JP3820582B2 - 面光源装置、透過原稿用光源装置および画像読み取り装置 - Google Patents

面光源装置、透過原稿用光源装置および画像読み取り装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源装置、透過原稿を照射する透過原稿用光源装置および画像読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、筐体の上方に例えばガラスなどの透明な部材から形成されている原稿台が配置されている例えばスキャナや複写機などのフラットベット型の画像読み取り装置が公知である。フラットベット型の画像読み取り装置は、原稿台の下方から光を照射し原稿の表面で反射した光を読み取ることができるだけでなく、原稿台の上方から光を照射することにより例えばポジフィルムやネガフィルムなどの透過原稿を読み取ることができる。
【0003】
ポジフィルムやネガフィルムなどの透過原稿を読み取る場合、原稿台の上方に載置される透過原稿用光源装置から光が照射される。透過原稿用光源装置には、原稿を均一に照射する面光源が用いられる。上記のような透過原稿は、例えば紙などの反射原稿と比較して読み取り範囲が狭い。そのため、透過原稿を照射する透過原稿用光源装置は、光の照射範囲を限定し小型化および軽量化が図られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
透過原稿用光源装置は、光源部と、光源部から照射された光を原稿へ導く導光手段とを備えている。導光手段としては、光源部からの光を反射あるいは拡散させる部材が用いられる。
【0005】
透過原稿用光源装置の小型化、特に透過原稿用光源装置の高さ方向の小型化を図る場合、光源部と原稿面との間の距離を小さくする必要がある。しかし、光源部を原稿面に接近させると、原稿面を均一に照射することが困難である。これは、光源部の近傍に比較してランプ部材から遠隔の位置では光量が小さくなるからである。光源部と原稿面との間の距離を大きくすることにより、透過原稿に面均一な光を照射することが可能となるものの、透過原稿用光源装置が高さ方向に大型化するという問題がある。また、透過原稿へ照射される光が不均一になると、透過原稿に照射される光の光量が原稿の位置によって相違するため、読み取られる画像に濃淡が生じ画質の低下を招く。
【0006】
そこで、本発明の目的は、体格が大型化することなく面均一に光を照射する面光源装置および透過原稿用光源装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、読み取られる画像の画質を向上する画像読み取り装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1または4記載の面光源装置によると、光源部と第1拡散部材との間には第2拡散部材が設置されている。第2拡散部材は、光源部から照射された光を散乱させ第1拡散部材へ直接照射されるのを防止する。光源部から照射された光は光源部の近傍で最も光量が大きくなる。第2拡散部材を光源部と第1拡散部材との間に設置することにより、光源部から照射された光は第2拡散部材で散乱された後、第1拡散部材へ入射する。そのため、光源部から照射された光は第1拡散部材に到達するまでに第1拡散部材の面に均一に照射される。これにより、面光源装置の体格を小型化するため、光源部と第1拡散部材との距離を小さくした場合でも、面均一な光の照射をすることができる。
【0008】
また、反射部材は光源部から照射された光を第1拡散部材へ反射する。光源部からの光を反射することにより、光源部から照射された光を有効に利用することができるだけでなく、光量が不足しがちな第1拡散部材の周辺部に光を照射することができる。したがって、面均一な光の照射をすることができる。
さらに、光源部から第2拡散部材までの距離D1と第2拡散部材から第1拡散部材までの距離D2とはD1≦D2となるように設定している。D2をD1以上に設定することにより、第2拡散部材で散乱された光は面均一に第1拡散部材へ入射する。そのため、面均一な光を照射することができる。
【0009】
本発明の請求項2記載の面光源装置によると、光源部を駆動する駆動回路部は反射部材の反光源部側に設置されている。そのため、駆動回路部を第1拡散部材の周辺に設置する必要がなく、面光源装置の水平方向の体格を小型化することができる。
本発明の請求項3記載の面光源装置によると、第1拡散部材および第2拡散部材は平板状である。そのため、例えば液晶パネルや透過原稿など平板状あるいはフィルム状の物品を面均一に照射することができる。
【0011】
本発明の請求項5記載の透過原稿用光源装置によると、請求項1から4のいずれか一項記載の面光源装置を備えている。そのため、画像読み取り装置の原稿台に載置された例えばポジフィルムやネガフィルムなどの透過原稿を面均一に照射することができる。
【0012】
本発明の請求項6記載の画像読み取り装置によると、請求項5記載の透過原稿用光源装置を備えている。そのため、原稿台に載置された透過原稿は面均一に光が照射される。これにより、透過原稿には光が均一に照射され、透過原稿の位置により照射される光の光量にばらつきが生じることがない。したがって、読み取られる画像に光量のばらつきによる濃淡が生じることがなく、読み取られた画像の画質を向上することができる。
【0013】
本発明の請求項7または8記載の画像読み取り装置によると、透過原稿用光源装置は主走査方向の中心部近傍に搭載される。撮像手段は例えばレンズおよびラインセンサなどから構成されている。そのため、原稿から入射する光はレンズを通過してラインセンサに結像する。しかし、レンズは球面であるため、主走査方向の中央部に比較して周辺部には歪みが生じ画質が低下する。したがって、透過原稿用光源装置および原稿を主走査方向の中央部に載置することにより、撮像手段で結像する画像に歪みが低減され、読み取られる画像の画質を向上することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による画像読み取り装置を適用したスキャナを図2に示す。図2に示すスキャナは、面光源装置を備える透過原稿用光源装置(以下、透過原稿用光源装置を「透過光源ユニット」という。)40が搭載されている。
【0015】
図2に示すように、スキャナ1は箱形の本体10の内部にキャリッジ20を備えている。この本体10の上方に原稿台11が設けられている。原稿台11の上方には、透過原稿2を保持する原稿ホルダ60および透過光源ユニット40が搭載されている。
【0016】
キャリッジ20は、駆動部21により駆動軸22に沿って副走査方向へ往復移動可能である。駆動部21は、モータ211、伝達部212および駆動ベルト213を有している。モータ211は駆動力を発生し、伝達部212を経由して駆動ベルト213を駆動する。伝達部212は、モータ211から発生した駆動力を減速して駆動ベルト213へ伝達する。駆動ベルト213は、伝達された駆動力によりキャリッジ20を駆動する。
【0017】
キャリッジ20には、反射原稿用の光源23、ミラー24、集光レンズ25、ラインセンサ26およびA/D変換部27が搭載されている。ミラー24は、ラインセンサ26に集光される原稿からの光を反射し、光路長を長くするために設けられている。集光レンズ25は、光を集光しラインセンサ26に入射させる。ラインセンサ26はCCD(Charge Coupled Device)などの光電変換素子からなる複数の画素を有し、複数の画素は主走査方向へ直線上に配列されている。A/D変換部27は、ラインセンサ26から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電子データに変換する。ミラー24、集光レンズ25、ラインセンサ26およびA/D変換部27により撮像手段が構成されている。
【0018】
本体10の内部には、図3に示すように処理部30が搭載されている。処理部30は、CPU(Central Processing Unit)31、RAM(Random Access Memory)32、ROM(Read Only Memory)33、ならびにデータ作成部34から構成されている。CPU31は、駆動部21によるキャリッジ20の制御、光源の点滅の制御、ならびにデータ作成部34で作成される画像データの処理などスキャナ1全体の制御を行う。RAM32は、デジタルの電気信号から作成されるデジタルデータ、あるいはデジタルデータに基づいてデータ作成部34で作成される画像データなどを一時的に格納する。ROM33にはCPU31によりスキャナ1の各部を制御するためのコンピュータプログラムが格納されている。
【0019】
データ作成部34は、シェーディング補正部341、ガンマ補正部342、ならびにその他の補正部343から構成されている。シェーディング補正部341は、A/D変換部27から出力されたデジタルの電気信号を、読み取り開始前に白基準が読み取られることで得られた補正データを用いて、ラインセンサ26の素子ごとの感度のばらつきを補正する。ガンマ補正部342では、所定のガンマ関数によりガンマ補正が行われる。その他の補正部343では、色補正、エッジ強調および領域拡大/縮小などの諸変換を実施する。これらの処理によりラインセンサ26から出力されたデジタルの電気信号はデジタルの画像データとして作成される。
データ作成部34で作成されたデジタルの画像データは、本体10に設けられているインターフェイス35から外部に接続されている例えばパーソナルコンピュータ(以下、パーソナルコンピュータを「パソコン」という。)5などの処理装置へ出力される。
【0020】
次に、透過光源ユニット40について詳細に説明する。
透過光源ユニット40は、図1に示すように上カバー41、下カバー42、光源部としての蛍光管ランプ43、第1拡散部材44、第2拡散部材45、反射部材46および駆動回路47を有している。上カバー41および下カバー42は、嵌合部48により一体に結合されている。下カバー42には第1拡散部材44が固定されている。また、下カバー42の反上カバー側には突出部421が形成されている。上カバー41および下カバー42により部材を収容する空間部49が形成されており、この空間部49に蛍光管ランプ43、第2拡散部材45、反射部材46および駆動回路47が収容されている。
【0021】
光源部としての蛍光管ランプ43は、図2に示すようにスキャナ1の副走査方向に対応するように延伸して設置されている。蛍光管ランプ43としては、例えば水銀ランプあるいはキセノンランプなどが用いられる。蛍光管ランプ43は、副走査方向の両端部が反射部材46に支持されている。
【0022】
図1および図2に示すように第1拡散部材44は、平板状の部材であり、透過光源ユニット40の原稿台11側すなわち下カバー42に設置されている。第1拡散部材44は、入射した光を複数の方向へ反射または散乱させる部材であり、蛍光管ランプ43から入射した光を散乱する。これにより、蛍光管ランプ43から第1拡散部材44へ入射した光は、原稿台11側へ面状に照射される。
【0023】
第2拡散部材45は、第1拡散部材44と同様に平板状の部材であり、蛍光管ランプ43と第1拡散部材44との間に設置されている。第2拡散部材45も第1拡散部材44と同様に、入射した光を複数の方向へ反射または散乱させる。第2拡散部材45はスキャナ1の副走査方向に対応するように延伸して設置されている。第2拡散部材45は、副走査方向の両端部が反射部材46に支持されている。
【0024】
第1拡散部材44および第2拡散部材45は、蛍光管ランプ43から第2拡散部材45までの距離をD1、第2拡散部材45から第1拡散部材44までの距離をD2とすると、D1≦D2となるように設置されている。D1≦D2とすることにより、第2拡散部材45により散乱された光の蛍光管ランプ43の軸に垂直な方向すなわちスキャナ1の主走査方向の光量の分布は、図4に示すようにD1>D2としたときと比較して平坦になる。つまり、スキャナ1の主走査方向で光量の分布が平均化される。
【0025】
図1に示すように反射部材46は、蛍光管ランプ43の反第1拡散部材側を包囲するように設置されている。反射部材46は、蛍光管ランプ43から照射された光のうち第1拡散部材44および第2拡散部材45の方向へ進行しない光、ならびに第1拡散部材44および第2拡散部材45により蛍光管ランプ43側に反射した光を、第1拡散部材44方向へ反射する。反射部材46を設置することにより照射された光を有効に活用でき、光量が小さな蛍光管ランプ43を使用した場合でも十分な光量が確保される。
【0026】
駆動回路47は、蛍光管ランプ43へ供給する電力を制御する。駆動回路47は、スキャナ1の図示しない電源部に接続されており、スキャナ1から電力の供給を受ける。スキャナ1から供給された電力は、駆動回路47により制御され蛍光管ランプ43へ供給される。駆動回路47は、反射部材46の反蛍光管ランプ側に設置されている。
蛍光管ランプ43、第2拡散部材45および駆動回路47は、反射部材46に設置されている。そのため、蛍光管ランプ43、第2拡散部材45、駆動回路47および反射部材46は一体のモジュールとして構成されている。
【0027】
次に、上記の構成による透過光源ユニット40の光量分布について説明する。図5に示すように、透過光源ユニット40を構成する部材の組合せと光量分布について説明する。図5では、第1拡散部材44から原稿側へ照射される光量の分布を示し、蛍光管ランプ43の軸に垂直な方向すなわちスキャナ1の主走査方向の光量の分布を示している。
【0028】
図5(a)では、蛍光管ランプ43および第1拡散部材のみで透過光源ユニットを構成した場合、第1拡散部材44から原稿側へ照射される光量の分布について示している。光量は光源である蛍光管ランプ43からの距離に相関するため、蛍光管ランプ43の近傍ほど第1拡散部材44へ到達する光量は大きい。そのため、第1拡散部材44から照射される光量も図5(a)に示すように第1拡散部材44の中央部ほど大きく両端部ほど小さくなる。
【0029】
図5(b)は、図5(a)の構成に反射部材46を追加した構成である。反射部材46を追加することにより、蛍光管ランプ43から照射された光のうち第1拡散部材44へ直接到達しない光は反射部材46で反射される。反射部材46へ入射した光は第1拡散部材44方向、特に第1拡散部材44の両端部へ反射される。これにより、図5(a)に示す構成と比較して、第1拡散部材44の両端部における光量が増大する。そのため、図5(a)に示す構成と比較して光量の分布が平均化される。
【0030】
図5(c)は、図5(a)の構成に第2拡散部材45を追加した構成である。第2拡散部材45を追加することにより、蛍光管ランプ43から照射された光のうち第1拡散部材44へ直接到達する光の光量が低下する。一方、第2拡散部材45により蛍光管ランプ43から照射された光は平均化されるため、蛍光管ランプ43と第1拡散部材44との間に第2拡散部材45が挿入されている部位では図5(c)に示すように光量分布のピークが小さくなる。
【0031】
図5(d)は、図5(c)の構成に反射部材46を追加した構成である。反射部材46を追加することにより、図5(b)の構成と同様に第1拡散部材44の両端部における光量が増大する。また、第2拡散部材45を追加しているので、光量分布のピークが小さくなる。その結果、図5(d)の構成では、光量ピークが減少され、かつ第1拡散部材44の両端部における光量が増大する。したがって、光量の分布は蛍光管ランプ43の軸に垂直な方向に平均化され、均一になる。蛍光管ランプ43の軸方向の光量の分布はほぼ均一であるため、第1拡散部材44からは面均一な光が照射される。
【0032】
次に、原稿ホルダ60について説明する。
原稿ホルダ60は、図2に示すように原稿台11に載置される。原稿ホルダ60は、例えばポジフィルムあるいはネガフィルムなどの透過原稿2を保持する。ポジフィルムは例えばフィルムマウントに保持された状態で原稿ホルダ60に取り付けられる。ネガフィルムは直接原稿ホルダ60に取り付けられる。原稿ホルダ60は、図6に示すように原稿台11の周囲に設置されている原稿ガイド12と当接することにより位置決めされる。原稿ホルダ60は、透過光源ユニット40からの光が通過する開口部61、原稿を保持する保持部62ならびに白基準設定用の白基準窓63が形成されている。保持部62は、開口部61の周囲に形成され、透過原稿2であるフィルムが挿入またはフィルムマウントが挿入される。白基準窓63は透過光源ユニット40から照射された光が通過する。白基準窓63を通過した光をラインセンサ26で受光することにより、白基準が設定される。
【0033】
原稿ホルダ60には原点設定マーク64が設けられている。原点設定マーク64と原稿ガイド12に設けられている原点マーク14とを対応させて原稿ホルダ60を原稿台11上に載置することにより、原稿ホルダ60は適正な載置位置および載置方向に載置することができる。また、原稿ホルダ60には嵌合部65が形成されている。嵌合部65には、透過光源ユニット40の下カバー42に形成されている突出部421が嵌合される。嵌合部65に突出部421を嵌合させることにより、図7に示すように透過光源ユニット40は原稿ホルダ60の所定位置に位置決めされて搭載される。透過光源ユニット40は、原稿ホルダ60に位置決めされることによりスキャナ1の主走査方向中心部近傍に搭載される。これにより、透過光源ユニット40は原稿台11の所定位置に搭載され、透過光源ユニット40から照射される光は開口部61および白基準窓63を経由してキャリッジ20へ入射される。
【0034】
次に、上述したスキャナ1の作動について説明する。
ユーザは読み取りを所望する透過原稿2を原稿ホルダ60にセットして原稿台11上に載置する。そして、パソコン5で起動されている例えばTWAINなどのスキャナ1を制御するためのドライバプログラムを経由して、スキャナ1に対し透過原稿2の読み取り開始を指示する。
【0035】
ユーザから透過原稿2の読み取り開始の指示があると、CPU31は駆動回路47への電力の供給を命令し蛍光管ランプ43を点灯させる。そして、CPU31は駆動部21を制御することによりキャリッジ20を副走査方向へ一定速度で移動させる。ラインセンサ26には透過原稿2を通過した光が入射され、入射された光は電荷に変換されて蓄積される。蓄積された電荷は所定時間ごとに発生される駆動信号によりラインセンサ26の図示しないシフトレジスタへ転送され、1ライン分の電気信号が順次データ作成部34へ出力される。データ作成部34で補正がされたデジタルの画像データはインターフェイス35を経由してパソコン5へ出力される。
キャリッジ20を一定速度で副走査方向へ移動させつつ、上記の処理を繰り返すことにより透過原稿2の読み取りが行われる。
【0036】
以上、説明したように、本発明の一実施例によるスキャナ1に用いる透過光源ユニット40によると、蛍光管ランプ43と第1拡散部材44との間に第2拡散部材45が設置されている。第2拡散部材45は、蛍光管ランプ43から照射された光を散乱させ、蛍光管ランプ43から照射された光が至近距離にある第1拡散部材44へ直接入射するのを防止する。また、蛍光管ランプ43の反第1拡散部材側に反射部材46が設置されている。そのため、蛍光管ランプ43から照射された光を第1拡散部材44の方向へ反射し、第1拡散部材44の主走査方向の両端部の光量を増大させる。これにより、透過光源ユニット40の主走査方向において透過原稿2へ照射される光量のばらつきが低減され、また蛍光管ランプ43の副走査方向への光量のばらつきは小さいため、透過光源ユニット40から透過原稿2へは面均一な光を照射することができる。
【0037】
また、本実施例では第2拡散部材45を設置することにより、蛍光管ランプ43と第1拡散部材44との間の距離を拡大することなく面均一な光を照射することができる。そのため、透過光源ユニット40の体格の大型化を防止することができる。
【0038】
本実施例では、駆動回路47を反射部材46の反蛍光管ランプ側に形成される空間部に設置している。反射部材46の反蛍光管ランプ側はデッドスペースであるため、その空間を有効に活用でき駆動回路47を第1拡散部材44の周辺に設置する必要がない。したがって、透過光源ユニット40の設置面積が拡大することを防止できる。
【0039】
さらに、本実施例の透過光源ユニット40では、反射部材46に蛍光管ランプ43、第2拡散部材45および駆動回路47が設置されている。そのため、透過光源ユニット40を構成する部材を反射部材46とともにモジュール化することができる。したがって、透過光源ユニット40の部品点数を低減することができ、透過光源ユニット40の組み付けを容易に実施することができる。
【0040】
本発明の一実施例によるスキャナ1によると、読み取りの対象となる透過原稿2に透過光源ユニット40から面均一な光が照射される。そのため、透過原稿2の位置ごとに照射される光量のばらつきを防止することができる。したがって、読み取られる画像にムラが発生することがなく、読み取られた画像の画質を向上することができる。
【0041】
また、本発明の一実施例によるスキャナ1によると、透過光源ユニット40は原稿ホルダ60に位置決めされることにより主走査方向の中心部近傍に搭載される。透過原稿2を透過した光は、集光レンズ25を経由してラインセンサ26に集光され結像する。集光レンズ25は表面が曲面であるため、レンズの周辺部を通過した光により形成される像には歪みが生ずる。すなわち、ラインセンサ26に結像する像は主走査方向の中央部ほど歪みが少ない。そこで、透過光源ユニット40ならびに原稿ホルダ60に位置決めされた透過原稿2を主走査方向の中央部に搭載することにより、読み取られる画像の歪みを低減することができる。したがって、読み取られた画像の画質を向上することができる。
【0042】
以上、本発明の一実施例では面光源装置をスキャナの透過光源ユニットとして適用する例について説明した。しかし、本発明の面光源装置はスキャナに限らず例えばLCDを照射するバックライトに用いられる面光源装置、あるいはOHPの面光源装置などスキャナの透過光源ユニットに限らず適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるスキャナに搭載された透過光源ユニットを示す模式的な断面図である。
【図2】本発明の一実施例によるスキャナの構成を示す模式図である。
【図3】本発明の一実施例によるスキャナを示すブロック図である。
【図4】本発明の一実施例によるスキャナに搭載された透過光源ユニットの主走査方向の位置ごとの光量分布を示す模式図であって、(A)はD1>D2のときを示す図、(B)はD1≦D2のときを示す図である。
【図5】透過光源ユニットを構成する部材の組合せにより主走査方向の位置ごとの光量部分布の変化を示す図である。
【図6】本発明の一実施例によるスキャナの原稿台に原稿ホルダを載置した状態を示す模式的な平面図である。
【図7】本発明の一実施例によるスキャナの原稿台に原稿ホルダを載置し、さらに原稿ホルダに透過光源ユニットを搭載した状態を示す模式的な平面図である。
【符号の説明】
1 スキャナ(画像読み取り装置)
2 透過原稿
11 原稿台
20 キャリッジ
24 ミラー(撮像手段)
25 集光レンズ(撮像手段)
26 ラインセンサ(撮像手段)
27 A/D変換部(撮像手段)
40 透過光源ユニット(透過原稿用光源装置)
43 蛍光管ランプ(光源部)
44 第1拡散部材
45 第2拡散部材
46 反射部材
47 駆動回路

Claims (8)

  1. 画像読み取り装置の原稿台に載置される面光源装置であって、
    前記画像読み取り装置の主走査方向の中央部において副走査方向へ伸びて設置されている光源部と、
    前記光源部から照射された光を拡散する第1拡散部材と、
    前記光源部から照射された光を前記第1拡散部材へ反射する反射部材と、
    主走査方向の幅が前記光源部より大きく前記第1拡散部材より小さく形成され、前記光源部の前記第1拡散部材側に副走査方向に伸びて設置され、前記光源部から照射された光を前記第1拡散部材へ拡散する第2拡散部材とを備え、
    前記光源部から前記第2拡散部材までの距離をD1、前記第2拡散部材から前記第1拡散部材までの距離をD2とすると、
    D1≦D2
    に設定されていることを特徴とする面光源装置。
  2. 前記反射部材の反光源部側に設置され、前記光源部を駆動する駆動回路部をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の面光源装置。
  3. 前記第1拡散部材および前記第2拡散部材は、平板状であることを特徴とする請求項1または2記載の面光源装置。
  4. 前記光源部は、蛍光管ランプを有することを特徴とする請求項1、2または3記載の面光源装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一項記載の面光源装置を備え、画像読み取り装置の原稿台に搭載され、前記原稿台に載置された原稿を照射することを特徴とする透過原稿用光源装置。
  6. 請求項5記載の透過原稿用光源装置と、
    前記透過原稿用光源装置が搭載される原稿台と、
    前記原稿台に載置される原稿を透過した前記透過原稿用光源装置からの光を電気信号に変換して出力する撮像手段と、
    を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
  7. 前記透過原稿用光源装置は、前記原稿台の主走査方向中央部近傍に載置されることを特徴とする請求項6記載の画像読み取り装置。
  8. 前記原稿台に前記原稿および前記透過原稿用光源装置を位置決めして支持する原稿ホルダをさらに備えることを特徴とする請求項6または7記載の画像読み取り装置。
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