(57)【要約】【課題】原稿読取時の影の発生を低減し、原稿の読取品質を向上させるとともに、高効率な照明を実現可能な照明装置、及び該照明装置を備える画像読取装置を提供する。【解決手段】光照射される照射領域Ａの副走査方向の一方に、照射領域Ａの主走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤ光源１１と、複数のＬＥＤ光源１１から出射された光を前記照射領域に集光する第一集光部材１３とを備え、照射領域Ａの副走査方向の他方に、複数のＬＥＤ光源１１から出射された光を照射領域Ａに集光する第二集光部材１４を備え、第一集光部材１３と照射領域Ａとの間の光路上に厚さが異なる光線屈折部材１６を配設したことを特徴とする照明装置１０である。該照明装置を備えた画像読取装置である。【選択図】図１
2011217354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像読取装置における原稿面の読取対象領域を光照射する照明装置であって、
光照射される照射領域の副走査方向の一方に、前記照射領域の主走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤ光源と、前記複数のＬＥＤ光源から出射された光を前記照射領域に集光する第一集光部材とを備え、前記照射領域の副走査方向の他方に、前記複数のＬＥＤ光源から出射された光を前記照射領域に集光する第二集光部材を備え、
前記第一集光部材と前記照射領域との間の光路上に厚さが異なる光線屈折部材を配設したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記厚さが異なる光線屈折部材が、該厚さが異なる光線屈折部材の入射面と出射面とが形成する頂角が、画像読取装置において原稿を載置するコンタクトガラスに対向するように配置され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】
前記複数のＬＥＤ光源は、前記照射領域の主走査方向に配列した配列中央部から配列端部に向かうに従い、前記ＬＥＤ光源間の距離が小さくなるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の照明装置を備え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、デジタル複写機やイメージスキャナなどに使用される画像読取装置において原稿を照明する照明装置、及び該照明装置を備える画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、「ＬＥＤ」と記す）の開発が活発に行われており、ＬＥＤ素子の明るさは急激に向上している。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ＬＥＤ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などの画像読取装置の原稿照明装置がある。
【０００３】
画像読取装置に用いられるＬＥＤを備えた原稿照明装置の態様としては、様々なものが提案されており、例えば、光学部材として反射面を使用するものが挙げられる（特許文献１〜４参照）。
【０００４】
特許文献１では、原稿の主走査方向と平行にＬＥＤを多数並べて配置し、ＬＥＤの出射光を、主走査方向においては光学的な作用を与えないことで拡散させ、副走査方向においては反射面の集光作用によって、原稿面上の読取対象領域における照度を高める方法が記載されている。また、特許文献４は、ＬＥＤから発光した光を対向する凹面状反射面ですべて一度反射させてから前方を照明する照明系が提案されており、ＬＥＤと凹面状反射面を組み合わせることにより、ＬＥＤから発光した光の効率が向上することが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、読取対象領域を片側のみから照射するので、原稿の先端および後端、また切り貼り原稿などにおいて影を発生させやすくなるという問題がある。また、特許文献４の方法では、ＬＥＤからの光を平行状にして前方方向の照明効率の向上のみを考えられた系であるため、読取対象領域のみを有効に効率よく照明することが達成されないという問題がある。
【０００６】
原稿読取領域に対し、副走査対応方向の片側のみから照明光を照射する照明装置において、原稿読取時に原稿の主走査方向の端部や、切り貼り原稿などにおける影の発生を低減し、原稿の読取品質を向上させる方法、さらに高効率な照明方法が求められているのが現状である。
【０００７】
よって、本発明の課題は、原稿読取時の影の発生を低減し、原稿の読取品質を向上させるとともに、高効率な照明を実現可能な照明装置、及び該照明装置を備える画像読取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置及び画像読取装置は、以下のとおりである。
〔１〕  画像読取装置における原稿面の読取対象領域を光照射する照明装置であって、
光照射される照射領域の副走査方向の一方に、前記照射領域の主走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤ光源と、前記複数のＬＥＤ光源から出射された光を前記照射領域に集光する第一集光部材とを備え、前記照射領域の副走査方向の他方に、前記複数のＬＥＤ光源から出射された光を前記照射領域に集光する第二集光部材を備え、
前記第一集光部材と前記照射領域との間の光路上に厚さが異なる光線屈折部材を配設したことを特徴とする照明装置である。
〔２〕  前記厚さが異なる光線屈折部材が、該厚さが異なる光線屈折部材の入射面と出射面とが形成する頂角が、画像読取装置において原稿を載置するコンタクトガラスに対向するように配置されることを特徴とする前記〔１〕に記載の照明装置である。
〔３〕  前記複数のＬＥＤ光源は、前記照射領域の主走査方向に配列した配列中央部から配列端部に向かうに従い、前記ＬＥＤ光源間の距離が小さくなるように配置されていることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の照明装置である。
〔４〕  前記〔１〕から〔３〕のいずれかに記載の照明装置を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、請求項１の発明によれば、光照射される照射領域の副走査方向の一方に、前記照射領域の主走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤ光源と、前記複数のＬＥＤ光源から出射された光を前記照射領域に集光する第一集光部材とを備え、前記照射領域の副走査方向の他方に、前記複数のＬＥＤ光源から出射された光を前記照射領域に集光する第二集光部材を備え、前記第一集光部材と前記照射領域との間の光路上に厚さが異なる光線屈折部材を配設した照明装置であるため、ＬＥＤ素子から発光した光をライン照明状に集光することが可能になり、原稿読取時の原稿の主走査方向の端部や、切り貼り原稿などにおける影の発生を低減し、原稿の読取品質を向上させるとともに、高効率な照明と省エネルギーを実現することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の照明装置において、前記厚さが異なる光線屈折部材が、該厚さが異なる光線屈折部材の入射面と出射面とが形成する頂角が、画像読取装置において原稿を載置するコンタクトガラスに対向するように配置されるため、より高効率な照明が可能となる。
請求項３の発明によれば、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ＬＥＤ光源は、前記照射領域の主走査方向に配列した配列中央部から配列端部に向かうに従い、前記ＬＥＤ光源間の距離が小さくなるように配置されているため、あらかじめ原稿位置での主走査方向周辺部の光量を増加させることにより、ＣＣＤ等のセンサ上での光量の平坦化を容易にし、読取画像品質の低下を低減できる。
請求項４の発明によれば、請求項１から３のいずれかに記載の照明装置を備える画像読取装置であるため、小型で低コスト、かつ省エネルギーを実現した画像読取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の照明装置の副走査方向の断面図である。
【図２】図１に示す照明装置の光路図である。
【図３】厚さが異なる光線屈折部材の副走査方向の断面図である。
【図４】照明装置の基本構成の一例を示した断面図である。
【図５】図４における光路を示した照明装置の断面図である。
【図６】照明装置の断面において、ＬＥＤ素子から放射状に出射される光を示した説明図である。
【図７】厚さが異なる光線屈折部材の屈折作用により抜けていく光の光束を活用することを示した説明図（１）である。
【図８】厚さが異なる光線屈折部材の屈折作用により抜けていく光の光束を活用することを示した説明図（２）である。
【図９】第二反射部材を上側に大きくすることにより抜けていく光の光束を活用することを示した説明図である。
【図１０】厚さが異なる光線屈折部材部材の屈折作用により上側へ抜けていく光の光束だけを捉える例を示した説明図である。
【図１１】厚さが異なる光線屈折部材の屈折作用を考慮し、反射面形状を決定する説明図である。
【図１２】ＬＥＤ素子から発する光線の配光特性の一例を示す模式図である。
【図１３】図１２に示した配光特性を有するＬＥＤ素子を用いた照明装置の説明図である。
【図１４】第一反射部材を大きくすることにより抜けていく光の光束を活用することを示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る照明装置、及び画像読取装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１２】
図１に本発明の照明装置の副走査方向の断面図、図２に図１に示す照明装置の光路図を示す。
図１に示すように、照明装置１０は、ＬＥＤ実装ボード１２に備えられたＬＥＤ素子１１と、ＬＥＤ素子１１に対向し、副走査方向の断面が凹面反射面であり、主走査方向には同じ副走査断面形状を延長した長尺の反射部材からなる第一集光部材１３と、読取対象領域を挟み副走査方向の対向側に設けられ、副走査方向の断面が凹面反射面であり、主走査方向には同じ副走査断面形状を延長した長尺の反射部材からなる第二集光部材１４とを備え、さらに第一集光部材１３と照射領域Ａとの間の光路上に厚さが異なる光線屈折部材１６を備えている。
なお、ＬＥＤ素子１１は、副走査断面の同一の位置に、主走査方向に沿って間隔をおいて複数配置されている。これにより、効率良く画像読取位置に集光することができる。
【００１３】
厚さが異なる光線屈折部材１６の副走査方向の断面形状を図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す。厚さが異なる光線屈折部材１６は、入射面と出射面とが形成する頂角１６ａが、画像読取装置において原稿を載置するコンタクトガラス２０に対向する側に配置されることが好ましい（図１、図３（Ａ））。なお、厚さが異なる光線屈折部材１６は、必ずしも頂角１６ａを備える必要はなく、例えば、図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、頂角１６ａがない断面形状としても良く、その場合のコンタクトガラス２０に対向する側の形状も特に限られるものではない。
【００１４】
長尺の反射部材からなる第一集光部材１３と第二集光部材１４は、原稿の読取領域である照射領域Ａを挟んで副走査方向の一方と他方とに配設されるため、読取領域を両側から照明することで原稿の先端および後端、そして切り貼り原稿などの影の発生を低減させることができる。
【００１５】
また、図２に示すように、光源であるＬＥＤ素子１１から放射状に発する照明光が原稿面を直接照射せず、反射部材１３、１４の凹面反射面を介して原稿の読取り面に集光されて照射することにより、原稿の照射される光量が大きくなる。さらに、読取手段（図示せず）に結像させる原稿の画像からの反射光を有効に得ることにより、画像品質を向上させるとともに、光源部の小型化が可能となり、光源の照射に必要な電力を省電力化することができる。また、光源１１を含む光学系の実装の自由度が向上する。
【００１６】
以下、本発明の照明装置が原稿読取時の影の発生を低減し、原稿の読取品質を向上させる、高効率な照明を実現させるしくみについて図４〜図１４により説明する。
図４は照明装置の基本構成を示したもので、厚さが異なる光線屈折部材を配置しない比較例の断面図である。原稿読取領域の両側から照射光を照射することで、原稿の先端や後端、切り貼り原稿における影の発生を防止することができる。両側から照射する方法として、図１及び図４に示すように原稿読取領域を挟んで光源と同じ側にある第一の反射部材１３と、対向する第二の反射部材１４とを用いて対向照明とする方法がある。
【００１７】
図４に示すように、原稿照明用の光源としてＬＥＤ素子１１を用い、ＬＥＤ素子１１からの照明光は直接原稿面を照射せず、反射部材１３及び１４を介して原稿の読取り面に集光されて照射領域Ａを照射する構成となっている。画像読取装置は、ＬＥＤ素子１１からの照明光を反射部材１３、１４で集光させ、原稿の読取り面に照射し、原稿の画像からの反射光を読取レンズ（図示せず）等の読取手段によりＣＣＤ等のセンサ上に結像させる。
【００１８】
図５は、図４における光路を示したものである。
図５に示すように、ＬＥＤ素子１１からの照明光が第一反射部材１３に反射し読取領域Ａを照らす光量と、ＬＥＤ素子１１からの照明光が第二反射部材１４に反射し読取領域Ａを照らす光量とを比較した場合、第二反射部材１４は、第一反射部材１３よりも光源から遠く光路長が長い分光量が少なく、対向照明比率が低下する。
両者の照明比率の差を減らすために、第二反射部材１４の面積を第一反射部材１３の面積より大きくする方法も考えられるが、照明モジュールが大きくなる可能性が高く、小型化の実現が困難になる。
そこで、光源からの照明光を原稿の読取り面に照射させる際に、光源から放射状に発する照明光を集光させて照射することにより、照射光量を大きくする方法が挙げられる。
【００１９】
図６に示すように、ＬＥＤ素子１１を光源に用いた場合、光源から放射状に光が出射されるため、第一反射部材１３にも第二反射部材１４にも到達せずに、「抜けていく光」である光束１７が発生する。そこで、トータルの光利用効率の向上に加え、第二反射部材１４への光量を増加させることにより対向照明比率も向上させることを目的とし、本発明の照明装置は、光束１７を第二反射部材１４に導く厚さが異なる光線屈折部材１６を設ける。
【００２０】
図７は、厚さが異なる光線屈折部材１６の屈折作用により抜けていく光の光束１７を活用することを示した図である。
厚さが異なる光線屈折部材１６は、樹脂またはガラス材料で製造された部材であり、ＬＥＤ素子１１からの光を反射する第一反射部材１３と原稿面の読取対象領域Ａとの間に配設する。
厚さが異なる光線屈折部材１６の入射面と出射面がなす頂角１６ａを、コンタクトガラス２０側に向けて配設することにより、ＬＥＤ素子１１から発する光線のうち、前記抜けて行く光である光束１７の少なくとも一部を、厚さが異なる光線屈折部材１６による屈折作用で第二反射部材１４へ導くことが可能になる。これにより、光利用効率が向上するとともに、第二反射部材１４の光量が増加する。図７に示す例では、光束１７を厚さが異なる光線屈折部材１６による屈折作用により光束１８とし、その一部（図中、１８ａで示す）を第二反射部材１４へ導いている。
【００２１】
図７に示した例では、厚さが異なる光線屈折部材部材１６のコンタクトガラス２０に直交する奥行き方向における全長が、ＬＥＤ素子１１から第一反射部材１３までの距離よりも大きい例を示したが、図８に示すように、厚さが異なる光線屈折部材部材１６の奥行き方向における全長は小さくても同様の効果を得ることができる。例えば、図８に示すように、ＬＥＤ実装ボード１２の上端部よりも上に向かう光線（図中、点線矢印で示す）を、厚さが異なる光線屈折部材１６による屈折作用により、ＬＥＤ実装ボード１２の上端部よりも下げて、第二反射部材１４へ導くことができる（図中、実線矢印で示す）。
【００２２】
また、図９（厚さが異なる光線屈折部材１６の図示は省略している）に示すように、第二反射部材１４の上端は、ＬＥＤ実装ボード１２の上端部に相当する高さ位置まで設けることも好ましい。これにより、第二反射部材１４へ導くことができる光量をさらに増加させることができる。
【００２３】
また、図７に示した例では、上側へ抜けていく光線を厚さが異なる光線屈折部材１６で捉えることで光利用効率を向上させることができるが、一方で、厚さが異なる光線屈折部材１６の屈折作用により第二反射部材１４の下側へ抜ける光が発生することも考えられる。
【００２４】
そこで、図１０に示すように、上側へ抜けていく光線を捉える厚さが異なる光線屈折部材１６であって、かつ、第二反射部材１４に向う光線には屈折作用が及ばないような形状とすることも好ましい。例えば、図中において実線で示された形状の厚さが異なる光線屈折部材１６とすることにより、下側へ抜けていく光（図中、点線矢印で示す）を発生させることなく、トータルの光利用効率の向上に加え、対向照明比率も向上させることができる。
【００２５】
また、図１１に示すように、厚さが異なる光線屈折部材１６による屈折作用を考慮し、厚さが異なる光線屈折部材１６による屈折光が、図中の点線で示すように、照射領域Ａに入るように、第一反射部材１３の反射面形状（曲率）を決定する（図中の点線で示す）ことも好ましい。これにより、トータルの光利用効率の向上に加え、対向照明比率も向上させることができる。
【００２６】
また、図１２（Ａ），（Ｂ）は、ＬＥＤ素子１１から発する光線の配光特性１９の異なる例をそれぞれ示しており、ＬＥＤの法線方向の発光強度を１で規格化して、法線方向から角度がついた場合の発光強度を曲線で結んで示したものである。図１２（Ａ）に示す例よりも、図１２（Ｂ）に示す例では、拡がりが大きな配光特性１９となっている。
【００２７】
また、図１３（Ａ），（Ｂ）は、図１２（Ａ），（Ｂ）それぞれに示した配光特性１９を有するＬＥＤ素子１１を用いた照明装置の説明図である。ここで、図１３に示すように、ＬＥＤ素子１１から第一反射部材１３の左下側に光線が抜けることが考えられ、その光束２０は、ＬＥＤ素子１１の配光特性１９により異なる幅となる。
【００２８】
そこで、図１４（厚さが異なる光線屈折部材１６の図示は省略している）に示すように、第一反射部材１３における第二反射部材１４が配設される側とは反対側の下部（左下側）に抜けていく光束２０を捉えるように第一反射部材１３の左側を上側に大きくすることが好ましい。図１４では、拡張部分を斜線部１３ａとして示している。また、拡張部分は、ＬＥＤ素子１１の配光特性１９に応じて適宜設定することが好ましい。このようにすることにより、トータルの光利用効率の向上させることができる。
【００２９】
また、ＬＥＤ素子１１は、照射領域Ａの主走査方向に配列した配列中央部から配列端部に向かうに従い、素子間の距離が小さくなるように配置されることが好ましい。ＬＥＤ素子の間隔を狭くすることにより、原稿位置における主走査方向周辺部の光量を増加させることができるため、読取レンズによる主走査方向周辺部での光量低下の影響を打ち消し、ＣＣＤ等のセンサ上での光量の平坦化が容易となり、読取画像品質の低下を抑制することができる。
【００３０】
なお、第一反射部材１３と第二反射部材１４は、プレス成形加工した鏡面である金属板や、樹脂面上に蒸着にて反射膜を形成したものや、樹脂面上にシート状の反射部材を貼り付けたものなどにより成立する。
【００３１】
また、第一反射部材１３は、光源保持構造と一体に構成（例えば、第一反射部材１３が、光輝アルミのプレス加工で製作した光源保持構造を有するものとする）されていてもよい。
このような構成とすることにより、小型化と低コスト化を実現することができる。
【００３２】
以上のとおり、本発明の照明装置は、光源からの照明光を原稿の読取り面に照射させる際に、光源から放射状に発する照明光を集光して照射することにより、照射光量を大きくすることができる。さらに、読取手段に結像させる原稿の画像からの反射光を有効に活用することができる。すなわち、光源のパワーを有効活用して、Ｓ／Ｎ比の向上による入力のゲインが上がり、画像品質が向上する。
また、光源部を小型化し、光源の照射に必要な電力を省電力化することができる。
さらに、光源を原稿の読取り面の近傍に配置したり、原稿の画像からの反射光を読取手段に結像させる光軸上近傍に配置したりする必要がないので、光源を含む光学系の実装の自由度が向上する。
【００３３】
光源からの照明光を原稿の読取り面に照射させる際に、光源からの照明光を反射部材により反射し、原稿の読取面の主走査方向である読取ラインのみに集光して照射することになるため、照明光の光量を大きくすることができる。
【００３４】
画像読取装置における画像を読み取るＣＣＤ等のセンサ上の読取ラインに対応する光軸は、レンズやミラー等の光学調整時に生じるズレや、原稿の先端から後端に走査する際に生じる誤差のために、原稿照明系に対してズレが生じる。そのため、副走査方向に２〜４ｍｍ程度の幅を持った照射領域を確保することが必要になり、副走査方向への照度分布の平坦性が求められるが、本発明の照明装置によれば、ＬＥＤ素子１１の主走査方向配列における素子間の距離を、配列中央部から配列端部に向かうに従い小さくなるように調整することで、光量の平坦化を容易に行うことができる。
【００３５】
本発明の画像読取装置は、本発明の照明装置を少なくとも備え、さらに、結像光学系、ＣＣＤ等のセンサを備える。
本発明の画像読取装置において、原稿がコンタクトガラス上に配置され、コンタクトガラスの下部に配置された本発明の照明装置により前記原稿が照明される。本発明の照明装置を備えることにより、原稿読取時の影の発生が低減し、原稿の読取品質が向上し、かつ小型化が実現する。
【符号の説明】
【００３６】
１０    照明装置
１１    光源（ＬＥＤ素子）
１２    ＬＥＤ実装ボード
１３    第一反射部材（第一集光部材）
１４    第二反射部材（第二集光部材）
１６    厚さが異なる光線屈折部材
２０    コンタクトガラス
Ａ      照射領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開２００５−２４１６８１号公報
【特許文献２】特開２０００−２２４３７９号公報
【特許文献３】特開２００２−１４２０８２号公報
【特許文献４】特開平１−２０５４８０号公報
【図１】
2011217354.tif 000003
【図２】
2011217354.tif 000004
【図３】
2011217354.tif 000005
【図４】
2011217354.tif 000006
【図５】
2011217354.tif 000007
【図６】
2011217354.tif 000008
【図７】
2011217354.tif 000009
【図８】
2011217354.tif 000010
【図９】
2011217354.tif 000011
【図１０】
2011217354.tif 000012
【図１１】
2011217354.tif 000013
【図１２】
2011217354.tif 000014
【図１３】
2011217354.tif 000015
【図１４】
2011217354.tif 000016