JP2006146136A - 原稿照明装置及び画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射板により導かれる集光光束のみを利用することで不要領域への照射をなくし、原稿の反射濃度に影響されない高効率の原稿照明装置を提供する。
【解決手段】長軸円筒形状よりなる光源から放射された光束を反射板１により集光させ、原稿台ガラス３上に載置された原稿面の読み取り領域を照明し、光源としてアパーチャ（開口部）を有する２本の蛍光ランプ２と楕円形状をなす２枚の反射板を備えている原稿照明装置において、反射板を蛍光ランプより下流に配置し、かつ蛍光ランプの開口（アパーチャ）から放射される光束が反射板を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成となっており、反射板が、

、かつ、α＞ｓｉｎ^−１（Ｒ／Ｄ）、（θ＝α＋β＋γ（θ：楕円の傾き、α、β、γは図１参照、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）の関係を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は原稿照明装置及びそれを用いた画像読取装置に関し、特に蛍光ランプを光源として使用するものにおいて、高光量かつ低フレア照明を達成する複写機の読み取り装置、スキャナ装置等に関する。

複写機等の画像読み取り装置で使用される蛍光ランプはキセノンランプが一般的で、通常直径１０ｍｍ程度のものを使用する場合が多い（例えば、特許文献１参照）。このキセノンランプはハロゲンランプより輝度は低いが可視光を発している部分の面積が広いため発光光量が大きく、消費電力に対する発光効率は高い。又、発光光量はその蛍光塗料が塗られている面積に略比例するためガラス管の直径を大きくし、蛍光塗料をより広く塗布すると発光光量が増す。しかし、ガラス管の直径を大きくすると原稿照明装置が大型化するため、画像読取装置そのものが大きくなってしまう。
図６は原稿照明装置の光源として使用されるキセノンランプの要部断面図である。この図におけるキセノンランプ１０は厚み０．５〜１ｍｍ程度の筒状の透明ガラス管１１内部にキセノンガスを封入し、ガラス管１１の外周に設けた対向電極１２に数百Ｖの交流電圧を加えることで放電をさせる。この放電により流れる電子がガラス管１１内部を通過するときにキセノン原子と衝突し、紫外線を発生させる。紫外線はガラス管１１の内周面に塗布された蛍光塗料１３を照射すると蛍光物質が励起されて可視光を発光する。この可視光がアパーチャ（開口部）１４から外部に放射される。
図７は上記のキセノンランプを原稿照明用の光源として用いたときの従来の原稿照明装置の要部概略図である。一般的な原稿照明装置はキセノンランプ１０、１本と１つの反射板１５により画像読み取り領域を照射する構造となっている。キセノンランプ１０から放射された光束の１部は反射板１５を介して原稿台ガラス１６上に載置された原稿面の読み取り領域を照射する。他の光束は直接的に原稿面の読取領域を照射する。これらの反射光束は図示せぬ第１ミラー、第２ミラー、第３ミラーを経由して結像レンズに指向し、ＣＣＤセンサーで画像情報として読み取られる。
反射板１５の形状としては、楕円面形状のものや、放物面形状のものなどが知られており、光源用ランプが柱状の場合は筒状の反射板が知られている。
楕円面形状の反射板としては、２つの焦点のうち、被照射体（原稿面）から遠い側の焦点に光源用ランプの中心がくるように配置したものがある。
特開平１１−１９６２３１号公報

上記で説明した従来の原稿照明装置には以下に示す問題がある。
例えば、高生産性をもつ高速フルカラースキャナなどでは原稿照明光量を多く必要とする。しかしキセノンランプで高光量を確保するには蛍光体の塗布面積を増やし、つまりはガラス管の径を大型化し、かつ多くの電流を与える必要がある。ガラス管の径を大型化した場合、アパーチャ（開口部）の面積も広がるため、反射板そのものも大型化する必要があり、照明装置全体としてはかなり大型化される事になる。
また、キセノンランプは発光面積が大きいこととアパーチャ（開口部）から光束が放射されるため、原稿照明部に集光させることが困難である。例えば図７に示すように原稿照明部Ａに集光させたい光束はＢの領域まで照射してしまい、広い面積を照明することになる。そのため不要光束からの反射光束が反射板１５やキセノンランプ１０を経由して再度原稿面を照射してしまう。この反射光束の光量が多い場合には原稿の濃度によって照明光量が変化してしまい、例えば濃度の低い原稿はより濃度が低く、濃度が高い原稿はより濃度が高くなることになる。つまり原稿に対して読み取られた画像情報の濃度差が大きくなり、原稿再現性が悪くなる問題がある。一般的に高光量のランプを使用した照明装置においても原稿再現性が悪化していく傾向がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、照明光量を多く必要とする高速スキャナなどの照明装置において、照明装置を大型化させないために、２灯蛍光ランプと２つの楕円形状反射板により原稿照明部に蛍光ランプからの直接光を照射させない構造とし、反射板により導かれる集光光束のみを利用することで不要領域への照射をなくし、原稿の反射濃度に影響されない高効率でかつ不要光束を減らし、更に集光性能を高めるとともに、不要光束を更に低減させ、反射板の小型化を可能とした原稿照明装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿台ガラス上に載置された原稿面の読取領域を照明する原稿照明装置において、光源として開口部を持つ蛍光ランプ２本と楕円形状を成す２つの反射板を備え、前記反射板をランプより下流に配置し、且つ前記蛍光ランプの開口部から放射される光束が楕円反射板を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成とした場合、反射板が、

かつ

θ＝α＋β＋γ
（θ：楕円の傾き、α、β、γは図１参照、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）
の関係を満たすものにおいて、前記楕円反射板の一方の焦点を蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線状に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする原稿照明装置を提供する。
α、β、γはそれぞれ独立した存在であり、全ての角度をたし合わせた角度が、楕円の傾き角度θになっている。
α：楕円の長軸と原稿面に最も近い光線の成す角度
β：光線の集光角度
γ：原稿面から最も遠い光線と光軸（ミラーと原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸）の成す角度

また、請求項２に記載の発明は、長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿台ガラス上に載置された原稿面の読取領域を照明する原稿照明装置において、光源として開口部を持つ蛍光ランプ２本と楕円形状を成す２つの反射板を備え、前記反射板をランプより下流に配置し、且つ蛍光ランプの開口部から放射される光束が楕円反射板を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成とした場合、前記反射板が、

かつ

（Ｄ：焦点距離、θ：楕円の傾き）
の関係を満たすものにおいて、前記楕円反射板の一方の焦点を蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線状に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置した事を特徴とする原稿照明装置を提供する。
この式は、楕円の長軸方向をＸ軸、楕円の短軸方向をＹ軸、ＸＹ座標系の原点を楕円中心、楕円の長軸の傾き角度をθ、とおいたときのＹ座標の範囲を示しており、楕円が通過する点又は、その範囲を楕円の焦点距離と楕円の傾きから決定することができる。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１及び請求項２の関係を同時に満たす原稿照明装置を特徴とする原稿照明装置を提供する。
また、請求項４に記載の発明は、前記反射板が、前記蛍光ランプから放射された光が直接反射ミラーに指向しない形状になっている請求項１乃至３の何れか一項記載の原稿照明装置を特徴とする原稿照明装置を提供する。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一項記載の原稿照明装置を備える原稿読み取り装置を特徴とする。

本発明の請求項１の原稿照明装置によれば、長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿台ガラス上に載置された原稿面の読取領域を照明する原稿照明装置において、光源としてアパーチャ（開口部）を持つ蛍光ランプを２本と楕円形状を成す２つの反射板を備えているものにおいて、反射板をランプより下流に配置し、且つ蛍光ランプの開口（アパーチャ）から放射される光束が楕円反射板を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成とした事を特徴とする原稿照明装置において反射板が、

かつ

θ＝α＋β＋γ
（θ：楕円の傾き、α、β、γは図１参照、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）
の関係を満たすものにおいて、楕円反射板の一方の焦点を蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線状に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことで、蛍光ランプの開口角度は、常に原稿面とは反対側かつミラーと原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸側を向くことになり、原稿面上に到達するフレア光を低減することが可能になり、効率良く原稿面を照射することが可能になる。

本発明の請求項２の原稿照明装置によれば、長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿台ガラス上に載置された原稿面の読取領域を照明する原稿照明装置において、光源としてアパーチャ（開口部）を持つ蛍光ランプを２本と楕円形状を成す２つの反射板を備えているものにおいて、反射板をランプより下流に配置し、且つ蛍光ランプの開口（アパーチャ）から放射される光束が楕円反射板を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成とした事を特徴とする原稿照明装置において反射板が、

かつ

（Ｄ：焦点距離、θ：楕円の傾き）
の関係を満たすものにおいて、楕円反射板の一方の焦点を蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線状に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置した事で、蛍光ランプと反射板の位置関係、及び最適な楕円形状を得ることができる。楕円の最適条件を、焦点距離、傾き角度から求められることも特徴である。
本発明の請求項３の原稿照明装置によれば、請求項１、請求項２を同時に満たすことを特徴とする原稿照明装置を提供する。つまり、蛍光ランプの開口が原稿面を向いていないことにより、フレア光を低減することになり、更に照明光を集光光束にするような適切な楕円形状を得ることが可能になる。
本発明の請求項４の原稿照明装置によれば、請求項１〜３記載の原稿読取装置において、反射板は、蛍光ランプから放射された光が直接反射ミラーに指向しない形状になっていることを特徴とする原稿照明装置を提供する。つまり、蛍光ランプの直接光が反射ミラー４に進入することを防止することができ、原稿再現性を高めることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は２灯の蛍光ランプを搭載した原稿照明装置の第１の実施形態を示す断面図である。図１において、原稿照明装置Ｃには２灯の蛍光ランプ２が搭載されている。

で表される楕円の長軸７は、反射ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸に対し、角度θ傾いている。半径Ｒの蛍光ランプ２の中心は、楕円の２つの焦点のうち、原稿面から遠い焦点と一致するように、また他方の焦点位置は原稿面になるように配置する。
このような楕円円周上のうち、図中で塗りつぶされた黒い太線部分を反射板１とする。ここで、
α：楕円の長軸と原稿面に最も近い光線の角度
β：光線の集光角度
γ：原稿面から最も遠い光線と光軸（反射ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸）の角度
と定義したとき、各３つの角度は重複することなく、独立に存在しており、楕円の傾き角度θは、θ＝α＋β＋γの関係にある。
さらに、角度αは、

を満たしている。蛍光ランプ２の開口角度は原稿面と反対側、かつ反射ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸側を向くために、原稿面において照明として利用されない光の存在を可能な限り低減することができる構造になっている。
また、αを上式のように制限することによって反射板１で反射された光束がランプ自体で影を作らないようにすることができ、照度の高効率化を図ることができる。

図２は図１の楕円部分のみを抽出して示す概略図である。楕円の２つの焦点を結ぶ線、反射ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸、蛍光ランプ２の中心を通り、水平方向の光軸と平行な直線からなる直角三角形（斜線部分）を考える。
楕円の長軸方向をＸ軸、短軸方向をＹ軸、２つの焦点間距離をＤ、楕円の傾きをθとすると、直角三角形の頂点のＹ座標は、
ｙ＝Ｄ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ＝

となる。
ここで示されたＹ座標よりも外側の点を通り、かつ蛍光ランプ２の中心、および原稿面を焦点にもつ楕円を形成することで、限られたスペースの中で適切な楕円形状を選択することができる。
さらに、上記α、β、γの関係と楕円の大きさを規制するｙの値を同時に満足することで、高効率と低フレアの相反する性質を同時に達成することができる蛍光ランプ２と反射板１の位置関係、反射板の形状を示すことができる。
上述した図１中の符号５は、原稿照明に利用される光束の範囲を示したものである。蛍光ランプ２の開口部が原稿面の反対側を向いているために、直接光がスリット６を通過し、反射ミラー４に指向してしまうような光線が外乱光となり、原稿再現性に悪影響を及ぼしてしまうことが懸念される。
しかしながら、反射板１の形状は、鉛直方向の光軸側に余裕をもって伸ばしていることで、外乱光の影響を低減している。このとき、スリット６の範囲を反射板１が遮らないように注意しなければならない。

以上に説明してきたように、本発明の原稿照明装置によれば、長軸円筒形状よりなる光源から放射された光束を反射板１により集光させ、原稿台ガラス３上に載置された原稿面の読み取り領域を照明する。
光源１０としてアパーチャ（開口部）を有する蛍光ランプ２を２本と楕円形状をなす２つの反射板１を備えており、反射板１をランプより下流に配置し、かつ蛍光ランプ２の開口（アパーチャ）から放射される光束が楕円反射板１を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成としている。
かかる原稿照明装置Ｃにおいて、反射板１は、

かつ

θ＝α＋β＋γ
（θ：楕円の傾き、α、β、γは図１参照、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）の関係を満たす。
このことによって、蛍光ランプ１の開口角度は、常に原稿面とは反対側かつ反射ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸側を向くことになるため、原稿面上に到達するフレア光を低減することが可能になる。

本発明の原稿照明装置によれば、長軸円筒形状より成る光源１０から放射された光束を反射板１により集光させ、原稿台ガラス３上に載置された原稿面の読み取り領域を照明する。
光源１０としてアパーチャ（開口部）を有する蛍光ランプ２を２本と楕円形状をなす２枚の反射板１を備えている。反射板１をランプより下流に配置し、かつ蛍光ランプ２の開口（アパーチャ）から放射される光束が楕円反射板を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成とする。
かかる原稿照明装置Ｃにおいて反射板１は、

かつ

（Ｄ：焦点距離、θ：楕円の傾き）
の関係を満たす。
このことによって、蛍光ランプ２と反射板１の位置関係、および最適な楕円形状を得ることができる。楕円の最適条件を、焦点距離、傾き角度から求められることも特徴である。

本発明の原稿照明装置によれば、２つの相反する条件を同時に満たすことを特徴とする。つまり、蛍光ランプ２の開口が原稿面を向いていないことにより、フレア光を低減することになり、さらに照明光を集光光束にするような適切な楕円形状を得ることが可能になる。
本発明の原稿照明装置によれば、反射板１は、蛍光ランプ２から放射された光が直接反射ミラー４に指向しない形状になっている。つまり、蛍光ランプ２の直接光が反射ミラー４に進入することを防止することができ、原稿再現性を高めることができる。
本発明によれば、高照度を実現するために２灯の蛍光ランプを搭載する場合、高効率と低フレアの相反する性質を同時に達成することができる蛍光ランプと反射板の位置関係、反射板の形状を示すことができる。

図３は本発明の２灯の蛍光ランプを搭載した原稿照明装置の第２の実施形態を示す断面図である。図３が図１と異なる点は、反射板２４を楕円形状としてその楕円の一方の焦点を蛍光ランプの中心と開口中心θ／２を直線で結びかつランプ管径と交わる点に配置して、他方の焦点を光軸上にある原稿照明位置近傍となるように配置していることである。
図４は図１の第１の実施形態における光線の集光状態を示すものであり、楕円反射板１の１方の焦点を蛍光ランプ２の中心とし他の焦点を原稿照明位置とした。
図５は図３の第２の実施形態における光線の集光状態を示している。楕円反射板２４、２６の一方の焦点を蛍光ランプ２３、２５の中心と開口角θの中央θ／２を結んだ線上でかつ蛍光ランプ２３、２５の管径と交差する点Ｂ、Ｃとし他の焦点を原稿照明位置とした。
本発明によれば蛍光ランプ２３、２５から放射された光束は原稿照明位置でより集光されていることがわかる。更には反射板２４、２６の面積を小さくすることが可能になり、照明ユニットの小型化が可能である。
また、２本の蛍光ランプ及び２つの反射板はそれぞれ１対の位置関係を持ち、光軸に対して対象に配置しているので画像読み取り領域を左右から略均等に照射することができ、切り貼り原稿で発生し易い原稿影をキャンセルすることが可能である。

２灯の蛍光ランプを搭載した原稿照明装置の第１の実施形態を示す断面図である。 図１の楕円部分のみを抽出して示す概略図である。 本発明の２灯の蛍光ランプを搭載した原稿照明装置の第２の実施形態を示す断面図である。 図１の第１の実施形態における光線の集光状態を示す図である。 図３の第２の実施形態における光線の集光状態を示す図である。 従来の原稿照明装置の光源として使用されるキセノンランプの要部断面図である。 キセノンランプを原稿照明用の光源として用いたときの従来の原稿照明装置の要部概略図である。

符号の説明

１ 反射板、２ 蛍光ランプ、３ 原稿台ガラス、４ 反射ミラー、５ 光束の範囲、６ スリット、１０ 光源、Ｃ 原稿照明装置

Claims (5)

1. 長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿台ガラス上に載置された原稿面の読取領域を照明する原稿照明装置において、光源として開口部を持つ蛍光ランプ２本と楕円形状を成す２つの反射板を備え、前記反射板をランプより下流に配置し、且つ前記蛍光ランプの開口部から放射される光束が楕円反射板を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成とした場合、反射板が、
   

   

   かつ
   

   

   θ＝α＋β＋γ
   （θ：楕円の傾き、α，β，γは図１参照、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）
   の関係を満たすものにおいて、前記楕円反射板の一方の焦点を蛍光ランプの中心と前記開口部の中心を結ぶ直線状に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする原稿照明装置。
2. 長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿台ガラス上に載置された原稿面の読取領域を照明する原稿照明装置において、光源として開口部を持つ蛍光ランプ２本と楕円形状を成す２つの反射板を備え、前記反射板をランプより下流に配置し、且つ蛍光ランプの開口部から放射される光束が楕円反射板を経由して原稿読み取り領域に集光光束が導かれる構成とした場合、前記反射板が、
   

   

   かつ
   

   

   （Ｄ：焦点距離、θ：楕円の傾き）
   の関係を満たすものにおいて、前記楕円反射板の一方の焦点を蛍光ランプの中心と前記開口部の中心を結ぶ直線状に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置した事を特徴とする原稿照明装置。
3. 請求項１及び請求項２の関係を同時に満たすことを特徴とする原稿照明装置。
4. 前記反射板が、前記蛍光ランプから放射された光が直接反射ミラーに指向しない形状になっていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の原稿照明装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の原稿照明装置を備えることを特徴とする画像読み取り装置。

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