(57)【要約】【課題】大型化せずに主走査方向の照度分布の平坦性向上、かつ高照度照明の実現、および装置の安全性の確保などを実現することができる原稿照明装置および画像読取装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明光源２，５および導光部材３，６をそれぞれ有する第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７とを、原稿読取領域の副走査方向の中心線Ａ−Ａ’に対する両側に配置する。さらに第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７において、各ＬＥＤ照明光源２，５のマルチチップＬＥＤ１を照明光Ｌを、原稿読取面９とは反対方向である下向きになるように配設する。そして第１の導光部材３と第２の導光部材６の内部において、両原稿照明ユニット４，７の照明光が原稿読取面９で重畳するように反射させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤ発光チップを実装したマルチチップＬＥＤを被照明領域の主走査方向に複数個配列したＬＥＤ照明光源と、該ＬＥＤ照明光源から放射される照明光を原稿読取面に導光する導光部材とを備えた原稿照明ユニット体が設置された原稿照明装置であって、
前記原稿照明ユニット体が対向設置された原稿照明ユニットからなり、かつ前記各原稿照明ユニットを互いに前記原稿読取面の副走査方向の中心に対する両側に配置し、前記各原稿照明ユニットの前記ＬＥＤ照明光源の発光面を前記原稿読取面に対して逆方向かつ斜め下を向くように配設し、前記ＬＥＤ照明光源の発光面の法線と、前記原稿読取面の副走査方向の中心における法線とがなす角度を９０度以下に設定し、前記導光部材により前記ＬＥＤ照明光源の発光面から出射する照明光を前記原稿読取面側へ反射させることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ照明光源の前記ＬＥＤ発光チップが、１チップ内に少なくとも２つ以上の白色系ＬＥＤ発光チップを実装した構成のものであることを特徴とする請求項１記載の原稿照明装置。
【請求項３】
前記各原稿照明ユニットにおける前記ＬＥＤ照明光源と前記導光部材とを互いに前記原稿読取面の副走査方向の中心に対して鏡面対称な配置構成にしたことを特徴とする請求項１または２記載の原稿照明装置。
【請求項４】
前記両原稿照明ユニットにより重畳照明される前記原稿読取面における照度分布のピーク位置と、前記原稿読取面の副走査方向における中心位置とを一致させない構成にしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の原稿照明装置。
【請求項５】
前記原稿照明ユニットの前記ＬＥＤ照明光源の発光面から前記導光部材の開口部までの光路に光拡散部材を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の原稿照明装置。
【請求項６】
前記原稿照明ユニットの前記導光部材の開口部に光拡散部材を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の原稿照明装置。
【請求項７】
前記原稿照明ユニットの少なくとも一方の前記導光部材が、前記ＬＥＤ照明光源からの照明光を原稿読取面へ導光する機能と、他方の原稿照明ユニットに対して光遮蔽する機能とを兼ね備えた反射面を有することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の原稿照明装置。
【請求項８】
前記各原稿照明ユニットの前記導光部材が、前記照明光をＸＹＺ方向の立体光として、前記照明光を＋Ｙ成分と±Ｘ成分を含む方向に反射し、かつ互いに角度が異なる２面以上の反射面からなる構成であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の原稿照明装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の原稿照明装置を搭載し、該原稿照明装置によって原稿台に配置された原稿を照明し、前記原稿照明装置により照明された原稿情報を、第１〜第３の反射ミラーと結像レンズを介して撮像素子上に結像し、該撮像素子による受光信号を電気信号に変換して画像情報を読み取り、前記原稿照明装置と前記第１の反射ミラーとを保持する第１の走行体と、前記第２の反射ミラーおよび前記第３の反射ミラーを保持する第２の走行体とを２：１の速度比で走査して原稿情報を読み取ることを特徴とする画像読取装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項記載の原稿照明装置を搭載し、該原稿照明装置によって原稿台に配置された原稿を照明し、前記原稿照明装置により照明された原稿情報を、少なくとも１枚の反射ミラーと結像レンズとを介して撮像素子上に結像し、該撮像素子による受光信号を電気信号に変換して画像情報を読み取り、前記原稿照明装置と前記反射ミラーと前記結像レンズと前記撮像素子とを一つの走行体で保持し、該走行体を走査させて原稿情報を読み取ることを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿情報を光学的に読み取る読取装置に使用される原稿照明装置、およびこの原稿照明装置を備えた画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）の開発が活発に行われており、ＬＥＤ素子の明るさは急激に高まっている。ＬＥＤは、一般的に長寿命，高効率，高耐Ｇ性，単色発光などの利点を有しており、多くの照明分野への応用が期待されている。その用途の一つとして、デジタル複写機やイメージスキャナのような画像読取装置に使用される原稿照明装置がある。さらに、白色発光型のＬＥＤ素子における発光スペクトルは可視域の波長帯をカバーしており、カラー画像読取装置の原稿照明装置にも使用することができる。
【０００３】
このため、ＬＥＤを用いた多種多様な原稿照明装置が提案されている。ＬＥＤ素子の発光面から放出する光束を効率よく画像読取部を照明するため、導光板や反射ミラーを用いて拡散光束を適度に集束して照明する技術が開示されている。
【０００４】
照明光源としてＬＥＤを用いた原稿照明装置は、低速機において製品化されているが、中・高速機においては未だ製品化には至っていない。中・高速機においては読取速度が高速化されるため、高照度な照明装置を実現する必要がある。
【０００５】
高照度化に伴い、照明効率も改善する必要がある。従来のランプ光源における照明効率はたかだか数％と極めて低いものが多かった。ＬＥＤ照明方式の高照度化に伴い、照明効率は重要なファクターになることが予想される。
【０００６】
また、ＬＥＤ照明装置においては安全性の確保にも留意する必要がある。現状ではＬＥＤ光源はＬＤ（レーザダイオード）光源に準じた安全規格が定められており、所定の安全規格を満たす必要がある。装置の安全性はＪＱＡ（日本品質保証機構）において試験されて、所定の基準に従いランク分けが行われる。特に、高パワーＬＥＤを搭載した照明装置においてユーザの網膜の光損傷を未然に回避する必要がある。
【０００７】
また、従来の中・高速機に搭載されていた照明装置と比較して、同等乃至はそれ以下の装置サイズが求められている。
【０００８】
また、装置を小型化すると光源から原稿面までの距離が短くなるため、主走査方向の照明光の照度均一性が劣化して、リップルが発生しやすくなるため、この課題を解決する必要がある。
【０００９】
以下、上記の課題を踏まえて、ＬＥＤを用いた照明装置の先行技術文献を検討する。
【００１０】
反射ミラーを用いて照明性能を改善する方式としては、例えば、特許文献１，２が挙げられる。特許文献１，２においては、原稿照射面に対して斜めに光源および照明系が配置されており、ＬＥＤから放射される光束のうち、最も強い放射角（これは、通常、発光面に垂直な方向である）を中心としたときの発散角の狭い光束成分は、原稿面を直接照明しており、また同時に、発散角の広い光束成分はミラーの反射作用によって原稿面に導かれているなど、共通した特徴がある。
【００１１】
特許文献１では曲面を有するミラーを用いた構成が例示されており、特許文献２では平面ミラーを用いた構成が例示されている。
【００１２】
また、特許文献２には発光面を包含する特殊な包含部材を設けたＬＥＤ構造になっていいる。
【００１３】
特許文献１，２においては、照明系が原稿面に対して斜めに配置されていて、原稿面と垂直な方向の装置の厚さが厚くなっている。さらに発光面は、原稿面側に向けられていて、照明光源から原稿面までの光路長が短く構成されているという特徴がある。
【００１４】
特許文献１，２の開示情報から、当業者がこの装置を薄く改良するとともに、照明光路長を長くして、リップルを低減させる効果が得られる構成を想起することは容易ではない。特許文献１，２に示されている構成条件をベースにして装置を薄くすれば、光源から原稿面までの距離が短くなって、照度分布の平坦性が失われ、リップルが多発することが考えられる。
【００１５】
また、特許文献２において使用するＬＥＤは、発光面を包含する部材を要する特殊なものであることが記載されている。よって、特許文献２において開示されている照明技術において、汎用的でコストの低いＬＥＤを使用することは難しいと考えられる。
【００１６】
また、特許文献１では対向照射機能が示されていないため、この技術を用いると、段差のある原稿を読み取る際に、段差部が影となって暗線を生じ易いことが考えられる。
【００１７】
特許文献３には、対向照明にして、原稿の浮きに対して対応できるようにした構成について記載されている。しかし、特許文献３においては、対向照明側にも光源が設けられており、光源の放射方向が原稿面側に斜めに配置されており、発光素子の発光面の法線は、原稿読取面の方向を向いている構成であるので、ユーザが発光している光源を見ることが容易な構成になっている。特許文献３には、ユーザが発光光源を直接的に見えないようにするための課題および解決手段については記載されていない。
【００１８】
また、特許文献３において、発光素子に付随する回路基板は、副走査方向の断面において斜め下方に延在した構成が例示されており、照明装置は副走査方向断面において高さ方向が厚くなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
このように前記従来の技術では、対向照射が可能で、かつ照明装置の副走査方向断面の高さ方向を薄くするように構成することができる照明系を実現することが困難であった。
【００２０】
また、対向照明装置側にも照明光源を設けている照明装置においては、一方の照明装置からの放射光が他方の照明装置側に達することなく、被照明領域を効率よく照明できることが望ましい。
【００２１】
しかしながら、従来の対向照明装置の装置の片側にのみ光源を備えた装置においては、放射光の一部を対向照明用のミラーに導光するように構成配置されているため、この装置をベースにすると、一方の照明装置からの放射光が他方の照明装置側に導光されてしまう。従来の技術では、この点についての課題提起および解決手段が開示されていない。
【００２２】
さらに、定められた装置空間において、照明装置の片側のみに照明光源を備える構成の場合では、実現可能な照度上限値が低くなってしまう。また、光源からの放熱が照明装置に及ぼす影響のバランスが悪くなる。
【００２３】
以上のように、ＬＥＤという優れた発光素子を用いた照明装置については、これまで提案されているものの、上述したような課題について解決された照明装置は実現されていないのが現状である。
【００２４】
本発明は、前記従来の技術の課題を解決し、大型化せずに主走査方向の照度分布の平坦性向上、かつ高照度照明の実現、および装置の安全性の確保などを実現することができる原稿照明装置および画像読取装置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】
【００２５】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のＬＥＤ発光チップを実装したマルチチップＬＥＤを被照明領域の主走査方向に複数個配列したＬＥＤ照明光源と、該ＬＥＤ照明光源から放射される照明光を原稿読取面に導光する導光部材とを備えた原稿照明ユニット体が設置された原稿照明装置であって、前記原稿照明ユニット体が対向設置された原稿照明ユニットからなり、かつ前記各原稿照明ユニットを互いに前記原稿読取面の副走査方向の中心に対する両側に配置し、前記各原稿照明ユニットの前記ＬＥＤ照明光源の発光面を前記原稿読取面に対して逆方向かつ斜め下を向くように配設し、前記ＬＥＤ照明光源の発光面の法線と、前記原稿読取面の副走査方向の中心における法線とがなす角度を９０度以下に設定し、前記導光部材により前記ＬＥＤ照明光源の発光面から出射する照明光を前記原稿読取面側へ反射させることを特徴とし、この構成によって、光源を下向きにしたのでＬＥＤからの直接光がユーザの目に入らなくなるので、ユーザへの光損傷発生を回避することができ、対向する原稿照明ユニットに対して導光せずに、原稿読取面を効率よく照明することができる装置をコンパクトに構成することができる。さらに、法線交差角度を９０度以下にして、導光部材の反射によって照明光路を折り返すようにしたので、照明装置を厚くすることなく、あるいは、従来よりも薄くして、光源から原稿読取面までの光路長を長くとることができる。これによって主走査方向に配列したＬＥＤの照明光が相互に重畳され、主走査方向にリップルの少ない照明が可能となる。しかも、原稿読取面の副走査方向中心からみて片側の原稿照明ユニットだけに光源を配置するよりも高照度化を図れることができる上、同一照度を満たすのに必要なＬＥＤチップの照度を低くできるため、発光に伴う熱的な問題が緩和される。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の原稿照明装置において、ＬＥＤ照明光源のＬＥＤ発光チップが、１チップ内に少なくとも２つ以上の白色系ＬＥＤ発光チップを実装した構成のものであることを特徴とし、この構成によって、所定の主走査方向の幅内に配置可能な有限個数のＬＥＤによって照明照度を向上することが可能となり、ＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）タイプにも、また縮小読取りタイプにも対応可能な原稿照明装置を実現できる。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の原稿照明装置において、各原稿照明ユニットにおけるＬＥＤ照明光源と導光部材とを互いに原稿読取面の副走査方向の中心に対して鏡面対称な配置構成にしたことを特徴とし、この構成によって、原稿読取面に効率よく照明光を導光することができるようになり、照明効率を改善することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の原稿照明装置において、両原稿照明ユニットにより重畳照明される原稿読取面における照度分布のピーク位置と、原稿読取面の副走査方向における中心位置とを一致させない構成にしたことを特徴とし、この構成によって、原稿読取位置が副走査方向にずれたときの照度の変化が緩やかになり、原稿読取位置の変動に対応できる構成となる。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の原稿照明装置において、原稿照明ユニットのＬＥＤ照明光源の発光面から導光部材の開口部までの光路に光拡散部材を設けたことを特徴とし、この構成によって、光源の像がぼけて大きくなって光拡散されることで、ユーザ側にて光源の像が直接見えなくすることができ、また、ユーザの目に達する光エネルギ密度が低下させることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の原稿照明装置において、原稿照明ユニットの導光部材の開口部に光拡散部材を設けたことを特徴とし、この構成によって、請求項５に記載の発明と同様に、ユーザ側にて光源の像が直接見えなくすることができ、また、ユーザの目に達する光エネルギ密度が低下させることができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項記載の原稿照明装置において、原稿照明ユニットの少なくとも一方の導光部材が、ＬＥＤ照明光源からの照明光を原稿読取面へ導光する機能と、他方の原稿照明ユニットに対して光遮蔽する機能とを兼ね備えた反射面を有することを特徴とし、この構成によって、照明光を外部に漏洩することなく反射面によって導光することにより、照明効率を高めることができる。また、２つの機能を具備することにより、スペースの小型化と部材点数削減によるコストダウンが可能になる。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７いずれか１項記載の原稿照明装置において、各原稿照明ユニットの導光部材が、照明光をＸＹＺ方向の立体光として、照明光を＋Ｙ成分と±Ｘ成分を含む方向に反射し、かつ互いに角度が異なる２面以上の反射面からなる構成であることを特徴とし、この構成によって、ＬＥＤ照明光源からの照明光を装置外部に漏洩させることなく、各反射面によって光開口部に導光され、照明効率を高めることができる。
【００３３】
請求項９に記載の発明は、画像読取装置において、請求項１〜８のいずれか１項記載の原稿照明装置を搭載し、該原稿照明装置によって原稿台に配置された原稿を照明し、前記原稿照明装置により照明された原稿情報を、第１〜第３の反射ミラーと結像レンズを介して撮像素子上に結像し、該撮像素子による受光信号を電気信号に変換して画像情報を読み取り、前記原稿照明装置と前記第１の反射ミラーとを保持する第１の走行体と、前記第２の反射ミラーおよび前記第３の反射ミラーを保持する第２の走行体とを２：１の速度比で走査して原稿情報を読み取ることを特徴とし、この構成によって、読取光学系の静的な位置ズレや、動的な位置変動に伴う、撮像面上での受光信号の変動に強い画像読取装置を実現できる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明は、画像読取装置において、請求項１〜８のいずれか１項記載の原稿照明装置を搭載し、該原稿照明装置によって原稿台に配置された原稿を照明し、前記原稿照明装置により照明された原稿情報を、少なくとも１枚の反射ミラーと結像レンズとを介して撮像素子上に結像し、該撮像素子による受光信号を電気信号に変換して画像情報を読み取り、前記原稿照明装置と前記反射ミラーと前記結像レンズと前記撮像素子とを一つの走行体で保持し、該走行体を走査させて原稿情報を読み取ることを特徴とし、この構成によって、原稿照明装置，反射ミラー，結像レンズ，撮像素子が一つの走行体で保持されたことによって、読取光学系の静的な位置ズレや、動的な位置変動に伴う、撮像面上での受光信号の変動に強くなると共に、小型で読取走査駆動に付随して発生する信号雑音が少ない画像読取装置を実現できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る原稿照明装置によれば、この構成によって、光源を下向きにしたのでＬＥＤからの直接光がユーザの目に入らなくなるので、ユーザへの光損傷発生を回避することができ、また対向する原稿照明ユニットに対して導光せずに、原稿読取面を効率よく照明することができる装置をコンパクトに構成することができる。さらに、法線交差角度を９０度以下にして、導光部材の反射によって照明光路を折り返すようにしたので、照明装置を厚くすることなく、あるいは、従来よりも薄くして、光源から原稿読取面までの光路長を長くとることができる。これによって主走査方向に配列したＬＥＤの照明光が相互に重畳され、主走査方向にリップルの少ない照明が可能となる。しかも、原稿読取面の副走査方向中心からみて片側の原稿照明ユニットだけに光源を配置するよりも高照度化を図れることができる上、同一照度を満たすのに必要なＬＥＤチップの照度を低くできるため、発光に伴う熱的な問題が緩和される。
【００３６】
本発明に係る原稿照明装置を搭載した画像読取装置によれば、読取光学系の静的な位置ズレや、動的な位置変動に伴う、撮像面上での受光信号の変動に強くなり、しかも、小型で読取走査駆動に付随して発生する信号雑音が少ない画像読取装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態におけるＬＥＤ照明光源の構成例の概略構成図
【図２】本発明の実施形態におけるＬＥＤ照明光源の構成例の概略構成図
【図３】本発明の原稿照明装置の実施形態における主要部を示す概略構成図
【図４】本発明の原稿照明装置の実施形態の変形例における主要部を示す概略構成図
【図５】本発明の原稿照明装置の実施形態の変形例における主要部を示す概略構成図
【図６】本発明の原稿照明装置の実施形態の変形例における主要部を示す概略構成図
【図７】本発明の原稿照明装置の実施形態における照明光の光束の状態を示す説明図
【図８】本発明の原稿照明装置の実施形態における副走査方向の照度分布の説明図
【図９】本発明の画像読取装置の実施形態１における概略を示す構成図
【図１０】本発明の画像読取装置の実施形態２における概略を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図１は本発明の実施形態におけるＬＥＤ照明光源の構成例の概略構成図である。
【００４０】
図１において、発光素子であるマルチチップＬＥＤ１を、主走査方向（Ｘ方向）にそれぞれが離間するように複数配列してＬＥＤ照明光源２を構成している。各マルチチップＬＥＤ１は、２つ以上のＬＥＤ発光チップが１チップに実装されている構成のものである。このマルチチップＬＥＤ１はサイズが従来並みであるにも拘らず発光パワーが強くなっている。このため、従来と同等のチップ配列密度で高照度な照明が実現する。
【００４１】
また、図１に示す構成例では、主走査方向の中央部における隣接するマルチチップＬＥＤ１の間隔を、主走査方向の周辺部における隣接するマルチチップＬＥＤ１の間隔よりも広くしている（Ｘ＝０（中央基準位置）を中心に±Ｘ方向に広くなる非等間隔とする）。この構成により、原稿読取面上において、主走査方向の中央よりも周辺の照度が高くなる照度分布を形成することができる。
【００４２】
このようにするにより、縮小光学レンズ系を介して後述するように撮像素子で原稿像を読み取ったときに、該レンズのコサイン四乗則による周辺光量の低下が相殺されて、撮像素子であるＣＣＤ面上において平坦な照度分布が得られる。
【００４３】
さらに、図２に示すＬＥＤ照明光源の他の構成例のように、マルチチップＬＥＤ１を主走査方向に等間隔に配列した構成（Ｘ＝０（中央基準位置）を中心に±Ｘ方向に等間隔とする）にしたものは、ＳＬＡ（セルフォック・レンズ・アレイ）との組み合わせによるＣＩＳ（コンタクト・イメージセンサ）を搭載した照明装置に適用され、ＣＩＳ照明の高照度化を図ることができる。
【００４４】
図３は本発明の原稿照明装置の実施形態における主要部を示す概略構成図である。
【００４５】
図３に示すように、実施形態１の原稿照明ユニット体は、図１あるいは図２に示す構成の第１のＬＥＤ照明光源２および第１の導光部材３からなる第１の原稿照明ユニット４と、第１のＬＥＤ照明光源２と同一構成の第２のＬＥＤ照明光源５および第１の導光部材３と同一構成の第２の導光部材６からなる第２の原稿照明ユニット７から構成されている。
【００４６】
さらに、第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７とは、ＬＥＤ照明光源２，５と導光部材３，６とが原稿読取領域の副走査方向の中心線Ａ−Ａ’に対して、副走査方向に鏡面対称（図では左右対称）になるように配置されている。
【００４７】
第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７において、各ＬＥＤ照明光源２，５のマルチチップＬＥＤ１の照明光（出射光）Ｌが下向きになるように配設されている。そして、第１の原稿照明ユニット４からの照明光Ｌは、図において左下方から斜め右上方向にコンタクトガラス８上に載置されている原稿の原稿読取面９を照明している。一方、第２の照明ユニット２からの照明光Ｌは、図において右下から斜め左上方向に原稿読取面９を照明している。そして、第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７からの照明光は、原稿読取面９の読取領域５で重畳されるようになっている。
【００４８】
なお、第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７の副走査方向における構成，配置構成の対称性を崩すと、原稿読取面９の副走査方向の中心を挟むようにして副走査方向の両側から重畳照明される原稿読取位置における照度分布のピーク位置が前記原稿読取面９の副走査方向の中心位置とずれるように、副走査方向の照度分布が形成されるため、原稿読取位置が副走査方向にずれたときの原稿面照度の変化が極端に現れずに比較的平坦な変化となり、安定した画像読み取りを行うことができるようになる。
【００４９】
また、第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７において、各ＬＥＤ照明光源２，５にはマルチチップＬＥＤ１を搭載しているため、単一の原稿照明ユニットのみによる照明よりも、照度の上限を高くすることができる。
【００５０】
また、図３に示すようにマルチチップＬＥＤ１は、両原稿照明ユニット４，７においてそれぞれ原稿読取面９から遠い側の斜め上側部分に設けられ、マルチチップＬＥＤ１の発光面の放射方向の法線が斜め下向きに配置されている。このように、斜め下向きであるということは、マルチチップＬＥＤ１の発光面の放射方向の法線と原稿読取面９における法線との成す角が９０度以下ということになる。発光面が下向きであるということは、ユーザはコンタクトガラス８を介して発光面を直接見ることはできない構成になり、光学的な安全性は高くなる。
【００５１】
また、図３において、第１の導光部材３と第２の導光部材６とは、反射ミラーからなっており、それぞれ断面形状が、下側部３ａ，６ａと、上側部３ｂ，６ｂと、立側部３ｃ，３ｄ，６ｃ，６ｄとからなっている。第１のＬＥＤ照明光源２と第２のＬＥＤ照明光源５が、原稿読取面９から遠い側における上側部３ｂ，６ｂと立側部３ｃ，６ｃとの角部に下向きに設けられている。また、原稿読取面９から近い側における上側部３ｂ，６ｂと立側部３ｄ，６ｄとの角部に、照明光Ｌが原稿読取面９方向へ出射するように開口部３ｅ，６ｅが設けられている。
【００５２】
このように第１の導光部材３と第２の導光部材６を構成したことにより、照明光Ｌが効率的に原稿読取面９へ導光されることになる。
【００５３】
また、ＬＥＤ照明光源２，５からの照明光Ｌは、導光部材３，６の他面による反射作用を得て原稿読取面９に至るため、原稿照明ユニット４，７全体を厚くすることなく、照明光路長を長く取れる。しかも、ＬＥＤ照明光源２，５からの照明光Ｌが主走査方向に重なり合うため、原稿読取面９における主走査方向の照度分布の平坦性が高くなる。よって、リップルの発生が抑制される。
【００５４】
本実施形態では、ＬＥＤ照明光源２，５からの照明光（放射光）Ｌは、それぞれ各導光部材３，６の下側部３ａ，６ａで反射して原稿読取面９を照明するので、照明光路長は原稿照明ユニット４，７の長さの略２倍確保することができることになる。
【００５５】
なお、各ＬＥＤ照明光源２，５におけるマルチチップＬＥＤ１の発光面の法線と、原稿読取面９の法線との交差角は３５度程度が好適であって、照明深度特性を確保するために好適な角度である。前記交差角を２０度以下にすると、照明光Ｌの正反射成分によってフレアが発生しやすくなり、４５度以上にすると原稿の浮きに対して弱くなる。原稿読取面９への照明光Ｌの照明角度は２０度〜６０度が好適である。
【００５６】
また、図３に示すように、両ＬＥＤ照明光源２，５の発光像が、それぞれ各導光部材３，６の下側部３ａ，６ａを介して見える像が最も明るくなるが、この像はユーザの目に直接入らない構成になっている。ユーザから見える発光像として原稿読取面９から遠い側の立側部３ｃ，６ｃにおける像があり得るが、これは放射強度の低い成分の反射像となっている。
【００５７】
さらに、図４に示すように、第１の導光部材３と第２の導光部材６との開口部３ｅ，６ｅに、それぞれ光拡散部材である光拡散シート１０を設けることによって、発光像は、拡散されてサイズが大きくなるとともに、光拡散効果によってユーザの目に到達する光エネルギ密度を下げることができる。そして、適切な光拡散性を有するシート材を選択することによって、安全性を確保することが可能になる。
【００５８】
このような光拡散手段を具備しない構成では、光源のハイパワー化に伴い、ＬＥＤアレイ光源タイプにおいて安全性を確保することは難しい。
【００５９】
また、本実施形態においては、独立した対向照明用ミラーを用いないため、光源からの放射光の一部を対向照明用ミラーに導光分配する必要はなく、各原稿照明ユニット４，７における照明光は、極力、原稿照明面９に導光されることによって照明効率を高めることができる。
【００６０】
なお、本実施形態において、図５に示すように、両ＬＥＤ照明光源２，５近傍の出射光路に光拡散部材１１を設けることが考えられる。
【００６１】
また、本実施形態において、図６に示すように、両導光部材３，６の断面形状を仕様などによって適宜変更することも考えられる。
【００６２】
図３〜図６に示す構成において、第１のＬＥＤ照明光源２から出射する照明光Ｌは、第１の導光部材３における原稿読取面９から近い側の立側部３ｄにより、第２の原稿照明ユニット７へ入らないように遮蔽される。同様に、第２のＬＥＤ照明光源５から出射する照明光Ｌは、第２の導光部材６における原稿読取面９から近い側の立側部６ｄにより、第１の原稿照明ユニット４へ入らないように遮蔽される。
【００６３】
さらに、両導光部材３，６の立側部３ｄ，６ｄを反射面とすることにより、図７に示す照明光Ｌの光束を線にて示す説明図のように、立側部３ｄ，６ｄにより照明光Ｌを反射して、それぞれ各導光部材３，６内に戻し、各導光部材３，６の開口部３ｅ，６ｅから原稿照明領域９に導光される光束成分を増加させている。すなわち、光利用効率を高めることができる。
【００６４】
従来の対向照明ミラー方式における照明効率は２０％程度であり、主照明と対向照明の比は５：５〜７：３程度であるので、主照明側の照明効率はたかだか１４％であったが、本実施形態の構成による原稿照明ユニット４，７の照明効率は、３０％以上となり、従来の対向照明ミラー方式とは少なくとも２倍以上の効率アップとなる。また、従来のキセノン管による照明方式では光利用効率は３％程度であったのに対して、本実施形態の構成によれば、実に１０倍もの光利用効率アップとなった。
【００６５】
また、図７に示すように、照明光Ｌは、副走査方向（矢印Ｚ方向）に左右対称に照明され、照明照度の副走査方向の分布は、第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７とで副走査方向において逆さまになり、これらを重畳することによって、図８に示すように、原稿読取領域９の中心に対して左右の対称性のよい照度分布が得られる。
【００６６】
例えば、３０ｌｍの２チップ型マルチチップＬＥＤを１９個配列したＬＥＤ光源を第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７に搭載することによって、拡散シート６を入れた場合において、図８に示すように、７０，０００Ｌｘの高照度照明が実現し、高速機に対応可能な読み取り照明装置を実現できる。
【００６７】
なお、図６に示す構成例において、第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７を含む原稿照明装置全体の具体的サイズは、厚さが略７ｍｍ、副走査方向の全長略３０ｍｍであり、各原稿照明ユニット４，７の副走査方向の長さは略１１ｍｍであって、極めてコンパクトに構成されている。
【００６８】
図３〜図６において、本実施形態における第１の導光部材３と第２の導光部材６の構成では、副走査方向のＹＺ断面において、照明光Ｌを＋Ｙ成分と±Ｘ成分を含む方向に反射する一面以上の反射面３ａ、照明光Ｌを−Ｙ成分と±Ｘ成分を含む方向に反射する一面以上の反射面３ｂ、照明光Ｌを＋Ｚ成分と±Ｘ成分を含む方向に反射する一面以上の反射面３ｃ、照明光Ｌを−Ｚ成分と±Ｘ成分を含む方向に反射する一面以上の反射面３ｄ、および開口部３ｅを有している。
【００６９】
また、第１の導光部材３と第２の導光部材６における各反射面は平面で構成することができるため製造容易である。しかしながら、各反射面の形状は平面に限定されるものではない。例えば、各々の反射面は２面以上であってもよく、図６に示す構成例では、下側部３ａ，６ａを２面からなる反射平面３ａ１，３ａ２，６ａ１，６ａ２としている。
【００７０】
両導光部材３，６における反射面は空間的に閉じていて、面間に隙間がないように構成することが光利用効率の観点から望ましい。しかしながら、反射面における面と面とのつなぎ目には段差があってもよい。さらに、これらの反射面は、その一部あるいは全てが光散乱性を有する面であってもよいが、波長依存性の少ない表面構造を有する光散乱面が適している。
【００７１】
前記構成の実施形態に加え、副走査方向の断面方向に反射面を有するサイドミラーを加えた構成がより望ましい。この場合、サイドミラーは、両原稿照明ユニット４，７における副走査方向断面の両端にそれぞれ設ける。
【００７２】
これに加えて、両原稿照明ユニット４，７間の領域にもサイドミラーを設けるようにしてもよい。この領域のサイドミラーの高さは、両原稿照明ユニット４，７の副走査方向の断面高さよりも上、すなわち、原稿読取面９に近い位置まで延在する高さにすることによって、主走査方向の周辺部の光量を増加する効果が得られる。
【００７３】
このように、前記構成の実施形態において各原稿照明ユニット４，７は、互いに隣接する原稿照明ユニットへの導光遮蔽機能と、照明効率アップ機能を兼備しており、また、機能を発現するために要する配置スペース上の問題もない。
【００７４】
なお、導光部材３，６の開口部３ｅ，６ｅに設ける光拡散部材の光拡散シート１０としては、透過型光拡散シートが適用可能である。さらに、ランバート拡散タイプよりもガウシアン拡散タイプの方が、照明効率，照明分布平坦性、および安全性のバランスからみて好適である。ガウシアンタイプにおいて、ガウシアン係数σは安全性から２以上が望ましく、光利用効率から１０以下が望ましい。
【００７５】
導光部材３，６の開口部３ｅ，６ｅ近傍は、光拡散シート１０を設置することが容易であり、ＬＥＤ光源からは遠いので、拡散性を低くしても光源の像が大きくぼける効果が得られる。このため拡散性を無用に高くしなくても安全性を確保できる上、原稿読取面９から近いので、拡散性を高くすると照明効率が劣化してしまうという問題を回避して、安全性も確保できる点において優れた配置構成となる。
【００７６】
また、図６に示すように、原稿読取面９の中央から副走査方向の断面内の法線に対して±２０度以下の領域（２点鎖線内部の領域）には反射部材を設けないように構成している。これにより、原稿読取面９における明るい正反射成分は、図示しない読取レンズの開口に入射することなく、撮像素子上に結像される原稿像には白抜けが発生しないようにすることができる。
【００７７】
また、原稿読取面９への照明角が大きくなると照明深度は浅くなり、例えば、ブック原稿の綴じ代部などはコンタクトガラス８から浮いているので、その部分の照明が弱くなって、像が薄暗くなってしまうことはよく知られている。本実施形態では、照明角を６０度以下にすることにより、ブック原稿の綴じ代部の浮きが２〜３ｍｍあっても、照明照度の劣化が２０％程度に収まった。
【００７８】
次に、本実施形態の原稿照明装置を搭載した画像読取装置の実施形態について説明する。
【００７９】
図９は本発明の画像読取装置の実施形態１における概略を示す構成図である。
【００８０】
図９において、原稿台であるコンタクトガラス８上に載置された原稿Ｄに対応する原稿読取面９で反射した照明光Ｌを、結像レンズ１９などからなる読取光学系を介して撮像素子２０上で受光する。撮像素子２０としては例えばＣＣＤを用いることができる。撮像素子２０上に結像した原稿読取面９における情報の光信号を電気信号に変換して原稿の画像情報を読み取ることができる。
【００８１】
図１〜図８にて説明した第１の原稿照明ユニット４および第２の原稿照明ユニット７と第１の反射ミラー２１とを保持する第１の走行体２２と、第２，第３の反射ミラー２３，２４を保持する第２の走行体２５とを、２：１の速度比で走査して原稿情報を読み取ることによって。原稿読取面９から撮像素子２０までの光路長、換言すると読取光学系の共役長を一定に保ちながら読取走査を行うことができる。
【００８２】
本実施形態１においては、第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７からなる原稿照明装置が薄型化されているため、画像読取装置側も薄くコンパクトに構成することができる。
【００８３】
また、第１の原稿照明ユニット４と第２の原稿照明ユニット７において、既述したように副走査方向の照度分布が平坦な領域が広いという特徴があるため、反射ミラー２１〜２４や結像レンズ１９などの光学素子の設置誤差や、走査駆動に伴う動的変動を許容して、撮像素子２０の受光面上における受光信号の安定性に優れた装置を実現することができる。あるいは、これらの光学素子の公差を緩めることができる。
【００８４】
このため、読取光学系の静的な位置ズレや、動的な位置変動に伴う、撮像素子２０の受光面上における受光信号の変動に対応することができる画像読取装置が実現する。
【００８５】
図１０は本発明の画像読取装置の実施形態２における概略を示す構成図である。
【００８６】
本実施形態２では、図１〜図８にて説明した第１の原稿照明ユニット４および第２の原稿照明ユニット７と、反射ミラー２６と、結像レンズ２７と、撮像素子２８を一つの走行体２９で保持する構成にしている。そして、走行体２９を副走査方向に走査駆動させて原稿Ｄを読み取る。
【００８７】
本実施形態２においては、走査読取の際に反射ミラー２６を駆動する必要はないため、駆動機構などを簡素化することができ、装置全体を小型・軽量化することができる。
【００８８】
また、走行体２９を走査駆動する際に振動などが発生しても、原稿照明ユニット４，７と読取光学系（反射ミラー２６，結像レンズ２７）、および撮像素子２８の相対的な位置ズレが、図９に示す実施形態１よりもさらに少なくなるという利点があるため、撮像素子２８の受光面上で受光する光信号特性が安定化する。このような画像読取装置がコンパクトに実現できるのは、第１の原稿照明ユニット４および第２の原稿照明ユニット７照明装置が、既述したように薄く小型に構成されているためである。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナなどの読取装置に使用される原稿照明装置、原画を読取る対象物を照明するための照明装置、この照明装置を備えた各種の画像読取装置、および当該画像読取装置を備えた画像形成装置に適用され、この画像形成装置として、複写機，ファクシミリ装置，プリンタ、あるいは、これらをいくつかを組み合わせた複合機などに適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１  マルチチップＬＥＤ
２  ＬＥＤ照明光源（第１のＬＥＤ照明光源）
３  第１の導光部材
３ａ  下側部
３ａ１，３ａ２  下側部の反射平面
３ｂ  上側部
３ｃ，３ｄ  立側部
３ｅ  開口部
４  第１の原稿照明ユニット
５  第２のＬＥＤ照明光源
６  第２の導光部材
６ａ  下側部
６ａ１，６ａ２  下側部の反射平面
６ｂ  上側部
６ｃ，６ｄ  立側部
６ｅ  開口部
７  第２の原稿照明ユニット
８  コンタクトガラス
９  原稿読取面
１０  光拡散シート
１１  光拡散部材
１９  結像レンズ
２０  撮像素子
２１  第１の反射ミラー
２２  第１の走行体
２３  第２の反射ミラー
２４  第３の反射ミラー
２５  第２の走行体２５
２６  反射ミラー
２７  結像レンズ
２８  撮像素子
２９  走行体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９１】
【特許文献１】特開２００６−４２０１６号公報
【特許文献２】特開２００６−２９５８１０号公報
【特許文献３】特開２００８−０６７２７６号公報
【図１】
2010210672.tif 000003
【図２】
2010210672.tif 000004
【図３】
2010210672.tif 000005
【図４】
2010210672.tif 000006
【図５】
2010210672.tif 000007
【図６】
2010210672.tif 000008
【図７】
2010210672.tif 000009
【図８】
2010210672.tif 000010
【図９】
2010210672.tif 000011
【図１０】
2010210672.tif 000012