JP2013081074A - 読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる配光分布となる複数の発光素子による出射光を同一の導光体を用いて広い範囲を照射する場合に、それぞれにおいてできるだけ均一な照射を可能とする
【解決手段】横並びに配設された複数の発光素子と、発光素子からの光を読取対象物載置部に向けて導くための導光体とを設け、複数の発光素子は、第１発光素子と、第１発光素子とは異なる配光分布の第２発光素子とを有する。導光体を、第１発光素子からの光が略均一な照度で拡散させる屈折率をもって形成し、第１発光素子に対して第２発光素子を発光素子の光軸に直交する方向にずらして配設する。第２発光素子による光を、導光体の第１発光素子とは異なる部分を通すことにより、第１発光素子の光とは異なるように拡散させることができ、ずらす位置を適宜設定することにより略均一な照度で拡散させることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、発光素子及び導光体を備えた照明装置により照明された被読取面を撮像する撮像装置を用いた読取装置に関するものである。

従来、複写機やスキャナ等の読取装置において、読取対象物をガラス板等からなる原稿台の上に載置し、その被読取面を原稿台の下から照明装置で照射して撮像装置（カメラ）で撮影するようにしたものがある。そのような読取装置の照明装置として、光源にＬＥＤを用いたものがあり、例えばＬＥＤを棒状の導光体の長手方向一端部に設けると共に導光体にその長手方向に延在する光反射部を設け、ＬＥＤから導光体内に導かれる光を光反射部により長手方向に直交する方向に出射させて、線状光源として被読取面を照射するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−１４６８６８号公報

上記従来の読取装置は、画像読取り手段としていわゆるラインセンサを用い、これに対応しての照明装置では、導光体の長手方向一端部に発光素子を設けており、読取装置としては単機能のものである。例えば白色光（可視光）を出射する発光素子を用いた場合にはＯＣＲ等に対応でき、紫外光や赤外光を出射する発光素子を用いた場合には真贋判定等に対応できるが、上記照明装置で複数の機能を実現する場合、導光体の長手方向両端部にそれぞれ設けられた発光素子の一方を白色光用とし、他方を紫外光用または赤外光用とすることが考えられる。しかしながら、導光体の出射面の形状（曲率）を白色光による照度分布が均一になるようにすると、波長が異なる他の光による照度分布を同様に均一にすることができない。

赤外光の場合には、赤外ＬＥＤ素子の配光特性が白色光よりも狭いだけでなく、白色光より波長が長いため、白色光より屈折し難い。その結果、白色光用に形成された導光体を用いて赤外光を出射させる場合に、白色光に対して狭い範囲にしか照射できないという問題がある。また、紫外光の場合には、白色光よりも波長が短いため出射面での屈折が大きくなるが、一般に入手容易な紫外ＬＥＤ素子の配光特性は白色光よりもかなり広いことから、同じ導光体では出射方向が白色光より大きく拡散し、それにより照度むらが発生するという問題がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、異なる配光分布となる複数の発光素子による出射光を同一の導光体を用いて広い範囲を照射する場合に、それぞれにおいてできるだけ均一な照射を可能とするように構成された読取装置を提供することにある。

本発明の読取装置は、読取対象物が載置される透明な読取対象物載置部と、前記読取対象物載置部に載置された前記読取対象物を照明する照明装置と、前記照明装置により照明された前記読取対象物を撮像する撮像装置とを備える読取装置であって、前記照明装置は、横並びに配設された複数の発光素子と、前記発光素子からの光を前記読取対象物載置部に向けて導くための棒状の導光体とを備え、前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記第１の発光素子とは異なる配光分布を有する第２発光素子とを有し、前記導光体が、前記第１発光素子の配光分布に対応して前記第１発光素子からの光を前記読取対象物載置部の全域に略均一な照度で拡散させる屈折率をもって形成され、前記第２発光素子が、前記導光体の長手方向から見て前記第１発光素子に対して前記発光素子の光軸に直交する方向にずれて配設されている構成とする。

本発明によれば、第１発光素子による配光分布が略均一な照度で拡散されるように導光体を形成した照明装置において、第１発光素子とは異なる配光分布となる第２発光素子が導光体の長手方向から見て第１発光素子と同じ位置の場合には第２発光素子の配光分布が略均一な照度で拡散されないが、第２発光素子が第１発光素子に対してずれて配設されることにより、第２発光素子による光が導光体の第１発光素子とは異なる部分を通ることになり、第１発光素子の光とは異なるように拡散させることができる。これにより、第２発光素子のずらす位置を配光分布に応じて適宜設定することにより、第２発光素子においても略均一な照度で照射させることができる。

本発明が適用された読取装置の全体斜視図 読取装置の内部の要部を示す側面図 （ａ）は上側導光体の要部斜視図、（ｂ）は下側導光体の要部斜視図 ＬＥＤ素子の配置を示す照明基板の正面図 出射光の光路を示す図２に対応する説明図 （ａ）は上側導光体の出射面の外形を示す断面図、（ｂ）は下側導光体の出射面の外形を示す断面図 白色ＬＥＤ素子と赤外ＬＥＤ素子との配光をグラフで示した特性図 赤外ＬＥＤ素子の位置をずらした状態を示す説明図 赤外ＬＥＤ素子による照射範囲の分布を示す説明図 紫外ＬＥＤ素子の位置をずらした状態を示す説明図 カメラのレンズの影響による画像における照度分布を示す説明図 （ａ）は上側導光体に設けた光路屈折部を示す説明図、（ｂ）は下側導光体に設けた光路屈折部を示す説明図 白色ＬＥＤ素子による照度を高めた範囲の分布を示す説明図

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、読取対象物が載置される透明な読取対象物載置部と、前記読取対象物載置部に載置された前記読取対象物を照明する照明装置と、前記照明装置により照明された前記読取対象物を撮像する撮像装置とを備える読取装置であって、前記照明装置は、横並びに配設された複数の発光素子と、前記発光素子からの光を前記読取対象物載置部に向けて導くための棒状の導光体とを備え、前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記第１の配光素子とは異なる配光分布を有する第２発光素子とを有し、前記導光体が、前記第１発光素子の配光分布に対応して前記第１発光素子からの光を前記読取対象物載置部の全域に略均一な照度で拡散させる屈折率をもって形成され、前記第２発光素子が、前記導光体の長手方向から見て前記第１発光素子に対して前記発光素子の光軸に直交する方向にずれて配設されている構成とする。

これによると、第１発光素子による配光分布が略均一な照度で拡散されるように導光体を形成した照明装置において、第１発光素子とは異なる配光分布となる第２発光素子が導光体の長手方向から見て第１発光素子と同じ位置の場合には第２発光素子の配光分布が略均一な照度で拡散されないが、第２発光素子が第１発光素子に対してずれて配設されることにより、第２発光素子による光が導光体の第１発光素子とは異なる部分を通ることになり、第１発光素子の光とは異なるように拡散させることができる。これにより、第２発光素子のずらす位置を配光分布に応じて適宜設定することにより、第２発光素子においても略均一な照度で照射させることができる。

また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記導光体の前記出射面が、前記導光体の長手方向から見て大きな半径で形成されている部分と小さな半径で形成されている部分とを有し、前記第２発光素子が、前記第１発光素子の配光分布よりも広い配光分布を有し、かつ前記導光体の長手方向から見て前記第１発光素子に対して前記出射面の前記小さな半径で形成されている部分側にずれて配設されている構成とする。

これによると、第２発光素子の配光分布が第１発光素子よりも広い場合でも、第２発光素子による光を導光体の出射面の小さな半径の部分から出射させることにより、出射面からの出射光の拡散を抑制することができる。

また、第３の発明は、前記第１または前記第２の発明において、前記第２発光素子の波長が、前記第１発光素子の波長よりも長い構成とする。

これによると、第２発光素子の光の波長が第１発光素子のものよりも長い場合に、第２発光素子による光が屈折し難いが、第２発光素子による光を導光体の屈折率の大きな部分を介して出射させることにより、大きく屈折させることができるため、屈折率の大きさに合わせた配置により照度のむらの発生を抑制し得る。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明による読取装置の例を示す全体斜視図である。読取装置１は、内部が空洞の略直方体のハウジング２を有し、机上等に置いて使用される。なお、以下の説明での上下方向は、読取装置１を机上に置いた状態におけるものとする。

図２は、本発明による読取装置の内部の要部を示す側面図である。図２に併せて示されるように、ハウジング２の上面には、その概ね全面に亘って読取対象物載置部としてのガラス板３が設けられている。そのガラス板３の上面に読取対象物としての例えばパスポート４がその被読取面４ａをガラス板３に向けて載置される。

ハウジング２の内部にはガラス板３の下方となるハウジング２の底面近傍にメイン基板５が配設されている。メイン基板５には読取装置１の制御回路やドライブ回路等（図示省略）が設けられている。メイン基板５の一端側の上方位置にはガラス板３の裏面に臨むように斜め上向きにされた照明基板６が配設されている。なお、これら基板５・６をハウジング２に対して固定するための支持構造は、公知のねじ止め構造であってよく、図示省略している。

図４に示されるように、照明基板６には、発光素子としてのＬＥＤ素子を複数並べた各ＬＥＤ列７が上下２列に配設され、また図３に示されるように、各ＬＥＤ列７の各ＬＥＤ素子の出射面をそれぞれ覆うように棒状の各導光体（上側導光体８及び下側導光体９。以降、これらをまとめて「導光体８・９」と記載することがある）が配設されており、このようにして照明装置が構成されている。また、照明基板６と各導光体８・９の間には、照明基板６に配置されたＬＥＤ列７の各ＬＥＤ素子にそれぞれ対応する開口部が設けられた樹脂製のスペーサー１６が配置されている。スペーサー１６に設けた開口部の壁面はＬＥＤ素子の光出射方向に広がるテーパー形状を成しており、ＬＥＤ素子の出射光はこの壁面で反射されて効率よく導光体８・９の中に導かれる。

図３（ａ）は上側導光体８の要部斜視図、同（ｂ）は下側導光体９の要部斜視図である。上側導光体８は、図３（ａ）に示されるように、長手方向の中央部において、その左右が線対称となる形状を有しており、長手方向の中央部と両端部との３箇所に設けられた各取付孔８ａを用いて、スペーサー１６を間に挟んだ形で照明基板６にねじ止めされ、同様に下側導光体９も、その正面図を示す図３（ｂ）に示されるように線対称となる形状を有し、長手方向の中央部と両端部との３箇所に設けられた各取付孔９ａを用いて、スペーサー１６を間に挟んだ形で照明基板６にねじ止めされている（各ねじは図示省略）。このように導光体８・９はそれぞれ一体物として構成されているが、照明基板６において、各導光体８・９の長手方向中央部に対応する位置にはＬＥＤ列７が配置されておらず、当該部分は光学的な機能を持たないため、長手方向中央部にて各導光体８・９を分断する構成としてもよい。このようにすれば、分断部分に対応する照明基板６に電気部品を配置することができるので、照明基板６の実装効率が向上する。

図１・図２に示されているように、上側導光体８の長手方向中央かつその上側となる位置にはガラス板３の上面に載置されたパスポート４の被読取面４ａを撮像する撮像装置としてのカメラ１３が配設され、カメラ１３に対向する位置に、被読取面４ａの像の光路をカメラ１３に向けて屈曲させるための反射鏡１４が配設されている。このように光路を曲げるのは、読取装置１をコンパクト化するのに有効であるためである。

図４は、本発明による、ＬＥＤ素子の配置を示す照明基板の正面図である。図４には、照明基板６に配設された各ＬＥＤ列７のそれぞれのＬＥＤ素子の配置が示されている。上側導光体８に対応する部分には、上側導光体８の長手方向となる上側基準線Ｌ１に沿って図の中央部から右側へ、紫外線用の２つの紫外ＬＥＤ素子ＵＶ１・ＵＶ２、赤外線用の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１、可視光用としての白色ＬＥＤ素子ＷＬ１、２つの紫外ＬＥＤ素子ＵＶ３・ＵＶ４、赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２、白色ＬＥＤ素子ＷＬ２がこの順で配設されている。また、上側導光体８の図の中央部から左側部分のＬＥＤ列７の各ＬＥＤ素子は上記右側に対して左右対称に配置されている。

同様に、下側導光体９に対応する部分には、下側導光体９の長手方向となる下側基準線Ｌ２に沿って図の中央部から右側へ、４つの紫外ＬＥＤ素子ＵＶ５・ＵＶ６・ＵＶ７・ＵＶ８、赤外ＬＥＤ素子ＩＲ３、白色ＬＥＤ素子ＷＬ３、紫外ＬＥＤ素子ＵＶ９、白色ＬＥＤ素子ＷＬ４がこの順で配設されている。また、下側導光体９の図の中央部から左側部分のＬＥＤ列７の各ＬＥＤ素子も上記右側に対して左右対称に配置されている。

先ず、モニタでの操作者の目視による確認や、イメージスキャナのように被読取面の画像を取得するのに適する白色光を照射する場合には中央側の白色ＬＥＤ素子ＷＬ１・ＷＬ３によりガラス板３（原稿面）の全面に対してできるだけ均一に照明することが望まれる。この場合、白色ＬＥＤ素子ＷＬ１・ＷＬ３の出射光を導光体８・９により十分に拡散すればむらを少なくすることができる。

図５は、出射光の光路を示す図２に対応する説明図、図６（ａ）は本発明における上側導光体８の出射面の外形を示す断面図、同（ｂ）は下側導光体９の出射面の外形を示す断面図である。以降、図５を用いて各導光体８・９から出射される光の経路、特に迷光の発生過程について説明し、図６を用いて迷光の発生を防止する構成について説明する。上述のように、均一照明を行う目的で光を拡散させようとする場合、導光体８・９の出射面８ｄ・９ｄの曲面の加減により拡散範囲を単純に大きくすることができるが、その拡散が過度になる、すなわち出射面８ｄ・９ｄからの出射光の出射方向が広がり過ぎると、図５の破線の矢印Ｌｍ１や二点鎖線の矢印Ｌｍ２に示されるように、出射面８ｄ・９ｄから出射された光の一部が反射鏡１４に向かって進行し、反射鏡１４で反射してからガラス板３に向かう光が生じる。そのような光Ｌｍ１・Ｌｍ２は、ガラス板３の下面３ａで反射して、再度反射鏡１４で反射することによりカメラ１３に向かう場合がある。

上記反射による迷光は、導光体８・９、カメラ１３、反射鏡１４の位置関係を調節することにより回避し得る場合もあるが、コンパクト化によるレイアウトの制限下で、ガラス板３をむら無くできるだけ均一に照射させようとする場合には上記位置関係の設計が複雑化してしまう。

それに対して本発明では、導光体８・９の出射面８ｄ・９ｄの形状により対応している。上側導光体８の長手方向から見た断面における出射面８ｄを形成する外形線は、図６（ａ）に示されるように、反射鏡１４側の範囲Ａでは半径Ｒａの円弧で形成され、ガラス板３側の範囲Ｂでは半径Ｒｂの円弧で形成され、半径Ｒａは半径Ｒｂよりも小径にされており、白色ＬＥＤ素子ＷＬ１の光軸ＣＬに対して非対称である。同様に、下側導光体９の長手方向から見た断面における出射面９ｄを形成する外形は、図６（ｂ）に示されるように、反射鏡１４側の範囲Ｃでは半径Ｒｃの円弧で形成され、ガラス板３側の範囲Ｄでは半径Ｒｄの円弧で形成され、半径Ｒｃは半径Ｒｄよりも小径にされており、白色ＬＥＤ素子ＷＬ３の光軸ＣＬに対して非対称である。

これにより、各導光体８・９の出射面８ｄ・９ｄの範囲Ａ・Ｃから出射される出射光の最も反射鏡１４側となる光Ｌｗ１・Ｌｗ２（図５の実線の矢印）の出射方向を、上記光Ｌｍ１・Ｌｍ２に対して導光体８・９の内側にそれぞれ角度θ１・θ２だけ戻す向きに傾けて出射させることができる。各角度θ１・θ２の大きさは各半径Ｒａ・Ｒｃの大きさにより任意に変えることができ、より小径にすることにより各光Ｌｗ１・Ｌｗ２の出射方向を反射鏡１４からより一層遠ざけることができる。このようにして、上記したような反射によりカメラ１３に入ってしまう光を無くすことができ、カメラ１３の映像に白とびが生じることを防止することができる。

そして、上記光Ｌｗ１・Ｌｗ２となる出射角度を確保するように各半径Ｒａ・Ｒｃを設定すると共に、ガラス板３に均一な照度となるように、範囲Ａ・Ｃと、各半径Ｒｂ・Ｒｄ及び各範囲Ｂ・Ｄとを設定する。このように、異なる曲率の円弧面の組合せにより、各導光体８・９の出射面８ｄ・９ｄから出射された後に直接的に反射鏡１４に当たる光（Ｌｍ１・Ｌｍ２）を無くしつつ、ガラス板３への均一な照度分布を確保することができる。

上記実施形態では互いに異なる２つの半径Ｒａ・Ｒｂ（Ｒｃ・Ｒｄ）で出射面８ｄ（９ｄ）を形成したが、３つ以上の異なる半径の組合せ、すなわち非単一の円弧面となるように出射面８ｄ（９ｄ）を形成するようにしてもよい。いずれにしても、異なる半径同士の境界では一方の半径から他方の半径に滑らかに変化する曲面を形成するとよい。

なお、各出射面８ｄ・９ｄにおいて、例えば各範囲の比Ａ：Ｂ（Ｃ：Ｄ）を用いて各半径Ｒａ・Ｒｂ（Ｒｃ・Ｒｄ）の加重平均からそれぞれの平均半径を求めた場合に、上側導光体８の出射面８ｄの平均半径に対して、下側導光体９の出射面９ｄの平均半径の方が小さくされている。上側導光体８よりも下側導光体９の方がガラス板３よりも遠いため、同じ半径の場合には下側導光体９からの照射範囲がより広がることから、上記したように下側導光体９の出射面９ｄの平均半径を小径化することにより、照射範囲を絞ることができ、各導光体８・９間にガラス板３に対する遠近の違いがあっても、照度範囲の広がりによる照度分布の不均一化を防止し得る。

本実施形態では、上記図４に示されるように、各ＬＥＤ列７を構成する複数のＬＥＤ素子の中で、照明基板６の面上で各基準線Ｌ１・Ｌ２に対して直交する方向にずれて配置されているものがある。ここで、基準線Ｌ１は第１発光素子としての白色ＬＥＤ素子ＷＬ１の光軸ＣＬと直交し、基準線Ｌ２は第１発光素子としての白色ＬＥＤ素子ＷＬ２の光軸ＣＬと直交するものとする。図４は一実施形態であるが、具体的な配置について以下に説明する。なお、各ＬＥＤ素子ＷＬ・ＩＲ・ＵＶの並び方向としての基準線Ｌ１（Ｌ２）の延在方向をＸ方向とし、各ＬＥＤ素子ＷＬ・ＩＲ・ＵＶの並び方向から見て基準線Ｌ１（Ｌ２）に直交しかつ照明基板６の面に沿う方向をＹ方向とする。

先ず上側導光体８に対応する各ＬＥＤ素子の基準線Ｌ１に対するＹ方向下側（ガラス板３から遠ざかる方向）のずれ（図４に示される−ｄ）を説明する。なお、ｄは任意のずれ量である。中央部側の白色ＬＥＤ素子Ｗは基準線Ｌ１の線上に位置し、その白色ＬＥＤ素子ＷＬ１の隣に設けられた第２発光素子としての赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１は下側（図４の−ｄ）にずれ、外側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２は線上に位置している。４つの紫外ＬＥＤ素子ＵＶ１〜４は下側にそれぞれ異なる大きさでずれている。

下側導光体９に対応する各ＬＥＤ素子の基準線Ｌ２に対する図４におけるＹ方向のずれにおいては、中央部側の白色ＬＥＤ素子ＷＬ３が線上に位置し、その隣の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ３も線上に位置している。５つの紫外ＬＥＤ素子ＵＶ５〜９は下側にそれぞれ異なる大きさでずれている。

このように各ＬＥＤ素子を配置しているのは、互いに配光特性の異なる白色光・赤外光・紫外光を、同一の導光体８・９（出射面８ｄ・９ｄ）を用いても、それぞれ略均一の照度分布でガラス板３を照射可能にするためであり、各ずれ量は略均一の照度分布となるようにそれぞれ適切な値に設定されている。

なお、最も外側の各白色ＬＥＤ素子ＷＬ２・ＷＬ４は、図３に示されているように導光体８・９の長手方向両端部に設けられた各突部１１・１２に対応させて配置されている。突部１１・１２には、導光体８・９の長手方向外側に背面部１１ａ・１２ａが設けられ、導光体８・９の長手方向内側に後傾状態の第２出射面１１ｂ・１２ｂが設けられている。白色ＬＥＤ素子ＷＬ２・ＷＬ４の出射光は、突部１１・１２に入り、さらに背面部１１ａ・１２ａの内面で反射して第２出射面１１ｂ・１２ｂから導光体８・９の中央部側に向けて斜めに出射されるようになっている。これにより、照射角度の違いに応じて色変化するＯＶＩ（Optically Variable Ink）が施されているパスポート等の真贋判定に対応し得る。

上記白色ＬＥＤ素子ＷＬ２・ＷＬ４以外の各ＬＥＤ素子の配置について説明する。先ず、ガラス板３における白色光の照度分布が略均一になるように、各白色ＬＥＤ素子ＷＬ１・ＷＬ３を配置する。

導光体８・９は基準線Ｌ１・Ｌ２に沿って延在するかまぼこ型断面を有する形状であり、出射面８ａ・９ａの湾曲方向（Ｙ方向）に対する照度分布の均一化は上記したように複数の半径の円弧面の組合せで容易に実現可能であるが、基準線Ｌ１・Ｌ２の延在方向の照度分布は広がりを出射面８ｄ・９ｄの曲がりで調整することができない。そのため、ガラス板３に対する各導光体８・９の遠近による出射光の広がりの違いに応じて、本実施形態では、図４に示されるように上側導光体８に対応する白色ＬＥＤ素子ＷＬ１はガラス板３の中央寄りに配置され、下側導光体９に対応する白色ＬＥＤ素子ＷＬ３は白色ＬＥＤ素子ＷＬ１よりは外側に配置されている。

図７は、本発明の白色ＬＥＤ素子と赤外ＬＥＤ素子との配光をグラフで示した特性図である。以降、赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１〜３について説明する。赤外ＬＥＤ素子ＩＲの配光特性は図７の実線で示されるように白色ＬＥＤ素子ＷＬの配光特性（二点鎖線）に比べて狭く、さらに赤外光の波長は可視光（白色光）よりも長いため、赤外光は白色光よりも媒質境界で屈折し難い。そのため、同一レンズ（プリズム）を用いた場合に、赤外光は白色光に対して狭い範囲にしか照射できない。なお、照射範囲としては、導光体８・９の出射面８ｄ・９ｄの湾曲方向及び直線方向（導光体８・９の長手方向）の両方が対象となる。

上記したように導光体８・９の出射面８ｄ・９ｄを、白色ＬＥＤ素子ＷＬによる照度分布の均一化を優先させた形状に形成し、その導光体８・９を用いた場合の各赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１〜ＩＲ３の配置を以下に説明する。

上側導光体８において、赤外ＬＥＤ素子ＩＲを、基本的に白色ＬＥＤ素子ＷＬとなるべく同じ位置にするべく、白色ＬＥＤ素子ＷＬの隣に配置する。これにより、導光体８の長手方向内側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１によりガラス板３の中央側を照射し、導光体８の長手方向外側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２によりガラス板３の側縁側を照射する。

そして、上記したように、上側導光体８の外側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２は基準線Ｌ１上に配置されているが、内側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１は基準線Ｌ１に対して下側に所定量ずらして配置されている。

図８は、赤外ＬＥＤ素子の位置をずらした状態を示す説明図である。上述のように、ずらして配置された各赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１・ＩＲ２による上側導光体８からの出射光の出射方向を図８に示す。図８において、実線は基準線Ｌ１から下側（即ち、出射面８ｄの半径が小さい側）にずらした内側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１を示し、二点鎖線は基準線Ｌ１上に位置する外側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２を示し、それぞれの出射光を矢印で示している。図に示されるように、両赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１・ＩＲ２による出射光の上側は略同一方向に出射されるが、各出射光の下側は基準線Ｌ１上に配置された赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２の方が下側に広がって出射される。

出射面８ｄの上側の範囲（半径Ｒｂ）では、上記したように下側の範囲よりも半径が大きく（Ｒｂ＞Ｒａ）かつガラス板３に向くようになるため、出射光位置のずれに対する出射面８ｄでの出射方向の変化はそれ程大きくならない。なお、両赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１・ＩＲ２は入射面８ｂに対して相対的に平行移動関係にあり、各赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１・ＩＲ２からの各出射光の光軸は互いに平行となっている。

図９は、赤外ＬＥＤ素子による照射範囲の分布を示す説明図である。以降、図９を用いて、各赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１・ＩＲ２によるガラス板３における各照射範囲Ｓ１・Ｓ２について説明する。なお、ガラス板３の図における縦横方向を用いて照射範囲を説明する。

基準線Ｌ１上に配置された赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２による照射範囲Ｓ２は、上記したように拡散された出射となるため図に示されるように縦長となる。それに対して基準線Ｌ１から下側にずれて配置された赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１による照射範囲Ｓ１は、上記したように上側に狭められるため、図に示されるようにガラス板３の導光体８寄りかつ縦方向に短縮された範囲となる。なお、赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１は導光体８の長手方向中央寄りに配置されており、その照射範囲Ｓ１はガラス板３の横方向中央部分となるため、赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１だけではガラス板３の横方向の側縁近傍に対しては照度が低下する。

それを補うため、外側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２によりガラス板３の側縁近傍を照射する。外側の赤外ＬＥＤ素子ＩＲ２は基準線Ｌ１上に配置されて、図８に示されるように出射面８ｄから出射される出射光は下側に広がるため、その照射範囲は図９に示されるように縦長となり、ガラス板３の側縁近傍が縦方向の全長に亘って照射され得る。

一方、上側導光体８に対応して配置された赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１はガラス板３の手前側（上側導光体８寄り）部分を照射しているため、ガラス板３の奥（上側導光体８から遠い）側の照度が低下してしまう。そこで、下側導光体９に対応して配置された赤外ＬＥＤ素子ＩＲ３により、図９のＳ３に示されるようにガラス板３の奥側を照射する。

なお、図９の各照射範囲Ｓ１〜Ｓ３を示す境界ではガラス板３の全面を照射仕切れていないように図示されているが、各照射範囲Ｓ１〜Ｓ３の大体の範囲を示すだけであり、また境界の外側で急激に照度が低下するものではなく、境界の外側部分でも必要な照度が得られている。特に、照射範囲Ｓ１・Ｓ３の間の部分は、それぞれの照度の低下した部分が重なるため十分な照度が得られる。このようにして、図９に示されるように、各赤外ＬＥＤ素子ＩＲ１〜ＩＲ３による各照射範囲Ｓ１〜Ｓ３によりガラス板３の全面を十分な照度でかつ略均一に照射することができた。

次に、紫外ＬＥＤ素子ＵＶの配置要領について説明する。紫外光の波長は白色光よりも短いため、紫外光は白色光よりも屈折し易く、同一レンズ（プリズム）を用いた場合に紫外光は白色光に対してやや集光する。しかしながら、一般に入手容易な紫外ＬＥＤ素子ＵＶの配光特性は白色ＬＥＤ素子ＷＬの配光特性に比べてかなり広く、導光体８・９の出射面８ｄ・９ｄから出射される紫外光の出射範囲は白色光よりも紫外光の方が広くなるため、紫外光は、出射面８ｄ・９ｄの湾曲方向と直線方向（導光体８・９の長手方向）との両方向で白色光よりも拡散される。

図１０は、紫外ＬＥＤ素子の位置をずらした状態を示す説明図である。以降、図１０を用いて、赤外ＬＥＤ素子ＩＲと同様に、導光体８・９の出射面８ｄ・９ｄを、白色ＬＥＤ素子ＷＬによる照度分布の均一化を優先させた形状に形成し、その導光体８・９を用いた場合の各紫外ＬＥＤ素子ＵＶ１〜ＵＶ９の配置を以下に説明する。

上側導光体８において、紫外ＬＥＤ素子ＵＶを基準線Ｌ１上に配置した場合には、上記したような紫外光の配光特性により、図１０の二点鎖線で示されるように出射面８ｄからの出射光は大きく広がって出射されて、照度が低下するという問題が生じる。また、紫外ＬＥＤ素子ＵＶの配光分布の広さと紫外光の屈折率の大きさとにより、導光体８の下側に向かうように大きく屈折して進む光があると、その光により反射鏡１４を直接照射してしまう虞が生じる。紫外光の場合であっても、反射鏡１４を直接照射する光があると、その反射光が迷光となり、カメラ１３に入ってしまう場合がある。

それに対して、紫外ＬＥＤ素子ＵＶ１のように基準線Ｌ１に対して下側に所定量ずらしたものでは、図１０の実線で示されるように、出射面８ｄからの出射光は、基準線Ｌ１上に配置された場合と比較して、上側では略同方向であるが、下側では上側に向かうようになる。これにより、紫外ＬＥＤ素子ＵＶ１によるガラス板３に対する照射範囲が狭められるため照度低下を防止し得ると共に、導光体８の下側の出射光の出射方向が上側に向かうため反射鏡１４を直接照射してしまうことを防止し得る。

したがって、導光体８に対応して配置する各紫外ＬＥＤ素子ＵＶ１〜ＵＶ４は、上記したように基準線Ｌ１に対して下側（即ち、出射面８ｄの半径が小さい側）にずらして配置されている。さらに、隣り合う紫外ＬＥＤ素子ＵＶ１・ＵＶ２は、基準線Ｌ１に対してＹ方向に相対的にずれるように配置されている。これは、隣り合うもの同士がＹ方向に対して同じ場合にはＹ方向における照射位置が同じになるため、個々のＹ方向における照度むらがある場合に強調されてむらが発生することを防止するためである。同様に隣り合う紫外ＬＥＤ素子ＵＶ３・ＵＶ４もＹ方向に相対的にずれて配置されている。なお、ずれ量は、照射範囲が大きく変化しない範囲でできるだけ大きくなる程度である。このようにして、隣り合うもの同士の配光分布による相互干渉をできるだけ低減することができる。

同様に、下側導光体９においても、各紫外ＬＥＤ素子ＵＶ５〜ＵＶ９が基準線Ｌ２に対して下側にずらしてそれぞれ配置されていると共に、隣り合うもの同士の間でもＹ方向にずれるようにされている。なお、各紫外ＬＥＤ素子ＵＶ１〜ＵＶ９は他のＬＥＤ素子よりも多く配置されているが、それは、一般に入手容易な紫外ＬＥＤ素子の出力が相対的に低いことによる。

また、本実施形態の読取装置１はＯＣＲ（Optical Character Reader）として機能する。パスポートや免許証等の読み取りにおけるＯＣＲとしては真贋判定に用いる場合があり、その場合にはできるだけ高精度に読み取るために、ガラス板３の全面に対する照度分布をできるだけ均一にすることが望まれる。なお、ＯＣＲとして読み取りを行う場合の照明には白色光を用いる。

図１１は、カメラのレンズの影響による画像における照度分布を示す説明図である。図１１に示すように、一般的にカメラ１３により撮像された映像は、いわゆる口径食やコサイン４乗則の影響を受けて画面における周辺光量が低下するという問題がある。撮像範囲の対象をガラス板３の全面として、カメラ１３のレンズにより集光される中央部分Ｓｃとなる例えば図１１の破線の円内では十分な光量が得られるが、その範囲Ｓｃの外側の周辺部分Ｓｓでは光量が低下する。画面（ガラス板３）の全面で均一な光量となるようにするためには、周辺部分Ｓｓの光量を例えば中央部分Ｓｃの光量よりも１０〜２０％増量することが考えられる。

図１２（ａ）は上側導光体に設けたプリズムを示す説明図、同（ｂ）は下側導光体に設けたプリズムを示す説明図である。以降、図１２（ａ），（ｂ）を用いて原稿面の照度分布を調整する構成について説明する。なお、照度分布の調整には、上述の周辺光量の低下に対応する構成と、本発明に係る読取装置の構造に起因する原稿面中央部の照度低下を防止する構成の２つが含まれる。また、以降の説明では、図１２（ａ），（ｂ）において図面の右側にカメラ１３が位置するものとする。先ず、上側導光体８の入射面８ｂの白色ＬＥＤ素子ＷＬ１に対向する部分には、図１２（ａ）に示されるように、入射面８ｂに対して凹設して形成された斜面により構成される光路屈折部としての第１及び第２プリズム２１・２２が設けられている。本実施形態では導光体８・９の長手方向の中央部に対応する位置に発光素子は配置されていないため（図１、図４を参照）、この長手方向中央部に対向する原稿面は照度の点では不利になるが、第１プリズム２１は、白色ＬＥＤ素子ＷＬ１に対してガラス板（原稿面）３の側縁部側にて凹設された斜面からなり、白色ＬＥＤ素子ＷＬ１から上記側縁部側に向けて出射された光Ｌｗ３を中央部側に屈折させる。これにより、ガラス板３の外側に漏れる光をガラス板３の周縁部内側部分に集光させることができ、その部分の照度を高めることができる。

一方、第２プリズム２２は、第１プリズム２１からガラス板３の中央部側にて連続的に凹設された複数の小さな斜面を連続的にそれぞれピッチｐ１〜ｐ４で鋸歯状に設けた形状からなり、白色ＬＥＤ素子ＷＬ１から上記中央部側に向けて出射された光Ｌｗ４を分散させて屈折させる。上側導光体８はガラス板３に近く光の走行距離が短いため、第２プリズム２２が無い場合にはガラス板３の中央部に光が十分に当たらず、カメラ１３の直上部分の照度が極端に低下する。それに対して、第１プリズム２１よりも入射面８ｂに対する傾斜角θ２が大きい第２プリズム２２によりガラス板３の中央部寄りに屈折させることにより、ガラス板３の中央部の照度低下を防止することができる。なお、第２プリズムを第１のプリズムよりも狭ピッチで設けたのは、導光体のサイズに制約がある中で第２プリズムに比較的大きな傾斜角θ２を付与するための措置である。

次に、下側導光体９の入射面９ｂの白色ＬＥＤ素子ＷＬ２に対向する部分には、図１２（ｂ）に示されるように、入射面９ｂに対して凹設して形成された斜面により構成される光路屈折部としての第３プリズム２３が設けられている。第３プリズム２３は、上記第１プリズム２１と同様に設けられており、ガラス板３の外側に漏れる光Ｌｗ５をガラス板３の周縁部内側部分に集光させて、その部分の照度を高めることができる。

一方、下側導光体９においては、第３プリズム２３とは反対側のガラス板３の中央部側には入射面９ｂを形成する平面である。これは、下側導光体９はガラス板３から遠いため、第２プリズム２２のような光路屈折部を設けずに平面のままでも、白色ＬＥＤ素子ＷＬ２からガラス板３の中央部側に向けて出射された光Ｌｗ６がガラス板３の中央部に届き得ることによる。

図１３は、白色ＬＥＤ素子による照度を高めた範囲の分布を示す説明図であり、各プリズム２１〜２３を設けたことによる各白色ＬＥＤ素子ＷＬ１・ＷＬ２による照度分布を示したものである。上側導光体８の左右の白色ＬＥＤ素子ＷＬ１による照度の強い範囲Ｓ４は、図１３に示されるように、ガラス板３の上側導光体８側となる図における略上側半分である。通常、カメラ１３の直上部分を照明する光線は、カメラ１３をよけるような光線となるため、大幅な照度低下となる。しかしながら、上記したように第２プリズム２２により、カメラ１３の直上部分の範囲に対しては強い照度ではないが一様に分散された光が照射されるため、照度低下は抑制される。このような照度分布となるように、白色ＬＥＤ素子ＷＬ１のＸ方向の位置と第１及び第２プリズム２１・２２の形状が設定されている。プリズム（光路屈折部）の形状としては、入射面８ｂに対する斜面の傾斜角度θ、斜面の長さＬ、斜面部分を複数連続的に設けた場合のピッチｐ１〜ｐ４等（図１２（ａ）を参照。ただし傾斜角度θについては、同図θ１，θ２が相当する）であり、それらを適宜設定する。

下側導光体９の左右の白色ＬＥＤ素子ＷＬ３による照度の強い範囲Ｓ５は、図１３に示されるように、ガラス板３の下側導光体９から遠い側となる図における略下側半分の全面に亘っている。この部分は、上記図１１における周辺部分Ｓｓに該当することから、その全域に亘って照度を高くするとよいため、図１３の範囲Ｓ４のようにガラス板３の中央寄りの部分に対しても同程度に照射するように、白色ＬＥＤ素子ＷＬ３のＸ方向の位置及び第３プリズム面２３の形状（上記と同様に傾斜角度θ、斜面の長さＬ）が設定されている。

このようにして、両導光体８・９の各入射面８ｂ・９ｂに第１〜第３プリズム２１〜２３を設けるという簡単な構造で、ガラス板３に対する所望の照度分布を実現することができる。特に、ガラス板３に対する遠近の違いに対して、各プリズム２１〜２３の形状を変えて対応可能であることから、汎用性が高い。

なお上記図示例では、下側導光体９にはガラス板３の中央部側に複数の短い斜面からなるプリズム（第２プリズム２２）を設けなかったが、読取装置の仕様やガラス板３への距離に応じて、第２プリズム２２とは個々の斜面の長さやピッチを変えた複数の斜面からなる光路屈折部を設けてもよい。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

例えば、上記実施形態では２列の導光体８・９を配設したものについて説明したが、３列以上配設したものであってもよく、または用途が限定される場合には１列であってもよい。

本発明にかかる読取装置は、読取対象物載置部で反射した光が撮像装置から外れるようにすることが必要なコピー機やスキャナ等の用途にも適用できる。

１ 読取装置
３ ガラス板（読取対象物載置部）
６ 照明基板
７ ＬＥＤ列
８ 上側導光体
８ｄ 出射面
９ 下側導光体
９ｄ 出射面
１３ カメラ（撮像装置）
１４ 反射鏡
ＩＲ１〜ＩＲ３ 赤色ＬＥＤ素子（発光素子）
ＵＶ１〜ＵＶ９ 紫外ＬＥＤ素子（発光素子）
ＷＬ１〜ＷＬ４ 白色ＬＥＤ素子（発光素子）

Claims (3)

1. 読取対象物が載置される透明な読取対象物載置部と、
   前記読取対象物載置部に載置された前記読取対象物を照明する照明装置と、
   前記照明装置により照明された前記読取対象物を撮像する撮像装置とを備える読取装置であって、
   前記照明装置は、横並びに配設された複数の発光素子と、前記発光素子からの光を前記読取対象物載置部に向けて導くための棒状の導光体とを備え、
   前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記第１の発光素子とは異なる配光分布を有する第２発光素子とを有し、
   前記導光体が、前記第１発光素子の配光分布に対応して前記第１発光素子からの光を前記読取対象物載置部の全域に略均一な照度で拡散させる屈折率をもって形成され、
   前記第２発光素子が、前記導光体の長手方向から見て前記第１発光素子に対して前記発光素子の光軸に直交する方向にずれて配設されていることを特徴とする読取装置。
2. 前記導光体の前記出射面が、前記導光体の長手方向から見て大きな半径で形成されている部分と小さな半径で形成されている部分とを有し、
   前記第２発光素子が、前記第１発光素子の配光分布よりも広い配光分布を有し、かつ前記導光体の長手方向から見て前記第１発光素子に対して前記出射面の前記小さな半径で形成されている部分側にずれて配設されていることを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
3. 前記第２発光素子の波長が、前記第１発光素子の波長よりも長いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の読取装置。

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