(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数を減らし装置の小型化を実現して、照射効率を低下させることなく光を効率よく原稿面に導き、かつ照明領域における色むらの発生を抑制可能な原稿照明装置を提供する。【解決手段】原稿面５１の読取対象領域５２を光照射する原稿照明装置１０であって、光照射される照射領域の主走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤ光源１と、ＬＥＤ光源１から出射された光を前記照射領域に集光する反射部材３，４とを備え、ＬＥＤ光源１は、励起用のＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１から放射される光によって励起されて発光する蛍光体１２とを有し、発光面Ａにおける発光部１３の形状が、第１の方向ａの長さと、該第一の方向ａと同一平面内で直交する第２の方向ｂの長さと、が異なる形状であり、発光部１３の第１の方向ａと第２の方向ｂのうち、短い方向が、前記照射領域の副走査方向と一致するように配置された原稿照明装置である。【選択図】図１
2012124671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿読取装置における原稿面の読取対象領域を光照射する原稿照明装置であって、
光照射される照射領域の主走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から出射された光を前記照射領域に集光する反射部材とを備え、
前記ＬＥＤ光源は、励起用のＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて発光する蛍光体とを有し、発光面における発光部の形状が、第１の方向の長さと、該第一の方向と同一平面内で直交する第２の方向の長さと、が異なる形状であり、
該発光部の前記第１の方向と前記第２の方向のうち、短い方向が、前記照射領域の副走査方向と一致するように配置されたことを特徴とする原稿照明装置。
【請求項２】
前記反射部材が、光照射される照射領域の副走査方向の中央に対し、前記ＬＥＤ光源が配置された副走査方向一方の側に第一反射部材、他方の側に第二反射部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の原稿照明装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ光源が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の原稿照明装置。
０．０２＜Ｃ−Ｄ／２０  ・・・式（１）
（ここで、Ｃは、ＬＥＤ素子のＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）のばらつきの範囲Δｘ及びΔｙで囲まれた領域を示す色むら指数を表わし、Ｄは、前記ＬＥＤチップから前記蛍光体の出射面までの距離を表わす。）
【請求項４】
前記ＬＥＤ光源が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の原稿照明装置。
０．０２＜Ｃ−Ｌ／５０  ・・・式（２）
（ここで、Ｃは、ＬＥＤ素子のＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）のばらつきの範囲Δｘ及びΔｙで囲まれた領域を示す色むら指数を表わし、Ｌは、前記発光部の前記第１の方向と前記第２の方向のうち、短い方向の長さを表す。）
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の原稿照明装置を備え、前記原稿照明装置により照明された原稿の情報を読み取る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、デジタル複写機やイメージスキャナなどに使用される原稿読取装置において原稿を照明する原稿照明装置、該原稿照明装置を備える原稿読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スキャナなどの原稿読取装置としては、コンタクトガラス上に配置され読取対象物となる原稿の原稿読取面に向けて光を出射する光源を有し、前記原稿読取面で反射された後に読取光軸に沿って進行する読取光を、レンズを介してＣＣＤ等の画像読取部に結像し、原稿画像を読み取るものが知られている。
【０００３】
このような原稿読取装置が備える原稿照明装置の光源としては、例えば、蛍光灯やキセノンランプ等の線状光源や、発光ダイオード（Light  Emitting  Diode、以下「ＬＥＤ」と表す）等の点状光源を並べたものが使用されている。
ＬＥＤは、一般的に長寿命、高効率、高耐Ｇ性、単色発光などの利点を有しており、光源としてＬＥＤ等の点状光源を使用することにより、原稿読取装置の小型化、消費電力の低減等を図ることができる。
【０００４】
現在流通している主流の疑似白色ＬＥＤとしては、例えば、青色ＬＥＤとその青色ＬＥＤを覆う黄色系の蛍光物質含有のコーティング部材から構成されたものが挙げられる（特許文献１参照）。特許文献１に記載されているように、青色ＬＥＤから発光した光で黄色系の蛍光物質を励起し、その黄色系のスペクトルを青色ＬＥＤのスペクトルと合わせることにより、白色の発光スペクトルとなる。
【０００５】
しかしながら、それぞれ発光位置が異なるため、照明位置の中央部と周辺部とでは発光する光の色味が異なるという問題がある。具体的には、青色ＬＥＤの直上部分の中央部は白色でも青色が強く、また周辺部は青色照明比率が下がるため、白色でも黄色が強くなる。
このように、照射角度によって色味が異なると、例えば、原稿読取装置の光学系に採用した場合、被照射部をライン状に照明する光が一様な色とならず、いわゆる色むらが発生することがある。これにより、イメージセンサが読み取る画像に色むらが発生することがある。
【０００６】
これに対し、色むらの発生を低減させる技術も提案されている（例えば、特許文献２〜４参照）。
特許文献２には、照射される光を規制するマスク部材を備え、照射角度を狭める技術が記載されており、特許文献３には、光量不足を補うためのサブ光源素子を備える技術が記載されている。また、特許文献４では、白色ＬＥＤから発光した光を、曲面を用いずに複数の平面反射鏡を含む反射部材により原稿面に導くことにより、照明分布に色むらが生じる問題点を解決する技術が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２〜４の原稿照明装置では、マスク部材やサブ光源素子等の部材を備える必要があり、部品点数が多くなり、コスト高になるとともに、実装スペースも必要となるため、装置の小型化には不利であるという問題がある。
【０００８】
よって、本発明の課題は、部品点数を増やすことなく、装置の小型化を実現可能であるとともに、照射効率を低下させることなく光を効率よく原稿面に導き、かつ照明領域における色むらの発生を抑制可能な原稿照明装置、及び該原稿照明装置を備えた原稿読取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る原稿照明装置及び原稿読取装置は、以下のとおりである。
〔１〕  原稿読取装置における原稿面の読取対象領域を光照射する原稿照明装置であって、
光照射される照射領域の主走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から出射された光を前記照射領域に集光する反射部材とを備え、
前記ＬＥＤ光源は、励起用のＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて発光する蛍光体とを有し、発光面における発光部の形状が、第１の方向の長さと、該第一の方向と同一平面内で直交する第２の方向の長さと、が異なる形状であり、
該発光部の前記第１の方向と前記第２の方向のうち、短い方向が、前記照射領域の副走査方向と一致するように配置されたことを特徴とする原稿照明装置である。
〔２〕  前記反射部材が、光照射される照射領域の副走査方向の中央に対し、前記ＬＥＤ光源が配置された副走査方向一方の側に第一反射部材、他方の側に第二反射部材を備えることを特徴とする前記〔２〕に記載の原稿照明装置である。
〔３〕  前記ＬＥＤ光源が、以下の式を満たすことを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の原稿照明装置である。
０．０２＜Ｃ−Ｄ／２０  ・・・式（１）
（ここで、Ｃは、ＬＥＤ素子のＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）のばらつきの範囲Δｘ及びΔｙで囲まれた領域を示す色むら指数を表わし、Ｄは、前記ＬＥＤチップから前記蛍光体の出射面までの距離を表わす。）
〔４〕  前記ＬＥＤ光源が、以下の式を満たすことを特徴とする前記〔１〕から〔３〕のいずれかに記載の原稿照明装置。
０．０２＜Ｃ−Ｌ／５０  ・・・式（２）
（ここで、Ｃは、ＬＥＤ素子のＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）のばらつきの範囲Δｘ及びΔｙで囲まれた領域を示す色むら指数を表わし、Ｌは、前記発光部の前記第１の方向と前記第２の方向のうち、短い方向の長さを表す。）
〔５〕  前記〔１〕から〔４〕のいずれかに記載の原稿照明装置を備え、前記原稿照明装置により照明された原稿の情報を読み取ることを特徴とする原稿読取装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、部品点数を増やすことなく、装置の小型化を実現可能であるとともに、照射効率を低下させることなく光を効率よく原稿面に導き、かつ照明領域における色むらの発生を抑制可能な原稿照明装置、及び該原稿照明装置を備えた原稿読取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の原稿照明装置の一実施態様を示す断面の模式図である。
【図２】主走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤ光源を示す模式図である。
【図３】ＬＥＤ光源から出射される光の光路が、発光位置により異なることを示す説明図である。
【図４】ＬＥＤ光源から出射される光の光路が、発光位置により異なることを示す説明図である。
【図５】色むら指数と、ＬＥＤチップから蛍光体までの出射面の距離との関係を示すグラフである。
【図６】色むら指数と、発光部の副走査対応方向の長さとの関係を示すグラフである。
【図７】色むら指数を説明するＣＩＥ色度図の例である。
【図８】発光部サイズによる色むら指数の違いを示すためのＣＩＥ色度図である。
【図９】本発明の原稿照明装置の他の実施態様を示す断面の模式図である。
【図１０】本発明の原稿読取装置の一実施態様を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る原稿照明装置、及び原稿読取装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１３】
図１は、本発明の原稿照明装置の一実施態様を示す断面の模式図であり、図２はＬＥＤ光源の配列を示す模式図である。
図１に示すように、本発明の原稿照明装置１０は、原稿読取装置における原稿面５１の読取対象領域５２を光照射する装置であって、光照射される照射領域の主走査方向に沿って図２に示すように配列した複数のＬＥＤ光源１を備え、ＬＥＤ光源１から出射された光を前記照射領域に集光する反射部材３及び４を備え、ＬＥＤ光源１は、励起用のＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１から放射される光によって励起されて発光する蛍光体１２とを有し、発光面Ａにおける発光部１３の形状が、第１の方向ａの長さと、該第一の方向ａと同一平面内で直交する第２の方向ｂの長さと、が異なる形状であり、発光部１３の第１の方向ａと第２の方向ｂのうち、短い方向が、前記照射領域の副走査方向と一致するように配置されている。
【００１４】
ここで、「ＬＥＤ光源１の発光部１３の第１の方向ａと第２の方向ｂのうち、短い方向が、前記照射領域の副走査方向と一致するように配置する」とは、複数のＬＥＤ光源１の配列方向や配置位置を変更するのではなく、個々のＬＥＤ光源１の発光面Ａにおける発光部１３の楕円形状の軸の方向を変更することを意味する。
なお、発光面Ａにおける発光部１３の楕円形状は、ＬＥＤ光源１を構成する蛍光体１２の態様により規定されるものである。
【００１５】
また、本発明の原稿照明装置１０は、図１に示すように、ＬＥＤ光源１からの照明光が直接原稿面５１を照射せず、反射部材を介して原稿の読取り面に集光させて照射できるように構成されている。すなわち、光照射される照射領域の副走査方向の一方に、ＬＥＤ光源１から出射された光を照射領域５２に集光する第一反射部材３、照射領域５２の副走査方向の他方に、ＬＥＤ光源１から出射された光を照射領域５２に集光する第二反射部材４を備える。
【００１６】
第一反射部材３及び第二反射部材４は図１に示す副走査断面で凹面の反射部材であり、反射により集光作用が得られる。すなわち、光線の振る舞いは、凸レンズの集光作用と同じことになるので、以下の説明では、反射部材の反射面を凸レンズに置き換えて説明する。なお、反射部材による集光とすることにより、従来の導光体による集光と比較して、照射効率を向上させることができる。
【００１７】
図３及び図４では、ＬＥＤ光源１のＬＥＤチップ（青色チップ）１１から発する光と、蛍光体（黄色蛍光体）１２から発する光とでは、原稿読取位置近傍での光線経路が異なることを示す図である。
図３では、発光点の位置（高さ）が異なることによりズレが生じ、色むら発生の原因となることを説明している。図４では、発光部のサイズが異なることにより、発光点の位置（距離）が異なることによりズレが生じ、色むら発生の原因となることを説明している。
【００１８】
図５は、ＬＥＤ光源１のＬＥＤチップ（青色チップ）１１から、蛍光体（黄色蛍光体）１２出射面までの距離と、色むら指数との関係を示した図であり、図６は、発光部１３の第１の方向ａと第２の方向ｂのうち、短い方向である副走査対応方向の長さと、色むら指数との関係を示した図である。
【００１９】
ここで、「色むら指数」とは、図７に示すＣＩＥ色度図（カラーチャート）の色度座標から、発光色の発光色度点（ｘ，ｙ）のバラツキの範囲を示す値とした。照明領域をメッシュ分割し、色度のシミュレーション計算を行うことにより、メッシュの数分の色度座標が得られる。ここから、ｘ座標方向のばらつきΔｘ、ｙ座標方向のばらつきΔｙを得て、下記式（３）に従い、色むら指数を求めることができる。
色むら指数＝Δｘ＋Δｙ  ・・・式（３）
【００２０】
図５のグラフから、ＬＥＤ光源１のＬＥＤチップ（青色チップ）１１から蛍光体（黄色蛍光体）１２出射面までの距離は、短い程色むら指数は小さく、色むらが少ないことがわかる。
図５のグラフから、これらの関係式を導くと、以下の式（１）で表わすことができる。
０．０２＜Ｃ−Ｄ／２０  ・・・式（１）
（ここで、Ｃは、色むら指数を表わし、Ｄは、前記ＬＥＤチップから前記蛍光体出射面までの距離（単位：ｍｍ）を表わす。）
本発明の原稿照明装置のＬＥＤ光源１は、上記式（１）を満たすことが好ましい。
【００２１】
図６のグラフから、発光部１３の第１の方向ａと第２の方向ｂのうち、短い方向である副走査対応方向の長さは、短い程色むら指数は小さく、発光部の大きさが小さい方が色むらが少ないことがわかる。
図６のグラフから、これらの関係式を導くと、以下の式（２）で表わすことができる。
０．０２＜Ｃ−Ｌ／５０  ・・・式（２）
（ここで、Ｃは、色むら指数を表わし、Ｌは、前記発光部の前記第１の方向と前記第２の方向のうち、短い方向の長さ（単位：ｍｍ）を表す。）
本発明の原稿照明装置のＬＥＤ光源１は、上記式（２）を満たすことが好ましい。
【００２２】
なお、図１ではトップビュータイプのＬＥＤ光源を備えた例について説明したが、本発明の原稿照明装置は、図９に示すようなサイドビュータイプのＬＥＤ光源を用いることもできる。ＬＥＤ光源１が、発光面において発光部が楕円形状であることにより、図９に示す構成において、特に装置の小型化を実現することができる。
【００２３】
本発明の原稿読取装置は、本発明の原稿照明装置を備え、該原稿照明装置により照明された原稿の情報を読み取る。図１０は、本発明の原稿照明装置を用いた原稿読取装置の一実施の形態を示す概念図である。
図１０に示すように、原稿読取装置は、コンタクトガラス５の下側に配置された本発明の原稿照明装置１０、折り返しミラー４１〜４３、読取レンズ４４、及びＣＣＤ４５を有する。原稿照明装置１０は、ＬＥＤ光源１、及び反射部材３，４を有する。
【００２４】
折り返しミラー４１が、読取対象領域５２を通る垂線（光軸４０）上に、かつその反射光が副走査方向と逆の方向になるように４５°傾斜配置されている。折り返しミラー４２が、折り返しミラー４１の反射光路（光軸４０）上に、かつその反射光が鉛直下向き方向になるように４５°傾斜配置されている。折り返しミラー４３が、折り返しミラー４２の反射光路上に、かつその反射光が副走査方向になるように配置されている。読取レンズ４４が反射ミラー４３の反射光路（光軸４０）上に配置されている。読取レンズ４４の出射光路上にＣＣＤ４５が配置されている。
【００２５】
以上のように、本発明の原稿照明装置によれば、部品点数を増やすことなく、色むらの発生を抑えるとともに小型化を実現することができ、また本発明の原稿照明装置を備えた原稿読取装置は、ＬＥＤから発光した光を効率よく原稿面に導くため、省エネルギー化とコスト低減を実現することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ＬＥＤ光源
２  ＬＥＤ実装ボード
３  第一反射部材
４  第二反射部材
５  コンタクトガラス
１０  原稿照明装置
１１  ＬＥＤチップ
１２  蛍光体
１３  発光部
５１  原稿読取面
５２読取対象領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特許第３２４６３８６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７５３２０号公報
【特許文献３】特開２００９−６０３４４号公報
【特許文献４】特開２００６−４２０１６号公報
【図１】
2012124671.tif 000003
【図２】
2012124671.tif 000004
【図３】
2012124671.tif 000005
【図４】
2012124671.tif 000006
【図５】
2012124671.tif 000007
【図６】
2012124671.tif 000008
【図７】
2012124671.tif 000009
【図８】
2012124671.tif 000010
【図９】
2012124671.tif 000011
【図１０】
2012124671.tif 000012