JP2004021172A - 原稿照明装置及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿面上における中央部の照明光量の低下を押えた状態で照明光量分布の周辺部、特に端部を高くして原稿面を照明することのできる原稿照明装置及び画像読取装置を得ること。
【解決手段】光源手段３と、該光源手段から放射された光束を原稿１面方向に反射させる反射手段４と、を有する原稿照明装置において、該反射手段は複数の反射部４ｃを有し、該複数の反射部は一方向に配列され、該反射部の反射面４ａの傾き角が配列方向で変化していること。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原稿照明装置及び画像読取装置に関し、特に光源手段から放射された直接照明光と反射手段を介した間接照明光で原稿面を照明する、例えば複写機、デジタル複写機、そしてイメージリーダー等の機器に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は複写機、デジタル複写機、そしてイメージリーダー等の機器に適用した従来の原稿照明装置及び画像読取装置の要部概略図である。
【０００３】
同図において原稿台ガラス７２上に載置された原稿７１はキセノンランプ等の棒状光源である光源手段７３からの直接照明光と対向する位置にある反射部材７４を介した間接照明光により両側から照明される。そして照明された原稿７１の画像情報に基づく照明光（光束）はスリット７５で規制されて走査用の第１ミラー７６、第２ミラー７７、第３ミラー７８を介して、結像レンズ７９によりＣＣＤ等の固体撮像素子８０面上に結像され、原稿７１の濃淡に応じて電気信号に変換され、主走査方向（図１０において紙面に対して垂直方向）の１ライン分の画像情報が読取られる。
【０００４】
また副走査方向（図１０において矢印Ａ方向）の画像読取りは原稿７１に対して光源手段７３、反射部材７４、スリット７５、そして第１ミラー７６とから成る第１のミラー台８１を副走査方向に移動させ、更に第２ミラー７７と第３ミラー７８とから成る第２のミラー台８２を該第１ミラー台８１の半分の速度で同方向に移動させることにより、原稿７１から固体撮像素子８０での光路長を一定に保ちつつ原稿７１の画像情報が読取られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の原稿照明装置においては、原稿照明に関して以下のような問題点があった。
【０００６】
上記のように光源手段として、最近は消費電力が低く、また発熱量が少ないことから蛍光灯やキセノンランプ等の蛍光管（ランプ）が多く用いられてきている。しかしながら蛍光灯やキセノンランプ等の蛍光管は、一般的に主走査方向に直線状に延びているため主走査方向の周辺部、特に端部近傍において照明光量が低下してしまう。その解決方法としては、原稿の主走査方向の有効幅に対して蛍光管の長さを延ばして十分な余裕を持てばいいのだが、該蛍光管の長さを延ばすということは、原稿照明装置の主走査方向の幅を大きくしてしまい、しいては画像読取装置全体の大きさも大きくしてしまうことになる。
【０００７】
そのため、通常の蛍光管の長さは、原稿の主走査方向の有効幅に対して数十ミリ程度、例えば３０ｍｍ程度長くなるように抑えられている。そのため照明光の主走査方向の照明光量分布は図１１に示すように中央部に対して周辺部で低下し、特に画像有効領域の端部において急激に低下する傾向があった。
【０００８】
また上記は照明光量分布についてであるが、その原稿からの反射光束を例えば、結像レンズによりＣＣＤ等の固体撮像素子面上に結像させ、その原稿の画像情報を読取る光学系においては、該結像レンズのＣＯＳ４乗則によりＣＣＤ面上の光量分布は、図１２に示すように中央部に対して周辺部でさらに低下してしまい、またそれにより画像有効領域の周辺部、特に端部付近の画像情報のノイズ等による品質低下が起こっていた。
【０００９】
さらに近年、画像読取装置の小型化のために結像レンズの高画角化が進行してきており、その影響が大きくなってきている。例えば従来、結像レンズの半画角が１６度の時のＣＯＳ４乗則によるＣＣＤ面上の光量分布の中央部に対する最端部での光量低下量は１５％だったのに対して、近年開発が進行している結像レンズの半画角が３０度の光学系においてはＣＯＳ４乗則によるＣＣＤ面上の光量分布の最端部での低下は４４％となり、画像情報のノイズ等による品質低下という問題点が顕著になってきていた。
【００１０】
本発明は原稿面上における中央部の照明光量の低下を押えた状態で照明光量分布の周辺部、特に端部を高くして原稿面を照明することのできる原稿照明装置及び画像読取装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の原稿照明装置は、
光源手段と、該光源手段から放射された光束を原稿面方向に反射させる反射手段と、を有する原稿照明装置において、
該反射手段は複数の反射部を有し、該複数の反射部は一方向に配列され、該反射部の反射面の傾き角が配列方向で変化していることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記複数の反射部は平面又は曲面より成る基板上に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記複数の反射部の反射面は平面又は曲面であることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記複数の反射部の反射面の傾き角は配列方向の中央部から周辺部に向かうに従って変化していることを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は請求項１の発明において、
前記複数の反射部は曲面より成る基板上に設けられており、該基板の曲率は、該複数の反射部の配列方向に比べて該配列方向と直交する方向で集光性が高くなるように設定されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明は請求項１の発明において、
前記複数の反射部の反射面の傾き角は配列方向の中央部から周辺部にかけて徐々に小さくなり、又は徐々に小さくなり一旦平坦となりその後その傾き方向を変えて徐々に大きくなることを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明は請求項１の発明において、
前記光源手段から放射された光束の一部を前記反射手段側へ反射させる補助反射部材を有していることを特徴としている。
【００１８】
請求項８の発明は請求項７の発明において、
前記反射手段と前記補助反射部材は前記複数の反射部の配列方向の端部で連結していることを特徴としている。
【００１９】
請求項９の発明の画像読取装置は、
前記請求項１乃至８の何れか１項の原稿照明装置で照明された原稿を結像手段で読取手段面上に結像させて、該原稿の画像情報を読み取ることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１の原稿照明装置及び画像読取装置の要部概略図である。図２は図１に示した照明光源と反射部材とを示した要部斜視図、図３は図２に示した反射部材の中央部周辺を正面から見たときの正面図、図４は図２に示した反射部材の反射部での光束（照明光）の反射状態を示した説明図、図５は照明光源から放射された光束の振る舞いを示した説明図である。
【００２１】
図中、２は原稿台ガラスであり、その面上に原稿１が載置されている。３は光源手段（照明光源）であり、例えばハロゲンランプや蛍光灯やキセノンランプ等の棒状光源より成っている。
【００２２】
４は反射手段としての反射部材であり、複数の反射部４ｃを有し、照明光源３から放射された光束（照明光）の一部を反射させて原稿１面の主走査方向の周辺部方向に導いている。反射部材４の複数の反射部４ｃは一方向に配列され、曲面（シリンドリカル面、球面、トーリック面、非球面）より成る基板４ｂ上に設けられている。本実施形態においては複数の反射部４ｃの反射面４ａの傾き角（基板４ｂに対する傾き角）θを配列方向の中央部から周辺部にかけて徐々に小さく変化させ、又は徐々に小さく変化させ一旦平坦とし、その後傾き方向を逆にして徐々に大きく変化させている。
【００２３】
尚、本実施形態では反射部４ｃの反射面４ａを平面で形成しているが、曲面（シリンドリカル面、球面、トーリック面、非球面）で形成しても良い。また本実施形態では基板４ｂを曲面で形成したが、平面で形成しても良い。
【００２４】
上記照明光源３と反射部材４の各要素は原稿照明装置の一要素を構成している。
【００２５】
５はスリットであり、原稿１面で反射された反射光束を規制している。６，７，８は各々の順に第１、第２、第３の反射ミラーであり、原稿１面からの反射光束の光路を本体内部で折り曲げている。９は結像手段としての結像レンズであり、原稿１の画像情報に基づく光束を読取手段としての固体撮像素子１０面上に結像させている。固体撮像素子１０はラインセンサー（ＣＣＤ）より成り、複数の受光素子を１次元方向（主走査方向）に配列した構成より成っている。１１は第１のミラー台であり、照明光源３、反射部材４、スリット５、そして第１の反射ミラー６を有している。１２は第２のミラー台であり、第２の反射ミラー７と第３の反射ミラー８とを有している。
【００２６】
本実施形態において原稿台ガラス２上に載置された原稿１は照明光源３からの直接照明光と、該照明光源３と対向する位置にある反射部材４を介した間接照明光により両側から照明される。そして照明された原稿１の画像情報に基づく光束はスリット５で規制されて走査用の第１の反射ミラー６、第２の反射ミラー７、第３の反射ミラー８を介して、結像レンズ９によりＣＣＤ１０面上に結像され、原稿１の濃淡に応じて電気信号に変換され、主走査方向（図１において紙面に対して垂直方向）の１ライン分の画像情報が読取られる。
【００２７】
また副走査方向（図１において矢印Ａ方向）の画像読取りは原稿１に対して第１のミラー台１１を副走査方向に移動させ、更に第２のミラー台１２を該第１のミラー台１１の半分の速度で同方向に移動させることにより、原稿１からＣＣＤ１０での光路長を一定に保ちつつ原稿１の画像情報が読取られる。
【００２８】
本実施形態における反射部材４の反射面４ａの傾き角θは、上記の如く配列方向の中央部から周辺部にかけて徐々に小さく変化して、又は徐々に小さく変化して一旦平坦とし、その後傾き方向を逆にして徐々に大きく変化している。これにより本実施形態では反射部材４で反射された照明光源３からの光束を原稿１面の主走査方向の中央部から周辺部に導くことによって、照明光量分布の周辺部での照明光量の増加を図っている。
【００２９】
ただ上記のように反射部材４を構成しただけでは、ＣＣＤ１０面上の原稿読取位置の周辺光量、特に端部での照明光量のアップは僅かでしかなく、また中央部の照明光量も低下してしまっていた。
【００３０】
その原因の一つは、ただベースの基板４ｂ上に複数の反射部４ｃを形成するだけでは、副走査方向の集光性が低下してしまい光束が有効に利用できなくなる。どういうことかというと複数の反射部４ｃの反射面４ａで反射した光束は、該反射面４ａの角度が付いていることにより、図４に示す光束Ｐのように照明光源３から原稿１面までの距離が３次元的に遠ざかることになる。そのため照明光源３から放射した光束は複数の反射部４ｃが無かった時より発散し易くなり、副走査方向の集光性が低下してしまう。そのためＣＣＤ１０面上の原稿読取位置では、その副走査方向の集光性の低下により、中央部から周辺部にかけて全体的に照明光量が低下してしまう。
【００３１】
また他の原因としては、ベースの基板４ｂ上に複数の反射部４ｃを作成し、その複数の反射部４ｃの反射面４ａで照明光源３から反射部材４を介する光束を原稿１面の主走査方向の周辺方向に導く場合、図４に示す光束Ｑのように該反射面４ａで反射した一部の光束が、該反射面４ａのエッジで反射され逆方向に反射され、その結果、上記同様に副走査方向の集光性の低下により、中央部から周辺部にかけて全体的に照明光量が低下してしまう。
【００３２】
これらの原因のため、ベースの基板４ｂ上に複数の反射部４ｃを形成するだけでは周辺光量、特に端部での照明光量のアップは僅かでしかない。
【００３３】
そこで本実施形態ではベースの基板４ｂの曲率を複数の反射部４ｃが無いときには、複数の反射部４ｃの配列方向に比べて該配列方向と直交する方向で集光性が高くなるように設定している。例えばベースの基板４ｂの曲面を球面とし、その曲面の曲率を半径４０ｍｍとした時に対して、該基板に複数の反射部を作成して光束を原稿面の主走査方向の周辺方向に導く場合、該曲率を半径３０ｍｍときつくする。そうすることにより副走査方向に広がった光束を再度集光することができ、中央部から周辺部にかけて全体的に照明光量を増加でき、周辺光量、特に端部での照明光量もアップする。
【００３４】
このように本実施形態では上述の如く照明光源３に対向して配置した反射部材４を複数の反射部４ｃより構成し、該複数の反射部４ｃの反射面４ａの傾き角θを配列方向で変化させることにより、該反射部材４からの反射光を原稿１の主走査方向の周辺部に導くことができ、これにより照明光量分布の周辺部での照明光量の増加を図ることができる。
【００３５】
また同時に基板４ｂを曲面にすることにより副走査方向の集光性を向上させ、複数の反射面４ａの角度が付いたことによる反射光の照明光源３から原稿１までの距離の増加や反射面４ａのエッジでの多重反射による照明光量の低下を押えることができる。言い換えれば基板４ｂを曲面にすることにより、反射面４ａの角度が付いたことによる反射光の照明光源３から原稿１までの距離の増加や反射面４ａのエッジでの多重反射による中央部の照明光量の低下を押えた状態で原稿１の主走査方向の周辺部での照明光量をアップさせることができる。
【００３６】
［実施形態２］
図６は本発明の実施形態２の光源手段から放射された光束の振る舞いを示した説明図である。同図において図５に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００３７】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は照明光源３近傍に補助反射部材１３を設けたことである。その他の構成およ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。
【００３８】
即ち、同図において１３（１３ａ、１３ｂ）は補助反射部材であり、照明光源３近傍に設けられており、照明光源３から放射された光束（照明光）の一部を反射部材４側へ反射させている。
【００３９】
本実施形態においては上記の如く照明光源３近傍に反射部材４を設けることにより、該照明光源３から放射された光束の有効利用率を向上させるのと同時に反射部材４への入射光束を増加させることにより、照明光量分布を中央部より周辺部、特に端部で高くしている。
【００４０】
即ち、図６に示すように照明光源３の近傍に補助反射部材１３ａ、１３ｂを設け、その補助反射部材１３ａ、１３ｂで反射された反射光束を反射部材４に向かわせることにより、照明光源３から放射された光束のうち、原稿照射に有効に利用されていなかった分を有効に利用できるのと同時に反射部材４に導かれる光束が多くなり、該反射部材４から原稿１を照明する光束の照明光量を増加させることができる。
【００４１】
また反射部材４からの光束の照明光量が増加することにより、該反射部材４による周辺部での光量アップの効果が大きくなる。これにより照明光量分布は図７に示すように周辺部や端部の照明光量が更に増加することになり、またＣＣＤ面上の光量分布は図８に示すように中央部に対して周辺部での低下が減少し、これにより原稿周辺部、特に端部付近の画像情報の品質低下という問題点を解決することができる。
【００４２】
尚、本実施形態では補助反射部材１３ａ、１３ｂと反射部材４を各々独立に構成したが、これに限らず、例えば複数の反射部の配列方向の端部で連結して構成しても良い。これにより照明光源３との位置精度も出し易くなり、また部品点数も減少させることができる。
【００４３】
このように本実施形態においては上記の如く照明光源３近傍に補助反射部材１３を設けることにより、照明光源３から放射された光束の有効利用率を向上させるのと同時に、補助反射部材１３ａ、１３ｂで反射された反射光束を反射部材４に向かわせることにより、該反射部材４から原稿を照明する光量が増加することにより、照明光量分布を中央部より周辺部、特に端部を高くすることができる。
【００４４】
［フラットベッド型画像読取装置］
尚、本実施形態では１：２走査光学系を有する画像読取装置を示したが、これに限らず、例えば図９に示す一体型（フラットベッド型）の画像読取装置においても本発明は上述の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４５】
即ち、図９において照明光源３から放射された光束は直接あるいは反射部材４を介して原稿１を照明し、該原稿１からの反射光束を第１、第２、第３、第４反射ミラー６ａ，６ｂ，６ｃ．６ｄ．６ｅを介してキャリッジ２１内部でその光路を折り曲げ、結像レンズ９により１次元ＣＣＤ等のリニアイメージセンサ１０（以下「ＣＣＤ」と称す。）面上に結像させている。そしてキャリッジ２１を副走査モーター（副走査機構）２２により図中に示す矢印Ｃ方向（副走査方向）に移動させることにより原稿１の画像情報を読み取っている。
【００４６】
尚、本実施形態の画像読取装置は、例えばイメージスキャナーやディジタル複写機やファクシミリ等の機器に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く光源手段に対向して配置した反射部材を複数の反射部より構成し、該複数の反射部の反射面の傾き角θを配列方向で変化させることにより、原稿面上における中央部の照明光量の低下を押えた状態で主走査方向の照明光量分布の周辺部を高くすることができる原稿照明装置及び画像読取装置を達成することができる。
【００４８】
さらに本発明によれば前述の如く照明光源近傍に反射部材を設けることにより、該照明光源から放射された光束の有効利用率を向上させるのと同時に反射部材への光束を増加させることにより、照明光量分布を中央部より周辺部、特に端部で高くすることができる原稿照明装置及び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の画像読取装置の要部概略図
【図２】図１に示した光源手段と反射部材の要部斜視図
【図３】図２に示した反射部材の正面図
【図４】図２に示した複数の反射部での反射状態を示した説明図
【図５】光源手段から放射された照明光の振る舞いを示す説明図
【図６】本発明の実施形態２において光源手段から放射された照明光の振る舞いを示す説明図
【図７】本発明の実施形態２の原稿面上での光量分布図
【図８】本発明の実施形態２のＣＣＤ面上での光量分布図
【図９】本発明の画像読取装置の要部概略図
【図１０】従来の画像読取装置の光学系の要部概略図
【図１１】従来の原稿面上での光量分布図
【図１２】従来のＣＣＤ面上での光量分布図
【符号の説明】
１　原稿
２　原稿台ガラス
３　光源手段（棒状光源）
４　反射手段
４ａ　反射面
４ｂ　基板
４ｃ　反射部
５　スリット
６，７，８　反射ミラー
９　結像レンズ
１０　固体撮像素子（ＣＣＤ）
１１　第１のミラー台
１２　第２のミラー台
１３（１３ａ，１３ｂ）　補助反射部材

Claims (9)

1. 光源手段と、該光源手段から放射された光束を原稿面方向に反射させる反射手段と、を有する原稿照明装置において、
   該反射手段は複数の反射部を有し、該複数の反射部は一方向に配列され、該反射部の反射面の傾き角が配列方向で変化していることを特徴とする原稿照明装置。
2. 前記複数の反射部は平面又は曲面より成る基板上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の原稿照明装置。
3. 前記複数の反射部の反射面は平面又は曲面であることを特徴とする請求項１又は２記載の原稿照明装置。
4. 前記複数の反射部の反射面の傾き角は配列方向の中央部から周辺部に向かうに従って変化していることを特徴とする請求項１、２又は３記載の原稿照明装置。
5. 前記複数の反射部は曲面より成る基板上に設けられており、該基板の曲率は、該複数の反射部の配列方向に比べて該配列方向と直交する方向で集光性が高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の原稿照明装置。
6. 前記複数の反射部の反射面の傾き角は配列方向の中央部から周辺部にかけて徐々に小さくなり、又は徐々に小さくなり一旦平坦となりその後その傾き方向を変えて徐々に大きくなることを特徴とする請求項１記載の原稿照明装置。
7. 前記光源手段から放射された光束の一部を前記反射手段側へ反射させる補助反射部材を有していることを特徴とする請求項１記載の原稿照明装置。
8. 前記反射手段と前記補助反射部材は前記複数の反射部の配列方向の端部で連結していることを特徴とする請求項７記載の原稿照明装置。
9. 前記請求項１乃至８の何れか１項の原稿照明装置で照明された原稿を結像手段で読取手段面上に結像させて、該原稿の画像情報を読み取ることを特徴とする画像読取装置。

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