(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に配置した複数の光源と、
前記複数の光源から照射された光を導光し被写体を照射する為の導光手段と、
前記複数の光源から照射された光をそれぞれ前記導光手段の端部の略同位置に入射させるように集光する集光手段と、
前記導光手段により照射された被写体からの光を画像信号に変換する光電変換手段と、を有し、
前記複数の光源と前記集光手段と前記導光手段は、共通のハウジング手段により位置決め保持されて照明部を形成し、
フレーム部の所定位置に前記照明部とレンズアレーがそれぞれ設けられ、カバーガラスが前記フレーム部と接着されており、前期照明部の上面と前記カバーガラスの面とが接していることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
請求項１において、前記複数の光源及び集光手段を前記導光手段の両端部に設けたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】
請求項１において、前記複数の光源及び集光手段を一体にパッケージしたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項４】
請求項３において、前記集光手段を光透過性樹脂で形成し、前記複数の光源をパッケージしたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】
請求項４において、前記集光手段を砲弾形状にしたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項６】
請求項１において、前記導光手段は、導光した光を前記被写体の照射方向に反射する反射部を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項７】
請求項１において、前記複数の光源は、各々単独で点灯可能であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項８】
請求項７において、前記複数の光源は、順次点灯可能であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項９】
請求項１において、前記複数の光源は、各々同じ分光特性を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記複数の光源は、各々異なる分光特性を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記複数の光源は、赤、緑、青の分光特性を有するものを含むことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１２】
請求項１０において、前記複数の光源は、シアン、マゼンタ、イエローの分光特性を有するものを含むことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１３】
請求項１において、前記複数の光源は、ＬＥＤを含むことを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体からの光を読み取り画像信号に変換する画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像読取装置としては、図１２の断面図に示すようなものがある。図１２において、センサーＩＣ１がセンサー基板２の上に実装され、レンズアレー３、原稿を照明するための光源であるＬＥＤアレー１８、そしてカバーガラス５と共に、フレーム６により位置決め保持されている。
【０００３】
ＬＥＤアレー１８は、図１３に示すようにＬＥＤ基板７上に赤色（Ｒ）ＬＥＤ１３、緑色（Ｇ）ＬＥＤ１４、青色（Ｂ）ＬＥＤ１５が、それぞれ所定の間隔を開けてライン状に複数個並べられることで構成されている。
【０００４】
また、光源であるＬＥＤアレー１８は、読み取る原稿の全幅にわたって光を均一に照射する必要があるため、例えばＡ４サイズ原稿を照射するためにはＲ，Ｇ，Ｂ各色それぞれ最低でも３０個程度のＬＥＤから構成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の画像読取装置では、多数のＲ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤ素子をＬＥＤ基板上に実装する場合、ＬＥＤ素子は非常に高価であるため、数十個のＬＥＤを用いたＬＥＤアレーは、全体のなかで最も大きなコストアップ要因となっていた。
【０００６】
また、ＬＥＤアレーによる原稿面上の照度分布は、ＬＥＤの真上に対応する箇所が明るく、ＬＥＤとＬＥＤの間が暗くなるため、ＬＥＤの個数だけピークが現れる。そのため、均一濃度の原稿を読み取ったとき、隣接するセンサー素子間の出力は急峻であり、センサー出力を素子全ビットにわたって補正する必要があった。特に、カラーイメージセンサーの場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色それぞれについて各センサー出力を補正するための補正回路が必要になり、回路構成が複雑になるだけでなくさらなるコストアップ要因となっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の画像読取装置では、同一平面上に配置した複数の光源と、
前記複数の光源から照射された光を導光し被写体を照射する為の導光手段と、
前記複数の光源から照射された光をそれぞれ前記導光手段の端部の略同位置に入射させるように集光する集光手段と、
前記導光手段により照射された被写体からの光を画像信号に変換する光電変換手段と、を有し、
前記複数の光源と前記集光手段と前記導光手段は、共通のハウジング手段により位置決め保持されて照明部を形成し、
フレーム部の所定位置に前記照明部とレンズアレーがそれぞれ設けられ、カバーガラスが前記フレーム部と接着されており、前期照明部の上面と前記カバーガラスの面とが接していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源及び集光手段を前記導光手段の端部に設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の画像読取装置では、請求項２に記載の装置において、前記複数の光源及び集光手段を前記導光手段の両端部に設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源及び集光手段を一体にパッケージしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の画像読取装置では、請求項４に記載の装置において、前記集光手段を光透過性樹脂で形成し、前記複数の光源をパッケージしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の画像読取装置では、請求項５に記載の装置において、前記集光手段を砲弾形状にしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記導光手段は、導光した光を前記被写体の照射方向に反射する反射部を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源は、各々単独で点灯可能であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の画像読取装置では、請求項８に記載の装置において、前記複数の光源は、順次点灯可能であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源は、各々同じ分光特性を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源は、各々異なる分光特性を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に記載の画像読取装置では、請求項１１に記載の装置において、前記複数の光源は、赤、緑、青の分光特性を有するものを含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の画像読取装置では、請求項１１に記載の装置において、前記複数の光源は、シアン、マゼンタ、イエローの分光特性を有するものを含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項１３に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源は、ＬＥＤを含むことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態における画像読取装置の断面図であり、図２は、その上面図である。
【００２２】
図１の画像読取装置は、光電変換手段としての光電変換素子群からなるセンサーＩＣ１を被写体である読取り原稿の長さに対応してライン状に精度良く並べたガラスエポキシ樹脂材等からなるセンサー基板２と、レンズアレー３と、照明ユニット４と、原稿支持用の光透過性部材からなるカバーガラス５とを備え、これらの構成部材は、アルミニューム等の金属あるいはポリカーボネイト等の樹脂材料からなるフレーム６により位置決め保持されている。
【００２３】
次に、画像の読取り動作を説明する。不図示の制御部は、照明ユニット４のＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤを順次点灯させるように切り換え、カバーガラス５により支持された不図示の原稿に対して斜め約４５°方向からＲ，Ｇ，Ｂの３色の光を順次照射するように制御する。原稿で反射した３色の光は、レンズアレー３によりセンサーＩＣ１上に導かれ、導かれた光情報が画像信号に変換される。そして、変換されたＲ，Ｇ，Ｂ３色の画像信号をシステムに伝送し、所定の処理を施してカラー画像を再現するようになっている。
【００２４】
次に照明ユニット４の断面図を図３に、上面図を図４にそれぞれ示し、以下これらの図面を用いて説明する。集光手段としての砲弾形状の光透過性樹脂でパッケージされた光源であるリードフレームタイプのＲ，Ｇ，Ｂ３色のＬＥＤユニット１７と、アクリル樹脂等の光透過性部材からなる導光手段としての円柱形状の導光体８と、ＬＥＤユニット１７と導光体８とを位置決め保持するために断面形状が六角形のハウジング９から構成されている。ここでＬＥＤユニット１７は、導光体８の両端部に配置され、導光体８の内部に向かって両側から光を入射するようになっている。また、ＬＥＤユニット１７と導光体８との間は空洞になっており、ＬＥＤユニット１７から照射された光が導光体端部の略同位置に集光して入射するようになっている。本実施の形態のように導光体の断面が円形状の場合には、中央部に集光するほうがより均一な光で原稿を照射することが可能である。
【００２５】
従来のＢやＧのＬＥＤ素子は、ＲのＬＥＤ素子と比較して一桁以上低輝度であったが、昨今のめざましいＬＥＤ素子技術開発により、ＢやＧのＬＥＤ素子もＲのＬＥＤ素子と同様に高輝度のものが実用化されてきているため、このような構成をとることが可能である。
【００２６】
また、導光体８には、導光した方向と異なる方向に光を照射するための拡散面１０が設けられている。拡散面１０は、図５の拡大図に示すように細かなテーパー形状が導光体８の長手方向に連続的に形成されており、テーパーへの入射角θが４１°以上（導光体がアクリル樹脂で、屈折率ｎ＝１．５の場合）で入射した光は、全反射角条件を満足し、所望の方向に光を出射させるようになっている。さらに、テーパーのピッチは１（ｍｍ）以下と非常に細かいため、原稿の短い範囲内では均一な照度分布が得られ、均一濃度原稿を読み取ったときの隣接するセンサー素子間の出力差は、ほとんど見られない。
【００２７】
ＬＥＤユニット１７と導光体８とは、ハウジング９により位置決め保持され、ハウジング９には、その六角形断面の一辺に光を透過するためのスリット１２が設けられ、それ以外の方向には光を透過しないようになっている。ハウジング９の色は、光量をかせぐ目的で、光の反射効率の良い白色が好ましく、例えばＡＢＳ樹脂等の材料で形成されている。
【００２８】
次にＬＥＤユニット１７の断面図を図６及び図７に示す。また、その等価回路を図８に示す。Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ素子１３，１４，１５のカソードがリードフレーム１６の共通のベースピン１６ｂに接続され、アノードがリードフレーム１６の各色専用ピン１６ａ，１６ｃ，１６ｄに接続され、光を長い距離効率よく導光し指向性の強い砲弾形の光透過性樹脂からなるＬＥＤユニット１７でパッケージされることで構成されている。また、各ＬＥＤ素子１３，１４，１５は同一平面上に配置されており、ＬＥＤユニット１７が非常にコンパクトにまとまっている。
【００２９】
次に画像読取装置の組み立て方法について説明する。まず、フレーム６の所定位置にレンズアレー３と照明部４とをそれぞれ挿入する。そして、フレーム６内部の水平な面と垂直な面に、挿入された照明部４のハウジング９断面の六角形の三辺がそれぞれつき当たることで光軸の回転方向の位置決めを精度良く行うことができる。フレーム６に挿入された照明部４及びレンズアレー３の上面と近似的に同一平面上で照明部４及びレンズアレー３をはさむ形で設定されたフレーム６の長手方向の二面に、カバーガラス５を接着剤等で接着する。
【００３０】
照明部４の上面は、水平な面であるため、カバーガラス５の面と平行に近似的に接し、フレーム６とカバーガラス５とを接着することで、照明部４をがたつきなく固定することができる。そして最後にＬＥＤユニット１７のリードピン１６ａ〜１６ｄとリードピン１１をセンサー基板２と半田付け等の手段で接続して組み立てが完了する。
【００３１】
以上のようにＲ，Ｇ，Ｂの各色ＬＥＤの個数を減らすことで、大幅なコストダウンを可能とした。また、導光体を使用した間接照明のため、直接照明の場合に生じるＬＥＤごとの原稿面上の照度ムラが発生せず、均一濃度原稿を読み取った場合のセンサー出力の補正回路を簡略化できた。さらに、光源としてＬＥＤを指向性の強い砲弾型のパッケージに収納したものを使用することで、効率よく光を導光し原稿面の照度をアップでき、高解像かつ高速の読取りを行えるようになった。
【００３２】
本実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のカラーイメージセンサーについて述べたが、ほかの色、例えばシアン、マゼンタ、イエローを用いたものでもよい。また、図９，図１０，図１１に示すように単色ＬＥＤ２２を複数個パッケージした光源を用いた白黒の画像読取装置についても、照度アップの観点から本実施の形態のようなパッケージングを採用できるのはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の画像読取装置では、同一平面上に配置した複数の光源と、前記複数の光源から照射された光を導光し被写体を照射する為の導光手段と、前記複数の光源から照射された光をそれぞれ前記導光手段の端部の略同位置に入射させるように集光する集光手段と、
前記導光手段により照射された被写体からの光を画像信号に変換する光電変換手段と、を有する構成とした。
【００３４】
そして、このように構成したことで複数の光源を同一平面上に配置したため、光源をコンパクトにして装置を小型化することができた。また、光源の個数を減らすことで大幅なコストダウンを可能とした。また、導光手段の端部の略同位置に複数の光源からの光を集光し入射するようにしたため、照度ムラが発生することなく被写体をライン状に均一に照射できるようになった。さらに複数の光源からの光を共通の集光手段により集光するようにしたため、効率よく光を集光し被写体の照度をアップし、高解像、高速の読取りを行えるようになった。
【００３５】
請求項２に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源及び集光手段を前記導光手段の端部に設けた構成とした。そして、上記した効果に加えて、導光手段の端部に集光された光を効率よく導光し、照度ムラなく被写体を照射できるようになった。
【００３６】
請求項３に記載の画像読取装置では、請求項２に記載の装置において、前記複数の光源及び集光手段を前記導光手段の両端部に設けた構成とした。そして、上記した効果に加えて、導光手段の両端部から光を入射することで、被写体を照射する光量を上げることができた。
【００３７】
請求項４に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源及び集光手段を一体にパッケージした構成とした。そして、上記した効果に加えて、さらに装置を小型化し、組立性を向上することができた。
【００３８】
請求項５に記載の画像読取装置では、請求項４に記載の装置において、前記集光手段を光透過性樹脂で形成し、前記複数の光源をパッケージした。そして、上記した効果を光透過性樹脂で形成することで簡単に得ることができるようになった。
【００３９】
請求項６に記載の画像読取装置では、請求項５に記載の装置において、前記集光手段を砲弾形状にした。そして、上記した効果をより効率よく得ることができるようになった。
【００４０】
請求項７に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記導光手段は、導光した光を前記被写体の照射方向に反射する反射部を有する構成とした。そして、上記した効果に加えて、さらに効率よく均一に被写体をライン状に照射できるようになった。
【００４１】
請求項８に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源は、各々単独で点灯可能な構成とした。そして、光源を単独で点灯した場合に、上記効果を得られるようになった。
【００４２】
請求項９に記載の画像読取装置では、請求項８に記載の装置において、前記複数の光源は、順次点灯可能な構成とした。そして、光源を順次点灯した場合に上記効果を得られるようになった。
【００４３】
請求項１０に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源は、各々同じ分光特性を有する構成とした。そして、上記した効果に加えて、同じ分光特性を有する光源の光量を均一に上げることができた。
【００４４】
請求項１１に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源は、各々異なる分光特性を有する構成とした。そして、上記した効果に加えて、さらに被写体のカラー読み取りができるようになった。
【００４５】
請求項１２に記載の画像読取装置では、請求項１１に記載の装置において、前記複数の光源は、赤、緑、青の分光特性を有するものを含むような構成とした。また、請求項１３に記載の画像読取装置では、請求項１１に記載の装置において、前記複数の光源は、シアン、マゼンタ、イエローの分光特性を有するものを含むような構成とした。そして、請求項１２または１３の装置では、上記した効果に加えて、さらにフルカラー読み取りができるようになった。
【００４６】
請求項１３に記載の画像読取装置では、請求項１に記載の装置において、前記複数の光源は、ＬＥＤを含むような構成とした。そして、上記した効果を光源にＬＥＤを用いた場合に得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における画像読取装置の断面図である。
【図２】実施の形態における画像読取装置の上面図である。
【図３】実施の形態における照明部の断面図である。
【図４】実施の形態における照明部の側面図である。
【図５】実施の形態における導光体の詳細図である。
【図６】実施の形態におけるＬＥＤユニットの断面図である。
【図７】実施の形態におけるＬＥＤユニットの側面図である。
【図８】実施の形態におけるＬＥＤユニットの等価回路図である。
【図９】実施の形態におけるＬＥＤユニットの断面図である。
【図１０】実施の形態におけるＬＥＤユニットの側面図である。
【図１１】実施の形態におけるＬＥＤユニットの等価回路図である。
【図１２】従来の画像読取装置における画像読取装置の断面図である。
【図１３】従来の画像読取装置におけるＬＥＤアレーの上面図である。
【符号の説明】
１  センサーＩＣ
２  センサー基板
３  レンズアレー
４  照明ユニット
５  カバーガラス
６  フレーム
７  ＬＥＤ基板
８  導光体
９  ハウジング
１０  拡散面
１１  リードピン
１２  スリット
１３  Ｒ−ＬＥＤ
１４  Ｇ−ＬＥＤ
１５  Ｂ−ＬＥＤ
１６  リードフレーム
１７  ＬＥＤユニット
１８  ＬＥＤアレー
２１  リードフレーム
２２  単色ＬＥＤ
【図１】
0003754738.tif 000002
【図２】
0003754738.tif 000003
【図３】
0003754738.tif 000004
【図４】
0003754738.tif 000005
【図５】
0003754738.tif 000006
【図６】
0003754738.tif 000007
【図７】
0003754738.tif 000008
【図８】
0003754738.tif 000009
【図９】
0003754738.tif 000010
【図１０】
0003754738.tif 000011
【図１１】
0003754738.tif 000012
【図１２】
0003754738.tif 000013
【図１３】
0003754738.tif 000014