JP2015076819A - 照明装置及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光体と反射部材での光利用効率を向上させ、原稿面での集光効率を高くし、且つ原稿の読取位置のばらつきが生じても光量が安定した副走査方向の照明領域を確保する。【解決手段】光源と、光源から出射した光束を導光する導光体であって、光源から出射した光束が入射する入射面と、入射した光束のうちの一部が出射する第１の出射面と、入射した光束のうちの一部が出射する第２の出射面と、を備えた導光体と、第２の出射面から出射した光束が入射する入射面と、入射した光束が出射する出射面と、を備えた反射プリズムと、を備えた、画像読取装置用の照明装置であって、導光体の第１の出射面から出射した光束と、反射プリズムの出射面から出射した光束とで、原稿の読取光軸に対して両側から原稿面を照明するように、導光体と反射プリズムは読取光軸を挟むように配置される、ことを特徴とする、照明装置。【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置及びそれを用いた画像読取装置に関する。特に本発明は、イメージスキャナー、複写機、ファクシミリなど、原稿面を照明して線順次方式で画像読取を行う画像読取装置に好適なものである。

近年、ＬＥＤの発光効率の向上に伴い、主走査方向に沿ってアレイ状にＬＥＤを配列した線状照明装置及びそれを用いた画像読取装置が数多く発明されている。
特に、読取対象となる原稿面に切り貼りなどによって段差が付いた原稿を原稿台に載置し読み取る際に、段差部分での影が発生し、原稿面の読取性能が悪化してしまう場合がある。そのために、読取光軸に対して両側から光を原稿面に照射することで段差部の影を減らすことができる照明装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。
特許文献１及び２に開示されている照明装置は、読取光軸に対して両側から原稿面に光を照射することを目的としている。そのために該照明装置は、ＬＥＤアレイからの光を入射する入射面と、入射された光の一部が反射面を介して出射する第１の出射面、及び入射された光の一部が内部を通過し直接出射する第２の出射面を有する導光体を備えている。また該照明装置は、第２の出射面から出射された光を原稿面に向けて偏向させる反射部材も備えている。

しかしながら、画像読取のニーズである高速読取を実現するためには、副走査方向（光源の配列方向である主走査方向に直交する方向）の集光効率が良好であること、及び原稿面において十分な光量であることが必要とされる。さらには、読取光路上に配置されるミラーや結像光学系の取り付け位置や角度の微妙なずれが生じた場合でも光量が安定した副走査方向の照明領域を確保することが望まれる。
また、ＬＥＤ光源は点光源であるために、主走査方向にＬＥＤ光源を配列することで疑似的に線上光源化することはできるが、厳密には線状光源ではない。従って、金属など表面が平滑で正反射特性を有した原稿を読取った場合には、原稿面で正反射した点光源の点列が一次元光電変換素子上に結像する。これによって、ＬＥＤピッチの点列が写った画像が取得されてしまう。

特許文献１に開示されている照明装置では、光の利用効率を向上させるために、導光体の第１の出射面へ光を導く反射面が、導光体の外側に凸な形状になっているが、第１の出射面へ略平行の光束を作る凸の楕円形状のため、十分な集光作用があるとはいえない。また、第１及び第２の出射面は、集光作用がある形状に形成されていないために、原稿面において十分な光量を確保することができない。さらには、ＬＥＤピッチの点列が一次元光電変換素子上に結像してしまう問題に対する対策についても明記されていない。
また、特許文献２に開示されている照明装置では、反射部材における集光効率を上げるために、反射部材を曲面形状としている。しかしながら、特許文献１の照明装置と同様に、導光体が集光作用がある形状を有していないため、反射部材側及び導光体側それぞれからの副走査方向の照度分布に差が生じてしまう。このため、読取位置がばらついても良いように光量が安定した副走査方向の照明領域を確保することができない。さらには、特許文献１と同様にＬＥＤピッチの点列が一次元光電変換素子上に結像してしまう問題に対する対策について明記されていない。

特開２０１０−２１９６００号公報 特開２０１１−０８２６２６号公報

そこで本発明は、導光体と反射部材での光利用効率を向上させ、原稿面での集光効率を高くし、且つ原稿の読取位置のばらつきが生じても光量が安定した副走査方向の照明領域を確保することができる照明装置及びそれを用いた画像読取装置を提供するものである。

本発明による照明装置は、光源と、光源から出射した光束を導光する導光体であって、光源から出射した光束が入射する入射面と、入射した光束のうちの一部が出射する第１の出射面と、入射した光束のうちの一部が出射する第２の出射面と、を備えた導光体と、第２の出射面から出射した光束が入射する入射面と、入射した光束が出射する出射面と、を備えた反射プリズムと、を備えた、画像読取装置用の照明装置であって、導光体の第１の出射面から出射した光束と、反射プリズムの出射面から出射した光束とで、原稿の読取光軸に対して両側から原稿面を照明するように、導光体と反射プリズムは読取光軸を挟むように配置される、ことを特徴とする。

本発明によれば、反射プリズムを用いることによって、導光体と反射プリズムでの光利用効率を向上させ、原稿面での集光効率を高くし、且つ原稿の読取位置のばらつきが生じても光量が安定した副走査方向の照明領域を確保することができる。

第１実施形態に係る照明装置１０３を搭載した画像読取装置１００の概略副走査断面図。 第１実施形態に係る画像読取装置１００の副走査部分断面図。 第１実施形態に係る照明装置１０３を構成する導光体１０３ｂの副走査断面図。 第１実施形態に係る照明装置１０３を構成する反射プリズム１０３ｄの副走査断面図。 第１実施形態及び従来例それぞれの画像読取装置における副走査方向の照度分布。 第１実施形態に係る画像読取装置１００における原稿１０１が原稿台１０２から浮いた場合の距離に対する光量の変化を示した図。 第１実施形態に係る照射装置１０３を構成する導光体１０３ｂの斜視図。 第１実施形態に係る照明装置１０３において光源が結像される様子を示した図。 第２実施形態に係る照明装置２０３を搭載した画像読取装置２００の副走査部分断面図。 第２実施形態に係る照明装置２０３を構成する導光体２０３ｂ、及び反射プリズム２０３ｄの斜視図。 第２実施形態に係る照明装置２０３において光源が結像される様子を示した図。 第３実施形態に係る照明装置３０３を搭載した画像読取装置３００の副走査部分断面図。 従来例における照明装置５０３を搭載した画像読取装置５００の副走査部分断面図。

以下、本発明に係る照明装置及びそれを用いた画像読取装置について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。

図１は、本発明の第１実施形態に係る照明装置１０３を搭載した画像読取装置１００の概略副走査断面図を示している。なお、ここでいう副走査断面とは、画像読取装置１００における主走査方向に垂直な断面のことをいう。

画像読取装置１００は、原稿台ガラス（原稿台）１０２、一体型走査光学系ユニット（以下「キャリッジ」とも称す。）１０７、及びキャリッジ１０７を駆動するための駆動モータ（副走査モータ）１０８を備えている。
キャリッジ１０７は、原稿台１０２上に載置された原稿１０１を照明する照明装置１０３、照明された原稿１０１からの光束を読取る読取手段（ラインセンサーもしくはイメージセンサー）１０５を備えている。キャリッジ１０７は、照明された原稿１０１からの光束を読取手段１０５に導く複数の折返しミラー１０４ａ〜１０４ｄ、及び光束を読取手段１０５上に結像させる結像光学系（結像レンズ）１０６を備えている。
キャリッジ１０７は、駆動モータ１０８により図中矢印Ａ方向（副走査方向）に走査される。

キャリッジ１０７は、キャリッジ１０７を構成する各構成要素の相対位置関係を変えずに、原稿１０１を走査する。

複数の折返しミラー１０４ａ〜１０４ｄは、第１の折返しミラー１０４ａ、第２の折返しミラー１０４ｂ、第３の折返しミラー１０４ｃ、及び第４の折返しミラー１０４ｄから構成される。照明された原稿１０１からの光束は、第１の折返しミラー１０４ａ、第２の折返しミラー１０４ｂ、第３の折返しミラー１０４ｃ、第４の折返しミラー１０４ｄの順に入射し、反射される。そして、第４の折返しミラー１０４ｄによって反射された光束は結像レンズ１０６により読取手段１０５上に結像される。

読取手段１０５で読取られた原稿１０１の画像情報は、電気信号として不図示の画像処理部に送られ、特定の信号処理を施された後に出力されるようになっている。また、画像読取装置１００は、本装置を駆動するための電源部(不図示)を備えている。

次に、本実施例に係る照明装置１０３について、更に詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係る画像読取装置１００の副走査部分断面図を示している。

照明装置１０３は、発光素子である白色ＬＥＤ１０３ａ、白色ＬＥＤ１０３ａから出射した光束を導光する導光体１０３ｂ、基板１０３ｃ、及び読取光軸Ｂを挟んで、導光体１０３ｂの反対側に配置されている反射プリズム１０３ｄを備えている。
白色ＬＥＤ１０３ａは、主走査方向（図２の紙面に対し垂直方向）に複数並べられてＬＥＤ列を形成しており、該ＬＥＤ列を基板１０３ｃ上に配置することによって、光源ユニット１０３ｅが形成される。
また、導光体１０３ｂ及び反射プリズム１０３ｄは、プラスチックなどの光学合成樹脂製部材で作製される。

次に、本実施形態に係る照明装置１０３を構成する導光体１０３ｂについて、更に詳細に説明する。

図３は、本実施形態に係る照明装置１０３を構成する導光体１０３ｂの副走査断面図を示している。

光源ユニット１０３ｅから出射された光束は、まず導光体１０３ｂの入射面１より導光体１０３ｂ内に入射する。入射された光束は、全反射側面２ａ及び２ｂの間を導光された後、全反射側面２ａ及び２ｂの端部領域３を通過する。
そして、光束の一部が、反射面４にて反射され、原稿面１０１へ向かって導光され、第１の出射面５から第１の方向へ出射される（図２参照）。一方で、全反射側面２の端部領域３を通過した光束のうちの反射面４に向かわない光束は、読取光軸Ｂを挟んで、導光体１０３ｂの反対側に配置されている反射プリズム１０３ｄへ向かって導光され、第２の出射面６から第２の方向へ出射される（図２参照）。
なお、反射プリズム１０３ｄは、後述するように、導光体１０３ｂの第２の出射面６から出射した光を第１の方向と読取光軸Ｂに対して略対称的な第３の方向に沿って原稿１０１に向けて反射するように設けられている。
この構成により、導光体１０３ｂの第１の出射面５から第１の方向に向けて出射した光束と、反射プリズム１０３ｄの出射面１２から第３の方向に向けて出射した光束とで、読取光軸Ｂ（原稿面に垂直方向）を挟んで両側から原稿を照明するようにしている。

全反射側面２は、副走査断面内で、入射面１から原稿面１０１へ近づく方向へ向かう光束を全反射する全反射側面２ａと、原稿面１０１から遠ざかる方向へ向かう光束を全反射する全反射側面２ｂと、を備える。導光体１０３ｂの入射面１から入射した光束の一部は、全反射側面２ａ及び２ｂによって少なくとも一回全反射される。

この全反射状態は、以下に示すような仮想的な光源を用いて置き換えることができる。すなわち、副走査断面内の導光体１０３ｂの短手方向に沿って、全反射側面２ａ及び２ｂの外側に仮想的な鏡像光源を設け、全反射の回数が増す毎に、より遠方の鏡像光源からの光束が、各々の入射角で、全反射側面２の端部領域３へ導光されると考えることができる。

このようにして、絞り位置と同様に光束が集光される位置が、全反射側面２の端部領域３として形成される。全反射側面２の端部領域３では、光源ユニット１０３ｅからの直接光及び全反射光（全反射側面２によって全反射されて集められた光）が、重なるように通過する。全反射側面２の端部領域３から所定距離だけ離れた位置にそれぞれ、反射面４、第１の出射面５、及び第２の出射面６が配置される。

反射面４は、全反射側面２によって全反射された光束の一部を偏向させ、第１の出射面５に向かわせる。第１の出射面５は、反射面４で反射された光束を、原稿面１０１に向けて第１の方向へ出射させる。さらに第２の出射面６は、入射面１から入射された光束の一部及び全反射側面２によって全反射された光束の一部を第２の方向へ出射させる。

第１の出射面５は、導光体１０３ｂの外側に凸な形状に形成された多面もしくは曲面形状であり、反射面４からの光束を照射位置である原稿面１０１に到達させる間に、光束を狭める、正のパワーを有している。光束を狭めることで、副走査方向の集光効率を上げることが可能となる。

第２の出射面６は、導光体１０３ｂの外側に凸な形状に形成された多面もしくは曲面形状である。第２の出射面６は、全反射側面２の端部領域３を通過した光束のうちの反射面４に向かわない光束を、反射プリズム１０３ｄに到達させる前に、光束を狭める、正のパワーを有している。
第２の出射面６は、光束を狭めることで、第２の出射面６から反射プリズム１０３ｄまでの距離を短くすることができ、且つ反射プリズム１０３ｄのサイズも小さくすることが可能となり、照明装置１０３の小型化が可能となる。

本実施形態に係る導光体１０３ｂでは、第１の出射面５及び第２の出射面６は、導光体１０３ｂの外側に凸な曲面形状であり、且つ第１の出射面５よりも第２の出射面６のパワーのほうが強くなるように形成されている。また反射面４も、導光体１０３ｂの外側に凸な曲面形状になっている。

図４は、本実施形態に係る照明装置１０３を構成する反射プリズム１０３ｄの副走査断面図を示している。

導光体１０３ｂの第２の出射面６から出射した光束は、読取光軸Ｂを挟んで、導光体１０３ｂの反対側に配置されている反射部材である反射プリズム１０３ｄへ入射する。反射プリズム１０３ｄは、入射面１１、出射面１２、及び入射面１１から入射した光束を出射面１２に偏向する反射面１３を備えている。

反射プリズム１０３ｄの入射面１１から入射した光束は、反射面１３によって、出射面１２に向けて全反射された後、出射面１２から第３の方向に沿って出射し、原稿１０１を照明する（図２参照）。この構成により、導光体１０３ｂの第１の出射面５から第１の方向に向けて出射した光束と、反射プリズム１０３ｄの出射面１２から第３の方向に向けて出射した光束とで、読取光軸Ｂを挟んで両側から原稿を照明するようにしている。

反射プリズム１０３ｄを構成する入射面１１、出射面１２、及び反射面１３のうち少なくとも１面は、副走査断面内において、多面形状もしくは曲面形状であり、パワーを有している。

導光体１０３ｂの第２の出射面６から第２の方向へ出射される光束は、上述したように発光素子１０３ａの鏡像光源からの光束が、各々の入射角で端部領域３を通過してきた光束である。そのため光束は、第２の出射面６のパワーによって、狭められた後に、各々の角度で入射面１１に入射する。
反射プリズム１０３ｄの光束が通過する構成面は少なくとも３面以上あるので、各面に適切なパワーを与えることにより、適切な照度分布を構成することができる。

図５は、本実施形態及び従来例それぞれの画像読取装置における原稿面上での副走査方向の照度分布を示している。

図５に示されるように、本実施形態においては、第１の方向から原稿１０１への照度分布Ｉ_LGとの差を低減するように、第３の方向から原稿１０１への照度分布Ｉ_RPを構成できる。それにより、総照度分布Ｉ_total（＝Ｉ_LG＋Ｉ_RP）が副走査方向に対称的になる。従って、原稿１０１に対して、光量が安定した副走査方向の照明領域を確保することができる。なお、ここでＬＧは導光体（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ）の略称であり、ＲＰは反射プリズム（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｓｍ）の略称である。

また、反射プリズム１０３ｄのパワーを有している構成面は、副走査断面内において、非球面形状になっていてもよい。非球面形状にすることにより、非球面レンズで行う、像面湾曲補正や歪曲補正と同等の効果を用いて、各々の角度の光束を各々に制御し、副走査方向の照度分布を構成することが可能となる。このため、更に光量が安定した副走査方向の照明領域を確保することができる。

本実施形態において、具体的には、入射面１１は反射面１３の全域に入射するように平面形状にし、また、反射後の光束の向きを揃える様に反射面１３は反射プリズム１０３ｄの外側に凸な曲面形状としている。さらに、出射面１２は、原稿面をより均一に照明するために、読取光軸Ｂから離れるにつれて反射プリズム１０３ｄの内側に凸な形状から外側に凸な形状に変化する非球面形状で構成されている。

図１３は、従来例における照明装置５０３を搭載した画像読取装置５００の副走査部分断面図を示している。本発明に係る照明装置１０３とは異なり、反射プリズム１０３ｄの代わりに反射板５０３ｄが用いられている。他の構成要素については、本発明の第１実施形態に係る画像読取装置１００の構成要素と同様なので、５００番台の符番を付して、説明を省略する。

従来例の画像読取装置５００における副走査方向の照度分布が図５に示されている。従来例では、本発明とは異なり、第１の方向から原稿５０１への照度分布Ｉ_LGとの差を低減するように、第３の方向から原稿５０１への照度分布Ｉ_RPが構成されていない。従って、総照度分布Ｉ_total（＝Ｉ_LG＋Ｉ_RP）が副走査方向に対称的になっておらず、原稿５０１に対して、光量が安定した副走査方向の照明領域を確保することができない。なお、ここでＬＧは導光体（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ）の略称であり、ＲＰは反射板（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｐｌａｔｅ）の略称である。

図６は、本発明の第１実施形態に係る画像読取装置１００における原稿１０１が原稿台１０２から浮いた場合の距離に対する光量の変化（照明深度特性）を示している。
図６に示されるように、例えば原稿１０１が原稿台１０２から５ｍｍ浮いた場合であっても、原稿１０１が原稿台１０２に戴置された状態（すなわち、０ｍｍ）の時の光量、すなわち、最大光量の８０％の光量を得ることができることがわかる。従って、本発明の第１実施形態に係る画像読取装置１００では、十分に照明深度を深くできていることがわかる。

原稿１０１の読取領域の照度が主走査方向に関して一定である場合、結像レンズ１０６の光軸に対して入射角がθの端部位置からの光は、入射角が０°の中央部位置からの光に対してｃｏｓ⁴θだけ低下した光量として検出される。そこで、主走査方向に沿って均一な光量として検出するためには、原稿１０１の読取領域の照度を主走査方向の中央部位置に対して端部位置で高くする必要がある。

本実施形態では、主走査方向にアレイ状に並んでいる発光素子１０３ａの配列ピッチを主走査方向の中央部に比べて両端部で狭くしている。また、主走査方向の中央部で配列ピッチが大きくなるために照度ムラが発生することが考えられる。このため、本実施形態の照射装置１０３では、導光体１０３ｂの第１の出射面５及び第２の出射面６に、主走査方向に関して、パワー（屈折力）を持たせる。

図７は、本実施形態に係る照射装置１０３を構成する導光体１０３ｂの斜視図を示している。

本実施形態の照射装置１０３の導光体１０３ｂは、発光素子１０３ａの配列ピッチに対応して、中央部付近では疎になる一方で、端部付近では密になるように形成されている。また、第１の出射面５及び第２の出射面６が主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域を有するように形成されており、発光素子１０３ａの配列ピッチよりも小さいピッチで設けられている。
これにより、主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域では、光束が狭められた後に発散し、原稿１０１を照明するので、主走査方向の照度ムラを改善することができる。

さらに、金属など表面が平滑で正反射特性を有した原稿の場合には、原稿面で正反射された発光素子の点列が一次元光電変換素子上に結像し、発光素子の配列ピッチの点列が写った画像（輝点画像）が取得される懸念があった。
上記問題については、第１の出射面５及び第２の出射面６が主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域を有するように形成されることによって、解決することができる。

図８は、本実施形態に係る照明装置１０３において光源が結像される様子を示している。

図８に示すように、ピッチＰ_Lで配列されたＬＥＤ光源から出射された光束は主走査方向にピッチＰ₁で配列された光学面によって、一旦収束する。光束の収束点（２次光源点）はあたかも発光素子のようになり、再び光束を出射するように振る舞う。この光束の一部は原稿面で正反射し、結像レンズを通過して１次元光電変換素子上に結像する。1次元光電変換素子から出力された信号は、挿入図中のグラフのようになり、２次光源点の配列に依存した信号幅が得られる。
つまり、得られた画像上において見られる発光素子の配列は、ＬＥＤの配列ピッチＰ_Lよりも小さい、トーリック面領域で形成される２次光源点のピッチの点列となり、発光素子の配列ピッチの点列よりも間隔が狭い、すなわち違和感の少ない画像を得ることができる。

図９は、本発明の第２実施形態に係る照明装置２０３を搭載した画像読取装置２００の副走査部分断面図を示している。なお、第１実施形態の画像読取装置１００の構成要素と同様な構成要素については、２００番台、２０番台、又は３０番台の符番を付して、説明を省略する。

本実施形態に係る照明装置２０３では、第１実施形態に係る照明装置１０３と異なり、更なる画像品質向上のために、導光体２０３ｂの反射面２４と反射プリズム２０３ｄの入射面３１が、主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域を設けるように構成されている。

図１０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る照明装置２０３を構成する導光体２０３ｂの斜視図、及び反射プリズム２０３ｄの斜視図を示している。

本発明の第１実施形態と同様に、導光体２０３ｂの第１の出射面２５及び第２の出射面２６に、主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域を形成する。そして、更に画像を高品質とするために、本実施形態では、導光体２０３ｂの反射面２４と反射プリズム２０３ｄの入射面３１にも、主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域を複数個所設けている。
これにより、２次光源点に加えて３次光源点を作り出すことができ、得られた画像上において見られる発光素子の配列は、第１実施形態と比べて、さらに発光素子の配列ピッチの点列よりも間隔が狭い、すなわち、違和感の少ない画像を得ることができる。

本実施形態に係る照明装置２０３では、第１実施形態に係る照明装置１０３と同様に、導光体２０３ｂの第１の出射面２５及び第２の出射面２６は、導光体２０３ｂの外側に凸な曲面形状となっている。第２の出射面２６は、第１の出射面２５よりもパワーが強くなるように構成されている。
導光体２０３ｂの反射面２４も、導光体２０３ｂの外側に凸な曲面形状となっている。
また、反射プリズム２０３ｄの入射面３１は反射面３３の全域に入射するように平面形状にし、反射後の光束の向きを揃える様に反射面３３は反射プリズム２０３ｄの外側に凸な曲面形状としている。さらに、出射面３２は、原稿面に均一な照明を与えるために、読取光軸Ｂから離れるにつれて反射プリズム２０３ｄの内側に凸な形状から外側に凸な形状に変化する非球面形状で構成されている。

図１１は、本実施形態に係る照明装置２０３において光源が結像される様子を示している。

ピッチＰ_Lで配列された発光素子から出射された光束は第１のトーリック面領域Ｆ₁に入射する。第１のトーリック面領域Ｆ₁は、主走査方向に沿ってピッチＰ₁で配列されている。第１のトーリック面領域Ｆ₁は、それぞれパワーを有しているので、同面を出射した光束は収束し、２次光源点を作り出し、そこを基準点とし、発する光束のように振る舞う。
２次光源点を基準にした光束は、続けて第２のトーリック面領域Ｆ₂に入射する。第２のトーリック面領域Ｆ₂は、主走査方向に沿ってピッチＰ₂で配列されている。第２のトーリック面領域Ｆ₂も、それぞれパワーを有しているので、同面を出射した光束は収束し、３次光源点を作り出し、そこを基準点とし、発する光束のように振る舞う。
この光束の一部は、結像レンズを通過して、１次元光電変換素子上に結像する。１次元光電変換素子から出力された信号は、３次光源点の配列に依存した信号幅を有している。
３次光源点の配列ピッチは、第１のトーリック面領域Ｆ₁及び第２のトーリック面領域Ｆ₂の配列ピッチよりも小さいため、信号強度の凹凸は大幅に低減される。
ＬＥＤの配列ピッチＰ_Lを適切に調節することによって、挿入図中のグラフ内の破線で示される信号が得られる。総合すると冷陰極蛍光管のような線上光源に近い特性を得ることができ、高品質の画像を取得することができる。

本実施形態では、導光体２０３ｂから直接原稿２０１を照射する光束に関して、第１のトーリック面領域Ｆ₁を導光体２０３ｂの反射面２４、第２のトーリック面領域Ｆ₂を導光体２０３ｂの第１の出射面２５に設定している。反射プリズム２０３ｄから原稿２０１に照射する光束に関しては、第１のトーリック面領域Ｆ₁を導光体２０３ｂの第２の出射面２６、第２のトーリック面領域Ｆ₂を反射プリズム２０３ｄの入射面３１に設定している。
図１３に示されるように、従来例の照明装置５０３に用いられる反射部材は、プレス加工を行う反射板５０３ｄであったため、微細ピッチのトーリック面領域を形成することは困難であった。
しかしながら、本実施形態の照明装置２０３に用いられる反射部材は、プラスチック材料で成型できる反射プリズム２０３ｄで構成したために、トーリック面領域を形成することが可能となった。

本実施形態に係る照明装置２０３では、導光体２０３ｂの第１の出射面２５、第２の出射面２６、導光体２０３ｂの反射面２４、及び反射プリズム２０３ｄの入射面３１にトーリック面領域を設けた。しかしながら、それに限らず、発光素子から出射された光が原稿２０１に到達するまでの間に通過する面に第１のトーリック面領域Ｆ₁、及び第２のトーリック面領域Ｆ₂を形成すればよい。例えば、反射プリズム２０３ｄの反射面３３や出射面３２にトーリック面領域を形成してもかまわない。

図１２は、本発明の第３実施形態に係る照明装置３０３を搭載した画像読取装置３００の副走査部分断面図を示している。なお、第１実施形態の画像読取装置１００の構成要素と同様な構成要素については、３００番台、４０番台、又は５０番台の符番を付して、説明を省略する。

本実施形態に係る照明装置３０３では、第１及び第２の実施形態に係る照明装置とは異なり、導光体３０３ｂの第１の出射面４５及び反射プリズム３０３ｄの出射面５２にシボ加工による拡散パターンを設けている。これは、更なる主走査方向の照度ムラ改善及び副走査方向照度安定領域の更なる確保のためである。
設けられた拡散パターンにより光量低下が発生するために、導光体３０３ｂの反射面４４、第１の出射面４５及び第２の出射面４６、及び反射プリズム３０３ｄの入射面５１、反射面５３及び出射面５２のパワーを最適にしている。それにより、第一及び第二実施形態と同等程度に、副走査方向の集光効率を維持している。

本実施形態に係る照明装置３０３では、第２実施形態に係る照明装置２０３と同様に、導光体３０３ｂの反射面４４は、導光体３０３ｂの外側に凸な曲面形状であり、主走査方向に曲率を持たせた強いパワーのトーリック面領域を有している。
また、第１の出射面４５及び第２の出射面４６も、導光体３０３ｂの外側に凸な曲面形状である。第２の出射面４６は、第１の出射面４５よりもパワーが強くなるように構成されている。
第１の出射面４５及び第２の出射面４６には、第２実施形態と同様に、主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域を設けており、第１の出射面４５のトーリック面のパワーは非常に弱い構成にしている。さらに、第１の出射面４５には、シボ加工を施している。

また、反射プリズム３０３ｄの入射面５１は反射面５３の全域に入射するように平面形状にし、反射後の光束の向きを揃える様に反射面５３は反射プリズム３０３ｄの外側に凸な曲面形状としている。さらに、出射面５２は、原稿面をより均一に照明するために、読取光軸Ｂから離れるにつれて反射プリズム２０３ｄの内側に凸な形状から外側に凸な形状に変化する非球面形状で構成されている。加えて、入射面５１に主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域を設け、出射面５２には、シボ加工を施している。

本実施形態に係る照明装置３０３では、光束の制御の容易さの観点から、原稿３０１に向かう光束が通過する最終出射面である、導光体３０３ｂの第１の出射面４５及び反射プリズム３０３ｄの出射面５２にシボ加工を施した。しかしながら、それに限らず、発光素子から出射された光束が原稿２０１に到達するまでの間に通過する面にシボ加工を施すことができればよい。

また、本実施形態に係る照明装置３０３における反射プリズム３０３ｄでは、入射面５１にトーリック面領域を設けており、出射面５２にシボ加工を施している。すなわち、同一の面にトーリック面領域を設けて、シボ加工を施すことはしていない。
導光体３０３ｂの第１の出射面４５のようにパワーの弱いトーリック面領域に対しては、シボ加工を光学的効果を落とすことなく施すことが可能である。しかしながら、強いパワーのトーリック面領域にシボ加工を施す場合には、トーリック面による光学的効果が低減する可能性がある。
このため、反射プリズム３０３ｄでは同一の面にトーリック面領域を設けて、シボ加工を施すことをしないことにより、双方の光学的効果を低減させることなく、達成している。

なお、本発明では、照明系として、複数の白色ＬＥＤを主走査方向に配列させたアレイ構成のＬＥＤ列を用いている。しかしながら、それに限らず、白色のパワーＬＥＤを導光体の端部に配置した端部配置構成を採用することも可能である。

本発明によれば、金属など表面が平滑で正反射特性を有した原稿を読取った場合でもＬＥＤの配列ピッチよりも小さなピッチの点列像を形成し、極力線状に近づけた画像を形成することができる。

１ 入射面
５ 第１の出射面
６ 第２の出射面
１１ 入射面
１２ 出射面
１０３ 照明装置
１０３ａ 白色ＬＥＤ（光源）
１０３ｂ 導光体
１０３ｄ 反射プリズム

Claims (17)

1. 光源と、
   該光源から出射した光束を導光する導光体であって、該光源から出射した光束が入射する入射面と、該入射した光束のうちの一部が出射する第１の出射面と、該入射した光束のうちの一部が出射する第２の出射面と、を備えた導光体と、
   前記第２の出射面から出射した光束が入射する入射面と、該入射した光束が出射する出射面と、を備えた反射プリズムと、
   を備えた、画像読取装置用の照明装置であって、
   前記導光体の前記第１の出射面から出射した光束と、前記反射プリズムの前記出射面から出射した光束とで、原稿の読取光軸に対して両側から原稿面を照明するように、前記導光体と前記反射プリズムは前記読取光軸を挟むように配置される、ことを特徴とする、
   照明装置。
2. 前記反射プリズムの少なくとも１面は、前記読取光軸と、前記導光体と前記反射プリズムが配列する方向と、を含む断面内において、パワーを有することを特徴とする、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記反射プリズムのパワーを有する少なくとも１面は、前記断面内において非球面形状を有することを特徴とする、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記反射プリズムの前記入射面は、平面であり、且つ前記反射プリズムの前記出射面は、前記断面内において、前記導光体から離れるにつれて、前記反射プリズムの内側に凸な形状から外側に凸な形状に変化する非球面形状になっていることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
5. 前記反射プリズムの前記入射面は、前記断面に対して垂直な方向において、トーリック面領域を設けるように構成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記反射プリズムの前記出射面はシボ加工されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記反射プリズムは、該反射プリズムの外側に凸な曲面形状を有する反射面を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記導光体は、前記入射面から入射した光束の一部を全反射する少なくとも一つの全反射側面、及び前記入射面から入射した光束の一部を前記第１の出射面に向けて反射する反射面を備えることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記導光体の前記第１の出射面、前記第２の出射面及び前記反射面のうちの少なくとも一つの面は、前記導光体の外側に凸な曲面形状を有していることを特徴とする、請求項８に記載の照明装置。
10. 前記導光体の前記第１の出射面、前記第２の出射面及び前記反射面のうちの少なくとも一つの面は、前記断面に垂直な方向にパワーを有するトーリック面領域を設けるように構成されていることを特徴とする、請求項８又は９に記載の照明装置。
11. 前記導光体の前記反射面はパワーを有していることを特徴とする、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の照明装置。
12. 前記第１の出射面及び前記第２の出射面は、光束を出射した後、狭める正のパワーを有しており、前記第２の出射面のパワーは、前記第１の出射面のパワーより強いことを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の照明装置。
13. 前記第１の出射面はシボ加工されていることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明装置。
14. 前記光源は前記断面に対し垂直方向に複数配列され、前記光源の配列ピッチは配列方向の中央部に比べて両端部において狭いことを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明装置。
15. 前記導光体は前記断面に対し垂直方向に複数配列され、前記導光体の配列ピッチは、前記光源の配列ピッチよりも小さく、且つ中央部に比べて両端部において狭いことを特徴とする、請求項１４に記載の照明装置。
16. 前記導光体および前記反射プリズムは光学合成樹脂製部材で作製されていることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の照明装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の照明装置を備えた画像読取装置。

Images