照明單元以及使用該照明單元的圖像讀取裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的照明單元(2)具備在LED基板(230)上沿主掃描方向配置成陣列狀的LED芯片(210)作為光源。圓筒拋物面反射鏡(20)形成為使得相對于副掃描方向具有曲率的圓筒拋物面形狀為用與圓筒拋物面形狀的頂點相垂直的軸面沿主掃描方向切取而得到的形狀，該圓筒拋物面反射鏡(20)將從光源射出的光照射至被照射體的照射區(qū)域。圓筒拋物面反射鏡(20)具備固定部，該固定部設置于圓筒拋物面形狀的頂點，并從頂點向圓筒拋物面形狀的外側方向延伸。散熱板(50)具有與LED基板(230)緊密接觸的緊接部與非緊接部。LED基板(230)由散熱板(50)的緊接部與圓筒拋物面反射鏡(20)的固定部進行夾持。
【專利說明】照明單元以及使用該照明單元的圖像讀取裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對印刷品或書本原稿等讀取對象物進行線狀照明的照明單元以及使用該照明單元的圖像讀取裝置。
【背景技術】
[0002]圖像讀取裝置用于復印機、掃描儀、傳真機等。圖像讀取裝置是通過利用一維拍攝元件對讀取位置上的圖像進行掃描來讀取整個圖像的裝置，并具備在讀取原稿時進行照明的照明單元。在圖像讀取裝置中，需要高精度且高速地讀取圖像信息，現(xiàn)已公開有高效且均勻地對原稿進行照明的照明單元的結構。這里，作為一般的表達方式，將排列有一維拍攝元件的方向稱作主掃描方向，將進行掃描的方向稱作副掃描方向。另外，在讀取光學系統(tǒng)中將與主掃描方向及副掃描方向均正交的方向稱作焦點深度方向，而在照明單元中則將其稱為照明深度方向。
[0003]專利文獻I中公開的原稿照明單元具備在主掃描方向上排列的多個LED(LightEmitting Diode:發(fā)光二極管)等點光源。從該點光源射出的光的射出方向是與原稿臺相反的方向，且與用于置放原稿的原稿臺的法線方向大致平行。從該點光源射出的光通過與點光源相對配置的多個反射面而作為照明光導入原稿面。
[0004]專利文獻2所公開的聚光系統(tǒng)照明裝置具備:配置在拋物線上的反射面的焦點位置上的光源、以及對來自光源的光以及來自反射面的光進行聚光的具有2種曲率的透鏡。
[0005]專利文獻3所公開的原稿照明裝置具備:在主掃描方向上排列設置的LED元件、以及包圍LED元件的反射板。這種反射板的形狀為拋物面的2次曲面。
[0006]專利文獻4公開了一種照明深度較深且副掃描方向的照明寬度較寬的可實現(xiàn)高照度照明的導光體、照明元件以及圖像讀取用照明裝置的結構。
[0007]專利文獻5中公開了一種圖像讀取裝置，該圖像讀取裝置中，將設有發(fā)光二極管的電路基板固定于金屬制的支承構件，且支承構件由滑架固定。
現(xiàn)有技術文獻 專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利特開2010-199875號公報(圖1?9)
專利文獻2:日本專利特公平4-15457號公報(圖1?3)
專利文獻3:日本專利特開2005-234108號公報(圖1、2)
專利文獻4:日本專利特開2009-272215號公報(圖3)
專利文獻5:日本專利特開2007-306309號公報(圖4)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術問題
[0009]在圖像讀取裝置中，例如在采用能對書本原稿或帶有皺褶的紙幣等表面凹凸的讀取對象物的圖像進行清晰成像的具有較大焦點深度的讀取光學系統(tǒng)的情況下，需要照明深度較大的照明裝置。這是因為，在讀取凹凸的原稿時，若在照明深度方向上具有照度分布，則讀取圖像中的亮度會發(fā)生變動。
[0010]專利文獻I所公開的原稿照明單元中，由于由多個反射面來構成，因此從各個反射面射向原稿面的照明射束相對于原稿臺的角度分量具有多個峰值。其結果是，存在如下問題，即:對于書本原稿等與原稿臺的距離會發(fā)生改變的原稿，難以以均勻的照度的進行照明。
[0011]在專利文獻2所公開的照明裝置中，通過拋物面與透鏡的組合能使照明射束接近于平行光線，因此能相對容易地對書本原稿等與原稿臺的距離會發(fā)生改變的原稿以均勻的照度進行照明。然而，同一文獻所公開的照明裝置由拋物面反射鏡以及具有2種曲率的透鏡構成，因此光學系統(tǒng)的尺寸變大，存在難以使照明裝置小型化，且成本較高的問題。
[0012]在專利文獻3所公開的原稿照明裝置中，LED元件沿主掃描方向排列，并具備包圍LED元件的反射板，且反射板的形狀為拋物面的2次曲面。因此，能使照明射束接近于平行光線，且能相對容易地對書本原稿等與原稿臺的距離會發(fā)生改變的原稿，以均勻的照度進行照明。然而，由于具備包圍LED元件的反射板，因此存在光學系統(tǒng)變大而難以使照明裝置小型化的問題。
[0013]在專利文獻4中，示出了利用導光體來導出平行射束的結構。
[0014]專利文獻5中公開了一種圖像讀取裝置，該圖像讀取裝置中，將設有發(fā)光二極管的電路基板固定于金屬制的支承構件，支承構件由滑架固定。在采用上述結構的情況下，由發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱經(jīng)由支承構件排出至滑架，因此，滑架溫度上升，從而導致設置于滑架的其它電子元器件的溫度上升。其結果是，存在出現(xiàn)性能下降的問題。
[0015]本發(fā)明的目的在于，提供一種抑制因光源產(chǎn)生的熱而引起的光源等的溫度上升、照明深度較大且照度較高的照明單元以及圖像讀取裝置。
解決技術問題所采用的技術方案
[0016]本發(fā)明所涉及的照明單元包括:
發(fā)光元件在主掃描方向上配置成陣列狀的光源；
光源基板，該光源基板是在主掃描方向上延伸的基板，并具有設置有所述光源的發(fā)光元件安裝部、以及在垂直于所述主掃描方向的方向上從所述發(fā)光元件安裝部延伸的非發(fā)光元件安裝部；
拋物面反射鏡，該拋物面反射鏡形成為使得相對于副掃描方向具有曲率的圓筒拋物面形狀為用與所述圓筒拋物面形狀的頂點相垂直的軸面沿主掃描方向切取而得到的形狀，并具備固定部，該固定部設置于所述圓筒拋物面形狀的頂點，且從所述頂點開始在所述圓筒拋物面形狀的外側方向上延伸，所述拋物面反射鏡將從所述光源射出的光照射至被照射體的照射區(qū)域；以及
散熱板，該散熱板在主掃描方向上延伸，并具有與安裝有所述光源基板的所述發(fā)光元件的面相反的面緊密接觸的緊接部與非緊接部，
所述光源配置為使得光的發(fā)光方向的中心軸垂直于所述軸面，且光的發(fā)光區(qū)域包含所述圓筒拋物面形狀的焦點位置，
所述光源基板的所述非發(fā)光元件安裝部由所述散熱板的所述緊接部與所述拋物面反射鏡的所述固定部進行夾持。 發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能利用大致平行的光線對原稿進行照明，因此能高效地對原稿進行照明。另外，在照明深度方向上的光量變化較小，因此即使離開原稿的距離較遠，也能獲得較明亮的圖像。而且，通過分別將上述照明單元配置于讀取光學系統(tǒng)的光軸的兩側，能獲得照明深度較大、在副掃描方向上也具有相同強度分布的線狀照明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發(fā)明實施方式I的圖像讀取裝置的立體圖。
圖2是表示相當于圓筒拋物面反射鏡的副掃描方向剖面形狀的拋物面形狀的圖。
圖3是本發(fā)明實施方式I的照明單元的副掃描方向剖面的光路圖。
圖4是本發(fā)明的實施方式I中的副掃描方向照度分布的示例。
圖5是本發(fā)明實施方式2的照明單元的副掃描方向剖視圖。
圖6是將藍色發(fā)光二極管作為發(fā)光源并與由黃色熒光物質產(chǎn)生的二次發(fā)光進行混合從而得到白光的白色LED的結構圖。圖6(a)是從LED發(fā)光方向沿著其中心軸進行觀察的圖。圖6(b)是圖6(a)的A-A’線上的剖視圖。
圖7是本發(fā)明實施方式3的照明單元的副掃描方向剖視圖。
圖8是表示本發(fā)明實施方式3的LED陣列的排列方向的圖。
圖9是本發(fā)明的實施方式3中的副掃描方向照度分布的示例。
圖10是本發(fā)明實施方式4的照明單元的副掃描方向剖視圖。
圖11是本發(fā)明的實施方式4中的副掃描方向照度分布的示例。
圖12是本發(fā)明實施方式5的照明單元的剖視圖。
圖13是本發(fā)明實施方式5的圓筒拋物面模塊與光線的細節(jié)圖。
圖14是表示本發(fā)明實施方式6的圖像讀取裝置的立體圖。
圖15是本發(fā)明實施方式6的副掃描方向剖面的光路圖。
圖16是本發(fā)明實施方式7的副掃描方向剖面的光路圖。
圖17是本發(fā)明的實施方式7中的副掃描方向照度分布的示例。
圖18是本發(fā)明實施方式8的照明單元的剖視圖。
圖19是本發(fā)明實施方式9的照明單元的副掃描方向剖視圖。
圖20是本發(fā)明實施方式10的照明單元的立體圖。
圖21是表示本發(fā)明實施方式10的主掃描方向端部的照度分布的圖。
圖22是表示本發(fā)明實施方式11的圖像讀取裝置的立體圖。
圖23是本發(fā)明實施方式11的照明單元的副掃描方向剖視圖。
圖24是本發(fā)明實施方式12的照明單元的副掃描方向剖視圖。
圖25是本發(fā)明實施方式12的圖像讀取裝置的副掃描方向剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。此外，各圖中，對同一或同樣的結構部分標注相同的標號。
[0020]實施方式I圖1是表示本發(fā)明實施方式I的圖像讀取裝置的立體圖。圖像讀取裝置由頂板玻璃3、照明單元2、以及拍攝光學系統(tǒng)I等構成。頂板玻璃3是用于保持原稿7等讀取對象物(被照射體)的透明玻璃板。照明單元2是對原稿7的表面進行線狀照明的單元。拍攝光學系統(tǒng)I是用于將從原稿7射出的光成像在拍攝元件40上的單元。
[0021]這里，為了便于理解，將通過拍攝元件40的電掃描來對原稿7進行掃描的方向稱為主掃描方向11，將原稿7相對于圖像讀取裝置進行相對移動的方向稱作副掃描方向12，將與主掃描方向11及副掃描方向12垂直的方向稱作深度方向13。這里，對于深度方向13，將原稿7遠離頂板玻璃3的方向設為+方向。
[0022]本實施方式中，示出了在原稿7固定的狀態(tài)下通過圖像讀取裝置的移動來進行原稿掃描的結構，但相反地，也可以采用在圖像讀取裝置固定的狀態(tài)下利用滾筒運送等移動原稿7來進行原稿掃描的結構。
[0023]拍攝光學系統(tǒng)I沿著從原稿7向拍攝元件40的光路進行配置，由透鏡陣列、縮小光學系統(tǒng)等構成。拍攝元件40安裝于基板4，是由進行光電轉換的光電轉換電路及其驅動部構成的 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補金屬氧化物半導體)、CCD(Charge Coupled Device Image Sensor:電荷稱合兀件圖像傳感器)等線傳感器(LineSensor)。
[0024]照明元件2配置于頂板玻璃3與拍攝光學系統(tǒng)I之間，通過將光照射至定位于頂板玻璃3上方的原稿7，從而沿著X方向的讀取線8對原稿7的表面進行線狀照明。
[0025]另外，照明單元2由LED陣列220、LED基板230、以及圓筒拋物面反射鏡20構成。LED陣列220由在主掃描方向上排列成直線狀的作為LED光源的LED芯片210構成。LED基板230是安裝LED陣列220的基板。圓筒拋物面反射鏡20是圓筒型的凹面鏡，將從LED陣列220射出的光處理成大致平行的光線、并將其作為照明光朝向讀取線8進行照射。
[0026]圓筒拋物面反射鏡20在副掃描方向12上具有曲率，而在主掃描方向11上不具有曲率。圖2示出了相當于圓筒拋物面反射鏡20的副掃描方向剖面形狀的拋物面形狀。圖2中，將拋物面的頂點24、即y = 0、z = O的切線方向設為y方向，將垂線方向設為z方向。拋物面由下式(式I)給出，其中，f是焦距，y = O、z = f是圓筒拋物面焦點位置23。
[0027](數(shù)學式I)
【權利要求】
1.一種照明單元，其特征在于，包括: 光源，該光源的發(fā)光元件在主掃描方向配置成陣列狀； 光源基板，該光源基板是在主掃描方向上延伸的基板，具有設置有所述光源的發(fā)光元件安裝部、以及在垂直于所述主掃描方向的方向上從所述發(fā)光元件安裝部延伸的非發(fā)光元件安裝部； 拋物面反射鏡，該拋物面反射鏡形成為使得相對于副掃描方向具有曲率的圓筒拋物面形狀為用與所述圓筒拋物面形狀的頂點相垂直的軸面沿主掃描方向切取而得到的形狀，并具備固定部，該固定部設置于所述圓筒拋物面形狀的頂點，且從所述頂點開始在所述圓筒拋物面形狀的外側方向上延伸，該拋物面反射鏡將從所述光源射出的光照射至被照射體的照射區(qū)域；以及 散熱板，該散熱板在主掃描方向上延伸，具有與安裝有所述光源基板的所述發(fā)光元件的面相反的面緊密接觸的緊接部與非緊接部， 所述光源配置為使得光的發(fā)光方向的中心軸垂直于所述軸面，且光的發(fā)光區(qū)域包含所述圓筒拋物面形狀的焦點位置， 所述光源基板的所述非發(fā)光元件安裝部由所述散熱板的所述緊接部與所述拋物面反射鏡的所述固定部進行夾持。
2.如權利要求1所述的照明單元，其特征在于， 所述光源設置在與平行于所述軸面配置的所述光源基板的所述拋物面反射鏡相對的面上， 所述光源基板通過定位銷固定于所述拋物面反射鏡的所述固定部。
3.如權利要求1或2所述的照明單元，其特征在于， 所述光源是將藍色發(fā)光二極管作為所述發(fā)光元件并與由黃色熒光物質產(chǎn)生的2次發(fā)光相混合而得到白色的白色LED， 并且配置為使得所述藍色發(fā)光二極管的芯片的短軸方向與主掃描方向相平行。
4.如權利要求1至3的任一項所述的照明單元，其特征在于， 所述光源是將藍色發(fā)光二極管作為所述發(fā)光元件并與由黃色熒光物質產(chǎn)生的2次發(fā)光相混合而得到白色的白色LED， 并且配置為使得所述藍色發(fā)光二極管的芯片的所述拋物面反射鏡的頂點側的邊與所述拋物面反射鏡的焦點位置相一致。
5.如權利要求1至4的任一項所述的照明單元，其特征在于， 由實心的透明材料來構成所述拋物面反射鏡。
6.如權利要求1所述的照明單元，其特征在于， 具備用于對從所述光源射出的光進行傳導的導光板， 所述拋物面反射鏡將從所述光源射出并經(jīng)過所述導光板的光照射至被照射體的照明區(qū)域。
7.如權利要求6所述的照明單元，其特征在于， 在所述導光板與所述拋物面反射鏡之間設置有使光散射的散射體。
8.如權利要求6所述的照明單元，其特征在于， 由實心的透明材料來構成所述拋物面反射鏡，并將所述拋物面反射鏡與所述導光板形成為一體。
9.如權利要求1至8的任一項所述的照明單元，其特征在于， 在所述光源基板的所述光源安裝面中，在所述光源的安裝部以外的部分設置有反射片材。
10.如權利要求1至9的任一項所述的照明單元，其特征在于， 在所述拋物面反射鏡的主掃描方向的端部設置有反射鏡。
11.如權利要求1至10的任一項所述的照明單元，其特征在于， 所述散熱板的所述非緊接部從與所述光源基板的所述發(fā)光元件安裝部相反側的端部側開始與所述緊接部相連續(xù)，并在與主掃描方向平行的方向上延伸。
12.—種圖像讀取裝置，包括: 如權利要求1至11的任一項所述的所述照明單元； 拍攝光學系統(tǒng)，在該拍攝光學系統(tǒng)中，射入由所述被照射體的所述照明區(qū)域的原稿反射的光的散射光，并在沿著主掃描方向延伸的受光部形成所述被照射體的像；以及殼體，該殼體收納或保持所述照明單元、所述拍攝光學系統(tǒng)以及所述受光部， 所述圖像讀取裝置在與主 掃描方向正交的副掃描方向上相對地對原稿進行掃描，從而獲得所述被照射體的圖像信息，所述圖像讀取裝置的特征在于， 所述照明單元沿著主掃描方向配置于所述拍攝光學系統(tǒng)的光軸的兩側。
13.如權利要求12所述的圖像讀取裝置，其特征在于， 所述照明單元配置為使得從所述照明單元射出的光的照射方向相對于所述拍攝光學系統(tǒng)的光軸對稱。
【文檔編號】H04N1/028GK103907337SQ201280052437
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年10月24日 優(yōu)先權日:2011年10月25日
【發(fā)明者】岡本達樹, 松澤卓, 美濃部正, 中西隆仁 申請人:三菱電機株式會社