JP2001330734A

JP2001330734A - 導光体、ライン照明装置及び画像入力装置

Info

Publication number: JP2001330734A
Application number: JP2000380097A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Motomiya; 佳典本宮; Keisuke Maemura; 敬介前村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光源から発生する光を照明領域に効率的に出
射させることが可能な導光体、ライン照明装置及び画像
入力装置の提供。【解決手段】棒状の透明部材からなる導光体１０１
と、該導光体１０１の長手方向の端部に設けられた光源
１０２とを有し、導光体１０１は、前記透明部材内を伝
搬する光源１０２からの光を該透明部材の長手方向と略
垂直方向に散乱させる散乱マーク１０３と、該散乱マー
ク１０３により散乱された光を透明部材内で反射させる
ための曲面形状を有する反射面１１２と、該反射面１１
２で反射した光を前記透明部材外部へ出射させるための
光出射面１１３とを具備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導光体、ライン照
明装置及び画像入力装置に係り、特にファクシミリやコ
ピー機、ハンドスキャナ、光学的文字読み取り装置（Ｏ
ＣＲ）などに用いられるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば撮像素子で画像データ
を得る際には、対象物を照明するためのライン照明装置
が用いられている。ライン照明装置は、光源と導光体と
から形成されており、光源からの光を対象物に対し効率
的に照射することが求められている。

【０００３】この種のライン照明装置に用いられる導光
体の一例として、特開平８−１６３３２０号公報に開示
されたものがある。このライン照明装置の原理的な動作
を説明するための図を図１９に示す。

【０００４】図１９において、導光体１０１ａは透明樹
脂で作製されたもので、その端面には光源である発光ダ
イオード（ＬＥＤ）１０２ａが取り付けられている。カ
ラーイメージスキャナなどの用途の場合には、ＬＥＤ１
０２ａから出射した光は、導光体内部を壁面で反射しな
がら伝搬して、もう一方の端面に向かう。

【０００５】伝搬する光は、散乱マーク１０３ａにより
散乱される。散乱された光のうち全反射条件を満足しな
い拡散性の光は、光出射面１１３ａから外部に放出され
る。ここで、散乱マーク１０３ａは、白色塗料もしくは
拡散剤入りの塗料などからなる。

【０００６】この導光体の外側には、図２０に示すよう
に、反射板１２０ａが設置されている。散乱マーク１０
３ａで散乱した光は、導光体１０１ａの外へ放出されて
も、反射板１２０ａに当たった場合は再度導光体１０１
ａの中へ導かれる。ここで、反射板１２０ａは、白色の
拡散性反射材料からなる。

【０００７】導光体１０１ａの照明領域１０４ａに近い
部分は、光出射面１１３ａとして光を外部に出力するよ
うになっている。この光出射面１１３ａから出射された
光は、ガラス板１０５ａを介して照明領域１０４ａを照
明する。

【０００８】また、この例では、散乱マーク１０３ａに
より光の一部が導光体１０１ａの光出射面１１３ａから
外に放出されると、放出された光量だけ光の強度が低下
する。つまり、光の強度は光源から遠ざかるしたがって
次第に減衰する。そこで、光源から遠ざかるにしたがっ
て、光の取り出し効率を向上させて行くために、散乱マ
ーク１０３ａの密度を増加させたり、マークの幅を増加
させるなどして、照明領域１０４ａにおける照度を均一
にすることも行われていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、散乱マークで散乱した光が反射板で更に繰り
返し反射し、散乱するため、導光体から出射される光は
様々な方向に伝搬する成分を持っている。そのため、照
射領域から離れた領域まで照明してしまう不要な光を十
分抑制することが困難であった。従って、光源で発生す
る光を効率よく利用することが難しく、光源で消費する
電力を大きくすることなく十分な照度の照明を実現する
ことが難しいと言う課題があった。

【００１０】また、導光体の一端に設けられた単一の光
源により照明領域全体を照明するために、光源近傍の照
明領域の照度を上げて、照明領域全体を均一な照度にす
ることはできなかった。これは光源から発せられた光
が、散乱マークで散乱されたのち、光出射面より導光体
の外へ放出されて照明領域を照らしているためであり、
導光体の光源近傍では光の散乱が十分でないため、光出
射面から放出される光の量が少なく、その結果照度不足
となるのである。

【００１１】よって、従来の構成では、光源から離れた
照明領域の照度を上げることはできても、光源近傍の照
明領域の照度をあげ、照明領域全域を均一な照度で照明
することはできなかった。

【００１２】本発明の目的は、光源から発生する光を照
明領域に効率的に出射させることが可能な導光体、ライ
ン照明装置及び画像入力装置を提供することにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、簡易な構成に
より、照明領域全域を十分な照度で均一に照明すること
が可能な導光体、ライン照明装置及び画像入力装置を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、棒状の透明部材と、この透明部材内を
伝搬する光を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱
させる散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光
を前記透明部材内で反射させるための曲面形状を有する
反射面と、該反射面で反射した光を前記透明部材外部へ
出射させるための光出射面とを具備することを特徴とす
る導光体を提供する。

【００１５】また、本発明では、棒状の透明部材と、こ
の透明部材内を伝搬する光を該透明部材の長手方向と略
垂直方向に散乱させる散乱マークと、該散乱マークによ
り散乱された光を前記透明部材内で反射させるための曲
面形状を有する反射面と、該反射面で反射した光を前記
透明部材外部へ出射させるための第１の光出射面と、前
記散乱マークにより散乱された光を前記透明部材外部へ
出射させるための第２の光出射面とを具備することを特
徴とする導光体を提供する。

【００１６】また、本発明では、棒状の透明部材からな
る導光体と、前記透明部材の長手方向の端部に設けられ
た光源とを有するライン照明装置であって、前記導光体
は、前記透明部材内を伝搬する前記光源からの光を該透
明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させる散乱マーク
と、該散乱マークにより散乱された光を前記透明部材内
で反射させるための曲面形状を有する反射面と、該反射
面で反射した光を前記透明部材外部へ出射させるための
光出射面とを具備したことを特徴とするライン照明装置
を提供する。

【００１７】また、本発明では、棒状の透明部材からな
る導光体と、前記透明部材の長手方向の端部に設けられ
た光源とを有したライン照明装置であって、前記導光体
は、前記透明部材内を伝搬する前記光源からの光を該透
明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させる散乱マーク
と、該散乱マークにより散乱された光を前記透明部材内
で反射させるための曲面形状を有する反射面と、該反射
面で反射した光を前記透明部材外部へ出射させるための
第１の光出射面と、前記散乱マークにより散乱された光
を前記透明部材外部へ出射させるための第２の光出射面
とを具備したことを特徴とするライン照明装置を提供す
る。

【００１８】また、本発明では、棒状の透明部材からな
る導光体と、前記透明部材の長手方向の端部に設けられ
た光源と、前記透明部材より出射した光により照明され
た照明領域からの光を結像するための結像光学手段と、
この結像光学手段により結像された光を読み取るための
イメージセンサとを有した画像入力装置であって、前記
導光体は、前記透明部材内を伝搬する前記光源からの光
を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させる散乱
マークと、該散乱マークにより散乱された光を前記透明
部材内で反射させるための曲面形状を有する反射面と、
該反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射させる
ための光出射面とを具備したことを特徴とする画像入力
装置を提供する。また、本発明では、棒状の透明部材か
らなる導光体と、前記透明部材の長手方向の端部に設け
られた光源と、前記透明部材より出射した光により照明
された照明領域からの光を結像するための結像光学手段
と、この結像光学手段により結像された光を読み取るた
めのイメージセンサとを有した画像入力装置であって、
前記導光体は、前記透明部材内を伝搬する前記光源から
の光を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させる
散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前記
透明部材内で反射させるための曲面形状を有する反射面
と、該反射面で反射した光を前記導光体外部へ出射させ
るための第１の光出射面と、前記散乱マークにより散乱
された光を前記透明部材外部へ出射させるための第２の
光出射面とを具備したことを特徴とする画像入力装置を
提供する。

【００１９】一方、本発明では、棒状の透明部材からな
る導光体と、前記透明部材の長手方向の第１の端部に設
けられた光源とを有したライン照明装置であって、前記
導光体は、前記光源から発せられた光を散乱する散乱マ
ークと、該散乱マークにより散乱された光を前記透明部
材外部へ出射させるための光出射面と、前記第１の端部
近傍に設けられ、前記光源から発せられた光の該第１の
端部に対向する第２の端部への伝搬をさえぎり、このさ
えぎられた光を前記光源近傍の前記光出射面から出射す
るように反射する反射部とを具備することを特徴とする
ライン照明装置を提供する。

【００２０】また、本発明では、棒状の透明部材からな
る導光体と、前記透明部材の長手方向の第１の端部に設
けられた光源と、前記透明部材より出射した光により照
明された照明領域からの光を結像するための結像光学手
段と、この結像光学手段により結像された光を読み取る
ためのイメージセンサとを有した画像入力装置であっ
て、前記導光体は、前記光源から発せられた光を散乱す
る散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前
記透明部材外部へ出射させるための光出射面と、前記第
１の端部近傍に設けられ、前記光源から発せられた光の
該第１の端部に対向する第２の端部への伝搬をさえぎ
り、このさえぎられた光を前記光源近傍の前記光出射面
から出射するように反射する反射部とを具備することを
特徴とする画像入力装置を提供する。

【００２１】一方、本発明では、棒状の透明部材からな
る導光体と、前記透明部材の長手方向に沿って複数設け
られる光源とを備え、前記導光体は、前記光源から出射
された光を前記透明部材内で反射させるための曲面形状
を有する反射面と、該反射面で反射した光を前記透明部
材外部へ出射させるための光出射面とを具備したことを
特徴とするライン照明装置を提供する。

【００２２】また、本発明では、棒状の透明部材からな
る導光体と、前記透明部材の長手方向に沿って複数設け
られる光源と、前記透明部材より出射した光により照明
された照明領域からの光を結像するための結像光学手段
と、この結像光学手段により結像された光を読み取るた
めのイメージセンサとを有した画像入力装置であって、
前記導光体は、前記光源から出射された光を前記透明部
材内で反射させるための曲面形状を有する反射面と、該
反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射させるた
めの光出射面とを具備したことを特徴とする画像入力装
置を提供する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２４】まず、第１の実施形態について説明する。

【００２５】図１は、本実施形態にかかる導光体を用い
たライン照明装置の構成を示す図である。図１におい
て、導光体１０１は透明樹脂で作製されたもので、その
端面には光源となるＬＥＤ１０２が取り付けられてい
る。このように、導光体１０１の端面に光源となるＬＥ
Ｄ１０２を設けることにより照明装置が構成される。カ
ラーイメージスキャナなどの用途の場合には３色の光に
よる照明が必要なため、赤、緑、青の発光波長を持つ３
個または必要に応じてより多数の光源が取り付けられ
る。

【００２６】図１の場合は、各色につき１個ずつの計３
個のＬＥＤ１０２が取り付けられた例を示す。光源であ
るＬＥＤ１０２から出射された光は、導光体内部を壁面
に反射しながら伝搬し、もう一方の端面に向かう。高照
度の照明が必要な場合は両側側面に光源を設けるが、近
年のＬＥＤ発光効率の向上により、多くの用途において
片側端面にのみ光源を設けることで十分な光量を確保す
ることができるようになっている。片側端面にのみ光源
を設ける場合には、他の端面の反射を高くする処理を施
すことで、往復の伝搬光を利用することも可能である。
いずれにしろ、導光体１０１の内面の反射では、全反射
条件を満足する光線は減衰することなく伝搬するため、
高効率でエネルギーを伝送できる。

【００２７】伝搬する光は、散乱マーク１０３により散
乱される。散乱マーク１０３は、全反射条件を満足しな
い拡散性の光線を生成し、それが導光体１０１から外部
に放出され、ガラス板１０５を介して、照明領域１０４
を照明する。散乱マーク１０３は、導光体の所定位置に
塗布された白色塗料、拡散剤入りの塗料、拡散性の表面
を有する金属、紙、樹脂その他の小片の部材を透明接着
剤を介して貼付けしたものなど多様な構成手段があり、
性能のほか、製造性やコスト等の観点も含めて用途に応
じて適したものを選択する。

【００２８】また、導光体１０１表面の所定領域の形状
を変化させてもよい。例えば、散乱マークとする一の表
面を拡散性の粗面とするような微少な起伏を形成しても
よく、あるいは所定形状の起伏を形成して反射面を構成
し、全反射条件で伝搬してきた光線を所定方向へ反射、
屈折などさせる作用を利用しても良い。

【００２９】このように散乱マークの具体的な構成手段
には各種のものがある。図１に示した実施例では、白色
塗料を細い矩形形状領域に塗布したものを散乱マーク１
０３としているが、他の構成手段による散乱マークを用
いてもよく、本発明は散乱マークの具体的構成手段によ
って限定されるものではない。その他の散乱マークの構
成については、後述する。

【００３０】散乱マーク１０３により伝搬光の一部が光
出射面１１３より導光体の外に放出されると、伝搬光の
強度は光源から遠ざかるにしたがって次第に減衰する。
そこで、光源から遠ざかるにしたがって、光の取り出し
効率を向上させていくことで、照明領域における照度を
均一にすることが可能になる。このための具体的手段と
して、図１の例では、光源から遠ざかるにしたがって、
散乱マーク１０３の密度を増加させている。また、散乱
マークの幅を増加させるなどの方法でもよい。

【００３１】導光体に突起やくぼみを形成する散乱マー
クの場合には、その大きさや深さ、密度を変化させる方
法、粗面を構成する散乱マークの場合は、その粗面の表
面粗さを変化させる方法などがある。このように、照度
の均一性を実現するための手段は各種可能であるが、本
発明はこれらの手段によって限定されるものではない。

【００３２】図２は、本発明の第１実施形態に関わる照
明装置に用いられる導光体断面形状と照明光の光路を示
す図である。図で、原稿の読み取り位置１０４の像は、
ガラス板１０５を介してセルフォックレンズ１０６で結
像され、ＣＣＤリニアイメージセンサ１０７でラインデ
ータとして読み取られる。原稿の読み取り位置１０４を
照明する照明装置は、導光体１０１、導光体の後ろ側
（光出射面と対局する位置）の稜線部分１１１近傍に形
成された散乱マーク１０３、および図示していない導光
体の端面に付置されたＬＥＤなどの光源などからなる。
セルフォックレンズアレイ、ＣＣＤリニアイメージセン
サ、照明装置は、一体化されてイメージセンサモジュー
ルを構成する。

【００３３】本実施形態に関わる照明装置では、図示さ
れない光源から発した光は、導光体の長手方向に反射を
繰り返しながら伝搬する。伝搬の途中で、後ろ側の稜線
部分１１１近傍に形成された散乱マーク１０３に光が当
たると、ほとんど全ての光は臨界角以上の入射角となる
ため全反射し、反射面１１２において光の損出は発生し
ない。反射した光は光出射面１１３を通って導光体外部
へ射出されるが、この光出射面１１３に垂直に伝搬して
きた一部の光以外はここで屈折作用により偏向される。
導光体１０１から出射された光はガラス板１０５に斜め
に入射する。この表面でも屈折により進行方向が偏向さ
れる。

【００３４】図１では照明装置のみを図示したが、これ
を用いて画像入力装置を構成する場合には、例えば図２
のように、照明領域の正面に投影光学系を構成してセル
フォックレンズアレイなどの正立等倍結像素子を利用す
れば、原稿に近い位置にＣＣＤラインセンサなどの撮像
素子を設置して結像することが可能であり、光源、導光
体、レンズアレイ、ラインセンサ素子を一体化した小型
の画像入力装置を構成することも可能である。

【００３５】なお、こうして構成される画像入力装置
は、画像の一ラインを入力するライン画像入力装置であ
る。したがって、二次元の画像全体を入力するために
は、原稿とライン画像入力装置の相対位置を変化させる
走査機構なども含めた装置を構成する必要がある。走査
機構としては、画像入力装置を固定して、原稿を自動的
に異動させる方式、または原稿を固定して画像入力装置
を自動的に移動させる方式、あるいは手軽な装置とする
ために走査は人力を動力として用いる形、即ち手動で行
い走査機構はその移動距離を検知する機能を負うといっ
た方式も考えられる。このように、画像入力装置として
は、二次元画像入力装置、およびその部分装置としての
画像入力装置などの形態があるが、本発明はこれらいず
れの方式も含むものである。

【００３６】導光体１０１の反射面１１２は、稜線部分
１１１から出た光が、反射し、光出射面１１３およびガ
ラス板１０５の表面で屈折した後、正しく原稿読み取り
位置１０４を照射するように、設計された曲面である。
この実施形態のように、ガラス板１０５を介して原稿を
読み取る場合、外界から光学系を隔離することが可能に
なるため、外界から進入する埃などのダストにより装置
が劣化するのを防止することができる。

【００３７】なお、ここでガラス板と称した透明板は、
アクリル、ポリカーボネイトその他の樹脂板であっても
構わないが、その際は傷に弱くなるため、保護コーティ
ングなどの表面処理することが望ましい。また、ガラ
ス、樹脂のいずれの場合も、光の反射による損失を抑制
するために、反射防止膜のコーティングなどを施すこと
も可能である。これらの材料や処理の選択は、装置の用
途や価格などに応じて装置毎に決められるもので、本発
明を限定するものではない。

【００３８】反射面１１２の具体的形状の定め方は、特
定の設計方法に限定されるものではないが、ガラス板の
厚さや屈折率、装置のサイズなどに応じて柔軟に設計で
きる手法が望ましい。本実施形態の場合、断面図におけ
る点１１１から出た光が反射面１１２で反射し、屈折面
を二面（導光体１０１の光出射面１１３と、ガラス板１
０５の上部面）経た後、一点に収束することが求められ
ている。しかしながらこのような問題の厳密解を解析的
に求めることは、一般には困難なことである。したがっ
て、何らかの近似解法による設計が必要となる。通常、
反射面１１２の曲面形状を、いくつかの未知の設計パラ
メータを含む数式で記述しておき、いくつかのサンプル
光線に対して、光路が所望のものに近づくように最適化
の処方にしたがって設計パラメータを決定してゆく方法
が考えられる。

【００３９】ここでは、装置設計のプロセスにおいて、
ガラス板１０５の材料と厚さ、導光体１０１の材料と光
出射面１１３の位置が先に決まる場合を想定し、光路を
逆向きに追うモデルを用い、最小二乗法に基づく最適化
計算で曲面を決定した。図で、原稿の読み取り位置１０
４は、照明角度２５度から６３度で照明するものとし、
この間の照明角度となる光線４１本をサンプル光線とし
て、この光線を逆向きに追跡し、二度の屈折と、一度の
反射の後、光線が稜線部分１１１になるべく近づけよう
に最適化計算を行った。もう少し具体的には、逆向きに
光線追跡した場合の、反射後の各光線から稜線部分１１
１までの距離の二乗和が最小となるように非線形型最小
二乗法の処方にしたがって曲面を定めた。曲面形状は、
図のようにガラス面に対して４５度傾いて設定された光
出射面１１３に沿ってＸ軸を設定し、それと垂直な方向
にＺ軸を設置して、曲線を表す式は、次に示す式（１）
とした。

【００４０】Ｘ＝Ｃ(１)Ｚ＋Ｃ(２)Ｚ²＋Ｃ(３)Ｚ³＋Ｃ(４)Ｚ⁴＋Ｃ(５)Ｚ⁵＋Ｃ(６)Ｚ⁶＋Ｃ(７)Ｚ⁷＋Ｃ(８)Ｚ⁸＋Ｃ(９)Ｚ⁹＋Ｃ(１０)Ｚ¹⁰＋Ｃ(１１)Ｚ¹¹＋Ｃ(１２)Ｚ¹ ² …式（１）係数Ｃ（１）、Ｃ（２）、…、Ｃ（１２）が曲線を特定
する未知の設計パラメータである。

【００４１】ここでは上述のように、４１本のサンプル
光線と、１２個の未知パラメータを用いて設計したが、
これらの数字は次のように定める。まず、十分な自由度
と考えられるだけの未知のパラメータを設定する。次
に、この自由度に対応する数より十分多数のサンプル光
線を設定する。もし、サンプルが不十分の場合、サンプ
ル光線に対しては距離の二乗和が小さくなるものの、サ
ンプル光線近傍の光線に対しては大きな距離となってし
まうような解に収束してしまう場合がある。解の妥当性
や、残差の大きさなどを見ながら、妥当な解が得られて
いるかどうか確認することで、妥当な設計を実現する。
本実施形態では、次の値となった。ただし、Ｅは十のべ
き乗を表す。

【００４２】

【表１】このように、ガラス板のような透明板を介して原稿を読
み取る装置に対しても、最適化などの手法により定めた
形状の反射面を有する導光体を形成することで、読み取
り位置以外を照射する無駄な光を極力抑え、有効で効率
的な照明を実現することができる。

【００４３】第１の実施形態では、長手方向に一定の断
面形状を有する導光体を用い、散乱マークの効率を調整
して長手方向の照度の均一性を実現する方法を示した。
これに対して、光源から離れるにしたがって導光体の断
面積を小さくすることによって光の取り出し効率を調整
する方式もある。この方法によって、あるいはこの方法
を併用することで、均一な照明を高効率で実現すること
も可能である。この場合、導光体の断面形状は、長手方
向の位置にしたがって少しずつ変化していく。この際、
通常は面積の減少を伴う形が設計しやすい。このよう
に、断面形状が変化する場合でも、その変化はゆるやか
であり、各位置での断面形状を、これまで説明した実施
形態と同様の形状とすれば、同様の作用で高効率の良好
な照明を実現できる。

【００４４】続いて、第２の実施形態について説明す
る。

【００４５】図３は、第２実施形態に係る照明装置の全
体構成を示す図である。

【００４６】図３において、導光体１０１は透明樹脂で
作製されたもので、その端面には光源であるＬＥＤ１０
２が取り付けられている。本実施形態においても前記第
１の実施形態と同様に、赤、緑、青の発光波長を持つ３
個のＬＥＤ１０２が取り付けられている。

【００４７】光源であるＬＥＤ１０２から出射した光
は、導光体１０１内部を壁面に反射しながら伝搬し、も
う一方の端面に向かう。伝搬した光は、散乱マーク１０
３により散乱される。散乱マーク１０３は、全反射条件
を満足しない拡散性の光線を生成し、それが導光体１０
１から外部に放出され、照明領域１０４を照明する。

【００４８】図４は、本実施形態に係る照明装置の導光
体１０１の断面形状を示す図である。図において、点
Ｆ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ３、Ｐ５を通る太線で囲まれ
た部分が導光体の断面形状である。点Ｐ１と点Ｐ２を結
ぶ曲線は長径ａ、短径ｂの楕円の一部である。点Ｆはそ
の一焦点であり、点Ｆ’は他の一焦点である。散乱マー
クは、点Ｆの近傍に形成する。点Ｐ１は、点Ｆを通り、
楕円の長軸に垂直な直線が楕円と交わる点である。点Ｆ
にある散乱マークから発した光線が点Ｐ１に到達したと
き、楕円弧に入射する角度が臨界角以上であれば、楕円
弧での反射は全反射となり、反射光はもう一方の焦点
Ｆ’へ向かう。このような条件のとき、楕円弧Ｐ１Ｐ２
上の任意の点Ｒ１において、入射角度は臨界角以上とな
るので、反射は全反射であり、反射光はＦ’へ向かう。
線分ＦＰ２と線分Ｐ１Ｆ’の交わる点を点Ｐ３とする。
また、点Ｆ’を中心とし、点Ｐ２を通る円弧が線分Ｐ１
Ｆ’と交わる点をＰ４とする。円弧Ｐ２Ｐ４は導光体１
０１の断面の一部をなす。楕円弧Ｐ１Ｐ２で反射した光
線は円弧Ｐ２Ｐ４に垂直に入射するため、そのまま直進
して点Ｆ’へ向かう。この点Ｆ’近傍が照明領域１０４
となる。点Ｐ３から点Ｐ５へ向かう曲線は、点Ｆを発し
た光が曲線上の点Ｒ２で屈折した後に点Ｆ’へ向かうよ
うに定められた曲線である。以上のように断面形状を構
成することで、散乱マークで散乱された光が、効率よく
照明領域へ導かれる。

【００４９】曲線の形状を具体的数値で定める手順を次
に説明する。まず、楕円の式は次の式（２）の通りとな
る。

【００５０】（ｘ／ａ）²＋（ｙ／ｂ）²＝１ …式（２）楕円の中心Ｏから焦点Ｆまでの距離ｆは、次の式（３）
で表すことができる。

【００５１】ｆ²＝ａ²−ｂ² …式（３）点Ｐ１における入射角θ（入射光の進行方向と、面の法
線とのなす角度）は、次の式（４）で与えることができ
る。

【００５２】ｔａｎθ＝ｆ／ａ …式（４）屈折率がｎの媒体の臨界角θｃは、次の式（５）で与え
ることができる。

【００５３】ｓｉｎθｃ＝１／ｎ …式（５）さらに次の式（６）を満たすようにｆを設定する。

【００５４】ｆ≧ａ・ｔａｎ（ｓｉｎ^-1（１／ｎ）） …式（６）すなわち、ａの値が与えられれば、ｆ、ｂの値が定ま
り、点Ｆ、点Ｆ’の位置と、更に点Ｐ１の位置が決ま
る。次に、導光体と照明領域の距離として確保するべき
動作距離の制約から点Ｐ２の位置が定められる。これら
が定まると、線分ＦＰ２と線分Ｐ１Ｆ’の交わる点とし
て点Ｐ３も定まり、更に点Ｐ４の位置も定められる。点
Ｐ５の位置は、点Ｆから点Ｐ３を経由して点Ｆ’に至る
光路長と、点Ｆから点Ｐ５を経由して点Ｆ’に至る光路
長とが等しくなる条件から定まる。点Ｐ３から点Ｐ５に
至る曲線は、点Ｆから曲線上の任意の点Ｒ２を経由して
点Ｆ’に至る光路長がすべてこれらと等しくなるという
条件から求まる。ただし、より簡便な近似として、点Ｐ
３から点Ｐ５に至る適当な滑らかな曲線を設定しても十
分な性能の得られる場合が多い。

【００５５】続いて、第３の実施形態について説明す
る。

【００５６】図５は、第３の実施形態に関わる照明装置
の導光体断面形状を示す図である。この図で、照明領域
１０４の中心付近に焦点がある楕円を反射面とするよう
に、第２の実施形態で示した導光体の形状を２つ組み合
わせた形状になっている。点Ｆ１および点Ｆ２で示した
部分が一方の焦点であり、これに対応する辺の近傍に散
乱マークが形成される。照明領域１０４におかれた原稿
で反射した光は、導光体１０１を通過した後、レンズア
レイ１５０で結像される。

【００５７】さらに、第４の実施形態として、図６に導
光体断面形状の変形例を示す。

【００５８】焦点Ｆと点Ｐ３を直線で結び、直接光が発
生しないようにしたもので、すべての光が楕円弧で反射
する。境界面形状（点Ｐ２と点Ｐ４を結ぶ曲線部分）を
Ｆ’を中心とする円弧ではなく、斜めに向いた凸面とし
たことで、集光点をＦ’より近く、かつ偏向した位置
Ｆ”にすることができている。このように、実際の集光
点を、ある程度の任意性をもって設定することが可能で
ある。

【００５９】そして、第５の実施形態として、図７に導
光体断面形状の他の変形例を示す。

【００６０】散乱マーク位置を焦点とした放物線形状の
反射鏡面を構成した例である。点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ曲
面に反射した光は、平行光となるので、導光体１０１か
ら出射する際の境界面形状（点Ｐ２と点Ｐ４を結ぶ曲線
部分）を、凸レンズ形状とし、焦点Ｆ”に向かうように
形成している。

【００６１】図８は、これまで説明してきた導光体１０
１に形成される散乱マーク１０３の形状を各種示したも
のである。同図は、図１等に示された導光体１０１を裏
側から見た状態となっている。

【００６２】（ａ）は、図３（図１）で示した散乱マー
クと同様のものをＦに相当する辺を挟む両側の面に形成
したものである。（ｂ）は、くぼみのある形状として形
成したものである。（ｃ）は、面取りのように約４５度
に辺の角を落とした形に形成したものである。また、
（ｄ）は、（ｃ）のような面取りを連続して形成したも
のであり、なおかつ光源から離れるにしたがって散乱マ
ークを広く形成して照度の一様化を実現している。
（ｅ）は、散乱マークを三角形状の切り欠きとして形成
したものである。

【００６３】ここで、（ａ）〜（ｃ）、（ｅ）は、いず
れも同一形状の散乱マークを、光源から遠ざかるにした
がって高い密度となるように形成した例である。（ｆ）
は（ｅ）と同様の三角形状の切り欠きであるが、密度は
ほぼ一定とし、光源から遠ざかるにしたがって形状が次
第に大きくなるように形成したものである。

【００６４】このように（ａ）〜（ｃ）のいずれも、導
光体としての全反射条件が崩れる形状を形成してあれば
散乱マークとしての機能を実現できる。切り欠き面で反
射した光が有効に照明光として利用できるように面の向
きが定められていたり、表面粗れによる拡散を利用する
などで光が十分な効率で取り出せる場合には特段の表面
処理はなくてよい。しかしながら、切り欠き部分の面に
白色の塗装処理をしたり、反射膜を形成したり、それら
を組み合わせたりすることなどの方法で効率を調整し、
全体の性能を向上させることも可能である。これらの選
択は、製造コストと必要な性能との兼ね合いで決定され
るものであり、本発明はこの選択により限定されるもの
ではない。また、いくつかの例ではマークが不連続に形
成されているが、（ｄ）のように連続したマークになっ
ていても構わない。これらの変形例はいずれも、導光体
の断面形状を工夫して効率よく光を照明領域へ導こうと
する本発明の主旨にしたがうものであり、いずれも本発
明に含まれるものである。

【００６５】続いて、第６の実施形態について図９乃至
図１１を参照して説明する。

【００６６】図９は、第６の実施形態に係る照明装置の
斜視図であり、照明装置１は、透過性を有する透明樹脂
から形成される導光体２と、導光体２の一端に設けられ
る光源のＬＥＤ３とから構成される。照明装置１がカラ
ーイメージスキャナなどの用途に用いられる場合には、
ＬＥＤ３は３色の光による照明が必要なため、赤、緑、
青の発光波長をそれぞれもつＬＥＤが３個設けられる。
また、ＬＥＤ３は必要に応じて複数個設けられ、本実施
形態では、各色１個ずつの計３個のＬＥＤ３が取り付け
られている。

【００６７】また導光体２の内部には、ＬＥＤ３から発
せられた光を散乱させ光出射面４から外に放出するため
の散乱マークである反射プリズム５が形成されている。
反射プリズム５は、導光体２の曲面状の上面（反射面）
と平面状の側面（隣接面）とがぶつかり合う稜線部分に
切欠状の楔型凹部が形成されたものであり、ＬＥＤ３か
ら発せられた光が導光体２の一端から他端に進む方向に
沿って列状に複数個形成される。この複数の反射プリズ
ム５は、互いに離間して形成され、その離間距離は、導
光体２の他端に近づくにつれて小さくなるよう設定され
る。尚、導光体２の一端の面と他端の面とは略平行に形
成されている。なお、反射プリズム５は、図８（ｅ）に
示した散乱マークに相当するものである。

【００６８】更に、ＬＥＤ３が設けられた導光体２の端
部近傍には、ＬＥＤ３から発せられ導光体２の他端に伝
搬していく光の一部をさえぎるように反射部である貫通
孔７が穿設され、この貫通孔７の表面でこのさえぎられ
た光を反射して、ＬＥＤ３近傍の照明領域６端部付近に
光を出射する。

【００６９】また、導光体２の光出射面４から照射され
る光は、導光体２の構造上、導光体２の内部における光
の伝搬方向と略直交する方向に出射されるため、導光体
２と照明領域６とは略平行なる配置関係をもつ。

【００７０】このような構成であれば、ＬＥＤ３から発
せられた光は、ＬＥＤ３が設けられていない導光体２の
他端に向かって導光体２の内壁に反射しながら伝搬さ
れ、他端に到達する途中に形成される反射プリズム５に
当たって散乱されて光出射面４より外へ出射される。導
光体２の内壁での反射は、全反射条件を満足するもので
あるため、反射によって光エネルギが減衰することがな
く、高効率で光エネルギを伝搬することができる。反射
プリズム５に当たって光は、全反射条件を満足し得ない
光となるため、導光体２の外へ放出される。

【００７１】また、貫通孔７の周囲の面に当たって反射
された光は、導光体２の他端に伝搬する光とは逆方向に
伝搬されることになり、実質的に反射プリズム５に当た
って反射されることなく、直接ＬＥＤ３近傍の光出射面
４から外に放出され、ＬＥＤ３近傍の照明領域６端部に
照射される。

【００７２】導光体２のいずれの光出射面４から出射さ
れた光は、光出射面４と照明領域６との間に配置される
ガラス板８を通って照明領域６に到達する。

【００７３】出射された光が照明される照明領域は、光
により読み取りが行われる画像などの情報が記載された
紙などの平面状の記録媒体表面に光が照射された部分で
ある。

【００７４】尚、反射プリズム５の代わりに、反射部と
して、白色塗料もしくは拡散剤入りの塗料を導光体２の
表面に塗布することや、表面が拡散性を有する金属、
紙、樹脂などの部材を透明な接着剤により貼付するなど
して散乱マークを設けることもできる。また、反射プリ
ズム５の大きさ、深さ、密度は、光出射面４から照射さ
れる照度をより均一にするために適宜最適な形態にする
ことは可能である。

【００７５】以上述べたような第６の実施形態では、導
光体２のＬＥＤ３近傍に貫通孔７を穿設することによ
り、ＬＥＤ３からの光が貫通孔７によりＬＥＤ３側に反
射されて光出射面４から放出されることによって、ＬＥ
Ｄ３近傍の照明領域６の照度を向上させることができ、
よって照明領域６の照度を均一にすることができる。

【００７６】ここで、本実施形態の照明領域の照度につ
いて、発明者が実験した結果を用いて説明する。

【００７７】図１０は、第６の実施形態に係る導光体の
上面図である。

【００７８】ＬＥＤ３から導光体２に入射された入射光
９は、反射プリズム５に当たるもの、貫通孔７の周囲の
面にあたるもの、反射プリズム５または貫通孔７のいず
れにも当たらず導光体２の他端に伝搬するものに分けら
れる。貫通孔７に当たった入射光９は、反射された反射
光１０となり、図中左方向に伝搬する。

【００７９】図１１は、図１０に示す導光体を使用した
場合と、貫通孔７がない従来の構成をする導光体を使用
した場合の各色のＬＥＤ３からの距離と照度の関係を示
すものであり、線Ｌは本発明であって青色ＬＥＤを使用
した場合、線Ｍは本発明であって緑色ＬＥＤを使用した
場合、線Ｎは本発明であって赤色ＬＥＤを使用した場
合、線Ｘは従来であって青色ＬＥＤを使用した場合、線
Ｙは従来であって緑色ＬＥＤを使用した場合、線Ｚは従
来であって赤色ＬＥＤを使用した場合を示している。

【００８０】線Ｌ、Ｍ、Ｎは、線Ｘ、Ｙ、Ｚと比べて、
ＬＥＤ３近傍の照明領域６の照度が大幅に向上されてい
ると共に、ＬＥＤ３から離れた位置でも照度が低下して
いないことが分かる。

【００８１】また、照明領域６の照度を均一するにあた
っては、ＬＥＤ３を複数設けることなく、またＬＥＤ３
の出力を上げず消費電力を抑制しつつ、光を効率よく光
出射面４から取り出すことができる。

【００８２】また、貫通孔７は、射出成形などにより、
成形型の導光体２に予め貫通孔７なる形状を形成して型
を作成しておけば、導光体２の作成と同時に貫通孔７を
形成することができるため、貫通孔７を形成するための
新たな製造工程を不要とすることができ、製造費用も削
減することができる。

【００８３】また、導光体２の光出射面４全域から均一
な光を照射することができるため、導光体の両端部に照
度が低く照射不可能な領域を作ることがないため、照明
装置の小型化に寄与する。

【００８４】続いて、第７の実施形態について図１２を
参照して説明する。

【００８５】尚、以下の各実施形態において第６の実施
形態と同一構成要素は同一符号を付し、重複する説明は
省略する。

【００８６】第７の実施形態の特徴は、反射部が導光体
２の一部が切り欠かれた切欠部１１であることである。

【００８７】図１２は、第７の実施形態に係る照明装置
の上面図であり、切欠部１１は導光体２のＬＥＤ３近傍
端部であって、反射プリズム５が形成される位置と異な
る場所に切欠き形成される。同図に示すとおり、切欠部
１１は、導光体２の厚み方向に貫通し、かつ光出射面４
に対して直角に切り欠かれておらず、ＬＥＤ３からの光
をＬＥＤ３近傍の照明領域に照射するために、角度を持
って形成されている。

【００８８】ただし、ＬＥＤ３からの光がＬＥＤ３近傍
の照明領域に照射され、照明領域全域の照度が略均一に
なれば、切欠部１１の形態はどのようなものでも良く、
例えば図中上下方向の切欠深さ（奥行き）、光出射面４
の切欠部１１の大きさ、図中左右方向の切欠幅は適宜設
定でき、また、図示しないが反射プリズム５が形成され
る面であって反射プリズム５の間に切欠部１１を形成し
てもよい。

【００８９】このような構成であれば、ＬＥＤ３からの
光の一部が切欠部１１のＬＥＤ３側の面に当たることに
よって反射されて、ＬＥＤ３近傍の照明領域に照射され
るため、照明領域全域にわたって均一な照度を得ること
ができる。

【００９０】続いて、第８の実施形態について図１３を
参照して説明する。

【００９１】第８の実施形態の特徴は、反射部が導光体
２の一部に形成された凹部であることを特徴とする。

【００９２】図１３は、第８の実施形態に係る導光体の
上面図であり、凹部１２は導光体２のＬＥＤ３近傍端部
であって、反射プリズムが形成される位置と異なる位置
の光出射面４に穿設され形成される。同図に示すとお
り、凹部１２は、光出射面４に開口部を有し導光体２の
図中上下方向で光出射面４に対して直角方向に奥行きを
持つ。

【００９３】ただし、ＬＥＤ３からの光がＬＥＤ３近傍
の照明領域に照射され、照明領域全域の照度が略均一に
なれば、凹部１２の形態はどのようなものでも良く、例
えば図中上下方向の奥行き、開口部面積、光出射面４に
対する角度は適宜設定することができ、また、図示しな
いが反射プリズム５が設けられる面方向から凹部１２を
形成することもできる。

【００９４】このような構成であれば、ＬＥＤ３からの
光の一部が凹部１２のＬＥＤ３側の面に当たることによ
って反射されて、ＬＥＤ３近傍の照明領域に照射される
ため、照明領域全域にわたって均一な照度を得ることが
できる。

【００９５】続いて、第９の実施形態について図１４を
参照して説明する。

【００９６】第９の実施形態の特徴は、照明装置の長手
方向に反射部が形成されたことである。

【００９７】図１４（ａ）、（ｂ）は、第９の実施形態
に係る導光体の上面図である。

【００９８】図１４（ａ）は、反射部が導光体２の長手
方向であってＬＥＤ３が設けられた端面に開口部を有す
る凹部１２として、また図１４（ｂ）は、反射部が導光
体２の長手方向に貫通してなる貫通孔７として、それぞ
れ形成されている。

【００９９】貫通孔７および凹部１２が設けられる位置
は、図に示すとおり、ＬＥＤ３と反射プリズム５との間
に形成される。

【０１００】ただし、貫通孔７もしくは凹部１２の断面
積、凹部１２の長手方向長さ、貫通孔７もしくは凹部１
２が設けられる導光体２の端面の位置は、適宜設定する
ことができる。

【０１０１】このような構成によれば、ＬＥＤ３からの
光の一部が、貫通孔７もしくは凹部１２に当たって反射
され、ＬＥＤ３近傍の照明領域に照射されるため、照明
領域全域にわたって均一な照度を得ることができる。

【０１０２】続いて、第１０の実施形態について図１
５、１６を参照して説明する。

【０１０３】第１０の実施形態の特徴は、反射体１３が
導光体２のＬＥＤ３が設けられていない端部に設けられ
たことである。

【０１０４】図１５は、第１０の実施形態に係る照明装
置の上面図であり、反射体１３は、導光体２の他端であ
って、ＬＥＤ３が設けられておらず、ＬＥＤ３と対向す
る端部に、金属蒸着による鏡面形成や誘電体の着膜によ
る反射率の制御により形成された反射膜として存在す
る。

【０１０５】また、反射体１３は、膜形状でなくとも、
図１６（ａ）第１０の実施形態に係る照明装置の別の反
射体の上面図と、（ｂ）別の反射体の斜視図と、（ｃ）
別の反射体の上面図に示すとおり、コーナリフレクタ１
４状やコーナキューブ１５状の折れ面構造、導光体の断
面積が序々に小さくなるよう構造を有するものであって
も良い。

【０１０６】図１６（ａ）に示すとおり、コーナリフレ
クタ１４に入射する入射光１６は、コーナリフレクタ１
４で入射してきた方向に反射される反射光１７とコーナ
リフレクタ１４を透過する透過光１８に分かれるが、反
射体がコーナリフレクタ１４であれば、透過光１８が透
過することによるエネルギー損失を低減し、反射光１７
の強度を増加させることができる。ただし、コーナリフ
レクタ１４の反射率は任意に設定することができる。ま
た、コーナリフレクタ１４に入射される入射光１６は、
コーナリフレクタ１４の例えば面Ｐ、Ｑの順に二回反射
されて、入射してきた方向に反射光１７をかえす。

【０１０７】このように、反射体がコーナリフレクタ１
４であれば、導光体２の端面の法線に対して大きな入射
角となるため、コーナリフレクタ１４表面に反射膜を塗
布しなくとも、高効率な光の利用ができる。

【０１０８】次に、図１６（ｂ）に示すとおり、コーナ
キューブ１５では、コーナキューブ１５に入射される光
が、コーナキューブ１５の例えば面Ｓ、Ｔ、Ｕの順に三
回反射されて、光が入射してきた方向に反射光をかえ
す。

【０１０９】次に、図１６（ｃ）に示すとおり、導光体
２の端部がＬＥＤ３から離れるにしたがって徐々に断面
積を小さくするように反射体１３を作成することもでき
る。ここで、光は反射体１３の斜面を反射しながら、最
終的に反射体底部１９に入射され、導光体２のＬＥＤ３
側へ反射される。

【０１１０】反射体１３の構成が上述したような構成で
あれば、導光体２の端部から透過光として透過してエネ
ルギー損失となっていた光を反射させ再度導光体２内部
へと伝搬することにより、ＬＥＤ３により発せられた光
を照明領域の照明に効率よく使うことができる。

【０１１１】尚、本発明は上記の実施形態には限定され
ず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
ることは言うまでもない。例えば、反射部となる貫通
孔、切欠部、もしくは凹部は、ＬＥＤからの光を散乱し
照明領域の照度を均一化することができれば、設けられ
る個数は限定されず、形状も特定されることなく断面形
状が丸でなくとも角状であっても構わない。

【０１１２】また、反射部となる貫通孔、切欠部、凹部
の光が当たる部分には、反射率を制御するために、金
属、樹脂、インクを付着するか、もしくは鏡面化、租面
化処理を行い、ＬＥＤからの発せられる光の利用効率を
向上させることもできる。

【０１１３】また、反射部となる貫通孔、切欠部、凹部
は中空部のままで使用されているが、導光体の固定や機
械的強度の確保、照明特性の調整により、中空内部に中
空部の形状と実質的に同一なる部材が挿入されていても
構わない。

【０１１４】また、反射体に塗布される反射材料は、導
光体端部全面にわたって塗布されていなくとも、反射体
による反射光の照明領域への影響を考えて、反射プリズ
ム近傍だけに反射材料を塗布し、光出射面近傍には塗布
しないような構成とすることもできる。

【０１１５】続いて、第１１の実施形態について図１７
を参照して説明する。

【０１１６】第１７の実施形態の特徴は、図１７に示す
ように光源であるＬＥＤ３を導光体２の端面ではなく、
導光体２の曲面状の上面（反射面）と平面状の側面（隣
接面）とがぶつかり合う稜線部分に、導光体２の長手方
向に沿って複数設けた点にある。上記した各実施形態に
おいては、導光体２の端面に設けられたＬＥＤから出射
された光を反射プリズム（散乱マーク）により散乱さ
せ、その散乱光を照明光としていた。これに対し、本実
施形態では導光体２の長手方向に沿って複数設けられた
ＬＥＤ３により出射された光を直接照明光として用いる
ため、より光量の要求される照明に適した照明装置とす
ることができる。ここで、導光体２は、上記した第１乃
至５の実施形態に示されるものを用いることができる。

【０１１７】次に、本発明の画像入力装置の構成につい
て、図１８を参照して説明する。

【０１１８】図１８は、本発明の画像入力装置の概略構
成図であり、画像入力装置２０は、照明装置１と、照明
装置１の導光体２から出射された光がガラス板８を介し
て照射された照明領域６に沿って略平行に、ガラス板８
上方に列状に複数設けられるレンズアレイ２１と、レン
ズアレイ２１の上方に設けられるイメージセンサ２２と
からなり、照明装置１とレンズアレイ２１とイメージセ
ンサ２２とが一体化されて構成されている。

【０１１９】レンズアレイ２１は、セルフォックレンズ
アレイなどの正立等倍結像素子であり、イメージセンサ
２２は、１次元ＣＣＤラインセンサなどの撮像素子であ
る。

【０１２０】また、照明領域６は、表面に読み取りたい
画像などの情報が記載された平面状の紙などの媒体の一
部に導光体２から出射された光があたり、この光によっ
て照明された領域のことである。

【０１２１】また、媒体は、ガラス板８のレンズアレイ
２１が設けられていない側の表面に載置されている。

【０１２２】このような構成からなる画像入力装置の動
作について説明する。

【０１２３】ＬＥＤ３から発した光は導光体２の長手方
向に伝搬しながら、反射プリズムで散乱され、導光体２
の光出射面から外に放出され、ガラス板８中を通り、媒
体上の照明領域６として照射される。

【０１２４】媒体上の照明領域６に照射された光であっ
て、この照明領域６で反射された光の一部は、ガラス板
８を通過してレンズアレイ２１により形成された像が一
列に整合して重なり合い、リニアイメージセンサ２２上
に結像される。

【０１２５】レンズアレイ２１によって結像された光を
イメージセンサ２２により読み取り、読み取られた情報
を画像データとして、画像メモリ２３に蓄積される。

【０１２６】尚、画像データは、ＬＥＤ３が例えば３色
（赤、青、緑）あれば、発光されるＬＥＤ３の切り替え
に応じて、各色の画像データが画像メモリ２３に記憶さ
れていく。

【０１２７】ＬＥＤ３の切り替え動作の制御は、記憶さ
れた各色の画像データが入力される制御装置２４によっ
て行われる。

【０１２８】また、ＬＥＤ３の切り替え動作は、ＬＥＤ
駆動装置２５に制御装置２４からの信号が入力されるこ
とによって行われる。

【０１２９】このようにして１ラインの画像データを取
り込んだ後、二次元の画像データを取得するために、照
明領域６を主走査方向とすると、媒体上であって照明領
域６と直交する方向を副走査方向とすれば、この副走査
方向に照明領域を移動させるために、照明装置１を駆動
装置（図示しない）で移動させる。

【０１３０】照明装置１が移動した後の新たな照明領域
６の画像データを、上述したような動作により取り込み
画像メモリ２３に記憶していく。

【０１３１】この副走査方向への照明装置１の位置検出
は、副走査位置センサ２６によって検知され、検知され
た信号は制御装置２４に送られ、制御装置２４は送られ
た信号を元にして照明装置１の副走査方向の位置制御を
行う。

【０１３２】このように照明領域を少しずつずらしなが
ら各ラインに対応した画像データを画像メモリ２３に記
憶していき、媒体表面の画像を読み取っていく。

【０１３３】媒体から読み取られた画像データは、映像
化あるいは紙などの媒体への具現化が行われるため、そ
れら処理を担う装置に送られる。

【０１３４】以上述べたような画像入力装置では、導光
体２から照射される光によって照明された照明領域６全
域を均一の照度で照明することができるため、ＬＥＤ３
から発する光の利用効率を高めることができ、利用効率
を高めるための費用を抑制し、小型化することができ
る。

【０１３５】尚、本発明の上記の実施形態には限定され
ず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
ることは言うまでもない。例えば、副走査方向への移動
は、照明装置が移動されるのではなく、照明装置が固定
されて媒体が移動し、媒体上の画像を読み取ることも可
能である。

【０１３６】また、上記した全ての実施形態において、
導光体の外周面に、反射剤となる材料を塗布して、導光
体から外部に放出される光を抑制して光の利用効率を高
めることもできる。

【０１３７】さらに、照明装置および画像入力装置は、
ファクシミリやコピー機、ハンドスキャナに設けること
も可能であり、媒体表面の画像を複数の照明領域として
読み取る動作を行うことができる。

【０１３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
散乱マークで散乱した光は有効に照明領域に導かれ、簡
便な構成で高効率のライン照明装置を実現できる。

【０１３９】また、本発明の導光体を採用することによ
り、低コストで小型のライン照明装置、または画像入力
装置を提供することができる。

【０１４０】さらに、光源により発せられた光が導光体
の反射部により反射することによって、反射された光に
よって照射される照明領域の領域全体の照度を均一にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る照明装置の構成を示す
図。

【図２】同実施形態に係る照明装置の導光体断面形状
と照明光の光路を示す図。

【図３】第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す
図。

【図４】同実施形態に係る照明装置の導光体断面形状
を示す図。

【図５】第３の実施形態に係る照明装置の導光体断面
形状を示す図。

【図６】第４の実施形態に係る照明装置の導光体断面
形状を示す図。

【図７】第５の実施形態に係る照明装置の導光体断面
形状を示す図。

【図８】導光体に形成された散乱マークの態様例を示
す図。

【図９】第６の実施形態に係る照明装置の斜視図。

【図１０】第６の実施形態に係る照明装置の上面図。

【図１１】導光体の光源からの距離と照明領域の照度
との関係を示す図。

【図１２】第７の実施形態に係る照明装置の上面図。

【図１３】第８の実施形態に係る照明装置の上面図。

【図１４】第９の実施形態に係る照明装置の上面図。

【図１５】第１０の実施形態の係る照明装置の上面
図。

【図１６】第１０の実施形態に係る照明装置の別の反
射体を示す上面図と斜視図。

【図１７】第１１の実施形態に係る照明装置の斜視
図。

【図１８】本発明に係る画像入力装置の概略構成図。

【図１９】従来の照明装置の構成を示す図。

【図２０】従来の照明装置に係る導光体の断面形状を
示す図。

【符号の説明】

１照明装置２，１０１導光体３，１０２ＬＥＤ４，１１３光出射面５反射プリズム６，１０４照明領域７貫通孔８，１０５ガラス板１１切欠部１２凹部１３反射体１４コーナリフレクタ１５コーナキューブ２０画像入力装置２１，１５０レンズアレイ２２イメージセンサ１０３散乱マーク１０６セルフォックレンズ１０７ＣＣＤリニアイメージセンサ１１１稜線部分１１２反射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA55 BA06 5B047 AA01 BB02 BC09 BC12 CA19 5C072 AA01 BA01 BA02 BA05 BA13 BA20 CA05 DA04 EA05 RA06 RA07 XA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状の透明部材と、この透明部材内を伝搬
する光を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させ
る散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前
記透明部材内で反射させるための曲面形状を有する反射
面と、該反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射
させるための光出射面とを具備することを特徴とする導
光体。
【請求項２】棒状の透明部材と、この透明部材内を伝搬
する光を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させ
る散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前
記透明部材内で反射させるための曲面形状を有する反射
面と、該反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射
させるための第１の光出射面と、前記散乱マークにより
散乱された光を前記透明部材外部へ出射させるための第
２の光出射面とを具備することを特徴とする導光体。
【請求項３】前記反射面の曲面形状は、前記散乱マーク
により散乱された光が前記透明部材外部の所定領域に照
射されるよう最適化計算により定められた形状であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の導光体。
【請求項４】前記透明部材の長手方向に略垂直な前記反
射面の断面形状は、前記散乱マークの位置近傍に一焦点
を有する楕円弧、放物線、概略楕円弧、または概略放物
線であることを特徴とする請求項１または２記載の導光
体。
【請求項５】前記散乱マークは、前記透明部材の前記光
出射面と対局する位置近傍に形成されたことを特徴とす
る請求項１または２記載の導光体。
【請求項６】棒状の透明部材からなる導光体と、前記透
明部材の長手方向の端部に設けられた光源とを有するラ
イン照明装置であって、前記導光体は、前記透明部材内を伝搬する前記光源から
の光を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させる
散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前記
透明部材内で反射させるための曲面形状を有する反射面
と、該反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射さ
せるための光出射面とを具備したことを特徴とするライ
ン照明装置。
【請求項７】棒状の透明部材からなる導光体と、前記透
明部材の長手方向の端部に設けられた光源とを有したラ
イン照明装置であって、前記導光体は、前記透明部材内を伝搬する前記光源から
の光を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させる
散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前記
透明部材内で反射させるための曲面形状を有する反射面
と、該反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射さ
せるための第１の光出射面と、前記散乱マークにより散
乱された光を前記透明部材外部へ出射させるための第２
の光出射面とを具備したことを特徴とするライン照明装
置。
【請求項８】前記反射面の曲面形状は、前記散乱マーク
により散乱された光が前記透明部材外部の所定領域に照
射されるよう最適化計算により定められた形状であるこ
とを特徴とする請求項６または７記載のライン照明装
置。
【請求項９】前記透明部材の長手方向に略垂直な前記反
射面の断面形状は、前記散乱マークの位置近傍に一焦点
を有する楕円弧、放物線、概略楕円弧、または概略放物
線であることを特徴とする請求項６または７記載のライ
ン照明装置。
【請求項１０】前記散乱マークは、前記透明部材の前記
光出射面と対局する位置近傍に形成されたことを特徴と
する請求項６または７記載のライン照明装置。
【請求項１１】棒状の透明部材からなる導光体と、前記透明部材の長手方向の端部に設けられた光源と、前記透明部材より出射した光により照明された照明領域
からの光を結像するための結像光学手段と、この結像光学手段により結像された光を読み取るための
イメージセンサとを有した画像入力装置であって、前記導光体は、前記透明部材内を伝搬する前記光源から
の光を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させる
散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前記
透明部材内で反射させるための曲面形状を有する反射面
と、該反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射さ
せるための光出射面とを具備したことを特徴とする画像
入力装置。
【請求項１２】棒状の透明部材からなる導光体と、前記透明部材の長手方向の端部に設けられた光源と、前記透明部材より出射した光により照明された照明領域
からの光を結像するための結像光学手段と、この結像光学手段により結像された光を読み取るための
イメージセンサとを有した画像入力装置であって、前記導光体は、前記透明部材内を伝搬する前記光源から
の光を該透明部材の長手方向と略垂直方向に散乱させる
散乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前記
透明部材内で反射させるための曲面形状を有する反射面
と、該反射面で反射した光を前記導光体外部へ出射させ
るための第１の光出射面と、前記散乱マークにより散乱
された光を前記透明部材外部へ出射させるための第２の
光出射面とを具備したことを特徴とする画像入力装置。
【請求項１３】棒状の透明部材からなる導光体と、前記
透明部材の長手方向の第１の端部に設けられた光源とを
有したライン照明装置であって、前記導光体は、前記光源から発せられた光を散乱する散
乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前記透明部材外部へ
出射させるための光出射面と、前記第１の端部近傍に設けられ、前記光源から発せられ
た光の該第１の端部に対向する第２の端部への伝搬をさ
えぎり、このさえぎられた光を前記光源近傍の前記光出
射面から出射するように反射する反射部とを具備するこ
とを特徴とするライン照明装置。
【請求項１４】前記反射部は、前記透明部材に穿設され
た貫通孔、もしくは前記散乱マークが設けられた位置と
は異なる位置の前記透明部材の表面に形成された凹部、
もしくは前記散乱マークが設けられた位置とは異なる位
置の前記透明部材の表面に形成された切欠部であること
を特徴とする請求項１３記載のライン照明装置。
【請求項１５】前記第２の端部に、前記光源から発せら
れ前記透明部材内部を伝搬してきた光を、前記第１の端
部の方向に反射させる反射体が設けられることを特徴と
する請求項１３または１４のいずれかに記載のライン照
明装置。
【請求項１６】前記反射体は、コーナリフレクタ状、も
しくはコーナキューブ状の折れ面構造に形成されたもの
であることを特徴とする請求項１５に記載のライン照明
装置。
【請求項１７】棒状の透明部材からなる導光体と、前記透明部材の長手方向の第１の端部に設けられた光源
と、前記透明部材より出射した光により照明された照明領域
からの光を結像するための結像光学手段と、この結像光学手段により結像された光を読み取るための
イメージセンサとを有した画像入力装置であって、前記導光体は、前記光源から発せられた光を散乱する散
乱マークと、該散乱マークにより散乱された光を前記透明部材外部へ
出射させるための光出射面と、前記第１の端部近傍に設けられ、前記光源から発せられ
た光の該第１の端部に対向する第２の端部への伝搬をさ
えぎり、このさえぎられた光を前記光源近傍の前記光出
射面から出射するように反射する反射部とを具備するこ
とを特徴とする画像入力装置。
【請求項１８】前記反射部は、前記透明部材に穿設され
た貫通孔、もしくは前記散乱マークが設けられた位置と
は異なる位置の前記透明部材の表面に形成された凹部、
もしくは前記散乱マークが設けられた位置とは異なる位
置の前記透明部材の表面に形成された切欠部であること
を特徴とする請求項１７に記載の画像入力装置。
【請求項１９】前記第２の端部に、前記光源から発せら
れ前記透明部材内部を伝搬してきた光を、前記第１の端
部の方向に反射させる反射体が設けられることを特徴と
する請求項１７または１８のいずれかに記載の画像入力
装置。
【請求項２０】前記反射体は、コーナリフレクタ状、も
しくはコーナキューブ状の折れ面構造に形成されたもの
であることを特徴とする請求項１９に記載の画像入力装
置。
【請求項２１】棒状の透明部材からなる導光体と、前記透明部材の長手方向に沿って複数設けられる光源と
を備え、前記導光体は、前記光源から出射された光を前記透明部
材内で反射させるための曲面形状を有する反射面と、該
反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射させるた
めの光出射面とを具備したことを特徴とするライン照明
装置。
【請求項２２】前記反射面の曲面形状は、前記散乱マー
クにより散乱された光が前記透明部材外部の所定領域に
照射されるよう最適化計算により定められた形状である
ことを特徴とする請求項２１記載のライン照明装置。
【請求項２３】前記透明部材の前記反射面の断面形状
は、前記光源の位置近傍に一焦点を有する楕円弧、放物
線、概略楕円弧、または概略放物線であることを特徴と
する請求項２１記載のライン照明装置。
【請求項２４】前記光源は、前記透明部材の前記光出射
面と対局する位置近傍に設けられたことを特徴とする請
求項２１記載のライン照明装置。
【請求項２５】棒状の透明部材からなる導光体と、前記透明部材の長手方向に沿って複数設けられる光源
と、前記透明部材より出射した光により照明された照明領域
からの光を結像するための結像光学手段と、この結像光学手段により結像された光を読み取るための
イメージセンサとを有した画像入力装置であって、前記導光体は、前記光源から出射された光を前記透明部
材内で反射させるための曲面形状を有する反射面と、該
反射面で反射した光を前記透明部材外部へ出射させるた
めの光出射面とを具備したことを特徴とする画像入力装
置。