JP3591958B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ファクシミリやスキャナ等に用いられる画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー画像読取装置としては、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の発光特性を有するＬＥＤを備え、原稿の同位置をＲ，Ｇ，Ｂ各々の光で照射する度にイメージセンサからの信号を取り出すことにより、原稿に対応したカラー信号を得る光源切換型カラーイメージセンサが知られている。
【０００３】
図１０〜図１２は、このような光源切換型カラーイメージセンサの一例であり、導光体の端面からＲ，Ｇ，Ｂ３色のＬＥＤ光を入射させ、側面から均一な光を原稿に照射する光源と、短焦点結像素子アレイと、複数のラインセンサを一直線上に並べたセンサアレイとから構成されている。
【０００４】
このようなカラーイメージセンサの主要部分の構成は、フレーム２０の上面に原稿面に接する透明ガラス板２１を取り付け、上記フレーム２０内に設けられた導光体光源３の出射光１２が、透明ガラス板２１の上面に接する原稿面で反射し、反射光１３は光学系２９を介して光学系２９に対応して基板１９上に設けられたセンサアレイ１上に入射するようになっている。上記光学系には、例えば、商品名「セルホックレンズアレイ」（日本板硝子株式会社製）で代表される短焦点結像素子アレイが採用されている。
【０００５】
センサアレイ１は、複数のラインセンサ２−１，２−２，・・・，２−１５を上記基板１９上に一直線上に並べたマルチチップ型ラインセンサであり、センサアレイ１全体が、保護膜２６で覆われている。前記セルホックレンズアレイのように原稿からの反射光を等倍でセンサアレイ１上に結像させて読み取る場合、センサアレイ１の長さは読み取る原稿幅だけ必要になる。従って、読み取ろうとする原稿のサイズによって必要なセンサアレイ１の長さは変化し、センサアレイ１を構成するラインセンサの個数も変化する。
【０００６】
例えば、Ａ３サイズの原稿の読み取りが可能なセンサユニットの場合は、ラインセンサ一個の長さを２０ｍｍとすれば、１５個のラインセンサでセンサアレイを構成すれば良いことになる。このようなセンサアレイ１を実装した基板１９は、フレーム２０に係合した底板２５に支えられ、フレキ配線２８を介してフレキ基板２３に接続しており、フレキ基板２３上には、電源、制御信号等の入出力用のコネクタ２２が設けられ、フレキ基板２３は、フレーム２０に取り付けられている。
【０００７】
図１３は、導光体光源３のイメージセンサの長手方向の形状、及びＬＥＤ基板４２，４３との位置関係を示しており、両端の入射面４にはＬＥＤ基板４２，４３が取り付けられている。
【０００８】
図１４及び図１５は、ＬＥＤ基板４２，４３上のＬＥＤパッケージ７１〜７６の配置及びＬＥＤパッケージ７１〜７６内のＬＥＤチップ３１〜３６の配置を示しており、１つのＬＥＤパッケージにＬＥＤチップが１つずつ納められている。また、ＬＥＤチップは、各ＬＥＤ基板にＲ，Ｇ，Ｂ各発光色毎に１つずつ含まれ、Ｒの発光色を持つＬＥＤチップ３１，３２、Ｇの発光色を持つＬＥＤチップ３３，３４、Ｂの発光色を持つＬＥＤチップ３５，３６である。そして、ＬＥＤ基板４２，４３上でこれらのＬＥＤチップ３１〜３６は、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光色別に独立のタイミングで点灯、消灯が制御できるようになっている。
【０００９】
図１６は、導光体光源３の断面及びＬＥＤ基板４２，４３上のＬＥＤパッケージ７１〜７６との位置関係を示しており、点線で示されている矩形は、図１０及び図１１に示したＬＥＤ基板４２，４３上のＬＥＤパッケージ７１〜７６の位置を示している。
【００１０】
ＬＥＤ基板４２，４３上のＬＥＤチップ３１〜３６から発せられた光は、導光体光源３の下部に設けられた反射部６に直接入射しないように設計されており、導光部５の短手方向の両端でＬＥＤ光が全反射するような角度になっているため、何度も導光体光源３の内部で内面反射を繰り返し、非常に少ない光量ロスで導光部５の長手方向に伝搬していく。そして何度かの内面反射の後、反射部６に入射すると原稿方向に光を拡散及び反射し、更に集光部７によって集光し、原稿の読み取り面付近のみを照射する。このとき反射部６に入射する光束は、導光体光源３内部で反射された間接光になっており、原稿への照射光が均一になるように長手方向に開口が調節されているため、原稿面上の照度の均一性はよくなっている。
【００１１】
このような構成のイメージセンサによるカラー原稿の読み取りは、まずラインセンサの感度むらや光源の照射光のむらによって生じるシェーディングを補正するためのデータの取り込みを行う。シェーディング補正用のデータ取り込みは、ＲのＬＥＤ３１，３２、ＧのＬＥＤ３３，３４、ＢのＬＥＤ３５，３６をそれぞれ各色ごとに一種類づつ順次発光して原稿読み取り装置内に設けられた白基準を読み取り、このときのイメージセンサの出力信号をそれぞれメモリに一時保存しておく。こうして得られたＲ，Ｇ，Ｂのシェーディング補正用信号により再び白基準を読んだときにＲ，Ｇ，Ｂ各々の信号が１ライン上で均一で、かつＲのＬＥＤ３１，３２が発光したときのセンサ出力信号ｒ、ＧのＬＥＤ３３，３４が発光したときのセンサ出力ｇ、ＢのＬＥＤ３５，３６が発光したときのセンサ出力信号ｂが、ｒ＝ｇ＝ｂとなるように補正される。
【００１２】
実際の原稿読み取りは、光源切換型カラーイメージセンサの場合、前述したように読み取ろうとする原稿上の一点で、Ｒ，Ｇ，Ｂ３つの信号を得るために、Ｒ，Ｇ，Ｂの光を個別に原稿に照射する必要がある。このための方法としては、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち１色のＬＥＤを点灯した状態でイメージセンサを原稿全体に副走査する動作を点灯させるＬＥＤの種類を変えて３回繰り返す、いわゆる面順次方式で原稿を読み取ってもよいし、読み取ろうとする１ライン毎にＲ，Ｇ，Ｂ３色のＬＥＤを順次点灯しながらイメージセンサを原稿全体に副走査させてＲ，Ｇ，Ｂ信号を得る、いわゆる線順次方式で原稿を読み取ってもよい。いずれの方法によっても、原稿面全域のＲ，Ｇ，Ｂ信号が得られ、これを使ってカラー画像を再生できる。
【００１３】
このように光源切換型カラーイメージセンサの光源として両端にＬＥＤ基板を取り付けた導光体光源を用いると少ない個数のＬＥＤチップで原稿面全体を均一に照射できるため、安価なカラーイメージセンサが実現できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来のカラーイメージセンサでは、導光体光源の両端に取り付けられたＬＥＤ基板上のＲ，Ｇ，Ｂ３種類のＬＥＤパッケージの導光体光源の反射部に対する位置がＢのみＲ，Ｇと異なっているため、いくら導光体光源の開口形状で照射光分布を調節しても、図１７に示すように導光体光源の両端付近では、Ｒ，Ｇ，Ｂすべて均一な照射光にすることが困難であった。このため、実際にはイメージセンサの長手方向のサイズを読み取る原稿のサイズよりも大きくしなければならず、カラーイメージセンサの小型化を妨げる要因となっていた。
【００１５】
さらに、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤチップ間で静電耐圧に差がある場合、例えば、ＢのＬＥＤチップがＲ，ＧのＬＥＤチップに比べて静電耐圧が低い場合などは、従来のようにＬＥＤ基板上でＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤチップを配置すると静電耐圧が低いＢのＬＥＤチップが最も外側になってしまい、外側からの静電気の影響を受けやすくなっており、このためイメージセンサユニットの信頼性を低下させる要因となっていた。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の画像読取装置では、複数の光源と、前記複数の光源からの光を導光し被写体を照射する導光手段と、を有し、前記導光手段は被写体方向に導光された光を照射するための反射部を有し、前記複数の光源の前記反射部に対する配置のしかたを、前記複数の光源のなかで指向特性の弱い光源を指向特性の強い光源よりも前記反射部から離れた位置に配置したことを特徴とする。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００４８】
《第１の実施の形態》
図１及び図２は、本発明を実施した第１の実施の形態における画像読取装置である光源切換型カラーイメージセンサの導光体光源３の長手方向の両端部に取り付けられるＬＥＤ基板４０，４１上のＬＥＤパッケージ７１〜７６の配置及びその中にパッケージされている光源としての発光素子であるＬＥＤチップ３１〜３６の配置を示している。
【００４９】
本実施の形態では、ＬＥＤパッケージ７１と７３、７２と７４がそれぞれ隣接して配置されている。この結果、ＬＥＤ基板上でＲの発光色をもつＬＥＤチップ３１，３２とＧの発光色をもつＬＥＤチップ３３，３４とが隣接して配置され、少し離れてＢの発光色をもつＬＥＤチップ３５，３６が配置されている。そしてＬＥＤ基板４０，４１上でこれらのＬＥＤチップ３１〜３６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光色別に独立のタイミングで点灯、消灯ができるようになっている。
【００５０】
また、ＬＥＤ基板４０，４１は、図３に示すように導光体光源３の両端面に取り付けられている。ここで、導光体光源３の形状は、前述した図１６に示したものと同じであり、導光体光源３の断面におけるＬＥＤパッケージ７１〜７６の配置は、ＲとＧのＬＥＤチップが隣接し、反射部６と集光部７を介してＢのＬＥＤチップが位置するようになっている。そして、このような導光体光源３は、図１０及び図１１に示した従来のものと同様な光源切換型イメージセンサに組み込まれ、図１１のように導光体光源３から照射された光が原稿面で反射し、レンズアレイ２９により光電変換手段であるセンサアレイ１上に結像されるようになっている。
【００５１】
上記従来の技術において説明したように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照射光を白基準に照射したときのセンサ出力は、図１７に示すようになっている。図よりわかるように、ＢのＬＥＤチップ３５，３６が発光したときの信号の両端における落ち込みが大きくなっている。このため従来の構成では、センサアレイの両端を除いた中央部分でしか原稿読み取りを行うことができなかった。これは主にＢのＬＥＤチップ３５，３６の導光体光源３の反射部６に対する位置が、Ｒ，ＧのＬＥＤチップ３１〜３４に比べて離れていることに起因するものである。また、このように両端で光量が落ちるのは、ＬＥＤチップの発光指向特性の影響もある。
【００５２】
図４は、本実施の形態におけるＧ，ＢのＬＥＤの指向特性を、図５は、ＲのＬＥＤの指向特性を示している。ＬＥＤチップの指向特性は、様々なものがあるが、Ｇ，ＢのＬＥＤは一般に光量が少ないことが多く、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤを使った光源切換型カラーイメージセンサの場合、センサ出力のバランスをＲ，Ｇ，Ｂ間でとるために、光量の少ないＧ，ＢのＬＥＤチップは、指向特性を強くして光量を稼ぐことが多い。
【００５３】
このような理由から図４のような発光指向特性のＧ，ＢのＬＥＤチップと、図５のような発光指向特性のＲのＬＥＤチップを図１４、図１５に示す従来のような配置にした場合、導光体光源３の反射部６に対して最も遠い位置に指向特性の強いＢのＬＥＤがあるため、図１７に示したようにＢのＬＥＤを発光させたときのセンサ出力の両端の落ち込みが一層激しくなっている。
【００５４】
そこで、本実施の形態では、図１及び図２に示すように指向特性が弱く、波長の長いＲのＬＥＤチップ３１，３２を導光体光源３の反射部６に対して最も遠い位置に配置し、ＬＥＤチップの発光指向特性を考慮した配置の最適化をはかっている。このようなＬＥＤ基板４０，４１を使った導光体光源３によって、白基準を照射したときのセンサ出力を図６に示す。図６と図１４を比較してわかるようにＬＥＤの指向特性が弱いと、反射部６に対する位置の依存性も弱くなるため、ＲのＬＥＤを発光させたときのセンサ出力は、反射部６に対する位置が遠くなっても両端の落ち込みはほとんど発生しない。
【００５５】
一方、指向特性の強いＢのＬＥＤは、反射部６に対してＧのＬＥＤと相対的に同じ近い位置に配置されているので、ＢのＬＥＤを発光させたときのセンサ出力も両端の落ち込みが従来と比べて少なくなる。
【００５６】
このように指向性の弱いＲの発光色をもつＬＥＤチップを導光体光源３の反射部６に対して最も遠い位置に配置することにより、導光体光源３の両端部付近のＲ，Ｇ，Ｂ間のシェーディング波形の落ち込みが少なくなり、センサアレイの長さと同程度の原稿まで読み取ることが可能になっている。そしてこの結果、イメージセンサユニットの長手方向の長さは、読み取ろうとする原稿と同程度のサイズまで小型化できるようになった。なお、本実施の形態においては、マルチチップ型のイメージセンサを用いて説明しているが、他の形態の画像読取装置にも適用可能であることはいうまでもない。
【００５７】
《第２の実施の形態》
図７及び図８は、本発明を実施した第２の実施の形態における光源切換型カラーイメージセンサの構成要素であるＬＥＤ基板４４，４５上のＬＥＤパッケージ７１〜７６の配置を示している。本実施の形態では、ＲのＬＥＤチップ３１，３２とＢのＬＥＤチップ３５，３６を各々隣接して配置した。そして、図９に示すように導光体光源３の両端にこれらのＬＥＤ基板４４，４５は取りつけられ、第１の実施の形態と同様の動作により、カラー原稿を読み取るようになっている。
【００５８】
本実施の形態においては、第１の実施の形態における各ＬＥＤチップの発光指向特性を考慮したＬＥＤ基板上のＬＥＤチップの配置に加えて、各ＬＥＤチップの静電耐圧の大小を考慮してＬＥＤ基板４４，４５上のＬＥＤチップの配置を決定する。
【００５９】
例えば、ＢのＬＥＤチップの静電耐圧が、Ｒ，ＧのＬＥＤチップ３１〜３４の静電耐圧に対して最も小さい場合に図１４、図１５に示した従来のＬＥＤ基板４２，４３上のＬＥＤチップの配置や図１，図２に示した第１の実施の形態のＬＥＤ基板４０，４１上のＬＥＤチップの配置では、どちらも最も静電耐圧の低いＢのＬＥＤチップ３５，３６がＬＥＤ基板４２，４３及びＬＥＤ基板４０，４１上の外側部分に置かれている。静電破壊が起きやすくなってしまい、カラーイメージセンサユニット全体の信頼性が低下することになってしまう。
【００６０】
そこで、本実施の形態では、図７及び図８に示すように静電耐圧の最も低いＢのＬＥＤ３５，３６をＬＥＤ基板４４，４５上でＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤチップのうちで中央に配置し、できるだけ外部からの静電気の影響を受けないようにしている。この結果、カラーイメージセンサユニット全体で、外部から影響を受けにくくしたため、信頼性が大幅に向上した。
【００６１】
さらに、図７及び図８のようなＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤチップの配置は、従来のＬＥＤチップの配置で問題になったＬＥＤチップの発光指向特性の違いも考慮されて最もＲ，Ｇ，Ｂ照射光の均一性が高い配置となっており、より最適化されている。
【００６２】
このように静電耐圧にＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤチップ間で差がある場合、ＬＥＤ基板上において、静電耐圧の低いＬＥＤチップをＲ，Ｇ，Ｂ間で中央に配置することにより、カラーイメージセンサユニットの信頼性を高めることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤを用いて説明したが、これらの色、形態に限定されるものではない。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像読取装置では、被写体の照度分布を均一にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板のＬＥＤ配置図である。
【図２】第１の実施の形態のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板のＬＥＤ配置図である。
【図３】第１の実施の形態のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板と導光体光源との位置関係を示す図である。
【図４】Ｇ，Ｂの発光色を有するＬＥＤの指向特性を示した図である。
【図５】Ｒの発光色を有するＬＥＤの指向特性を示した図である。
【図６】第１の実施の形態のカラーイメージセンサの白基準読取時のセンサ出力信号を示す図である。
【図７】第２の実施の形態のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板のＬＥＤ配置図である。
【図８】第２の実施の形態のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板のＬＥＤ配置図である。
【図９】第２の実施の形態のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板と導光体光源との位置関係を示す図である。
【図１０】従来のカラーイメージセンサの外形図である。
【図１１】従来のカラーイメージセンサの断面図である。
【図１２】従来のセンサアレイ基板の上面図である。
【図１３】従来のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板と導光体光源との位置関係を示す図である。
【図１４】従来のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板のＬＥＤ配置図である。
【図１５】従来のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤ基板のＬＥＤ配置図である。
【図１６】従来のカラーイメージセンサにおけるＬＥＤパッケージと導光体光源との位置関係を示す図である。
【図１７】従来のカラーイメージセンサの白基準読取時のセンサ出力信号を示す図である。
【符号の説明】
１ センサアレイ
２ ラインセンサ
３ 導光体光源
５ 導光部
６ 反射部
７ 集光部
３１，３２ Ｒ−ＬＥＤ
３３，３４ Ｇ−ＬＥＤ
３５，３６ Ｂ−ＬＥＤ
４０〜４５ ＬＥＤ基板
７１〜７６ ＬＥＤパッケージ

Claims (10)

1. 複数の光源と、
   前記複数の光源からの光を導光し被写体を照射する導光手段と、を有し、
   前記導光手段は被写体方向に導光された光を照射するための反射部を有し、前記複数の光源の前記反射部に対する配置のしかたを、前記複数の光源のなかで指向特性の弱い光源を指向特性の強い光源よりも前記反射部から離れた位置に配置したことを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１において、前記複数の光源を前記導光手段の端部に設けたことを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項２において、前記複数の光源を前記導光手段の両端部に設けたことを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１において、前記導光手段を光透過性樹脂で形成したことを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１において、前記複数の光源は、各々単独で点灯可能であることを特徴とする画像読取装置。
6. 請求項５において、前記複数の光源は、順次点灯可能であることを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項において、前記複数の光源の少なくとも１つは他の光源と異なる分光特性を有することを特徴とする画像読取装置。
8. 請求項７において、前記複数の光源は、赤、緑、青の分光特性を有するものを含むことを特徴とする画像読取装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項において、前記複数の光源は、ＬＥＤを含むことを特徴とする画像読取装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項において、さらに前記導光手段により照射された被写体からの光を画像信号に変換する光電変換手段を有することを特徴とする画像読取装置。

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