照明装置および画像読取装置
【課題】サイドライト方式の照明装置における主走査方向の中央近傍における光量の低下を改善し，主走査方向に均一で画像読取に十分な光量を読取領域に照射できる照明装置及び画像読取装置を提供する。
【解決手段】読取対象に読取光を照射するサイドライト方式の照明装置が、光を長手方向に導光する導光体と、導光体の長手方向に沿って設けられた光反射領域と、導光体の端面からなり、長手方向に垂直な第１入射面と、第１入射面に対して所定の角度で設けられた第２入射面と、光軸が第１入射面に垂直になるように第１入射面の近傍に配置された第１光源と、第２入射面の近傍に設けられた第２光源とを含み、第２光源から第２入射面を通って導光体に入射した光が、第１光源から第１入射面を通って導光体に入射した光を部分的に補い、読取光の光量分布を均一化する。
【解決手段】読取対象に読取光を照射するサイドライト方式の照明装置が、光を長手方向に導光する導光体と、導光体の長手方向に沿って設けられた光反射領域と、導光体の端面からなり、長手方向に垂直な第１入射面と、第１入射面に対して所定の角度で設けられた第２入射面と、光軸が第１入射面に垂直になるように第１入射面の近傍に配置された第１光源と、第２入射面の近傍に設けられた第２光源とを含み、第２光源から第２入射面を通って導光体に入射した光が、第１光源から第１入射面を通って導光体に入射した光を部分的に補い、読取光の光量分布を均一化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および照明装置を有する画像読取装置に関し、特に、ファクシミリ、コピー機、スキャナなどに使用される照明装置および画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像読取装置などに使用される照明装置では、光源からの光で読取対象を照明するために導光体を用いて光が伝達される。導光体は光出射部を有し、更に、光出射部に対向する面に、導光体端部から入射された光を拡散、反射するための光散乱領域を有する。サイドライト方式の照明装置では光源は導光体の端部に設けられ、光源からの光を導光体の主走査方向（長手方向）に導光し、光散乱領域により光を散乱させ、光出射部から線状の光を出射して読取対象領域を照明する。
【０００３】
特許文献１のサイドライト方式の照明装置では、導光体の両端部に設けられた光源から出射された光が光散乱領域に直接入射する光量と、導光体の面で全反射してから光散乱領域に入射する光量の比率を調整することにより、主走査方向の光量分布を均一にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２６９３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サイドライト方式の照明装置では、導光体の両端部に設置された光源からの光を重ねあわせて読取対象領域にある原稿面を照明している。導光体内を伝播する光は伝播距離が長くなるほど光散乱領域で光が散乱されて、光の強度が減衰する。このように、原稿面に入射する光の強度は光源から遠ざかる程低下するような光量分布を有するため、導光体の両端部に設けられた光源の光量分布を重ねあわせて、導光体全体にわたって均一な光量分布が得られるようにしている。
【０００６】
このようにサイドライト方式の照明では、原稿面上の端部の照明光は片側の光源からの光が支配的になっている。また、導光体の端部では主走査方向に向かう角度で導光体から出射される光成分が多く含まれる。このため、照明する原稿面と導光体との距離が大きくなるほど主走査方向両端の照度が低下し、画像読取に必要な光量を確保することができないという問題があった。これに対して、導光体を主走査長方向に長くする方法が用いられているが、導光体を長くすることで光散乱領域により導光体外に出射される光が多くなり、導光体の中心に到達する光量が減少して主走査方向の中央近傍の光量が低下し、画像の読取に支障をきたすという新たな問題があった。
【０００７】
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あり、主走査方向に均一で画像読取に十分な光量を読取領域に照射できる照明装置および画像読取装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、読取対象に読取光を照射するサイドライト方式の照明装置であって、光を長手方向に導光する導光体と、導光体の長手方向に沿って設けられた光反射領域と、導光体の端面からなり、長手方向に垂直な第１入射面と、第１入射面に対して所定の角度で設けられた第２入射面と、光軸が第１入射面に垂直になるように第１入射面の近傍に配置された第１光源と、第２入射面の近傍に設けられた第２光源とを含み、第２光源から第２入射面を通って導光体に入射した光が、第１光源から第１入射面を通って導光体に入射した光を部分的に補い、読取光の光量分布を均一化することを特徴とする照明装置である。
【０００９】
また、本発明は、照明装置を用いて読取対象に読取光を照射することを特徴とする画像読取装置でもある。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明にかかる照明装置および画像読取装置では、導光体の両端の照明光量のなまりをなくしつつ、主走査方向中心の光量低下を防止し、均一な光量分布の読取光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
以下の図面において、同一符号は同一又は相当箇所を示す。
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の概略図である。
【図２】図１の画像読取装置の、Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の組立図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の光路を説明する模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図８】原稿面距離が遠近時の主走査方向の光量分布を示す図である。
【図９】主走査方向両端の光量なまりを説明するための模式図である。
【図１０】導光体を延長した場合の主走査方向の光量分布を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態２にかかる導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図２０】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図２１】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図２２】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図２３】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図２４】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図２５】本発明の実施の形態５にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図２６】図２５のα−α´における断面図である。
【図２７】図２５のβ−β´における断面図である。
【図２８】図２５のγ−γ´における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる照明装置を備えた画像読取装置（「密着イメージセンサ」、「ＣＩＳ」ともよぶ）の概略図であり、図２は、図１のＡ−Ａにおける断面図である。図３は、図１の画像読取装置の分解図であり、図４は、画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。図１〜４中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１４】
図１〜３において、短軸方向Ｙとは、原稿１の紙面の左右方向であり、原稿１の送り方向に対応し副走査方向とも呼ぶ。方向Ｘは、上記方向Ｙと直交し紙面の奥行き方向であり、主走査方向とも呼ぶ。また、方向Ｚは上記方向Ｘと上記方向Ｙに垂直で紙面の上下方向であり、読取深度方向とも呼ぶ。このように、主走査方向をＸ方向、副走査方向をＹ方向、読取深度方向をＺ方向とそれぞれ規定する。
【００１５】
図１〜３に示すように、本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置では、筐体９の中に、Ｘ軸方向に読取光学系（ロッドレンズアレイ）５が配置され、その両側にこれを挟むように導光体２が設けられている。筐体９の上面は透明体３に覆われ、透明体３から所定の距離の位置に原稿１が配置される。一方、筐体９の裏面には、センサＩＣ４やＡＳＩＣ７を備えたセンサ基板６が設けられている。
【００１６】
導光体２から出た照射光は、原稿１の画像読取位置に到達して反射され、読取光学系５を通ってセンサＩＣ４で読み取られる。原稿１と筐体９とが、相対的にＹ軸方向に移動することにより、原稿１の画像データがセンサＩＣ４で読み取られる。
【００１７】
原稿１は、例えば、紙幣、有価証券、その他の一般文書のような被読取媒体（被照射体）である。
【００１８】
図２に示すように、導光体２は、前段導光体２００と後段導光体２０１の２つの部分からなる。導光体２はＸ軸方向（主走査方向、長手方向）に延長した棒状体であり、例えば石英ロッド等から形成される。本発明の照明装置では、四角柱の導光路に集光レンズを設置すると共に、光入射部１３の端部の半分（後段導光体２０１）に傾斜を設けたことが特徴である（後段導光体２０１の傾斜部については後述する）。集光レンズは光出射部２ａであり、導光体２の内部から外部に光を出射する領域であり、原稿１の被照射部に向かって光源１１からの光が照射される。
【００１９】
光散乱領域（光散乱層）２ｂは、光出射部２ａと対向する、導光体２の前段導光体２００の表面に形成される。透明体３は原稿１の搬送経路を形成し、また、装置の内部に混入する異物などを防止する役目を担い、アクリルやポリカーボネートなどの透明樹脂、透明ガラス材等から形成される。導光体２の光出射部２ａから出射した光を原稿１に照射するとともに、原稿１により反射された光を透過して読取光学系５に入射させるものである。読取光学系５（ロッドレンズアレイ）は、原稿１から反射された反射光が光軸方向から入射するように設けられ、その反射光を収束するものである。
【００２０】
センサＩＣ４は、読取光学系５で収束された光を受光し、光電変換して電気信号を出力するセンサである。センサＩＣ４は、半導体チップなどで構成された光電変換部、その他の駆動回路等を搭載している。センサ基板６は、センサＩＣ４やその他の電子部品を載置する基板である。信号処理ＩＣ７は、センサＩＣ４に受光した信号を信号処理するものであり、ＣＰＵやＲＡＭと連動して信号処理を行うＡＳＩＣからなり、他の電子部品と共にセンサ基板６に載置される。外部コネクタ８（図３参照）は、センサＩＣ４からの光電変換出力やその信号処理出力を含む入出力信号のインターフェースとして用いられる。筐体９は、導光体２、読取光学系５、およびセンサ基板６を収納、保持するように設けられ、例えば金属やプラスチックから形成される。
【００２１】
図３は、実施の形態１による画像読取装置の組立図である。なお、図２は、図３に示すＡ−Ａ´の断面における、組み立てられた画像読取装置に相当する。図３に示すように、画像読取装置は導光体２を含み、その両端部にホルダー（ＬＥＤホルダー）１０が配置される。ホルダー１０の中には光源（ＬＥＤチップ）が収納され、かかる光源から導光体２に光が入射する。ホルダー１０は、導光体２の一方の端部にのみ配置してもよい。また、実施の形態１では、導光体２、読取光学系５、センサＩＣ４は、原稿１の有効読み取り幅（主走査方向の有効読取幅）と同等以上の長さを有している。
【００２２】
図４は、画像読取装置の導光体２（前段導光体２００）の光伝播を説明する模式図であり、導光体２の端部周辺における部分的な断面を示す。図４において、光源１１はＬＥＤチップ等からなり、通常、可視光や赤外、紫外光などを発する。基板１２には光源１１が載置されるとともに、光源１１を駆動する電極パターンなどが形成される。コネクタ８（図３参照）は、光源１１駆動用の電源端子であり、電源は外部から供給される。光源１１から出射した光は、導光体２に入射し、導光体２の内部を反射しながら主走査方向（図４では左右方向）、すなわち原稿１の搬送方向に対して直交方向に伝搬する。光源１１の近傍では、直接外部に光が放射しないようにＬＥＤホルダー１０の内部壁面で反射され主走査方向に伝搬する。
【００２３】
光散乱領域２ｂは、導光体２の一部（光散乱領域の形成領域）に白色顔料等の光反射性の塗料を塗布したものや、粗面加工したもの、鋸歯状のプリズム形状加工、または、ピラミッド状のエンボス形状加工したものから形成することができる。特に、プリズム形状加工やエンボス形状加工を用いる場合は、導光体２の成形時に同時に成形することも可能である。なお、円柱型（ロッド型）導光体のように平坦領域の無い導光体２では、外周の一部を削り平坦化して光散乱領域２ｂとしても良い。
【００２４】
次に、図４を用いて、導光体２を備えた照明装置及びそれを用いた画像読取装置の動作について説明する。光源１１から導光体２（前段導光体２００）に入射した光は、導光体２に形成された光散乱領域２ｂにより散乱されながら伝搬し、その一部が導光体２の光出射部２ａから出射する。この出射光は原稿１の搬送方向（Ｙ軸方向）に対して直交方向に亘って均一な輝度ないし強度を有する。出射光はそれぞれ原稿１の照射部に照射し、原稿１により反射された反射光は読取光学系５を通ってセンサＩＣ４により受光される。センサＩＣ４では、光強度が電気信号に光電変換され、その電気信号はセンサ基板６におけるＡＳＩＣ７等により信号処理され、最終的には外部コネクタ８から外部に原稿１の画像信号として出力される。
【００２５】
図５は、画像読取装置の駆動回路のブロック図である。タイミングジェネレータのシステムクロック（ＳＣＬＫ）に同期して、ＣＩＳのクロック信号（ＣＬＫ）と同期したスタート信号（ＳＩ）のタイミングで、受光部は光電変換されたアナログ出力（ＳＯ）を得る。ＳＯはＡＳＩＣ７でアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換され、信号処理回路では、サンプル・ホールドを含むシェーディング補正や全ビット補正などが行われる。信号データの補正には、信号データを記憶したＲＡＭ領域と基準データを記憶したＲＡＭ領域からデータを採取し、演算加工する。なお、ＡＳＩＣ７のＣＰＵ、ＲＡＭ及び信号処理回路をまとめて信号処理部と呼ぶ。
【００２６】
図６は、画像読取装置の光路を説明する模式図である。図６は、図２と同じ断面を示し、図２と同一符号は同一または相当箇所を示す。
図６に示すように、導光体２の光出射部２ａから出射した光は原稿１の照射部１ａに照射し、その反射光が読取光学系５を通過してセンサＩＣ４に至る。図４で述べたように、導光体２に入射された光は、光散乱領域２ｂにより散乱反射され、その一部が光出射部２ａから出射して透過体により屈折し、原稿１の照射部１ａに照射する。図６の断面（ＹＺ平面）において、原稿１の照射部１ａへの照射角度は、光散乱領域２ｂと導光体２の光出射部２ａとを結ぶ延長線と読取光学系５の光軸で決まる照射角度Ｃとなる。
【００２７】
図７は、実施の形態１にかかる画像読取装置の導光体２の光伝搬を説明する模式図であり、図６の左側の導光体２を拡大したものである。導光体２端部の基板１２に載置された光源１１から放出された光は、導光体２内に取り込まれ、導光体２内を伝播する。導光体２内を伝播する光は、導光体２に設けられた光散乱領域２ｂで散乱されて、その一部が主走査方向（紙面に垂直な方向）に沿って徐々に導光体２の光出射部２ａから出射される。導光体２の光出射部２ａから出射された光は原稿１の照射部１ａを照明する。ここで、図７の光散乱領域２ｂが設けられている右半分の導光体２を前段導光体２００、左半分を後段導光体２０１と規定する。
【００２８】
導光路２は主走査方向（長手方向）に光を伝搬させる役目を担い、その中を光が全反射を繰り返しながら進行する。一方、導光路２には光散乱領域２ｂが設けられており、光散乱領域２ｂで反射された光の一部は、光散乱領域２ｂに対向するように設けられた光出射部２ａから外部に放出される。
【００２９】
次に、図８を用いて原稿１上での光量分布について説明する。画像読取装置の透明体３から原稿１までの距離が大きくなると、原稿１上の照明領域が狭くなる問題が発生する。例えば、原稿読取位置が、透明体３から０ｍｍの場合と、１５ｍｍの場合、原稿読取位置上での主走査方向の光量分布は図８のようになる。原稿１までの距離が１５ｍｍの場合は、画像読取範囲内において、主走査方向両端の照明光量がなまってしまい（光量が不足してしまい）、原稿１の読取範囲内で均一な光量分布を確保できていない。ここで照明領域とは、画像読取範囲内において、光量分布が略一定の領域、即ち、主走査方向両端の照明光量がなまった領域を除いた領域をいう。
【００３０】
この原因について、図９を用いて説明する。原稿１上の光量分布は、導光体２の両端に設置された光源１１からの光が光散乱領域２ｂで散乱されて原稿１に照射されて形成される。その際、導光体２を伝播する光は光散乱領域２ｂに接触するたびにその一部が導光体外に出射されるため、導光体２の片側から入射した光は他端にはあまり届かない。このため、原稿面上で両端での光量分布は導光体両端に設置された光源１１のどちらかに大きく依存することになる。ここで、図９に示すように、光は主走査方向に対して、所定の角度Ｄで出射されため、原稿面１から透明体３までの距離が大きくなるほど光量が大きく低下した領域（無効領域）が広がり、主走査方向両端の光量分布になまりが発生する。
【００３１】
このなまりの問題を解決する方法として、導光体２の主走査方向の長さを延長することで主走査方向の照明範領域を延長し、光量分布両端のなまりを防止する方法が考えられる。しかしながら、実際に導光体２を延長しても均一な光量分布を得ることはできない。
【００３２】
即ち、主走査方向の照明領域を延長するには導光体２を延長すると共に、導光体２から外部に散乱光を照射するための光散乱領域２ｂも延長する必要がある。しかしながら、導光体２と光散乱領域２ｂの長さがともに延長されると、導光体２内を伝播している光が光散乱領域２ｂに入射する確率が高くなる。このため、光散乱領域２ｂに散乱されて導光体２外に射出される光量が増加し、導光体２の中心に到達する光量が、導光体２と光散乱領域２ｂを延長する前と比べて低下する。
【００３３】
この結果、導光体２の主走査方向の中心部の光散乱領域２ｂで散乱される光量が低下し、この部分で原稿１に照射される光量が低下する。即ち、主走査方向の理想光量分布（実線）と導光体を延長した場合の光量分布を示す図１０に破線で示したように、原稿面上の主走査方向の光量分布の中心光量が低下してしまう。
【００３４】
これに対して本実施の形態１では、導光体２の上面図である図１１に示すように、導光体２を、前段導光体２００と後段導光体２０１とから形成し、それぞれの光入射部１３を前段光入射面１３０、後段導光体１３１の二つに分け、前段光入射面１３０と後段光入射面１３１の間に角度を設けている。
【００３５】
一般に、ＬＥＤ等の光源１１は、放射分布を持っている。ＬＥＤの放射分布は通常、ＬＥＤの光出射面に垂直な光軸に対して０°方向に出射される光が最も強く、その光軸に対して出射角度が大きくなる程、光は弱くなる。本実施の形態１にかかる導光体２では、前段光入射面１３０の角度を０°（主走査方向（Ｘ軸方向）に垂直）とし、後段光入射面１３１との間に角度θを与える。後段光源１１１は、前段光源１１０と同様に、光軸が主走査方向（Ｘ軸方向）となるように配置される。
【００３６】
後段光源１１１から出射される光は、光軸が主走査方向（Ｘ軸方向）の光強度が最も強いが、後段光入射面１３１で光が屈折することにより、最も強い光強度が光軸１４１方向になる。光軸１４１が前段導光体２００に設置された光散乱面２ｂの中心法線（Ｘ軸方向の中心における法線）に向くように、後段光入射面の角度θを調整することで、前段導光体２００の主走査方向中心部に、後段光源１１１からの光が供給される。例えば、光散乱面２ｂの中心法線と光軸１４１が直交する方向に光が照射される。後段光源１１１から後段導光体２０１を通って前段導光体２００の主走査方向の中心付近に供給された光は、光散乱領域２ｂによって散乱され、導光体２の光出射部から原稿面上に向けて出射される。
【００３７】
この出射光は、導光体を延長することで発生する主走査方向の中心の光量が不足している領域に光を供給する。後段光入射面１３１に角度θを与えていない場合と比較して、後段光源１１１の光強度の最も強い部分（後段光源光軸１４１）を利用できるため、光量が不足している領域に効率良く光を供給することができる。
【００３８】
ここで、後段導光体２０１に与える光の入射角の角度θは、以下のようにして決定される。即ち、後段光入射面１３１に与えた角度をθ、導光体２の主走査方向の長さ（主走査長）をＬ、光散乱領域２ｂの法線と、屈折前の後段光源光軸１４１からの出射光の光軸との間隔をｈ、導光体２の屈折率をｎとすると、実施の形態１では、ｈ＝３ｍｍ、Ｌ＝３００ｍｍとするとｈ≪Ｌの条件より、以下の式１の条件を満たす必要がある。
【００３９】
ｓｉｎθ≦ｎ・ｓｉｎ（ｔａｎ−１（２ｈ／Ｌ））≒２ｎｈ／Ｌ （式１）
【００４０】
θが式１の範囲よりも大きな角度となると、後段導光体２０１から供給される光が前段導光体２００内で全反射条件を満たさなくなるため、角度θが大きくなると前段導光体２００からもれる光量が増加し、原稿面上の主走査方向の光量分布の均一性が修正できなくなる。
【００４１】
以上より、本発明の実施の形態１にかかる照明装置およびそれを用いた画像読取装置では、後段導光体２０１の光入射部である後段光入射面１３１に角度θの傾斜を持たせて、後段光入射面１３１から前段導光体２００の中心方向に光を供給する。これにより、導光体２を長くして主走査方向の両端の照明光量のなまりをなくしつつ、主走査方向中心の光量低下を防止し、均一な照明分布を得ることができる。この結果、主走査方向に渡って均一な読取が可能な画像読取装置を提供できる。
【００４２】
実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。図１２中、図１１と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
【００４３】
画像読取装置では、光源１１は基板１２に設置された上で、導光体２の光入射部に設置される。一般的な基板１２は板状であるため、前段光源１１０と後段光源１１１は、図１１に示すように、光軸が平行になるように基板１２に設置される。
【００４４】
これに対して、本実施の形態２にかかる画像読取装置では、図１２に示すように、前段光入射面１３０と後段光入射面１３１のそれぞれに対して、前段光源１１０および後段光源１１１の光軸が垂直になるように配置される。他の構造は、図１１の画像読取装置と同じである。
【００４５】
図１３は、前段光源１１０と後段光源１１１を別々に実装した場合であり、図１４は前段光入射面１３０と後段光入射面１３１の角度θにあわせて折り曲げた基板１２の上に、前段光源１１０、後段光源１１１を配置したものである。
本実施の形態２にかかる画像読取装置では、後段光入射面１３１に後段光源１１１の光軸１４１が垂直に入射するため、後段光入射面１３１でのフレネル反射を抑制し、後段光源１１１から後段導光体２０１に効率良く光を導入できる。また、後段光入射面１３１と後段光源１１１を平行に設置することで、後段光入射面１３１の近くに後段光源１１１を設置することが可能になる。後段光源１１１にＬＥＤを用いた場合、光は拡がるように放出されるため、後段光源１１１と後段光入射面１３１との距離が近いほど、導光体２に入射する光の量は多くなり、原稿面上に明るい光量分布を作ることができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態２にかかる画像読取装置では、後段光入射部１３１と後段光源１１１を平行に設置（後段光入射面１３１に対して後段光源１１１の光軸を垂直に配置）することにより、フレネル反射の影響を抑えるとともに、後段光入射面１３１に後段光源１１１を近づけ、導光体２に入射する光量を増加させて原稿面上で得られる光量を増加させることができる。
【００４７】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。図１７中、図１２と同一符号は、同一または相当箇所を示す。本実施の形態３にかかる画像読取装置では、後段導光体２０１の端部近傍にも光散乱領域２ｂ１が設置されている。他の構造は、図１２と同じである。
【００４８】
上述のように実施の形態１、２では、導光体２の主走査方向両端で光量のなまりが発生した場合、導光体２を延長して主走査方向の光量の均一性を確保していた。しかしながら、画像読取装置の制約上、導光体２を延長できないことがある。かかる場合は、図１５に示すように後段導光体２０１の両端に光散乱領域２ｂ１を設けることで、図１６に示すように、後段導光体２０１の両端からも光を射出して原稿１上の読取領域の両端に向けて光を射出する。
【００４９】
後段光源１１１の光軸１４１を、光散乱領域２ｂ１の中心を通るように設置することで、光散乱領域２ｂ１で効率よく光が散乱され、導光体２の主走査方両端での光量のなまりを緩和することができる。
【００５０】
光散乱領域２ｂ１がプリズムの場合、図１７のように後段光源１１１の光軸１４１に対してプリズムの向き（拡散領域２ｂ１の斜線方向がプリズムの向き）が垂直に交わるように光散乱領域２ｂを作製しても良い。また、図１８のように光散乱領域２ｂ１自体を後段導光体２０１に設置された光源１１１の光軸１４１に合わせて作製しても良い。図１７、１８のように光散乱領域２ｂ１を設置することで、より光が散乱され、主走査方向両端の光量なまりを改善できる。
【００５１】
また、図１９のように前段導光体２００と後段導光体２０１の光出射部２ａを一体化しレンズ形状としても良い。後段導光体２０１の光出射部２ａをレンズ形状とすることで、後段導光体２０１から射出された光を原稿１上に集光し、光量を高めることができる。
【００５２】
以上ように、実施の形態３にかかる照明装置及びそれを用いた画像読取装置によれば、光入射部１３に傾斜を持たせた後段導光体２０１の両端部に光散乱領域２ｂ１を設けることで、原稿面１が透明体３から離れた場合に発生する主走査方向両端の光量なまりを、導光体２の主走査方向の長さを伸ばすことなく改善することが可能となる。
【００５３】
実施の形態４．
図２０〜２２は、本実施の形態４にかかる導光体２を、図７と同一方向から見た場合の模式図である。図２０〜２２中、図７と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５４】
本実施の形態４では、光入射部１３の異なる導光体を接合して導光体２を形成している。図２０では、例えば円柱状の２つの導光体を接合して導光体２を形成している。円柱導光体２に光散乱領域２ｂを設けるためには、導光体２の側面の一部を削り、平面化した後、その領域にプリズム等を設ける。光散乱領域２ｂの位置を調整することで円柱導光体から出射される光の角度を調整することができる。例えば、前段導光体２００と後段導光体２０１のプリズム設置角度を調整することで、前段導光体２００、後段導光体２０１共に原稿１の画像読取領域に向けて容易に光を照射することができる。
【００５５】
図２１に示すように、接合する導光体２の形状は円柱形状でなくても良い。図２１に示すように、底面の間に角度を設けるなど、接合する角度を変化させることで後段導光体２０１の光出射角度を任意に決めることができる。
【００５６】
図２２、２３に示すように、３またはそれ以上の導光体を接合しても良い。前段導光体２００と後段導光体２０１の間の導光体を中段導光体２０２とする。上述のように、主走査方向に導光体２を伸ばしていくと導光体２内を伝播する光が光散乱領域２ｂにぶつかる確率が高くなり、散乱された光が導光体２から外部に出射されるため、導光体２の主走査方向の中心部に到達する光量が少なくなり光量分布の均一性が保てなくなることがある。そこで、更に導光体２０２を接合し、前段光入射面１３０、中段光入射面１３２、後段光入射面１３１を設け、それぞれに光源１１０、１１１、１１３を設置することで、前段導光体２００の主走査中心に光を集め、導光体から光を出射させることで、原稿面上の主走査方向の均一性を向上させることができる。
【００５７】
また、図２４に示すように、接合する導光体２は主走査方向の長さが違うものを接合してもよい。前段導光体２００、中段導光体２０２、後段導光体２０１の順で長さが短くなる導光体を、中央部分の位置を合わせて接合することで、中段導光体２０２、後段導光体２０１内を光が伝播し、主走査方向の両端で前段導光体２００に入射する光をなくすことができる。これにより、前段導光体２００の主走査中心部に集中して光を供給することができ、原稿面上の光量分布をより効率的に均一化することが可能となる。
【００５８】
以上のように、実施の形態４にかかる照明装置及びそれを用いた画像読取装置によれば、導光体２を結合した形状とすることで、後段導光体２０１から出射される光の角度を容易に調整できるため、原稿１から透明体３までの距離が遠いために発生する主走査端部の光量が不足した領域に光を照射することができると共に、導光体２を延長したため、導光体２の中心に到達し、光散乱面２ｂで散乱される光量が低下しても、原稿面上の主走査方向の照明の均一性を向上させることができる。
また、３以上の導光体を接合し、または主走査方向の長さの異なる導光体を接合することによっても、原稿面上の主走査方向の照明の均一性を向上させることができる。
【００５９】
実施の形態５．
図２５は、本実施の形態５にかかる導光体の上面図であり、図２６、２７、２８は、それぞれ図２５のα−α´、β−β´、γ−γ´での切断図である。
【００６０】
本実施の形態５では、前段導光体２００と後段導光体２０１の接合角度を調整して接合したものであり、前段導光体２００の半分の長さの後段導光体２０１を２本準備し、一方を右回りに、他方の左回りに回転させ、３本の導光体を接合したものある。
【００６１】
図２６〜２８からわかるように、前段導光体２００と後段導光体２０１の接合部の幅が導光体２の中心ほど広くなっている。接合部の幅が広いほど前段導光体２００に後段導光体２０１からより多くの光量が供給でき、即ち、図２５では、導光体２の両端部よりも中心部に近いほど、後段導光体２０１から前段導光体２０２に光が多く供給される構造となっている。このため、主走査方向の中心の光量不足を効率的に補うことが可能となる。
【００６２】
なお、実施の形態１〜５において、例えば図２５のように導光体２の一端について図示しながら説明したが、他端においても同様の構造となっている。
【符号の説明】
【００６３】
１…原稿 １ａ…原稿照射部 ２…導光体 ２００…前段導光体 ２０１…後段導光体 ２０２…中段導光体 ２ａ…光出射部 ２ａ１…平面光出射部 ２ｂ…光散乱領域 ２ｂ１…端部散乱領域 ３…透明体 ４…センサ（センサＩＣ） ５…読取光学系（ロッドレンズアレイ） ６…センサ基板 ７…信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ） ８…コネクタ ９…筐体 １０…ホルダー １１…光源 １１０…前段光源 １１１…後段光源 １１２…中段光源 １２…基板 １３…光入射部 １３０…前段光入射面 １３１…後段光入射面 １３２…中段光入射面 １４１…前段光源光軸 １４２…後段光軸光源 １４３…中段光源光軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および照明装置を有する画像読取装置に関し、特に、ファクシミリ、コピー機、スキャナなどに使用される照明装置および画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像読取装置などに使用される照明装置では、光源からの光で読取対象を照明するために導光体を用いて光が伝達される。導光体は光出射部を有し、更に、光出射部に対向する面に、導光体端部から入射された光を拡散、反射するための光散乱領域を有する。サイドライト方式の照明装置では光源は導光体の端部に設けられ、光源からの光を導光体の主走査方向（長手方向）に導光し、光散乱領域により光を散乱させ、光出射部から線状の光を出射して読取対象領域を照明する。
【０００３】
特許文献１のサイドライト方式の照明装置では、導光体の両端部に設けられた光源から出射された光が光散乱領域に直接入射する光量と、導光体の面で全反射してから光散乱領域に入射する光量の比率を調整することにより、主走査方向の光量分布を均一にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２６９３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サイドライト方式の照明装置では、導光体の両端部に設置された光源からの光を重ねあわせて読取対象領域にある原稿面を照明している。導光体内を伝播する光は伝播距離が長くなるほど光散乱領域で光が散乱されて、光の強度が減衰する。このように、原稿面に入射する光の強度は光源から遠ざかる程低下するような光量分布を有するため、導光体の両端部に設けられた光源の光量分布を重ねあわせて、導光体全体にわたって均一な光量分布が得られるようにしている。
【０００６】
このようにサイドライト方式の照明では、原稿面上の端部の照明光は片側の光源からの光が支配的になっている。また、導光体の端部では主走査方向に向かう角度で導光体から出射される光成分が多く含まれる。このため、照明する原稿面と導光体との距離が大きくなるほど主走査方向両端の照度が低下し、画像読取に必要な光量を確保することができないという問題があった。これに対して、導光体を主走査長方向に長くする方法が用いられているが、導光体を長くすることで光散乱領域により導光体外に出射される光が多くなり、導光体の中心に到達する光量が減少して主走査方向の中央近傍の光量が低下し、画像の読取に支障をきたすという新たな問題があった。
【０００７】
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あり、主走査方向に均一で画像読取に十分な光量を読取領域に照射できる照明装置および画像読取装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、読取対象に読取光を照射するサイドライト方式の照明装置であって、光を長手方向に導光する導光体と、導光体の長手方向に沿って設けられた光反射領域と、導光体の端面からなり、長手方向に垂直な第１入射面と、第１入射面に対して所定の角度で設けられた第２入射面と、光軸が第１入射面に垂直になるように第１入射面の近傍に配置された第１光源と、第２入射面の近傍に設けられた第２光源とを含み、第２光源から第２入射面を通って導光体に入射した光が、第１光源から第１入射面を通って導光体に入射した光を部分的に補い、読取光の光量分布を均一化することを特徴とする照明装置である。
【０００９】
また、本発明は、照明装置を用いて読取対象に読取光を照射することを特徴とする画像読取装置でもある。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明にかかる照明装置および画像読取装置では、導光体の両端の照明光量のなまりをなくしつつ、主走査方向中心の光量低下を防止し、均一な光量分布の読取光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
以下の図面において、同一符号は同一又は相当箇所を示す。
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の概略図である。
【図２】図１の画像読取装置の、Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の組立図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の光路を説明する模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図８】原稿面距離が遠近時の主走査方向の光量分布を示す図である。
【図９】主走査方向両端の光量なまりを説明するための模式図である。
【図１０】導光体を延長した場合の主走査方向の光量分布を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態２にかかる導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図２０】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図２１】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図２２】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。
【図２３】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図２４】本発明の実施の形態４にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図２５】本発明の実施の形態５にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。
【図２６】図２５のα−α´における断面図である。
【図２７】図２５のβ−β´における断面図である。
【図２８】図２５のγ−γ´における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる照明装置を備えた画像読取装置（「密着イメージセンサ」、「ＣＩＳ」ともよぶ）の概略図であり、図２は、図１のＡ−Ａにおける断面図である。図３は、図１の画像読取装置の分解図であり、図４は、画像読取装置の導光体の光伝播を説明する模式図である。図１〜４中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１４】
図１〜３において、短軸方向Ｙとは、原稿１の紙面の左右方向であり、原稿１の送り方向に対応し副走査方向とも呼ぶ。方向Ｘは、上記方向Ｙと直交し紙面の奥行き方向であり、主走査方向とも呼ぶ。また、方向Ｚは上記方向Ｘと上記方向Ｙに垂直で紙面の上下方向であり、読取深度方向とも呼ぶ。このように、主走査方向をＸ方向、副走査方向をＹ方向、読取深度方向をＺ方向とそれぞれ規定する。
【００１５】
図１〜３に示すように、本発明の実施の形態１にかかる画像読取装置では、筐体９の中に、Ｘ軸方向に読取光学系（ロッドレンズアレイ）５が配置され、その両側にこれを挟むように導光体２が設けられている。筐体９の上面は透明体３に覆われ、透明体３から所定の距離の位置に原稿１が配置される。一方、筐体９の裏面には、センサＩＣ４やＡＳＩＣ７を備えたセンサ基板６が設けられている。
【００１６】
導光体２から出た照射光は、原稿１の画像読取位置に到達して反射され、読取光学系５を通ってセンサＩＣ４で読み取られる。原稿１と筐体９とが、相対的にＹ軸方向に移動することにより、原稿１の画像データがセンサＩＣ４で読み取られる。
【００１７】
原稿１は、例えば、紙幣、有価証券、その他の一般文書のような被読取媒体（被照射体）である。
【００１８】
図２に示すように、導光体２は、前段導光体２００と後段導光体２０１の２つの部分からなる。導光体２はＸ軸方向（主走査方向、長手方向）に延長した棒状体であり、例えば石英ロッド等から形成される。本発明の照明装置では、四角柱の導光路に集光レンズを設置すると共に、光入射部１３の端部の半分（後段導光体２０１）に傾斜を設けたことが特徴である（後段導光体２０１の傾斜部については後述する）。集光レンズは光出射部２ａであり、導光体２の内部から外部に光を出射する領域であり、原稿１の被照射部に向かって光源１１からの光が照射される。
【００１９】
光散乱領域（光散乱層）２ｂは、光出射部２ａと対向する、導光体２の前段導光体２００の表面に形成される。透明体３は原稿１の搬送経路を形成し、また、装置の内部に混入する異物などを防止する役目を担い、アクリルやポリカーボネートなどの透明樹脂、透明ガラス材等から形成される。導光体２の光出射部２ａから出射した光を原稿１に照射するとともに、原稿１により反射された光を透過して読取光学系５に入射させるものである。読取光学系５（ロッドレンズアレイ）は、原稿１から反射された反射光が光軸方向から入射するように設けられ、その反射光を収束するものである。
【００２０】
センサＩＣ４は、読取光学系５で収束された光を受光し、光電変換して電気信号を出力するセンサである。センサＩＣ４は、半導体チップなどで構成された光電変換部、その他の駆動回路等を搭載している。センサ基板６は、センサＩＣ４やその他の電子部品を載置する基板である。信号処理ＩＣ７は、センサＩＣ４に受光した信号を信号処理するものであり、ＣＰＵやＲＡＭと連動して信号処理を行うＡＳＩＣからなり、他の電子部品と共にセンサ基板６に載置される。外部コネクタ８（図３参照）は、センサＩＣ４からの光電変換出力やその信号処理出力を含む入出力信号のインターフェースとして用いられる。筐体９は、導光体２、読取光学系５、およびセンサ基板６を収納、保持するように設けられ、例えば金属やプラスチックから形成される。
【００２１】
図３は、実施の形態１による画像読取装置の組立図である。なお、図２は、図３に示すＡ−Ａ´の断面における、組み立てられた画像読取装置に相当する。図３に示すように、画像読取装置は導光体２を含み、その両端部にホルダー（ＬＥＤホルダー）１０が配置される。ホルダー１０の中には光源（ＬＥＤチップ）が収納され、かかる光源から導光体２に光が入射する。ホルダー１０は、導光体２の一方の端部にのみ配置してもよい。また、実施の形態１では、導光体２、読取光学系５、センサＩＣ４は、原稿１の有効読み取り幅（主走査方向の有効読取幅）と同等以上の長さを有している。
【００２２】
図４は、画像読取装置の導光体２（前段導光体２００）の光伝播を説明する模式図であり、導光体２の端部周辺における部分的な断面を示す。図４において、光源１１はＬＥＤチップ等からなり、通常、可視光や赤外、紫外光などを発する。基板１２には光源１１が載置されるとともに、光源１１を駆動する電極パターンなどが形成される。コネクタ８（図３参照）は、光源１１駆動用の電源端子であり、電源は外部から供給される。光源１１から出射した光は、導光体２に入射し、導光体２の内部を反射しながら主走査方向（図４では左右方向）、すなわち原稿１の搬送方向に対して直交方向に伝搬する。光源１１の近傍では、直接外部に光が放射しないようにＬＥＤホルダー１０の内部壁面で反射され主走査方向に伝搬する。
【００２３】
光散乱領域２ｂは、導光体２の一部（光散乱領域の形成領域）に白色顔料等の光反射性の塗料を塗布したものや、粗面加工したもの、鋸歯状のプリズム形状加工、または、ピラミッド状のエンボス形状加工したものから形成することができる。特に、プリズム形状加工やエンボス形状加工を用いる場合は、導光体２の成形時に同時に成形することも可能である。なお、円柱型（ロッド型）導光体のように平坦領域の無い導光体２では、外周の一部を削り平坦化して光散乱領域２ｂとしても良い。
【００２４】
次に、図４を用いて、導光体２を備えた照明装置及びそれを用いた画像読取装置の動作について説明する。光源１１から導光体２（前段導光体２００）に入射した光は、導光体２に形成された光散乱領域２ｂにより散乱されながら伝搬し、その一部が導光体２の光出射部２ａから出射する。この出射光は原稿１の搬送方向（Ｙ軸方向）に対して直交方向に亘って均一な輝度ないし強度を有する。出射光はそれぞれ原稿１の照射部に照射し、原稿１により反射された反射光は読取光学系５を通ってセンサＩＣ４により受光される。センサＩＣ４では、光強度が電気信号に光電変換され、その電気信号はセンサ基板６におけるＡＳＩＣ７等により信号処理され、最終的には外部コネクタ８から外部に原稿１の画像信号として出力される。
【００２５】
図５は、画像読取装置の駆動回路のブロック図である。タイミングジェネレータのシステムクロック（ＳＣＬＫ）に同期して、ＣＩＳのクロック信号（ＣＬＫ）と同期したスタート信号（ＳＩ）のタイミングで、受光部は光電変換されたアナログ出力（ＳＯ）を得る。ＳＯはＡＳＩＣ７でアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換され、信号処理回路では、サンプル・ホールドを含むシェーディング補正や全ビット補正などが行われる。信号データの補正には、信号データを記憶したＲＡＭ領域と基準データを記憶したＲＡＭ領域からデータを採取し、演算加工する。なお、ＡＳＩＣ７のＣＰＵ、ＲＡＭ及び信号処理回路をまとめて信号処理部と呼ぶ。
【００２６】
図６は、画像読取装置の光路を説明する模式図である。図６は、図２と同じ断面を示し、図２と同一符号は同一または相当箇所を示す。
図６に示すように、導光体２の光出射部２ａから出射した光は原稿１の照射部１ａに照射し、その反射光が読取光学系５を通過してセンサＩＣ４に至る。図４で述べたように、導光体２に入射された光は、光散乱領域２ｂにより散乱反射され、その一部が光出射部２ａから出射して透過体により屈折し、原稿１の照射部１ａに照射する。図６の断面（ＹＺ平面）において、原稿１の照射部１ａへの照射角度は、光散乱領域２ｂと導光体２の光出射部２ａとを結ぶ延長線と読取光学系５の光軸で決まる照射角度Ｃとなる。
【００２７】
図７は、実施の形態１にかかる画像読取装置の導光体２の光伝搬を説明する模式図であり、図６の左側の導光体２を拡大したものである。導光体２端部の基板１２に載置された光源１１から放出された光は、導光体２内に取り込まれ、導光体２内を伝播する。導光体２内を伝播する光は、導光体２に設けられた光散乱領域２ｂで散乱されて、その一部が主走査方向（紙面に垂直な方向）に沿って徐々に導光体２の光出射部２ａから出射される。導光体２の光出射部２ａから出射された光は原稿１の照射部１ａを照明する。ここで、図７の光散乱領域２ｂが設けられている右半分の導光体２を前段導光体２００、左半分を後段導光体２０１と規定する。
【００２８】
導光路２は主走査方向（長手方向）に光を伝搬させる役目を担い、その中を光が全反射を繰り返しながら進行する。一方、導光路２には光散乱領域２ｂが設けられており、光散乱領域２ｂで反射された光の一部は、光散乱領域２ｂに対向するように設けられた光出射部２ａから外部に放出される。
【００２９】
次に、図８を用いて原稿１上での光量分布について説明する。画像読取装置の透明体３から原稿１までの距離が大きくなると、原稿１上の照明領域が狭くなる問題が発生する。例えば、原稿読取位置が、透明体３から０ｍｍの場合と、１５ｍｍの場合、原稿読取位置上での主走査方向の光量分布は図８のようになる。原稿１までの距離が１５ｍｍの場合は、画像読取範囲内において、主走査方向両端の照明光量がなまってしまい（光量が不足してしまい）、原稿１の読取範囲内で均一な光量分布を確保できていない。ここで照明領域とは、画像読取範囲内において、光量分布が略一定の領域、即ち、主走査方向両端の照明光量がなまった領域を除いた領域をいう。
【００３０】
この原因について、図９を用いて説明する。原稿１上の光量分布は、導光体２の両端に設置された光源１１からの光が光散乱領域２ｂで散乱されて原稿１に照射されて形成される。その際、導光体２を伝播する光は光散乱領域２ｂに接触するたびにその一部が導光体外に出射されるため、導光体２の片側から入射した光は他端にはあまり届かない。このため、原稿面上で両端での光量分布は導光体両端に設置された光源１１のどちらかに大きく依存することになる。ここで、図９に示すように、光は主走査方向に対して、所定の角度Ｄで出射されため、原稿面１から透明体３までの距離が大きくなるほど光量が大きく低下した領域（無効領域）が広がり、主走査方向両端の光量分布になまりが発生する。
【００３１】
このなまりの問題を解決する方法として、導光体２の主走査方向の長さを延長することで主走査方向の照明範領域を延長し、光量分布両端のなまりを防止する方法が考えられる。しかしながら、実際に導光体２を延長しても均一な光量分布を得ることはできない。
【００３２】
即ち、主走査方向の照明領域を延長するには導光体２を延長すると共に、導光体２から外部に散乱光を照射するための光散乱領域２ｂも延長する必要がある。しかしながら、導光体２と光散乱領域２ｂの長さがともに延長されると、導光体２内を伝播している光が光散乱領域２ｂに入射する確率が高くなる。このため、光散乱領域２ｂに散乱されて導光体２外に射出される光量が増加し、導光体２の中心に到達する光量が、導光体２と光散乱領域２ｂを延長する前と比べて低下する。
【００３３】
この結果、導光体２の主走査方向の中心部の光散乱領域２ｂで散乱される光量が低下し、この部分で原稿１に照射される光量が低下する。即ち、主走査方向の理想光量分布（実線）と導光体を延長した場合の光量分布を示す図１０に破線で示したように、原稿面上の主走査方向の光量分布の中心光量が低下してしまう。
【００３４】
これに対して本実施の形態１では、導光体２の上面図である図１１に示すように、導光体２を、前段導光体２００と後段導光体２０１とから形成し、それぞれの光入射部１３を前段光入射面１３０、後段導光体１３１の二つに分け、前段光入射面１３０と後段光入射面１３１の間に角度を設けている。
【００３５】
一般に、ＬＥＤ等の光源１１は、放射分布を持っている。ＬＥＤの放射分布は通常、ＬＥＤの光出射面に垂直な光軸に対して０°方向に出射される光が最も強く、その光軸に対して出射角度が大きくなる程、光は弱くなる。本実施の形態１にかかる導光体２では、前段光入射面１３０の角度を０°（主走査方向（Ｘ軸方向）に垂直）とし、後段光入射面１３１との間に角度θを与える。後段光源１１１は、前段光源１１０と同様に、光軸が主走査方向（Ｘ軸方向）となるように配置される。
【００３６】
後段光源１１１から出射される光は、光軸が主走査方向（Ｘ軸方向）の光強度が最も強いが、後段光入射面１３１で光が屈折することにより、最も強い光強度が光軸１４１方向になる。光軸１４１が前段導光体２００に設置された光散乱面２ｂの中心法線（Ｘ軸方向の中心における法線）に向くように、後段光入射面の角度θを調整することで、前段導光体２００の主走査方向中心部に、後段光源１１１からの光が供給される。例えば、光散乱面２ｂの中心法線と光軸１４１が直交する方向に光が照射される。後段光源１１１から後段導光体２０１を通って前段導光体２００の主走査方向の中心付近に供給された光は、光散乱領域２ｂによって散乱され、導光体２の光出射部から原稿面上に向けて出射される。
【００３７】
この出射光は、導光体を延長することで発生する主走査方向の中心の光量が不足している領域に光を供給する。後段光入射面１３１に角度θを与えていない場合と比較して、後段光源１１１の光強度の最も強い部分（後段光源光軸１４１）を利用できるため、光量が不足している領域に効率良く光を供給することができる。
【００３８】
ここで、後段導光体２０１に与える光の入射角の角度θは、以下のようにして決定される。即ち、後段光入射面１３１に与えた角度をθ、導光体２の主走査方向の長さ（主走査長）をＬ、光散乱領域２ｂの法線と、屈折前の後段光源光軸１４１からの出射光の光軸との間隔をｈ、導光体２の屈折率をｎとすると、実施の形態１では、ｈ＝３ｍｍ、Ｌ＝３００ｍｍとするとｈ≪Ｌの条件より、以下の式１の条件を満たす必要がある。
【００３９】
ｓｉｎθ≦ｎ・ｓｉｎ（ｔａｎ−１（２ｈ／Ｌ））≒２ｎｈ／Ｌ （式１）
【００４０】
θが式１の範囲よりも大きな角度となると、後段導光体２０１から供給される光が前段導光体２００内で全反射条件を満たさなくなるため、角度θが大きくなると前段導光体２００からもれる光量が増加し、原稿面上の主走査方向の光量分布の均一性が修正できなくなる。
【００４１】
以上より、本発明の実施の形態１にかかる照明装置およびそれを用いた画像読取装置では、後段導光体２０１の光入射部である後段光入射面１３１に角度θの傾斜を持たせて、後段光入射面１３１から前段導光体２００の中心方向に光を供給する。これにより、導光体２を長くして主走査方向の両端の照明光量のなまりをなくしつつ、主走査方向中心の光量低下を防止し、均一な照明分布を得ることができる。この結果、主走査方向に渡って均一な読取が可能な画像読取装置を提供できる。
【００４２】
実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。図１２中、図１１と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
【００４３】
画像読取装置では、光源１１は基板１２に設置された上で、導光体２の光入射部に設置される。一般的な基板１２は板状であるため、前段光源１１０と後段光源１１１は、図１１に示すように、光軸が平行になるように基板１２に設置される。
【００４４】
これに対して、本実施の形態２にかかる画像読取装置では、図１２に示すように、前段光入射面１３０と後段光入射面１３１のそれぞれに対して、前段光源１１０および後段光源１１１の光軸が垂直になるように配置される。他の構造は、図１１の画像読取装置と同じである。
【００４５】
図１３は、前段光源１１０と後段光源１１１を別々に実装した場合であり、図１４は前段光入射面１３０と後段光入射面１３１の角度θにあわせて折り曲げた基板１２の上に、前段光源１１０、後段光源１１１を配置したものである。
本実施の形態２にかかる画像読取装置では、後段光入射面１３１に後段光源１１１の光軸１４１が垂直に入射するため、後段光入射面１３１でのフレネル反射を抑制し、後段光源１１１から後段導光体２０１に効率良く光を導入できる。また、後段光入射面１３１と後段光源１１１を平行に設置することで、後段光入射面１３１の近くに後段光源１１１を設置することが可能になる。後段光源１１１にＬＥＤを用いた場合、光は拡がるように放出されるため、後段光源１１１と後段光入射面１３１との距離が近いほど、導光体２に入射する光の量は多くなり、原稿面上に明るい光量分布を作ることができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態２にかかる画像読取装置では、後段光入射部１３１と後段光源１１１を平行に設置（後段光入射面１３１に対して後段光源１１１の光軸を垂直に配置）することにより、フレネル反射の影響を抑えるとともに、後段光入射面１３１に後段光源１１１を近づけ、導光体２に入射する光量を増加させて原稿面上で得られる光量を増加させることができる。
【００４７】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３にかかる画像読取装置の導光体の上面図である。図１７中、図１２と同一符号は、同一または相当箇所を示す。本実施の形態３にかかる画像読取装置では、後段導光体２０１の端部近傍にも光散乱領域２ｂ１が設置されている。他の構造は、図１２と同じである。
【００４８】
上述のように実施の形態１、２では、導光体２の主走査方向両端で光量のなまりが発生した場合、導光体２を延長して主走査方向の光量の均一性を確保していた。しかしながら、画像読取装置の制約上、導光体２を延長できないことがある。かかる場合は、図１５に示すように後段導光体２０１の両端に光散乱領域２ｂ１を設けることで、図１６に示すように、後段導光体２０１の両端からも光を射出して原稿１上の読取領域の両端に向けて光を射出する。
【００４９】
後段光源１１１の光軸１４１を、光散乱領域２ｂ１の中心を通るように設置することで、光散乱領域２ｂ１で効率よく光が散乱され、導光体２の主走査方両端での光量のなまりを緩和することができる。
【００５０】
光散乱領域２ｂ１がプリズムの場合、図１７のように後段光源１１１の光軸１４１に対してプリズムの向き（拡散領域２ｂ１の斜線方向がプリズムの向き）が垂直に交わるように光散乱領域２ｂを作製しても良い。また、図１８のように光散乱領域２ｂ１自体を後段導光体２０１に設置された光源１１１の光軸１４１に合わせて作製しても良い。図１７、１８のように光散乱領域２ｂ１を設置することで、より光が散乱され、主走査方向両端の光量なまりを改善できる。
【００５１】
また、図１９のように前段導光体２００と後段導光体２０１の光出射部２ａを一体化しレンズ形状としても良い。後段導光体２０１の光出射部２ａをレンズ形状とすることで、後段導光体２０１から射出された光を原稿１上に集光し、光量を高めることができる。
【００５２】
以上ように、実施の形態３にかかる照明装置及びそれを用いた画像読取装置によれば、光入射部１３に傾斜を持たせた後段導光体２０１の両端部に光散乱領域２ｂ１を設けることで、原稿面１が透明体３から離れた場合に発生する主走査方向両端の光量なまりを、導光体２の主走査方向の長さを伸ばすことなく改善することが可能となる。
【００５３】
実施の形態４．
図２０〜２２は、本実施の形態４にかかる導光体２を、図７と同一方向から見た場合の模式図である。図２０〜２２中、図７と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５４】
本実施の形態４では、光入射部１３の異なる導光体を接合して導光体２を形成している。図２０では、例えば円柱状の２つの導光体を接合して導光体２を形成している。円柱導光体２に光散乱領域２ｂを設けるためには、導光体２の側面の一部を削り、平面化した後、その領域にプリズム等を設ける。光散乱領域２ｂの位置を調整することで円柱導光体から出射される光の角度を調整することができる。例えば、前段導光体２００と後段導光体２０１のプリズム設置角度を調整することで、前段導光体２００、後段導光体２０１共に原稿１の画像読取領域に向けて容易に光を照射することができる。
【００５５】
図２１に示すように、接合する導光体２の形状は円柱形状でなくても良い。図２１に示すように、底面の間に角度を設けるなど、接合する角度を変化させることで後段導光体２０１の光出射角度を任意に決めることができる。
【００５６】
図２２、２３に示すように、３またはそれ以上の導光体を接合しても良い。前段導光体２００と後段導光体２０１の間の導光体を中段導光体２０２とする。上述のように、主走査方向に導光体２を伸ばしていくと導光体２内を伝播する光が光散乱領域２ｂにぶつかる確率が高くなり、散乱された光が導光体２から外部に出射されるため、導光体２の主走査方向の中心部に到達する光量が少なくなり光量分布の均一性が保てなくなることがある。そこで、更に導光体２０２を接合し、前段光入射面１３０、中段光入射面１３２、後段光入射面１３１を設け、それぞれに光源１１０、１１１、１１３を設置することで、前段導光体２００の主走査中心に光を集め、導光体から光を出射させることで、原稿面上の主走査方向の均一性を向上させることができる。
【００５７】
また、図２４に示すように、接合する導光体２は主走査方向の長さが違うものを接合してもよい。前段導光体２００、中段導光体２０２、後段導光体２０１の順で長さが短くなる導光体を、中央部分の位置を合わせて接合することで、中段導光体２０２、後段導光体２０１内を光が伝播し、主走査方向の両端で前段導光体２００に入射する光をなくすことができる。これにより、前段導光体２００の主走査中心部に集中して光を供給することができ、原稿面上の光量分布をより効率的に均一化することが可能となる。
【００５８】
以上のように、実施の形態４にかかる照明装置及びそれを用いた画像読取装置によれば、導光体２を結合した形状とすることで、後段導光体２０１から出射される光の角度を容易に調整できるため、原稿１から透明体３までの距離が遠いために発生する主走査端部の光量が不足した領域に光を照射することができると共に、導光体２を延長したため、導光体２の中心に到達し、光散乱面２ｂで散乱される光量が低下しても、原稿面上の主走査方向の照明の均一性を向上させることができる。
また、３以上の導光体を接合し、または主走査方向の長さの異なる導光体を接合することによっても、原稿面上の主走査方向の照明の均一性を向上させることができる。
【００５９】
実施の形態５．
図２５は、本実施の形態５にかかる導光体の上面図であり、図２６、２７、２８は、それぞれ図２５のα−α´、β−β´、γ−γ´での切断図である。
【００６０】
本実施の形態５では、前段導光体２００と後段導光体２０１の接合角度を調整して接合したものであり、前段導光体２００の半分の長さの後段導光体２０１を２本準備し、一方を右回りに、他方の左回りに回転させ、３本の導光体を接合したものある。
【００６１】
図２６〜２８からわかるように、前段導光体２００と後段導光体２０１の接合部の幅が導光体２の中心ほど広くなっている。接合部の幅が広いほど前段導光体２００に後段導光体２０１からより多くの光量が供給でき、即ち、図２５では、導光体２の両端部よりも中心部に近いほど、後段導光体２０１から前段導光体２０２に光が多く供給される構造となっている。このため、主走査方向の中心の光量不足を効率的に補うことが可能となる。
【００６２】
なお、実施の形態１〜５において、例えば図２５のように導光体２の一端について図示しながら説明したが、他端においても同様の構造となっている。
【符号の説明】
【００６３】
１…原稿 １ａ…原稿照射部 ２…導光体 ２００…前段導光体 ２０１…後段導光体 ２０２…中段導光体 ２ａ…光出射部 ２ａ１…平面光出射部 ２ｂ…光散乱領域 ２ｂ１…端部散乱領域 ３…透明体 ４…センサ（センサＩＣ） ５…読取光学系（ロッドレンズアレイ） ６…センサ基板 ７…信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ） ８…コネクタ ９…筐体 １０…ホルダー １１…光源 １１０…前段光源 １１１…後段光源 １１２…中段光源 １２…基板 １３…光入射部 １３０…前段光入射面 １３１…後段光入射面 １３２…中段光入射面 １４１…前段光源光軸 １４２…後段光軸光源 １４３…中段光源光軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取対象に読取光を照射するサイドライト方式の照明装置であって、
光を長手方向に導光する導光体と、
該導光体の長手方向に沿って設けられた光反射領域と、
該導光体の端面からなり、該長手方向に垂直な第１入射面と、該第１入射面に対して所定の角度で設けられた第２入射面と、
光軸が該第１入射面に垂直になるように該第１入射面の近傍に配置された第１光源と、該第２入射面の近傍に設けられた第２光源とを含み、
該第２光源から該第２入射面を通って該導光体に入射した光が、該第１光源から該第１入射面を通って該導光体に入射した光を部分的に補い、該読取光の光量分布を均一化することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
上記第２光源は、その光軸が上記第２入射面に垂直になるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
更に、上記第２入射面近傍の上記導光体に、上記第２光源から供給された光を反射する光反射領域が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
上記導光体は、上記第１入射面を有する第１導光体と、上記第２入射面を有する第２導光体とを、それぞれの長手方向が平行となるように接合してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
上記導光体は、上記第１入射面を有する第１導光体と、上記第２入射面を有する第２導光体とを、それぞれの長手方向が交差するように接合してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
上記長手方向において、上記読取対象の照射領域の長さは、該読取対象の読取領域の長さ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】
上記導光体の長手方向の中央近傍で、上記第２光源から供給されて上記導光体を導光する光の光軸が、上記第１光源から供給されて該導光体を導光する光の光軸の法線と交差することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置を用いて読取対象に読取光を照射することを特徴とする画像読取装置。
【請求項１】
読取対象に読取光を照射するサイドライト方式の照明装置であって、
光を長手方向に導光する導光体と、
該導光体の長手方向に沿って設けられた光反射領域と、
該導光体の端面からなり、該長手方向に垂直な第１入射面と、該第１入射面に対して所定の角度で設けられた第２入射面と、
光軸が該第１入射面に垂直になるように該第１入射面の近傍に配置された第１光源と、該第２入射面の近傍に設けられた第２光源とを含み、
該第２光源から該第２入射面を通って該導光体に入射した光が、該第１光源から該第１入射面を通って該導光体に入射した光を部分的に補い、該読取光の光量分布を均一化することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
上記第２光源は、その光軸が上記第２入射面に垂直になるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
更に、上記第２入射面近傍の上記導光体に、上記第２光源から供給された光を反射する光反射領域が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
上記導光体は、上記第１入射面を有する第１導光体と、上記第２入射面を有する第２導光体とを、それぞれの長手方向が平行となるように接合してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
上記導光体は、上記第１入射面を有する第１導光体と、上記第２入射面を有する第２導光体とを、それぞれの長手方向が交差するように接合してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
上記長手方向において、上記読取対象の照射領域の長さは、該読取対象の読取領域の長さ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】
上記導光体の長手方向の中央近傍で、上記第２光源から供給されて上記導光体を導光する光の光軸が、上記第１光源から供給されて該導光体を導光する光の光軸の法線と交差することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置を用いて読取対象に読取光を照射することを特徴とする画像読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１１−７１６９６（Ｐ２０１１−７１６９６Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２０３４４（Ｐ２００９−２２０３４４）
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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