(57)【要約】【課題】出来るだけ少ない数の反射型ＬＥＤを用いて、効率よく有効な原稿面照度と均一な原稿面照度分布を得ること。【解決手段】画像読取装置は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させ、原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置であって、光源が主走査方向に長く、副走査方向に短い発光素子（ＬＥＤ素子）であり、この発光素子ごとに反射曲面を持ち、この反射曲面で反射した光が照明光となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させ、前記原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置であって、
前記光源が主走査方向に長く、副走査方向に短い発光素子（ＬＥＤ素子）であり、この発光素子ごとに反射曲面を持ち、この反射曲面で反射した光が照明光となっていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記発光素子（ＬＥＤ素子）からの光が前記反射曲面に反射して原稿面に到達する過程で、走査する方向に曲率をもち、もう一方は直線である反射面を有しており、その反射面での反射により走査方向の照明光が原稿面にて集光させることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記照明ユニットの出射口前方に、照明光が主走査方向に拡散させるレンズを有することを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルＰＰＣなどに搭載されている、固体撮像素子と結像レンズ、照明装置を搭載した縮小光学系の画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１においては、一方向が凹面でもう一方向が直線である反射面に対してＬＥＤ素子から照明光を照射して、その反射光を原稿面に集めて、画像読取装置の照明装置としている。
【０００３】
上記照明装置では、反射面にＬＥＤ素子からの光のほとんどを入射させることで、効率よく原稿面に照明光を導けるという利点があるが、以下に示す問題点がある。
【０００４】
１．原稿面照度分布を均一に保つためには、一定以上のＬＥＤ素子数が必要である。２．原稿面そばに非常に反射率の高い大型反射面を設置するため、原稿面照明光の照り返しによるフレアが発生し、読取画像品質が劣化する。３．原稿面端部の照明光量が減るため、結果的に照明効率が悪くなる。
【特許文献１】特開２００５−２４１６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、副走査方向に対しては凹面の反射によって集光しているが、主走査方向では個々のＬＥＤ素子の放射光拡散に任せているため、ＬＥＤ素子間の間隔を空けてしまうと原稿面で主走査方向の照度ムラが生じてしまう。そのため、それが目立たないように一定以上のＬＥＤ素子数が必要である。
【０００６】
これは画像読取装置に必要な原稿面での照度にかかわらず、主走査読取幅、もしくは、反射板から原稿面までの設置距離で決まってしまう。また設置距離を離せば少ないＬＥＤ素子数でも、比較的均一な原稿面照度が得られるが、主走査方向での原稿面に当たらなくなる照明光が増えることや、画像読取装置のサイズ拡大など、別の不具合が生じる。
【０００７】
特許文献１では、比較的原稿面そばに、主走査全域（Ａ３画像読取装置だと約３００ｍｍ以上）の幅で、大型かつ高反射面を設置することになる。ＬＥＤ素子から照射された照明光は主に原稿面まで到達し、そこで原稿の反射率に応じて反射されるか、吸収されることになる。その反射率が高いと、原稿面から新たな光が生じ、その一部が前記反射面まで戻ることになる。そこでさらに反射して再度原稿面を照明してしまう。（この現象を照り返しフレアと呼ぶ。）この現象が強く発生すると、原稿への照明光の強弱が原稿自身の濃度によって影響され、読取信号レベルが変動してしまうことになる。
【０００８】
特許文献１では、副走査方向に対しては凹面の反射によって集光しているが、主走査方向では個々のＬＥＤ素子の放射光拡散に任せているため、その角度が大きいと、反射面に入射しないか、入射しても原稿面に到達できない。つまり結果的にＬＥＤチップから出射された照明光の多くが原稿面に到達できなくなってしまい、照明効率が悪くなってしまう。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明は、出来るだけ少ない数の反射型ＬＥＤを用いて、効率よく有効な原稿面照度と均一な原稿面照度分布を得ることにある。つまり、反射型ＬＥＤに搭載するＬＥＤチップサイズを大型化するとともに、副走査方向の光の平行度を保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の画像読取装置は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させ、原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置であって、光源が主走査方向に長く、副走査方向に短い発光素子（ＬＥＤ素子）であり、この発光素子ごとに反射曲面を持ち、この反射曲面で反射した光が照明光となっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の画像読取装置は、請求項１記載の画像読取装置において、発光素子（ＬＥＤ素子）からの光が前記反射曲面に反射して原稿面に到達する過程で、走査する方向に曲率をもち、もう一方は直線である反射面を有しており、その反射面での反射により走査方向の照明光が原稿面にて集光させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の画像読取装置は、請求項１または２記載の画像読取装置において、照明ユニットの出射口前方に、照明光が主走査方向に拡散させるレンズを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、出来るだけ少ない数の反射型ＬＥＤを用いて、効率よく有効な原稿面照度と均一な原稿面照度分布を得ること、つまり、反射型ＬＥＤに搭載するＬＥＤチップサイズを大型化するとともに、副走査方向の光の平行度を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明対象である縮小光学系を搭載した一般的な画像読取装置の構成例を説明する。（図１参照）
【００１５】
図１は、画像読取装置の概略図であり、側面から見た構成を表している。１−７．原稿は１−８．コンタクトガラス上に設置され、結像レンズ１−２はランプ１−９の光、及び、ランプ１−９の光を受けたリフレクター１−１０の光が撮像領域１−１１に照射され、その反射光が走行体１  １−３、及び走行体２ １−４内の折り返しミラー１−１２を通して結像レンズ１−２によって１次元撮像素子１−１に結像し、１次元撮像素子１−１が撮像領域１−１１の画像を１次元に取得する。
【００１６】
走行体１  １−３と走行体２ １−４はモータ１−５による駆動を伝達手段１−６を通じて受け、コンタクトガラス面１−８において撮像領域１−１１と垂直方向にコンタクトガラス面１−８に対する結像レンズ１−２の結像位置が１次元撮像素子面１−１になる状態を保ちながら走行することで、コンタクトガラス１−８上にある原稿画像１−７を１次元撮像素子１−１にて２次元に取得する画像読取装置である。
【００１７】
通常撮像素子として１次元ＣＣＤが用いられ、結像レンズ１−２はコンタクトガラス面１−８に対して縮小して１次元撮像素子１−１上に結像している。
【００１８】
走行体１  １−３が走査する方向を副走査方向と呼び、１次元撮像素子１−１が読み取る画像方向を主走査方向と呼ぶ。
【００１９】
本発明は、このランプ１−９を、ＬＥＤを用いた照明ユニットに置き換える。
【００２０】
以下、本実施の形態について図を参照しながら説明する。図は請求項１〜３記載の発明に係わる装置の実施例を示すものである。
【００２１】
図２に請求項１に用いる反射型ＬＥＤの３面図を示す。反射型ＬＥＤ２−１に内蔵されたＬＥＤチップ２−２の形状は、画像読取装置の主走査方向が長い長方形となっている。反射型ＬＥＤ２−１の反射面２−３は、ＬＥＤチップ２−２の設置位置を中心とする放物面となっており、特にその中心から出射されたＬＥＤの光は、その反射面に到達して反射すると、出射光は、ほぼ平行光となる。その中心部から離れるほど、反射した後の光は平行でなくなる。そのため、本請求項の異型ＬＥＤチップを搭載した反射型ＬＥＤ２−１は、照明範囲２−４のように、主走査方向と副走査方向で異なることになる。特に副走査方向は、ＬＥＤチップのサイズが小さめであるため、高い平行度が得られるのに対して、主走査方向は、拡散することになる。
【００２２】
図３に請求項１に記載の画像読取装置の反射型ＬＥＤを用いた原稿面照明状態図を示す。反射型ＬＥＤ３-１が主走査方向に複数個置かれ、そこから出射された照明光３-２が、原稿面３-３を重畳して照明している。
【００２３】
また、本照明装置に用いるＬＥＤは、白色ＬＥＤを用いるか、ＲＧＢの単色ＬＥＤを用いる。単色の場合、複数個の反射型ＬＥＤを隣接して設置し、ＲＧＢのＬＥＤを交互に配置させて、原稿面で３つの色を重ね合わせるようにする。
【００２４】
本実施の形態によれば、撮像素子の読取領域のみ正確に照明でき、また光源から発光された照明光の多くを原稿面まで導く事ができるため、光源に必要な光量が少なくて済み、省エネルギーである。
【００２５】
また、１つのＬＥＤ素子の面積を大きくしても、主走査方向の照明光が拡散するだけで、副走査方向の照明光は拡散しづらいため、有効な照明量を確保しやすい。（同一面積で、正方形の素子の場合と比べると、照明効率が高くなり、さらに主走査方向に光を広げやすい。）
【００２６】
また、反射型ＬＥＤの反射面が小さく、比較的原稿面から離れた位置にあるため、そこからの照り返しによるフレアが発生する割合が小さくなる。
【００２７】
図４に請求項２の画像読取装置の照明装置構成図を示す。請求項１に記載した反射型ＬＥＤ４−１から出射した照明光が、原稿面４−２に到達する前に副走査方向に曲率を持ち、主走査方向には曲率を持たないリフレクタ４−３を設置し、これに照明光を照射して、その反射光が原稿面４−２に到達するようにしている。副走査方向は、リフレクタ４−３の作用によって原稿面４−２にて集光するのに対して、主走査方向はなんら作用せず、原稿面４−２では拡散して到達する。副走査方向の集光位置が、画像読取装置に用いる読取系の読取領域となるように、前記リフレクタ４−３の設置位置や曲率を決定する。また集光しすぎると読取系の読取領域が少しずれただけで不具合を生じてしまうため、集光サイズも適正にする必要がある。
【００２８】
本請求項の画像読取装置は、請求項１の効果を有するとともに、リフレクタによって副走査方向の照明光を原稿照明領域に集光させているので、より照明効率が向上する。
【００２９】
図５に請求項３の画像読取装置の照明装置構成図を示す。請求項１に記載した反射型ＬＥＤ５−１の出射口後に、主走査方向に曲率を持つシリンドリカルレンズアレイ５−２を設置している。反射型ＬＥＤ１個につき、１個以上のシリンドリカルレンズ５−３が割り当てられている。このシリンドリカルレンズアレイ５−２の作用によって、反射型ＬＥＤ５−１から出射した光のうち、主走査方向にはより拡散することになる。また、反射型ＬＥＤから出射された照明光を複数のシリンドリカルレンズ５−３によって分割し、原稿面５−４に重畳して照明する。副走査方向に対してシリンドリカルレンズ５−３は曲率を持たないので、反射型ＬＥＤ５−１から出射した光のままで、原稿面５−４まで到達する。
【００３０】
請求項１・２・３を組み合わせた、照明状態図を図６に示す。反射型ＬＥＤ６−１から出射した照明光がシリンドリカルレンズアレイ６−２によって主走査方向に拡散される。さらに曲面リフレクタ６−３によって、副走査方向に集光されながら、原稿面６−４に到達する。反射型ＬＥＤ６−１は、主走査方向に適正な間隔で複数個設置され、原稿面６−２にて、主走査方向に均一な原稿面照度が得られるようにしている。
【００３１】
本請求項の画像読取装置では、反射型ＬＥＤの出射口後に、主走査方向に曲率を持つ複数のシリンドリカルレンズアレイを設置しているので、反射型ＬＥＤから出射した光のうち、主走査方向により拡散することができる。つまり原稿面までの距離が短くても広範囲な照明が実現できる。また、反射型ＬＥＤから出射された照明光のムラがあっても、これを複数のシリンドリカルレンズによって分割することで、原稿面に重畳して照明するため、原稿面の照度分布が安定する。
【００３２】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。本発明はフィルムスキャナに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】画像読取装置に関する構成図である。
【図２】請求項１の反射型ＬＥＤに関する説明図である。
【図３】請求項１の照明状態図である。
【図４】請求項２の照明装置に関する構成図である。
【図５】請求項３の照明装置に関する構成図である。
【図６】請求項１・２・３の照明装置に関する状態図である。
【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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