(57)【要約】【目的】  導光体の一端面に発光源を備えた照明ユニットを２組用い、それらの照明ユニットを点対称に配置することで、主走査方向の光強度分布の均一化、副走査方向の光強度分布の平均化、ならびに、光量の増加を図る。【構成】  導光体３の一端面に発光ダイオード等の発光源を備えた発光源基板４を取り付けた照明ユニット２Ｌ，２Ｒを２組用い、各出射面３ａから出射された光が原稿読取面の同一領域を照射するよう、かつ、発光源が主走査方向（長手方向）の逆側に位置するように各照明ユニット２Ｌ，２Ｒを配置する。２組の照明ユニットを互い違いに配置することで各照明ユニットの特性を相殺させることができ、光強度分布の均一化、平均化が図れる。各出射面３ａが原稿読取面に直交する面に対して対称になるように各照明ユニット２Ｌ，２Ｒを配置することで、原稿面が平坦でない場合に原稿面に生ずる陰を軽減できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面から入射した光源からの光を長手方向へ導くとともに長手方向に沿って形成された出射面から出射する導光体を２組備え、これら導光体は各導光体の出射面から出射された光が原稿読取面の同一領域を照射するように配置され、一方の導光体の長手方向の一端に第１の発光源が設けられ、他方の導光体の長手方向の他端に第２の発光源が設けられていることを特徴とするライン照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載のライン照明装置において、前記各導光体はその出射面が原稿読取面に直交する面に対して対称に配置されていることを特徴とするライン照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のライン照明装置において、前記各導光体は少なくとも出射面が露出するようにケース内に収納されていることを特徴とするライン照明装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のライン照明装置において、前記導光体の入射面と出射面とを除く所定の面には照明光を散乱させる光散乱パターンが形成されていることを特徴とするライン照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載のライン照明装置を組み込んだことを特徴とする原稿読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えばファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナ等に用いるライン照明装置及び原稿読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナ等の機器には、原稿を読み取るための装置として、イメージセンサ等の原稿読取装置（画像読取装置）が用いられている。そして、原稿読取装置のタイプとして、光路長が短く、機器への組込みが容易な密着型イメージセンサが使用されている。この密着型イメージセンサにあっては、原稿の読み取るべき部分を照明装置によって読取可能な照度以上に照明した状態で読み取るが、照明する範囲は、主走査方向（長手方向）にはかなり長く、これと直交する副走査方向には幅狭の帯状になっている。
【０００３】
上記した細長い帯状の範囲を照明するために棒状或いは板状をなす導光体を用いたライン照明装置及びそれを用いた原稿読取装置が、特許文献１或いは特許文献２に開示されている。
【０００４】
この原稿読取装置は図１０に示すように、フレーム１０１に各凹部１０１ａ，１０１ｂを形成し、凹部１０１ａ内にライン照明装置１１０を配置し、凹部１０１ｂに光電変換素子（センサ）１０３を設けた基板１０４を取り付け、更にフレーム１０１内にロッドレンズアレイ１０５を保持している。そして、ライン照明装置１１０の出射面１１１ａから出射された光を原稿台のカバーガラス１０６を通して原稿１０７の読み込み画像面に入射せしめ、その反射光をロッドレンズアレイ１０５を介して光電変換素子１０３にて検出することで、原稿を読み取るようにしている。
【０００５】
図１１に示すようにライン照明装置１１０は、導光体１１１を白色のケース１１２に出射面１１１ａが露出するように装填し、またケース１１２の一端には発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光源を備えた発光源基板１１３を取り付けてなる。導光体１１１はガラスや透明樹脂にて構成され、主走査方向（長手方向）と直交する方向の断面形状は基本形状が矩形で、一部にＣ面取りし、この面を出射面１１１ａとしている。
【０００６】
そして、図１２に示すように導光体１１１の裏面には、入射面から入射された照明光を散乱させるための光散乱パターン１１１ｂが白色塗料をスクリーン印刷することによって形成されている。
【０００７】
このライン照明装置１１０は、ＬＥＤ等の発光源からの光を導光体１１１の一端（入射面）から導光体１１１内に導入し、導光体１１１を伝搬する照明光を導光体１１１の裏面に形成した光散乱パターン１１１ｂにて散乱せしめ、この散乱した光を出射面１１１ａから出射させる（図１０参照）。
【０００８】
上記入射面に近い側では発光源から入射された光の強度が大きく入射面から遠くなるに従って光の強度は小さくなる。そこで図１２に示すように、入射面から遠くなるに従って光散乱パターン１１１ｂの形成領域を広くすることで、出射面から出射される光の強度が主走査方向の全長に亘って均一になるようにしている。      
【特許文献１】特開平８−１６３３２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１２６５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように従来のライン照明装置では、導光体に設ける光散乱パターンの形成領域を工夫することで主走査方向の光強度分布の均一化を図っているが、主走査方向の光強度分布を完全に均一にすることは困難である。このため、従来の照明装置における主走査方向の光強度分布は、単調増加または単調減少の傾向を示すことが多い。また、同様に副走査方向の光強度分布についても均一化を図ることが困難である。
【００１０】
さらに、従来の照明装置は図１０に示したように、原稿面に対して一方向から照明光を照射する構成であるため、原稿紙面に折り目や貼り合せ段差等がある場合は陰を生ずることがある。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、導光体とその一端面に設けられた発光源とからなる照明ユニットを２組用い、それらの照明ユニットを点対称に配置することで、主走査方向の光強度分布の均一化、副走査方向の光強度分布の平均化、光量の増加を図ったライン照明装置を提供することを目的とする。また、原稿面が平坦でない場合でも原稿面に陰が生じにくいライン照明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】
【００１２】
上記課題を解決するため本発明に係るライン照明装置は、２組の導光体を各導光体の出射面から出射した光が原稿読取面の同一領域を照射するよう配置し、一方の導光体の一端に発光源を他方の導光体の他端に発光源を配置して構成した。      
【００１３】
２組の導光体に対してそれぞれ逆側に発光源を設け、各導光体からの各出射光を原稿読取面の同一領域に照射することで、主走査方向の光強度分布の均一化、副走査方向の光強度分布の平均化、光量の増加を図ることができる。
【００１４】
また、前記各導光体はそのまま剥き出しで使用してもよいが、少なくとも出射面が露出するようにケース内に収納した状態でライン照明装置に組み込むようにしてもよい。
【００１５】
尚、前記導光体の入射面と出射面とを除く所定の面には照明光を散乱させる光散乱パターンが形成されるが、ケース内に収納する場合には、ケースに光散乱パターンを形成することも可能である。
【００１６】
２組の照明ユニットを互い違いに配置することで、各照明ユニットの特性を相殺させることができる。これにより、主走査方向の光強度分布の均一化、副走査方向の光強度分布の平均化が図れる。また、光量が増加される。
尚、各導光体はその出射面が原稿読取面に直交する面に対して対称に配置してもよい。これにより、被照射物体である紙面の折り目や貼り合せ段差部分に一方向から光を照射した際に生ずる陰を解消できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、導光体とこの導光体の一端面に取り付けられた発光源とからな照明ユニットを２組用い、各照明ユニットは各出射面から出射された光が原稿読取面の同一領域を照射するよう、かつ、発光源が長手方向の逆側に位置するように配置したので、各照明ユニットの特性を相殺させることができ、これにより主走査方向の光強度分布の均一化、副走査方向の光強度分布の平均化が図れ、また光量の増加を図ることができる。
【００１８】
さらに、各導光体の出射面が原稿読取面に直交する面に対して対称となるよう各導光体を配置することで、被照射物体である原稿に折り目や貼り合せ段差部分等がある場合でも原稿面に陰が生じにくい。よって、原稿に折り目や段差等がある場合でも、原稿画像を良好に読み込ませることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るライン照明装置の第１実施形態を示す斜視図である。図１に示すように、ライン照明装置１は２組の照明ユニット２Ｌ，２Ｒを互い違いに配置してなる。各照明ユニット２Ｌ，２Ｒは、導光体３の一端側に発光源基板４を取り付けてなる。
【００２０】
導光体３は、アクリルやポリカーボネートなどの光透過性の高い樹脂または光透過性の高い光学ガラスから構成され、その断面形状は多角形をなし、一側面を出射面３ａとし、出射面３ａに対向する面に光散乱パターン（図示しない）を形成している。
【００２１】
発光源基板４には、図示していないが発光源として例えば面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ）が１または複数個取り付けられており、この発光ダイオードから光は導光体３の端面から入射する。符号４ａは発光源に電力を供給するための端子群である。
【００２２】
導光体３は、端面から入射した光を内面で反射させながら主走査方向（長手方向）へ導かれるとともに、出射面３ａから放射する。各照明ユニット２Ｌ，２Ｒは、それらの出射面３ａから出射した光が原稿読取面の同一領域を照射するよう、且つ、発光源が主走査方向（長手方向）の逆側に位置するようにそれぞれ配置されている。
【００２３】
図２は図１に示したライン照明装置を組み込んだ原稿読取装置の断面図である。図２に示す原稿読取装置は、フレーム１１に各照明ユニット２Ｌ，２Ｒならびにロッドレンズアレイ１２を取り付けるとともに、光電変換素子（センサ）１３を設けた基板１４を取り付けている。符号１５は原稿台のカバーガラスである。            
【００２４】
各導光体３（Ｌ），３（Ｒ）は、それらの出射面３ａ（Ｌ），３ａ（Ｒ）が原稿読取面に直交する面に対して対称となるよう配置されている。従って、左側の導光体３（Ｌ）の出射面３ａ（Ｌ）からの出射光は原稿読取面を左側から照らし、右側の導体体３（Ｒ）の出射面３ａ（Ｒ）からの出射光は原稿読取面を右側から照らす。原稿読取面での反射光は、ロッドレンズアレイ１２を介して光電変換素子１３にて検出される。
【００２５】
図１および図２に示したように、原稿読取面に２方向から照明光を照射することで、被照射物体である紙面の折り目や貼り合せ段差部分に一方向から光を照射した際に生ずる陰を解消できる。
【００２６】
図３は原稿読取面における主走査方向の光強度分布を示すグラフである。図３（ａ）は左側の照明ユニット２Ｌのみを用いた場合の主走査方向の光強度分布を、図３（ｂ）は右側の照明ユニット２Ｒのみを用いた場合の主走査方向の光強度分布を、図３（ｃ）は両方の照明ユニット２Ｌ，２Ｒを用いた場合の主走査方向の光強度分布を示している。各グラフにおいて縦軸は光強度（相対値）を、横軸は主走査方向座標（相対値）を示している。ここで横軸の値は、主走査範囲（または有効照明範囲）の左端を０、主走査範囲（または有効照明範囲）の右端を２０００としている。
【００２７】
左側の照明ユニット２Ｌは、主走査方向座標の０側に発光源を配置しているため、図３（ａ）に示すように、主走査方向座標０側で光強度が高くなっている。右側の照明ユニット２Ｒは、主走査方向座標の２０００側に発光源を配置しているため、図３（ｂ）に示すように、主走査方向座標２０００側で光強度が高くなっている。従って、両方の照明ユニットからの照明光を合成すると、図３（ｃ）に示すように、一次近似項の傾き成分が解消され、主走査方向の光強度の均一性が改善される。
【００２８】
なお、光強度の均一性は次式で示す均一性によって定量的に評価することができる。
均一性＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
ここで、Ｉｍａｘは光強度分布の最大値、Ｉｍｉｎは光強度分布の最小値である。
【００２９】
図４は副走査方向の空間光強度分布を示すグラフである。図４（ａ）は左側の照明ユニット２Ｌの光強度を示しており、実線は発光源の近傍における副走査方向の光強度分布を、点線は終端側（発光源を取り付けた端面の反対側の端面側）における光強度分布を示している。図４（ｂ）は両方の照明ユニット２Ｌ，２Ｒを用いた場合の主走査範囲（または有効照明範囲）の右端位置（図３に示した主走査方向座標において座標値が２０００の位置）における副走査方向の光強度分布を示しており、点線は左側の照明ユニット２Ｌの終端側における副走査方向の光強度分布を、実線は右側の照明ユニット２Ｒの発光源側における副走査方向の光強度分布を、太実線は両方の照明ユニット２Ｌ，２Ｒを使用した場合（本発明に係るライン照明装置）の主走査範囲の右端位置（図３に示した主走査方向座標において座標値が２０００の位置）における副走査方向の光強度分布を示している。なお、図４（ａ），（ｂ）において横軸は副走査方向座標（相対値）を、縦軸は光強度（相対値）である。図２に示した光電変換素子（センサ）１３の真上にあたる位置を副走査方向座標（相対値）の０としている。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、各照明ユニット２Ｌ，２Ｒの副走査方向の光強度分布は、発光源側ではシャープな特性であるが、終端側（発光源から遠い側）ではブロードな特性となっている。また、副走査方向の光強度分布は非対称な特性となっている。そこで、発光源を反対側にそれぞれ配置した各照明ユニット２Ｌ，２Ｒからの出射光を合成することで、図４（ｂ）に太実線で示すように、副走査方向の光強度分布はシャープな特性になるとともに、副走査方向の光強度分布の非対称性が緩和される。さらに、その半値全幅は主走査方向に対し大きな変動がなくなる。
【００３１】
従って、本発明に係るライン照明装置を用いることで、主走査方向の光強度を均一化するとともに、副走査方向の光強度分布も平均化することができる。これにより、原稿面の画像等を良好に読み取らせることができる。
【００３２】
図１に示した第１実施形態に係るライン照明装置は、導光体をケースで覆わない構造であるが、導光体をケースで覆う構造としてもよい。また、導光体の形状は適宜選択することができる。
【００３３】
図５はケース付きの照明ユニットを２組備えたライン照明装置（第２実施形態に係るライン照明装置）を組み込んだ原稿読取装置の断面図である。図５に示す原稿読取装置は、フレーム３１に２組の照明ユニット２０Ｌ，２０Ｒとロッドレンズアレイ３２とを取り付け、フレーム３１の下部開口部に光電変換素子（センサ）３４を備えた基板３５を取り付けてなる。符号３６は原稿台のガラス板、符号３７は原稿を示している。
【００３４】
各照明ユニット２０Ｌ，２０Ｒは、導光体２１とこの導光体２１を覆う白色のケース２２と、図示しない発光源を備えた発光源基板とからなる。符号２１ａは出射面、符号２１ｂは光散乱パターンである。各照明ユニット２０Ｌ，２０Ｒの構造は、図１１ならびに図１２に示した従来の照明装置１１０と同じである。第２実施形態に係るライン照明装置は、２組の照明ユニット２０Ｌ，２０Ｒをそれらの出射光が原稿読取面の同一領域を照射するように、かつ、発光源が逆側に位置するよう配置されてなる。第２実施形態に係るライン照明装置は、ケース２２によって散乱光が導光体外部に無駄に放出されるのを防止するので、照明光の強度をケース無しのものよりも増加させることができる。
【００３５】
第１実施形態ならびに第２実施形態に係るライン照明装置では、２組の照明ユニットをそれぞれの出射面が原稿読取面に直交する面に対して対称に配置しているが、２組の照明ユニットを密着もしくは近接させる配置としてもよい。このような配置をとることによってライン照明装置を小型にでき、これにより原稿読取装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
図６は本発明の第３実施形態に係るライン照明装置の断面図、図７は本発明の第３実施形態に係るライン照明装置の斜視図である。図６（ａ）は単体の照明ユニットの断面構造を、図６（ｂ）および図６（ｃ）は本発明に係るライン照明装置の断面構造を示している。図７（ａ）は２組の照明ユニットを離間させた状態を、図７（ｂ）は２組の照明ユニットを一体化させた状態を示している。なお、図７においては導光体を覆うケースの図示を省略している。
【００３７】
図６（ａ）に示すように単体の照明ユニットは、導光体４１をケース４２Ａで覆ってなる。導光体４１は、長さ方向（主走査方向）に直交する面に沿った断面形状が楕円の一部をなしている。具体的には楕円を１／４等分し、楕円の長軸を含む平面と楕円の短軸を含む平面と楕円の周縁を含む曲面とによって導光体４１の側面を形成している。
【００３８】
この導光体４１は楕円の短軸を含む平面を出射面４１ａとしている。また、楕円の長軸を含む平面に光散乱パターン４１ｂを形成している。前述のように曲面は楕円の一部であるので、この曲面を凹面鏡と看做すと、その焦点が楕円の長軸を含む平面に存在する。そこで、当該焦点に一致するように光散乱パターン４１ｂを形成している。なお、光散乱パターン４１ｂは幅を有しているので、正確には焦点の近傍に光散乱パターン４１ｂを形成することになる。
【００３９】
光散乱パターン４１ｂは、白色塗料を印刷して形成しているが、色は白に限られることはなく、用いる光の波長に応じて種々の色を用いることができる。例えば、ファクシミリ装置などでは、５７０ｎｍの波長が用いられることが多いので、この場合にはこの波長の色を用いればよい。また、光散乱パターン４１ｂは塗料を印刷する代わりに、所定の色を有するフィルムを貼り付けて形成してもよい。
【００４０】
図７（ａ）に示したように、光散乱パターン４１ｂの形状は、発光源（例えば発光ダイオード）４４を備えた発光源基板４３を配置した導光体４１の一端側から他端側に向ってその間隔が徐々に短くなるような不連続帯状としている。このような形状とすることで、導光体４１の長さ方向（主走査方向）に沿った散乱光の光量の均一化を図っている。なお、光散乱パターン４１ｂの形状は、連続帯状とし一端側から他端側に向って徐々にその幅を広くするようにしてもよい。
【００４１】
第３実施形態に係るライン照明装置は、図６（ｂ）に示すように、２本の導光体４１（照明ユニット）を密着させてケース４２Ｂに装着したものである。また、図６（ｃ）に示すように、各導光体４１（照明ユニット）をケース４２Ｃに形成された各収納部に装着することで一体化を図るようにしてもよい。なお、図６（ｃ）に示した導光体４１は、出射面４１ａである平面を楕円の短軸に一致させずに、短軸に対して角度を持たせることで、焦点位置をシフトさせている。
【００４２】
図８は第４実施形態に係るライン照明装置の断面図、図９は第５実施形態に係るライン照明装置の断面図である。図８（ａ）は単体の照明ユニットの断面構造を、図８（ｂ）および図８（ｃ）は本発明に係るライン照明装置の断面構造を示している。同様に、図９（ａ）は単体の照明ユニットの断面構造を、図９（ｂ）および図９（ｃ）は本発明に係るライン照明装置の断面構造を示している。図８ならびに図９に示すように、導光体５１，６１の断面形状は矩形であったり台形であったりしてもよい。また、導光体５１，６１の形状は円形や放物面を含む形状であってもよく、その形状を特に限定されるものではない。なお、図８において符号５１ａは出射面、符号５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃはケースである。図９において符号６１ａは出射面、符号６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃはケースである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るライン照明装置の斜視図
【図２】図１に示すライン照明装置を組み込んだ原稿読取装置の断面図
【図３】原稿読取面における主走査方向の光強度分布を示すグラフ
【図４】副走査方向の空間光強度分布を示すグラフ
【図５】本発明の第２実施形態に係るライン照明装置（ケース付きの照明ユニットを２組備えたライン照明装置）を組み込んだ原稿読取装置の断面図
【図６】本発明の第３実施形態に係るライン照明装置の断面図
【図７】本発明の第３実施形態に係るライン照明装置の斜視図
【図８】本発明の第４実施形態に係るライン照明装置の断面図
【図９】本発明の第５実施形態に係るライン照明装置の断面図
【図１０】従来のライン照明装置を組み込んだ原稿読取装置の断面図
【図１１】従来のライン照明装置の分解斜視図
【図１２】従来のライン照明装置を構成する導光体の構造を示す斜視図
【符号の説明】
【００４４】
１…ライン照明装置、２Ｌ，２Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒ…照明ユニット、３，２１，４１，５１，６１…導光体、３ａ，２１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ…出射面、４，４３…発光源基板、２１ｂ，４１ｂ…光散乱パターン、２２，４２Ｂ，４２Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃ，６２Ｂ，６２Ｃ…ケース、４４…発光源。
【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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