JP2002057852A - ライン照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主走査方向の光強度分布が均一なライン照明
装置を提供する。 【解決手段】 導光体３の端面に発光源基板１１を備え
た照明ユニット１０Ｌ，１０Ｒを２組用いる。一方の導
光体に形成した光散乱パターンＬＰａ〜ＬＰｆの配置
と、他方の導光体に形成した光散乱パターンＲＰａ〜Ｒ
Ｐｆの配置とが互い違いになるようする。一方の照明ユ
ニット１０Ｌによる光強度分布ＣＬと他方の照明ユニッ
ト１０Ｌによる光強度分布ＣＲとが合成された光強度分
布Ｃ（Ｌ＋Ｒ）は、個々の光強度分布ＣＬ，ＣＲのピー
ク（山部）とディップ部（谷部）とが相殺されて、均一
性の高いものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密着型イメージセン
サ（ＣＩＳ）に用いられるライン照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】密着型イメージセンサは、縮小光学系の
イメージセンサと比較して、部品点数が少なく、光学構
成要素のセンサとレンズアレイとを近接して配置できる
ため、比較的薄くできるメリットがある。このため、密
着型イメージセンサは、ファクシミリ、コピー機、スキ
ャナ等で原稿を読み取るための装置として用いられてい
る。

【０００３】図７は従来の密着型イメージセンサの断面
図、図８は従来の密着型イメージセンサで用いられてい
るライン照明装置の斜視図（導光体ケースを取り除いた
状態を示す）、図９は図８に示したライン照明装置の出
射光の強度分布を示す図、図１０は従来の密着型イメー
ジセンサにおけるライン照明装置と結像レンズとの位置
関係を示す斜視図、図１１は従来の密着型イメージセン
サにおけるライン照明装置と結像レンズとの位置関係を
示す平面図である。

【０００４】図７に示すように、従来の密着型イメージ
センサ１０１は、筺体１０２を備え、この筺体１０２内
にライン照明装置１１０を組み込み、また、筺体１０２
内に結像レンズとしてのレンズアレイ１０５を配置し、
更に、筺体１０２の下部にラインイメージセンサ（光電
変換素子）１０６を設けた基板１０７を取り付けてな
る。ライン照明装置１１０は、導光体１０３と、導光体
ケース１０４と、図８に示す発光源基板１１１とからな
る。この密着型イメージセンサ１０１は、導光体１０３
の出射面１０３ａから出射された出射光（照明光）を、
カバーガラス１０８を通して原稿の読取面に入射せし
め、その反射光をレンズアレイ１０５を介してラインイ
メージセンサ１０６にて検出することで、原稿を読み取
る。

【０００５】図８に示すように、ライン照明装置１１０
は、導光体１０３と、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発
光源１１２を備えた発光源基板１１１と、図示を省略し
た導光体ケース１０４とからなる。なお、図８は導光体
ケース１０４を取り除いた状態を示している。導光体１
０３は、図７に示したように、白色の導光体ケース１０
４に出射面１０３ａが露出するよう装着されている。導
光体１０３は、ガラスや透明樹脂にて形成されている。
ここでは、導光体１０３の一例として、長さ方向に直交
する方向の断面形状が略１／４楕円で、楕円の短軸方向
と平行な出射面１０３ａと、楕円の長軸方向と平行な面
１０３ｂと、反射曲面１０３ｃとを備え、楕円の長軸方
向と平行な面１０３ｂに白色塗料等の印刷等によって光
散乱パターンＰを形成したものを示している。

【０００６】発光源１１２から出射した光は導光体１０
３内部を伝搬し、一部は導光体表面の白色塗料等で形成
された光散乱パターンＰによって散乱を受け、散乱され
た光は反射曲面１０３ｃで反射されて出射面１０３ａか
ら外に向けて出射光として放射される。

【０００７】なお、導光体１０３を導光体ケース１０４
で覆うことで、外部に漏れた光を導光体ケース１０４で
反射させ、導光体１０３の内部に戻すことで、散乱光の
損失を低減し、これにより出射光の強度を向上させてい
る。また、光散乱パターンＰは、楕円の長軸方向と平行
な面１０３ｂで焦点近傍位置に形成されている。これに
より、光散乱パターンＰによって散乱された光が反射曲
面１０３ｃで反射され、原稿読取面に集光されるので、
原稿読取面の光強度を向上させることができる。

【０００８】図９に示すように、各光散乱パターンＰａ
〜Ｐｆによって各光強度分布Ｂａ〜Ｂｆが形成される。
図９中の光強度分布Ｃは、各光散乱パターンＰａ〜Ｐｆ
からの各強度分布Ｂａ〜Ｂｆが距離Ｌ０伝搬し合成され
た結果を、光強度分布Ｄは更に距離ΔＬ０伝搬したとき
の合成結果を示している。

【０００９】図１０に示すように、レンズアレイ１０５
の光軸真上にＸＹ平面（図７に示したカバーガラス１０
８の表面）があり、ライン照明装置１１０の導光体１０
３からの出射光によって紙面（原稿の読取面）を照ら
す。ＸＹ平面における照射光の光強度分布は、図９にお
いて符号Ｃで示した特性となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図９に示したように、
導光体１０３の長手方向（主走査方向）に亘って光散乱
パターンＰａ〜Ｐｆを断続的に形成したライン照明装置
１１０においては、その出射光の光強度分布に光散乱パ
ターンＰａ〜Ｐｆの配設間隔に対応したムラが生ずる。
光強度分布にムラがあると読み取り画像にムラが生ず
る。このため、光強度分布のムラが小さいライン照明装
置が望まれている。

【００１１】一方、ラインイメージセンサ１０６の感度
も各画素毎にバラツキがある。そこで、ライン照明装置
の光強度分布のムラおよびラインイメージセンサの感度
のバラツキを画像処理にて補正（いわゆるシェーディン
グ補正）することがある。具体的には、カバーガラス１
０８の表面に例えば白色の原稿を密着させた状態で画像
の読み込みを行なって、イメージセンサ１０６の各画素
毎の出力を求め、この各画素毎の出力に基づいて、光源
の強度分布の不均一性とイメージセンサ１０６の各画素
毎の感度バラツキとのトータルの補正量（または補正
率）を算出し、算出した補正量を各画素毎に記憶してお
く。そして、原稿の読み込みに際しては、イメージセン
サ１０６の各画素の出力に対して上記補正量を用いて補
正する。これにより、光源の強度分布の不均一性とイメ
ージセンサ１０６の各画素毎の感度バラツキを解消する
ことができる。

【００１２】しかしながら、原稿に折り目やしわ又は反
り返り等があって原稿の読取面がＸ−Ｙ平面（カバーガ
ラス面）から浮き上がることがある。原稿浮き上がり等
で原稿面が位置ズレを起こすと、全体の光量変化とは別
に光強度分布のムラの振幅（符号Ｃで示した特性のうね
りの振幅）が変化するため、読み取り画像にムラが生じ
てしまう。

【００１３】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、主走査方向の光強度分布をより均一なも
のとし、原稿面の浮きによって原稿面と光源との距離が
変化しても読み取り画像にムラが現われにくくすること
のできるライン照明装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係るライン照明装置は、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亘って断
続的に形成された光散乱パターンで光を散乱させて原稿
読取面の同一領域を照射するように配置された一対の導
光体を備え、一方の導光体に形成された光散乱パターン
が他方の導光体に形成された光散乱パターンの不足個所
を補うように互い違いに配置した。

【００１５】各導光体間で光散乱パターンの配設位置が
互い違いになるようにすることで、合成された光強度分
布は、一方の導光体の光散乱パターンによる光強度分布
のピークと他方の導光体の光散乱パターンによる光強度
分布のディップとが相殺し合う。このため、光強度のム
ラ（変動量）が小さくなり、均一性の高いものとなる。

【００１６】なお、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。紙面に対
して二方向から光を照射することで、紙面の折り目や貼
り合せ段差部分等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】また、各導光体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に配置された
状態で、一方の導光体は長手方向の一端に発光源が設
け、他方の導光体は長手方向の他端に発光源が設けるよ
うにしてもよい。これにより、光強度分布の均一化を図
ることができる。

【００１８】

【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
明装置を適用した密着型イメージセンサの断面図、図２
は本発明に係るライン照明装置の斜視図、図３は本発明
に係るライン照明装置における光散乱パターンの配置及
び光強度分布を示す図である。

【００１９】図１に示すように、本発明に係るライン照
明装置を適用した密着型イメージセンサ１は、筺体２を
備え、この筺体２内に２組の照明ユニット１０Ｌ，１０
Ｒを組み込み、また、筺体２内にレンズアレイ５を配置
し、更に、筺体２に下部にラインイメージセンサ（光電
変換素子）６を設けた基板７を取り付けてなる。符号８
はカバーガラスである。

【００２０】図２に示すように、本発明に係るライン照
明装置１０は、２組の照明ユニット１０Ｌ，１０Ｒによ
って構成される。各照明ユニット１０Ｌ，１０Ｒは、導
光体３と、導光体ケース４と、発光ダイオード等の発光
源１２を取り付けた発光源基板１１とからなる。符号１
１ａは発光源１２に電力を供給するための端子群であ
る。

【００２１】各導光体３は、ガラスや透明樹脂にて形成
されている。図１に示すように、導光体３は、白色の導
光体ケース４に出射面３ａが露出するよう装着されてい
る。導光体３は、長さ方向に直交する方向の断面形状が
略１／４楕円で、楕円の短軸方向と平行な出射面３ａ
と、楕円の長軸方向と平行な面３ｂと、反射曲面３ｃと
を備え、楕円の長軸方向と平行な面３ｂに白色塗料等の
印刷等によって形成された光散乱パターンＰを備える。

【００２２】各照明ユニット１０Ｌ，１０Ｒは、レンズ
アレイ５を中心にして、各導光体３の出射面３ａ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。これにより、各導光体３の出射面３ａからの各出
射光が原稿（読取面）の同一領域を照射する。より具体
的には、左側の導光体３の出射面３ａ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の出射面３
ａ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、レンズアレイ５を介してラインイメ
ージセンサ６にて検出される。

【００２３】本発明に係るライン照明装置１０は、図３
（ａ）に示すように、一方の導光体３の各光散乱パター
ンＬＰａ〜ＬＰｆと他方の導光体３の各光散乱パターン
ＲＰａ〜ＲＰｆとが互い違いになるように各照明ユニッ
ト１０Ｌ，１０Ｒを配置している。

【００２４】図３（ｃ）は、各照明ユニット１０Ｌ，１
０Ｒの各出射面３ａから距離Ｌ０の位置にあたるカバー
ガラス８の表面位置（原稿浮きがない状態での原稿読取
面位置）での光強度分布、すなわち、原稿がカバーガラ
ス８に密着している状態での原稿読取面の光強度分布を
定性的に示したもので、符号ＣＬは一方の照明ユニット
１０Ｌによる光強度分布、符号ＣＲは他方の照明ユニッ
ト１０Ｒによる光強度分布、符号Ｃ（Ｌ＋Ｒ）は合成さ
れた光強度分布を示している。

【００２５】図３（ｂ）は原稿がカバーガラス８の表面
から距離ΔＬ０だけ浮き上がった状態における原稿読取
面の光強度分布を定性的に示したもので、符号ＤＬは一
方の照明ユニット１０Ｌによる光強度分布、符号ＤＲは
他方の照明ユニット１０Ｒによる光強度分布、符号Ｄ
（Ｌ＋Ｒ）は合成された光強度分布を示している。

【００２６】図３（ａ）に示すように、一方の導光体３
の各光散乱パターンＬＰａ〜ＬＰｆと他方の導光体３の
各光散乱パターンＲＰａ〜ＲＰｆとが互い違いになるよ
うに配置することで、図３（ｃ）に示すように、光強度
分布ＣＬと光強度分布ＣＲとが合成された光強度分布Ｃ
（Ｌ＋Ｒ）は互いのピークとディップを相殺しあうた
め、光強度が均一化される。これにより、主走査方向に
おける光量の変化幅は図９に示した照明ユニットを１灯
だけ用いたものの半分以下にできる。

【００２７】さらに、原稿面が浮き上がった場合の合成
光強度分布Ｄ（Ｌ＋Ｒ）の変化幅と原稿が密着している
場合の合成光強度分布Ｃ（Ｌ＋Ｒ）の変化幅との差も小
さい。したがって、原稿面が浮き上がった場合でも、読
み取り画像にムラが発生しにくい。

【００２８】また、図１及び図２に示したように、原稿
読取面に対して２方向から照明光を照射しているので、
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。

【００２９】また、図２に示したように、各照明ユニッ
ト１０Ｌ，１０Ｒ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た状態で、発光源１２の
位置が互いに逆側になるようにしているので、主走査方
向（Ｙ方向）の光強度分布の均一化を図ることができ
る。

【００３０】図４は本発明に係る他のライン照明装置の
斜視図である。このライン照明装置２０は、図４（ａ）
に示す一方の照明ユニット２１と、図４（ｂ）に示す他
方の照明ユニット２２とを、図４（ｃ）に示すように、
接着又は密着で一体化したものである。なお、各照明ユ
ニット２１，２２を図示しない導光体ケースを用いて一
体化してもよい。各照明ユニット２１，２２が一体化さ
れた状態で、光散乱パターンＰの配置は互い違いになる
ようにする。

【００３１】２組の照明ユニット２１，２２を密着また
は近接させることで、ライン照明装置２０を小型にで
き、これにより密着型イメージセンサ（原稿読取装置）
の小型化を図ることができる。なおこの場合、図７に示
した従来の密着型イメージセンサ１０１と同様に、レン
ズアレイの右側または左側にライン照明装置２０が配置
されることになる。

【００３２】図５は光散乱パターンの他の配置例を示す
図である。各光散乱パターンＰの中心線の間隔が一定で
ない場合は、光強度分布波形の変動の大きな所で互い違
いにする。なお、符号３１は一方の導光体、符号３２は
他方の導光体である。

【００３３】図６は光散乱パターンのさらに他の配置例
を示す図である。各光散乱パターンＰの中心線の間隔が
一定で光散乱パターンＰの幅が一定でない場合は、中心
線が互い違いになるようにする。なお、符号３３は一方
の導光体、符号３４は他方の導光体である。

【００３４】なお、本実施の形態では、導光体３の一具
体例として長手方向の断面形状が約１／４楕円のものを
示したが、導光体３は断面形状が矩形や多角形のもので
あってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るライン
照明装置は、長手方向に亘って断続的に形成された光散
乱パターンで光を散乱させて出射面から出射せしめるよ
うにした導光体を一対用い、各導光体間で光散乱パター
ンの配置が互い違いになるように配置したので、合成さ
れた光強度分布は、一方の導光体の光散乱パターンによ
る光強度分布のピークと他方の導光体の光散乱パターン
による光強度分布のディップとが相殺し合う。このた
め、光強度のムラ（変動量）が小さくなり、均一性の高
いものとなる。

【００３６】なお、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することで、原稿読取
面に対して二方向から光を照射することできる。これに
より、紙面の折り目や貼り合せ段差部分等に一方向から
光を照射した際に生ずる陰を解消できる。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。

【００３７】また、各導光体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に配置された
状態で、一方の導光体は長手方向の一端に発光源が設け
られ、他方の導光体は長手方向の他端に発光源が設けら
れるようにすることで、光強度分布の均一化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るライン照明装置を適用した密着型
イメージセンサの断面図

【図２】本発明に係るライン照明装置の斜視図

【図３】本発明に係るライン照明装置における光散乱パ
ターンの配置及び光強度分布を示す図

【図４】本発明に係る他のライン照明装置の斜視図

【図５】光散乱パターンの他の配置例を示す図

【図６】光散乱パターンのさらに他の配置例を示す図

【図７】従来の密着型イメージセンサの断面図

【図８】従来の密着型イメージセンサで用いられている
ライン照明装置の斜視図（導光体ケースを取り除いた状
態）

【図９】図８に示したライン照明装置の出射光の強度分
布を示す図

【図１０】従来の密着型イメージセンサにおけるライン
照明装置と結像レンズとの位置関係を示す斜視図

【図１１】従来の密着型イメージセンサにおけるライン
照明装置と結像レンズとの位置関係を示す平面図

【符号の説明】

１…密着型イメージセンサ（画像読取装置）、２…筺
体、１０，２０…ライン照明装置、１０Ｌ，１０Ｒ，２
１，２２…照明ユニット、３，３１，３２，３３，３４
…導光体、３ａ…出射面、３ｃ…反射曲面、４…導光体
ケース、５…レンズアレイ、６…ラインイメージセンサ
（光電変換素子）、１１…発光源基板、１２…発光源
（ＬＥＤ）、Ｐ，ＬＰａ〜ＬＰｆ，ＲＰａ〜ＲＰｆ…光
散乱パターン。

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亘って断続的に形成された
   光散乱パターンで前記入射光を散乱させて原稿読取面の
   同一領域を照射するように配置された一対の導光体を備
   え、この一対の導光体の配置は、一方の導光体に形成さ
   れた光散乱パターンが他方の導光体に形成された光散乱
   パターンの不足個所を補うように互い違いに配置されて
   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に記載のライン照明装置におい
   て、前記各導光体は互いに重ね合わされ、且つその出射
   面が原稿読取面に直交する面に対して一方の側に配置さ
   れ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の何れかに記載の
   ライン照明装置において、前記一対の導光体は各出射面
   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
   配置された状態で、一方の導光体は長手方向の一端に発
   光源を設け、他方の導光体は長手方向の他端に発光源を
   設けたことを特徴とするライン照明装置。