JP2013165411A - 画像読取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像読取り装置において、効率的に原稿を照射すること。
【解決手段】発光素子１１から放射された光を導光体１２に入射させ、該入射光を導光体１２から線状光Ｌとして射出し、原稿を照明する画像読取り装置。導光体１２の発光素子１１から放射された光が入射する入射面１３が負の屈折力を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像読取り装置、特に、原稿画像をスキャンしてその画像を電子データとして取得する画像読取り装置に関する。

近年、文書などを電子データとしたり、複写するためのデバイスとしてイメージスキャナと呼ばれる画像読取り装置が用いられている。この種の画像読取り装置としては、文書の読取りに特化した密着型等倍光学系と、ある程度の立体物の読取りも可能な縮小光学系とが提供されている。密着型等倍光学系は小型化が可能であるが焦点深度が浅く、立体物の読取りには向いていない。縮小光学系は立体物の読取りが可能であるが、原稿から読み取り素子までの光路長を長く設定する必要があり、密着型に比べて小型化が難しい。また、密着型に比べて結像レンズの画角が広いので、ライン状に均一に照明するのではなく、原稿からの反射光が読取り素子に均一に照射する配光が理想的となる。

光源としては、蛍光灯やハロゲンランプなどのランプ類が使用されており、近年では、ＬＥＤや有機ＥＬ素子が省電力、低発熱な光源として注目を集めている。特に、ここ数年はＬＥＤが低価格、光利用効率、省スペースなどの面で優位に立ち、ＬＥＤを光源とした画像読取り装置が種々開発されている。

ところで、ＬＥＤを光源として使用する場合は、導光体を用いたライドガイド方式を採用することになる。しかし、ＬＥＤ単体では光量が不足していること、所望の配光とすることの困難性から、ＬＥＤは密着型等倍光学系で採用されることが多く、複写機などに搭載される縮小光学系にはあまり採用されていない。つまり、ＬＥＤを縮小光学系に用いるには、放射される光を導光体の内部で効果的に発散させ、照射照度の向上を図ることが望まれている。

特許文献１には、入射効率の向上を図るために、導光体の入射面を、ＬＥＤの発光中心部に向くように凸形状とし、ＬＥＤを取り囲むように周辺を筒形状にすることが記載されている。

特開２００９−１２２３０１号公報

本発明の目的は、効率的に原稿を照射することのできる画像読取り装置を提供することにある。

そこで、本発明の一形態である画像読取り装置は、
発光素子から放射された光を導光体に入射させ、該入射光を導光体から線状光として射出し原稿を照明する画像読取り装置において、
前記導光体の前記発光素子から放射された光が入射する入射面が負の屈折力を有すること、
を特徴とする。

前記画像読取り装置においては、導光体の入射面が負の屈折力を有しているため、指向性（直進性）の強い光であっても入射すると発散することになり、導光体の内部で反射を繰り返し、線状光として導光体から射出する。換言すれば、入射した光が導光体を長辺方向に貫通してしまったり、内部で吸収されたりするロスが少なくなり、原稿を効率的に照射する。また、光量が少ないＬＥＤであっても密着型等倍光学系で好適に用いることができる。

本発明によれば、効率的に原稿を照射することができる。

一実施例である画像読取り装置を示す概略構成図である。 実施例１を示す垂直断面図である。 実施例２を示す垂直断面図である。 実施例３を示す垂直断面図である。 実施例４を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は長辺方向の垂直断面図、（Ｃ）は短辺方向の垂直断面図である。 実施例５を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は長辺方向の垂直断面図、（Ｃ）は短辺方向の垂直断面図である。 実施例６を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は垂直断面図、（Ｃ）は斜視図である。 実施例７を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は長辺方向の垂直断面図、（Ｃ）は斜視図、（Ｄ）は短辺方向の垂直断面図である。 実施例８を示し、（Ａ）は長辺方向の垂直断面図、（Ｂ）は短辺方向の垂直断面図である。

以下、本発明に係る画像読取り装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

（画像読取り装置の概略構成、図１参照）
図１に示すように、画像読取り装置１は、照明手段１０とミラー２１とを含む第１スライダ２５と、ミラー２２，２３を含む第２スライダ２６と、結像レンズ２７と、光電変換素子（ラインセンサ）２８とで構成されている。照明手段１０は端面（入射面）にＬＥＤ１１を配置した導光体１２（以下に実施例１〜８で詳述する）と反射板１９とを含んでいる。

照明手段１０からは主走査方向Ｙに直線状の照明光がプラテンガラス５に向けて照射される。また、第１スライダ２５は所定の速度Ｖでプラテンガラス５の直下で副走査方向Ｚに移動し、第２スライダ２６は速度Ｖ／２で副走査方向Ｚに移動する。

原稿Ｄはプラテンガラス５上に載置され、照明手段１０から光を照射され、原稿Ｄからの反射光はミラー２１，２２，２３を介してかつ結像レンズ２７を介して光電変換素子２８に縮小結像される。これにて原稿像が主走査方向Ｙに１ラインずつ読み取られる。そして、原稿像は第１スライダ２５及び第２スライダ２６が副走査方向Ｚに移動することにより、２次元の画像データとして読み取られる。

（実施例１、図２参照）
実施例１は、図２に示すように、導光体１２の端面を入射面１３として、該入射面１３にＬＥＤ１１を近接配置したもので、ＬＥＤ１１の発光面は入射面１３のほぼ全面に対応してもよく、あるいは、入射面１３の光軸Ｘ部分（中央部分）にのみ対応していてもよい。導光体１２は、好ましくはアクリル樹脂からなり（他の実施例でも同じ）、円形ないし円形類似の断面形状を有し、光軸Ｘの近傍部分１２ａが低屈折率材料（屈折率ｎ１）からなり、周辺部分１２ｂが高屈折率材料（屈折率ｎ２）からなる。このような低屈折率材料と高屈折率材料との組み合わせにより、入射面１３に負の屈折力を持たせることができる。なお、光軸Ｘ近傍部分１２ａを中空にして低屈折率部分としてもよい。

本実施例１においては、導光体１２の入射面１３が負の屈折力を有することにより、ＬＥＤ１１から放射された指向性の強い光が入射面１３で発散し、導光体１２の内部で反射を繰り返すことになり、主走査方向Ｙに線状の照明光Ｌとして原稿を照射する。このように、入射した光が発散するので、光が導光体１２を長辺方向に貫通してしまったり、内部で吸収されたりするロスが少なくなり、原稿を効率的に照射する。

（実施例２、図３参照）
実施例２は、図３に示すように、断面形状が円形の導光体１２において、光軸Ｘ部分から周辺部分にわたって屈折率ｎを徐々に大きく設定したものである。半径方向の屈折率分布を半径方向に徐々に大きくしたことで、換言すれば、屈折率ｎを光軸Ｘ部分から外周方向に連続的に変化させることで、入射面１３に負の屈折力を持たせることができる。これにて、前記実施例１と基本的に同様の作用効果を得ることができる。

半径方向の屈折率分布を連続的に変化させた導光体１２は、従来知られている屈折率分布ファイバーと同様にして製作することができる。屈折率が階段状に変化するステップインデックス型であっても、連続的に変化する屈折率分布型のいずれであってもよい。

（実施例３、図４参照）
実施例３は、図４に示すように、導光体１２の入射面１３の形状を凹面としたものである。入射面１３の形状が凹面であることにより、簡単な形状で入射面１３に負の屈折力を持たせることができる。これにて、前記実施例１と基本的に同様の作用効果を得ることができる。なお、凹面は、球面、非球面、シリンダ面、トロイド面のいずれであってもよい。また、導光体１２はアクリルによって容易に製作することができる。

（実施例４、図５参照）
実施例４は、図５に示すように、導光体１２の底部に反射面１４を設け、入射面１３の形状を凹面としたものである。入射面１３が反射面１４に対して垂直な方向に負の屈折力を有することにより、導光体１２を貫通してしまう光を積極的に反射面１４に向かわせることができ、原稿を照明する効率がより向上する。反射面１４は、導光体１２の底部に細かい溝（プリズム）を形成したり、白色塗料を塗布することにより形成される。また、凹面は、球面、非球面、シリンダ面、トロイド面のいずれであってもよいことは前記実施例３と同様である。

（実施例５、図６参照）
実施例５は、図６に示すように、導光体１２の底部に反射面１４を設け、入射面１３の形状をトロイド面としたものである。入射面１３は導光体１２の内部から光が射出する面（原稿面）に対して垂直方向と水平方向とで異なる屈折力を有することになる。即ち、入射面１３をトロイド面とすることで、屈折率ｎを任意に設定して原稿を照射する配光を調整することができる。即ち、原稿を所望の配光で照射でき、均一な光で結像することができる。また、水平方向に正の屈折力を持たせることで、内部反射することなく導光体１２を水平方向に透過してしまう光がなくなり、照明効率がより向上する。

（実施例６、図７参照）
実施例６は、図７に示すように、導光体１２の底部に反射面１４を設け、導光体１２の入射面１３において光軸Ｘ近傍の面が他の面よりは大きな屈折力を持つようにしたものである。具体的には、入射面１３の光軸Ｘ近傍に小さな凹部１３ａを形成することにより、導光体１２の入射面１３において光軸Ｘ近傍の曲率を大きくし（曲率半径を小さくし）、光軸Ｘ近傍の面が他の面よりは大きな屈折力を持つようにしている。

導光体１２に対して光軸Ｘ近傍に入射する光は最も大きな強度を有し、かつ、指向性が強く、導光体１２を水平方向に抜けてしまう。本第６実施例では、このような光軸Ｘ近傍を直進する光を発散させ、内部反射によってより多くの光を反射させるので、原稿を照明する効率がより向上する。

（実施例７、図８参照）
実施例７は、図８に示すように、導光体１２の底部と上肩部にそれぞれ反射面１４ａ，１４ｂを設け、それぞれの反射面１４ａ，１４ｂに対して、それぞれ、原稿面に対する水平方向及び垂直方向の断面において異なる屈折力（屈折率ｎ１，ｎ２、但し、ｎ１＜ｎ２）を持たせたものである。これにて、導光体１２に入射した光を各反射面１４ａ，１４ｂに効率的に導光することができ、原稿を照明する効率がより向上する。

（実施例８、図９参照）
実施例８は、図９に示すように、導光体１２の底部に反射面１４を設け、導光体１２の入射面１３を所定の形状とすることにより、入射面１３で光を発散させる角度を光軸Ｘに対して一定の角度以下にしたものである。導光体１２へ入射した光は導光体１２の内部で反射を繰り返し、反射面１４に当たった光のみが外部へ射出されることが好ましい。入射面１３に負の屈折力を持たせることで光は発散するが、全反射する角度よりも入射角が大きくなると光は外部へ射出される。導光体は一般的にアクリル樹脂を素材としている。アクリル樹脂は屈折率が１．４９であるため、周囲が屈折率１の空気で満たされている場合、スネルの法則から、４２°以上の光は全反射する。そのため、導光体１２の側面が光軸Ｘと平行の場合、入射面１３で発散させる角度が光軸Ｘに対して４２°以下であれば、反射面１４に当たる光以外の光は全反射を繰り返すことになる。

なお、本発明に係る画像読取り装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

特に、ＬＥＤや導光体の配置関係は任意である。また、原稿からの反射光を光電変換素子に導く光路の配置なども任意である。さらに、前記各実施例を適宜組み合わせた形態としてもよい。また、光源としてはＬＥＤ以外にランプ（電球）であってもよい。

以上のように、本発明は、画像読取り装置に有用であり、特に、効率的に原稿を照射できる点で優れている。

１…画像読取り装置
１０…照明手段
１１…ＬＥＤ
１２…導光体
１３…入射面
１４，１４ａ，１４ｂ…反射面

Claims (10)

1. 発光素子から放射された光を導光体に入射させ、該入射光を導光体から線状光として射出し原稿を照明する画像読取り装置において、
   前記導光体の前記発光素子から放射された光が入射する入射面が負の屈折力を有すること、
   を特徴とする画像読取り装置。
2. 前記発光素子はＬＥＤ又はランプであること、を特徴とする請求項１に記載の画像読取り装置。
3. 前記導光体は、光軸近傍部分が低屈折率材料からなり、周辺部分が高屈折率材料からなること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像読取り装置。
4. 前記導光体は光軸部分から外周部分にわたって屈折率を徐々に大きく設定されていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像読取り装置。
5. 前記入射面の形状が凹面であること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像読取り装置。
6. 前記導体体に反射面を設け、前記入射面は該反射面に対して垂直な方向に負の屈折力を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像読取り装置。
7. 前記入射面は前記導光体の内部から射出する面に対して垂直方向と水平方向とで異なる屈折力を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像読取り装置。
8. 前記入射面がトロイド面であること、を特徴とする請求項７に記載の画像読取り装置。
9. 前記入射面において前記導光体の光軸近傍の面が他の面よりは大きな屈折力を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の画像読取り装置。
10. 前記導光体は複数の反射面を有していること、を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の画像読取り装置。

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