JP2001268320A - ライン照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、特開平８−１６３３
２０号公報或いは特開平１０−１２６５８１号公報に開
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１０
５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１１１
ａ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１１１
ｂ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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】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。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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２０
００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。

【００２６】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＋Ｉｍｉ
ｎ） 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。

【００２７】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２
０００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２０
００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。

【００２８】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，２
Ｒ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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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２１
ａ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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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４
１ｂを形成することになる。

【００３７】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
おを印刷するのでは、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。

【００３８】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）４
４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４１
ｂ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。

【００３９】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。

【００４０】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，６
２Ｂ，６２Ｃはケースである。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
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。

【００４２】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。

【図面の簡単な説明】

【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】

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、３
ａ，２１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ…出射面、４，４
３…発光源基板、２１ｂ，４１ｂ…光散乱パターン、２
２，４２Ｂ，４２Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃ，６２Ｂ，６２Ｃ
…ケース、４４…発光源。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。