JP2003163790A - 光学装置及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原稿が上下にばらついた場合での光量変動に
よるカブリ等の問題点を回避することができる光量変化
に強い光学装置及びそれを用いた画像読取装置を得るこ
と。 【解決手段】 原稿１ａの画像情報を光電変換するライ
ンセンサー６と、該原稿面上の照明領域を主走査方向に
比べて副走査方向に狭い照明を行う照明手段７と、該原
稿の画像情報を該ラインセンサーに結像させる光学手段
５と、を有する光学装置において、該照明手段は、光束
の出射方向を調整できる照明位置調整手段を有している
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学装置及びそれを
用いた画像読取装置に関し、特に密着型イメージセンサ
ーを用いた画像読取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からファクシミリ、コピー機、そし
てハンドスキャナー等の機器には、原稿を読み取る為の
装置としてイメージセンサー等の画像読取装置が用いら
れている。

【０００３】イメージセンサーのタイプとしては、例え
ば縮小型、密着型、完全密着型などの種類がある。その
中で密着型イメージセンサーは光源装置（照明手段）、
等倍結像光学装置（等倍結像系）、そして読取装置（ラ
インセンサー）等から構成されている。そして、このよ
うな密着型イメージセンサーは一般的に縮小型のイメー
ジセンサーに比べて光路長が短く機器を小型化でき、さ
らに機器への組み込みが容易であることから縮小型に代
わって多く使用されるようになってきた。

【０００４】このような密着型におけるイメージセンサ
ーの光源装置としては、従来、図７に示すようなＬＥＤ
アレイ型の光源装置（照明装置）１０３を用いたもの
が、密着型イメージセンサーなどの一次元読取装置に組
み込まれている。この光源装置１０３は主走査方向に沿
ってＬＥＤ１１１を多数個配列したものであって、具体
的にはプリント配線基板１１２上に数十個（例えば３０
個）のＬＥＤ１１１をワイヤボンディングや半田付けに
より一列に実装している。

【０００５】このような光源装置１０３が図８に示すよ
うに密着型イメージセンサーに組み込まれた場合、該光
源装置１０３から出射される光束は原稿台ガラス兼用の
カバーガラス１０１を透過して被読取原稿面１０７に入
射し、その原稿面１０７で反射された反射光がレンズア
レイ１０５によりラインセンサー１０６面上に結像さ
れ、そして該ラインセンサー１０６で原稿の画像情報が
読み取られる。

【０００６】しかしながら、このような従来の光源装置
においてはＬＥＤより発光される光束を効果的に使って
いるとは言えない。実際に有効な光束は被読取原稿の細
い読み取りラインに当たった光束のみであり、その他の
光束は無駄な光束となっている。

【０００７】また近年、原稿読み取りの高解像度化（高
ｄｐｉ化）、高速化によって、照明効率の高い光源装置
が用いられている密着型イメージセンサーが要求される
ようになってきた。

【０００８】そこで従来では上記の問題点を解決する為
に図９（Ａ）、（Ｂ）に示すような導光体タイプの光源
装置（棒状照明体）を用いたものが、密着型イメージセ
ンサーなどの一次元読取装置に組み込まれている。

【０００９】図９（Ａ）に示すように、この光源装置２
１３は棒状の透明体２０４の両端部に光源部２０３を各
々設け、該光源部２０３から出射した光束は透明体２０
４の表面で全反射を繰り返しつつ光源装置２１３中を伝
播する。

【００１０】ここで光源装置２１３の光出射面２１７に
対向する面を図９（Ｂ）に示すように砂擦り面、あるい
は白色印刷面といった光拡散面２１６にしておけば透明
体２０４中を伝播しつつある光束を少量ずつ該光学装置
２１３の長さ方向と直角をなす方向に取り出し、原稿面
２１５を照らすことができる。

【００１１】この棒状の透明体を利用した光源装置はＬ
ＥＤアレイ型の光源装置と比較するとＬＥＤチップの数
を少なくすることができる、という利点がある。またこ
の光源装置は、その長さ方向に連続的に発光するため原
稿面と該光源装置との間隔を近づけても原稿面の照度の
ムラが生じにくい、といった長所もある。

【００１２】さらにこの原稿面と光源装置との間隔を近
づけられるということは原稿面の照度を大きくすること
にもつながる。つまりこの構成によって前記ＬＥＤアレ
イ型の光源装置に比べ、少ない光量で主走査方向には長
く均一で、副走査方向に極めて狭い範囲で高効率に照明
することができる。

【００１３】このような光源装置が密着型イメージセン
サーに組み込まれた場合、図１０に示すような構成に成
る。尚、原稿面に照射した光束からの反射光を読み取る
構成は前記ＬＥＤアレイ型の光源装置と同様である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記導光
体タイプの光源装置は光源部より発せられる光束はレン
ズアレイの読取りポイント近傍に照射されるが、図１０
の破線で示すように光源装置の組立の際の導光体と発光
素子との取り付け位置ずれ、センサー組立の際の導光体
の取り付け姿勢のばらつき、そして導光体製作の際の自
身のばらつき等によって図１１のグラフに示すように原
稿読取位置近傍での照明安定性が低下し、原稿が上下方
向にばらついた時の読取位置での光量変動が大きくな
り、カブリなどの問題点が発生する。

【００１５】この問題点を解決する光源装置が、例えば
特開平０８−１６３２０号公報で提案されている。同公
報では導光体タイプの光源装置が１組使用したセンサー
ユニットにおいては効果があるが、調整方法が複雑にな
るという問題点がある。

【００１６】また高速化を考慮した導光体タイプの光源
装置を２つ以上使用したセンサーユニットでは、上記公
報記載の調整機構では照明安定性、光量ムラの発生等の
問題点を解決するには難しい。

【００１７】本発明は光源装置の組立の際の導光体と発
光素子との取り付け位置ずれ、センサー組立の際の導光
体の取り付け姿勢のばらつき、そして導光体製作の際の
自身のばらつき等による読取位置近傍での照明安定性の
低下及び光量ムラ等を良好に補正することのできる光学
装置及びそれを用いた画像読取装置の提供を目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光学装
置は、原稿の画像情報を光電変換するラインセンサー
と、該原稿面上の照明領域を主走査方向に比べて副走査
方向に狭い照明を行う照明手段と、該原稿の画像情報を
該ラインセンサーに結像させる光学手段と、を有する光
学装置において、該照明手段は、光束の出射方向を調整
できる照明位置調整手段を有していることを特徴として
いる。

【００１９】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記照明手段からの光束による前記原稿面上の照明
領域は、ピーク光量の半値幅で１０ｍｍ以下であること
を特徴としている。

【００２０】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記照明位置調整手段は、前記ラインセンサーで受
光される光量の出力波形をモニターしながら調整される
ものであることを特徴としている。

【００２１】請求項４の発明は請求項１の発明におい
て、前記照明位置調整手段は、前記照明手段を副走査断
面内において上下左右のシフト調整ができることを特徴
としている。

【００２２】請求項５の発明は請求項１の発明におい
て、前記照明位置調整手段は、前記照明手段を副走査断
面内において照明光の出射角度の調整ができることを特
徴としている。

【００２３】請求項６の発明は請求項１の発明におい
て、前記照明位置調整手段は、前記照明手段を副走査断
面内において上下左右のシフト調整と、前記照明手段を
副走査断面内において照明光の出射角度の調整ができ、
かつ各々独立に調整することができることを特徴として
いる。

【００２４】請求項７の発明は請求項１乃至６の何れか
１項の発明において、前記照明手段は、長手状の透明性
ロッドと、該透明性ロッドの少なくとも一方の端部付近
に配置した光源部を有し、該光源部からの光束を該透明
性ロッドを介して出射していることを特徴としている。

【００２５】請求項８の発明は請求項７の発明におい
て、前記光源部は、ＬＥＤであることを特徴としてい
る。

【００２６】請求項９の発明は請求項１の発明におい
て、前記光学手段は、複数のレンズを主走査方向に配列
したレンズアレイより成ることを特徴としている。

【００２７】請求項１０の発明の画像読取装置は、請求
項１乃至９の何れか１項に記載の光学装置と、原稿を副
走査方向に駆動させる駆動部とを有し、原稿面上の画像
情報を２次元的に読み取ることを特徴としている。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１、図２
（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の特徴を最も表す実施形態
１の図である。図１は本実施形態の光学装置（密着型イ
メージセンサー）の外観を示す図である。図２（Ａ）、
（Ｂ）は各々図１の主走査断面と副走査断面の構成を示
す説明図である。

【００２９】尚、ここで主走査方向とは後述するライン
センサーの複数のセンサーの並び方向をいい、副走査方
向とは主走査方向と直交する方向をいう。

【００３０】図１、図２を用いて本実施形態の光学装置
を説明する。

【００３１】図１、図２において１は原稿台ガラスであ
り、原稿１ａを載置している。２は筐体である。

【００３２】７は照明手段（光源装置）であり、光源部
（発光素子）３と導光体４とを有し、原稿台ガラス１上
に載置された原稿１ａの照明領域を主走査方向に比べて
副走査方向に狭い照明を行っている。本実施形態におけ
る照明手段７は後述するように光束の出射方向を調整で
きる照明位置調整手段を有している。

【００３３】光源部３はＬＥＤより成っている。導光体
４は主走査方向に長手状の透明性ロッドから成り、端部
付近に配置した２つの光源部３から出射した光束を原稿
面１ａ上に導いている。本実施形態における光源部３と
導光体４とは一体に構成されている。

【００３４】尚、光源部３と導光体４とを各々独立に構
成しても良い。また光源部３は導光体４の両端部付近に
２つ配置しているが、配置位置はどこでよく、また数は
いくつでも良い。

【００３５】５は光学手段であり、複数のレンズを主走
査方向(Ｘ方向)に配列したレンズアレイより成り、原稿
面１ａからの反射光をラインセンサー６へ集光（結像）
させている。

【００３６】６はラインセンサーであり、複数のセンサ
ーを主走査方向に配列して成り、原稿の画像情報を光電
変換している。

【００３７】８はバネ、９は調整ネジであり、これら要
素は照明位置調整手段の一要素を構成している。本実施
形態における照明位置調整手段は、例えば照明手段７を
副走査断面内において上下左右のシフト調整や、照明手
段を副走査断面内において照明光の出射角度の調整等を
行っている。この調整は各々独立に調整することができ
る。

【００３８】尚、バネ８と調整ネジ９は他方の側面側に
も各々２つ設けられており（各々計４つ）、これにより
左右方向の平行シフト調整も可能と成るように構成され
ている。このバネ８と調整ネジ９の数はいくつでも良
い。

【００３９】ここで本実施形態の照明手段７の調整方法
の一例を以下に示す。

【００４０】図２（Ｂ）において照明手段７の下側４ヶ
所にバネ８を、上側４ヶ所に調整ネジ９を入れて固定す
る。調整ネジ９の入れる部分は主走査方向（短手方向）
の上下４ヶ所（図２（Ａ）参照）に入れる。

【００４１】本実施形態では４本の調整ネジ９を回転さ
せることにより、副走査断面内において上下方向への平
行シフト調整が可能となっている。また並んでいる調整
ネジ９の回転を副走査断面内において異ならせることに
より照明手段７からの光束の出射角度方向（チルト）の
調整が可能となっている。

【００４２】この照明位置調整手段により図３のグラフ
に示すように照明手段７の組立の際の光源部３と導光体
４との取り付け位置ずれ、ラインセンサー６の組立の際
の導光体４の取り付け姿勢のばらつき、そして導光体４
の製作の際の自身のばらつき等によって起こる原稿読取
位置から光量分布のずれを補正し、照明安定性を向上さ
せることが可能となる。これにより原稿が上下にばらつ
いた場合での光量変動によるカブリ等の問題点を回避す
ることができる。

【００４３】またこれらを調整する時にはラインセンサ
ー６で受光される光量の出力波形をモニターしながら調
整を行う。このことにより主走査方向で照明光量が均
一、且つ副走査方向で受光光量が最大となる位置への調
整が可能となる。

【００４４】またこのとき照明手段７からの光束による
原稿面上の照明領域はピーク光量の半値幅で１０ｍｍ以
下になっていることが望ましい。本実施形態では約４ｍ
ｍになっている。

【００４５】また照明手段７は長手状の透明性ロッド
（導光体）の両端部付近に光源部を有するタイプの照明
部材になっている。このときの発光素子としての光源部
３は複数のＬＥＤを用いている。このような照明手段７
の一例には、セルガイド（日本板硝子（株））が挙げら
れる。尚、セルガイドとは光源＋導光体が一緒になった
ものであり、導光体の片側の短部から３色のＬＥＤチッ
プを順じ切り替え点灯させフルカラーの色再現性を可能
とした光源＋導光体のことである。

【００４６】図２において原稿台ガラス１と筐体２との
副走査方向（Ｙ方向）の相対的位置を変えることによっ
て（例えば原稿台ガラス１を副走査方向に走査する等し
て）原稿面１ａ上の画像情報をラインセンサー６で２次
元的に読み取っている。

【００４７】（実施形態２）図４は本発明の実施形態２
の光学装置の外観を示す図、図５は図４の副走査断面の
構成を示す説明図である。図４，図５において前記図
１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付してい
る。

【００４８】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は光源３と導光体４とを一体に構成した照明手段
１７を２つ使用して光学装置（密着型イメージセンサ
ー）を構成したことである。その他の構成及び光学的作
用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果
を得ている。

【００４９】即ち、図４，図５において１７は照明手段
であり、前述の実施形態１と同様に光源部３と導光体４
とを有し、原稿台ガラス１上に載置された原稿１ａを照
明している。

【００５０】尚、光源部３は各々の照明手段１７の導光
体４の一方の端部付近に各々配置されているが、配置位
置はどこでよく、また数はいくつでも良い。

【００５１】本実施形態における光学装置は画像読取り
の高速化を考慮し、さらに光量を挙げる為に光源３と導
光体４とを一体に構成した照明手段１７を２つ使用した
構成としている。

【００５２】本実施形態では前述の実施形態１と同様
に、この２つの照明手段１７をバネ８と調整ネジ９を有
する照明位置調整手段により、各々独立にイメージセン
サー組立後、上下左右のシフト調整および導光体から出
射する光束の出射角度の調整ができるよう構成してい
る。

【００５３】この構成により、それぞれの２つの照明手
段１７を設計中心に近い位置へ補正することにより指光
性の高い２つの照明手段１７によってできる読取位置近
傍での光量ムラを低減することができ、前述の実施形態
１と同様に図６のグラフに示すように照明手段１７の組
立の際の光源部３と導光体４との取り付け位置ずれ、ラ
インセンサー６の組立の際の導光体４の取り付け姿勢の
ばらつき、そして導光体４の製作の際の自身のばらつき
等によって起こる原稿読取位置から光量分布のずれを補
正し、照明安定性を向上させることが可能となる。これ
により原稿が上下にばらついた場合での光量変動による
カブリ等の問題点を回避することができる。

【００５４】（画像読取装置）尚、上記の各実施形態
１、２の何れかの光学装置（密着型イメージセンサー）
と、原稿を副走査方向に駆動させる駆動部と、を原稿面
上の画像情報を２次元的に読み取る画像読取装置に用い
ることにより、従来よりも照明深度の深い画像読取装置
の提供が可能となる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く照明手段に照
明位置調整手段を設けることにより、該照明手段の製造
による姿勢や形状のばらつきによって発生する原稿読取
位置近傍での照明安定性の低下及び光量ムラを良好に補
正することができ、これにより原稿が上下にばらついた
場合での光量変動によるカブリ等の問題点を回避するこ
とができる光量変化に強い光学装置及びそれを用いた画
像読取装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の光学装置の外観を示す
図

【図２】 本発明の実施形態１の主走査断面図及び副走
査断面図

【図３】 本発明の実施形態１の光量分布図

【図４】 本発明の実施形態２の光学装置の外観を示す
図

【図５】 本発明の実施形態２の副走査断面図

【図６】 本発明の実施形態２の光量分布図

【図７】 従来の光学装置の照明手段を示す図

【図８】 従来の光学装置の副走査断面図

【図９】 従来の光学装置の照明手段を示す図

【図１０】 従来の光学装置の副走査断面図

【図１１】 従来の光学装置の光量分布図

【符号の説明】

１ 原稿台ガラス ２ 筐体 ３ 光源部 ４ 導光体 ５ 光学部材（レンズアレイ） ６ ラインセンサー ７、１７ 照明手段 ８ バネ ９ 調整ネジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B047 AA01 BB02 BC05 BC12 BC14 BC20 CA19 CB04 5C051 AA01 BA04 DA03 DB01 DB22 DB29 DB35 DC05 DC07 DE21 FA01 5C072 AA01 BA17 CA05 CA09 CA15 DA02 EA07 XA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿の画像情報を光電変換するラインセ
   ンサーと、該原稿面上の照明領域を主走査方向に比べて
   副走査方向に狭い照明を行う照明手段と、該原稿の画像
   情報を該ラインセンサーに結像させる光学手段と、を有
   する光学装置において、 該照明手段は、光束の出射方向を調整できる照明位置調
   整手段を有していることを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 前記照明手段からの光束による前記原稿
   面上の照明領域は、ピーク光量の半値幅で１０ｍｍ以下
   であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
3. 【請求項３】 前記照明位置調整手段は、前記ラインセ
   ンサーで受光される光量の出力波形をモニターしながら
   調整されるものであることを特徴とする請求項１記載の
   光学装置。
4. 【請求項４】 前記照明位置調整手段は、前記照明手段
   を副走査断面内において上下左右のシフト調整ができる
   ことを特徴とする請求項１記載の光学装置。
5. 【請求項５】 前記照明位置調整手段は、前記照明手段
   を副走査断面内において照明光の出射角度の調整ができ
   ることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
6. 【請求項６】 前記照明位置調整手段は、前記照明手段
   を副走査断面内において上下左右のシフト調整と、前記
   照明手段を副走査断面内において照明光の出射角度の調
   整ができ、かつ各々独立に調整することができることを
   特徴とする請求項１記載の光学装置。
7. 【請求項７】 前記照明手段は、長手状の透明性ロッド
   と、該透明性ロッドの少なくとも一方の端部付近に配置
   した光源部を有し、該光源部からの光束を該透明性ロッ
   ドを介して出射していることを特徴とする請求項１乃至
   ６の何れか１項に記載の光学装置。
8. 【請求項８】 前記光源部は、ＬＥＤであることを特徴
   とすることを特徴とする請求項７記載の光学装置。
9. 【請求項９】 前記光学手段は、複数のレンズを主走査
   方向に配列したレンズアレイより成ることを特徴とする
   請求項１記載の光学装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９の何れか１項に記載の
    光学装置と、原稿を副走査方向に駆動させる駆動部とを
    有し、原稿面上の画像情報を２次元的に読み取ることを
    特徴とする画像読取装置。