(57)【要約】【課題】カラー画像読み取り装置において、白色ＬＥＤを複数個並べて構成した照明系に生じる色にじみを軽減する。【解決手段】照明系に用いるＬＥＤのキャップ内に屈折率の異なるレンズ体を複数個構成することにより色にじみのない照明系を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂モールドキャップを設けた発光ダイオードを１次元方向に配列し、原稿のラインイメージを照明する照明系を有する画像読み取り装置のうち、
前記発光ダイオードのモールドキャップ内に屈折率が異なるレンズ体を少なくとも２個構成することを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
請求項１に記載した画像読み取り装置のうち、発光ダイオードは白色ダイオードであることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項３】
請求項１に記載した画像読み取り装置のうち、発光ダイオードの光放出部以外の内面を反射処理したことを特徴とする画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像読取装置、特に発光ダイオード（以下ＬＥＤ）を１次元方向に複数個配した照明系を有する画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアナログ複写機においては、読み取り部において原稿を照明したイメージを現像器の感光ドラムまで導く必要があり、それゆえ消費電力が大きい高光量のハロゲンランプを用いることが必須であった。
【０００３】
しかし、近年デジタル複写機の普及に伴い、原稿のラインイメージを読み取る１次元ラインイメージセンサの感度が向上し、少ない光量で画像信号が取り出せるようになってきた。この状況に対応して照明系として管状の蛍光管や冷陰極管が多く用いられるようになってきている。
【０００４】
しかしながら、このような蛍光管や冷陰極管はＡＣ電圧で駆動するものが一般的でありＤＣ低電圧をＡＣ高電圧に変換するインバータを併用しなければならなかった。このインバータは蛍光管や冷陰極管とほぼ同じくらいのコストがかかっているのが現状である。
【０００５】
一方、ラインイメージセンサはミラーやレンズを組み合わせた縮小光学系を必要とするので、メカ構成や駆動系が複雑であり、光源以外にもコスト高の構成を余儀なくされていた。
【０００６】
このような状況の中、ＣＣＤに代表されるラインイメージセンサにかわり光源を含む等倍光学系を１パッケージにしたＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）を読み取り部とする画像読み取り装置の開発も進められている。
ＣＩＳの構造断面図を図２に示す。
【０００７】
ＣＩＳ２０は、光源２１で照明された原稿２２のラインイメージをセルフォックレンズアレイ２３を介して、イメージセンサ２４上に結像する。イメージセンサ２４で読み取られたアナログ画像信号は、従来の縮小光学系を具備した画像読み取り装置と同様に画像処理され、プリンタやホストコンピュータ等で画像再生される。ＣＩＳ２０を用いた画像読み取り装置は、ミラーや複雑な駆動系を必要とせず、ＣＩＳ２０そのものを読み取り方向にスキャンさせる駆動系だけ構成すればよく、縮小光学系の画像読み取り装置よりも簡単な工程で読み取り装置の構成が可能となった。
【０００８】
ＣＩＳ２０内のイメージセンサ２４の各画素の開口部サイズは、縮小光学系ＣＣＤのそれが４．７ｕｍ〜７ｕｍ四方であるのに対して、等倍光学系であるため６００ｄｐｉの読み取り装置の場合であっても、４２ｕｍ四方の開口部を有している。
【０００９】
このため、ＣＣＤよりも光感度が高く設計できるので、縮小光学系で用いられる照明系ほどの光量を必要とせず、光源としてＬＥＤを用いる提案が数多くなされている。ＬＥＤを光源とすることにより、蛍光管や冷陰極管に必要だったインバータが不要となり、ＤＣ電源のみで効率のよい光源を実現できる。
【００１０】
しかも、印加するＤＣ電源電圧を調整することにより、ある程度の調光も可能になるというメリットもある。
【００１１】
このなかで、特にカラー画像読み取り装置においては、白色光源を必要とするため、図３に示すような構造の白色ＬＥＤを用いる必要がある。
【００１２】
図３中、３０は白色ＬＥＤであり、アノード電極３１、カソード電極３２、ワイヤボンディング３３及び３４、ＬＥＤペレット３５、蛍光体３６、キャップ３７より構成されている。
【００１３】
白色ＬＥＤ３０の発光原理について説明する。アノード電極３１とカソード電極３２間に所定の電圧を印加すると、ワイヤボンディング３３、３４を介してＬＥＤペレット３５が発光する。ＬＥＤペレット３５はＧａＮ（窒化ガリウム）系のペレットであり、青色ＬＥＤに一般的に用いられている化学物質で構成されている。ＬＥＤペレット３５から発光する青色光は、蛍光体３６を介してキャップ３７外に光放出すると同時に、蛍光体３６に混入しているＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光剤を照射し、ＹＡＧ系蛍光剤は、黄色の蛍光を発し、青色光と同時にキャップ３７外に光放出される。従って、ＹＡＧ系蛍光剤の濃度を調整することにより、青色と黄色の混色光がバランスよくキャップ３７外に光放出されて、白色ＬＥＤが実現される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような白色ＬＥＤを用いたＣＩＳを搭載したカラー読み取り装置においても、高速読み取りの要求はあり、そのためには高輝度のＬＥＤの開発要求が叫ばれている。
【００１５】
この要求に対し、例えば特開昭６０−７４２５号公報ではＬＥＤキャップの形状をシリンドリカルレンズの特性を持つように成形し、これを主走査方向に複数個並べて照明系を構成する提案がなされている。
【００１６】
しかしながら、このような構造のＬＥＤではＬＥＤから光放出する光束が形成するイメージサークルのエッジ部に色にじみが発生するという問題があった。
【００１７】
この色にじみは、光の波長によってキャップ内における屈折率が異なるために発生する。モノクロの画像読み取り装置の場合は、色にじみはあまり問題にならず、ＬＥＤのイメージサークルのエッジ部を隣のＬＥＤが補うように配列すればよいが、カラーの画像読み取り装置の場合は、イメージサークルの外側が分光特性により赤系統の色になるため、隣り合った２個のＬＥＤが照明する白色原稿をカラーＣＩＳで読み取った様子は図４のようになる。
【００１８】
図４は、カラーＣＩＳのＲ、Ｇ、Ｂ各画素の出力波形である。
【００１９】
隣り合った２個のＬＥＤが干渉する部分は、Ｒのイメージサークルは大きくＢのイメージサークルが小さいため、２個のＬＥＤの照射干渉をＧ信号がフラットになるように合わせたとすると、Ｒは干渉が大きく、Ｂは干渉しないため図のようにＲ出力が大きく、Ｂ出力が小さくなる。このような照明ムラは、再生画像の色むらとなってあらわれ易い。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点に鑑み、本発明はＬＥＤキャップ内に少なくとも２種類の異なる特性を有するレンズ体を具備することにより、イメージサークルの色にじみを軽減させ、カラー画像読み取り装置におけるＬＥＤ照明系を提供するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の実施例を図に従って説明する。
【００２２】
図１は、本発明を実施したＬＥＤの構造を示す図である。ＬＥＤ１０の構成部材のうち、図３と同じ構成部材については同一部番を付している。
【００２３】
図３のＬＥＤ３０と図１のＬＥＤ１０との異なるポイントは、ＬＥＤ１０のキャップ内に凸レンズ体１１と凹レンズ体１２が構成されている点である。このように複数のレンズを組み合わせて構成する手法は、スチルカメラやビデオカメラの撮影レンズに一般的に用いられる手法であり、レンズの光学特性である収差、例えばよく知られているザイデルの５収差や色収差等を良好に補正するものである。
【００２４】
スチルカメラやビデオカメラに用いられるレンズにおいては、エリアイメージを高品位に結像する必要があるために、５〜６枚程度のレンズを組み合わせて様々な収差を補正する必要があるが、本発明を実施するＬＥＤの目的は、ラインイメージに対する照明の色にじみをなくすためであり、様々な収差のうち、色収差のみを良好に補正すればよく、２枚程度の屈折率が異なるレンズ体で充分な効果が得られる。
【００２５】
本発明の効果を図５及び図６を用いて説明する。
【００２６】
図５は、通常のＬＥＤの構成である。通常のＬＥＤはキャップ３７が凸レンズ体の形状になっているので、キャップ３７を凸レンズ体に置き換えて光学特性を説明する。
【００２７】
ＬＥＤペレット３５と蛍光体３６から発光する光束の屈折状態は、光束５１に示すように、キャップ３７に対して垂直に入力する光束は、１点破線で示した原稿面５４に対して色ずれを発生しないが、キャップ３７に対して斜めに入力する光束５２、または５３はＲの屈折率が小さくＢの屈折率が大きいため、図に示すように原稿面５４上では結像点がずれてしまう。このため、図４で説明したような不具合が生じ、照明の色むらが発生する。
【００２８】
これに対して、図６は本発明の実施系による光束の屈折状態を示す図であるが、凸レンズ１１と凹レンズ１２を組み合わせることにより、原稿面５４上でＲとＢの光束の結像点が一致するように構成しているので、照明の色むらは最小限に補正されている。
【００２９】
このときの、カラーＣＩＳのＲ、Ｇ、Ｂ各画素の出力波形を図７に示す。図４と比較すると明らかなように、隣り合った２個のＬＥＤが干渉する部分は、Ｒ、Ｇ、Ｂのイメージサークルが同じ大きさに補正されているので、Ｒ、Ｇ、Ｂの色ムラは発生しない。
【００３０】
なお、本実施例では凸レンズ体と凹レンズ体の組み合わせによる効果を説明したが、凸レンズ体はＬＥＤキャップの形状を凸レンズの形状にして代替にしてもよい。
【００３１】
また、本実施例では２部のレンズ体の組み合わせ構成で説明したが、３部以上のレンズ体の組み合わせでもあっても本発明の効果を得られることは言うまでもない。
【００３２】
（実施例２）
先に述べた実施例１の動作説明においては、ＬＥＤ内部部材、特にキャップの内面処理については言及しなかったが、図８に示すようにキャップ３７の頭頂部以外は反射材８１でコーティングすることにより、キャップ３７の側面から漏れる光を頭頂部に集光できるようになるので、本発明のさらなる効果に期待できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればＬＥＤキャップ内に屈折率の異なる２組のレンズ体を構成するようにしたので、ＬＥＤが発するイメージサークルが波長によって均等な大きさになるため、隣接するＬＥＤの光干渉部に発生する色にじみを最小限に抑えることができるので、カラー読み取り装置の照明系として最適な光源を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した白色ＬＥＤの構成を示す図
【図２】コンタクトイメージセンサの概略構成を示す図
【図３】従来のＬＥＤの構成を図
【図４】隣接するＬＥＤによって発生する配光の様子を表す図
【図５】従来のＬＥＤが発生する光束の様子を表す図
【図６】本発明のＬＥＤが発生する光束の様子を表す図
【図７】本発明を実施した隣接するＬＥＤによって発生する配光の様子を表す図
【図８】本発明の第２の実施例を説明する図
【符号の説明】
１０  白色ＬＥＤ
１１  凸レンズ
１２  凹レンズ
２０  コンタクトイメージセンサ
２１  光源
２２  原稿
２３  セルフォックレンズアレイ
２４  ラインイメージセンサ
３０  従来の白色ＬＥＤ
３１  アノード電極
３２  カソード電極
３３、３４  ワイヤボンディング
３５  ＬＥＤペレット
３６  蛍光材
３７  キャップ
８１  反射材
【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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