(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＥＤアレイ光源を用いた画像読み取り装置において、端部光量低下を防ぐ。【解決手段】ＬＥＤアレイの両端部のＬＥＤに、集光効果のあるレンズ状の樹脂キャップのついたＬＥＤを用いる。または、ＬＥＤアレイの両端部に導光体付きＬＥＤを組み合わせる。【選択図】        図２
2004177851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部の少なくとも１つ以上に、発光の指向特性の異なる発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部の少なくとも１つ以上に、発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項３】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部の少なくとも１つ以上に、発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた集光タイプの発光ダイオードを用いた画像読み取り装置において、その両端部の集光タイプの発光ダイオードのキャップの形状を、原稿面上での光量分布がほぼ均一となるような集光率になるようにしたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項４】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、各々の発光ダイオードに発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項５】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、各々の発光ダイオードに発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた発光ダイオードを用いた画像読み取り装置において、各々の集光タイプの発光ダイオードのキャップの形状を、原稿面上での光量分布が中央部から両端部へ向かうに従って光量が高くなるように各々の集光率を上げていくことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項６】
縮小光学系を用いた画像読み取り装置に、前記請求項５の発光ダイオードアレイを光源として組み込んだことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項７】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部に導光体を組み合わせた発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項８】
両端部の導光体に組み合わせる発光ダイオードに、発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた発光ダイオードを用いたことを特徴とする前記請求項７に記載の画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やスキャナーやファクシミリ等の発光ダイオードアレイを原稿読み取り用の光源に用いた、画像読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像読み取り装置の光源として、ハロゲンランプや蛍光灯、キセノン管といった光源を用いていた。上記各光源は、光源の発熱が大きい、消費電力が大きい、ランプ外形が大きく重たい、高圧給電が必要、光量安定迄の時間がかかる等の様々な問題点を含んでいた。そこで、発熱が小さく、消費電力が小さく、コンパクトである発光ダイオードを複数個アレイ状に並べた光源が用いられつつある。
【０００３】
しかしながら、従来の発光ダイオードアレイ光源の構成においては、両端部の光量が中央部と比較して低くなるという問題点があり、読み取り領域と同じ幅の発光ダイオードアレイ光源を用いた場合、均一な画像情報の原稿の読み取りを行った場合でも発光ダイオードアレイ光源の両端部付近のラインイメージセンサーの出力が小さくなるという問題が発生する。光源である発光ダイオードアレイの幅を読み取り領域の幅より光量落ちしない程度に大きくすれば解決するのだが、それでは装置の小型化が難しくなってしまう。
【０００４】
さらに、この発光ダイオードアレイ光源をレンズを用いた縮小光学系の画像読み取り装置に用いた場合には、この問題はさらに顕著となる。すなわち、レンズの画角をθとするとレンズの軸外における像の照度は、（開口効率）×（ｃｏｓ４θ）に比例して小さくなる。その為、画像読み取り領域端部では、発光ダイオードアレイの光量低下に加え、レンズの周辺光量低下特性によりラインイメージセンサーの出力がいっそう小さくなるからである。
【０００５】
そこで従来では、このような端部光量低下特性を補正する手段として、端部の発光ダイオードのピッチを中央部よりも小さくしたり、特開昭６２−１２５７７３号公報に示されるように両端部に反射板を設けたり、特開昭６１−２０３６８６号公報に示されるように両端の発光ダイオードチップを他の発光ダイオードよりも大きくしたり、特開昭６１−４８９８２号公報に示されるように両端の発光ダイオードの電流値を大きくしたり、特開平５−３２８０３６号公報、特開平８−３１７１３３号公報に示されるような両端部の発光ダイオードを原稿面に近づけたものや、特開平６−６２１８５号公報に示されるように発光ダイオードアレイの上に端部に向かうに従って順次屈折力が増加するようにしたレンズを備えたもの等が提示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、端部の発光ダイオードのピッチを中央部よりも小さくするということは発光ダイオードの個数が増加するため。消費電力も増大しコストもかかってしまう。また、特開昭６２−１２５７７３号公報に示されるように両端部に反射板を設ける場合にも構成部品が増えてしまう。また、反射板のみでは充分な効果を得るのは難しい。
【０００７】
また、特開昭６１−２０３６８６号公報、特開昭６１−４８９８２号公報のように両端部の発光ダイオードのみを大きくしたり、電流値を大きくしたりするのは、端部の無駄な光も増加し、消費電力が増加してしまう。特開平５−３２８０３６号公報、特開平８−３１７１３３号公報に示されるような両端部の発光ダイオードを原稿面に近づけたものや、特開平６−６２１８５号公報に示されるように発光ダイオードアレイの上に端部に向かうに従って順次屈折力が増加するようにしたレンズを備えたものは構成が複雑になり、組み立て作業性の悪化やコストアップにつながってしまう恐れがあった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するもので、発光ダイオードアレイの両端部に、集光効果のあるレンズ状キャップを備えた発光ダイオードを用いることにより、余計な部品を増やすことなく、また、無駄な消費電力を増加させずに、シンプルな構成のままで端部の光量落ちを防ぎ、またはレンズの周辺光量低下特性を補正することができるため、発熱が小さく、消費電力が小さく、コンパクトである発光ダイオードの特性を生かしながら濃度ムラの無い画像品質の高い画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部の少なくとも１つ以上に、発光の指向特性の異なる発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置である。
【００１０】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部の少なくとも１つ以上に、発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置である。
【００１１】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部の少なくとも１つ以上に、発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた集光タイプの発光ダイオードを用いた画像読み取り装置において、その両端部の集光タイプの発光ダイオードのキャップの形状を、原稿面上での光量分布がほぼ均一となるような集光率になるようにしたことを特徴とする画像読み取り装置である。
【００１２】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、各々の発光ダイオードに発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置である。
【００１３】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、各々の発光ダイオードに発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた発光ダイオードを用いた画像読み取り装置において、各々の集光タイプの発光ダイオードのキャップの形状を、原稿面上での光量分布が中央部から両端部へ向かうに従って光量が高くなるように各々の集光率を上げていくことを特徴とする画像読み取り装置である。
【００１４】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、各々の発光ダイオードに発光の指向性を強めるレンズ状のキャップを備えた発光ダイオードを用いた画像読み取り装置において、各々の集光タイプの発光ダイオードのキャップの形状を、原稿面上での光量分布が中央部から両端部へ向かうに従って光量が高くなるように各々の集光率を上げていくことを特徴とする縮小光学系の画像読み取り装置である。
【００１５】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部に導光体を組み合わせた発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置である。
【００１６】
原稿の画像情報を読み取る時に、原稿を照射する為に基板上に配列された複数の発光ダイオードからなる発光ダイオードアレイを備え、その両端部に導光体を組み合わせた集光タイプの発光ダイオードを用いたことを特徴とする画像読み取り装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、画像読み取り装置の実施例により詳しく説明する。
【００１８】
［実施例］
［実施例１］
画像読み取り装置上に本発明の発光ダイオードアレイがセットされた状態を図４に示す。４０１はコンタクトイメージセンサー等の光電変換素子４０２を含む光学ユニットである。４０５は原稿台ガラスであり、原稿台ガラス４０５上にセットされた図示しない原稿画像は、発光ダイオードアレイ４０３により照射された原稿の反射光を等倍結像レンズ４０４を介して光電変換素子４０２によって電気信号として読み取られる。また、４０６は標準白色板でありシェーディング補正のための基準データを読み取るとき等に使用される。また、図４は本発明をコンタクトイメージセンサーを用いた等倍光学系の画像読み取り装置に適用した図であるが、図５に示されるような縮小光学系の画像読み取り装置にも同様に適用できる。
【００１９】
図１−ａに本発明の画像読み取り装置に使用する集光タイプの発光ダイオードの配光特性を示す。図１−ｂに示す通常の発光ダイオードチップの配光特性は、ほとんど指向性を持たない分布を示すのに対して、集光タイプの発光ダイオードは比較的に指向性の強い分布を示す。これは、発光ダイオードの発光部であるチップ１０１を封止している樹脂キャップ１０２をレンズ形状とすることにより集光を行うことにより、図に示すような発光の指向特性を持たせた物である。
【００２０】
図２は本発明の第１の実施例の画像読み取り装置の発光ダイオードアレイ２０１の主走査方向の発光ダイオードの配置と、それにより得られる原稿面での光量分布を示した物である。
【００２１】
また、図３は従来の画像読み取り装置の発光ダイオードアレイ３０１の主走査方向の発光ダイオードの配置と、それにより得られる原稿面での光量分布を示した物である。図中２点鎖線で示したのが、各々の発光ダイオード３０３の配光分布であり、両端部以外では真下に配置された発光ダイオードを光源とする光とともに、隣接する両側の発光ダイオードのほとんど指向性を持たない配光とが重なり、ほぼ均一な光量分布が得られる。しかし、両端部では真下に配置された発光ダイオードを光源とする光に加え片側に配置された発光ダイオードからの光しか入射しない為、中央部と比較して光量分布が低下してしまう。
【００２２】
しかし、本発明の第１の実施例では、両端部の発光ダイオードを図１−ａに示すような配光特性を持つ集光タイプの発光ダイオード２０２を用いることによりこの問題を解決している。図２に示されるように発光ダイオードアレイ２０１の両端部に集光タイプの発光ダイオード２０２を配置することにより、図３に示される従来の発光ダイオードアレイ３０１では、原稿面の画像読み取り領域外に無駄に拡散していた両端部の光を、画像読み取り領域内を照射するように集光している為、両端部での光量低下を防ぐことができる。
【００２３】
［実施例２］
次に本発明の第２の実施例について説明する。
【００２４】
画像読み取り装置上に本発明の発光ダイオードアレイがセットされた状態を図５に示す。５０１はＣＣＤ等の光電変換素子５０２を含む光学ユニットである。５０７は原稿台ガラスであり、原稿台ガラス５０７上にセットされた図示しない原稿画像は、発光ダイオードアレイ５０３により照射された原稿の反射光をミラー台ユニット５０４，５０５および縮小レンズ５０６を介して光電変換素子５０１によって電気信号として読み取られる。また、５０８は標準白色板でありシェーディング補正のための基準データを読み取るとき等に使用される。
【００２５】
このような縮小光学系の場合には、コサイン４乗法則にのっとってレンズの周辺光量低下特性を持つ。そこで、本実施例では以下のような構成によりその特性の補正を行う。
【００２６】
図６は本発明の第２の実施例の画像読み取り装置の発光ダイオードアレイ５０３の主走査方向の発光ダイオードの配置と、それにより得られる原稿面での光量分布を示した物である。
【００２７】
実施例１では発光ダイオードアレイの両端部の発光ダイオードのみを集光タイプの発光ダイオードを用いたのに対して、本実施例では、全ての発光ダイオードを集光タイプの発光ダイオードを用いている（図６では中央部のみ通常の発光ダイオードを用いているが、発行ダイオードアレイ中で最も集光率の低い集光タイプの発光ダイオードを使用しても良い）。
【００２８】
この時、光量分布が先に述べたレンズの周辺光量低下特性をうち消すように、原稿面上の光量分布が両端部で光量が増加するように、発光ダイオードアレイの中央部から両端部に向かうに従って集光率が増加するキャップ形状の集光タイプの発光ダイオードを配置する。図７に集光率の異なる各々の発光ダイオードの配光特性を示す。
【００２９】
図中２点鎖線で示したのが、各々の発光ダイオードの配光分布であり、両端部に向かうに従って、配光特性の指向性が強くなり、原稿面上では両端部にいくほどなだらかに増加する光量分布が得られる。
【００３０】
［実施例３］
次に本発明の第３の実施例について説明する。
【００３１】
図８は本発明の第３の実施例の画像読み取り装置の発光ダイオードアレイ８０３の主走査方向の発光ダイオードおよび導光体の配置と、それにより得られる原稿面での光量分布を示した物である。
【００３２】
実施例１では発光ダイオードアレイの両端部の発光ダイオードを集光タイプの発光ダイオードを用いたのに対して、本実施例では、両端部の発光ダイオードに導光体を組み合わせている。これにより、両端部の発光ダイオード８０２から照射された光は導光体８０４内で反射を繰り返して伝播し、導光体８０４の原稿面側の射出面より射出され、原稿端部を均一に照射する。
【００３３】
一般的に導光体は光源側から距離が離れるほど光量が低下していく特性を持つため、中央部には実施例１のように発光ダイオードをアレイ状に配列した物と組み合わせる。これにより、発光ダイオードアレイでの両端部の光量低下と、導光体を用いたときの光源（本実施例では両端部）から離れるにつれて光量が低下するといった問題点を補い合うことができる。当然この導光体と組み合わせる発光ダイオードに集光タイプの発光ダイオードを用いても良い。
【００３４】
また、この方法であれば発光ダイオードの個数を減らすことが可能となり、さらなる小消費電力、低コスト化をはかることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、発熱が小さく、消費電力が小さく、コンパクトである発光ダイオードを複数個アレイ状に並べた発行ダイオードアレイを光源とする画像読み取り装置において、集光効果のある樹脂キャップのついた集光タイプの発光ダイオードを両端部に用いることにより、原稿面上でのフラットな光量分布が得られる。
【００３６】
また、特に縮小光学系と組み合わせたときに問題となる、レンズの周辺光量低下の特性を補正する為に、中央部から両端部に向かうにつれて集光率が高くなっていくように集光タイプの発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイを用いることにより、ＣＣＤなどの光電変換素子上でのフラットな出力が得られる。また、発光ダイオードアレイの両端部に導光体を組み合わせることによりさらなる小電力・低コスト化が可能となる。
【００３７】
これらの構成により、発光ダイオードアレイを光源とした画像読み取り装置で、消費電力が小さくコンパクトであるメリットを生かしたまま、複雑な構成にすることなく、安価で高画質な画像読み取り装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１−ａ】本発明の実施例１の集光タイプの発光ダイオードの配光特性図
【図１−ｂ】集光しない通常の発光ダイオードの配光特性図
【図２】本発明の実施例１の発光ダイオードアレイの構成の断面図とその光量分布図
【図３】従来の発光ダイオードアレイの構成の断面図とその光量分布図
【図４】本発明の実施例１を用いた等倍光学系の画像読み取り装置の上視図と断面図
【図５】本発明の実施例２を用いた縮小光学系の画像読み取り装置の上視図と断面図
【図６】本発明の実施例２の発光ダイオードアレイの構成の断面図とその光量分布図
【図７】本発明の実施例２の集光率の異なる集光タイプの発光ダイオードの配光特性図
【図８】第３の実施例の画像読み取り装置の発光ダイオードアレイの主走査方向の発光ダイオードおよび導光体の配置と、それにより得られる原稿面での光量分布を示した図
【符号の説明】
１０１  発光ダイオードチップ
１０２  樹脂キャップ
２０１，３０１，４０３，５０３、６０１，８０１  発光ダイオードアレイ
２０２，８０２  発光ダイオード（集光タイプ）
６０２−ａ〜ｃ、２０３，３０３，８０３  発光ダイオード
４０１，５０１  光学ユニット
４０２  コンタクトイメージセンサー
４０４  レンズ（等倍）
４０５，５０７  原稿台ガラス
４０６，５０８  標準白色板
５０２  ＣＣＤ
５０４，５０５  ミラー台ユニット
５０６  レンズ（縮小）
８０４  導光体
【図１−ａ】
2004177851.tif 000003
【図１−ｂ】
2004177851.tif 000004
【図２】
2004177851.tif 000005
【図３】
2004177851.tif 000006
【図４】
2004177851.tif 000007
【図５】
2004177851.tif 000008
【図６】
2004177851.tif 000009
【図７】
2004177851.tif 000010
【図８】
2004177851.tif 000011