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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025007148
(43)【公開日】2025-01-17
(54)【発明の名称】照明装置およびイメージセンサ
(51)【国際特許分類】
F21S 2/00 20160101AFI20250109BHJP
H04N 1/028 20060101ALI20250109BHJP
F21Y 113/13 20160101ALN20250109BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20250109BHJP
【ＦＩ】
F21S2/00 444
F21S2/00 433
F21S2/00 437
H04N1/028 G
F21Y113:13
F21Y115:10
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023108354
(22)【出願日】2023-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000004008
【氏名又は名称】日本板硝子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】保科 和也
(72)【発明者】
【氏名】石丸 剛志
(72)【発明者】
【氏名】橘高 重雄
【テーマコード（参考）】
3K244
5C051
【Ｆターム（参考）】
3K244AA08
3K244BA08
3K244BA48
3K244CA03
3K244DA01
3K244DA17
3K244EA02
3K244EA08
3K244EA12
3K244EC30
3K244EE10
5C051AA01
5C051BA04
5C051DB01
5C051DB22
5C051DB29
5C051DC04
5C051DC07
(57)【要約】
【課題】ライン状の照明装置において、放射照度の均一化を図る。
【解決手段】照明装置１０は、第１端面１２ａと、第１端面１２ａに対向する第２端面１２ｂと、光出射面１２ｃとを有する導光体１２と、導光体１２の第１端面１２ａに向けて光を出射する発光源と、導光体１２の第２端面１２ｂに対向する対向面１４ａを含む壁１４ｂを少なくとも有する、導光体１２を収容する導光体ケース１４とを備える。導光体１２の第２端面側から照明装置１０を見たときに、導光体１２の第２端面１２ｂの一部が露出している。
【選択図】図３
【解決手段】照明装置１０は、第１端面１２ａと、第１端面１２ａに対向する第２端面１２ｂと、光出射面１２ｃとを有する導光体１２と、導光体１２の第１端面１２ａに向けて光を出射する発光源と、導光体１２の第２端面１２ｂに対向する対向面１４ａを含む壁１４ｂを少なくとも有する、導光体１２を収容する導光体ケース１４とを備える。導光体１２の第２端面側から照明装置１０を見たときに、導光体１２の第２端面１２ｂの一部が露出している。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
棒状の導光体であって、第１端面と、前記第１端面に対向する第２端面と、当該導光体の長手方向に沿った側面の少なくとも一部に形成された光出射面と、を有する導光体と、
前記導光体の前記第１端面に向けて光を出射する発光源と、
前記導光体を収容する導光体ケースであって、前記導光体の前記第２端面に対向する対向面を含む壁を少なくとも有する導光体ケースと、
を備える照明装置であって、
前記導光体の前記第２端面側から当該照明装置を見たときに、前記導光体の前記第２端面の一部が露出していることを特徴とする照明装置。
前記導光体の前記第１端面に向けて光を出射する発光源と、
前記導光体を収容する導光体ケースであって、前記導光体の前記第２端面に対向する対向面を含む壁を少なくとも有する導光体ケースと、
を備える照明装置であって、
前記導光体の前記第２端面側から当該照明装置を見たときに、前記導光体の前記第２端面の一部が露出していることを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記導光体ケースにおける前記壁の頂面が、前記光出射面からオフセットされることによって、前記導光体の前記第２端面の一部の領域が露出していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記壁の前記頂面は、前記導光体の前記光出射面と略平行であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項4】
前記壁の前記頂面は、前記導光体の前記光出射面に対して斜めに構成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項5】
前記壁の前記頂面は、封数の屈曲する面で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項6】
前記壁の前記頂面は、曲面を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項7】
前記壁は、貫通孔を備え、前記貫通孔を介して前記導光体の前記第２端面の一部の領域が露出していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項8】
前記導光体の前記第２端面と前記導光体ケースの前記対向面との間隔は、０．１ｍｍ～１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項9】
前記導光体の前記第２端面の面積をＳ０とし、前記導光体の前記第２端面側から当該照明装置を見たときの、前記導光体の前記第２端面の露出領域の面積をＳ１としたとき、Ｓ０に対するＳ１の比Ｓ１／Ｓ０は、０．１２～０．２５であることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項10】
前記導光体の前記第２端面と前記導光体ケースの前記対向面との間隔は、０．１ｍｍ～１．０ｍｍであり、
前記光出射面からの前記頂面のオフセット量は、０．４ｍｍ～１．０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記光出射面からの前記頂面のオフセット量は、０．４ｍｍ～１．０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項11】
対象物に対して照明する請求項１から１０のいずれかに記載の照明装置と、
前記対象物からの反射光を集光するレンズアレイと、
前記レンズアレイで集光された光を受光する受光素子と、
を備えることを特徴とするイメージセンサ。
前記対象物からの反射光を集光するレンズアレイと、
前記レンズアレイで集光された光を受光する受光素子と、
を備えることを特徴とするイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ライン状の照明をする照明装置および概照明装置を組み込んだイメージセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
密着型イメージセンサは、ファクシミリ装置、複写機、イメージスキャナ装置等で原稿を読み取るための装置として用いられている。この密着型イメージセンサは、原稿面を主走査範囲に亘って線状に照明するライン照明装置を備えている。
【0003】
ライン照明装置としては棒状の導光体を用いたものが知られている。例えば、特許文献１には、光を導光するための透明な矩形柱状の導光体と、該導光体の一端（入射面）から導光体内部に向けて光を出射する発光源と、導光体をその内部に収める導光体ケースと、を備えるライン照明装置が記載されている。
【0004】
導光体は、長手方向の少なくとも一個の面にライン状に光を出射するための出射面と、到達した光を導光体内部に散乱（乱反射）もしくは反射させるための光散乱パターンが形成された面と、を備える。
【0005】
また、導光体を内部に収める導光体ケースは、導光体を伝搬する光が、導光体の出射面以外の面から外部に出射したときに、導光体に面した導光体ケースの内部の面によって導光体内部に反射させて、光の利用効率を向上させる狙いがある。
【0006】
従って、導光体の出射面と、光源からの光を導光体内部に入射せしめるための入射面を除き、導光体の全ての面は導光体ケースによって覆われていると考えられる。実際に市場に流通する同様の機能を備える照明装置も、このような導光体と導光体ケースとの関係を有している場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００２－１３５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
導光体および導光体ケースは一方向（長手方向または主走査方向）に長く、その長さは、例えばＡ４用紙の表面の情報を取得するためのイメージセンサにおいては、少なくともＡ４用紙の短辺の長さに対応する程度の長さであり、読取対象とする原稿やワークの大きさを鑑みた長さでもある。
【0009】
導光体や導光体ケースは、プラスチック製であり、工業的に射出成形により作製されることが多いので、成形時の収縮が生じ、導光体とそれを収める導光体ケースとの間で、寸法のミスマッチが生じ得る。予期せぬ寸法上のギャップを補償するために、導光体の長さに比して、導光体の長さに対応する導光体ケースの内寸を大きくする傾向がある。
【0010】
また、プラスチック製の導光体や導光体ケースは、イメージセンサに組み込んだ後においても、環境温度によって、熱膨張や収縮が生じるため、導光体と導光体ケースとの無用な干渉を避けるために、やはり導光体の長さに比して、導光体ケースの内寸を大きくする傾向がある。
【0011】
その結果、イメージセンサの組立時、またはイメージセンサの使用時において、矩形柱状の導光体に光を入射させるための光源が配置される第１端面に対向する導光体の第２端面と、該第２端面に対向する導光体ケースの内面との間隔が大きくなる場合が生じ得る。また、導光体と、それを覆う導光体ケースの内寸との予期せぬ間隔の発生は、熱膨張や収縮の性質から、その実寸法が大きい長手方向に顕著であることも理解できる。
【0012】
導光体の第２端面と、該第２端面に対向する導光体ケースに含まれる面との間隔が一定以上大きくなることによって、照明装置において、導光体の第２端面近傍から出射される光の強度が他に比べて局所的に大きくなる現象が発生し得る。この現象は、照明装置を走査型のイメージセンサに用いる際に、読み取る対象やワークの放射照度が局所的に大きくなるので、良い性質とはいえない。
【0013】
図１（ａ）～図１（ｃ）は、照明装置において、導光体の第２端面近傍から出射される光の強度が局所的に大きくなる現象を説明するための図である。図１（ａ）は、従来の照明装置の一例を示す概略断面図である。図１（ａ）に示す照明装置１は、棒状の透明な導光体２と、導光体２の第１端面２ａに向けて光を出射する発光源３と、導光体２をその内部に収める導光体ケース４と、を備える。図１（ａ）に示す照明装置１は、紙面上の左右方向に長い。図１（ａ）に示すように、第１端面２ａに対向する導光体２の第２端面２ｂと、第２端面２ｂに対向する導光体ケース４の内面４ａとの間隔をｄとする。照明装置１においては、導光体２の紙面上側の面が光出射面２ｃとなる。
【0014】
図１（ｂ）および図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す照明装置１における、導光体２の第２端面２ｂ付近の拡大断面図である。図１（ｂ）および図１（ｃ）の両方とも、導光体２の第２端面２ｂは全て、導光体ケース４の内面４ａによって覆われている。少なくとも導光体２の第２端面２ｂの光出射面２ｃに直角な方向の長さと、導光体ケース４の内面４ａの同方向の長さとは、略等しく設定される。図１（ｂ）は、導光体２の第２端面２ｂと、第２端面２ｂに対向する導光体ケース４の内面４ａとの間隔ｄが小さい場合を示す。図１（ｃ）は、導光体２の第２端面２ｂと、第２端面２ｂに対向する導光体ケース４の内面４ａとの間隔ｄが大きい場合を示す。このような態様において、間隔ｄが大きい場合の紙面上側（光出射面側）に出射する光束Ｌ２は、間隔ｄが小さい場合の光出射面側に出射する光束Ｌ１より比較的大きいものとなる。
【0015】
このように間隔ｄが変わると光束の大きさが変化する理由は以下のように考察される。間隔ｄが小さいとき、導光体２の第２端面２ｂから出射した光は、第２端面２ｂに対向する導光体ケース４の内面４ａに到達して反射し、多くの光束が導光体２内に再入射する。一方、間隔ｄが大きいとき、導光体２の第２端面２ｂから出射した光は、第２端面２ｂに対向する導光体ケース４の内面４ａに到達して反射するものの、間隔ｄが大きいために、多くの光束が導光体２の第２端面２ｂに到達する前に、光出射面側に出射する。
【0016】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、放射照度（Irradiance）の均一化を図ることができる照明装置および当該照明装置を備えるイメージセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の照明装置は、棒状の導光体であって、第１端面と、第１端面に対向する第２端面と、当該導光体の長手方向に沿った側面の少なくとも一部に形成された光出射面と、を有する導光体と、導光体の第１端面に向けて光を出射する発光源と、導光体を収容する導光体ケースであって、導光体の第２端面に対向する対向面を含む壁を少なくとも有する導光体ケースと、を備える。導光体の第２端面側から当該照明装置を見たときに、導光体の第２端面の一部が露出している。
【0018】
本発明の別の態様は、対象物に対して照明する上述の照明装置と、対象物からの反射光を集光するレンズアレイと、レンズアレイで集光された光を受光する受光素子とを備えるイメージセンサである。
【0019】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、放射照度の均一化を図ることができる照明装置および当該照明装置を備えるイメージセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図2】実施の形態に係るイメージセンサの概略断面図である。
【図3】実施の形態に係る照明装置の概略斜視図である。
【図4】実施の形態に係る照明装置の概略分解斜視図である。
【図10】オフセット量Ｌｃ＝０ｍｍのときの放射照度分布を示す図である。
【図11】オフセット量Ｌｃ＝０．７ｍｍのときの放射照度分布を示す図である。
【図12】オフセット量Ｌｃ＝１．２ｍｍのときの放射照度分布を示す図である。
【図13】ＰＲＮＵ値の間隔ｄおよびオフセット量Ｌｃ依存性を表すグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施の形態について説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【0023】
図２は、実施の形態に係るイメージセンサ１００の概略断面図である。図２に示すように、イメージセンサ１００は、筐体１０２と、原稿Ｇを載置するためのガラス板１０４と、原稿Ｇに光を照射する照明装置１０と、原稿Ｇからの反射光を集光するロッドレンズアレイ１０６と、ロッドレンズアレイ１０６により集光された光を受けるラインイメージセンサ（受光素子）１０８とを備える。図２には、実施の形態に係るイメージセンサ１００の説明に必要なパーツのみが明示されており、例えば駆動系やドライバ、電子基板の詳細、各パーツの固定のための構造や付帯部品、イメージセンサを他の装置に取り付けるための構造や付帯部品などは省略している。
【0024】
図２に示すように、筐体１０２の上方には第１凹部１０２ａが形成され、下方には第２凹部１０２ｂが形成されている。第１凹部１０２ａの上面は、例えばガラスや樹脂などの透明な平行平板で覆われている。また、第１凹部１０２ａ内には、照明装置１０が斜めに固定されている。照明装置１０は、ロッドレンズアレイ１０６の光軸Ａｘとガラス板１０４の上面との交点およびその近傍を適正に照明するように固定される。読取用のロッドレンズアレイ１０６の光軸Ａｘを原稿Ｇに対して略垂直に設定するために、斜めから原稿Ｇを照明する必要があるので、照明装置１０は光軸Ａｘに対して斜めに設けられる。第２凹部１０２ｂには、ラインイメージセンサ１０８を備えた基板などの支持体が取り付けられている。さらに、筐体１０２の第１凹部１０２ａと第２凹部１０２ｂの間には、ロッドレンズアレイ１０６が保持されている。ロッドレンズアレイ１０６は、原稿Ｇと、ラインイメージセンサ１０８と、の関係において正立等倍系を構成していてもよい。
【0025】
イメージセンサ１００においては、照明装置１０からの出射光がガラス板１０４を通して原稿Ｇに当てられ、原稿Ｇからの反射光をロッドレンズアレイ１０６を介してラインイメージセンサ１０８にて検出することで原稿Ｇを読み取る。原稿Ｇに対して筐体１０２を副走査方向（図２で示した矢印の方向）に走査することにより、原稿Ｇの所望の領域の読み取りを行うことができる。
【0026】
イメージセンサ１００は、図２で表される断面を有し、紙面に直角な方向に長く、それに応じて照明装置１０、ロッドレンズアレイ１０６、ラインイメージセンサ１０８、およびそれらを包含する筐体１０２も紙面に直角な方向に長い。一定の面積を有する原稿やワークの表面の情報を読み取る場合、図２に示すようなイメージセンサ１００を、一定方向に走査することによって、一定の面積に含まれる画像的情報を読み取ることができる。イメージセンサ１００またはそれに包含されるパーツにおいて、図２における紙面に直角な方向を「主走査方向」とし、主走査方向に直角な方向（図２で示した矢印の方向）を「副走査方向」とする。
【0027】
図３は、実施の形態に係る照明装置１０の概略斜視図である。図４は、実施の形態に係る照明装置１０の概略分解斜視図である。図３および図４に示すように、照明装置１０においては棒状の導光体１２が白色の導光体ケース１４に収容されるとともに、一端に発光ユニット１６が設けられている。図３および図４には、実施の形態に係る照明装置１０の説明に必要なパーツのみ明示してあり、駆動系や電子基板、ドライバやその他固定のための構造などは省略している。
【0028】
図４に示すように、発光ユニット１６は、少なくとも３個の発光素子（ＬＥＤ）１８を備えていてよい。３個のＬＥＤ１８は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の発光をするＬＥＤであってよい。
【0029】
照明装置１０の導光体ケース１４は、断面Ｕ字状に形成されている。導光体１２は、アクリルなどの透明樹脂を射出成形して得られ、その断面は略矩形状に形成されている。導光体ケース１４は、導光体１２の光入射面および光出射面以外を覆うように、導光体１２をその内部に収容する。
【0030】
図３および図４に示されるように、本実施の形態において、発光ユニット１６は棒状の導光体１２の一方の端面（第１端面）側に配置される。図３において、発光ユニット１６は導光体１２および導光体ケース１４の後ろに表示上隠れている。発光ユニット１６の各ＬＥＤ１８から出射した光は、導光体１２の第１端面１２ａから導光体１２の内部に入射し、一部の光は、導光体１２の側面、または当該側面を覆う導光体ケース１４の内面で反射して、導光体内部を進行する。導光体１２の少なくとも一つの側面は、イメージセンサ１００に組み込んだときに、原稿やワーク等の対象物を照明するための光出射面１２ｃとして機能する。光出射面１２ｃは導光体ケース１４から露出している。
【0031】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、導光体１２を示す概略図である。図５（ａ）は導光体１２の側面図であり、図５（ｂ）は導光体１２の底面図である。導光体１２において、光出射面１２ｃを構成する一つの側面に対向する側面を便宜的に底面１２ｄと称する。導光体１２の底面１２ｄも導光体ケース１４の内面によって覆われている。導光体１２の底面１２ｄには、到達した光を散乱または乱反射する光散乱パターン２０が形成されている。図５（ａ）および図５（ｂ）には光散乱パターンの一例が概略的に表わされている。
【0032】
光散乱パターン２０は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、主走査方向（導光体１２の長手方向）に直角な方向に延びた凹状の構造が導光体１２の底面１２ｄに複数形成されてなる。凹形状は導光体１２の長手方向に直角に延びる円柱の側面を含んでおり、光散乱パターン２０は、発光ユニット１６から離れるにつれて、その密度が増加するように形成されている。図示の例では、光散乱パターン２０は、発光ユニット１６から離れるにつれて短手方向（副走査方向）に幅が長くなるように形成されてもよい。入射面１２ａから遠くなるに従って、光散乱パターンの密度を大きくすることで、光出射面１２ｃから出射される光を長手方向（イメージセンサ１００に設けられた際には主走査方向）の全長に亘って均一化を図ることができる。
【0033】
本実施の形態において、導光体１２の光出射面１２ｃを構成する面は、導光体１２の側面の一つである長方形状の平面を含んでいてよい。本実施の形態において、照明装置１０は、図１に示すように、光出射面１２ｃを構成する面が、原稿Ｇ側に位置するように、イメージセンサ１００の筐体１０２に取り付けられる。
【0034】
ここで、説明のための直交座標軸を定める。図３および図４において、イメージセンサ１００の主走査方向に対応し、照明装置１０および導光体１２の長手方向をｘ方向とし、ｘ方向に直角で、光出射面１２ｃを構成する面に直角な方向をｚ方向とし、ｘ方向およびｚ方向に直角な方向をｙ方向とする。
【0035】
Ａ４サイズの原稿やワークの読取に対応するイメージセンサ１００を作製する場合、少なくとも一辺（または、その短辺）の長さに対応する、または、その辺の長さを超える長さの照明装置１０が必要であり、必然的に、導光体１２の長さ（ｘ方向の長さ）や、導光体ケース１４の長さ（ｘ方向の長さ）も、それに応じた長さが必要となってくる。導光体１２を導光体ケース１４に収めることを予定した場合、導光体１２と導光体ケース１４の相互の寸法差の精度の確保が課題となってくる。具体的には、各パーツの設計値、金型寸法、出来上がりの実寸法などにおける生じる寸法差のコントロール、さらには、使用中における熱膨張の差による各パーツの寸法変動のコントロールを必要条件とする。特に、導光体１２や導光体ケース１４の長手方向の実寸法は大きい（３００ｍｍ前後）ので、この方向での寸法差や寸法変動のコントロールがより重要になってくる。
【0036】
より簡便な方法としては、導光体ケース１４の内寸法を導光体１２の外寸法よりもある程度大きく確保することであり、このとき、各パーツの製作時に生じる寸法差や、寸法変動を補償することが可能である。導光体１２において、発光ユニット１６が配置される側の端面を第１端面１２ａとし、反対側の端面を第２端面１２ｂとする。導光体１２の第２端面１２ｂと、第２端面１２ｂに対向する導光体ケース１４の内面（以降、第２端面の対向面とする）１４ａとの間隔をｄ［ｍｍ］とするとき、コスト、製作および組立精度のバランスから、間隔ｄは０．１ｍｍ～１．０ｍｍが標準的で好ましい。間隔ｄが０．０５ｍｍ未満であると、各パーツの設計公差が厳しくなったり、射出成形時の製造条件の余裕が著しく小さくなる。一方で間隔ｄが１．０ｍｍを超えると、設計時の公差設定は容易になり、製造時の条件も緩和される傾向となるが、第２端面１２ｂおよび第２端面１２ｂ近傍の光出射面１２ｃから出射される光の放射照度が偏重して、放射照度の均一化を図るのが難しくなる。導光体１２の第２端面１２ｂと、第２端面の対向面１４ａとの間隔ｄは、より好ましくは、０．３ｍｍ～０．７ｍｍであってよい。
【0037】
さらに、本実施の形態に係る照明装置１０では、第２端面側からｘ方向に平行な方向について照明装置１０を見たときに、部分的に導光体１２の第２端面１２ｂが露出している。言い換えれば、第２端面側からｘ方向に平行な方向から照明装置１０を見たときに、導光体ケース１４によって、導光体１２の第２端面１２ｂの一部の領域が覆われている（すなわち、全ての領域が完全に覆われてはいない）。
【0038】
図６（ａ）～図６（ｃ）は、実施の形態に係る照明装置１０の構成を説明するための概略図である。図６（ａ）は、第２端面側からｘ方向に平行に照明装置１０を見たときの概略図である。図６（ｂ）は、ｙ方向に平行に照明装置１０をみたときの部分断面図である。図６（ｃ）は、導光体１２の第２端面１２ｂを示す側面図である。
【0039】
本実施の形態に係る照明装置１０の構成を説明する前に、比較例を示す。図７（ａ）および図７（ｂ）は、比較例に係る照明装置を示す概略図である。この比較例に係る照明装置は、図１（ａ）～図１（ｃ）に示す照明装置１と対応するものであるため、同一の符号を用いる。図７（ａ）は、第２端面側からｘ方向に平行に照明装置１を見たときの概略図である。図７（ｂ）は、ｙ方向に平行に照明装置１をみたときの部分断面図である。
【0040】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、比較例に係る照明装置１においては、導光体ケース４の内面４ａによって導光体２の第２端面２ｂの全ての領域が覆われている。このような場合、図１（ａ）～図１（ｃ）を参照して説明したように、導光体２の第２端面２ｂと導光体ケース４の内面４ａとの間隔ｄが一定以上のとき、導光体２の第２端面２ｂから出射し、導光体ケース４の内面４ａによって反射した光の多くは、照明装置１の光出射面側に出射する。その結果、導光体２の第２端面２ｂおよびその近傍に対応した領域における照明装置１の放射照度が大きくなり、放射照度が不均一となるおそれがある。
【0041】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る照明装置１０においては、導光体ケース１４における第２端面の対向面１４ａが、導光体１２の第２端面１２ｂを覆う領域が限定されている（第２端面１２ｂの一部が露出している）ので、第２端面の対向面１４ａから反射して、光出射面側に出射する光束が低減し、結果的に第２端面１２ｂまたはその近傍に対応する領域での放射照度の増大が抑制されるので、放射強度の均一化を図ることができる。
【0042】
導光体１２の第２端面１２ｂの面積をＳ０［ｍｍ２］とし、第２端面側からｘ方向（長手方向）に照明装置１０を見たときの、導光体１２の第２端面１２ｂの露出領域の面積をＳ１［ｍｍ２］としたとき、Ｓ０に対するＳ１の比Ｓ１／Ｓ０は、０．１２～０．２５であることが好ましい。比Ｓ１／Ｓ０が０．１より小さいとき、間隔ｄが上記範囲（ｄ＝０．１ｍｍ～１．０ｍｍ）において、導光体の放射照度の均一化が十分ではない。一方、比Ｓ１／Ｓ０が０．２６より大きいとき、導光体１２の第２端面１２ｂから出射された光が導光体ケース１４から抜ける光束が大きくなり、光の利用効率が低下する、または導光体１２の第２端面１２ｂ近傍の放射照度が比較的小さくなり、放射照度の均一化が十分ではなくなる。比Ｓ１／Ｓ０は、より好ましくは０．１３～０．２４であってよい。
【0043】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係る照明装置１０においては、第２端面の対向面１４ａを含む導光体ケース１４の壁１４ｂの光出射面側の面（以降、導光体ケース１４の第２端面側の頂面と称する）１４ｃが、導光体１２の光出射面１２ｃを構成する面からオフセットされることによって、導光体１２の第２端面の一部の領域が露出している。導光体ケース１４の壁１４ｂとは、導光体ケース１４の内と外とを隔てるものである。さらに、光出射面１２ｃと、導光体ケース１４の第２端面側の頂面１４ｃとは、略平行となっている。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、導光体ケース１４の第２端面側の頂面１４ｃのオフセット量Ｌｃ［ｍｍ］を規定し、導光体１２の第２端面１２ｂの露出領域の特定のために用いる。オフセット量Ｌｃは、Ｌｃ＝０．４ｍｍ～１．０ｍｍが好ましく、Ｌｃ＝０．５ｍｍ～０．９ｍｍがさらに好ましい。導光体１２の第２端面側からｘ方向に平行に照明装置１０をみたときに、導光体１２の第２端面１２ｂが上記条件を満たすように露出していればよい。図６（ａ）および図６（ｂ）では、光出射面１２ｃと、導光体ケース１４の第２端面側の頂面１４ｃとが略平行となっているが、これに限定されない。
【0044】
図８（ａ）～図８（ｄ）は、導光体１２の第２端面側からｘ方向に見た照明装置１０を模式的に示す。図８（ａ）～図８（ｄ）は、導光体１２の第２端面１２ｂの露出の態様のいくつかの例を表したものである。図中、ハッチングで強調した領域が導光体１２の第２端面１２ｂの露出領域Ｅを示す。導光体１２の第２端面１２ｂの露出の態様はこれらに限定されない。
【0045】
図８（ａ）に示す照明装置１０では、導光体１２の光出射面１２ｃに対して導光体ケース１４の第２端面側の頂面１４ｃが斜めに構成されている。図８（ｂ）に示す照明装置１０では、導光体ケース１４の第２端面側の頂面１４ｃが複数の屈曲する面で構成されている。図８（ｃ）に示す照明装置１０では、導光体ケース１４の第２端面側の頂面１４ｃが曲面を含んでいる。図８（ｄ）に示す照明装置１０では、第２端面の対向面を含む導光体ケース１４の壁１４ｂに一個以上の貫通孔を設けて、第２端面１２ｂの一部を露出している。図８（ａ）～図８（ｄ）に示す導光体１２の第２端面１２ｂの露出の態様は全て例示であり、これらの一部または全部の要素を相互に組み合わせることにより、第２端面１２ｂの一部を一定の条件を満たすように露出する態様は、本明細書による開示の範囲内である。
【0046】
本実施形態に係る照明装置の効果を、比較例とともに、シミュレーションによって検証した。シミュレーションに用いた照明装置は、図３および図４に示した照明装置１０の態様に対応したものである。導光体１２は長手方向（ｘ方向）の長さが２２６ｍｍである略矩形柱である。導光体１２の第２端面１２ｂの形状は第１端面１２ａと同じであり、ｙ方向の長さが約２．８ｍｍであり、ｚ方向の長さが約３．９ｍｍであり、第１端面１２ａと第２端面１２ｂの面積は、それぞれ８．８５ｍｍ２である。
【0047】
導光体１２の光出射面１２ｃは、ｙ方向の長さが約２．１ｍｍであり、ｘ方向の長さが２２６ｍｍである平面視で長方形の平面である。
【0048】
また、導光体１２は、界面での光の屈折や反射はスネルの法則に従うものとし、導光体１２内部の吸収を長さ２０ｃｍあたり４０％であると仮定した。
【0049】
光出射面１２ｃに略対向する面には、図５で示したようなｙ―ｚ平面に平行な母線を有する円柱の側面形状を含む凹部からなる複数の光散乱パターン２０を設けた。
【0050】
導光体ケース１４は、光出射面１２ｃ以外の側面を覆う。導光体１２の第２端面１２ｂの露出は、図６（ａ）および図６（ｂ）のように、光出射面１２ｃからの、導光体１２の第２端面１２ｂに対向する面を含む壁１４ｂの頂面１４ｃのオフセットによって構成した。導光体ケース１４の内面１４ａに到達した光は「反射などの光のふるまい」となるように条件を定めた。
【0051】
発光源は計算上、点に近い微小な面として、導光体１２の第１端面１２ａの略中心から、波長５５０ｎｍの光線を導光体内部に、２．５×１０６本の光線を入射させるように配置した。
【0052】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、シミュレーションのために用いたイメージセンサ１００のモデルを示す。図９（ａ）は、導光体１２の第１端面側からみたイメージセンサ１００の長手方向に垂直な断面であり、図９（ｂ）は、導光体１２の第２端面側からみたイメージセンサ１００の長手方向に垂直な断面である。
【0053】
図９（ａ）および図９（ｂ）に示した配置により、特定の線分Ｌｉ近傍の単位面積あたりに到達する光束をカウントすることによって、照明装置１０による放射照度（任意単位）を算出した。なお、図９（ａ）および図９（ｂ）では長手方向に垂直な断面を表しているので、光束をカウントするための線分Ｌｉは点で表されてることに留意する。図９（ａ）および図９（ｂ）において、照明装置１０の上側に原稿台の代わりとなる屈折率が１．４６であり、厚みが２．９ｍｍの平行平板Ｈが設けられ、その平行平板Ｈの照明装置側と反対側の面上に、上記光束をカウントする部位を含む線分Ｌｉが配置される。
【0054】
図９（ａ）において、導光体１２の略中心に配置される発光源の位置を原点とし、紙面に垂直な方向を、照明装置のｘ方向に対応してｘ'方向とし、ｘ'方向に垂直であり、上記平行平板Ｈの面に平行な方向をｚ'方向とし、ｘ'方向とｚ'方向に垂直な方向をｙ'方向とした。線分Ｌｉは座標（ｘ１'，６．４５，４．７０）（但し、ｘ１'＝０～２２５）である。また、導光体１２の光出射面１２ｃの法線と、ｙ'方向とのなす角は５０°とした。なお、導光体１２に設けた光散乱パターン２０に関しては、放射照度分布が第１端面１２ａおよび第２端面１２ｂ近傍の光出射面１２ｃに対応した領域を除き、ｘ'方向について略均一になるように複数の凹部を配置した。
【0055】
導光体１２の第２端面１２ｂと、導光体１２の第２端面１２ｂに対向する導光体ケース１４の面との間隔ｄを０．０５ｍｍから１．２５ｍｍまで適宜変更しながら、さらに、導光体１２の光出射面１２ｃからの、導光体ケース１４の第２端面側の頂面１４ｃのオフセット量Ｌｃ：０ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍおよび１．２ｍｍをパラメータとして、各パラメータを変化させながら放射照度を求めた。これらのオフセット量のときの、第２端面１２ｂの全面積Ｓ０に対する、第２端面１２ｂの露出領域の面積Ｓ１の比Ｓ１／Ｓ０を以下の表１に示す。
【表1】
【0056】
図１０は、オフセット量Ｌｃ＝０ｍｍのときの放射照度分布を示す。図１１は、オフセット量Ｌｃ＝０．７ｍｍのときの放射照度分布を示す。図１２は、オフセット量Ｌｃ＝１．２ｍｍのときの放射照度分布を示す。図１０～図１２において、横軸は図９（ａ）に示すｘ’ｙ’ｚ’座標系における原点からのｘ'方向の距離を表し、縦軸は線分Ｌｉを含む単位面積あたりの放射照度（任意単位）を表す。
【0057】
さらに、間隔ｄおよびオフセット量Ｌｃのバリエーションにより、放射照度分布を求め、以下の式から放射照度分布の均一性を評価するためのＰＲＮＵ値（Photoresponse Nonuniformity値）を求めた。
ＰＲＮＵ＝（照度の最大値－照度の最小値）／（照度の最大値＋照度の最小値）×１００［％］
ＰＲＮＵ＝（照度の最大値－照度の最小値）／（照度の最大値＋照度の最小値）×１００［％］
【0058】
図１３は、ＰＲＮＵ値の間隔ｄおよびオフセット量Ｌｃ依存性を表すグラフを示す。ＰＲＮＵ値は、図１０～図１２に示される２００ｍｍ≦ｘ’≦２１８ｍｍの範囲で算出した。図１３において、各パラメータの組の算出値について、各オフセット量の組を仮想線で結べると仮定する。
【0059】
図１３から、オフセット量Ｌｃ＝０ｍｍ（Ｓ１／Ｓ０＝０、すなわち第２端面１２ｂの露出領域がゼロ）のとき、導光体１２の第２端面１２ｂと第２端面１２ｂに対向する導光体ケース１４の内面１４ａとの間隔ｄが増加するにつれて、ＰＲＮＵ値も単調に増加することが分かる。また、オフセット量Ｌｃ＝０ｍｍのとき、間隔ｄが０．３ｍｍより大きくなるとＰＲＮＵ値が１０％を超える。
【0060】
また、図１３から、オフセット量Ｌｃ＝０．５ｍｍ（Ｓ１／Ｓ０＝０．０８）のとき、間隔ｄ＝０．５ｍｍ近傍で最小値を有することが推測され、間隔ｄ＝０．２ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内でＰＲＮＵ値が１０％以下となることが示唆される。
【0061】
また、図１３から、オフセット量Ｌｃ＝０．７ｍｍ（Ｓ１／Ｓ０＝０．１８）のとき、間隔ｄ＝０．３ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内に最小値を有することが推測され、少なくとも間隔ｄ＝０．５ｍｍ～０．８ｍｍの範囲内で、ＰＲＮＵ値が１０％以下となることが示唆される。
【0062】
また、図１３から、オフセット量Ｌｃ＝０．９ｍｍ（Ｓ１／Ｓ０＝０．２３）のとき、間隔ｄ＝０．３ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内に最小値を有することが推測され、少なくとも間隔ｄ＝０．５ｍｍ～０．８ｍｍの範囲内で、ＰＲＮＵ値が１０％以下となることが示唆される。
【0063】
また、図１３から、オフセット量Ｌｃ＝１．２ｍｍ（Ｓ１／Ｓ０＝０．３２）のとき、少なくとも間隔ｄ＝０．３ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内において、ＰＲＮＵ値が１０％以下となることは確認できない。
【0064】
イメージセンサの一般的な使用方法と、求められる仕様において、ＰＲＮＵ値は少なくとも１２％以下、好ましくは１０％以下であることが求められる。従って、間隔ｄが０．３ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内で変動しうる場合を加味すると、Ｓ１／Ｓ０の値は、０．１２～０．２５であることが好ましく、０．１３～０．２３であることがより好ましい。導光体１２の第２端面１２ｂに対向する導光体ケース１４の内面１４ａを含む壁１４ｂの頂面１４ｃが、導光体１２の光出射面１２ｃと略平行である場合、光出射面１２ｃと当該頂面１４ｃとの距離を表すオフセット量Ｌｃは、Ｌｃ＝０．４ｍｍ～１．０ｍｍが好ましく、Ｌｃ＝０．５ｍｍ～０．９ｍｍがさらに好ましい。
【0065】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【0066】
１０ 照明装置、 １２ 導光体、 １４ 導光体ケース、 １６ 発光ユニット、 １８ ＬＥＤ、 ２０ 光散乱パターン、 １００ イメージセンサ、１０２ 筐体、 １０４ ガラス板、 １０６ ロッドレンズアレイ、 １０８ ラインイメージセンサ。
【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】