１図、〔段落０００８〕）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載のものでは導光レンズ１が大きくなることや照明の配向特性に制限があるという課題があった。
【０００８】
特許文献２に記載のものでは光ファイバ８の径により配向特性に制限があるという課題があった。
【０００９】
また、特許文献３に記載のものでは点光源の導光限界があり、画像読取装置が長い場合には高価なＥＬ発光体２２が多数必要であるという課題があった。
【００１０】
特許文献４に記載のものでは光源６からの光が出射端４から広がるので均一な光を伝搬できないという課題があった。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、光源の配向特性に偏差がある場合や光源と導光体との設置位置にばらつきがある場合でも導光体の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の照明装置は、光源と、光散乱層を有し、前記光源からの光を読み取り幅方向に導光しながら前記光散乱層で反射又は散乱した光を被照射体に照射する導光体と、マトリック状に多数の貫通穴を設けた、入射面部と出射面部、及び前記入射面部と前記出射面部との間に位置する経路変換部を有し、前記入射面部の貫通穴に細長の光ファイバ線を挿入し、前記入射面部の中心側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の外周側に配置し前記入射面部の外周側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の中心側に配置する前記光源と前記導光体との間に介在する光経路変換手段とを備えたものである。
【００１３】
請求項２に記載の照明装置は、前記光経路変換手段の前記入射面部と前記出射面部とは、互いに直交している請求項１に記載のものである。
【００１４】
請求項３に記載の照明装置は、前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より大きいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より低い請求項１又は２に記載のものである。
【００１５】
請求項４に記載の照明装置は、前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より小さいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より高い請求項１又は２に記載のものである。
【００１６】
請求項５に記載の密着型イメージセンサは、光源と、光散乱層を有し、前記光源からの光を読み取り幅方向に導光しながら前記光散乱層で反射又は散乱した光を被照射体に照射する導光体と、マトリック状に多数の貫通穴を設けた、入射面部と出射面部、及び前記入射面部と前記出射面部との間に位置する経路変換部を有し、前記入射面部の貫通穴に細長の光ファイバ線を挿入し、前記入射面部の中心側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の外周側に配置し前記入射面部の外周側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の中心側に配置する前記光源と前記導光体との間に介在する光経路変換手段と、被照射体で反射した光を収束するレンズ体と、このレンズ体で収束した光を受光するセンサと、前記光源、前記導光体、前記光経路変換手段、前記レンズ体、及び前記センサを収納又は保持する筐体とを備えたものである。
【００１７】
請求項６に記載の密着型イメージセンサは、前記光経路変換手段の前記入射面部と前記出射面部とは、互いに直交している請求項５に記載のものである。
【００１８】
請求項７に記載の密着型イメージセンサは、前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より大きいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より低い請求項５又は６に記載のものである。
【００１９】
請求項８に記載の密着型イメージセンサは、前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より小さいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より高い請求項５又は６に記載のものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、光源と導光体との間に光経路変換手段を用いることにより、光源の配向特性に偏差がある場合や光源と導光体との位置決めにばらつきがある場合でも導光体の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１による密着形イメージセンサの組み立て展開図である。
【図２】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による照明装置の要部断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の正面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の側面断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による照明装置の別実施例による光経路変換手段の側面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の製造方法を説明する図であり、図７（ａ）は入射面研磨工程、図７（ｂ）はファイバ位置変換工程、図７（ｃ）は出射面研磨工程、図７（ｄ）は樹脂モールド工程を示す。
【図８】矩形のホルダと矩形の光経路変換手段を用いた場合の説明図である。
【図９】矩形の光経路変換手段を用いた場合の説明図である。
【図１０】簡易な光経路変換手段の構成を説明する図である。
【図１１】簡易な光経路変換手段の構成を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の入出力特性を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による密着型イメージセンサの側面の断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態３による照明装置の光経路変換手段の正面図であり、図１４（ａ）は入射面部の正面図、図１４（ｂ）は出射面部の正面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３による照明装置の要部断面図である
【図１６】この発明の実施の形態３による照明装置の別実施例の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの組み立て展開図である。図１において、１は点光源によって構成した光源であり、例えばＬＥＤチップや汎用のモール型ＬＥＤなどの発光体である。２は光源１を搭載した基板、３は基板２に貼り付けられ、光源１に電源を供給するフレキシブル基板である。
【００２３】
４は光ファイバ線を多数収納した光経路変換手段であり、ガラス材やアクリル樹脂などの透明部材で構成された光ファイバなどの微細な導光材を多数束ねたものである。５はガラス材やアクリル樹脂などの透明部材によって構成された導光体であり、本実施例では円柱状の棒状形状のものを用いている。５ａは導光体５に接触して設けた光散乱層（光反射層）、６は内部に空洞部を有するホルダであり、この空洞内の一端側に光源１が配置され、光経路変換手段４を介して他端側は導光体５の端部を嵌め合わせて固定する。したがって、ホルダ６の一端側は光源１を搭載した基板２で密閉され、他端側は導光体５で密閉される。７は光源１及び導光体５などを収納又は保持する筐体である。
【００２４】
８はガラス材やアクリルなどの透明部材で構成され、密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）の内部を保護する透過体、８ａは透過体８上の主走査方向（読み取り幅方向）の読み取り位置を示す仮想のものである。９はロッドレンズアレイなどを用いたレンズ体であり、原稿などの被照射体からの散乱光を入射し、その散乱光を収束し結像させるものである。１０はレンズ体９の光軸上に配置し、レンズ体９で収束された光を受光するセンサ（受光部）であり、半導体チップなどで構成された光電変換部、その他の駆動回路等からなる。１１はセンサ１０で受光した光電変換出力を信号処理するセンサ基板であり、外部コネクタや信号処理回路などを搭載している。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２５】
図２は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの図１に示すＡ−Ａ部分の断面図である。図２において、１２は原稿や紙幣などの被照射体を示す。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２６】
次に動作について説明する。図１及び図２において、ホルダ６内に配置された光源１から照射された光は、光経路変換手段４の入射面を照射し、光経路変換手段４を通過してその出射面から導光体５の入射領域を照射する。導光体５には光を散乱又は反射させる光散乱層５ａが導光体５にシルク印刷手段又は凹凸の溝形成手段などで主走査方向に延在させて形成する。
【００２７】
導光体５から出射した光は透過体８上の読み取り位置８ａにある被照射体１２を照射し、被照射体１２からの反射光は透過体８を透過して、レンズ体９で収束され、センサ１０で受光される。センサ基板１１はセンサ１０実装面の反対側に設けられ、センサ１０や光源１を駆動する電源回路、信号処理回路であるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの電子部品が搭載されている。
【００２８】
通常、センサ１０は複数個搭載され、ＳＩ（スタート）信号とＣＬＫ（クロック）信号とを受けて駆動する。センサ１０上の受光部で光電変換された各画素の信号出力をシフトレジスタからの開閉信号でもってアナログスイッチ群で順次開閉し、出力信号として外部に画像信号として送出する。また、被照射体１２に対する各ライン毎の出力をＣＬＫ信号に同期した読み出し信号に基づいて順次、又は同時にアナログ信号として信号処理回路に送出する。
【００２９】
図３は、この発明の実施の形態１による照明装置の要部断面図である。図３において、光源１から出射した光は、光経路変換手段４に入射し、光経路変換手段４の中を導光しながら導光体５の方向、すなわち導光体５の端部入射領域に伝搬される。光経路変換手段４は入射側と出射側にてファイバの配列が異なる構成となっている。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。なお、６ａはホルダ６に設けられ、基板２を介して筐体７とホルダ６とを位置決め固定する突起部である。
【００３０】
図４は、この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の正面図である。
図４において、４ａは直径０．０６〜０．１ｍｍ程度の光を伝送する細長のファイバ（光ファイバ線）、４ｂはファイバ４ａを挿入する貫通穴であり、直径０．１ｍｍのファイバ４ａでは、貫通穴４ｂの穴径は０．１４ｍｍとなり、０．２８ｍｍピッチで光経路変換手段４に形成されている。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００３１】
図５は、この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の側面断面図である。図５において、光経路変換手段４は、光を入射する面（入射面）を有する入射面部４ｃ、光を出射する面（出射面）を有する出射面部４ｄ、及び入射面部４ｃと出射面部４ｄとを接続する経路変換部４ｅからなる。入射面部４ｃ及び出射面部４ｄは、対向して設置され、金属又は樹脂の円筒形のブロック材にミーリング加工を施し、等ピッチで穴あけ加工される。経路変換部４ｅは、入射面部４ｃの光が入射する入射面と反対側に一方が固定され、出射面部４ｄの光が出射する出射面と反対側（入射側）に他方が固定され、光経路変換手段４としての構造体となる。
【００３２】
入射面部４ｃの個々の貫通穴４ｂにファイバ４ａを挿入し、出射側に出てきたファイバ４ａを出射面部４ｄの個々の貫通穴４ｂと接続する。入射面部４ｃの中心に近い領域に挿入されたファイバ４ａは出射面部４ｄの外周の貫通穴４ｂに挿入し、入射面部４ｃの外周に近い領域に挿入されたファイバ４ａは出射面部４ｄの中心に近い領域に挿入する。入射面部４ｃ及び出射面部４ｄの中心に近い領域と外周に近い領域以外に挿入されたファイバ４ａは適宜挿入する。例えば、図５では、経路変換部４ｅの光伝送方向中心軸に対して両側のそれぞれでファイバ４ａを交わらせ、振り分けして配列変換している。ファイバ４ａは細長であり、弾性を有するので屈曲性がある。
【００３３】
図６は、この発明の実施の形態１による照明装置の別実施例による光経路変換手段の側面断面図である。図６では、経路変換部４ｅの光伝送方向中心軸に関係なくファイバ４ａを交わらせて配列変換している。
【００３４】
いずれの場合でも、入射面部４ｃの貫通穴４ｂにファイバ４ａを挿入してから入射面部４ｃの中心側にある光ファイバ４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの外周側に配置し、入射面部４ｃの外周側にある光ファイバ４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの中心側に配置するようにする。
【００３５】
図７は、この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の製造方法を説明する図である。図７において、図７（ａ）は入射面研磨工程、図７（ｂ）はファイバ位置変換工程、図７（ｃ）は出射面研磨工程、図７（ｄ）は樹脂モールド工程を示す。図中、図５と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００３６】
まず、入射面研磨工程では、入射面部４ｃの入射面の所定位置に設けられた貫通穴４ｂにファイバ４ａを挿入する。貫通穴４ｂはマトリックス（格子）状に設置され、図４に示す例ではマトリックスに対して千鳥状に構成されているので、ファイバ４ａを貫通穴４ｂに等ピッチで自動挿入する。ファイバ４ａを挿入後、入射面部４ｃの入射面をポリッシュ又はバフ研磨を行い、その後、＃２０００紙サンドペーパで鏡面仕上げを行って入射面を平滑にする。
【００３７】
次にファイバ位置変換工程では、入射面部４ｃから露出したファイバ４ａを接着剤で仮止めし、ファイバ４ａの他端を入射面部４ｃと対向する出射面部４ｄの所定位置に挿入する。ここで入射面部４ｃの中心側にある光ファイバ４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの外周側に配置し、入射面部４ｃの外周側にある光ファイバ４ａを経路変換部４ｅで屈曲させて出射面部４ｄの中心側に配置するようにする。その後、出射面部４ｄに挿入したファイバ４ａを接着剤で仮止めする。
【００３８】
次に出射面研磨工程では、出射面部４ｄの出射面から露出したファイバ４ａを裁断し、その後、出射面部４ｄの出射面をポリッシュ又はバフ研磨を行い、その後、＃２０００紙サンドペーパで鏡面仕上げを行って出射面を平滑にする。
【００３９】
次に樹脂モールド工程では、経路変換部４ｅにある交差（クロス）するファイバ４ａを固定するために光経路変換手段４を回転させながらディスペンサ装置を用いて経路変換部４ｅに光硬化型シリコン材を充填し、その後、紫外線照射してファイバ４ａ同士を固定すると共に入射面部４ｃと出射面部４ｄとを経路変換部４ｅを介して直接固定する。その後、ファイバ４ａがプラスチック材である場合では、３００〜３５０℃で３０分程度アニールし、光経路変換手段４の入射面と反射面の研磨歪を除去すると共にくもり止めし、ファイバ４ａの入出力端部における透過率の低下を軽減する。
【００４０】
実施の形態１では、円筒型の光経路変換手段４を用いて説明したが、ホルダ６に収納する光経路変換手段４を図８に示すように矩形のホルダ６０の中に矩形の光経路変換手段４０を収納しても同様の効果がある。例えば、図９に示す矩形の光経路変換手段４０では、図１０、図１１に示すように極薄のプリント配線板やウレタンなどの基材４１、４２を加工してファイバ用の溝を設け、２個のプリント配線板にファイバを挿入し、それらを積層することで簡易な光経路変換手段４０を構成することができる。比較的径が大きいファイバを用いる場合や光経路変換手段を低密度で構成する場合には安価に製作できる。
【００４１】
図１２は、この発明の実施の形態１による照明装置の光経路変換手段の入出力特性を説明する図である。光源１から照射された光は光経路変換手段４の入射面では光の伝送方向と直交する面において光量分布の大きな偏差があるが、経路変換部４ｅでファイバ４ａの経路を水平配線からクロス配線にすることで光経路変換手段４の出射面では、光量分布は大幅に改善され、均一な光量分布となることが解かる。
【００４２】
以上から実施の形態１によれば、光源１と導光体５との間に光経路変換手段４を介在させることにより、光源１の配向特性に偏差がある場合や光源１と導光体５との位置決めなどにばらつきがある場合でも導光体５の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを得る効果がある。
【００４３】
実施の形態２．
【００４４】
この発明の実施の形態２について図１３を用いて説明する。図１３はこの発明の実施の形態２による密着型イメージセンサの側面断面図である。６ｂは光経路変換手段４をホルダ６に挿入するホルダ６に設けられた円形の溝部である。７０は光経路変換部４、ホルダ６、レンズ体９及びセンサ基板１１を収納又は保持する筐体である。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。図１３では、光源１はセンサ基板１１に載置され、読み取り幅方向に対して直角に光源１からの光が照射される。したがって、光経路変換手段４の入射面部４ｃと出射面部４ｄとは、光経路変換手段４を介して互いに直交して対向配置する構成となる。
【００４５】
実施の形態１の図７（ｄ）に示す後工程である樹脂モールド工程において、光経路変換手段４の入射面部４ｃと出射面部４ｄとをあらかじめ直交させて設置固定してからシリコン材を経路変換部４ｅの隙間に充填し硬化させることで入射面部４ｃと出射面部４ｄとが直交する光経路変換手段４を製作する。すなわち、屈曲した光経路変換手段４を製作する。
【００４６】
光源１は、センサ基板１１の長手方向（読み取り幅方向）両端部の短手方向に両側に載置され、センサ１０は、センサ基板１１の中央部に長手方向に搭載される。円筒状のホルダ６は、筐体７０と固定するため、一部円形状の溝部６ｂを設けて、この溝部６ｂに光経路変換手段４を挿入してから屈曲させる構造としているが、長溝状の切り欠きでもよく、光経路変換手段４は導光体５を嵌め合わせるホルダ６の反対側端部外部に設置しても良い。
【００４７】
したがって、実施の形態２による照明装置では、光源１の発光方向の主軸と導光体５の長手方向の軸が並行ではない構成であっても光源１をセンサ基板１１に載置することにより基板２やフレキシブル基板３を用いない構造で照明装置し、省力化を図る構造となっている。その他の構成・動作については、実施の形態１で説明したものに準ずるので説明を省略する。
【００４８】
以上から実施の形態２によれば、光源１と導光体５との間に経路変換部４ｅが屈曲した光経路変換手段４を用いることにより、光源１の配向特性に偏差がある場合や光源１と導光体５との位置決めにばらつきがある場合でも導光体５の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを得る効果がある。
【００４９】
実施の形態３．
【００５０】
実施の形態１及び２では、主として光経路変換手段４、４０の入射面部と出射面部とが断面同一形状のもので説明したが、実施の形態３では相似状又は異なる形状である場合について説明する。
【００５１】
この発明の実施の形態３について図１４を用いて説明する。図１４はこの発明の実施の形態３による照明装置の光経路変換手段の正面図であり、図１４（ａ）は入射面部４ｃの入射面の正面図、図１４（ｂ）は出射面部４ｄの出射面の正面図である。図１４では、入射面部４ｃの大きさは３．２ｍｍであるのに対して出射面部４ｄは、２．９ｍｍであり、出射面部４ｄの出射面は、入射面部４ｃの入射面より所定倍率縮小している。
【００５２】
このような構成においては、入射面部４ｃに挿入するファイバ４ａの挿入密度が高密度になると出射面部４ｄに挿入する密度が同一密度で挿入することが困難になる。したがって、あらかじめ出射面部４ｄに挿入するファイバ４ａと同一本数の入射面部４ｃに挿入するファイバ４ａを入射面部４ｃにまばらに配置し、経路変換部４ｅにおけるクロス配線による設置位置の変換を容易にする。
【００５３】
すなわち、光経路変換手段４の入射面部４ｃの入射面面積が出射面部４ｄの出射面面積より大きいときは、入射面部４ｃの貫通穴４ｂの設置密度を出射面部４ｄの貫通穴４ｂの設置密度より低くする。逆に光経路変換手段４の入射面部４ｃの入射面面積が出射面部４ｄの出射面面積より小さいときは、入射面部４ｃの貫通穴４ｂの設置密度を出射面部４ｄの貫通穴４ｂの設置密度より高くすることにより、クロス配線の変換が容易になる。
【００５４】
図１５は、この発明の実施の形態３による照明装置の要部断面図である。図１５では、光源１の照射領域が広くこれに対応して光経路変換手段４の入射面部４ｃの入射面も広くする一方、導光体５の光入射領域に合わせて光経路変換手段４の出射面部４ｄの出射面面積を狭くし、照射効率を向上させる。そして光経路変換手段４の入射面部４ｃとホルダ６とを嵌め合わせる構造としている。
【００５５】
図１６は、この発明の実施の形態３による照明装置の別実施例の要部断面図である。図１６では、光源１の照射領域が広くこれに対応して光経路変換手段４の入射面部４ｃの入射面も広くする一方、導光体５の光入射領域に合わせて光経路変換手段４の出射面部４ｄの出射面は狭くし、照射効率を向上させる。
【００５６】
そしてホルダ６の空洞部に光経路変換手段４を収納し、出射面部４ｄを導光体５と同一径とし、出射面部４ｄの出射領域と導光体５の入射領域とを合わせると共にホルダ６の他端側で光経路変換手段４の出射面部４ｄとホルダ６とを嵌め合わせ、且つ導光体５とホルダ６とを嵌め合わせる構造としている。その他の構成・動作については、実施の形態１で説明したものに準ずるので説明を省略する。
【００５７】
図１５に示す照明装置では、導光体５の入射領域より出射面部４ｄの出射領域ほうが狭いので光経路変換手段４をホルダ６の内部に適宜収納することでホルダ６に突起などを設けなくても伝送方向に対して直角方向の光量分布のばらつきを軽減できるという効果を奏する。また、図１６に示す照明装置では、光経路変換手段４と導光体５とが同径であるので配向特性の偏差がない平行光をそのまま導光体５に入射させるので効率の良い照明装置を得るという効果がある。
【００５８】
なお、光経路変換手段４は光の伝搬方向に対して可逆性があり、図１５及び図１６では、入射面部４ｃの入射面面積が大きい場合について説明したが、入射面部４ｃの入射面面積を出射面部４ｄの出射面面積より小さくしても光源１の照射領域が狭い場合には照明装置としての適用が可能である。
【００５９】
以上から実施の形態３によれば、光源１と導光体５との間に光経路変換手段４を用いることにより、光源１の配向特性に偏差がある場合や光源１と導光体５との位置決めにばらつきがある場合でも導光体５の入射領域に対して光量の均一性を確保した照明装置及びそれを用いた密着型イメージセンサを得る効果がある。
【符号の説明】
【００６０】
１・・光源（ＬＥＤ） ２・・基板 ３・・フレキシブル基板
４・・光経路変換手段 ４ａ・・ファイバ（光ファイバ線） ４ｂ・・貫通穴
４ｃ・・入射面部 ４ｄ・・出射面部 ４ｅ・・経路変換部
５・・導光体 ５ａ・・光散乱層（光反射層）
６・・ホルダ ６ａ・・突起部 ６ｂ・・溝
７・・筐体 ８・・透過体 ８a・・読み取り位置 ９・・レンズ体
１０・・センサ（受光部） １１・・センサ基板 １２・・被照射体（原稿）
４０・・光経路変換手段 ４１・・基材 ４２・・基材
６０・・ホルダ ７０・・筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光散乱層を有し、前記光源からの光を読み取り幅方向に導光しながら前記光散乱層で反射又は散乱した光を被照射体に照射する導光体と、マトリック状に多数の貫通穴を設けた、入射面部と出射面部、及び前記入射面部と前記出射面部との間に位置する経路変換部を有し、前記入射面部の貫通穴に細長の光ファイバ線を挿入し、前記入射面部の中心側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の外周側に配置し前記入射面部の外周側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の中心側に配置する前記光源と前記導光体との間に介在する光経路変換手段とを備えた照明装置。
【請求項２】
前記光経路変換手段の前記入射面部と前記出射面部とは、互いに直交している請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より大きいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より低い請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より小さいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より高い請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項５】
光源と、光散乱層を有し、前記光源からの光を読み取り幅方向に導光しながら前記光散乱層で反射又は散乱した光を被照射体に照射する導光体と、マトリック状に多数の貫通穴を設けた、入射面部と出射面部、及び前記入射面部と前記出射面部との間に位置する経路変換部を有し、前記入射面部の貫通穴に細長の光ファイバ線を挿入し、前記入射面部の中心側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の外周側に配置し前記入射面部の外周側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の中心側に配置する前記光源と前記導光体との間に介在する光経路変換手段と、被照射体で反射した光を収束するレンズ体と、このレンズ体で収束した光を受光するセンサと、前記光源、前記導光体、前記光経路変換手段、前記レンズ体、及び前記センサを収納又は保持する筐体とを備えた密着型イメージセンサ。
【請求項６】
前記光経路変換手段の前記入射面部と前記出射面部とは、互いに直交している請求項５に記載の密着型イメージセンサ。
【請求項７】
前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より大きいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より低い請求項５又は６に記載の密着型イメージセンサ。
【請求項８】
前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より小さいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より高い請求項５又は６に記載の密着型イメージセンサ。
【請求項１】
光源と、光散乱層を有し、前記光源からの光を読み取り幅方向に導光しながら前記光散乱層で反射又は散乱した光を被照射体に照射する導光体と、マトリック状に多数の貫通穴を設けた、入射面部と出射面部、及び前記入射面部と前記出射面部との間に位置する経路変換部を有し、前記入射面部の貫通穴に細長の光ファイバ線を挿入し、前記入射面部の中心側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の外周側に配置し前記入射面部の外周側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の中心側に配置する前記光源と前記導光体との間に介在する光経路変換手段とを備えた照明装置。
【請求項２】
前記光経路変換手段の前記入射面部と前記出射面部とは、互いに直交している請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より大きいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より低い請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より小さいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より高い請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項５】
光源と、光散乱層を有し、前記光源からの光を読み取り幅方向に導光しながら前記光散乱層で反射又は散乱した光を被照射体に照射する導光体と、マトリック状に多数の貫通穴を設けた、入射面部と出射面部、及び前記入射面部と前記出射面部との間に位置する経路変換部を有し、前記入射面部の貫通穴に細長の光ファイバ線を挿入し、前記入射面部の中心側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の外周側に配置し前記入射面部の外周側にある前記光ファイバ線の一部又は全部を前記経路変換部で屈曲させて前記出射面部の中心側に配置する前記光源と前記導光体との間に介在する光経路変換手段と、被照射体で反射した光を収束するレンズ体と、このレンズ体で収束した光を受光するセンサと、前記光源、前記導光体、前記光経路変換手段、前記レンズ体、及び前記センサを収納又は保持する筐体とを備えた密着型イメージセンサ。
【請求項６】
前記光経路変換手段の前記入射面部と前記出射面部とは、互いに直交している請求項５に記載の密着型イメージセンサ。
【請求項７】
前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より大きいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より低い請求項５又は６に記載の密着型イメージセンサ。
【請求項８】
前記光経路変換手段の前記入射面部の入射面面積が前記出射面部の出射面面積より小さいときは、前記入射面部の貫通穴の設置密度が前記出射面部の貫通穴の設置密度より高い請求項５又は６に記載の密着型イメージセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１６６２１１（Ｐ２０１１−１６６２１１Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１６７（Ｐ２０１０−２３１６７）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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