JP2006238040A - 画像読取装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数の光学素子が配列された光源の消費電力及びコストを極力削減可能な画像読取装置を提供することにある。
【解決手段】 RGB3色の発光波長帯を有する光源11a〜11c相互の位置関係により決定される最大光量位置の位置関係が,光検出部8における受光部10a〜10c各々の中心の位置関係を,前記レンズ12の縮倍率Mで逆換算した位置関係となるように配置する。
また,そのような相対的な位置関係を満たしつつ前記光源11a〜11cの絶対位置を調節し,前記受光部10a〜10c各々に入射される画像読取光の画像読取位置上における反射点各々を最大光量位置に一致させる。
【選択図】図3

Description

本発明は,原稿に対して画像読取光を照射する複数の光源素子がライン状に配列された光源を複数有する画像読取装置に関するものである。
近年,発光ダイオード(LED)の小型化,省電力化,高輝度化が進んでいる。それに伴い,画像読取装置でも原稿に画像読取光を照射する光源素子としてLED素子が採用されつつある(例えば,特許文献1等)。
図1は,LED素子が光源素子として用いられた,従来例における画像読取装置(スキャナ)の概略構成図である。以下,図1を参照しつつ,従来例におけるスキャナについて説明する。
図1に示される,従来例におけるスキャナB(画像読取装置の一例)は,ADF部α1,画像読取光学部α2等により概略構成される。
前記ADF部α1は,原稿セット部1,搬送ローラ2,原稿載置台3,原稿排出部4等からなるものであり,所定の搬送経路に沿って原稿Sを搬送するものである。前記スキャナBが備える不図示の操作部に対し,所定の画像読み取り開始の操作入力がなされると,原稿セット部1にセットされた原稿Sが,複数の搬送ローラ2により1枚ずつ順次搬送される。前記搬送ローラ2によって搬送された原稿Sは,例えばプラテンガラス等からなる前記原稿載置台3に面する画像読取位置を通って副走査方向に搬送され,その後,前記原稿排出部4へ排出される。
一方,画像読取光学部α2は,光源5,導光ミラー6a〜6c,結像レンズ7,光検出部8,画像処理制御部9から構成される。前記光源5は,白色のビーム光を出力する白色発光ダイオード(白色LED)の素子が,主走査方向に光源素子としてライン状に所定数(例えば数十個もしくはそれ以上)配列されたものである。
前記光源5により,前記画像読取位置を副走査方向に搬送される原稿Sの,主走査方向の所定範囲に渡って前記画像読取光が照射される。上記原稿Sからの反射光は前記導光ミラー6a,6b,6cにより導光され,前記結像レンズ7により集光され,3つの前記受光部10a〜10c各々に入射される。
前記光検出部8は,図2に示されるように,主走査方向に沿ってライン形状を有する3つの受光部10a,10b,10cが並列に配列されたものである。前記受光部10a〜10cは各々で異なる波長帯の光を検出するものであり,具体的には,前記受光部10a〜10cには,赤(R),緑(G),青(B)の三色に相当する波長領域の成分のみを通過させるバンドパスフィルタが各々の前面に設けられている。
前記画像処理制御部9は,前記光検出部8の有する前記受光部10a〜10cにより検出された(異なる波長帯の)反射光の強度(輝度)を電気信号(以下,画像情報信号という)に変換して入力する。尚,前記画像処理制御部9は,前記検出部8からR・G・B三色の前記画像情報信号による画像情報を一度に入力するものではなく,入力対象の受光部10a〜10cを所定周期で切り替えつつ順次1色分の前記画像情報信号への変換を行わせてその信号を入力する(例えば,10a→10b→10c→10a→10b→10c→…の順等)。
前記画像処理制御部9において,前記画像情報信号に対する所定の処理(シェーディング補正,ガンマ補正,輪郭強調処理等)が施された後に,前記画像情報信号は前記スキャナBに接続されたパーソナルコンピュータ等に対して送信される。
特開平10−42100号公報
しかしながら,上述の従来例の技術では,原稿により反射された反射光は3つの受光部10a〜10cの全てに入射されなければならず,大きなスポット径が必要である。この場合,受光部10a〜10cから外れて損失する光のエネルギー量も大きく,エネルギー効率が悪い。そのような大きなスポット径でも十分な強度の光が各受光部10a〜10c各々に入射されるためには,前記光源素子(LED素子)各々として高出力のものを多数(数十個若しくはそれ以上)用いる必要があり,消費電力,コストの面で問題点がある。
また,前記光源素子はRGB全ての波長帯成分について十分な強度を有する白色LEDを多数用いる必要があるが,白色LEDは高価であり,やはりコストの面で問題点がある。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,原稿に光を照射する光源の消費電力及びコストを極力削減可能な画像読取装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は,ライン状の複数の受光部が並列に配置され各々で異なる波長帯の光を検出する光検出部と,原稿からの反射光を拡縮しつつ前記光検出部へ導光する光学系(導光手段)と,前記受光部と同数分が並列に配置されたライン状の複数の光源とを有しており,前記光源各々による出射光が前記原稿上の所定の画像読取位置に照射されるときの,各出射光の前記画像読取位置における略最大光量位置の位置関係が,前記受光部各々の略中心線の位置関係を前記光学系の縮倍率で逆換算した位置関係となるように配置された画像読取装置として構成される。
このように複数列の光源を複数列の受光部各々に対応させて設けることにより,各受光部で必要な受光強度を確保するための各光源の出力強度は小さくて済み,また,各受光部から外れる光が生じることによるエネルギー損失を低減できる。このため,各光源を低輝度の安価な光源で構成することができ,その複数の光源の合計の消費電力も,エネルギー損失が小さくなる分だけ低減することができる。
ここで,複数の前記光源各々を,前記光検出部における前記受光部各々の検出波長帯を主たる発光波長帯とする光源により構成すれば,前記受光部各々において検出波長帯以外の波長帯成分の光が除去されることによるエネルギー損失が低減され,光源全体としての消費電力を低減できる。例えば,RGBの各波長帯を主な受光波長帯とする3つの受光部に対し,RGBの各波長帯を主な発光波長帯とする3つの光源を用いた場合には,高コストな白色の発光色の光源を用いる必要が無く,低コストなRGBの発光色の光源を用いることが可能である。一般に,同等の出力輝度レベルの1つの白色LEDとRGB各色の3つのLEDとを比べると,RGB3つのLEDの方が低コストである。
一方,白色の発光色の光源素子の方が安価な光源素子を用いる場合には,出力光が可視光領域の主たる波長帯(RGBに相当する波長帯)成分を有する複数の白色光源を用いることも考えられる。
また,複数の光源を用いることにより,以下のようなメリットも考えられる。従来例でも説明したように,複数のライン状の受光部を用いる場合に,複数ライン分の画像読取光(反射光)に対して一括して後処理を施す(電気信号への変換,該信号の制御部への入力など)構成を有することは稀である。よって,複数の光源を用いた場合,現在後処理の対象となっている受光部に対する光源以外の光源については,画像読取光の出力を行う必要が無い。
従って,複数の前記光源各々を順次1つずつ(1列ずつ)発光させると共に,発光中の前記光源に対応する前記受光部のみによる光検出を行う制御をすることにより,光源の一層の省電力化が実現される。
ここで,光源が1つの場合に光検出を行う前記受光部の切り替えごとに光源を点滅させる場合,1ライン分の画像読み取りごとに受光部の数に相当する回数だけ光源を点滅させる必要がある。このため,光源の点滅周期の制約から,各ラインの画像読み取り周期(画像読み取り速度)をある一定周期より短くできないという制約が生じ得る。一方,光源が複数の場合,各光源は1ライン分の画像読み取りごとに1回だけ点灯(発光)させればよいので,その点滅周期は,各ラインの画像読み取り周期と一致し,上記制約は生じにくいというメリットもある。
また,複数の前記光源が,そのライン状に伸びる方向に複数の光学素子(LED素子等)が配列されたアレイ状の光源である場合,前記光学素子各々をライン状に伸びる方向に直交する方向において重ならない位置に配置することが考えられる。これにより,前記受光部各々の位置関係から逆換算して求められる前記光源の列間隔(中心線の間隔)が,前記光学素子の外径よりも狭い間隔となる場合でも,前記光学素子各々を相互に干渉しないように配置することができる。
本発明によれば,複数の光源を用いることで以下のようなメリットを有する。即ち,複数列の光源を複数列の受光部各々に対応させて設けることにより,各受光部から外れる光が生じることによるエネルギー損失を低減でき,光源全体としての消費電力を低減できる。さらに,光検出手段の受光部各々の受光波長帯に対応した発光波長帯の光源を用いれば,受光部各々においてフィルタ等により不要な波長帯成分の光がカットされることによるエネルギー損失を低減でき,さらなる省電力化が図れる。この場合,RGB3色の受光波長帯の受光部に対応してRGB各々の発光波長帯を有する3つのLED光源を用いれば,1つの白色LEDを用いる場合よりも低コストで構成できる。また,複数の前記光源に対して順次1つづつ発光制御を行う場合に,前記光源の出力時間(発光制御の時間)を低下することが可能であり,更なる省電力化がなされる。複数の前記光源各々を順次1つずつ(1列ずつ)発光させると共に,発光中の前記光源に対応する前記受光部のみによる光検出を行う制御をすることにより,光源の一層の省電力化を実現できる。さらにこの場合,各光源は1ライン分の画像読み取りごとに1回だけ点灯(発光)させればよいので,光源の点滅周期の制約が,画像読み取り速度の制約となることを回避できる。
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は従来例に係るスキャナの概略構成図,図2は受光部の斜視図,図3は本発明の実施形態に係るスキャナの概略構成図,図4は本発明の実施形態に係るスキャナの光源及び画像読取位置の周辺部の概略構成図,図5は本発明の実施形態に係るスキャナの光検出部の周辺部の概略構成図,図6は本発明の実施例に係るスキャナの有する光源における光源素子の配置図である。従来例と同様の構成については従来例と同様の符号を用いるものとする。
(1)本発明の実施形態に係るスキャナの概略構成について。
以下,図3を参照しつつ,本発明の実施形態に係るスキャナAについて説明する。
図3に示されるように,本発明の実施形態に係るスキャナA(画像読取装置の一例)は,ADF部α1,画像読取光学部α2’等により概略構成される。
当該スキャナAの特徴は,前記画像読取光学部α2’の有する光学機器類及び該光学機器の配置の位置関係にある。一方,前記ADF部α1については従来例のスキャナBと同様であり,その説明を省略する。
前記画像読取光学部α2’は光検出部8を有する。該光検出部8は図3における奥行き方向(以下,主走査方向という)に伸びたライン状の3つの受光部10a〜10cが並列に配置されたものであり,これにより原稿載置台3上の原稿Sにおける所定の画像読取位置に照射された画像読取光の反射光の強度(輝度)を検出して画像の情報を読み取る。なお,前記主走査方向に直交する前記原稿Sの移動方向を,以下,副走査方向という。
また,前記画像読取光学部α2’は前記光検出部8の有する前記受光部10a〜10cと同数分,即ち3つの(複数の一例)光源11a〜11cを有する。前記光源11a〜11c各々は,前記主走査方向に伸びたライン状に複数のLED素子が光源素子として配列されたアレイ状の光源である。
(2)光源の周辺部,及び光源の位置関係について。
図4は,前記光源11a〜11c及び画像読取位置Wの周辺の概略図である。
前記光源11a〜11cは,その長手方向が前記主走査方向(図4の奥行き方向)にほぼ平行となるように所定方向に1列に配列されている。ここで,前記光源11aと前記光源11bとの間の間隔をS1,前記光源11bと前記光源11cとの間の間隔をS2とする。
前記光源11a〜11cにより出力される光(以下,画像読取光という)は指向性を有するものであり,前記画像読取位置Wには前記画像読取光各々(各照射光)の最大光量位置が前記主走査方向に線状に形成される。ここで,前記光源11aによる前記最大光量位置と前記光源11bによる前記最大光量位置との間隔をS1’とし,前記光源11bによる前記最大光量位置と前記光源11cによる前記最大光量位置との間隔をS2’とする。S1’,S2’は前記画像読取光各々の指向方向及びその間隔S1,S2により定まる。
尚,前記光源11a〜11cは,前記最大光量位置の間隔S1’,S2’が,後述する所定の要件を満たすようにその配置が決定される。
また,前記光源11aには光源素子として赤色LEDによる素子が,前記光源11bには緑色LEDによる素子が,前記光源11cには青色LEDによる素子が,それぞれ用いられている(つまり,受光部各々の検出波長帯を主たる発光波長帯とする)。
前記画像読取位置Wにおける前記原稿により反射された前記光源11a〜11c各々による前記画像読取光は,従来例と同様に導光ミラー6a〜6cにより,前記光検出部8へ向けて反射される。
(3)受光部の周辺部,受光部の位置関係及び光源の配置位置の要件について。
前記導光ミラー6a〜6cにより反射された前記画像読取光(原稿からの反射光)各々は,縮倍率M(所定の縮倍率)のレンズ12を通過する際に縮小(格縮の一例)され,前記光検出部8の有する前記受光部10a〜10cに入射される。尚,前記導光ミラー6a〜6c及び前記レンズ12が導光手段の一例である。
ここで,前記光検出部8は,前記受光部10a〜10cが予め一体に組み込まれたユニット品であり,前記受光部10aと前記受光部10bとの間の間隔がY1,前記受光部10bと前記受光部10cとの間の間隔がY2のように予め定められている。更に,前記受光部10aは赤色の波長帯の光を,前記受光部10bは緑色の波長帯の光を,前記受光部10cは青色の波長帯の光を,それぞれ読み取り(強度を検出)可能である。
前記画像読取位置Wで反射された前記画像読取光が前記光検出部8の受光部10a〜10cに導光されるように前記導光ミラー6a〜6c等の光学機器及び前記光検出部8が配置された状態で,前記レンズ12による縮倍率を調整することにより,前記受光部10a〜10c各々に入射される前記画像読取光(原稿からの反射光)の前記画像読取位置Wにおける前記副走査方向の反射位置が定まる。ここで,前記受光部10a〜10c各々に対応する前記画像読取位置Wにおける反射位置と,前記光源11a〜11cにより出力された前記画像読取光の前記最大光量位置(出力光の中心線の位置)とを一致させた場合,前記受光部10a〜10cによる受光光量が最大となる。
そのような理由により,前記光源11a〜11cは,以下の関係を満たすように配置される。即ち,前記光源11a〜11cは,それらの位置関係により定まる前記最大光量位置の位置関係が,前記光検出部8における前記受光部10a〜10c各々の中心線の位置関係を前記レンズ12による縮倍率Mで逆換算した位置関係となるように配置される。
具体的には,前記光源11a〜11c相互の位置関係S1,S2(及び照射される光の指向方向)により決定される前記最大光量位置の間隔S1’,S2’が,以下の式(1)及び(2)を満たすように決定される。
S1’=Y1/M …(1)
S2’=Y2/M …(2)
前記光源11a〜11cによる前記画像読取光の指向方向が平行であり,原稿への入射角がθである場合,S1’・sinθ=S1,S2’・sinθ=S2である。
このような前記光源11a〜11cの位置関係の要件を満たすことにより,前記受光部10a〜10c各々に入射される前記画像読取光の前記画像読取位置W上における反射位置各々を前記最大光量位置に一致させることが可能である。
以上のような位置関係が定められ,前記受光部10a〜10cの受光波長帯に対応した複数の光源11a〜11cを用いることで,各受光部10a〜10cから外れる光が生じることによるエネルギー損失,及び受光部10a〜10c各々においてフィルタ等により不要な波長帯成分の光がカットされることによるエネルギー損失を低減でき,光源全体としての消費電力を低減できる。また,複数の前記光源として高価な白色LEDの代わりにRGB3色の波長帯のLED素子を用いることにより,低コスト化が実現される。
ここで,後に一例を示すように,前記最大光量位置の間隔S1’,S2’は,前記副走査方向の画素ピッチに対して遙かに広い。また,前記画像処理制御部9は,従来例と同様に,前記受光部10a〜10cによる画像情報を一括して画像情報信号に変換して入力するものではなく,入力対象の受光部を読取周期の約1/3の周期で切り替えつつ1色分ずつ順次変換して入力する。
このため,前記画像処理制御部9には,従来のように同じ主走査方向1ライン分についてRGB各色の前記画像情報信号が順次入力されるわけでなく,数ライン分から数十ライン分隔てた異なる主走査ラインの前記画像情報信号が順次入力されることになる。言い換えると,前記画像処理制御部9には,特定の主走査ラインに対するRGB各色の前記画像情報信号各々が既知の時間間隔で順次入力される。従って,前記受光部10a〜10c各々によるRGB各色の前記画像情報信号を合成してフルカラーの画像情報を生成する際には,前記画像情報信号各々の入力時間の間隔を補正するような同期処理を施した上で合成する必要がある。
さらに,従来は,全く同一の主走査ラインのRGB各信号を読み取るのではなく,単一画素幅の主走査ラインを例えば所定の間隔を空けて設置し,各ラインに対して読み取り対象とするRGB成分が決定されていた。つまり,RGB成分各々に対して読み取り対象の箇所に多少の(単一画素幅の主走査ライン間隔程度の)ズレが生じていた。一方,本発明では,RGB切り替えタイミングを適切に制御することにより,RGB各信号を原稿における全く同一の箇所から読み取ることが可能である。
(4)光源11a〜11cの発光切り替え制御について。
前述したように,前記画像処理制御部9は,従来例と同様に,前記受光部10a〜10cによる画像情報を一括して画像情報信号に変換して入力するものではなく,入力対象の受光部を読取周期の約1/3の周期で切り替えつつ1色分ずつ順次変換して入力する。
よって,前記光源11a〜11cのうちの,前記画像情報信号の変換及び入力の対象となっている受光部に対応する1つの光源以外については,画像読取光の出力を行う必要が無い。
従って,前記画像処理制御部9(発光・受光制御手段の一例)は,前記光源11a〜11cを順次1つずつ発光させると共に,前記受光部10a〜10cのうちの,発光中の前記光源に対応する前記受光部のみに対し,前記画像読取光を前記画像読取信号に変換させ,その信号を入力する制御を行う(即ち,光検出を行う)。これにより,前記光源11a〜11cの発光制御時間が短縮され,省電力化がなされる。
一方,受光部10a〜10c各々に入射されている前記画像読取光を並行して前記画像読取信号に変換,入力する構成としておけば,画像の読取時間を短縮することが可能である。
上述の式(1),式(2)により決定されるS1’,S2’に基づくS1,S2が,LED素子の大きさ(外径)よりも小さい場合が考えられる。例えば,受光部10a〜10c各々の間隔Y1,Y2がそれぞれ168μm(約4画素分)であり,レンズ12の縮倍率Mが0.15であるとする。この場合,S1’=S2’=1.12mmである。また,通常のLED素子の大きさは数mm以上である。
このような場合にも,光源11a〜11c(図3参照)により出力される前記画像読取光の指向方向を平行にする場合(S1=S1’sinθ,S2=S2’sinθ),以下のように前記LED素子を配置すればよい。
即ち,図6に示されるように,前記光源11a〜11cがライン状に伸びる主走査方向に直交する方向において,前記LED素子(光源素子の一例)を重ならない位置(いわゆる,千鳥状)に配置すればよい。
上述の実施形態においては,RGB三色による光源素子が前記光源11a〜11cに用いられたが,本発明はこれに限られるものではない。LED素子以外の光源素子を用いる場合には,RGB各々の光源素子よりも白色の光源素子を用いた方が安価な場合も考えられる。そのような場合には,白色の(出力光が可視光領域の主たる波長帯を有する)光源素子による光源を複数個揃えて用いてもよい。
従来例に係るスキャナの概略構成図。 受光部の斜視図。 本発明の実施形態に係るスキャナの概略構成図。 本発明の実施形態に係るスキャナの光源及び画像読取位置の周辺部の概略構成図。 本発明の実施形態に係るスキャナの光検出部の周辺部の概略構成図。 本発明の実施例に係るスキャナの有する光源における光源素子の配置図。
符号の説明
A…本発明の実施形態に係るスキャナ
B…従来例におけるスキャナ
α1…ADF部
α2…画像読取光学部
1…原稿セット部
2…搬送ローラ
3…原稿載置台
4…原稿排出部
5…(従来例におけるスキャナの有する)光源
6a〜6c…導光ミラー
7…結像レンズ
8…光検出部
9…画像処理制御部
10a〜10c…受光部
11a〜11c…(本発明の実施形態,実施例に係るスキャナの有する)光源
12…レンズ

Claims (8)

  1. ライン状の複数の受光部が並列に配置され該受光部ごとに異なる波長帯の光を検出する光検出手段を備え,原稿の画像読取位置に照射された光の反射光を前記光検出手段により検出することにより前記原稿の画像を読み取る画像読取装置であって,
    前記原稿からの反射光を所定の縮倍率で拡縮しつつ前記光検出手段の前記受光部へ導く導光手段と,
    前記光検出手段の前記受光部と同数分が並列に配置され前記原稿の画像読取位置に光を照射するライン状の複数の光源と,を具備し,
    複数の前記光源相互の位置関係が,前記原稿の画像読取位置における各照射光の略最大光量位置の位置関係が前記光検出手段における前記受光部各々の略中心線の位置関係を前記導光手段の縮倍率で逆換算した位置関係となるよう配置されてなることを特徴とする画像読取装置。
  2. 複数の前記光源各々が,前記光検出手段における前記受光部各々の検出波長帯を主たる発光波長帯とするものである請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 複数の前記光源の発光波長帯及び前記光検出手段における前記検出部の検出波長帯が,RGBの3色の波長帯である請求項2に記載の画像読取装置。
  4. 複数の前記光源各々が,そのライン状に伸びる方向に複数の光源素子が配列されたアレイ状光源である請求項1〜3のいずれかに記載の画像読取装置。
  5. 複数の前記光源における前記光源素子各々が,前記光源がライン状に伸びる方向に直交する方向において重ならない位置に配置されてなる請求項4に記載の画像読取装置。
  6. 前記光源素子がLED素子である請求項4又は5のいずれかに記載の画像読取装置。
  7. 複数の前記光源が,可視光領域の主たる波長帯を有する白色光を出力するものである請求項1〜6のいずれかに記載の画像読取装置。
  8. 複数の前記光源各々を順次1つずつ発光させるとともに,発光中の前記光源に対応する前記受光部による光検出を前記光検出手段に行わせる発光・受光制御手段を具備してなる請求項1〜7のいずれかに記載の画像読取装置。
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