(57)【要約】【課題】副走査方向の光束の広がりを押さえ、主走査方向（一次元方向）の光束では、照明対象領域内をより均一になるように、端部での光の発散がなくなるように効率よく照明する照明装置を提供する。【解決手段】この照明装置は、光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにした。【選択図】図１
2008072548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置において、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにしたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにした照明装置において、前記光源と照明レンズの間に全体または一部分にテーパー部分を持つ導光路を有することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにした照明装置において、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳する単位を一次元に読み取る方向に複数配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにした照明装置において、光源から原稿面までの間の光路空間を挟むように一対の反射鏡を配置し、光源からの光束のうち照明対象領域から外れる光束を反射させて照明対象領域に届くようにしたことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより感光体上（乃至は撮像素子）に結像させて該原稿面の画像を一次元に形成し、該原稿面上の画像形成対象位置を、この一次元に形成する方向（主走査方向）と直角の方向（副走査方向）に順次移動することによって２次元の画像を形成する画像形成装置用の原稿面照明方法において、少なくとも一次元に形成する方向（主走査方向）に対応する方向に複数の光源を配置し、前記複数の光源から発する光束を前記原稿面上で光源の間隔の２倍以上の範囲に拡散させ、一次元に形成する方向（主走査方向）と直角の方向（副走査方向）には前記光源から発する光束を上記原稿面上に概略集束させるようにしたことを特徴とする原稿面照明方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および原稿面照明方法に関し、特に、複写機やファクシミリの原稿面を照射する照明方法と照明装置に関し、フィルムスキャナやハンディスキャナにも応用することができる。
【背景技術】
【０００２】
まず、画像読取装置の基本的な動作を説明する。図２９は、画像読取装置の概観図で主要構成をスケルトン的に示している。図３０は、画像読取装置の正面図で原稿面から１次元撮像素子までの光路が一定に保たれて原稿面を走査できる第１走行体と第２走行体の関係が分るようにしている。
【０００３】
画像読取装置は、原稿設置場所３０、コンタクトガラス３１、原稿３２、照明ランプ３３、変向ミラー３４、リフレクタ３５、１次元撮像素子３６、結像レンズ３７、駆動伝達手段３８、モーター３９、第１走行体４０、第２走行体４１とからなっている。
【０００４】
ここで、コンタクトガラス３１は透明ガラスであり、原稿台とも称する。この上にシートや本などの原稿３２を置く。照明ランプ３３は、冷陰極管で管壁の一部分が窓になっており、そこから撮像領域４５に向けて照明光が放射される。リフレクタ３５は、照明ランプ３３から漏れた光を撮像領域４５に反射させる。変向ミラー３４は、撮像領域４５の画像を垂直から水平に折り曲げる。折り返しミラー４２，４３は、変向ミラー３４からの画像を折り返しミラー４２で一旦垂直に曲げ、更にそれを折り返しミラー４３で水平に曲げて、向きは元の方向に返す。
【０００５】
結像レンズ３７は、一般には複数レンズを鏡筒で一体化して構成していて読取領域の画像を１次元撮像素子３６上に結像させるレンズである。
１次元撮像素子３６（以後、１次元ＣＣＤまたは単にＣＣＤと略称する）は、モノクロ画像読取装置では１ラインのＣＣＤを用い、カラー画像読取装置では（対応するＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターを通して）３ラインのＣＣＤの各ラインを近接して配置し、結像レンズ３７を通して得られた読取領域の画像光を電気信号に変換する。以下、結像レンズ３７と１次元撮像素子３６を併せたものを読取ユニット４６と称する。
【０００６】
第１走行体４０は、照明ランプ３３、リフレクタ３５、および、変向ミラー３４を一体的にしたもので、コンタクトガラス３１に平行に、副走査方向（原稿面を１次元ＣＣＤで読み取る主走査方向と直角方向）に走行させる。
第２走行体４１は、折り返しミラー４２，４３を搭載したもので、コンタクトガラス３１に平行に、副走査方向に走行させる。走行速度は第１走行体４０の走行速度の半分にしてある。
このようにすることにより、副走査方向のどの位置の撮像領域４５を読み取る場合でも読取光軸４７の撮像領域４５から結像レンズ３７までの距離は一定となる。この全体読取領域は、（１次元ＣＣＤが読み取る範囲×走行体が移動する範囲）である。
【０００７】
通常、画像読取装置の画像解像度は、ＤＰＩ（ドット／ｉｎｃｈ）で表され、デジタルＰＰＣに搭載されるスキャナは４００乃至６００ＤＰＩである場合が多い。
特にカラースキャナでは、Ｒ(赤)・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の各光に感度を有する３ラインのＣＣＤを副走査方向に配置した３ラインＣＣＤを撮像素子として用いることが多い。各画素列の間は、ＣＣＤ画素の４乃至８倍程度の距離があり、かならずしも一体となっている訳ではない。また、これを上記画像読取装置に搭載した場合、各ＲＧＢに対応するＣＣＤ画素の読取位置は、副走査方向にずれて読み取ることになり、当然照明も各読取位置に合せる必要がある。
【０００８】
一般に、図２９と図３０に示すように原稿設置台３０と結像レンズ３７を含む画像読取装置を固定とし、その間を複数のミラーを搭載した二つの走行体を所定の速度比で移動することにより原稿３２と結像レンズ３７との距離を一定に保ちながら原稿面４４上の画像信号を得る画像読取装置の照明方法では冷陰極管を用いている。
【０００９】
ここで示した画像読取装置の課題として、第１走行体上の照明ランプとリフレクタによる撮像領域に入る照明光は発光光の１％未満でしかなく、照明効率が非常に悪い。
その概念を図３１に示す。副走査方向の撮像領域４５は、１ラインＣＣＤを用いる方法では０.１mm程度の幅で十分であり、カラー原稿を読み取る場合などの３ラインＣＣＤを用いる方法でも１mm以下であり、部品や組立のバラツキを考慮しても数mm程度で十分ある。それにもかかわらず副走査方向の照度分布は、撮像領域４５を中心に数十mmと非常に広範囲に広がっている。
また、冷陰極管自体や、その点灯装置（高電圧を発生させる）が複雑となったり、電気的なノイズの発生源となっている。
【００１０】
これらの課題を解決する方法として、特許文献１〜２では、固定されたサイドリフレクタを用いずに原稿面から離れた結像レンズの近傍に置いた光源を用いることによって、光量の変動を抑えたり、原稿からの反射光の再反射によって発生するフレア光を低減させたりして高画質な画像を読み取ることができることが開示されている。
【００１１】
また、特許文献３〜４では、前述の従来のキセノンランプ等の棒状光源の換わりにＬＥＤ（発光ダイオード）を用い、反射鏡を工夫して原稿面上の画像読取領域をできるだけ均一な照明ができるようにするために特殊なリフレクタを用いた方法や、複数のＬＥＤと凹面鏡を組み合わせて光量を増大させる方法などが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２５０１４６号公報
【特許文献２】特開２０００−２５３２１３号公報
【特許文献３】特開２００５−２３４１０８号公報
【特許文献４】特開２００５−２４１６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、結像レンズの近傍に置いた光源によって原稿面を照明する方法では読取光軸を折返している３つのミラーを、照明光を折返すためのミラーとして共用しているので、光源から放射される光束のうち、広がりのある光が第２キャリッジ上の二つのミラーで２回折返されて原稿面の方向には向わずに直接結像レンズに戻ってきてしまう。
その光は原稿面に向う光束よりも少ないが、原稿面の画像とは無関係に一定の光量があるので、黒の状態でも明るさが乗ってしまう黒浮きの現象が生じてしまう。
【００１３】
また、ＬＥＤは発光原理と、製造方法の特性から、発光効率のバラツキが激しく、安定した光量を必要とする場合は選別工程が必要となるので、複数のＬＥＤを単純に並べた照明ではＬＥＤの発光効率のバラツキが直接照度むらに繋がってしまう。
【００１４】
本発明は、上述のような実情を考慮してなされたものであって、副走査方向の光束の広がりを押さえ、主走査方向（一次元方向）の光束では、照明対象領域内をより均一になるように、端部での光の発散がなくなるように効率よく照明する照明装置および原稿面照明方法を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明により、次の目的が達成される。
１．照明効率の向上（省エネ）。
２．照明品質の向上（照度むらの減少）。
３．点灯回路の簡素化（コストダウン）。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の照明装置は、光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置において、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項２に記載の照明装置は、光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにした照明装置において、前記光源と照明レンズの間に全体または一部分にテーパー部分を持つ導光路を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項３に記載の照明装置は、光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにした照明装置において、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳する単位を一次元に読み取る方向に複数配置したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項４に記載の照明装置は、光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿面の画像を一次元に読み取り、この読み取り方向と直角方向に移動して順次一次元の読み取りを繰り返すことによって２次元の画像を読み取る画像読取装置用の照明装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズを持ち、該照明レンズの個別のレンズより出力される複数の光束を原稿面上で重畳するようにした照明装置において、光源から原稿面までの間の光路空間を挟むように一対の反射鏡を配置し、光源からの光束のうち照明対象領域から外れる光束を反射させて照明対象領域に届くようにしたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項５に記載の原稿面照明方法は、光源により照明した原稿面からの散乱光を結像レンズにより感光体上（乃至は撮像素子）に結像させて該原稿面の画像を一次元に形成し、該原稿面上の画像形成対象位置を、この一次元に形成する方向（主走査方向）と直角の方向（副走査方向）に順次移動することによって２次元の画像を形成する画像形成装置用の原稿面照明方法において、少なくとも一次元に形成する方向（主走査方向）に対応する方向に複数の光源を配置し、前記複数の光源から発する光束を前記原稿面上で光源の間隔の２倍以上の範囲に拡散させ、一次元に形成する方向（主走査方向）と直角の方向（副走査方向）には前記光源から発する光束を上記原稿面上に概略集束させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、主走査方向の光束は、配光むらのある光源を用いても照度むらの少ない照明ができ、複数の光源を用いて広域の撮像領域を照明しても、光源による発光量の差を緩和して照度むらの少ない照明ができる。また、撮像領域外への光の発散が少なくなるようにして効率よく照明することができる。
また、副走査方向の光束の広がりを押さえられ、その照明装置で照明された原稿から高品質な画像を得ることができる。
また、主走査方向には光束を発散させながら、副走査方向には集束させることにより照明光率が非常に向上し、省エネルギーに貢献できる。
また、主要な光学部品はプラスチック成型で作成でき、ＬＥＤを光源に用いると低電圧の直流電源だけですむので点灯回路は非常に簡単となり、コストダウンに繋がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図面を参照して、本発明の照明装置および照明方法に係る好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の照明系の概念を示す図である。
まず、主走査方向の照度むらを抑えながら効率的に照明対象面を照明する概念を図１（Ａ）の上面図により説明する。
図１（Ａ）に示すように、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）１を直線上に並べている。個別のＬＥＤ１は、透明樹脂で封入し、先端はＬＥＤ１の発光面を焦点位置とする凸レンズＬＬ１を形成してある。これにより、ＬＥＤ１から放射される光束をほぼ平行光として出力する。この光源ＬＥＤ１の発光光束を平行化する方法は、その左側に示すように回転放物面鏡ＰＲを用いてもよいが、ここでは凸レンズを用いた方法を主体として説明していく。
【００２３】
その平行光を集光レンズＣＡ１が主走査方向に分割し、次にある照明レンズＣＡ２の個別のシリンダ（レンズ）に対し切り出した光束を全部透過させるために集光させる。
集光レンズＣＡ１は、光源ＬＥＤ１からの光束を主走査方向に分割し、次に説明する照明レンズＣＡ２の個別のシリンダ（レンズ）に対し、切り出した光束を全部透過させるために集光させるレンズであって、図９（Ａ）に示すような形状のシリンダ（レンズ）アレイであり、図９（Ｃ）のようなシリンダ（レンズ）を並べたものである。個別のシリンダの焦点距離ｆ１は、図１中のｃの距離にとっている（即ち、ｆ1＝ｃ）。
【００２４】
照明レンズＣＡ２は、照明対象面である原稿面を主走査方向に照射するためのレンズであり、同様にシリンダ（レンズ）アレイ（図９（Ａ））により構成され、個別のシリンダ（レンズ）の焦点距離ｆ２は、概略ｆ２＝１／（１／(ａ＋ｂ)＋１／ｃ）としている。ここでｆ１＝ｆ２とすることは設計上可能であり、そうすることにより集光レンズＣＡ１と照明レンズＣＡ２は、同じ規格の部材として用いることができる。
【００２５】
統合レンズＣＬ１は、集光レンズＣＡ１、照明レンズＣＡ２で分割、照射された光束を照明対象面に重畳させるためのシリンダ（レンズ）である。焦点距離ｆ０は、ｆ０＝ａとすることにより集光レンズＣＡ１、照明レンズＣＡ２で分割された光束の光軸（副光軸と称する）を照明対象面の中心（主光軸）に合せられ、分割された光束を照明対象面上に重畳できる（図１では、煩雑になるのを避けてシリンダアレイ中の各シリンダの内一つおきに表現を省略している）。なお、途中、集束レンズＣＬ２を透過するが、この集束レンズＣＬ２は、図９（Ｅ）に示すようなシリンダなので、この上面からの視点では平行平板として振舞い、統合レンズＣＬ１から照明対象面までの距離ａを少し狂わせるだけで、本質的な動作には影響を与えない。
【００２６】
ここで、照明レンズＣＡ２により像の倍率等を説明する場合、本来は照明レンズＣＡ２と統合レンズＣＬ１の焦点距離ｆ２、ｆ０を合成した内容を用いるのだが、ｆ２＜＜ｆ０なので説明を簡単にするために、ｂ＝０とし、統合レンズＣＬ１のｆ０を無視して説明する。
【００２７】
ここで、シリンダアレイＣＡ１の個々のシリンダの幅をｍとし、照射対象面２の照射対象領域の主走査方向の幅をＫとし、Ｍ／ｍ＝ａ／ｃとなるようにｆ０、ｆ１を決めると、ｍからの光束を照明対象領域ＫとＭが一致するようになる。このように設定するとＣＡ１の個別のシリンダのサイズｍの像が照明対象面２上でＭの大きさに投影され、ｍを通過した光束は、全部照明対象面２に届く（このシリンダからの個々の光束による照明では、照度むらが激しいものとなっているが、全体を重畳した結果は平坦となっている）。
【００２８】
ここで照明対象領域Ｋ上の照度むらをより少なくするための光源ＬＥＤ１の数とシリンダアレイを構成するシリンダの数の関係を説明する。
主走査方向に光源ＬＥＤ１を等間隔に並べ、その両端の光束を含む部分を集光レンズＣＡ１と照明レンズＣＡ２のシリンダアレイと一致させ、この要素のシリンダの数をＬＥＤ１の数と一致させて光軸も合せると、個別のＬＥＤ１の光束分布がそのまま重なるので、個別のＬＥＤ１の光束分布に比例して図２（Ａ）に示すような照度分布となってしまう。
【００２９】
これを平均化する一つの方法として、光源のＬＥＤ１の数とシリンダの数を不一致にするのが良い。特に、その数を一つ変化させると平均化の効果が一番良くなる。その例として、光源ＬＥＤの数よりもシリンダの数を一つ少なくした場合を図３（Ａ）に示し、一つ多くした例を図３（Ｂ）に示す。
【００３０】
このように構成した場合の照度分布は、それぞれ図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、個別のシリンダで切り取った光束の分布の重なりによって平均化されることが分る。ここで、ＣＡ１１〜ＣＡ１４及びＣＡ１１〜ＣＡ１６は、各集光レンズ（シリンダアレイ）ＣＡ１の個別のシリンダに対して、図３（Ａ）、（Ｂ）の上から順に番号付けしたものであり、図２（Ｂ）、（Ｃ）中の個別の曲線は、それぞれの集光レンズＣＡ１と照明レンズ（シリンダアレイ）ＣＡ２の各シリンダが切り出した光束により照射される照明対象領域Ｋ上の照度を示している。
【００３１】
図２（Ｂ）は、図３（Ａ）に対応するものであり、ＬＥＤ１を５個、シリンダアレイのシリンダ数を４個とした例である。また、図２（Ｃ）は、図３（Ｂ）に対応するものであり、ＬＥＤ１を５個、シリンダアレイのシリンダ数を６個とした例である。
このように構成することにより、照明効率を損なわずに照度むらの極めて少ない照明が可能となる（変動率を数％オーダーにすることも可能である）。
【００３２】
次に、主走査方向と直角の方向（副走査方向）の照明概念を図１（Ｂ）に示す正面図を使って説明する。
透明樹脂で封入されたＬＥＤ１から発する光束は、先端のレンズでほぼ平行光束にされて出力される。集光レンズＣＡ１と照明レンズＣＡ２、および、統合レンズＣＬ１はこの視点では平行平板と同様の振舞いとなるので、その光束はほとんど影響を受けずに、その間を平行光のまま通過する。
【００３３】
集束レンズＣＬ２は、焦点距離ｆ０'がｆ０'＝ａ'としてあるので照明対象面２で集光する。このように、光源ＬＥＤ１から発した光束を副走査方向は極めて小さな発散角のまま、主走査方向の照明対象領域Ｋ上の照度分布を均一化することができる。
以上、ＬＥＤ１の発光光束を平行光にする手段に凸レンズを用いる方法を主体で説明してきたが、回転放物面鏡ＰＲの焦点位置にＬＥＤ１の発光面を置く方法でも全く同じように動作する。
また、集束機能部材を図上で説明しやすくするために、集束レンズＣＬ２で説明したが、実装上は放物面鏡にしたほうが実現しやすい。その場合、この集束機能部材を集束ミラーと称す。
【００３４】
以上説明した基本的な考え方を図３０のような画像読取装置に実装する場合を図４、図６に示す。
図４は、画像読取装置の正面図である。ここで集束部材の放物面鏡ＰＭのみを第１走行体３上に載せ、他の照明用部材は照明ユニットＬＵとしてまとめて結像レンズ４の近傍に固定して置く。この照明ユニットＬＵは、結像レンズ４の下側に置き、読取光軸と完全分離できるように新たに折返しミラーＣ、折返しミラーＤを第２走行体５上に載せ、照明ユニットＬＵからの光束を第１走行体３上の放物面鏡ＰＭに導くようにしている。
放物面鏡ＰＭは、平面鏡（折返しミラーＥ）を介してコンタクトガラス６上の撮像領域、即ち、照明対象領域Ｋに焦点を結ぶようにしてある。
【００３５】
照明ユニットＬＵからの出射光の放射ベクトルは、副走査方向で図５に示すような配光特性を持っている。これから分かるように、平行光のベクトル強度は一番強く、光軸からの角度が増すにつれて小さくなっているが、±５°程度までは平行光ベクトルの半分ぐらいの強度を持つ発散光となることが分かる。この発散光として示す光の発散角を小さくすることにより、照明ユニットＬＵの下側への移動量（シフト）を少なくすることができるので、結果として画像読取装置全体の上下方向のサイズを小さくできる。
【００３６】
図６は、画像読取装置の上面図であり、結像レンズ４の両脇に照明ユニットを配置した場合を示している。ここでは第１、第２走行体３，４上の部材の表示を省略し、コンタクトガラス６を９０°倒して表示している。この場合、統合レンズＣＬ１は、シリンダの周辺部を用いる。即ち、図６中、照明ユニットＬＵ１と第２の照明ユニットＬＵ２として表示している部分全体を図１で示したＬＥＤ１、ＬＬ１、ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＬ１としてみた状態から、結像レンズ４が占める部分を除くようにする。このような構成にした場合の統合レンズＣＬ１は、図９（Ｄ）のような形状になる。
【００３７】
この構成をとることによって、図４で示した照明ユニットＬＵを結像レンズから上下方向に完全に外れるようにシフトする必要は無く、正面からみて両者が重なるように配置しても構わなくなる。
なお、第１、第２の照明ユニットＬＵ１，ＬＵ２を両方とも設置しても構わないが、どちらか一方でも構わない。必要とする光量とコストの兼ね合いで決まるものである。
【００３８】
ここで、照射対象領域Ｋ上の照度むらを減少させるもう一つの方法を示す。
一つの光源ＬＥＤ１からの発光光束を複数のシリンダで分割する。図７は、３分割した例を示す。図７の照射範囲の表示は、統合レンズＣＬ１を外した場合を示している。統合レンズＣＬ１を挿入した場合は、統合レンズＣＬ１の焦点距離を照明対象面２までの距離ａと一致させてあれば、各シリンダで切り出された副光軸は照明対象面で一致し、それぞれのシリンダが照明するＭの範囲は照明対象領域Ｋと一致させられるが、これは図１で説明した内容と同じになる。
【００３９】
この統合レンズＣＬ１が挿入されているときの照度分布は、図８（Ａ）と（Ｃ）のようになる。図８（Ａ）は回転放物面鏡ＰＲから放出され、ｍ１、ｍ２、ｍ３の各シリンダに入る光束の強度分布を示しており、それが照明対象面２に到達すると図８（Ｃ）のようにｍ１からの光束はｍ１'のように照明対象領域Ｋ全域を照射する。同様にｍ２からの光束はｍ２'のように照射し、ｍ３からの光束はｍ３'のように照射する。このように集光レンズＣＡ１で切り取られたｍ１〜ｍ３は光軸を線対称にして反転されてそれぞれが照明対象領域Ｋ全体を照射するのが分かる。
図８（Ｂ）と（Ｄ）には、集光レンズＣＡ１、照明レンズＣＡ２を構成するシリンダの数が偶数の場合の代表として４個の場合を示す。ｍとｍ'との対応関係は図８（Ａ）と（Ｃ）の場合と同じである。
その結果、両者ともそれぞれのシリンダを通して照射する分布に偏りがあっても、照明対象領域Ｋ全体のどの部分においてもその和はほぼ一定となり、照度むらはほとんど生じない。
【００４０】
ここで、変形例を示す。
シリンダアレイを構成するシリンダ１個の幅ｍは、１ｍｍから数ｍｍで構成できる。
統合レンズＣＬ１を外しても照明対象面２上のズレはその単位でしかない。図７は、統合レンズＣＬ１を外した場合の照明範囲を示しているが、一つのシリンダが照射する範囲Ｍとして、それぞれのシリンダが照射する領域の重なった部分だけを撮像領域（照明対象領域Ｋ）とするように予め設計しておけば、主走査方向で無駄になる光束はシリンダの幅と数の掛け算程度の領域分で済み、読取領域を均一に照射するという本発明の一つの目的は達成できる。特にシリンダの数が少ないときは有効である。
【００４１】
図９にこれまで述べてきた方法や装置あるいはこれから説明する方法や装置で用いる主要な光学部品の立体図を示す。
図９（Ａ）は、図１、図７の中の集光レンズＣＡ１、照明レンズＣＡ２に用いるシリンダアレイである。
図９（Ｂ）は、後述の図２２の中の照明レンズに用いるシリンダアレイＣＡである。
図９（Ｃ）は、図９（Ａ）の構成要素となる単体のシリンダを示す。また、長さの比が異なるが、図１、図７の中の統合レンズＣＬ１もこの形となる。
【００４２】
図９（Ｄ）は、図９（Ｃ）のシリンダの光軸の近傍部分を外して周辺部分を切り出したものである。図６の中に示す統合レンズＣＬ１はこの形を用いる。
図９（Ｅ）は、集束レンズＣＬ２として用いるシリンダで図９（Ｃ）を二つあわせた形状のものである。
図９（Ｆ）は、集束レンズＣＬ２の代わりに用いる放物面鏡で凹面鏡でも近似できる。図４に中に示す第１走行体３上の放物面鏡ＰＭはこれである。
【００４３】
図９（Ｇ）は、図９（Ｃ）のシリンダの焦点距離が短くて大きくなる場合、分厚くなり重くなってしまうので、それを解消するために、フレネルレンズと同じ考え方でプリズムを並べたように薄くしたものである。このプリズム状の各部の曲率は、基本的にはもとのシリンダでの中心からの対応位置の曲率をそのまま移すのであるが、直線で近似してもよい。また、いわゆる、通常の凸レンズの球面収差に対応する収差を補正して各プリズムの角度を調整できるので、この形の方が光学的にも性能をよくすることができる。
【００４４】
図９（Ｈ）は、図９（Ｄ）に示すシリンダをフレネル化したものである。これも図９（Ｇ）と同様の理由で光学的性能は、図９（Ｄ）よりもよくすることができ、図６の統合レンズＣＬ１の代わりに用いることができる。これを改めて、プリズムアレイＰＡと称することにする。
【００４５】
ここで、光源ＬＥＤ１から発光する光束を平行光にする方法をさらに詳細に説明する。
図１０は、一般に砲弾型と称するものでＬＥＤの発光面の中心を光軸として透明樹脂で被った先端部分を凸レンズとしたもの（フードレンズとも称す）である。
その凸レンズの位置と形状は、発光光束の利用率と平行光化率のトレードオフで決める。いま、図１０中、ＬＥＤの発光面の中心部からフードレンズの表面に対する臨界角θまでの範囲をフードレンズのサイズＤとし、フードレンズの焦点距離をｆとする。
【００４６】
その焦点距離ｆを小さくするとフードレンズの曲率が小さくなり、レンズのサイズＤも小さくなる。その結果、ＬＥＤから放射される光束を取り込む角度αが小さくなってしまい、平行化できなくなる光束が増えてしまうことから光の利用効率が落ちる。
【００４７】
そこで、ある程度大きさの焦点距離ｆが必要だが、その最大値は、先に述べた臨界角θまでの範囲をフードレンズのサイズＤとする条件に従えば、使用する樹脂の屈折率で自ずと決まる。また、ＬＥＤの中心部から発する光束は原理的に完全に平行光とすることができるが、ＬＥＤは面積を持っているので少しでも中心から外れた部分（点）から発する光束は、同じ位置からの放射ベクトルは平行光となるものの、光軸からはある傾きを持った光束となってしまう。
【００４８】
その傾きは、端部からの光束が一番大きくなる。そのため、フード付きＬＥＤ全体の光束は、ある一定の角度分布を持った光束となってしまう。尚、側面図（Ｂ）でｚ軸方向でカットしているのは、主走査方向に複数並べる場合、配置密度を上げるためである。この部分は、平行度が悪くなる部分でもあり、取り込む光束を少し犠牲にしてでも、配置密度を上げて並べるのを想定している。後述の回転放物面鏡でもこのｚ軸方向でカットしている状態を示しているが、理由は同じである。
【００４９】
図１１は、回転放物面鏡の焦点位置に光源ＬＥＤの発光面の中心を置き、概略その位置まで透明樹脂で充填したものである。原理的にＬＥＤの発光面の中心から放射する光束は完全に平行光となる。ＬＥＤの発光面は、面積を持っており、どの場所（点）においても発光光束はほぼ同じような放射ベクトルを持っており、その強度も同じである。その中心から外れた部分は、回転放物面の焦点位置から外れてしまう。そこから発する光束は、回転放物面鏡の光軸に対して平行光とはならず、光軸から傾きを持った光束となって放出される。
【００５０】
結果として、どちらかの方法で出射される光束は平行光以外のベクトルも持ち、その角度を小さくするにはどちらの方法もレンズのサイズや回転放物面鏡のサイズに対して光源ＬＥＤのサイズを小さくすればよく、ＬＥＤのサイズが決まっていればレンズや放物面鏡のサイズを大きくすれば良いのだが、発光効率と全体のサイズの関係から、限界がある。
【００５１】
図５に実用的な回転放物面鏡の配光特性を示している。中心部の一番ベクトル強度が強く、それに対する半値角は±５°程度である。砲弾型の配光特性も中心付近はほぼ同様の特性が得られる。
【００５２】
ここで、図４に立ち返って説明する。図４中、照明ユニットＬＵから折返しミラーＣまでは距離があるので照明ユニットＬＵから出射し、光束の（図５に示す）角度の大きな成分は折り返しミラーＢに入ってしまう。
【００５３】
さらに、この成分の一部は、折返しミラーＡに入ると元に戻ってきて、その一部は結像レンズ４にも入ってしまう。その結果、先にも述べたとおり、黒浮きの原因となる。
これを避けるためには、先にも述べたように結像レンズ４の読取光軸から照明ユニットＬＵの照明光軸を離せばよいが、結果として装置が大きくなってしまうのでそれを解消する方法を次に示す。
【００５４】
図１２に図１０で示したフードレンズ付きのＬＥＤの出射した直後にテーパーロットを挿入して平行度を向上させる方法を示す。図１２（Ａ）、（Ｂ）は、図１０と同じで光源ＬＥＤの発光面の中心をフードレンズ（焦点位置はＬＥＤの発光面の中心にとってある）の光軸とした場合のその焦点位置から放射する光束が平行光となる状態を示している。
図１２（Ｃ）は、その同じフードレンズ付きＬＥＤの発光面の端部から発光する光束の状態を示し、その光軸上に入り口がＤ１で、出口がＤ２（Ｄ１＜Ｄ２）の円錐の一部を長さをＬで切り出した形の透明体（ガラスや樹脂）のロット（棒）を置いた場合を示している。そのテーパーロットのテーパー角度θは、
θ＝ｔａｎ−１［（Ｄ２−Ｄ１）／（２×Ｌ）］
となる。
【００５５】
そのロットの入り口にあるフードレンズ付きＬＥＤの発光面の端部から発光する放射ベクトルは、その中心部から発光する放射ベクトルと同じであるが、放射位置が違うのでフードレンズを通過した後、図１２のように光軸に対して一定の傾きαを持った平行光として出力される。なお、その光束は、テーパーロットの入り口に入るとき、屈折して入る（この屈折は、この目的からすると良い方向であるが、反対に出口では悪い方向となり、相殺される）が、それは僅かなので無視して説明する。
【００５６】
そのレンズフードから出た光束は、テーパーロットに入り、壁面に到達すると臨界角以上で到達しているので全反射するが、テーパーロットのテーパー角θにより、光軸に対してαの角度で入ったものがβで反射され光軸に対する傾き角は小さくなる。
その関係は、  β＝α−θ／２  となって傾きの程度が改善される。
【００５７】
この図では、説明のためにロットの直径Ｄと長さＬの比率を小さくして示してあるが、実際は直径Ｄが数ｍｍに対して、長さＬは十数ｍｍから数十ｍｍの長さにとるので、この反射は複数回となる場合もあり、その場合は改善の度合いが増す。
なお、テーパーロットにθ以下の角度で入ったり、ロットの壁面で反射された光束の角度βがθ以下になれば、その後、光束はテーパーロットの壁面には反射せずそのまま出口から出射される。その典型例として図１２（Ｃ）中、※印で示した光束は図１２（Ａ）で示した光軸上で発光した光束を示しており、テーパーロットの入り口から出口まで平行光のまま通過する。
【００５８】
具体的には、θ＝２°にとると一回の反射で１°改善される。テーパーロットの入り口で角度が大きく入った光束はその分反射回数が増し、出口からの光束はその分改善されている。その結果、図５のような配光特性で入った光束は、図１３のように角度が小さいところに集中して出力され、平行度が格段に向上していることが分かる。
このようにテーパーロットで平行度を向上する変形実施例を図１２（Ｄ）に示す。これは図１２（Ｃ）で示した砲弾型ＬＥＤの代わりに回転放物面鏡からの光束の平行度を向上させる図で、同様の原理で同様の効果がある。
【００５９】
テーパーロットを用いて平行度を向上させる実施例をもう一つ示す。図１４（Ａ）と（Ｂ）は、光源ＬＥＤの透明樹脂フードの先端は平坦にしたものを用いており、テーパーロット側の入り口に凸レンズを取り付けて、互いに光軸を一致させてある。そして、その凸レンズの焦点位置が光源ＬＥＤの発光面の中央になるようにしてあるので、図１４（Ａ）に示すように光源ＬＥＤの中央部からの発光光束はテーパーロットの凸レンズ部で平行光となりテーパーロットに取り込まれる。
【００６０】
図１４（Ｂ）は、光源ＬＥＤの端部から発光する光束の振る舞いを示すもので、凸レンズではやはり平行光となるものの光軸からは傾いた光束となりテーパーロット内に取り込まれる。その後の振る舞いは図１２（Ｃ）と同様である。
【００６１】
このように凸レンズ付きテーパーロットを用いる変形実施例を図１４（Ｃ）に示す。これは光源ＬＥＤの発光面の中央に回転楕円面鏡の第１焦点を置いて、その回転楕円面鏡の第２焦点の位置にテーパーロットの入り口にある凸レンズの焦点位置を合わせることにより、図１４（Ａ）、（Ｂ）で説明したのと同じ効果が得られる。そのほか図示しないが、回転放物面鏡と凸レンズを組み合わせて回転楕円面鏡の代わりとさせるなどバリエーションはいろいろある。
【００６２】
以上説明した平行光化の強化方法を照明系に挿入した例を図１５に示す。これは、図１２で説明したテーパーロットを図１で説明した照明系に挿入したものである。即ち、図１５中に複数あるレンズフード付きＬＥＤ毎にテーパーロットＴＬを対応させ、その出口に集光レンズＣＡ１を置けばよい。この集光レンズＣＡ１以降の振る舞いは、図１の場合と同様であるので省略するが、集光レンズＣＡ１、照明レンズＣＡ２による光束の分割方法は図１とは異なり、図７と図８で説明した方法のうち、一つの光源ＬＥＤの光束を２分割とした例を描いている。
【００６３】
このようにテーパーロットを用いる場合、主走査方向と副走査方向では要求される平行光の度合いが異なり、副走査方向の方が圧倒的に高性能であることが要求される。即ち、画像読取装置に組み込んだ場合、先の図４の説明で述べた上下方向の発散角の小さい性能を要求されている。
【００６４】
そこで、テーパーロットの断面は必ずしも円形でなくても良い。そのバリエーションを図１６に示す。図１６中、中央の列（Ａ）に上面図を示し、左側（Ｃ）に左側面図、右側（Ｄ）に右側側面図を示している。その上で全ての共通の正面図を（Ｂ）に示している。
即ち、これから説明する全てのバリエーションは正面から見た形状は全く同じということである。
【００６５】
図１６中（１）は、図１２で説明したものと全く同じで円錐の一部分を切り出したものを示している。（２）は、正四角錐の一部分を切り出したもので、（３）は、長方角錐の一部分を切り出したものである。（４）は、入り口が円形で出口が正四角形とした錐形の一部分であり、（５）は、入り口が楕円形で出口が長方形とした錐形の一部分である。
【００６６】
ここで、図１６（６）は、（１）〜（５）までとちょっと異なり、上面図として上から見た形は長方形である。そして正面図としては、テーパーとなっているので右側面は正四角とすると、自ずと左側面は長方形となる。即ち、図１５のような照明系に挿入する場合、光源ＬＥＤが並ぶ方向は必ずしもテーパーがある必要は無く、それと直角方向（副走査方向）でのテーパーは必須となる。
【００６７】
次に、この複数のテーパーロットを一体化した導光路を図１７、図１８に示す。図１７に示したものは、透明樹脂を材料とし、一体成型したものである。これは、図１６（２）乃至は（３）で示した形状を出口側（右側面）で繋いだものとなる。ここで、これを改めてテーパープレートと称す。なお、図１６（１）、（３）〜（５）の形状のものも同様に透明樹脂を材料として一体成型することは容易である。
【００６８】
図１８は、テーパーミラー筐体の展開図である。これは光輝アルミニュームのような金属板で構成することができる（勿論、合成樹脂で構成して鏡面仕上げしてもよい）。
上板７は、下面を鏡面とし、下板９は上面を鏡面とする。その間に楔状の板（仕切り板）８を配置し、その両面を鏡面とする。その楔のテーパーの角度は図１２、図１４で説明したテーパーと同じである。図示していないが、上板７と下板９の鏡面部分に仕切り板の厚みに相当する溝を設け、仕切り板を嵌め込む。このような構造すれば、安定した筐体ともなる。
【００６９】
このようにしてできた鏡面で囲まれた空間の形状は、図１６（６）で示したものを並べたことになる。
例えば、仕切り板８１と８２と上板７と下板９の４面で囲まれた空間は、図１６（６）と全く同じ形状となる。図１６（６）で示したものは透明体でロットを形成し、臨界角を利用する導光路だが、図１８の構成は鏡面を利用した導光路である。この特性は透明体で構成した導光路と本発明の目的に対して全く同じである。
【００７０】
図１９は、凸レンズつきの光源ＬＥＤ１と集光レンズＣＡ１との間に図１７で説明したテーパープレートＴＰを挿入し、統合レンズのシリンダを図９（Ｈ）で示したプリズムアレイＰＡに変更した照明系を説明するものである。照明対象領域Ｋの中央が主光軸となるが、その位置には結像レンズなど読取ユニットが固定されて配置されるので、それを避けて照明ユニットを配置できるように統合レンズをシフトしている。更に光学的に性能を出しやすいプリズムアレイ型としてある。
この光源ＬＥＤから統合レンズ（プリズムアレイ）ＰＡまでの一式を図６の照明ユニットの一式と入れ替えることにより、図４で示した照明ユニットのシフト量を少なくして正面から見て結像レンズと重なるようにできる。
また、ここで示したテーパープレートの代わりに図１８で示したテーパーミラー筐体に置き換えられることは容易に分かる。
【００７１】
ここで、この上下にテーパーを持つ導光路を用いた照明ユニットの効果を説明する。図２０は、図４で示した内容のうち、照明系の折返しミラーである折返しミラーＣと折返しミラーＤを取り払い、読取系の折返しミラーＡとＢの幅をその分増して兼用している。
照明ユニットＬＵは、図１９で示したものを用い、上面からみた取り付け位置は図６と同様である。このように照明ユニットＬＵからの発散角が小さくなることによりシフト量を少なく抑えられ、部品点数が少なくなるので、装置も薄くでき、コストが抑えられる。
【００７２】
原稿台に対して結像レンズ４を固定して、その間を第１走行体３と第２走行体５の移動速度を差動させながら、読取光軸と照明光軸の長さを一定に保ったまま原稿台上の原稿を読み取る画像読取装置の照明方法の一つであって、照明装置を結像レンズ４の近傍に置き、第１走行体３、第２走行体５を兼用して照明光を原稿台まで導く方法が持つ課題を示して、その課題解決の一つの方法を示した。ここで課題としていたのは、照明装置から出射される光束の広がり角の大きい光束が第２走行体５上の折返しミラーＡ，Ｂに入って副作用が生ずるものであった。
【００７３】
そこでもう一つの解決策を示す。積極的に照明光は第２走行体５を介さないようにし、照明装置全体を第１走行体３上に載せてしまう構成とする。そうすれば自ずと課題そのものが消える。言い換えれば、従来の冷陰極管で照明していた部分を入れ替えるだけでよい。そのための照明方法を図２１に示す。
【００７４】
図２１（Ａ）は、上面図で主走査方向を示しており、照明対象領域全体を照明している。図２１（Ｂ）は、正面図で副走査方向を示しており１ライン分乃至は数ライン分を照明している。図２１（Ｃ）は、主走査方向の照度分布を説明するための図であり、図１６（Ｄ）は副走査方向の照度分布を説明するための図である。
【００７５】
この図２１中、回転放物面鏡ＰＲで反射させて平行光となるようにした光源ＬＥＤ１をＬ１〜Ｌｎまで直線状に並べる。その出射部に接近して各光源ＬＥＤ１に個別のシリンダ（焦点距離ｆ）を一対一に対応させてシリンダ同士を一体化したシリンダアレイを照明レンズＣＡとして配置する。
【００７６】
また、その照明レンズＣＡの両端に側面鏡ＳＭＡと側面鏡ＳＭＢの二つを互いに平行にして照明レンズＣＡの縁に接する側を鏡面となるように照明対象面２まで配置する。これは、ＬＥＤ１で発光する光束を効率よく照明対象面２に導くためのものである。この図２１において、光源ＬＥＤ１のＬ１、Ｌ２、Ｌ３で発光する光束を側面鏡ＳＭＡで、Ｌｎ−２、Ｌｎ−１、Ｌｎで発光する光束を側面鏡ＳＭＢで反射させている。
【００７７】
このようにすることにより、これらのＬＥＤ１があたかもこの照明装置の外側にもあるように振舞うので、照明対象面２の端部においても中央部と同じように均一な照度分布が得られる。照明レンズＣＡから照明対象面２までを鏡面とするのが理想だが、実際の構成では原稿台としてのコンタクトガラス６があるのでそこは避けざるをえない。その結果、照明対象面２の端部の照度が少し落ちるので照明装置全体の幅をその分広げる必要があるが、その量は側面鏡ＳＭを用いない場合と比較すると極めてわずかである。
【００７８】
ここで、まず光源ＬＥＤ一個による照明状態を図２１中の光源Ｌ４を用いて説明する。
最初は主走査方向を説明するために図２１（Ａ）と（Ｃ）の図を用いる。
光源Ｌ４が発した光束は、ＰＲ４（図中では番号の表記は省略したが、光源ＬＥＤの番号Ｌｎと対応させて番号付けしておく）で反射されてほぼ平行光束に照明レンズＣＡ中の対応するシリンダに入る。
【００７９】
シリンダを通過した光束は、シリンダの焦点距離がｆなのでその位置で一旦焦点を結ぶが、その先は拡散して行く。ここで集束レンズＣＬが挿入されているが、この集束レンズＣＬはこの向きでは平行平板として働くので入っていてもいなくてもほぼ同じように拡散し、照明対象面２では照明幅Ｍの幅まで広がってその面２を照射する。広がりの度合いはシリンダの中心位置から照明対象面２までの距離をｇとすると、
Ｑ＝（ｇ−ｆ）／ｆ
となる（その広がりの様子を図２１中では太い破線で示しており、約６.５倍で描いている）。
【００８０】
このときの照明対象面２上の照度分布は、図２１（Ｃ）の中で太い実線で示したようになる。すなわち、Ｌ４およびＰＲ４の光軸上をピークとして光軸から離れるにしたがって照度は落ちる形となる。その結果、場所により照度差が大きい照度分布となる。
ところが、隣のＬ５から発する光束はピークの位置がシリンダの幅ｍだけずれるが、同様の照度分布で照明対象面２を照射する。Ｌ６以降のＬＥＤからの光束も同様に照明対象面２を照射する。
ここで、Ｌ４の光軸上の照度を考察すると、Ｌ１からの光束が僅かだが入っており、Ｌ２からの光束は相当分入り、Ｌ３からの光束は更に量をまして照射している。Ｌ５からの光束はＬ３からの光束とほぼ同量の光束で照射しており、同様に、Ｌ６からのはＬ２からのとＬ７からのはＬ１からのと同量の光束で照射している。その結果、このように、Ｌ１〜Ｌ７までの発光光束が重畳されて照明していることが分る。
【００８１】
これを一般化すると、照明対象面２上の任意の一点は、上記式のＱの小数点以下を切り捨てた個数からか切り上げた個数（この図の場合は６個か７個）のＬＥＤからの光束で照射されていることになる。その結果、図２１（Ｃ）の図中、右側に描いたように照明対象面２上の照度分布はほぼ平坦になる。
【００８２】
ここで、照度分布は完全な直線でなく、僅かなうねりを持っているが、これは光源ＬＥＤの光量のバラツキによる影響を表現している。ＬＥＤの発光効率は、製造時の少しの条件変化で大きく変動するので、ある一定の発光量ＬＥＤを複数用意するには選別の工程が入り、その分、コストアップとなる。この提案の方法ではそのバラツキをも吸収できるのでＬＥＤの選別作業が省略できる。
【００８３】
次に、副走査方向を説明するために、図２１（Ｂ）と（Ｄ）を用いて副走査方向の動作を説明する。
光源ＬＥＤが発した光束は、回転放物面鏡ＰＲで集束の第一段階として、ほぼ平行光束に反射され、照明レンズＣＡでは平行光のまま透過する。その光束は集束レンズＣＬが挿入されていなければそのまま平行光のまま照明対象面２上に到達する。そのときの照度分布は、図２１（Ｄ）に示すように個別のＬＥＤからの照度分布と他のＬＥＤからも届く光束を全部重畳した照度分布をそれぞれ実線で示している。この場合、後述の集束レンズＣＬを挿入する場合と比べてブロードな分布となる。
【００８４】
一方、副走査方向でシャープな照度分布を必要とする場合は、第二段階の集束をさせる集束レンズＣＬを挿入する。そのときの照度分布は、図２１（Ｄ）中の二点鎖線で示すようになる。なお、その中間の分布を必要とする場合は集束レンズＣＬの焦点距離を照明対象面２の位置から外すように設定すれば、任意の幅の分布を得ることができる。
このように、主走査方向の照度分布をほぼ一定のまま、副走査方向は照明対象面２上にシャープにもブロードにも照度分布を設定することができる。
【００８５】
次に、照明レンズの変形実施例を図２２に示す。
これまで照明レンズとして凸シリンダを複数並べてアレイ化した例だけを示したが、凹シリンダを複数並べてアレイ化しても同じように発光光束を主走査方向に拡散することができる。
図２２（Ａ）に示すように、個別の凹シリンダの焦点距離をｆとすれば図２１の説明と同じ考え方で倍率は、
Ｑ＝（ｇ＋ｆ）／ｆ
と設定できる。このように焦点位置が異なるだけで他の振る舞いは同じなので主走査方向の照度分布は、図２１（Ｃ）とほぼ同じになる。また、図２２（Ｂ）の正面図は、図２１（Ｂ）とほぼ同じとなり、この副走査方向の振る舞いも同じことから、副走査方向の照度分布も図２１（Ｄ）と同じになる。
【００８６】
このように光源ＬＥＤ１から照明対象面２までの距離が比較的短くても、シリンダアレイを構成する個々のシリンダの焦点距離をできるだけ短くするようにし、照明範囲が隣同士で重なり合うように、さらに重なりの度合いを大きく広くすることにより、個々の光源のばらつきによる照度のむらは平均化され、照度むらの少ない照明ができる。また、統合レンズを必要とせず、シリンダアレイも照明レンズＣＡ一つで済むので部品点数も少なく、簡素に構成できる。
【００８７】
さらに、照明装置全体を第１走行体上に載せてしまう別の実施例を示す。
図１で説明した方法は、統合レンズＣＬ１から照明対象面２までの距離ａがある程度必要である。その距離ａを短く（具体的には、集光レンズＣＡ１と照明レンズＣＡ２の間隔ｃを短くする）と同時に一つのユニットが受け持つ照明対象領域を狭くする。具体的には図２３に示すように単純に二つ以上の照明ユニットＬＵ１，ＬＵ２を並べて、撮像領域を分担すればよい。
【００８８】
一つの照明ユニットＬＵ内では、複数のシリンダを通過する光束を照明範囲全体に拡散させて統合レンズＣＬ１で合わせているので、それぞれの照度むらを打ち消して照明範囲内は照度むらがほとんど生じていない。ただし、この方法を製品化すると、部品の加工精度、組み付け精度のなどのバラツキにより、照明ユニットＬＵ１，ＬＵ２間に照明領域Ｍの端部の照度の落ち方にばらつきが生ずる。そのため、それぞれの照明ユニットＬＵ１，ＬＵ２が分担する境界部分の照度むらを無くすには、組み立て時に照明ユニットＬＵ１，ＬＵ２間の間隔を調整することが必要となってくる。
【００８９】
図２４にこの調整を無くす方法を示す。これは二つの照明ユニットＬＵ１，ＬＵ３で読取領域を分担させるのは図２３と同じだがその間にもう一つの照明ユニットＬＵ２を挿入しその中心部がその分担の境界部分を照明するようにする。こうすると真中の照明ユニットＬＵ２が一定に照射する照度と他の二つの照明ユニットＬＵ１，ＬＵ３の境界部分の照度はほぼ同じなので、その部分の照度むらは結果として半分に緩和される。
【００９０】
その結果、組み立てなどのバラツキ程度で生ずる照度むらを無視できる程度に抑えられるので、装置の作成工程が簡素化される。更に、最初の二つの照明ユニットＬＵ１，ＬＵ３のそれぞれが照明している範囲の端から四分の一の位置に平行に鏡面ＳＭを置くことにより、その四分の一の範囲の光束が折り返されるので、その端は真中に挿入された第３の照明ユニットＬＵ３が分担する照明範囲Ｍ２の端と丁度分担し合える。
【００９１】
ここでは、照明ユニットＬＵを３個とした場合だが、これを一般化してみる。
まず、照明ユニットＬＵの数をｎとし、照明対象領域Ｋを２×ｎで分割して、端からその境界に番号を振る。次に、奇数の境界に照明ユニットＬＵを置いて、その両端に側面鏡ＳＭを置く形になっていることが分かる。ここで、図２１、図２２で説明した方法に立ち返ってみると、それぞれの光源ＬＥＤを照明ユニットとすれば、この一般化した原則が当てはまることが分かる。
このように複数の照明ユニットからのそれぞれの照明範囲Ｍを積極的に重ね合わせることにより照明対象領域Ｋの端部の照度の落ち方のばらつきの影響を緩和できる。
【００９２】
図２５と図２６は、図７に示した照明方法を第１走行体上に載せる場合の実施例であり、どちらも図２４で説明した一般化した考え方に準じて配置してある。
図２５は、照明ユニット間の境界の照度むらが生じないように重ね合わせる方法である。
図２６は、図２１と同じ考え方で積極的に各光源からの光束を重ね合わせる方法である。図２１では照明レンズＣＡは光源ＬＥＤ１に一つのシリンダを割り当てているが、図２６では複数のシリンダを割り当てる形となっているので、光源間のピッチが同じで照明レンズの倍率Ｑが同じならば、図２６の方が照度むらが少なくなる。また、二つのシリンダアレイの間隔を狭くする（極端には間隔を全く無くして一体としてもよい）ことで広がり角を大きくすることができ、照明レンズＣＡ２と照明対象面２までの距離が同じでも、照度むらをさらに少なくできる。
【００９３】
これまで説明してきた第１走行体上に搭載して照明する方法の具体的な搭載方法を説明する。図２７は、正面図のみ示す。図２１、図２２で説明した基本的な考え方をそのまま装着した例は、図２７（Ａ）である。二点鎖線で示した配置は、読取系の光路（読取光軸）の垂直部分を避けるために全体を斜めにして撮像領域を照射するようにしてある。このままでも目的は達成できるが、傾け角θを小さくしようとすると上下方向にサイズが大きくなってしまうので、実線で示すように折返しミラーを挿入し、全体を水平に保持して配置することにより、上下方向を薄くすることが可能である。なお、この図２７では集束レンズを挿入した例のみを示したが、前述したように照度分布をブロードにする場合は挿入しなくてもよい。
【００９４】
次に、この変形実施例として図２７（Ｂ）を説明する。即ち、集束レンズＣＬの機能を撮像領域が焦点となる放物面鏡ＰＭ（これは、図９（Ｆ）に示すように、副走査方向のみが焦点を結ぶようにした放物面鏡で主走査方向は集束機能を持たせていない）に置き換える。このようにすると図２７（Ａ）で示した折り返しミラーを兼ねることができるので部材を少なくしながら、厚さを薄くすることができる。この図２７では読取光軸を変向ミラーで左方向に直角に曲げているが、右方向に曲げるようにしても、全体を左右反転しても発明の本質を変えるものではない。
【００９５】
図２７（Ｃ）は、図２５、図２６で説明した方法を搭載する場合の実施例でやはり正面図（副走査方向）のみを示す。この場合も集束レンズＣＬの代わりに集束ミラーを用いている。また、照明対象面をブロードに照明したい場合は平面鏡としてもよく、その中間にしたい場合は、集光ミラーの曲率をブロードにし、焦点位置を奥にするようにしてもよい。
【００９６】
図２７（Ｄ）は、図２３、図２４で説明した方法を搭載する場合の実施例でやはり正面図（副走査方向）のみを示す。この場合も集束レンズＣＬの代わりに集束ミラーを用いている。この場合、統合レンズＣＬ１から照明対象面までの距離がある程度必要なので、一度、折返しミラーで折り返してから、集束ミラーで照明領域に焦点を結ぶように構成している。なお、折返しミラーと集束ミラーの位置は入れ替え可能である（勿論、集束ミラーの焦点距離はそれに応じて変更する必要はある）。
【００９７】
ここまで照明光の色については触れてこなかったが、カラー画像読取装置用としても本発明の基本的な考え方を変える必要はない。勿論、白色ＬＥＤを用いれば、どの方法でもカラー用となることは容易に分るが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色のチップを近接して一つのパッケージに封入し、共通の凸レンズで平行化する方法や、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれのＬＥＤを用いても実現は容易である。
【００９８】
例えば、図１に示した方法では、図１（Ｂ）の正面図上で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を副走査方向に３段重ねし、共通の集束レンズで照明対象面に焦点を結ぶようにすれば良いし、図１５、図１９の方法は主走査方向のそれぞれのＬＥＤを３色に分担する（この図では６個のＬＥＤなので２個ずつを割り当てると都合が良い）ことで実現できる。
図２１以降の方法も副走査方向に３段重ねする方法が最も容易だが、図２５と図２６で示した方法を除けば、主走査方向のそれぞれを３色に分担する方法も可能である。
【００９９】
以上の構成をとることにより、主走査方向のどの照明領域においても複数の光源ＬＥＤからの光束により効率よく照射されるので、省エネ効果があり、光源ＬＥＤの選別工程を必要とせず、照度のバラツキが少ないので、先に述べたような方法で電気的に補正した場合、照度の弱い場所でもノイズの影響が少なくなり、画像信号品質が保たれる。
【０１００】
以上、原稿台（コンタクトガラス）と結像レンズと一次元撮像装置を一体とした読取装置は固定として、副走査方向の走査は第１走行体と第２走行体の差動移動により実現する方式を前提に第１走行体上に本発明の照明装置を搭載する実施例を紹介してきた。
この方式は、第１走行体には照明装置以外は読取光を反射する変向ミラーを搭載するのみなので質量が大きくならず、高速読取に向いている。しかしながら、低速でも良い場合には先に示した読取ユニット（結像レンズと一次元撮像素子）も第１走行体上に搭載する方法もある（勿論、このとき、第２走行体は必要なくなるので走行体は一つのみでよくなる）。
【０１０１】
そこで、本発明の照明装置を読取装置とともに一つの走行体上に搭載した例を図２８に示す。これも読取系は、縮小光学系なので原稿面から結像レンズまでの距離はある程度必要となる。そこで原稿面からの画像読取光は一旦変向ミラーで水平方向に変向した後、図２８では折返しミラーＭ１とＭ２で各２回折り返した後に読取ユニットへ導いている。
【０１０２】
このような読取系を走行体上に載せても照明系は今まで説明してきたものならばいずれを用いても良い。図２８では図２７（Ｄ）で示した内容を用いているが、集束ミラーの位置を読取系の折り返されている読取光軸をまたいで置いている。このようにすることにより、照明系の光路長をある程度確保しながら、装置の厚さに影響が出ないようにレイアウトしている。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明を、デジタルＰＰＣのような画像形成装置に含まれ、且つ、固体撮像素子、結像レンズ及び照明装置を有する縮小光学系を含む画像読取装置及び画像読取方法に適用することができる。本発明による画像読取装置を、原稿台の上側から画像を読み取る、フィルムスキャナ及びブック原稿用のスキャナなどにもまた適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】平滑照明の基本的な考え方Ａを説明する図である。
【図２】発光点とシリンドリカルレンズの個数の違いによる照度分布の違いを示す図である。
【図３】照度分布の均一化方法を説明する図である。
【図４】折り返しミラー対に照明装置から発散光が入る不具合の解消方法を説明する図である。
【図５】ＬＥＤ光源から放物面鏡で反射された光束の配光特性の代表例である。
【図６】画像読取装置の側面を展開した上面図である。
【図７】平滑照明の基本的な考え方Ｂを説明する図である。
【図８】統合レンズが挿入されているときの照度分布を説明する図である。
【図９】主要光学部品の形状を示す図である。
【図１０】レンズフード付きＬＥＤの設定例である。
【図１１】回転放物面鏡付きＬＥＤの設定例である。
【図１２】テーパーロットによる光束平行化の強化Ａを説明する図である。
【図１３】ＬＥＤ光源から放物面鏡で反射された光束の配光特性の代表例である。
【図１４】テーパーロットによる光束平行化の強化Ｂを説明する図である。
【図１５】テーパーロットを挿入した照明装置の例である。
【図１６】透明体で形成する導光路の変形例である。
【図１７】透明樹脂で形成する一体型導光路の例である。
【図１８】テーパーミラー筐体の展開図である。
【図１９】一体型導光路を用いた照明装置の例である。
【図２０】読取光軸と照明光軸を分離した例である。
【図２１】照明対象面上の照度分布が平滑となることを説明する図である。
【図２２】照明レンズに凹シリンダアレイを用いた例である。
【図２３】複数のユニットを用いて照明対象領域を分担して照明する例Ａである。
【図２４】複数のユニットを用いて照明対象領域を分担して照明する例Ｂである。
【図２５】複数のユニットを用いて照明対象領域を分担して照明する例Ｃである。
【図２６】複数のユニットを用いて照明対象領域を分担して照明する例Ｄである。
【図２７】第１走行体上に装着した基本実施例（正面図）である。
【図２８】照明ユニットを読取ユニットと一緒に走行体上へ搭載する例である。
【図２９】画像読取装置の概観図である。
【図３０】画像読取装置の正面図である。
【図３１】従来の照明方法による原稿台上の照度分布を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…光源ＬＥＤ、ＬＬ１…凸レンズ、ＰＲ…回転放物面鏡、ＣＡ１…集光レンズ、ＣＡ２…照明レンズ、ＣＬ１…統合レンズ、ＣＬ２…集束レンズ、２…照射対象面、３…第１走行体、ＬＵ…照明ユニット、ＬＵ１…第１照明ユニット、ＬＵ２…第２照明ユニット、ＬＵ３…第３照明ユニット、４…結像レンズ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…折返しミラー、５…第２走行体、ＰＭ…放物面鏡、Ｅ…平面鏡（折り返しミラー）、６…コンタクトガラス、ＴＬ…テーパーロット、７…上板、８…楔状の仕切り板、９…下板、ＴＰ…テーパープレート、３０…原稿設置場所（原稿設置台）、３１…コンタクトガラス、３２…原稿、３３…照明ランプ、３４…変向ミラー、３５…リフレクタ、３６…次元撮像素子、３７…結像レンズ、３８…駆動伝達手段、３９…モーター、４０…走行体、４１…走行体、４２，４３…ミラー、４４…原稿面、４５…撮像領域、４６…読取ユニット、４７…読取光軸。
【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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