(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＥＤを用いた原稿照明装置は、棒状ランプを用いた原稿照明装置に比べ小型化に効果を発揮するが、ＬＥＤは絶対的輝度が小さいため数多く用いることになる。集光性を与えたＬＥＤは主走査方向の照度ムラが大きく出やすいので、発光分布の比較的広いＬＥＤを用いる。その場合、主走査方向の照度ムラはＬＥＤの配置間隔を選ぶことで所望の照度ムラ以下にすることが可能であるが副走査方向の照度を確保することが難しい。【解決手段】断面形状において、幅に対する長さの比（矩形比と呼ぶ）が１以上の長方形２０に内接（一部一致を含む）する多角形状の導光板２の光軸Ｌ０を原稿面５に対し所定角度傾斜して配置する。側面ｃ１、ｃ３、ｃ６は反射面になっている。導光板２の、入射面２ａにＬＥＤ１を密接させ、原稿面において、直接光および反射面からの反射光による照度分布の合成曲線Ｇの高照度部を最大読取幅Ｂとして、この中に読取領域を設定する。【選択図】図１８
2006067551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿面上を読み取るための長さと幅を有する被照明領域と、前記長さ方向を主走査方向とし、幅方向を副走査方向とするとき、前記主走査方向に所定間隔で並べた複数の発光素子と、該複数の発光素子と前記原稿面との間に配置され、前記複数の発光素子からの光束を前記被照明領域に導く導光板と、を有する原稿照明装置において、前記導光板は、前記主走査方向に関しては前記被照明領域の長さにほぼ等しいかまたはそれより長い長さを有し、副走査断面における形状が、幅に対する長さの比を表す矩形比が１以上の長方形、もしくはその長方形に内接する多角形状を有し、該長方形の一方の短辺に前記複数の発光素子の発光面を対面させて光の入射面とし、他方の短辺を前記被照明領域に近づけて光の出射面として配置し、該出射面と前記入射面とを結ぶ前記長方形の二つの長辺方向に対応する複数の面（以後側面と呼ぶ）を光の反射面とし、該複数の発光素子の光軸を前記長方形の長辺に平行に配置し、前記光軸を前記原稿面の法線に対して所定の角度傾けて配置し、前記副走査断面における前記導光板の前記出射面からの光束のうち、直接光と、前記複数の反射面のうち少なくとも２面以上の反射面からの少なくとも１回反射光との重複領域に読取領域を設定したことを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の原稿照明装置において、前記側面の少なくとも１つは、前記光軸に対して平行でない所定の傾斜角度を有することを特徴とする原稿照明装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の原稿照明装置において、前記側面は、前記光軸に対して互いに異なる傾斜角度を有する連接する２面を有することを特徴とする原稿照明装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の原稿照明装置において、前記側面の傾斜方向は、前記入射面側より、前記出射面側の方が光軸から離れる方向であることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記側面の光軸に向いた側は高反射処理を施した面であり、該側面より光軸側は中空であることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の原稿照明装置において、前記発光素子から前記側面の出射面に連なる２つの端部に到る距離が相異なることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記導光板の前記光の出射面は、前記光軸に対して互いに異なる傾斜角度を有する２面からなることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の原稿照明装置において、前記導光板の前記光の出射面は、前記光軸に対して非対称形であることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項９】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記光の出射面は、前記光軸に対して直交せず、所定の傾斜角度を有することを特徴とする原稿照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の原稿照明装置において、前記光の出射面の傾斜方向は、前記導光板の前記原稿面に最も近い角部が、前記原稿面から離れる方向であることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項１１】
請求項１ないし４、および７ないし１０のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記導光板は屈折率１．４１４２以上の透明部材からなることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記導光板からの光束のうち、前記読取領域に到達しない光束の一部を前記読取領域に折り返す反射鏡を、前記導光板の出射面に対向する位置に設けたことを特徴とする原稿照明装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子と組み合わせた前記導光板と同形の導光板を、前記読取領域に関してほぼ対称に設けたことを特徴とする原稿照明装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の原稿照明装置を用いたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の画像読み取り装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
原稿面上を読み取るための長さと幅を有する被照明領域と、前記長さ方向を主走査方向とし、幅方向を副走査方向とするとき、前記主走査方向に所定間隔で並べた複数の発光素子と、該複数の発光素子からの光束を入射させる入射面を有し前記光束を所定の方向に出射させる出射面を有する導光板と、該導光板を出射した光束を前記被照明領域に導く反射部材と、を有する原稿照明装置において、前記被照明面の副走査方向における照度分布が所定幅以上の平坦部を有することを特徴とする原稿照明装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の原稿照明装置において、前記副走査方向の照度分布の半値幅Ｌが、
２ ≦ Ｌ ≦ １０
を満足する範囲にあることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の原稿照明装置において、前記導光板の厚さをＨとするとき、該Ｈと前記Ｌは
０．５ ≦ Ｌ／Ｈ ≦ ３０
を満足する関係にあることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項１９】
請求項１６ないし１８のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記反射部材は凹面からなる反射部材であり、前記導光板の前記出射面に前記凹面を向けていることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２０】
請求項１６ないし１８のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記反射部材は複数の平面からなる疑似凹面反射部材であり、前記導光板の前記出射面に前記疑似凹面を向けていることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２１】
請求項１６ないし２０のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子は１列に配列されており、この素子列と前記導光板の長さ方向が平行に配置されていることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２２】
請求項１６ないし２１のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子は白色ＬＥＤであることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２３】
請求項１６ないし２２のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子は各々発光色が異なるＬＥＤが少なくとも２種類用いられており、各色光は前記導光板内で多重反射する時に混色され、前記導光板の前記出射面においては白色光となることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２４】
請求項１６ないし２３のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子は、その光束出射面が前記導光板の前記入射面に密着させてあることを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２５】
請求項１６ないし２４のいずれか１つに記載の原稿照明装置を用いたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２６】
請求項１６ないし２４のいずれか１つに記載の原稿照明装置を用いたことを特徴とするカラー原稿読み取り装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の画像読み取り装置、または請求項２６に記載のカラー原稿読み取り装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナ、デジタルラボ等の読み取り装置に使用される原稿照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、ＬＥＤと称す）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ーのような画像読み取り装置の原稿照明装置がある。
【０００３】
図２５は画像読み取り装置を有する画像形成装置の模式図である。
同図において符号１００は画像形成部、２００は画像読み取り部をそれぞれ示す。その他の符号は説明中で直接引用する。
画像形成部１００は、ドラム状の潜像担持体１１１を有し、その周囲に帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。更に、画像読み取り部等、外部からの原稿情報を受けてレーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で「光書込による露光」を行うようになっている。
【０００４】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビームＬＢの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００本体に脱着可能であり、同図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９に捕らえられる。レジストローラ対１１９は、像担持体１１１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写された後の像担持体１１１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。潜像担持体１１１は光導電性の感光体であり、その均一帯電と光走査とにより静電潜像が形成され、形成された静電潜像がトナー画像として可視化される。
【０００５】
画像読み取り部２００は、原稿２０２がコンタクトガラス２０１の上に配置され、コンタクトガラス２０１の下部に配置された第１走行体２０３に搭載された、図示しない照明部により原稿２０２が照明される。原稿２０２からの反射光は、第１走行体２０３の第１ミラー２０３ａにより反射され、その後、第２走行体２０４の第１ミラー２０４ａと第２ミラー２０４ｂで反射され、縮小結像レンズ２０５へ導かれ、ラインセンサー２０６上に結像される。
原稿の長手方向を読み取る場合は、第１走行体２０３がＶの速度で図の右方向へ移動し、それと同時に第２走行体２０４が第１走行体２０３の半分の速度１／２Ｖで右方向へ移動し、原稿全体を読み取る。
【０００６】
図２６はスキャナーの構成を説明するための図である。
図２７は光源部近傍の詳細を説明するための図である。
両図において符号２０７は光源を示す。
通常、画像読み取り装置に用いられる原稿照明装置は、原稿２０１を照らすために、原稿幅とほぼ同じ長さが必要とされるため、光源２０７として主に冷陰極蛍光ランプ、あるいは円筒形状のキセノンランプが用いられている。円筒形状のランプによるコンタクトガラス２０１面における照度分布の例を図２５に符号Ｇ０で示す。
光源２０７からの照射光を原稿２０２に照射すると、原稿２０２からの反射光は光変換素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等）２０６ａで電気信号に変換される。
図２８は原稿面と結像面の関係を説明するための図である。
同図において符号Ｒ、Ｇ、Ｂは読み取るべき色の区別、赤、緑、青をそれぞれ示す。
カラー用として、同図に示すように結像位置がＲ、Ｇ、Ｂで異なる為、原稿面ではこの幅で均一な照度分布が要求される。この幅は実寸で言えばおよそ１ｍｍ程度であり、公差による許容範囲を考えてもせいぜい２ないし３ｍｍとなる。これに対し、上述のような棒状のランプは、曲線Ｇ０で示すように比較的幅の広い照明領域をほぼ均一に照明することが可能であるが、実用上必要とされる上記照明幅に比べると広すぎるといえる。
【０００７】
装置の小型化の要請に応えるため、光源として上記棒状ランプに比べれば微小光源とも言える発光素子、すなわちＬＥＤ素子を用いる構成が実用化されてきている。
ＬＥＤは各種の優れた特性を有しているものの、画像読み取り装置の照明装置として用いるには、素子１個１個の絶対的な明るさが足りないため、低速読み取り機器や、コンパクト性重視の機器を中心に用いられて来た。
この問題点を補うために、ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤ素子を多数個用いて、ＬＥＤアレイの光量増加を図るのが一般的であるが、光が広く拡散するため、あまり効率が良くない上に、省電力化に逆行するものである。また、拡散の少ない砲弾型のようなＬＥＤを用いると、効率は上がるものの、指向性が高く、主走査方向にムラを発生する。
光利用効率向上を目的とした、ＬＥＤアレイと長尺レンズを組み合わせた原稿照明装置の例がある（例えば、特許文献１、特許文献２  参照。）。これらの装置では、ＬＥＤの光を、各ＬＥＤの副走査断面上で収束させることで効率を上げようとしていた。
【０００８】
しかし、このような方法を用いると、特許文献１に記載のように、収束光の中心部は明るく、中心から外れた位置では光が拡散され急激に暗くなるという問題がある。
ＬＥＤの出射光のうち、副走査断面に対し角度を持って出射される光のほとんどを無駄にするため、ＬＥＤを多数配列しなければ、主走査方向の照度ムラが発生する。
主走査方向の光量分布の均一化を図るため、単純な形状の導光板もしくは対向反射板を用いる例がある（例えば、特許文献３  参照。）。しかし、この構成は主走査方向の光量分布均一化のために、入射面、反射面、出射面の少なくともいずれか１つに回折格子を設けることが特徴になっており、副走査方向の照度分布均一化を求めるものではない。
【０００９】
図４０はデジタル複写機やイメージスキャナの受光素子の位置関係を示す模式図である。
同図において符号８は結像レンズ、６は受光素子、７は単体受光部をそれぞれ示す。
デジタル複写機やイメージスキャナにおいては、同図に示すように、原稿からの反射光は結像レンズ８を介して受光素子６の単体受光部７で受光する。ＣＣＤセンサなどの受光素子６は単体受光部７の幅が通常０．０５〜０．１ｍｍ程度と狭い。すなわち、等倍結像の場合で有れば、原稿面上でもそれと等しい狭い幅の領域しか読み取れないことになる。光源の光を鋭く集光させてしまうと、ミラー角度のずれなどによる照明位置ずれによって、照度分布曲線の位置がずれ、単体受光部７に達する光量が大きく変化し、形成される画像に大きく影響を与えることになってしまう。
同図は等倍センサを用いる例を示しているが、縮小光学系を用いて例えば１０分の１に縮小結像させる場合でも、単体受光部７に結像する原稿側の照明領域の幅は、大きくても１ｍｍ程度にしかならないので、上記問題点は同じである。
【００１０】
図４１は照度分布曲線の変化と読み取り位置との関係を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は照度分布曲線の幅が比較的狭い場合、同図（ｃ）、（ｄ）は照度分布曲線の幅が比較的広い場合をそれぞれ示す。ここで比較的と言ったのは、読み取り領域の幅との関係で見た場合を示す。
同図（ａ）、（ｃ）は正常に照明されている状態を示す。
デジタル複写機の場合には、受光部の幅がたとえば０．１ｍｍ程度と狭いため、同図（ｂ）に示すように、照度分布曲線の中心位置が読み取り部からずれると、大幅に読み取り領域の照度が落ちてしまう。このため、デジタル複写機やイメージスキャナにおいては、同図（ｃ）、（ｄ）に示すような、副走査対応方向の照度分布曲線が幅広であり、照明の中心位置が読み取り部からずれても読み取り領域の照度差を生じない原稿照明装置が求められる。そのためには、照度分布の最大値の近傍で、読み取りに必要な幅（上記例では最大約１ｍｍ）に機構的な誤差等による変動幅を加えた幅（例えば片側約１ｍｍ）以上の照度ムラの少ない部分、すなわち、照度の平坦部が有るとよい。
この平坦部は、機構が確定したときその照度が設計値通りでなくても、モノクロ画像を取り扱う場合、ＡＧＣなどの電気的補正で実用に差し支えない範囲の変化率に収まっている部分を言い、変化率は３０％くらいまで許容できる。カラー画像を扱う場合は、ＡＧＣの問題よりも、三原色の色バランスの崩れを補正できる範囲に収めるため、上記変化率は１２％くらいまで許容できる。
【００１１】
図４２は棒状光源による照明の様子を示す模式図である。
これを満足するための、棒状光源用反射鏡の用い方としては、同図に示すように、低効率ではあるが光を集め過ぎずに、原稿面を幅広く照明するか、あるいは、複数の平面の組み合わせによって適当な照度分布を作るような構成が提案されている（例えば、特許文献４  参照。）。しかしながら、この構成は、棒状光源を用いていることを前提としているので、それよりはるかに大きさの小さいＬＥＤに適用するには無理がある。その理由は主として被照明面の幅と光源の発光部の、大きさの比率の違いにある。被照明面の副走査方向の幅は数ｍｍ程度であるが、棒状光源の発光部の大きさはそれより大きいのに対し、ＬＥＤの発光部は被照明面の幅より小さい。この違いにより、光源と被照明面の距離や、反射鏡の大きさなどに違いが出る。
ＬＥＤアレイを用いるために同図と同じ構成を用いるのは、光利用効率が低過ぎるため、ＬＥＤの明るさ不足を補うという本来の目的を達成することができない。
ＬＥＤを照明光源として用いるための構成も提案されている（例えば、特許文献５  参照。）。しかしながら、特許文献５に示された構成は被照明領域の照度分布については言及されていない。
【００１２】
図４３、４４は複数のＬＥＤによる照明の様子を示す模式図である。
図４５、４６はＬＥＤと被照明面の間に導光板を配置した場合の模式図である。
先に、ＬＥＤ素子を多数個用いて被照明面を照明する方法は光が広く拡散すると述べたが、これを改善するために、例えばＬＥＤアレイを被照明面に接近させると、図４３、図４４に示すようにＬＥＤ１個１個の明るさムラが長手方向に現れる。
そこで、光源と被照明面を近づけながら、長手方向のムラを減らす方法として、図４５、図４６に示すような、長手方向（主走査方向）の幅が被照明面と同程度で、短手方向（副走査方向）は被照明面の短手方向照明幅程度の四角柱で、入射面と出射面以外の面が例えば鏡面状態の導光板を、ＬＥＤアレイの光出射面に設置する。光源からの出射光はこの導光板に入射し、短手方向では反射を繰り返しながら、長手方向には端部以外では影響を受けずに導光板の出射面に導かれ、被照明面を照らす。導光板の光出射面を２次光源と捉えれば、この方法によって、光源と被照明面を近づけながら、なおかつ長手方向の照明ムラも少なくできる。照明ムラを小さくする目的においては、光の反射回数が多い方が望ましいので、導光板の短手方向は長いほうが望ましいが、レイアウト上、長さの制約がある場合には、鏡面状態を荒らして、乱反射させるような方法を用いることで、照明ムラを小さくできる。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−２３２９１２号公報（第２頁、第１、９図）
【特許文献２】特開平８−１１１５４５号公報（第４頁、第３図）
【特許文献３】特開平１０−３２２５２１号公報（第１１頁、第１１図）
【特許文献４】特開平６−２２０８７号公報（第３頁、第１図）
【特許文献５】特開２００２−９３２２７号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明はこれらの問題の解決を目的としており、複数の発光素子を用いて、主走査方向に照度ムラを発生させずに、副走査方向にも照度ムラがなく、照明効率の高い原稿照明装置を提供するものである。
また、本発明はＬＥＤ素子の明るさ不足を補うための、光利用効率を向上させた構成を提案するものであり、１個のＬＥＤ、もしくは素子数の少ないＬＥＤアレイで、被照射面を明るく照明することを目的とする。被照明面の幅方向の照度分布曲線が幅広で照度ムラが少なく、照明領域が機構の誤差範囲でずれても被照明面の照度の変化が少ないか、殆どない照明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】
【００１５】
請求項１に記載の発明では、原稿面上を読み取るための長さと幅を有する被照明領域と、前記長さ方向を主走査方向とし、幅方向を副走査方向とするとき、前記主走査方向に所定間隔で並べた複数の発光素子と、該複数の発光素子と前記原稿面との間に配置され、前記複数の発光素子からの光束を前記被照明領域に導く導光板と、を有する原稿照明装置において、前記導光板は、前記主走査方向に関しては前記被照明領域の長さにほぼ等しいかまたはそれより長い長さを有し、副走査断面における形状が、幅に対する長さの比を表す矩形比が１以上の長方形、もしくはその長方形に内接する多角形状を有し、該長方形の一方の短辺に前記複数の発光素子の発光面を対面させて光の入射面とし、他方の短辺を前記被照明領域に近づけて光の出射面として配置し、該出射面と前記入射面とを結ぶ前記長方形の二つの長辺方向に対応する複数の面（以後側面と呼ぶ）を光の反射面とし、該複数の発光素子の光軸を前記長方形の長辺に平行に配置し、前記光軸を前記原稿面の法線に対して所定の角度傾けて配置し、前記副走査断面における前記導光板の前記出射面からの光束のうち、直接光と、前記複数の反射面のうち少なくとも２面以上の反射面からの少なくとも１回反射光との重複領域に読取領域を設定したことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の原稿照明装置において、前記側面の少なくとも１つは、前記光軸に対して平行でない所定の傾斜角度を有することを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の原稿照明装置において、前記側面は、前記光軸に対して互いに異なる傾斜角度を有する連接する２面を有することを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項２または３に記載の原稿照明装置において、前記側面の傾斜方向は、前記入射面側より、前記出射面側の方が光軸から離れる方向であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記側面の光軸に向いた側は高反射処理を施した面であり、該側面より光軸側は中空であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の原稿照明装置において、前記発光素子から前記側面の出射面に連なる２つの端部に到る距離が相異なることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記導光板の前記光の出射面は、前記光軸に対して互いに異なる傾斜角度を有する２面からなることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の原稿照明装置において、前記導光板の前記光の出射面は、前記光軸に対して非対称形であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記光の出射面は、前記光軸に対して直交せず、所定の傾斜角度を有することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の原稿照明装置において、前記光の出射面の傾斜方向は、前記導光板の前記原稿面に最も近い角部が、前記原稿面から離れる方向であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし４、および７ないし１０のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記導光板は屈折率１．４１４２以上の透明部材からなることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記導光板からの光束のうち、前記読取領域に到達しない光束の一部を前記読取領域に折り返す反射鏡を、前記導光板の出射面に対向する位置に設けたことを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子と組み合わせた前記導光板と同形の導光板を、前記読取領域に関してほぼ対称に設けたことを特徴とする。
請求項１４に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の原稿照明装置を用いた画像読み取り装置を特徴とする。
請求項１５に記載の発明では、請求項１４に記載の画像読み取り装置を用いた画像形成装置を特徴とする。
【００１９】
請求項１６に記載の発明では、原稿面上を読み取るための長さと幅を有する被照明領域と、前記長さ方向を主走査方向とし、幅方向を副走査方向とするとき、前記主走査方向に所定間隔で並べた複数の発光素子と、該複数の発光素子からの光束を入射させる入射面を有し前記光束を所定の方向に出射させる出射面を有する導光板と、該導光板を出射した光束を前記被照明領域に導く反射部材と、を有する原稿照明装置において、前記被照明面の副走査方向における照度分布が所定幅以上の平坦部を有することを特徴とする。
請求項１７に記載の発明では、請求項１６に記載の原稿照明装置において、前記副走査方向の照度分布の半値幅Ｌが、
２ ≦ Ｌ ≦ １０
を満足する範囲にあることを特徴とする。
請求項１８に記載の発明では、請求項１７に記載の原稿照明装置において、前記導光板の厚さをＨとするとき、該Ｈと前記Ｌは
０．５ ≦ Ｌ／Ｈ ≦ ３０
を満足する関係にあることを特徴とする。
【００２０】
請求項１９に記載の発明では、請求項１６ないし１８のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記反射部材は凹面からなる反射部材であり、前記導光板の前記出射面に前記凹面を向けていることを特徴とする。
請求項２０に記載の発明では、請求項１６ないし１８のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記反射部材は複数の平面からなる疑似凹面反射部材であり、前記導光板の前記出射面に前記疑似凹面を向けていることを特徴とする。
請求項２１に記載の発明では、請求項１６ないし２０のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子は１列に配列されており、この素子列と前記導光板の長さ方向が平行に配置されていることを特徴とする。
請求項２２に記載の発明では、請求項１６ないし２１のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子は白色ＬＥＤであることを特徴とする。
【００２１】
請求項２３に記載の発明では、請求項１６ないし２２のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子は各々発光色が異なるＬＥＤが少なくとも２種類用いられており、各色光は前記導光板内で多重反射する時に混色され、前記導光板の前記出射面においては白色光となることを特徴とする。
請求項２４に記載の発明では、請求項１６ないし２３のいずれか１つに記載の原稿照明装置において、前記複数の発光素子は、その光束出射面が前記導光板の前記入射面に密着させてあることを特徴とする。
【００２２】
請求項２５に記載の発明では、請求項１６ないし２４のいずれか１つに記載の原稿照明装置を用いた画像読み取り装置を特徴とする。
請求項２６に記載の発明では、請求項１６ないし２４のいずれか１つに記載の原稿照明装置を用いたカラー原稿読み取り装置を特徴とする。
請求項２７に記載の発明では、請求項２５に記載の画像読み取り装置、または請求項２６に記載のカラー原稿読み取り装置を用いた画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の照明装置によれば、比較的単純な構成の導光板を用いることで、照明効率が高く、主走査方向にも、副走査方向にも照度ムラの少ない原稿照明装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の照明装置の基本概念を示す側断面図である。
図２は本発明の照明装置の光源ユニットの分解斜視図である。
両図において符号１は光源としてのＬＥＤ、２は導光板、３は光源装置、４はコンタクトガラス、５は原稿面をそれぞれ示す。
複数のＬＥＤ１は細長い基板１ａの長手方向に或る所定の間隔を置いて配列されている。複数のＬＥＤ１と基板１ａが一体になったものを光源ユニットと呼ぶ。その長手方向に沿って、板状の透明材料からなる導光板２が配置されている。導光板２は、ＬＥＤ１に向いた面２ａが光の入射面、その対向面２ｂが光の出射面とされ、少なくとも長手方向に沿った他の２面（側面と呼ぶ）は光の反射面２ｃとして使用される。光が全反射領域の角度で入射する場合は、反射面２ｃは平滑面でさえあれば特に何の加工も必要ないが、そうでない場合は、例えばアルミニウム蒸着などの全反射処理をしておくか、あるいは光輝アルミ板を密着させておくとよい。
ＬＥＤを配置する所定の間隔とは、原稿面上における照度ムラが、カラー原稿で許容される例えば１２％以内に収まるような配置間隔を言う。この間隔はＬＥＤの発光分布や、導光板の寸法等によって変わるので、実測値を基に定める。
ＬＥＤの光出射面と導光板２の入射面２ａとは密接状態で示してあるが、必要に応じて離して配置しても良い。
なお、図２は、分かりやすくするため、導光板２と光源ユニットはずらして示してある。
【００２５】
図３はＬＥＤの出射光の分布を説明するための図である。同図（ａ）は理想的な配光分布を示す図、同図（ｂ）は実用されているＬＥＤの規格の一例を示す図である。
同図（ａ）において符号１Ｌは光出射面、Ｑ１は発光の光量分布曲線をそれぞれ示す。
ＬＥＤ１は原則として光の出射面１Ｌの法線方向に最大光量が存在する。ＬＥＤ１の発光中心において光出射面に立てた法線を、ＬＥＤ１の光軸と呼ぶ。光軸からの傾き角θに対する光量レベルは一般にｆ（θ）で表される。理想的な配光分布の場合、
ｆ（θ）＝ｃｏｓθ
で表され、その光量レベルを曲線で結ぶと、同図のように断面が円になる。この図は光軸上の光量レベルを１として他を相対値で表している。ＬＥＤが点光源であると見なせる場合、分布曲線Ｑ１は立体的に見ると直径１の球形状になる。この分布をランバート分布と呼んでいる。光量レベルが２分の１になる法線からの発光角度を半値角と呼んでおり、この分布の場合、半値角は６０°となる。
同図（ｂ）は数ある規格の内の１つを示している。同図において符号Ｑ２は規格値を表す光量分布曲線を示す。この規格値は（ｃｏｓθ）１．５の式で近似できる。この規格では半値角はおよそ５１°になっている。
実製品は規格値を下回ることがないように作られるのが通例で、部分的には規格値より出力が大きいことがある。
【００２６】
ＬＥＤ１と導光板２の組み合わせは、枠に取り付けられ光源装置３として、原稿面が置かれるコンタクトガラス４の法線に対して、ＬＥＤ１の光軸が３０°ないし４５°くらいの角度に傾斜して配置されている。原則として原稿面における照度分布が最大になるような位置におけるコンタクトガラスの法線に読み取り方向を一致させ、原稿からの反射光は光源装置３に保持された第１ミラー３ａにより所定の方向に反射される。
【００２７】
図４は本発明の基本構成例を説明するための図である。
同図を用いて、導光板によってＬＥＤ１からの光束が導かれる様子を説明する。
導光板２の長手方向に垂直な断面の形状は、入射面２ａと出射面２ｂの長さが等しい長方形とし、その長さに対して反射面２ｃの長さが２倍になるよう設定し、ＬＥＤ１は導光板２の入射面２ａの中央部に密着させた。このように、長方形の幅に対する長さの比を矩形比と呼ぶことにする。この例では矩形比は２になる。この構成では、入射面２ａと反射面２ｃが直交しているので、ＬＥＤ１の光軸Ｌ０は、反射面２ｃに平行になる。
ＬＥＤ１と入射面２ａが密着していない場合、ＬＥＤからの光束は一旦空気中に出射し、そのあとで導光板２に入射するので、入射の時点で導光板２の屈折率に基づく屈折が生じ、光束の広がり角度が空気中におけるそれより小さくなる。ＬＥＤ１と導光板２が密接している場合は、見かけ上屈折の現象は存在しないが、導光板中における光束の広がりは屈折の結果生じる光束の広がりと同じになる。同図においては、導光板２としてガラス、あるいはアクリル等を用いることと、計算の便宜上を含めて考え、屈折率１．５として示してある。この場合、導光板２の空気に対する臨界角はおよそ４１．８°となり、ＬＥＤ１からの出射角が９０°の光束が導光板２に入ったとしても、導光板中へは、上記光軸に対して４１．８°の角度で入り、これ以上大きな角度の光線は存在しない。因みに、この最大角度で入った光線は、反射面２ｃに対して９０°−４１．８°＝４８．２°の入射角となり、この角は臨界角４１．８°より大きいため、２ｃ面を特に反射性処理しなくとも、全反射が生ずる。それ以外の光線は２ａ面に入射するときの角度が４１．８°より小さいため、２ｃ面に対しては４８．２°より大きい入射角となって、やはり全反射となる。このように、側面に入射するすべての光線に対して結果的に全反射となる場合、この側面を便宜上鏡面と呼ぶ。
【００２８】
上記の現象は媒質の屈折率が１．５であることを前提としているが、ここで、屈折率がさらに低い場合について考える。
ＬＥＤから臨界角θで入射した光線が、入射面と直交する反射面において全反射光線となる条件は、上記の式を援用すれば、９０°−θ＝θとなる。したがって、θ＝４５°が得られる。臨界角が４５°になる媒質の屈折率は、
ｎ＝ｓｉｎ４５°
で求められ、
ｎ＝√（２）≒１．４１４２
となる。
すなわち、屈折率約１．４１４２以上の媒質を用いれば、２ｃ面に特に反射性の処理を施さなくても、入射面から入ったＬＥＤの光束は、入射面と直交する側面に対し必ず全反射光束となる。
【００２９】
透明部材として実用的に入手しうる材料を考えると、最も小さい屈折率はおよそｎ＝１．３５である。この媒質の臨界角は約４７．８°である。この媒質を本構成例に適用すると、臨界角で入射した光線は、入射面に直交する反射面に対する入射角が９０°−４７．８°＝４２．２°となり、これは全反射条件にならない。逆に入射面に４２．２°で入射した光線が側面に対して全反射条件になる。したがって、この角度４２．２°に対応する光源の出射角度約６５°より外側の光束は、側面において全反射光にならず、側面から出て行ってしまうことになる。この光量分は照明装置にとって損失となるので、その大きさを見ると、配光分布が（ｃｏｓθ）１．５の場合、出射角度６５°における光量レベルは約０．２７となる。そして、その角度より大きい角度に含まれる光量は、光軸対称の両側を合わせても２％程度にしかならない。したがって、光量損失だけを考えるなら、任意の透明媒質において、側面の反射性処理を省略して構わない。ただし、側面から出た光線が、迷光となって画質劣化に影響を与える場合は、その対策を講ずる必要がある。
【００３０】
ＬＥＤ１から出射面２ｂに直接向かう角度α１の範囲の光束は、同図に「直接光束」と示した範囲に発散して出ていく。ＬＥＤ１から上記直接光束より外側に出た角度α２の範囲の光束は、反射面２ｃによって反射され、出射面２ｂから１回反射光束として出ていく。それより外側の光束は臨界角迄の角を示すα３迄の光束だけが２回反射光束となる。
反射面２ｃは２面あり、両者を分けて説明する都合上、片方をｃ１面、他方をｃ２面として区別する。
反射面ｃ１は鏡面であるから、ＬＥＤ１の虚像１’が所定の位置に生ずる。角度α２の範囲の光束は、この虚光源からの光束であるかのように反射する。そして、出射面２ｂを出射後は同図に「ｃ１面１回反射光束」として示した範囲に発散して出ていく。
ｃ２面による反射光も、光軸に関し上記と対称的に同様な発散光として出ていく。
反射面の反射率が１００％であれば、さらに複数回反射の光束も考慮に入れるべきであるが、実際には光源からの出射角が大きくなるほど光量レベルが小さくなることと、２回反射光は角度α３の範囲しかなく、原稿面照度に対する寄与率が急激に小さくなるので、基本的には１回反射までで大勢を判断してもあまり大きな間違いは生じない。
同図においてハッチングを施した領域は、直接光と１回反射光が共通的に通過する領域である。この領域を光束の重複領域と呼ぶ。したがって、この領域に読取領域を置けば、比較的高い照度の照明が得られる筈である。
【００３１】
図５はＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し３０°傾けた時の照度分布を示す図である。
光源装置の光軸Ｌ０に対して法線Ｎがγ＝３０°傾斜した読取面を想定する。ただし、同図においてはコンタクトガラスの厚さと、それに伴う光線の屈折は省略してある。したがって、導光板２と原稿面の間の距離が小さすぎると、コンタクトガラスの厚さが十分取れない場合も生ずる。その場合でも、読取位置固定で原稿移動型の画像形成装置には使用可能である。また、読み取り領域が導光板２自身で遮断されないような限界位置に、原稿面を設定した。
同図において符号Ｇは原稿面における相対照度を示す曲線である。照度の算出は、出射面２ｂが光軸と交わる位置Ｐにおける、ＬＥＤからの直射光による照度を１として、光源の配光分布を（ｃｏｓθ）１．５と仮定し、原稿面上各点の相対距離、原稿面への入射角度を考慮してある。以下のすべての図において同様である。
照度分布曲線Ｇの不連続な部分は、直接光束あるいは１回反射光束の限界光線によって形成される。
読取面（原稿面）と図４におけるハッチング領域の交わる幅をもった領域が照度最高になり、この位置において読取面に立てた法線Ｎ方向（読取方向）の領域が最大読取光束幅Ｂとなる。同図ではＢは導光板２の厚さ（断面の幅）のおよそ０．１８倍であった
仮に、上記最大読取光束幅Ｂを２ｍｍにしたければ、導光板２の断面の大きさはおよそ、幅１１ｍｍ、長さ２２ｍｍにすればよいことになる。
なお、同図において１回反射までに含まれる光束の角度は半値角より大きく、片側６４°であり、その角度における光量レベルは、光量分布を（ｃｏｓθ）１．５分布と仮定した場合、その角度における光量レベルはおよそ０．２９となる。ランバート分布と仮定した場合でも、およそ０．４４にしかならない。
【００３２】
ここで、導光板２と原稿面の距離について考察する。
光源移動型のスキャナーの場合、原稿載置面としてのコンタクトガラスは少なくとも３ｍｍ位は必要である。それに対し、原稿移動型のスキャナーの場合は、コンタクトガラスにかかる負荷が比較的小さいので、上記より薄くても使用可能である。ただし、機械的強度のことを考えると、あまり薄くすることは好ましくない。できれば、少なくとも２ｍｍの厚さは確保したい。
コンタクトガラス（合成樹脂の場合も含めて）はある程度の屈折率を有するので、図５における導光板２と原稿面との距離をそのまま２ｍｍ以上に設定する必要はない。例えば、厚さ２ｍｍで屈折率１．３５の媒質をコンタクトガラスとして用いた場合、その厚さ方向の距離は、空気中の距離としてはおよそ１．５ｍｍに相当する。
したがって、最大読取光束幅Ｂを２ｍｍとみなすとき、導光板２と原稿面との間の距離がその３分の２以上あれば使用可能であると考えて良い。
逆に導光板２と原稿面との間の距離が最大読取光束幅Ｂの３分の２以上になっていないときは、最大読取光束幅Ｂの方を２ｍｍ以上のしかるべき値に設定することで使用可能な構成にすることができる。
【００３３】
図６、７はＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し４５°傾けた時の照度分布を示す図である。図６は図１と同様な副走査断面を示す図、図７は、ＬＥＤを含み、副走査断面に対し４５°傾けた断面を示す図である。
図６において、光軸Ｌ０が原稿面５と交わる点に立てた法線Ｎに対し、光軸Ｌ０をγ＝４５°に傾けた。符号Ｇは本構成における原稿面上の照度分布曲線である。比較のため、図５に示した照度分布曲線をＧ’として点線で示した。曲線ＧはＧ’に比べて最高照度が大きく、最大読み取り幅Ｂも図５に示したそれより大きくなっている。図６ではＢは導光板２の厚さ（断面の幅）のおよそ０．４５倍であった
仮に、上記最大読取光束幅Ｂを２ｍｍにしたければ、導光板２の断面の大きさはおよそ、幅４．５ｍｍ、長さ９ｍｍにすればよいことになる。
図７は主走査方向に対して４５°傾いた方向にある原稿面に達する光束の状態を示している。光束は導光板中を４５°の斜めに通過するので、光路は図６の場合の約１．４倍の長さに延びている。主走査方向に関し傾いた光束は、入射面、出射面において主走査方向の屈折が生ずるので、光束は立体的なズレが生じ、厳密に言えば１平面では表せないが、照度分布変化の傾向を説明するためなので、簡略化した。
符号Ｇ４５はこの断面における照度分布曲線を示す。照度分布の計算法は図６と同じ基準であるから、照度低下の著しさがよく分かる。原稿面５の同じ位置に、より近い位置にある複数のＬＥＤからの光束も重畳されるので、Ｇ４５の照度分布の寄与率は小さくなり、最大読取光束幅Ｂの大きさに影響を与えることはない。
ただし、最大読取光束幅Ｂの範囲内における照度の変化を見ると、最大値に対する最小値の比は８５．３％であり、照度ムラで言えば１５％近くまである。これを解消するには、読み取り幅をはさんで導光板２と反対側に、図示しない反射鏡を適宜な角度に置いて、無駄に原稿面を照明している光束を折り返してやると良い。折り返しにより、照度の勾配が逆向きになり、先に示した最大値と最小値の比がより小さくなる。
【００３４】
図８は照度ムラを解消するための構成例を示す図である。
本構成は、図６に示した複数の発光素子を含む導光板２と同形の導光板２’を、読取領域をはさんでほぼ対称的に配置したものである。
原稿面５における照度分布曲線Ｇは、それぞれの導光板２、２’による照度分布曲線Ｇ’とＧ”（ともに破線で示す）の合成になる。合成前のそれぞれは、読取領域に関して対称になっているので、逆勾配の部分が重なるところはほぼ平坦になり、照度ムラの問題はほとんどなくなる。
ところで、上記構成例では屈折率１．５の透明媒体を用いることで説明してきたが、単なる反射鏡を２枚、空気中に対向させて配置した構成にしても照明系装置を作ることができる。
【００３５】
図９は本発明の他の構成例を説明するための図である。
発光素子１の光軸Ｌ０は、原稿面５に対し所定の角度、同図の場合図６と対応させるため４５°、に傾斜して配置されている。
本構成例は、２枚の反射鏡ｃ１、ｃ２が発光素子１の光軸Ｌ０に関し対称に対向配置されている。この構成は、図６における導光板の屈折率をｎ＝１と定めたのとほぼ同じと見なせるので、本構成例における２枚の反射鏡ｃ１、ｃ２を一体とみなし、導光板２と呼ぶことにする。したがって、光の入射面２ａ、出射面２ｂは実質的な面は存在しないが、図４に示したのと同じ定義を用いる。
本構成例の導光板２は図６における構成例と同様、矩形比を２とした。また全体の大きさは、図６における導光板２の媒質の屈折率が１．５としてあるので、本構成例では導光板２の大きさを１．５分の１に形成してある。このようにすると、原稿面照度分布の違いが対比しやすくなる。図９において、本構成例による照度分布曲線を実線のＧ、図６に示した照度分布曲線を破線のＧ’で示した。両曲線は原稿面と、最大読取領域幅Ｂの中央部を一致させて示した。両者は照度レベルで若干の差があることと、不連続の位置が少しずれてはいるが、傾向としては非常に類似性がある。
【００３６】
本構成例では反射面ｃ１、ｃ２を同じ長さで示してあるが、この構成の場合は必ずしも同じ長さにこだわらなくて構わない。特に図示してないが、それぞれの長さは、設計上の必要に応じて変えても良い。すなわち、側面の、出射面２ｂに連なる２つの端部に到る発光素子からの距離が相異なる構成になっても構わない。
図９から分かるように、導光板内の屈折率の違いは本発明にとって本質的な問題ではない。以下に述べる本発明の各種構成例において、説明上は屈折率をｎ＝１．５として扱っているが、矩形比等の形状さえ選べば、基本的には屈折率ｎ＝１の媒質にも当てはまる。後述の、光の反射面を光軸に対して傾斜させた構成は、例えば、アルミの引き抜き材等で簡単に構成できる。ただし、後述の光の出射面２ｂの形状を変化させたものはｎ＝１の媒質の場合、形状変化の効果がない。
図４ないし９に示した構成例で、矩形比を２と定めたのは特に意味があるわけではない。そこで、矩形比が２より小さい場合について以下に考える。
【００３７】
図１０は矩形比１の導光板を用いた場合の光束を説明する図である。
同図において、虚光源１’からの光束は臨界角を含む光束となり、出射面２ｂを出た光束は、同図に「ｃ１面１回反射光束」として示した広い範囲に出射する。ｃ２面による虚光源１”に関しても同様である。この構成例では、光束の重複領域が存在することは間違いないが、その領域に、γ＝３０°もしくは４５°だけでなく、任意の角度γに傾斜した原稿面を配置することができない。
その理由は、重複領域を通るように原稿面を設定しても、その領域中の任意の位置から原稿面に立てた法線の延長が導光板２を通過するようであれば、導光板２が読取領域を遮蔽してしまい、使用不可となるからである。これを纏めると、導光板２の出射面２ｂの両端を直径とする円弧Ｒより外側に十分な大きさの重複領域がなければ、読取領域を設定することができないと言うことである。同図においては、γ＝４５°付近の原稿面が辛うじて置けるが、読取領域はほとんど確保できない状況が分かる。ただし、同図ではまだ、コンタクトガラスの厚さは考慮していない。
したがって、矩形比１の導光板では、高照度の原稿照明領域を確保することができない。
【００３８】
図１１は矩形比１．５の導光板を用いた場合の光束を説明するための図である。
同図において、光束の重複領域にγ＝４５°に傾斜した原稿面を置くことはできるが、γ＝３０°に傾斜した原稿面では、実用的な幅の読取領域を設定することができない。このことは、虚光源１’（あるいは１”）からの光線の、出射面２ｂの虚光源に近い側の端における出射角（同図のβ）が関係している。この出射角βより小さい角度で原稿面を設定することができない。なぜなら、そのような原稿面を設定しても、導光板２自身が邪魔をして光束の重複領域からの読取光束を得ることができないからである。ただし、上記出射角βが例えば３０°のとき、原稿面傾斜角γを３０°に設定しても、読取光束の幅は０であり、実用的な読取光束の幅が得られないので、少なくとも、γ＞βでなければならない。原稿面と読み取り方向は直交しているので、読取領域の方から見て上記出射角が設定可能な範囲であっても（例えばβ＝３０°のとき、γ＝６０°に設定したとしても）、そのとき原稿面が導光板２に当接してしまうかも知れない。したがって、γとβの直接的関係のみならず、γの余角もβと関係してくる。すなわち、９０°−γ＞βの関係が必要になる。
γ＝４５°の場合、余角も４５°になるので、傾斜角度４５°が、原稿面として最も設定しやすい角度である。最大読取幅Ｂを確保したとき、コンタクトガラスのスペースとして前記した最低限の距離を確保できる条件は、丁度同図に示す構成になっている。したがって、屈折率が１．５の場合、矩形比は原則として１．５以上のものを用いることが望ましい。ただし、屈折率が小さくなると、βはより小さくなるので、より小さい矩形比のものでも使用可能になる。
【００３９】
図１２は本発明の他の構成例を説明するための図である。
同図は図４に示した導光板の厚さを変えた例を示している。
図１２は導光板２の厚さ（断面における幅）が図４のそれに比べて、３分の１にしてある他はすべて同じである。すなわち、矩形比は６になる。
この形状の場合、４回反射までの光束が図４に示した形状における１回反射の光束と同じ角度範囲になる。しかし、３回反射と４回反射の光束は、出射面２ｂからの出射角度がかなり大きくなり、原稿面の中央部付近へ到達しなくなり、最大読取光束幅に影響を与えなくなるので、同図では省略した。
【００４０】
図１３はＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し３０°傾けた時の照度分布を示す図である。
読取面に至る光束はこれまでの説明と基本的には同じなので詳細な説明は省略する。
同図ではＢは導光板２の厚さ（断面の幅）のおよそ０．３倍であった。
仮に、上記最大読取光束幅Ｂを２ｍｍにしたければ、導光板２の断面の大きさはおよそ、幅６．７ｍｍ、長さ４０ｍｍにすればよいことになる。
また、同図において２回反射までに含まれる光束の角度は半値角より小さく、片側３５．２°であり、その角度における光量レベルは、（ｃｏｓθ）１．５分布の場合およそ０．７４である。
すなわち、同図に示した構成は図５に示した構成に比べてあまり小さくすることができず、光の利用効率がかなり小さくなる。
【００４１】
図１４はＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し４５°傾けた時の照度分布を示す図である。
本構成例では、図１２に示した導光板２に対して、傾斜角γ＝４５°の原稿面を置くとすれば、最大読取光束幅Ｂは前記γ＝３０°の場合よりやや広く、導光板の厚さに対して０．４５となるので、この幅を２ｍｍにするためには、導光板２の断面の大きさはおよそ、幅４．５ｍｍ、長さ２７ｍｍにすればよいことになる。
ただし、最大読取光束幅Ｂの範囲内における照度の変化を見ると、最大値に対する最小値の比は８４．２％であり、照度ムラで言えば１６％近くまである。これを解消するには、読み取り幅をはさんで導光板２と反対側に、図１４に２点鎖線で示した反射鏡Ｍを適宜な角度に置いて、読取領域に入らず無駄に原稿面を照明している光束を折り返してやると良い。折り返しにより、照度の勾配が逆向きになり、先に示した最大値と最小値の比がより小さくなる。あるいは、図８に示したように、ＬＥＤ１を含む導光板２を読取領域に関してほぼ対称的に配置するとよい。
念のため、３回反射まで調べてみると、光出射面２ｂを出てからの光束の向きが光軸から離れすぎ、３回反射を含む読取幅が取れなくなる。しかし、上記のように反射鏡による折り返しを行えば、３回反射、場合によっては４回反射も、少なくとも片方（反射面ｃ１側）の一部は有効に利用することができる。
【００４２】
図１５は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
本構成例はさらに矩形比を大きく、１５にした場合の照度分布を調べたものである。この例でも、最大読取光束幅Ｂのため、光軸の傾斜角はγ＝４５°にした。
この構成では３回反射までが最大読取光束幅Ｂに寄与している。しかし、図１４と同様、幅Ｂ内の最大値に対する最小値の比が８６．５％となり、照度ムラでは１３．５％になっている。したがって、この構成の場合も導光板２と対向する位置に対向反射鏡Ｍ（図示省略）を設けるなど、照度ムラ解消策を講ずる必要がある。以下の各構成においても、照度ムラに関してはほぼ同様なので、特に図示はしないが、対向反射鏡を設けるか、ＬＥＤ１を含む導光板２を対称配置することが望ましい。
【００４３】
図１６は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
本構成は、図４に示した導光板の一部を変形したものである。すなわち、反射面２ｃのうち、出射面２ｂに近い側はそのままとし、入射面２ａに近い側を光軸に対して傾斜した面ｃ３、ｃ４として構成した。ｃ１、ｃ２面の長さは導光板断面長さの３分の１とし、ｃ３、ｃ４の傾斜の程度は、ＬＥＤ１の虚像が反射面ｃ１、ｃ２面の延長上にできるよう定めた。このような形状の場合も、最大の幅に対する最大の長さの比を用いて先の矩形比を援用する。以下の各種変型例についても同様とする。したがって、この構成の矩形比は２となる。見方を変えれば、本構成例は図１５に１点鎖線で示した矩形比２の長方形２０に内接する６角形になっている。ただし、ここでいう内接とは、一部の辺が長方形に一致する場合も含むものとする。
そのような導光板を、図６に示すように、原稿面に対してγ＝４５°の傾斜を以て配置した。このように構成することで、図４に示した角度α１、α２に含まれる光束よりさらに外側の、角度α３に含まれる光束も１回反射で出射面２ｂを出ていく。この光束は出射後、最大読取光束幅Ｂを完全に含む範囲に発散しており、その分、図６の場合に比べて光量が加算されている。
図５と図６の比較で分かるように、光軸の傾斜角度を３０°にすると、最大読取光束幅Ｂがあまり大きく取れない。したがって、本構成例以下では、矩形比２の場合は光軸の傾斜角をすべて４５°として示した。
【００４４】
この構成により、図６においては１回反射に寄与しなかった光束が、本構成では最大読取光束幅Ｂの範囲に有効な光束をもたらしている。
この効果は、傾斜した反射面ｃ３、ｃ４の傾斜方向が、光源側から見たとき、先へ行くほど広がった形になる方向になっているためである。言い方を変えれば、側面の傾斜方向は、入射面側より出射面側の方が光軸から離れる方向になっている。
その結果、最大読取光束幅Ｂの位置は図６の場合と同じ位置であるが、その位置の最大照度値が上昇している。同図における符号Ｇは本構成による照度分布を表す曲線であり、Ｇ’は図６における照度分布を表す曲線である。
また、図１６においてｃ３、ｃ４面の反射に含まれる光束の角度は光源からの９０°出射に対する臨界角迄含んでいるので、その角度における光量レベルは配光分布の如何に関わらず０である。この構成では有効利用できる光束の範囲が臨界角に達しているので、２回反射まで考える必要はない。
反射面ｃ３、ｃ４の傾斜角度は、便宜上それぞれによる虚光源が反射面ｃ１、ｃ２の延長上にできるように設定したが、虚光源が更に実光源に近づくように、あるいは遠ざかるように設定しても良い。
【００４５】
図１７は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
同図は図１６の導光板の形状を変えた例を示す図である。
図１７において導光板２の出射面の形状が、入射面２ａと平行な面ｂ１と、それに連接し、原稿面に遠い側が面ｂ１に対して傾斜したｂ２面とを有している。ｂ２面の傾斜の度合いは特に限定条件はないが、同図においては４０°に設定してある。本構成例は矩形比２の長方形２０に内接する７角形になっている。
これまで説明してきた構成例はみな光軸対称の導光板を用いてきたが、本構成例は光軸に関して非対称に構成されている。この構成のねらいは、導光板２から遠くへ届く光束を、出射面の形状を変えることで、読み取り領域の近くに照射できるようにすることである。この構成によって、読み取り領域に寄与していなかった直接光の一部が、読み取り領域内に入ったが、逆に、それまで読み取り領域内にあったｃ２面１回反射光束が、一部読み取り領域から外れてしまい、ｃ４面１回反射光束が出射面ｂ２面に対してほぼ全反射となり、原稿面側へ出て行かなくなってしまった。結果的には光量の減少の方が大きくなったので、この構成は最大照度がかえって低下する。同図において最大読取光束幅Ｂに照度が寄与しない光束および虚光源は省略してある。以下の図においても同様である。
なお、この構成例では、導光板２と原稿面５との間の距離が最大読取光束幅Ｂの幅の３分の２を下回っている。したがって、最大読取光束幅Ｂの幅を例えば３ｍｍに設定することによって、上記距離を１．５ｍｍ以上確保できる。
【００４６】
図１８は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
同図は図１７の導光板の形状を更に変えた例を示す図である。
図１８において、導光板２の形状は、出射面ｂ１も反射面ｃ１に対して傾斜しており、ｃ２、ｃ４面の代わりに、ｃ６面で構成されている。ｂ１面、ｂ２面は光軸Ｌ０上で連接し、互いに外側に向くよう傾斜しており、ｂ１面は入射面２ａに対して１０°、ｂ２面は逆方向に２０°傾斜している。このように構成しても、入射面２ａとｃ１面を含む外接の長方形２０の矩形比はこれまでと同じ２になるように設定している。
ｃ６面は、上記外接の長方形の、ｃ１面に対向する面（図４におけるｃ２面）の延長上にＬＥＤ１の虚像１””ができるように設定した。
この構成にすることによって、ｃ１面による虚光源１’からの光束の最大読取幅Ｂへの寄与分がなくなった代わり、ｃ３面によるそれと、ｃ６面によるそれが大きくなり、結果的に図１７に示した構成例より原稿面照度が大きくなった。
直接光と１回反射光が共に通過する領域に読取領域を設定すると、最大読取光束幅Ｂは、導光板２の厚さに対して０．３７となるので、この幅を２ｍｍにするためには、導光板２の断面の大きさはおよそ、幅５．５ｍｍ、長さ１１ｍｍにすればよいことになる。
【００４７】
図１９は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
同図は図１８の導光板の形状を更に変えた例を示す図である。なお、以下の図では外接の長方形２０は省略した。
図１９において、ｂ２面とｃ６面は図１８に示した形状と同じである。そして、本構成例では光軸Ｌ０に関して対称形に構成している。
本構成によれば、最大読取光束幅Ｂに対して、反射面ｃ５による１回反射光束の寄与率が高まり、原稿面照度の絶対値は図１８の場合と大差ないが、最大読取光束幅Ｂがより大きくなっている。最大読取光束幅Ｂは、導光板の厚さに対して０．５３となるので、この幅を２ｍｍにするためには、導光板２の断面の大きさはおよそ、幅３．７ｍｍ、長さ７．４ｍｍにすればよいことになる。
本構成例のように、両側面がともに入射面２ａから見て開く方向に傾斜している場合は、媒質の屈折率ｎが先に示したｎ＝１．４１４２より小さい場合でも側面に反射処理を施さなくとも全反射が生ずるようになる。透明部材として実用的に入手しうる材料を考えると、最も小さい屈折率は前記したようにおよそｎ＝１．３５である。この媒質の臨界角は約４７．８°である。したがって、入射面２ａから臨界角で入った光線が、側面の反射面でも臨界角になる条件は、反射面の傾斜角が（９０°−４７．８°）−４７．８°＝−５．６°となる。したがって、側面の反射面ｃ５、ｃ６が入射面２ａに対してそれぞれ約５．６°傾斜していればよい。この角度は、同図の構成の場合、矩形比がおよそ２．５の場合に当てはまる。矩形比がそれより大きい場合は、任意の媒質において側面の特別な反射面処理が不要になる。
逆に言えば、上記のように、反射面が傾斜している場合、その角度に対応して、特別な反射面処理が不要になる屈折率ｎが定まる。そのｎの値は当然１．４１４２より小さい値となる。
【００４８】
図２０は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
先に、図１１の説明において、ｃ１面あるいはｃ２面による、１回反射の出射光の出射角度βと原稿面傾斜角度γとの関係から矩形比１．５以上が好ましいという結論を出したが、図１７に示す構成例のように、出射面２ｂがｂ１、ｂ２と変形されている場合、特にｂ２のように、面の角度が変化している場合は、先のβとγの関係が成り立たなくなる。したがって、矩形比も下限が特定できなくなる。更に、図１８に示すように、ｂ１面も傾斜していて、ｃ２面がなくなってｃ６面が用いられた場合、また、図１９に示すように、ｃ１面もなくなってｃ５面が用いられた場合、においても同様のことが言える。
図１９に示した構成例の考え方を矩形比１の長方形２０に適用した例を図２０に示す。
同図で分かるように、この構成では矩形比１でありながら、原稿面傾斜角度γ＝４５°を設定することができる。ただし、原稿面照度分布に対する虚像１’、１”の寄与率はあまり大きくない。したがって、このような構成では、必ずしも光束の重複領域にこだわらなくても、所望の読取領域を設定することが可能になる。
【００４９】
図２１は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
本構成例は、導光板２の形状が、図６に示した形状におけるｃ１面を、図１９に示したｃ５面に置き換えた形状とし、ＬＥＤ１をｃ２面側へ寄せたものである。寄せた量は、光軸Ｌ０が出射面２ｂの断面における長さの３分の１の位置を通るように設定した。
この構成は、比較的単純な形状でありながら、光束が有効に利用できており、最大読取光束幅Ｂ、および照度分布曲線Ｇの最大値ともに、矩形比２の構成例の中では最も大きくなっている。比較のため、図１６に示した構成による原稿面照度分布曲線をＧ’として破線で示した
この構成では、最大読取光束幅Ｂは、導光板の厚さに対して０．５７となるので、この幅を２ｍｍにするためには、導光板２の断面の大きさはおよそ、幅３．５ｍｍ、長さ７ｍｍにすればよいことになる。
導光板２と原稿面５との距離が小さくなりすぎる場合は、前記したように、最大読取光束幅Ｂを３ｍｍ、あるいは４ｍｍに設定すれば、各寸法がその比率に応じて大きくなり、実用可能な大きさに設定できる。
本構成例のように、片方の側面だけが入射面２ａに対して傾斜している場合にも、少なくともその傾斜面に関しては、図１９の説明において示したように、導光板として用いる媒質の屈折率と傾斜角度との関係によっては、その面の特別な反射面処理が不要になる。
【００５０】
図２２は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
本構成例は、図１６の構成例を踏まえて、矩形比６の導光板において、反射面ｃ１、ｃ２のＬＥＤに近い側の一部を傾斜面としたものである。傾斜面の設定は図１６の考え方と同じにした。
図１４を見れば分かるように、矩形比が大きい場合は、読み取り領域に対して寄与する虚光源の数が多いことと、最大読み取り幅Ｂがあまり大きくならないことのため、原稿面照度を確保する目的のためには、図１７ないし１９に示したような、出射面２ｂを分割する方法は得策ではない。したがって、矩形比が大きい場合は、虚光源を実光源近くに形成させる図１６の方法が有利であると考える。
結果を見ると、原稿面の照度分布は図１４に示した構成のそれと比べて１５％以上高くなっている。また、最大読取光束幅Ｂも１５％以上大きく、導光板の厚さに対して０．６となっている。したがって、この構成で最大読取光束幅Ｂを２ｍｍにするためには、導光板２の断面の大きさはおよそ、幅３．３ｍｍ、長さ２０ｍｍにすればよいことになる。
【００５１】
図２３は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
本構成は、導光板２の形状をより単純化したものであり、出射面２ｂは分割せず、反射面ｃ５、ｃ６は図１９における反射面ｃ５、ｃ６と同様な考え方によって形成してある。
この構成においては、原稿面照度は図２１の構成例におけるそれよりも少し小さくなっているが、図１４に示した構成例におけるそれよりもおよそ１０％ほど高くなっている。また、最大読取光束幅Ｂも、図１４に示した構成例におけるそれよりもおよそ６％大きくなっている。
【００５２】
図２４は本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
本構成は、図６における導光板の出射面２ｂを一方に傾斜させてｂ３としたものである。傾斜の方向は、導光板２の原稿面に最も近い角部が原稿面側から離れる方向である。角度の値に特に条件はないが、図２４においては傾斜角度は１０°とした。一般に、出射面の傾斜角を変化させると、出射光束は変化前に比べ相対的に出射面の法線の変化方向とは逆側に曲がる。したがって、原稿面における照度分布曲線Ｇは、変化前に比べれば、高照度部が図上において左方向へ移動する。
出射面の傾斜角をあまり大きくすると、虚光源１’と虚光源１”による光束の重複領域が狭くなるので好ましくない。
【００５３】
以上説明してきた本発明における導光板は、構成例によってその一部を示したように、光源ユニットの設置場所の諸条件が定まれば、それに応じて適宜導光板の形状を選択することができる。ここで、例としてあげた矩形比２、６、１５や、光軸傾斜角γ＝４５°などは、すべて説明の便宜上用いた数値であり、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。
次に、被照明面の照度分布に平坦部を持たせる方法について述べる。
【００５４】
図２９は以下に示す実施形態の構成概要を示す図である。
同図において符号Ｈは導光板の厚さ、Ｌは被照明面の有効照明幅、Ｏは光軸をそれぞれ示す。
光源としてのＬＥＤ１は同図の紙面に垂直な方向にアレイ状に配置されている。導光板２も光源の配置方向に長く延びている。ＬＥＤ１は導光板２の同図における長方形断面の、一方の短辺の中央部に配置され、端面に密着もしくは若干の隙間をあけて端面に正対している。端面に密着して正対させれば、ＬＥＤ１の発光分布特性に拘わらずＬＥＤ１から出射した光束はすべて導光板に入射する。ＬＥＤ１の中心は、上下２つの長辺（以後側面と呼ぶ）の中央を通る直線に一致して配置される。この直線を光軸Ｏとして、ＬＥＤ１からの光束は最大光量の方向が光軸Ｏに一致するよう配置される。
ＬＥＤ１からの光束は導光板２の一端面から入射し、一部はそのまま他端面から出射し、他の一部は側面で１回ないし複数回反射して他端面から発散光になって出射する。このような構成にすると、あたかも出射端面に新たな光源が存在するかのように光束が広がるので、この出射端面を２次光源と呼ぶことがある。
出射後の光束は凹面鏡３に達し、反射によって発散の程度が緩和されてコンタクトガラス４の原稿面（被照明面）５に到る。
導光板２は基本的には長さと幅と厚さを有する直方体の形状を有する。長さは被照明面のいわゆる主走査方向にほぼ等しいか、またはそれより長い長さを有している。幅は同図において左右方向（以下副走査方向と呼ぶ）に延びる長さのことであり、設計条件によって任意の長さを選び得る。厚さは同図において符号Ｈで示すように、長方形断面の短辺である。導光板２は原則として光軸Ｏが原稿面に対して平行になるよう配置される。
被照明面５における照度分布は図４０に示すように、一般に中央部付近が大きく、端に行くに従って小さくなるいわゆる釣り鐘型になる。ここで、同図における有効照明幅Ｌとは、副走査方向の照度分布の半値幅（最大照度の半分の値を超えている幅）と定める。
【００５５】
図３０、３１は本発明のある実施例を説明するための図である。図３０は副走査断面図、図３１は導光板の下からコンタクトガラスを見た平面図である。
本実施例の仕様を以下に示す。
ＬＥＤ
個数              ７個
出力              １Ｗ／個
特性              ランバート分布
発光面            ０．５ｍｍ×０．５ｍｍの一様発光面
導光板
長さ              ３５ｍｍ
幅                １０ｍｍ
厚さ                ３ｍｍ
凹面鏡
径                １０ｍｍ
曲率半径            ８ｍｍ
導光板光軸に対する凹面鏡光軸の傾き
２６°
２次光源と凹面鏡反射面中心の間隔
導光板光軸上６ｍｍ
コンタクトガラス
厚み              ３．２ｍｍ
材料              ｎｄ＝１．５１７
導光板光軸との距離
５．６ｍｍ
被照明面
位置              コンタクトガラス上面
大きさ            ２０ｍｍ（主走査方向）×１０ｍｍ（副走査方向）
【００５６】
図３２、３３は本実施例の照度分布を示す図である。図３２は被照明面中心部を通る副走査方向断面、図３３は同じく主走査方向断面の照度分布である。
これらの図は、２０ｍｍ×１０ｍｍの被照明面を１ｍｍ角の網目に分割して各網目における照度値をプロットしたものである。以下の実施例においても同様である。
図３２から分かるように、幅２ｍｍ程度の緩やかな照度分布領域を得ることができた。副走査方向の照度ムラをピーク値から１２％まで許容できるとすると、この分布で十分実用化できる。因みに図３３における主走査方向の照度分布も十分１２％以内に収まっている。
このグラフから有効照明幅を読み取ると、およそ５．７ｍｍとなり、導光板２の厚さＨとの比をとるとＬ/Ｈ≒１．９となっている。
【００５７】
図３４は本発明の他の実施例を説明するための図である。
同図において符号９１、９２、９３は平面鏡をそれぞれ示す。
本実施例の仕様を以下に示す。ただし、座標系は同図における上下方向をＹ軸方向、左右方向をＺ軸方向とし、導光板２の出射端面中心を原点（Ｙ＝０、Ｚ＝０）とする。
ＬＥＤ
個数              ７個
出力              １Ｗ／個
特性              ランバート分布
発光面            ０．５ｍｍ×０．５ｍｍの一様発光面
導光板
長さ              ３５ｍｍ
幅                １０ｍｍ
厚さ                ２ｍｍ
平面鏡１
幅                ３．５ｍｍ
導光板光軸に対する平面の傾き
４７°
中心位置の座標    Ｚ＝３、Ｙ＝１．３５
平面鏡２
幅                １．５ｍｍ
導光板光軸に対する平面の傾き
７２°
中心位置の座標    Ｚ＝５．１５、Ｙ＝０．６５
平面鏡３
幅                ２ｍｍ
導光板光軸に対する平面の傾き
９０°
中心位置の座標    Ｚ＝５．４、Ｙ＝２．３６
コンタクトガラス
厚み              ３．２ｍｍ
材料              ｎｄ＝１．５１７
導光板光軸との距離
４．５ｍｍ
被照明面
位置              コンタクトガラス上面
大きさ            ２０ｍｍ（主走査方向）×１０ｍｍ（副走査方向）
【００５８】
本実施例は、２次光源から出射される拡散光を複数の平面鏡からなる疑似凹面状の反射部材によって、短手方向をスキャナ照明に必要とする３ｍｍ程度の幅の平坦部が確保できる程度に収束させて、被照明面に導こうとするものである。基本的には、所定の凹面鏡を想定し、分割数（例えば３分割）を決めた後、それぞれの平面鏡（例えば９１、９２、９３）の副走査方向断面における反射面中点（またはその近傍）が想定した凹面鏡上の点（上記中心位置座標）に、そして反射面がその点における接線になるよう配置する。一般に凹面鏡の曲率が大きい部分は細かく分割するのがよい。このように構成した平面反射鏡の組み合わせを疑似凹面と呼ぶことにする。疑似凹面は少なくとも２個の平面反射鏡から構成される。隣接する平面鏡の反射面はほぼ連続していることが望ましいが、若干の隙間があっても光量損失以外に特に問題はない。
これは、従来技術として知られているような投写型画像表示装置の、インテグレータロッドとリレーレンズによって、光源光を画像表示素子に導く方法に近い手段と言える。インテグレータロッドの方式と最も異なる点は、インテグレータの方式では２次光源を物体として捉え、画像表示素子を像として、２次光源からの出射光を画像表示素子面上に結像させているところを、本発明の方式では２次光源を物体と捉えるのであれば、被照明面には光源そのものを結像せずに拡散光を当てる、あるいは２次光源光を複数に分割して被照明面に導く所にある。しかしこれも、短手方向の断面に限定した結像であり、長手方向における屈折・反射については考慮しない上に、本発明においては光を集めるばかりではなく、導光板のＨが小さいい場合には発散させる場合もあり、全く異なる光学系であるとも言える。
【００５９】
図３５、３６は本実施例の照度分布を示す図である。図３５は被照明面中心部を通る副走査方向断面、図３６は同じく主走査方向断面の照度分布である。
図３５から分かるように、幅４ｍｍ程度の緩やかな照度分布領域を得ることができた。副走査方向の照度ムラをピーク値から１２％まで許容できるとすると、この分布で十分実用化できる。因みに図３６における主走査方向の照度分布もほぼ１２％以内に収まっている。
このグラフから有効照明幅を読み取ると、およそ７．９ｍｍとなり、導光板２の厚さＨとの比をとるとＬ/Ｈ≒４となっている。
【００６０】
図３７は本発明のさらに他の実施例を説明するための図である。
本実施例の仕様を以下に示す。
ＬＥＤ
個数              ７個
出力              １Ｗ／個
特性              ランバート分布
発光面            ０．３ｍｍ×０．３ｍｍの一様発光面
導光板
長さ              ３５ｍｍ
幅                １０ｍｍ
厚さ              ０．３ｍｍ
凹面鏡
径                ９．５ｍｍ
曲率半径          １３ｍｍ
導光板光軸に対する凹面鏡光軸の傾き
２６°
２次光源と凹面鏡反射面中心の間隔
導光板光軸上６ｍｍ
コンタクトガラス
厚み              ３．２ｍｍ
材料              ｎｄ＝１．５１７
導光板光軸との距離
５．６ｍｍ
被照明面
位置              コンタクトガラス上面
大きさ            ２０ｍｍ（主走査方向）×１０ｍｍ（副走査方向）
【００６１】
図３８、３９は本実施例の照度分布を示す図である。図３８は被照明面中心部を通る副走査方向断面、図３９は同じく主走査方向断面の照度分布である。
図３８から分かるように、幅３ｍｍ程度の緩やかな照度分布領域を得ることができた。副走査方向の照度ムラをピーク値から１２％まで許容できるとすると、この分布で十分実用化できる。因みに図３９における主走査方向の照度分布も丁度１２％以内に収まっている。
このグラフは、一方の半値が取れないため、このグラフから有効照明幅を読み取ることはできない。別途この幅を超えたシミュレーションをすることにより、有効照明幅はおよそ８ｍｍであることが分かった。したがって、導光板２の厚さＨとの比をとるとＬ/Ｈ≒２６．７となっている。
【００６２】
ここで有効照明幅Ｌについて考察する。
照度分布のピーク値近傍で、照度の平坦部がある程度存在することが望ましいことはすでに述べた。その幅は、読み取り光学系の受光素子等との関係によって定まるものであるが、通常平坦部としては少なくとも１ｍｍ程度は必要になる。先に述べたように、機構的な許容誤差等を考慮した場合は若干の余裕を持たせる必要があり、これを半値幅Ｌで表現すると少なくとも２ｍｍくらいは必要になる。
逆にＬを大きくすると言うことは必要以上に平坦部の幅が大きくなることであり、その分光量損失につながる。実用的には１０ｍｍもあれば十分である。
これを纏めると、次式のようになる。
２≦Ｌ≦１０
【００６３】
これに対して導光板２の厚さＨは材料強度の関係からあまり小さくすることができない。材料が合成樹脂製であるとすれば、少なくとも０．３ｍｍは必要である。
一方有効照明幅との関係で見ると、例えば、Ｈが０．３程度の場合には所望の平坦部を得るために、反射部材３によって導光板２からの出射光を発散させる必要があり、このとき、Ｌ＝８、あるいはＬ＝９くらいにすると所望の平坦部が得やすいことが分かった。したがって、Ｌ／Ｈ≦３０にするのがよい。
また、Ｈ＝４程度の場合には、反射部材３によって等倍、あるいは少し収束させた光束を被照明面に当てることで高効率を得られることが分かった。したがって、Ｌの最小値を考慮して、０．５≦Ｌ／Ｈとする。
これを纏めると、次式のようになる。
０．５≦Ｌ／Ｈ≦３０
【００６４】
次に、本発明に用いることのできる光源について述べる。
本発明においては、光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）が最も適している。中でも、あらゆる原稿の読み取りに対応できるようにするため、白色ＬＥＤを用いるのがよい。
白色ＬＥＤには幾つかのタイプがある。その１つは蛍光体を用いた１チップ型白色ＬＥＤである。チップと称する発光部が、ＹＡＧ蛍光体を混入した透明な封入部材に封じられている。チップはＩｎＧａＮからなる青色発光を行う。それによって、チップが青色発光したとき、同時に蛍光体が励起されて黄色の蛍光を発光する。青色と黄色は互いに補色関係にあるため、両者が一緒に外部へ出ると白色光として認識される。
他のタイプとして、蛍光体を使わず、それぞれの発光する色が異なる２つ以上のチップを用い、混色により白色発光させる白色発光ダイオードがある。複数のチップは同一面に配置され、全部の発光色が混合されると白色として認識される組み合わせになっている。
たとえば、２個のチップの場合、前記と同様それぞれ青色と黄色の発光をするチップを用いる。３個のチップの場合であれば、いわゆる３原色に相当するそれぞれ赤、緑、青を発光するチップを用いる。
複数色の発光が行われる場合、その混色は、光束がＬＥＤから出射する前に行われ、白色ＬＥＤとして扱われるのが普通であるが、本発明の場合、光束は導光体中で複数回の反射を繰り返すので、異なる発光色のＬＥＤを配列して導光体の出射端側から出射する時点で白色と見なせる程度に混色が完了していても構わない。
以上に説明してきた原稿照明装置は、いずれも画像読み取り装置、あるいはカラー原稿読取装置に用いることができるものであり、さらに、それらの装置は画像形成装置を形成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の照明装置の基本概念を示す側断面図である。
【図２】本発明の照明装置の光源ユニットの分解斜視図である。
【図３】ＬＥＤの出射光の分布を説明するための図である。
【図４】本発明の基本構成例を説明するための図である。
【図５】ＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し３０°傾けた時の照度分布を示す図である。
【図６】ＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し４５°傾けた時の照度分布を示す図である。
【図７】ＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し４５°傾けた時の照度分布を示す図である。
【図８】照度ムラを解消するための構成例を示す図である。
【図９】本発明の他の構成例を説明するための図である。
【図１０】矩形比１の導光板を用いた場合の光束を説明する図である。
【図１１】矩形比１．５の導光板を用いた場合の光束を説明するための図である。
【図１２】本発明の他の構成例を説明するための図である。
【図１３】ＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し３０°傾けた時の照度分布を示す図である。
【図１４】ＬＥＤの光軸を原稿面の法線に対し４５°傾けた時の照度分布を示す図である。
【図１５】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図１６】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図１７】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図１８】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図１９】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図２０】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図２１】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図２２】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図２３】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図２４】本発明のさらに他の構成例を説明するための図である。
【図２５】画像読み取り装置を有する画像形成装置の模式図である。
【図２６】スキャナーの構成を説明するための図である。
【図２７】光源部近傍の詳細を説明するための図である。
【図２８】原稿面と結像面の関係を説明するための図である。
【図２９】以下に示す実施形態の構成概要を示す図である。
【図３０】本発明のある実施例を説明するための図である。
【図３１】本発明のある実施例を説明するための図である。
【図３２】本実施例の照度分布を示す図である。
【図３３】本実施例の照度分布を示す図である。
【図３４】本発明の他の実施例を説明するための図である。
【図３５】本実施例の照度分布を示す図である。
【図３６】本実施例の照度分布を示す図である。
【図３７】本発明のさらに他の実施例を説明するための図である。
【図３８】本実施例の照度分布を示す図である。
【図３９】本実施例の照度分布を示す図である。
【図４０】デジタル複写機やイメージスキャナの受光素子の位置関係を示す模式図である。
【図４１】照度分布曲線の変化と読み取り位置との関係を示す図である。
【図４２】棒状光源による照明の様子を示す模式図である。
【図４３】複数のＬＥＤによる照明の様子を示す模式図である。
【図４４】複数のＬＥＤによる照明の様子を示す模式図である。
【図４５】ＬＥＤと被照明面の間に導光板を配置した場合の模式図である。
【図４６】ＬＥＤと被照明面の間に導光板を配置した場合の模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１      ＬＥＤ
２      導光板
３      光源装置
４      コンタクトガラス
５      原稿面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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