(57)【要約】【課題】  ランプの軸線方向に沿って均一で明るい光を放射する光源装置及びそれを用いた画像読み取り装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る光源装置は、直線状に延びる管状のランプと、前記ランプの軸線に沿って延び、前記ランプが放射する光を拡散させて反射する反射拡散板とを備え、前記反射拡散板は、反射拡散面上を前記軸線方向に延びる所定の仮想線上の任意の点において当該点から法線方向に延びる第一の仮想直線と当該点から前記軸線に垂直に延びる第二の仮想直線とが成す角度が４５度より大きく９０度未満であり、前記仮想線上の点から前記軸線までの間隔が前記軸線方向の中央部ほど狭く端部ほど広くなることを特徴とする。【選択図】  図１
2005130364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に延びる管状のランプと、
前記ランプの軸線に沿って延び、前記ランプが放射する光を拡散させて反射する反射拡散板とを備え、
前記反射拡散板は、反射拡散面上を前記軸線方向に延びる所定の仮想線上の任意の点において当該点から法線方向に延びる第一の仮想直線と当該点から前記軸線に垂直に延びる第二の仮想直線とが成す角度が４５度より大きく９０度未満であり、前記仮想線上の点から前記軸線までの間隔が前記軸線方向の中央部ほど狭く端部ほど広くなることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
直線状に延びる管状のランプと、
前記ランプの軸線に沿って延び、前記ランプが放射する光を拡散させて反射する反射拡散板とを備え、
前記反射拡散板は、反射拡散面上を前記軸線方向に延びる所定の仮想線上の任意の点において当該点から法線方向に延びる第一の仮想直線と当該点から前記軸線に垂直に延びる第二の仮想直線とが成す角度が零度より大きく４５度以下であり、前記仮想線上の点から前記軸線までの間隔が前記軸線方向の中央部ほど広く端部ほど狭くなることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記反射拡散板は、前記仮想線上の任意の点において次の式、
Ｌx×ｓｉｎ２θx
（ここでＬxは前記仮想線上の点Ｘから延びる前期第二の仮想直線と前記軸線との交点における前記ランプの輝度、θxは点Ｘにおける前記角度）の値が一定になることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記反射拡散板は、前記反射拡散面の前記軸線に交差する方向の任意の断面が凹み状に湾曲していることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置に照射された原稿の光学像をディジタル画像に変換する読み取り手段と、
を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びそれを用いた画像読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直線状に延びる管状のランプと、ランプの軸線に沿って延び、ランプが放射する光を拡散させて反射する反射拡散板とを備える光源装置が知られている。
図８は、従来の光源装置を用いて透過原稿を読み取る画像読み取り装置５０を示す模式図である。図示するようにランプ５１が放射した放射光は反射拡散板５２で拡散されて反射し、透過原稿Ｍを透過してリニアイメージセンサ５３に入射する。これにより透過原稿Ｍの透過光像がリニアイメージセンサ５３に結像され、ディジタル画像に変換される。
【０００３】
反射拡散板で反射された光で透過原稿を読み取る場合、反射拡散板の輝度の均一性がディジタル画像の画質に影響する。例えば反射拡散板の端部の輝度が低いとすると、シェーディング補正のときに端部でノイズレベルが増大し、それにより画質が低下する。ランプは光学的な特性として中央部より端部の方が輝度が低い。従って反射拡散板の形状がランプに沿って同じ形状であるとすると、反射拡散板の輝度が均一でなくなり画質が低下することになる。
【０００４】
従来は、輝度を均一に保つため反射拡散板の形状あるいは反射拡散面の面積を中央部で小さくして中央部の輝度を低減し、中央部と端部とのバランスを保つことなどが行われている。
図９は、従来の方法によって中央部の輝度を低減した反射拡散板５２を示す模式図である。図中の網掛け部分５７はその部分がカットされているかまたはマスクされていることを示している。
【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、従来の方法によると、中央部で反射拡散面の面積が小さくなるため輝度が著しく低下し、放射される光が暗くなるという問題がある。
本発明は、かかる問題に鑑みて創作されたものであって、ランプの軸線方向に沿って均一で明るい光を放射する光源装置及びそれを用いた画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る光源装置は、直線状に延びる管状のランプと、前記ランプの軸線に沿って延び、前記ランプが放射する光を拡散させて反射する反射拡散板とを備え、前記反射拡散板は、反射拡散面上を前記軸線方向に延びる所定の仮想線上の任意の点において当該点から法線方向に延びる第一の仮想直線と当該点から前記軸線に垂直に延びる第二の仮想直線とが成す角度が４５度より大きく９０度未満であり、前記仮想線上の点から前記軸線までの間隔が前記軸線方向の中央部ほど狭く端部ほど広くなることを特徴とする。この光源装置によると、ランプの軸線方向に沿って均一で明るい光を放射できる。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る光源装置は、直線状に延びる管状のランプと、前記ランプの軸線に沿って延び、前記ランプが放射する光を拡散させて反射する反射拡散板とを備え、前記反射拡散板は、反射拡散面上を前記軸線方向に延びる所定の仮想線上の任意の点において当該点から法線方向に延びる第一の仮想直線と当該点から前記軸線に垂直に延びる第二の仮想直線とが成す角度が零度より大きく４５度以下であり、前記仮想線上の点から前記軸線までの間隔が前記軸線方向の中央部ほど広く端部ほど狭くなることを特徴とする。この光源装置によると、ランプの軸線方向に沿って均一で明るい光を放射できる。
【０００８】
さらに本発明に係る光源装置では、前記反射拡散板は、前記仮想線上の任意の点において次の式、Ｌx×ｓｉｎ２θx（ここでＬxは前記仮想線上の点Ｘから延びる前期第二の仮想直線と前記軸線との交点における前記ランプの輝度、θxは点Ｘにおける前記角度）の値が一定になることを特徴とする。この光源装置によると、ランプの軸線方向に沿ってより均一な光を放射できる。
【０００９】
さらに本発明に係る光源装置では、前記反射拡散板は、前記反射拡散面の前記軸線に交差する方向の任意の断面が凹み状に湾曲していることを特徴とする。この光源装置によると、断面を湾曲させることにより照射対象物に反射光を集中させることができ、照射対象物をより明るく照らすことができる。
上記目的を達成するため、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置に照射された原稿の光学像をディジタル画像に変換する読み取り手段と、を備えることを特徴とする。この画像読み取り装置によると、光学像を高画質のディジタル画像に変換できる。
【００１０】
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
また、本発明は装置の発明として特定できるだけでなく、プログラムの発明としても、そのプログラムを記録した記録媒体の発明としても、方法の発明としても特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を複数の実施例に基づいて説明する。
（第一実施例）
図２は、本発明の第一実施例に係る画像読み取り装置としてのイメージスキャナ１を示す模式図である。イメージスキャナ１は所謂フラットベッド型のイメージスキャナである。
【００１２】
原稿カバー１１は、ランプ１５及び反射拡散板１６を備える光源装置１０（図１参照）、キャリッジ１２、第二副走査駆動部２３（図３参照）、及びガラス板１３などを備え、図示しないヒンジにより原稿台１４の盤面を開放する姿勢から原稿台１４の盤面を覆う姿勢に揺動可能に筐体２１に連結されている。光源装置１０はランプ１５の長手方向の軸線がリニアイメージセンサ１９の長手方向に平行になる姿勢で原稿カバー１１に収容されている。原稿カバー１１は原稿台１４の盤面に載置された透過原稿Ｍを押さえるとともに、光源装置１０の放射光以外の光が透過原稿Ｍを照らすことがないよう原稿台１４を覆うものである。
【００１３】
リニアイメージセンサ１９は、ＲＧＢ各色の受光素子が図２において紙面垂直方向に直線状に並ぶ姿勢でキャリッジ２０に搭載されている。リニアイメージセンサ１９は、縮小光学系により入力される走査線上の光学像を走査し、その光学像の濃淡に相関する電気信号を出力する。
縮小光学系３０（図３参照）は、図２に示すようにミラー１７及びレンズ１８などで構成され、キャリッジ２０に搭載されている。ミラー１７及びレンズ１８は光源装置１０に照射された透過原稿Ｍの走査線上の透過光像をリニアイメージセンサ１９に結像させる。これにより透過原稿Ｍの走査線上の光学像をリニアイメージセンサ１９に入力する。尚、光源装置１０をキャリッジ２０に備えることにより反射原稿を読み取るための光源として用いるようにしてもよい。
【００１４】
図３は、イメージスキャナ１を示すブロック図である。
主走査駆動部２１は、リニアイメージセンサ１９を駆動するために必要な駆動パルスをリニアイメージセンサ１９に出力する駆動回路である。主走査駆動部２１は、例えば同期信号発生器、駆動用タイミングジェネレータ等から構成される。
【００１５】
第一副走査駆動部２２は、リニアイメージセンサ１９の長手方向軸に垂直に架設されキャリッジ２０を摺動可能に保持する摺動軸、キャリッジモータ、駆動ベルト、駆動回路などを備えている。キャリッジモータがキャリッジ２０を駆動ベルトで牽引することでリニアイメージセンサ１９と透過原稿Ｍとが図２に示すα方向（副走査方向）に相対移動するため、二次元画像の走査が可能となる。
【００１６】
第二副走査駆動部２３は、リニアイメージセンサ１９の長手方向軸に垂直に架設されキャリッジ１２を摺動可能に保持する摺動軸、キャリッジモータ、駆動ベルト、駆動回路などを備えている。第二副走査駆動部２３のキャリッジモータが第一副走査駆動部２２のキャリッジモータに同期して回転することでキャリッジ１２がキャリッジ２０に同期してα方向に移動する。
【００１７】
ＡＦＥ（アナログフロントエンド）部２４は、アナログ信号処理部、Ａ／Ｄ変換器等から構成される。アナログ信号処理部はリニアイメージセンサ１９から出力される電気信号に対して増幅、雑音低減処理等のアナログ信号処理を施して出力する。Ａ／Ｄ変換器はアナログ信号処理部から出力された電気信号を所定ビット長のディジタル表現の出力信号に量子化して出力する。
【００１８】
ディジタル画像処理部２５は、ＡＦＥ部２４から出力された出力信号に対し、ガンマ補正、画素補間法による欠陥画素の補間、シェーディング補正、画像信号の鮮鋭化等の処理を行ってディジタル画像を生成する。尚、ディジタル画像処理部２５で施す上記各種の処理は、制御部２６で実行するコンピュータプログラムによる処理に置き換えてもよい。
【００１９】
制御部２６は、ＣＰＵ２７、ＲＯＭ２８及びＲＡＭ２９を備えている。ＣＰＵ２７はＲＯＭ２８に記憶されたコンピュータプログラムを実行してイメージスキャナ１の各部を制御する。また、ＣＰＵ２７はＲＯＭ２８に記憶されているプログラムを実行することにより読み取り手段としても機能する。ＲＯＭ２８は各種のプログラムやデータを記憶しているメモリであり、ＲＡＭ２９は各種のプログラムやデータを一時的に記憶するメモリである。これら各種のプログラムやデータは所定のサーバからネットワークを介してダウンロードして入力してもよいし、リムーバブルメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体から読み出して入力してもよい。
【００２０】
次に、光源装置１０について説明する。
図１（Ａ）は光源装置１０の仮想線上の断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すＩ−Ｉ線の断面図、図１（Ｃ）はＩＩ−ＩＩ線の断面図、図１（Ｄ）はＩＩＩ−ＩＩＩの断面図である。第一実施例では、図１（Ｂ）に示す反射拡散面１６ａの軸線１５ａに直交する方向の中心を通る線（中心線）であって反射拡散面１６ａ上を図１（Ａ）に示すように軸線１５ａ方向に湾曲しつつ延びる中心線１６ｂが特許請求の範囲に記載の仮想線である場合を例に説明する。尚、仮想線は軸線１５ａ方向に延びる線であれば必ずしも反射拡散面１６ａの中心線でなくてもよく、反射拡散面１６ａの形状に応じて適宜設定してよい。反射拡散板１６は図示するようにランプ１５の軸線１５ａに沿って延びている。反射拡散板１６はプラスチック成形体に反射拡散フィルムを貼り付けることによって形成されている。反射拡散フィルムの表面（反射拡散面）には微細な凹凸が形成されており、入射する光を拡散して反射させる。ランプ１５は直径が軸線１５ａ方向で一定になるよう形成されている。
【００２１】
次に、反射拡散板１６の反射拡散面１６ａ上の点の輝度について説明する。
図４は、反射拡散板１６の反射拡散面１６ａ上の任意の点Ｘの輝度を説明するための模式図である。図４に示す模式図はランプ１５の軸線１５ａ方向から見た様子を示している。任意の点Ｘから法線方向に延びる第一の仮想直線をＡ、点Ｘからランプ１５の軸線１５ａに垂直に延びる第二の仮想直線をＢ、ランプ１５の軸線１５ａ及び第一の仮想直線Ａに垂直に交差する直線をＣ、第一の仮想直線Ａと第二の仮想直線Ｂとが成す角度をθx、第一の仮想直線Ａと直線Ｃとの交点をＰ、点Ｘと点Ｐとの距離をＨ、点Ｘとランプ１５の軸線１５ａとの距離をＤx、点Ｐとランプ１５の軸線１５ａとの距離をＥx、ランプ１５の直径をＦx、第二の仮想直線Ｂと軸線１５ａとの交点におけるランプ１５の輝度をＬxとしたとき、点Ｘにおける輝度Ｌrは、以下の式から導かれる。
【００２２】
Ｌr＝Ｌx×ｃｏｓθx×（Ｆx／Ｄx）
＝Ｌx×ｃｏｓθx×ｓｉｎθx×（Ｆx／Ｅx）
＝Ｌx×ｓｉｎ２θx×（Ｆx／２Ｅx）  ・・・（１）
ここで点Ｘにおける輝度Ｌrとは、点Ｘで反射され法線方向に向かう光の輝度のことである。点Ｘにおける法線とは、具体的には図４に示すように点Ｘを通り軸線１５ａに直交する仮想平面と反射拡散面１６ａとで特定される曲線の点Ｘにおける法線であって当該仮想平面上を延びる直線のことである。尚、反射拡散面１６ａは光を拡散させるため実際には式（１）の通りの輝度になるとは限らずばらつきが生じることもあるが、概ね式（１）で近似できる。反射拡散板１６は前述した法線方向が仮想線１６ｂ上の任意の点Ｘにおいて常に同じ方向になるように形成されているものとする。このため距離Ｅxは仮想線１６ｂ上の任意の点Ｘにおいて一定となる。また、ランプ１５の直径Ｆxは前述したように軸線１５ａ方向の任意の位置で一定である。距離Ｅx及び直径Ｆxが一定のとき、式（１）より輝度Ｌrはランプ１５の輝度Ｌxと角度θxとに比例することになる。ランプ１５の輝度Ｌxはその光学的な特性により軸線１５ａ方向の中央部ほど高くなり、端部ほど低くなる。従って反射拡散面１６ａの仮想線１６ｂ上の任意の点Ｘにおいて輝度Ｌrが均一になるようにするには、各点における角度θxを式（１）の値が一定になるよう調節すればよいことが判る。具体的には、中央部に近いほどｓｉｎ２θxの値が小さく、端部に近いほどｓｉｎ２θxの値が大きくなるようにすればよいことになる。
【００２３】
図５はｓｉｎ２θのグラフであり、図６は反射拡散板１６の形状を示す模式図である。図５に示すようにｓｉｎ２θの値は角度θが０（零）＜θ≦４５のときはθの値が大きくなるにつれて増加する。従って０＜θ≦４５のときは、ｓｉｎ２θの値が中央部に近いほど小さく端部に近いほど大きくなるようにするためには、中央部ほど０度に近く、端部ほど４５度に近くなるよう反射拡散面１６ａを形成すればよい。すなわち図６（Ａ）に示すように中央部ほど高さＨが高く、端部ほど高さＨが低くなるよう反射拡散面１６ａを形成すればよいことになる。この結果、仮想線１６ｂ上の点Ｘから軸線１５ａまでの間隔Ｄxが軸線１５ａ方向の中央部ほど広く端部ほど狭くなる。一方、４５＜θ＜９０のときはｓｉｎ２θの値はθの値が大きくなるにつれて減少する。従って４５＜θ＜９０のときは、ｓｉｎ２θの値が中央部に近いほど小さく端部に近いほど大きくなるようにするためには、中央部ほど９０度に近く、端部ほど４５度に近くなるよう反射拡散面１６ａを形成すればよい。すなわち図６（Ｂ）に示すように中央部ほど高さＨが低く、端部ほど高さＨが高くなるよう反射拡散面１６ａを形成すればよいことになる。この結果、仮想線１６ｂ上の点Ｘから軸線１５ａまでの間隔Ｄxが軸線１５ａ方向の中央部ほど狭く端部ほど広くなる。
【００２４】
図１に示す反射拡散板１６は、反射拡散面１６ａの仮想線１６ｂ上の任意の点における角度θが４５＜θ＜９０となるようランプ１５に対して位置決めされ、中央部ほど高さＨが低く、端部ほど高さＨが高くなっている。すなわち仮想線１６ｂ上の点から軸線１５ａまでの間隔が仮想線１６ｂの中央部ほど狭く両端部に近いほど広くなるよう形成されている。また、反射拡散板１６は仮想線１６ｂ上の任意の点においてＬx×ｓｉｎ２θxの値がほぼ一定になるよう形成されている。従って、反射拡散板１６は反射拡散面１６ａの仮想線１６ｂ上の任意の点においてより均一な明るさの光を第一の仮想直線Ａ方向に放射することができる。尚、仮想線１６ｂ上の任意の点における角度θが０＜θ≦４５となるようランプ１５に対して位置決めし、中央部ほど高さＨが高く、端部ほど高さＨが低くなるよう形成してもよい。
【００２５】
また、図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）に示すように、反射拡散面１６ａは軸線１５ａに交差する方向の任意の断面が凹み状に湾曲している。断面が凹み状に湾曲するように形成すると透過原稿Ｍの読み取り対象領域に反射光を集中させることができ、読み取り対象領域をより明るく照らすことができる。また、反射拡散板１６は図示するように中央部ほど断面の湾曲の仕方が緩くなるよう形成されている。中央部ほど湾曲の仕方が緩くなるよう形成すると、読み取り対象領域上で端部にいくほど多くの光が集中するため、仮想線１６ｂ以外の線上の点の輝度が一定でなく中央部ほど明るくなっている場合であっても、読み取り対象領域上の明るさを均一にできる。従ってディジタル画像の画質が更に向上する。また、図示するように第一実施例の光源装置１０はランプ１５を２本備えている。反射拡散面１６ａは仮想線１６ｂを挟んで左右対称に形成されており、仮想線１６ｂ上の任意の点においてＬx×ｓｉｎ２θxの値が２本のランプ１５の両方についてそれぞれ一定になるよう形成されている。ランプ１５を複数備えると、透過原稿をより明るく照射することができ、画質をより向上させることができる。尚、反射拡散面１６ａは平板状に形成してもよい。また、１本のランプで十分な明るさの光が得られる場合はランプは１本だけであってもよい。
【００２６】
以上説明した本発明の一実施例に係る光源装置１０によると、ランプ１５の軸線１５ａ方向に均一の光を反射できる上、中央部をカットしたりマスクしたりしないので明るい光を放射できる。よって光源装置１０によると、ランプ１５の軸線１５ａ方向に沿って均一で明るい光を放射できる。また、イメージスキャナ１は光源装置１０を用いることにより透過原稿Ｍを主走査方向に均一に照射することができるため、結像された光学像を高画質のディジタル画像に変換できる。
【００２７】
尚、第一実施例では原稿台１４に載置された透過原稿に対してリニアイメージセンサ１９と光源装置１０とを移動して読み取る所謂フラットベッド型のイメージスキャナ１を例に説明したが、リニアイメージセンサ１９と光源装置１０とを固定し、透過原稿を搬送することにより読み取るようにしてもよい。
また、第一実施例では画像読み取り装置としてイメージスキャナを例に説明したが、電子複写機やファクシミリなどに本発明を適用してもよい。
【００２８】
（第二実施例）
第二実施例は、光源装置を面光源として用いる場合の例である。尚、第二実施例では第一実施例と実質的に同一の部分については説明を省略する。
図７（Ａ）は第二実施例の光源装置３０を示す模式図であり、図７（Ｂ）は光源装置３０によって照明される原稿台上の領域とランプ１５とを示す模式図である。光源装置３０はランプ１５の軸線１５ａがリニアイメージセンサ１９の長手方向（主走査方向）に平行になるように原稿カバー１１に固定されている。リニアイメージセンサ１９を搭載したキャリッジ２０は、ランプ１５の軸線１５ａと平行な方向に往復移動する。反射拡散板３１は原稿台１４上の領域３３を均一に照射するよう構成されている。領域３３は、例えば１枚の３５ｍｍストリップフィルムの全ての画像記録領域が含まれるように幅及び長さが設定されている。
【００２９】
尚、反射拡散板３１と原稿台１４の間に透明板又は拡散板を設けても良い。また、リニアイメージセンサ１９の搬送方向（副走査方向）にランプ１５の軸線１５ａが平行になるように光源装置３０を原稿カバー１１に固定しても良い。
原稿ホルダ等で領域３３に位置決めされた３５ｍｍストリップフィルム等の透過原稿を読み取る場合、光源装置３０で領域３３を均一な照度で照射した状態でキャリッジ２０を軸線１５ａと平行な方向に往復移動させながらリニアイメージセンサ１９を駆動する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施例に係る光源装置の断面図。
【図２】本発明の一実施例に係る画像読み取り装置の模式図。
【図３】本発明の一実施例に係る画像読み取り装置のブロック図。
【図４】本発明の一実施例に係る反射拡散板の輝度を説明する模式図。
【図５】本発明の一実施例に係る反射拡散板上の点の角度を示す模式図。
【図６】本発明の一実施例に係る反射拡散板の模式図。
【図７】（Ａ）は第二実施例に係る光源装置を示す模式図、（Ｂ）は光源装置によって照明される原稿台上の領域を示す模式図。
【図８】従来の画像読み取り装置の模式図。
【図９】従来の反射拡散板の模式図。
【符号の説明】
【００３１】
１  イメージスキャナ（画像読み取り装置）、１０  光源装置、１５  ランプ、１６  反射拡散板、１６ａ  反射拡散面、１９  リニアイメージセンサ（画像読み取り手段）、２１  主走査駆動部（画像読み取り手段）、２２  第一副走査駆動部（画像読み取り手段）、２３  第二副走査駆動部（画像読み取り手段）、２４  アナログフロントエンド部（画像読み取り手段）、２５  ディジタル画像処理部（画像読み取り手段）、２６  制御部（画像読み取り手段）、３０  縮小光学系（画像読み取り手段）
【図１】
2005130364.tif 000003
【図２】
2005130364.tif 000004
【図３】
2005130364.tif 000005
【図４】
2005130364.tif 000006
【図５】
2005130364.tif 000007
【図６】
2005130364.tif 000008
【図７】
2005130364.tif 000009
【図８】
2005130364.tif 000010
【図９】
2005130364.tif 000011