(57)【要約】【課題】  色ムラのない均一な照明光が得られる照明装置の提供。【解決手段】  ＬＥＤ基板上に設けられたＬＥＤチップ４００ＲはＲ光を、ＬＥＤチップ４００ＧはＧ光を、ＬＥＤチップ４００ＢはＢ光をそれぞれ反射光学系４０２へと出射する。Ｂ光は、反射光学系４０２のダイクロイックミラー４０７Ｂによりライトガイドパネル４１の入射面４１０方向へと反射され。Ｇ光は、ダイクロイックミラー４０７Ｂを透過した後にダイクロイックミラー４０７Ｇで反射され、再びダイクロイックミラー４０７Ｂを透過して入射面４１０方向へと出射される。Ｒ光は、ダイクロイックミラー４０７Ｂ，４０７Ｇを透過した後に全反射ミラー４０８で反射され、再びダイクロイックミラー４０７Ｂ，４０７Ｇを透過して入射面４１０方向へと出射される。その結果、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光の各光軸は同一軸上に揃えられ、それぞれ入射面４１０の同一位置に入射する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトガイドパネルの側面に複数の色光を順次または同時に入射し、前記ライトガイドパネルの出射面から前記色光により形成される照明光を出射して面照明を行う照明装置において、
光軸が互いに異なる前記複数の色光をそれぞれ出射する光源と、
前記光源からそれぞれ出射された前記複数の色光のそれぞれを、それぞれの光軸を同一軸上に揃えて前記ライトガイドパネルの側面に入射させる光学系とを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記光源は第１、第２および第３の色光をそれぞれ出射し、
前記光学系は、前記第１の色光を反射して前記同一軸上に揃える第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイックミラーと第１の所定間隔で平行に配設され、前記第２の色光を反射して前記同一軸上に揃える第２のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイックミラーと第２の所定間隔で平行に配設され、前記第３の色光を反射して前記同一軸上に揃える反射ミラーとを有することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明装置において、
前記複数の色光をそれぞれ出射する前記光源を複数組備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置で照明された原稿からの光を検出して前記原稿の画像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面照明を行う照明装置、およびその照明装置を備えた画像入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電子機器の液晶表示装置やスキャナ等の画像入力装置では、面照明を行うためにライトガイドパネルが用いられる（例えば、特許文献１参照）。例えば、画像入力装置では、原稿を照明装置で照明し、原稿を透過した光をＣＣＤ等の光電変換素子で読み取っている。そして、光電変換素子にエリアＣＣＤが用いられる場合には、一般的にライトガイドパネルを用いて読み取り領域の全域を照明するようにしている。
【０００３】
そのような照明装置では、ＬＥＤ光源をライトガイドパネルの端面に配設し、パネル端面からＬＥＤ光を入射してライトガイドパネル内部で反射・拡散させ、原稿と対向する面から照明光を出射する。ＬＥＤ光源には、赤色（Ｒ）光，緑色（Ｇ）光および青色（Ｂ）光を各々発生する単色ＬＥＤチップが設けられている。そして、これらのＬＥＤチップを順次あるいは同時に点灯して、原稿を透過した各色成分をＣＣＤエリアセンサで読み取っている。透過原稿の読み取りにおいては、光源が高輝度であることが読み取り速度やＳ／Ｎ比に有利に働くことから、一般的に各単色ＬＥＤチップをそれぞれ複数用いている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１００４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の装置では、Ｒ，Ｇ，Ｂの各単色ＬＥＤチップがライトガイドパネルの厚さ方向に並んで配置されているため、各色光毎のライトガイドパネルへの入射点が異なることになる。そのため、ライトガイドパネル内部における各色光の反射経路が同一とならず、部分的に色味が異なるという現象や、明暗差が生じる場合があった。さらに、高輝度化のために各単色ＬＥＤチップを大きくして光量アップを図ると、各色光間の距離がますます大きくなり、均一な照明光が得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、ライトガイドパネルの側面に複数の色光を順次または同時に入射し、ライトガイドパネルの出射面から色光により形成される照明光を出射して面照明を行う照明装置に適用され、光軸が互いに異なる複数の色光をそれぞれ出射する光源と、光源からそれぞれ出射された複数の色光のそれぞれを、それぞれの各光軸を同一軸上に揃えてライトガイドパネルの側面に入射させる光学系とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の照明装置において、光源は第１、第２および第３の色光をそれぞれ出射し、光学系は、第１の色光を反射して同一軸上に揃える第１のダイクロイックミラーと、第１のダイクロイックミラーと第１の所定間隔で平行に配設され、第２の色光を反射して同一軸上に揃える第２のダイクロイックミラーと、第１のダイクロイックミラーと第２の所定間隔で平行に配設され、第３の色光を反射して同一軸上に揃える反射ミラーとを有するものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の照明装置において、複数の色光をそれぞれ出射する光源を複数組備えたものである。
請求項４の発明による画像入力装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置と、照明装置で照明された原稿からの光を検出して原稿の画像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の色光をそれらの各光軸を同一軸上に揃えてライトガイドパネルの側面に入射させるようにしたので、色ムラが低減された均一な照明光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による照明装置を用いる画像入力装置の一実施の形態を示す図である。図１は画像入力装置の概略構成を示すブロック図であり、画像入力装置１は、読み取り光学系４を有する本体部２と、原稿３０を保持して本体部２に着脱されるアダプタ部３とから成る。アダプタ部３は原稿３０の種類に応じていくつかのタイプがあり、それらを差し替えることにより種々の原稿３０を読み取ることができる。
【０００９】
読み取り光学系４には、光源部４０と、ライトガイドパネル４１と、ＣＣＤエリアセンサ等の読み取りセンサ４２と、原稿３０を透過した光を読み取りセンサ４２上に投影するためのミラー４３およびレンズ４４とが設けられている。光源部４０は、ＣＰＵ２１からの指示により照明駆動回路２２を介して点灯制御される。光源部４０から図示左方向に出射された照明光は、ライトガイドパネル４１の側面からライトガイドパネル４１内部へと入射する。
【００１０】
後述するように光源部４０はＲ光，Ｇ光およびＢ光を発生するＬＥＤチップを複数有しており、照明駆動回路２２は読み取り動作の条件に応じてこれらのＬＥＤチップを順次あるいは同時に点灯させる。例えば、読み取りセンサ４２がモノクロのＣＣＤセンサである場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂを順次点灯させて各々読み取ることにより一画面のカラー画像データを得る。なお、光源部４０およびライトガイドパネル４１の詳細については後述する。
【００１１】
ライトガイドパネル４１に入射した照明光は、ライトガイドパネル４１内部で反射・拡散され、原稿３０と対向する下面から原稿３０に向けて照明光を出射する。照明光はアダプタ部３に保持された原稿を透過し、ミラー４３によりその光路を９０度右方向に曲げられ、レンズ４４によって原稿像が読み取りセンサ４２上に結像される。
【００１２】
読み取りセンサ４２の光電変換出力は、アナログ画像信号として信号処理回路２３に入力され、ここで増幅，相関二重サンプリング，シェーディング補正，暗電流補正等の処理が施される。処理後の画像信号は不図示のＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換され、デジタル信号に変換された画像情報は、ＣＰＵ２１に送られた後にいったんメモリ２４に格納される。
【００１３】
その後、メモリ２４に格納された画像情報は、外部インターフェース２５を介してホストコンピュータ５に送信される。ホストコンピュータ５は、演算処理装置、ハードディスク等の記憶装置、キーボードやマウス等の入力装置およびＣＲＴや液晶ディスプレイ等の表示装置を有する。ホストコンピュータ５には専用のドライバソフトウェアが組み込まれ、画像読取りを始めとした画像読取システムの種々の機能がドライバソフトウェアにてサポートされる。
【００１４】
原稿３０に対する読み取り光学系４のフォーカシングは、リードネジ２７を回転駆動するＡＦモータ２６によって行われる。リードネジ２７は読み取り光学系４の下部に設けられたナット２８と螺合しており、ＡＦモータ２６によりリードネジ２７を回転駆動すると、読み取り光学系４の全体がその光軸方向（図示上下方向）に上下移動する。ＡＦモータ２６は、ＣＰＵ２１の指示に基づいてＡＦモータ駆動回路２９により駆動制御される。
【００１５】
図２は光源部４０およびライトガイドパネル４１を示す斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。光源部４０はライトガイドパネル４１の入射面４１０に対向する位置に設けられ、ＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒが配設されるＬＥＤ基板４０１と反射光学系４０２とを備えている。図２には図示していないが、図３に示すようにライトガイドパネル４１の入射面４１０および出射面４１１を除く他の面は、白色の反射部材４１３によって囲まれている。
【００１６】
図４は、ＬＥＤ基板４０１を反射光学系４０２側から見た平面図である。上下に並んだＢ光用ＬＥＤチップ４００Ｂ，Ｇ光用ＬＥＤチップ４００ＧおよびＲ光用ＬＥＤチップ４００Ｒを一組とする光源セットが、ＬＥＤ基板４０１の長手方向に沿って複数組設けられている。なお、図４では光源セットを４セット設けているが、４セットよりも多く配設してより高輝度な光源部４０としても良い。なお、図示上下に並んだ各ＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの間隔はｄとする。
【００１７】
図３に示すようにＬＥＤ基板４０１を固定部４０３に固定した状態では、ＬＥＤチップ４００Ｂの列がライトガイドパネル４１の入射面４１０に最も近くなるように配設されている。各ＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの出射面がつくる面は、ライトガイドパネル４１の入射面４１０に対して９０度の角度を成している。そのため、各ＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒから出射されるＢ光，Ｇ光およびＲ光の出射方向は、入射面４１０に平行に図示下方向へと出射される。
【００１８】
図３に示すように、反射光学系４０２は光学ガラス等から成る平行透明部材４０４，４０５を貼り合わせたものであり、平行透明部材４０４と平行透明部材４０５との貼り合わせ面にはＧ光波長（約５６０nm以下の波長）を反射するダイクロイックミラー４０７Ｇが形成されている。さらに、平行透明部材４０４の表面にはＢ光波長のみ（約４９０nm以下の波長）を反射するダイクロイックミラー４０７Ｂが形成され、平行透明部材４０５の表面には全反射ミラー４０８が形成されている。反射光学系４０２は、Ｂ光，Ｇ光およびＲ光がダイクロイックミラー４０７Ｂに対して４５度の角度で入射するように配置されている。
【００１９】
図５は反射光学系４０２の作用を説明する図である。Ｂ光，Ｇ光およびＲ光の入射角はそれぞれ４５度であり、入射位置の間隔をＬとする。上述したように各ＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの間の間隔はｄなので、間隔Ｌは「Ｌ＝√２・ｄ」となる。ＬＥＤチップ４００Ｂから出射されたＢ光は、ダイクロイックミラー４０７Ｂで全反射される。その結果、図３に示すように、Ｂ光の光路はライトガイドパネル４１方向に９０度曲げられる。
【００２０】
ＬＥＤチップ４００Ｇから出射されたＧ光は、同様に入射角４５度で反射光学系４０２に入射し、ダイクロイックミラー４０７Ｂを透過した後に平行透明部材４０４内を進行する。Ｇ光波長に関する平行透明部材４０４，４０５の屈折率をそれぞれｎＧとすれば、屈折角θＧは次式（１）で与えられる。
sinθＧ＝１／（√２・ｎＧ）      …（１）
【００２１】
平行透明部材４０４内に入射したＧ光はダイクロイックミラー４０７Ｇで全反射され、ダイクロイックミラー４０７Ｂを透過してＢ光の入射位置（＝反射位置）と同一の位置から角度４５度で出射される。そのためには、ダイクロイックミラー４０７Ｂとダイクロイックミラー４０７Ｇとの間隔ｔ１を、次式（２）が満足されるように設定すれば良い。
ｔ１＝Ｌ／（２sinθＧ）      …（２）
【００２２】
一方、ＬＥＤチップ４００Ｒから出射されたＲ光は入射角４５度で反射光学系４０２に入射し、ダイクロイックミラー４０７Ｂを透過した後に屈折角θＲで平行透明部材４０４内を進行する。Ｒ光波長に関する平行透明部材４０４，４０５の屈折率をそれぞれｎＲとすれば、屈折角θＲは次式（３）で与えられる。
sinθＲ＝１／（√２・ｎＲ）      …（３）
【００２３】
平行透明部材４０４内に入射したＲ光はダイクロイックミラー４０７Ｇを透過して平行透明部材４０５内を進行し、全反射ミラー４０８で全反射される。さらに、全反射ミラー４０８で全反射されたＲ光は、ダイクロイックミラー４０７Ｇを再び透過して平行透明部材４０４内を進行し、ダイクロイックミラー４０７Ｂを透過してＢ光の入射位置（＝反射位置）と同一の位置から角度４５度で出射される。Ｒ光がＢ光の入射位置と同一の位置から出射されるためには、ダイクロイックミラー４０７Ｂと反射ミラー４０８との間隔ｔを、次式（４）が満足されるように設定すれば良い。
ｔ＝Ｌ／sinθＲ      …（４）
【００２４】
上述した式（２），（４）のように反射光学系４０２を設定することにより、図４の縦方向に並んだ一組のＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒから出射されるＢ光，Ｇ光およびＲ光は、反射光学系４０２を出射する際に各光軸が同一軸上に揃えられることになる（図５参照）。それらのＲ光，Ｇ光およびＢ光は、図３に示すようにライトガイドパネル４１の入射面４１０に垂直に入射する。
【００２５】
ライトガイドパネル４１は透明アクリル樹脂等で形成されており、入射面４１０から遠ざかるにつれて厚さが減少する楔形状の断面を有している。すなわち、出射面４１１は原稿に対して平行となっているが、背面４１２は図示左下がりに傾斜している。背面４１２には、複数の細かい凹部４１２ａが全領域にわたって形成されている。これらの凹部４１２ａは入射面４１０から入射したＲ光，Ｇ光，Ｂ光を反射・拡散するために設けられたものであり、出射光が均一となるように凹部４１２ａの分布密度は入射面４１０から遠ざかるにつれて密になっている。
【００２６】
射面４１０から入射したＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、凹部４１２ａにより反射・拡散されて、出射面４１１から原稿３０（図１参照）へと出射される。なお、上述したようにライトガイドパネル４１の入射面４１０を除く側面および背面４１２は白色の反射部材４１３によって囲まれており、これらの面から漏れ出た光を再びライトガイドパネル４１内へと入射させて効率化を図っている。
【００２７】
上述したように、本実施の形態では、反射光学系４０２によりＲ光、Ｇ光およびＢ光の各光軸を一致させてライトガイドパネル４１に入射させるようにしたので、光を反射・拡散させる凹部４１２ａに対するＲ光、Ｇ光およびＢ光の入射条件（入射位置および入射方向）が同一となる。このような３つの色光の光軸を一つに揃えるという反射光学系４０２の作用は、図４に示した各セット毎に働くことになる。その結果、色ムラの発生を防止することができ、均一な照明光を得ることができる。
【００２８】
一方、従来の装置では、図６に示すように、ライトガイドパネル４１の入射面４１０と対向するようにＬＥＤ基板４０１が配置されているため、ＬＥＤチップ４００Ｇから出射されたＧ光は入射面４１０の中央付近に入射するが、ＬＥＤチップ４００Ｂから出射されたＢ光は入射面４１０の上端に近い領域に入射し、逆に、ＬＥＤチップ４００Ｒから出射されたＲ光は入射面４１０の下端に近い領域に入射することになる。このように、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光の入射位置が上下に異なると、各Ｒ，Ｇ，Ｂ光の入射位置から各凹部４１２ａまでの光路が各色光毎に異なる。その結果、各凹部４１２ａによる各Ｒ，Ｇ，Ｂ光の反射・拡散のされた方がそれぞれ異なってしまい、色ムラのある不均一な照明光が出射されることになってしまう。
【００２９】
また、図６に示すようにＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒをライトガイドパネル４１の厚さ方向に配置しているため、ライトガイドパネル４１が厚くなってしまうという欠点があった。さらにＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒにより高輝度のものを用いると各チップ寸法が大きくなるので、ライトガイドパネル４１がさらに厚くなってしまうことになる。一般的に、ライトガイドパネル４１は樹脂成形で形成されるが、その厚さが増すにつれて高精度な成形が難しくなる。
【００３０】
しかしながら、本実施の形態では、図３に示すようにＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光軸を揃えてライトガイドパネル４１に入射させるようにしたので、入射位置から各凹部４１２ａまでの光路がＲ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれも同じになり、色ムラのない均一な照明光が得られる。
【００３１】
また、各色光の光軸が揃っているので、入射面４１０を図３の上下方向に大きくする必要がなく、図４のように３段に並んだＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの１段分に対応する厚さがあれば十分である。そのため、ライトガイドパネル４１の厚さを低減することができ、小型化およびコストダウンを図ることができる。また、高輝度化を図るために大型のＬＥＤチップ４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒを用いても、ライトガイドパネル４１の厚さを増加させる必要がなく、照明装置の高輝度化を容易に図ることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光の３色光について説明したが、複数の色光をライトガイドパネル４１に入射して混色の照明光を形成するような照明装置にも本発明を適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では画像入力装置の照明装置を例に説明したが、本発明は画像入力装置に限らず、液晶表示装置のバックライト用照明装置等にも適用することができる。
【００３３】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ＬＥＤチップ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは光源を、反射光学系４０２は光学系を、読み取りセンサ４２は撮像手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による照明装置を用いる画像入力装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】光源部４０およびライトガイドパネル４１を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ＬＥＤ基板４０１の平面図である。
【図５】反射光学系４０２の作用を説明する図である。
【図６】ＬＥＤ基板４０１をライトガイドパネル４１の入射面４１０に対向配置した場合を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  画像入力装置
２  本体部
３  アダプタ部
４  読み取り光学系
３０  原稿
４０  光源部
４１  ライトガイドパネル
４２  読み取りセンサ
４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ  ＬＥＤチップ
４０１  ＬＥＤ基板
４０２  反射光学系
４０４，４０５  平行透明部材
４０７Ｂ，４０７Ｇ  ダイクロイックミラー
４０８  全反射ミラー
４１０  入射面
４１１  出射面
４１２  背面
４１２ａ  凹部
【図１】
2006128896.tif 000003
【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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