JP2017098771A - Illumination device and image reading device - Google Patents

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徳司 瀧澤
Tokuji Takizawa
徳司 瀧澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination device and an image reading device, capable of easily and efficiently coping with a difference in color tint of a light source.SOLUTION: The illumination device includes a light guide unit having a light guide body including a light source, an incident surface on which light from the light source is incident, and an exit surface from which light from the incident surface is emitted. The light guide unit has correction means for correcting chromaticity of light from the light source.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、照明装置および画像読取装置に関し、特に原稿面を照明して線順次方式で画像読取を行うイメージスキャナー、複写機、ファクシミリなどに好適なものである。   The present invention relates to an illuminating device and an image reading device, and is particularly suitable for an image scanner, a copying machine, a facsimile, and the like that illuminate a document surface and read an image by a line sequential method.

従来から画像読取装置における照明装置である原稿照明装置の光源として、LED(Light Emitting Diode)を利用した技術が知られている。そして、LEDを主走査方向に亘って複数個配置させたアレイ配置型の照明装置、あるいは透光性の樹脂等からなる導光体の長手方向端面(端部)にLEDを配置して光源の放射光束を導光体に伝播させる端部配置型の照明装置などに分かれている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique using an LED (Light Emitting Diode) as a light source of a document illumination device that is an illumination device in an image reading device is known. Then, an array arrangement type illumination device in which a plurality of LEDs are arranged in the main scanning direction, or LEDs are arranged on a longitudinal end face (end portion) of a light guide made of translucent resin or the like. It is divided into an end arrangement type illumination device for propagating the radiated light flux to the light guide.

ここで、アレイ配置型の画像読取装置に従来使用されてきた白色LEDは、一般に主用途としてディスプレイ等のバックライト照明に使用されているLEDである。一方、端部配置型の照明装置に使用される高輝度LEDは、一般照明器具用途向けに発展してきた背景があり、両者は同じ白色でも大きく色味が異なる傾向にある。   Here, the white LED that has been conventionally used in an array arrangement type image reading apparatus is an LED that is generally used for backlight illumination of a display or the like as a main application. On the other hand, the high-intensity LEDs used in the edge-arranged lighting device have a background that has been developed for general lighting equipment applications, and both tend to be greatly different in color even though they are the same white.

前者の白色LEDは、アレイ配置型として複数の白色LEDを使って単一の照明装置を構成してきた関係上、かなり色味ランクが細かく細分化されて提供されている。一方、後者の高輝度LEDは、高輝度で且つ一般照明器具用途のために市場における要望が少なく、アレイ配置型用の白色LEDに対して色度のランクの範囲が極端に広いという特徴がある。   The former white LED is provided with a finely subdivided color rank, because a single lighting device is configured using a plurality of white LEDs as an array arrangement type. On the other hand, the latter high-intensity LED has a feature that it has a high luminance and is less demanded on the market for general lighting equipment use, and has an extremely wide range of chromaticity ranks compared to white LEDs for array arrangement type. .

ここで、同じ白色でも色味が異なることへの対処に関連し、発光色を所望の色度範囲にランク付けすることを前提とすることが知られている(特許文献1)。また、光源の色調ランクに応じて画像信号(センサーRGB信号)の色空間を変換する色空間変換手段のマトリクス係数を設定することで、原稿を読み取った際の色再現性の改善を図ることが知られる(特許文献2)。   Here, it is known that the luminescent color is assumed to be ranked in a desired chromaticity range in relation to dealing with the difference in color even with the same white color (Patent Document 1). Further, by setting a matrix coefficient of color space conversion means for converting the color space of the image signal (sensor RGB signal) according to the color tone rank of the light source, it is possible to improve the color reproducibility when the original is read. Known (Patent Document 2).

また、色度図上、所定の白色域から青色側にずれた擬似白色LEDと、黄色側にずれた擬似白色LEDを有し、2つの擬似白色LEDをPWM発光させてパルス幅を変調し混色発光させることで所定の白色域の色度に調光することが知られる(特許文献3)。   Also, on the chromaticity diagram, there are a pseudo white LED shifted from the predetermined white region to the blue side and a pseudo white LED shifted to the yellow side, and the two pseudo white LEDs emit PWM light to modulate the pulse width and mix the colors. It is known that light is adjusted to chromaticity in a predetermined white region by emitting light (Patent Document 3).

特開2004−119743号公報JP 2004-119743 A 特開2003−008911号公報JP 2003-008911 A 特開2011−040366号公報JP 2011-040366 A

しかしながら、特許文献1に知られるような選別されたランクのみを用いることは、他のランク品が無駄となり効率的でなく、更にはトータルコストが割高となってしまう。   However, using only the selected rank as known in Patent Document 1 is not efficient because other rank products are wasted, and the total cost is high.

また、特許文献2の構成では、事前に想定されうる光源の色度バラツキの範囲に対して複数の色空間変換マトリクスを生成しておく必要がある。一見容易に実現できそうに思われるが、実際には多色パッチ(例えば100色パッチ)を取得して各パッチの取得色情報が所望の色差以内に収まるような最適マトリクスを生成する必要があり、事前に多数の色変換マトリクスを用意するのは困難である。   In the configuration of Patent Document 2, it is necessary to generate a plurality of color space conversion matrices for a range of light source chromaticity variation that can be assumed in advance. Although it seems that it can be easily realized at first glance, it is actually necessary to acquire multi-color patches (for example, 100 color patches) and generate an optimum matrix so that the acquired color information of each patch falls within a desired color difference. It is difficult to prepare a large number of color conversion matrices in advance.

また、特許文献3の構成では、PWMの変調可能周波数は現状20kHz程度であり、高速読取では対応できず、更に2灯のうち1灯はPWM発光させているので導光体から出射して原稿面を照明する照明光量は2倍にはならず効率が不十分である。   Further, in the configuration of Patent Document 3, the PWM modifiable frequency is about 20 kHz at present, and cannot be supported by high-speed reading. Further, since one of the two lamps emits PWM light, the light is emitted from the light guide and the original. The amount of illumination for illuminating the surface is not doubled and the efficiency is insufficient.

本発明の目的は、光源の色味が異なることへの対処を簡便かつ効率的に行うことができる照明装置および画像読取装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an illuminating device and an image reading apparatus that can easily and efficiently cope with the difference in color of light sources.

上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、光源と、該光源からの光が入射する入射面と、該入射面からの光が出射する出射面と、を含む導光体を有する導光ユニットと、を備える照明装置であって、前記導光ユニットは、前記光源からの光の色度を補正する補正手段を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an illumination device according to the present invention includes a light guide including a light source, an incident surface on which light from the light source is incident, and an exit surface on which light from the incident surface is emitted. A light guide unit, wherein the light guide unit has correction means for correcting chromaticity of light from the light source.

また、本発明に係る別の照明装置は、光源と、前記光源からの光が入射する入射面と、前記光源からの光が出射する出射面と、を備える導光体を少なくとも備える導光ユニットと、を有する照明装置であって、前記光源からの光の色度と、前記出射面から出射する前記光源からの光の色度との、CIExy色度図の色度座標上における色度差をΔcx、Δcyとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする。   Another illumination device according to the present invention includes a light guide unit including at least a light guide including a light source, an incident surface on which light from the light source is incident, and an output surface from which light from the light source is emitted. A chromaticity difference on a chromaticity coordinate of a CIExy chromaticity diagram between a chromaticity of light from the light source and a chromaticity of light from the light source emitted from the emission surface. Where Δcx and Δcy are the following conditions:

Δcx>0.005
Δcy>0.005
Δcx> 0.005
Δcy> 0.005

本発明によれば、光源の色味が異なることへの対処を簡便かつ効率的に行うことができる照明装置および画像読取装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an illuminating device and an image reading device that can easily and efficiently cope with different colors of light sources.

本発明の実施形態に係る照明装置を搭載した画像読取装置の要部概略図1 is a schematic view of a main part of an image reading apparatus equipped with an illumination device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る照明装置の要部概略図Schematic of the principal part of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置の副走査断面図Sub-scanning sectional view of an illumination device according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る照明装置のA部拡大図The A section enlarged view of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置のB−B線に沿う要部断面図Sectional drawing of the principal part in alignment with the BB line of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置のC−C線に沿う要部断面図Sectional drawing of the principal part in alignment with the CC line of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. (a)は本発明の実施形態に係る照明装置における光源であるLEDの色度ランクを色度図上で説明する図、(b)は要部簡略図(A) is a figure explaining the chromaticity rank of LED which is a light source in the illuminating device which concerns on embodiment of this invention on a chromaticity diagram, (b) is a principal part simplification figure. 本発明の実施形態に係る照明装置における高輝度LEDの分光特性を説明する図The figure explaining the spectral characteristic of the high-intensity LED in the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 標準光源である標準イルミナントD65の分光特性を説明する図The figure explaining the spectral characteristic of standard illuminant D65 which is a standard light source 一般的な疑似白色LEDの色度バラツキの分布を説明する図The figure explaining distribution of chromaticity variation of general pseudo white LED

以下、本発明の実施の形態を適宜図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

(画像読取装置)
図1は、本発明の実施形態に係る照明装置としての原稿照明装置を搭載した画像読取装置の副走査断面図である。ここで、本願明細書では、「主走査方向」、「副走査方向」、「主走査断面」、「副走査断面」を以下のように定義する。すなわち、主走査方向とは図1の紙面垂直方向(長手方向である第1の方向)、副走査方向とは紙面内のA方向(第2の方向)、主走査断面とは第1の方向と第2の方向を含む断面(第1の断面)、副走査断面とは図1の紙面(第2の断面)とする。
(Image reading device)
FIG. 1 is a sub-scan sectional view of an image reading apparatus equipped with a document illumination device as an illumination device according to an embodiment of the present invention. Here, in the present specification, “main scanning direction”, “sub-scanning direction”, “main-scanning section”, and “sub-scanning section” are defined as follows. That is, the main scanning direction is the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 (first direction which is the longitudinal direction), the sub-scanning direction is the A direction (second direction) in the paper surface, and the main scanning section is the first direction. The cross section including the second direction (first cross section) and the sub-scanning cross section are the paper surface (second cross section) in FIG.

図1で、107はキャリッジ(一体型走査光学系ユニット)である。このキャリッジ107は、原稿台ガラス(原稿台)102上に載置された原稿101を照明する原稿照明装置103により照明された原稿101からの光束を読取る読取手段(光電変換素子)であるセンサ(ラインセンサもしくはイメージセンサ)105を有する。   In FIG. 1, reference numeral 107 denotes a carriage (integrated scanning optical system unit). The carriage 107 is a sensor (photoelectric conversion element) that reads a light beam from the document 101 illuminated by the document illumination device 103 that illuminates the document 101 placed on the document glass (document table) 102. A line sensor or image sensor) 105.

更に、原稿101からの光束をセンサ105に導く複数の折り返しミラー104a〜104dを有する。そして、原稿101からの画像情報に基づく光束を像面であるセンサ105面上に結像させる画像読取光学系としての結像光学系(縮小光学系、結像レンズ)106を有する。   Further, a plurality of folding mirrors 104 a to 104 d for guiding the light beam from the original 101 to the sensor 105 are provided. An image forming optical system (reduction optical system, image forming lens) 106 is provided as an image reading optical system that forms an image of a light beam based on image information from the document 101 on the surface of the sensor 105 as an image surface.

このように構成されたキャリッジ107は、駆動手段としての駆動モータ(副走査モータ)108により同図に示す矢印A方向(副走査方向)に走査される。キャリッジ107を構成する各要素は、その各要素の相対位置関係を変えずに原稿を走査するものである。   The carriage 107 configured in this way is scanned in the direction of arrow A (sub-scanning direction) shown in the figure by a driving motor (sub-scanning motor) 108 as driving means. Each element constituting the carriage 107 scans a document without changing the relative positional relationship between the elements.

図1において、複数の折り返しミラーは、原稿101側から光路に沿って順に第1折り返しミラー104a、第2折り返しミラー104b、第3折り返しミラー104c、そして第4折り返しミラー104dから成る。各ミラーは、原稿101からの光束が、第1折り返しミラー104aから第2折り返しミラー104bへ、また第2折り返しミラー104bから第3折り返しミラー104cへ入射するようにそれぞれ配置されている。更に、第3折り返しミラー104cから第4折り返しミラー104dへ入射するように配置されている。   In FIG. 1, the plurality of folding mirrors include a first folding mirror 104a, a second folding mirror 104b, a third folding mirror 104c, and a fourth folding mirror 104d in order along the optical path from the document 101 side. Each mirror is arranged so that the light flux from the original 101 enters the first folding mirror 104a to the second folding mirror 104b and from the second folding mirror 104b to the third folding mirror 104c. Furthermore, it arrange | positions so that it may inject into the 4th folding mirror 104d from the 3rd folding mirror 104c.

そして、第4折り返しミラー104dへ入射した光束は、結像光学系106によりセンサ105面上へ結像する。このような構成において、センサ105で読取られた原稿の画像情報は、電気信号として特定の画像処理部(不図示)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、キャリッジ107を駆動するための電源部(不図示)を併せ持っている。   The light beam incident on the fourth folding mirror 104d forms an image on the surface of the sensor 105 by the imaging optical system 106. In such a configuration, the image information of the document read by the sensor 105 is sent as an electrical signal to a specific image processing unit (not shown), and is output after being subjected to specific signal processing. Yes. The image reading apparatus 100 also has a power supply unit (not shown) for driving the carriage 107.

(照明装置)
本発明の実施形態に係る照明装置としての原稿照明装置103について、更に詳細に説明する。図2は、本実施形態に係る原稿照明装置103の長手方向(第1の方向、主走査方向)の断面図である。原稿照明装置103は、高輝度白色LEDである光源110と、以下に詳述する導光ユニットとして、導光体111と、導光体111の外部に設けられる拡散反射部(拡散反射部材)118とから構成される。なお、図3は原稿照明装置103の副走査断面図である。
(Lighting device)
The document illumination device 103 as the illumination device according to the embodiment of the present invention will be described in more detail. FIG. 2 is a cross-sectional view in the longitudinal direction (first direction, main scanning direction) of the document illumination apparatus 103 according to the present embodiment. The document illumination device 103 includes a light source 110 that is a high-intensity white LED, a light guide 111 as a light guide unit that will be described in detail below, and a diffuse reflector (diffuse reflector) 118 provided outside the light guide 111. It consists of. FIG. 3 is a sub-scan sectional view of the document illumination device 103.

図2に示すように、光源110は、導光体111の長手方向(第1の方向)の一方の端面(端部)に配置されており、他方の端面(端部)には拡散反射部材119が設置されている。導光体111の外側に設けられる拡散反射部118は、例えば白色シートなどで構成されている。本実施形態では、拡散反射部118は、白色色材の微細粒子を混入したポリ・エチレン・テレフタレート(PET樹脂)から成る白色シートである。導光体111は、ガラス材料やプラスチックなどの光学合成樹脂製部材で構成されており、本実施形態では成型し易いプラスチック材料のアクリル(PMMA)を使用している。   As shown in FIG. 2, the light source 110 is disposed on one end surface (end portion) in the longitudinal direction (first direction) of the light guide 111, and the other end surface (end portion) has a diffuse reflection member. 119 is installed. The diffuse reflection unit 118 provided outside the light guide 111 is made of, for example, a white sheet. In this embodiment, the diffuse reflection portion 118 is a white sheet made of polyethylene terephthalate (PET resin) mixed with fine particles of a white color material. The light guide 111 is made of a member made of optical synthetic resin such as glass material or plastic, and in this embodiment, acrylic (PMMA) which is easy to mold is used.

(導光ユニット)
原稿照明装置103から光源110を除いた導光ユニット109は、長手方向(第1の方向、主走査方向)に長尺な導光体111と、別体の拡散反射部118から構成される。図2に示すように、導光体111は、長手方向(第1の方向)の端面(端部)に配置した光源110からの光を入射させる入射面112、原稿101に向けて光源からの光を出射する出射面113、出射面113に対向する偏向面115を備える。そして、図2に示すように、偏向面115は、入射面112から入射して長手方向(第1の方向)に進行する光線を導光体111の外部に出射する機能を備え、反射面(第1領域)116と、矩形状プリズム(第2の領域)117を有する。
(Light guide unit)
The light guide unit 109 excluding the light source 110 from the document illumination device 103 includes a light guide 111 that is long in the longitudinal direction (first direction, main scanning direction) and a separate diffuse reflector 118. As shown in FIG. 2, the light guide 111 has an incident surface 112 on which light from the light source 110 disposed on the end surface (end portion) in the longitudinal direction (first direction) is incident, and is directed from the light source toward the document 101. An emission surface 113 that emits light and a deflection surface 115 that faces the emission surface 113 are provided. As shown in FIG. 2, the deflecting surface 115 has a function of emitting a light beam incident from the incident surface 112 and traveling in the longitudinal direction (first direction) to the outside of the light guide 111. A first region 116 and a rectangular prism (second region) 117;

次に、拡散反射部118について説明する。偏向面115に対向する拡散反射部118は、矩形状プリズム(第2の領域)117の側面を屈折(透過)した光をランバート反射させて、偏向面115の反射面(第1領域)116に入射させる(その透過光が出射面113から出射する)機能を有する。偏向面115の反射面(第1領域)116における導光ユニットの断面図が図6であり、矩形状プリズム(第2の領域)117における導光ユニットの断面図が図5である。   Next, the diffuse reflection unit 118 will be described. The diffuse reflector 118 facing the deflecting surface 115 causes Lambertian reflection of the light refracted (transmitted) on the side surface of the rectangular prism (second region) 117 to the reflecting surface (first region) 116 of the deflecting surface 115. It has a function of making it incident (the transmitted light is emitted from the exit surface 113). FIG. 6 is a cross-sectional view of the light guide unit at the reflection surface (first region) 116 of the deflection surface 115, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the light guide unit at the rectangular prism (second region) 117.

図4のように矩形状プリズム(第2の領域)117に入射する光線A1は、矩形状プリズム(第2の領域)117の側面を屈折(透過)して、第2側面115から離れて配置された拡散反射部118で拡散される。拡散反射部118で拡散された拡散反射光は、導光体111の反射面(第1領域)116に入射して、更に出射面113から出射して原稿101を照射する構成となっている。このように出射面113を通過して原稿面を照明する光線は、ほぼすべて一度は拡散反射部118に入射する構成となっている。   As shown in FIG. 4, the light ray A 1 incident on the rectangular prism (second region) 117 is refracted (transmitted) on the side surface of the rectangular prism (second region) 117 and is arranged away from the second side surface 115. The diffuse reflection unit 118 diffuses the light. The diffuse reflection light diffused by the diffuse reflection unit 118 is incident on the reflection surface (first region) 116 of the light guide 111 and is further emitted from the emission surface 113 to irradiate the document 101. In this way, almost all of the light rays that pass through the emission surface 113 and illuminate the document surface are incident on the diffuse reflection portion 118 once.

(光源色度と拡散反射部材)
図10に示すように、擬似白色LEDは色調のバラツキが大きい。図10は、ある白色LEDをロット量産したとき、その発光色調のバラツキの分布を示す。その色調は、図示のように右上がりの帯状に分散しており、より詳しくは、JIS Z 8110の色度区分による青色から白色点を通って黄色を通るほぼ線上の白色領域に帯状に分布している。
(Light source chromaticity and diffuse reflection member)
As shown in FIG. 10, the pseudo white LED has a large variation in color tone. FIG. 10 shows the distribution of the variation in emission color tone when a certain white LED is mass-produced. As shown in the figure, the color tone is distributed in a band extending upward to the right. More specifically, the color tone is distributed in a band from a blue color according to the chromaticity classification of JIS Z 8110 to a white area substantially on a line passing through a white point and passing yellow. ing.

ここで、幅方向の分散(矢印A)は主に青色LEDの発光波長のバラツキによって生じる色調のバラツキであり、長手方向の分散(矢印線B)は主に被覆部材に混入する蛍光粒子の量や分散のバラツキにより生じる色調のバラツキである。なお、青色LEDの発光波長はロット間のバラツキが大きいので、実際の量産では幅方向の分散(矢印線A)はさらに広がっている。   Here, the dispersion in the width direction (arrow A) is mainly a variation in color tone caused by the variation in the emission wavelength of the blue LED, and the dispersion in the longitudinal direction (arrow line B) is the amount of fluorescent particles mixed mainly in the covering member. This is a variation in color tone caused by variation in dispersion. Since the emission wavelength of the blue LED has a large variation between lots, the dispersion in the width direction (arrow line A) is further widened in actual mass production.

そこで、擬似白色LED製造メーカー各社は、図7(a)に示すCIExy色度図上の白色点(x=0.33,y=0.33)近傍で典型的な白色の領域の中である一定の幅と長さの領域を擬似白色LEDの発光領域としてランク分けして提供している。例えば、図7中のA,B、Cの矩形上色度領域のランクは高輝度LEDの提供ランクであり、a,b,c,d,e,fの矩形状色度領域は低輝度LEDの提供ランクである(低輝度LEDはアレイ配置型の照明装置で使用されるLED)。   Therefore, each pseudo white LED manufacturer is in a typical white area near the white point (x = 0.33, y = 0.33) on the CIExy chromaticity diagram shown in FIG. A region having a certain width and length is provided by being ranked as a light emitting region of the pseudo white LED. For example, the ranks of the rectangular upper chromaticity regions A, B, and C in FIG. 7 are the provision ranks of the high-brightness LEDs, and the rectangular chromaticity regions a, b, c, d, e, and f are the low-brightness LEDs. (Low-brightness LEDs are LEDs used in array-arranged lighting devices).

ここで、高輝度LEDは、低輝度LEDに対して色相のバラツキ要因が大きく、また一般照明器具用途であることからも色度ランク細分化の要望も少なく、提供される色度ランクの領域が広い。低輝度LEDほど色度ランクの細分化が困難であり、低輝度LED同等のランク選別をしようとするとカスタム品となりコストが大幅な上昇を招いてしまう。   Here, the high luminance LED has a large hue variation factor compared to the low luminance LED, and there is little demand for subdivision of the chromaticity rank because it is a general lighting fixture application, and the area of the chromaticity rank to be provided is wide. The lower the brightness LED is, the more difficult it is to subdivide the chromaticity rank. When trying to select the rank equivalent to the low brightness LED, it becomes a custom product and the cost is significantly increased.

画像読取装置における照明装置である原稿照明装置として、端部配置型の照明装置は、従来のアレイ配置型の照明装置に対し、いわば進化系とも言える存在であるが、両者共にそれぞれメリット、デメリットがある。アレイ配置型の照明装置は、その構成上、個々のLEDは高輝度LEDに対して低輝度ではあるものの、配置上の制約はあるがLED数を増減することで幅広いレンジの照明光量の照明装置の提供が可能である。   As a document illuminating device that is an illuminating device in an image reading device, an edge arrangement type illuminating device is an evolutionary system compared to a conventional array arrangement type illuminating device, but both have advantages and disadvantages. is there. Although the array arrangement type illumination device has a low luminance relative to the high-intensity LED due to its configuration, the illumination device has a wide range of illumination light quantity by increasing / decreasing the number of LEDs although there are restrictions on the arrangement. Can be provided.

一方、高輝度LEDを用いる端部配置型の照明装置は、アレイ配置型の照明装置に比べ、光源である高輝度LEDは1ないしは2個程度と光源数が少なくて済むことが特徴である。しかしながら、高輝度LEDは、一般照明器具用途での需要が高く、その開発は活発ではあるものの現時点においては光量およびその光変換効率の観点で難点がある。よって、現時点で画像読取装置の要求するすべての光量レンジに対応するのは困難である。   On the other hand, the edge arrangement type illuminating device using high luminance LEDs is characterized in that the number of the high luminance LEDs as the light source is one or two and the number of light sources is smaller than that of the array arrangement type illuminating device. However, high-intensity LEDs are in high demand for general lighting equipment, and their development is active, but at the present time there are difficulties in terms of light quantity and light conversion efficiency. Therefore, it is difficult to deal with all the light quantity ranges required by the image reading apparatus at the present time.

本実施形態は、アレイ配置型の照明装置に最適化された画像読取装置に対して、端部配置型の照明装置への置き換えを可能とするものである。昨今、LEDの発光効率が高くなりつつあることから、LEDの使用個数を少なくでき(アレイ配置型に対し光源数の減少を光出力の高さで補償)、コスト的にメリットの高い端部配置型の照明装置が求められている。   In the present embodiment, an image reading apparatus optimized for an array arrangement type illumination device can be replaced with an end arrangement type illumination device. Since the luminous efficiency of LEDs is increasing recently, the number of LEDs used can be reduced (compensating for the reduction in the number of light sources with the height of the light output compared to the array arrangement type), and the end arrangement with high cost merit There is a need for a type of lighting device.

アレイ配置型に対する導光体と同じ導光体に対して、このような端部配置型の照明装置が光源の配光特性が大きく異ならないものとして利用できれば、LEDを選択することで幅広い画像読取装置の必要性能を満足できる。すなわち、光学効率が高い導光体ができる前提で、LEDの選択だけで安価に幅広い画像読取装置に対応できる。   If such an end arrangement type illumination device can be used for the same light guide as the light guide for the array arrangement type, as long as the light distribution characteristics of the light source are not significantly different, a wide range of image reading can be performed by selecting LEDs. The required performance of the equipment can be satisfied. That is, on the premise that a light guide with high optical efficiency can be formed, it is possible to deal with a wide range of image reading apparatuses at low cost only by selecting an LED.

本実施形態に係る照明装置が用いられる画像読取装置においては、照明光またはその原稿反射光を人間の目が直接認識するものではなく、光電変換素子が受光して認識する構成である。したがって、発光色の中心色調は必ずしもCIExy色度図上の白色点(x=0.33,y=0.33)である必要はなく、画像読取装置として光電変換素子の感度やトータルの効率を考慮して適宜設定するものである。   In the image reading apparatus in which the illumination device according to the present embodiment is used, the human eye does not directly recognize the illumination light or its original reflected light, but has a configuration in which the photoelectric conversion element receives and recognizes it. Therefore, the central color tone of the luminescent color does not necessarily have to be the white point (x = 0.33, y = 0.33) on the CIExy chromaticity diagram, and the sensitivity and total efficiency of the photoelectric conversion element as the image reading device can be improved. It is set as appropriate in consideration.

アレイ配置型の照明装置で使用していた低輝度LEDは、図7(a)のCIExy色度座標上における矩形状の色度ランクa,b,c,d,e,fのランクを使用し、その画像設計上の照明色の中心色調を(x=0.304、y=0.299)としていた。図7(a)において、この画像設計上の照明色の中心色調に対応する点(位置)をTとして示している。   The low-brightness LED used in the array arrangement type illumination device uses rectangular chromaticity ranks a, b, c, d, e, and f on the CIExy chromaticity coordinates in FIG. The center color tone of the illumination color in the image design is (x = 0.304, y = 0.299). In FIG. 7A, a point (position) corresponding to the center color tone of the illumination color in the image design is indicated as T.

これに対し、端部配置型の照明装置に使用する高輝度LEDは、主として一般照明器具向けに開発されてきたという経緯があり、本実施形態で使用する高輝度LEDは低輝度LEDに対して色度座標上でx、yともに+側に大きくずれている。即ち、色相としては比較的大きく赤緑方向に色味がずれていることになる。本実施形態では、高輝度LEDの発光色として、図7(a)のCIExy色度図中のS点のサンプル(x=0.316、y=0.327)のものが入ったとする。   On the other hand, the high-intensity LED used in the edge-arranged illumination device has been developed mainly for general lighting equipment, and the high-intensity LED used in this embodiment is different from the low-intensity LED. On the chromaticity coordinates, both x and y are greatly shifted to the + side. That is, the hue is relatively large, and the color is shifted in the red-green direction. In the present embodiment, it is assumed that the sample of the S point (x = 0.316, y = 0.327) in the CIExy chromaticity diagram of FIG.

本実施形態の端部配置型の照明装置は、光源からの光が入射する入射面と、該入射面からの光が出射する出射面と、を含む導光体を有する導光ユニットが、光源からの光の色度を補正する色度補正手段(補正手段)を有する。そして、補正手段は、光源からのの光の色度が目標色度からずれている場合に、導光体111の出射面から出射する光源からの光の色度を目標色度に近づける。そして、被照射面(原稿面)に向かう照明光はほぼすべて拡散反射部118を経由することから、拡散反射部118を補正手段として機能させ、拡散反射部118の拡散分光反射特性で色度補正するものである。   In the end arrangement type illumination device according to the present embodiment, a light guide unit including a light guide including an incident surface on which light from a light source is incident and an output surface from which light from the incident surface is emitted is a light source. Chromaticity correction means (correction means) for correcting the chromaticity of the light from. Then, when the chromaticity of the light from the light source is deviated from the target chromaticity, the correcting unit brings the chromaticity of the light from the light source emitted from the emission surface of the light guide 111 closer to the target chromaticity. Since almost all of the illumination light directed to the irradiated surface (document surface) passes through the diffuse reflection unit 118, the diffuse reflection unit 118 functions as a correction unit, and the chromaticity is corrected by the diffuse spectral reflection characteristic of the diffuse reflection unit 118. To do.

本実施形態では、端部配置型の照明装置の被照射面上の照明光の目標色度を(x=0.304、y=0.299)とする。図7(a)において、この目標色度に対応する点(位置)はTである。即ち、本実施形態では、補正手段としての拡散反射部118により、図7(a)における色度を点Sから点Tへ近づけるようにする。   In the present embodiment, the target chromaticity of the illumination light on the illuminated surface of the edge-arranged illumination device is assumed to be (x = 0.304, y = 0.299). In FIG. 7A, the point (position) corresponding to this target chromaticity is T. That is, in this embodiment, the chromaticity in FIG. 7A is made to approach the point T from the point S by the diffuse reflection unit 118 as the correcting means.

図8は、色度が点Sで示される高輝度LEDの発光スペクトルである。拡散反射部118の分光反射率特性で補正後の照明光の色度は、照明色の色度範囲として図7(a)のa,b,c,d,e,fのランクを許容していたことから、a,b,c,d,e,fを包括する色度領域内にあれば良い。図7(b)においては、許容範囲をWとして簡略化して示し、許容範囲内の補正された色度をS’として示している。許容範囲Wの許容範囲内であれば、画像読取装置のシステムとして使用可能な範囲と言うことになる。   FIG. 8 is an emission spectrum of a high-intensity LED whose chromaticity is indicated by a point S. The chromaticity of the illumination light after correction with the spectral reflectance characteristics of the diffuse reflection unit 118 allows the ranks a, b, c, d, e, and f in FIG. 7A as the chromaticity range of the illumination color. Therefore, it suffices if it is within the chromaticity region including a, b, c, d, e, and f. In FIG. 7B, the allowable range is simplified as W, and the corrected chromaticity within the allowable range is indicated as S ′. If it is within the permissible range of the permissible range W, this is a range that can be used as the system of the image reading apparatus.

ここで、目標色度(点T)と光源(点S)の色度差をdix、diyと定義すると、dix=0.012,diy=0.028となる。この色度差を補正するために、拡散反射部118に求められる特性を以下のようにして算出する。拡散反射部118の色度は物体の色度で定義上照明光に依存するため、測色の基準光として標準イルミナントD65という標準光源(標準化された人工光源)を用いる。図9は、標準イルミナントD65として定義されたスペクトルのグラフである。   Here, when the chromaticity difference between the target chromaticity (point T) and the light source (point S) is defined as dix and diy, dix = 0.012 and diy = 0.028. In order to correct this chromaticity difference, the characteristics required for the diffuse reflection unit 118 are calculated as follows. Since the chromaticity of the diffuse reflection unit 118 is chromaticity of the object and depends on the illumination light by definition, a standard light source (standardized artificial light source) called standard illuminant D65 is used as the reference light for colorimetry. FIG. 9 is a graph of the spectrum defined as standard illuminant D65.

色度座標上において、光源色と混色しても分光特性を変化させない全スペクトル域において分光反射率がフラットな物体色は(xb=0.3127、yb=0.3291)である。図7(a)において、この点(位置)はUである。従って、光源色の色味を補正するためには、この(xb,yb)を基準として、拡散反射部118の色度を(xr、yr)としたとき、(xr=xb−dix、yr=yb−diy)となるように選択してやればよい。   On the chromaticity coordinates, the object color having a flat spectral reflectance in the entire spectral region where the spectral characteristics are not changed even when the light source color is mixed is (xb = 0.3127, yb = 0.3291). In FIG. 7A, this point (position) is U. Therefore, in order to correct the color of the light source color, (xr = xb−dix, yr =) when the chromaticity of the diffuse reflector 118 is (xr, yr) with (xb, yr) as a reference. yb-diy) may be selected.

このとき、補正後の照明光の色度は、色度図上のa,b,c,d,e,f,を包括した領域を満足すればよいから、拡散反射部118に求められる色度としてはxrは±0.005、yrは±0.01は許容することが可能である。従って、次式を満足するように選択すればよい。   At this time, the chromaticity of the corrected illumination light only needs to satisfy a region including a, b, c, d, e, and f on the chromaticity diagram. As for xr, ± 0.005 and yr of ± 0.01 can be allowed. Therefore, it may be selected so as to satisfy the following expression.

本実施形態においては、拡散反射部118として(xr=0.3006,yr=0.3009)を満足するようにしたことで、高輝度LEDの色度(x=0.316、y=0.327)は補正後に照明光の色度(x=0.304、y=0.299)となる。   In the present embodiment, the diffuse reflector 118 satisfies (xr = 0.006, yr = 0.3009), so that the chromaticity (x = 0.316, y = 0. 327) becomes the chromaticity of the illumination light (x = 0.304, y = 0.299) after correction.

即ち、図7(b)において光源(点S)と拡散反射部118で補正された色度(点S’)の色度差をΔcx、Δcyとするとき、以下の式を満足する。   That is, in FIG. 7B, when the chromaticity difference between the light source (point S) and the chromaticity (point S ′) corrected by the diffuse reflector 118 is Δcx and Δcy, the following expression is satisfied.

Δcx>0.005
Δcy>0.005
また、本実施形態においては、点Tの色度と点S’の色度のCIExy色度図の色度座標上における色度差をΔdx、Δdyとするとき、以下の式を満足する。
Δcx> 0.005
Δcy> 0.005
In the present embodiment, when the chromaticity difference on the chromaticity coordinates of the CIExy chromaticity diagram between the chromaticity of the point T and the chromaticity of the point S ′ is Δdx and Δdy, the following expressions are satisfied.

−0.005<Δdx<0.005
−0.01<Δdy<0.01
ここで、目標とする拡散反射部118の色度は、所謂拡散性を有する白色色材(BaSO4、TiO2など)や、その白色色材の下地の分光反射率特性を任意に組み合わせることによって作成することが可能である。
−0.005 <Δdx <0.005
−0.01 <Δdy <0.01
Here, the target chromaticity of the diffuse reflector 118 is created by arbitrarily combining the so-called diffusive white color material (BaSO4, TiO2, etc.) and the spectral reflectance characteristics of the base of the white color material. It is possible.

また、拡散反射部118を、色相の異なる複数の拡散反射シートを備える、あるいは色相の異なる複合塗料による塗装面を備える構成とすることで、補正手段として機能させることもできる。   Moreover, the diffuse reflection part 118 can be made to function as a correction | amendment means by setting it as the structure provided with the some diffuse reflection sheet from which a hue differs, or the coating surface by the composite coating material from which a hue differs.

ここまで、あるサンプルの高輝度LEDの光源色度の補正に関して説明してきたが、説明した光源色以外の任意のランク内の光源色に対しても同様の考え方に基づき補正することが可能である。実際には使用する光源色を何ランクかに細分化し、同様の手法で条件式を満足できる色度の拡散反射部118を組み合わせて使用することが効率的である。   Up to this point, the correction of the light source chromaticity of a high-brightness LED of a sample has been described. However, it is possible to correct a light source color in an arbitrary rank other than the described light source color based on the same concept. . In practice, it is efficient to subdivide the light source colors to be used into several ranks and use the diffuse reflection unit 118 having chromaticity that can satisfy the conditional expression in a similar manner in combination.

本実施形態によれば、導光体111に入射したほぼすべての光束が偏向面115を介し2次光源面である別体の拡散反射部118を照射し、ほぼランバートに拡散反射した光束が偏向面115を介し再入射し出射面を通して被照射面を照明している。即ち、ほぼ全光束が独立して設けられた拡散反射部118を介して被照射面に向かうため、光源色が所望の色度と異なった光源が入った場合でも拡散反射部118の色度を適宜選択することで被照射面において所望の色度の照明光を得ることが容易となる。   According to the present embodiment, almost all of the light beam incident on the light guide 111 irradiates the separate diffuse reflector 118 that is the secondary light source surface via the deflecting surface 115, and the light beam diffused and reflected almost lambertian is deflected. The incident surface is re-entered through the surface 115 and illuminates the irradiated surface through the exit surface. That is, almost all the light beams are directed to the irradiated surface through the diffuse reflection unit 118 provided independently, and therefore, even when a light source having a light source color different from the desired chromaticity enters, the chromaticity of the diffuse reflection unit 118 is changed. By selecting as appropriate, it becomes easy to obtain illumination light having a desired chromaticity on the irradiated surface.

また、前述の理由により、アレイ配置型の照明装置に最適化された画像読取装置に対しても、拡散反射部の色度を適宜選択することでアレイ配置型の照明装置とほぼ同じ色度の照明装置を提供することができる。このように、本実施形態によれば、アレイ型照明装置に最適化された画像読取装置に対して異なる光源色の端部型照明装置をなんら問題なく適用することができる。   For the above-described reason, an image reading device optimized for an array arrangement type illumination device can also have a chromaticity substantially the same as that of the array arrangement type illumination device by appropriately selecting the chromaticity of the diffuse reflection portion. A lighting device can be provided. As described above, according to the present embodiment, the edge type illumination device having a different light source color can be applied to the image reading device optimized for the array type illumination device without any problem.

そして、擬似白色LEDの色味のバラツキを照明装置内で完結して補正することで、画像読取装置の可用性を向上させるとともに、色味ランク選別を緩和することでコストダウンを実現できる。   Then, by completing and correcting the variation in color of the pseudo white LED within the illumination device, the availability of the image reading device can be improved and the cost reduction can be realized by relaxing the color rank selection.

(変形例)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
(Modification)
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

(変形例1)
本実施形態においては、全てを拡散反射部118だけで色度補正することに主眼をおいて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、高輝度LEDの色度のばらつき中心と目標色度(点T)との色度差を導光体の透過率で補正し、残差を拡散反射部118で補正する併用方式の構成でも補正可能である。導光体の透過率を変える具体的手段としては、例えば出射面113にコーティングを設けるとか、導光体の材料である樹脂にブルーミング材を添加するなどの手法を適用することができる。
(Modification 1)
In the present embodiment, the description has been made with the focus on correcting chromaticity only by the diffuse reflection unit 118, but the present invention is not limited to this. For example, in the configuration of the combined method in which the chromaticity difference between the chromaticity variation center of the high-brightness LED and the target chromaticity (point T) is corrected by the transmittance of the light guide, and the residual is corrected by the diffuse reflection unit 118. It can be corrected. As specific means for changing the transmittance of the light guide, for example, a method of providing a coating on the emission surface 113 or adding a blooming material to a resin that is a material of the light guide can be applied.

また、全てを拡散反射部118だけで色度補正する替りに、全てを導光体111だけで色度補正することもできる。即ち、補正手段は拡散反射部118および導光体111の少なくも一方に備われば良い。   Further, instead of correcting all the chromaticity only by the diffuse reflection unit 118, all can be corrected by the light guide 111 alone. In other words, the correcting means may be provided in at least one of the diffuse reflector 118 and the light guide 111.

(変形例2)
上述した実施形態では、アレイ配置型の照明装置に最適化された画像読取装置に対して、単に端部配置型の照明装置に置き換えただけで他の部材を変更することなく良好な色再現性を維持できることを説明したが、逆の関係であっても良い。即ち、端部配置型の照明装置に最適化された画像読取装置に対して、単にアレイ配置型の照明装置に置き換えただけで他の部材を変更することなく良好な色再現性を維持することもできる。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, the image reading apparatus optimized for the array arrangement type illumination device is simply replaced with the end arrangement type illumination device, and good color reproducibility is obtained without changing other members. However, the reverse relationship may be used. In other words, the image reading device optimized for the end arrangement type illumination device can be replaced with an array arrangement type illumination device, and good color reproducibility can be maintained without changing other members. You can also.

110・・光源、111・・導光体、112・・入射面、113・・出射面、118・・拡散反射部(拡散反射部材) 110 .. Light source, 111 .. Light guide, 112 .. Incident surface, 113 .. Outgoing surface, 118 .. Diffuse reflection part (diffuse reflection member)

Claims (12)

光源と、
該光源からの光が入射する入射面と、該入射面からの光が出射する出射面と、を含む導光体を有する導光ユニットと、
を備える照明装置であって、
前記導光ユニットは、前記光源からの光の色度を補正する補正手段を有することを特徴とする照明装置。
A light source;
A light guide unit having a light guide including an incident surface on which light from the light source is incident and an exit surface from which light from the incident surface is emitted;
A lighting device comprising:
The illumination device according to claim 1, wherein the light guide unit includes a correction unit that corrects chromaticity of light from the light source.
前記光源からの光の色度と、前記補正手段により補正された光の色度との、CIExy色度図の色度座標上における色度差をΔcx及びΔcyとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
Δcx>0.005
Δcy>0.005
When the chromaticity difference on the chromaticity coordinates of the CIExy chromaticity diagram between the chromaticity of the light from the light source and the chromaticity of the light corrected by the correcting unit is Δcx and Δcy, the following conditions are satisfied. The lighting device according to claim 1, wherein:
Δcx> 0.005
Δcy> 0.005
前記補正手段は、前記光源からの光の色度が目標色度からずれている場合に、前記出射面から出射する前記光源からの光の色度を前記目標色度に近づけることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。   The correction unit is configured to bring the chromaticity of light from the light source emitted from the emission surface closer to the target chromaticity when the chromaticity of light from the light source deviates from the target chromaticity. The illumination device according to claim 1 or 2. 光源と、
前記光源からの光が入射する入射面と、前記光源からの光が出射する出射面と、を備える導光体を少なくとも備える導光ユニットと、
を有する照明装置であって、
前記光源からの光の色度と、前記出射面から出射する前記光源からの光の色度との、CIExy色度図の色度座標上における色度差をΔcx、Δcyとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする照明装置。
Δcx>0.005
Δcy>0.005
A light source;
A light guide unit including at least a light guide including an incident surface on which light from the light source is incident and an exit surface from which light from the light source is emitted;
A lighting device comprising:
When the chromaticity difference on the chromaticity coordinates of the CIExy chromaticity diagram between the chromaticity of the light from the light source and the chromaticity of the light from the light source emitted from the emission surface is represented by Δcx and Δcy, An illumination device characterized by satisfying a condition.
Δcx> 0.005
Δcy> 0.005
前記導光体および前記出射面は第1の方向に長尺であり、
前記入射面は前記第1の方向における端面であり、
前記導光体は、前記入射面から入射して前記第1の方向に進行する光線を、前記導光体の外部に出射する偏向面を有し、
前記導光ユニットは、前記導光体の外部に、前記偏向面に対向し、前記偏向面より前記導光体の外部に出射した光束を、前記偏向面を介し前記導光体へ再入射させて前記出射面へと導く拡散反射部を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照明装置。
The light guide and the exit surface are elongated in a first direction;
The incident surface is an end surface in the first direction;
The light guide has a deflection surface that emits a light beam that is incident from the incident surface and travels in the first direction to the outside of the light guide member,
The light guide unit opposes the deflection surface to the outside of the light guide, and causes the light beam emitted from the deflection surface to the outside of the light guide to re-enter the light guide through the deflection surface. The illuminating device according to claim 1, further comprising a diffuse reflection portion that leads to the light exit surface.
前記補正手段は前記拡散反射部および前記導光体の少なくも一方に備わることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 5, wherein the correction unit is provided in at least one of the diffuse reflection part and the light guide. 前記拡散反射部は、色相の異なる複数の拡散反射シートを備えることを特徴とする請求項5または6に記載の照明装置。   The illumination device according to claim 5, wherein the diffuse reflection unit includes a plurality of diffuse reflection sheets having different hues. 前記拡散反射部は、色相の異なる複合塗料による塗装面を備えることを特徴とする請求項5または6に記載の照明装置。   The illuminating device according to claim 5 or 6, wherein the diffuse reflection section includes a painted surface made of a composite paint having different hues. 前記導光体は、前記補正手段として透過率で色度補正することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the light guide body corrects chromaticity by transmittance as the correction unit. 前記目標色度に対する、前記出射面から出射する前記光源からの光の色度のCIExy色度図の色度座標上における色度差をΔdx、Δdyとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項3に記載の照明装置。
−0.005<Δdx<0.005
−0.01<Δdy<0.01
When the chromaticity difference on the chromaticity coordinates in the CIExy chromaticity diagram of the chromaticity of the light emitted from the light source that is emitted from the emission surface with respect to the target chromaticity is Δdx and Δdy, the following conditions are satisfied: The lighting device according to claim 3, wherein
−0.005 <Δdx <0.005
−0.01 <Δdy <0.01
前記補正手段は、前記光源からの光の色度が目標色度からずれている場合に、前記出射面から出射する前記光源からの光の色度を前記目標色度に近づけるものであり、
前記目標色度に対する、前記光源の色度のCIExy色度図の色度座標上における色度差をdix、diyとし、
前記拡散反射部の色度を、標準イルミナントD65における色度であるxb=0.3127、yb=0.3291を基準として、xr、yrとするとき、
以下の式を満足することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の照明装置。
The correction means, when the chromaticity of the light from the light source is deviated from the target chromaticity, the chromaticity of the light from the light source emitted from the emission surface is brought close to the target chromaticity,
The chromaticity difference on the chromaticity coordinates of the CIExy chromaticity diagram of the illuminance of the light source with respect to the target chromaticity is defined as dix, diy,
When the chromaticity of the diffuse reflection portion is xr, yr with reference to xb = 0.3127, yb = 0.3291 which are chromaticities in the standard illuminant D65,
The lighting apparatus according to claim 5, wherein the following expression is satisfied.
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の照明装置と、
前記照明装置で照明された原稿の画像を読取るセンサと、
前記原稿からの光束を前記センサに結像する結像光学系と、
を有することを特徴とする画像読取装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 11,
A sensor for reading an image of a document illuminated by the illumination device;
An imaging optical system for imaging a light flux from the original on the sensor;
An image reading apparatus comprising:
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