JP4394735B2 - ライン状照明装置及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、原稿の読取面を照射してその反射光を読取るイメージセンサユニットに用いられるライン状照明装置及びそれを用いた画像読取装置に関する。

イメージスキャナ、ファクシミリ或は複写機等の画像読取装置で用いられるイメージセンサとして、縮小型、密着型等のセンサがある。その中で密着型イメージセンサ（以下ＣＩＳと略す）は、照明装置、等倍結像光学装置、ラインセンサ等で構成されている。このようなＣＩＳは一般的に、縮小光学系を利用したイメージセンサに比べて光路長が短いため、このセンサを組み込む機器を小型化し易いという特徴がある。このため、縮小光学系に代わって、薄型のフラットベット型の画像読取装置等に多く使用されるようになってきた。また、このようなＣＩＳで使用されるライン状照明装置では、原稿面を必要な照度で照明し、原稿からの反射光が十分な強度を持ってラインセンサに到達するように要求されている。

図１２は、従来の密着型イメージセンサの構成を説明する断面図で、ここでは導光体２が一本の場合を示している。この密着型イメージセンサは、原稿９を照射するための光源ユニット１を有し、この光源ユニット１から光が導光体２を通して原稿９上を照射する。こうして照射された光が原稿９で反射され、その光がレンズアレイ４を通して光電変換素子で形成されたラインセンサ５に入力されて電気信号に変換される。

同図において、３は構成部材を支持するフレームである。ラインセンサ５は、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数ライン状に配置している。６はラインセンサ５を搭載しているセンサ基板である。光源ユニット１において、１−ｒ，１−ｇ，１−ｂのそれぞれは原稿９を照明するためのＬＥＤで、それぞれ赤、緑、青の色を発光する。これらＬＥＤは、長手方向に延びた導光体２の端面に配置されている。導光体２は、各ＬＥＤから出射された光を取入れ、原稿読取部の１ラインの長さに亘って照明光量が略均一になるように設計されている。７はセンサ信号と外部機器とを接続するコネクタ、８は原稿９を支持する透明なガラス製の原稿支持台である。

導光体２の端面に配置されたＬＥＤから出射された光は、アクリル製の導光体２に導かれ、その内部を複雑に反射しながら光出射面から外部に出射されて原稿９を照明する。この光を反射させる目的で、導光体２の反射面や終端部に、酸化チタン粉末やアルミニウム粉末を印刷等の手段で配置しておくのが好ましい。

このライン状照明装置としては、アクリル製の棒状透明体の一端部に発光素子を設け、反射面と光源の中心位置をずらせたライン状の照明装置が用いられている（特許文献１）。また導光体の内部に反射面の角度が異なる２つの面を有する導光体が開示されている（特許文献２）。これら公報に開示されるライン状照明装置は、棒状透明体の一端のみに発光素子であるＬＥＤを配置することによりコストの低減を図っている。更に、その長手方向に沿って均一な照度を得るために導光体の形状を工夫し、ＬＥＤ素子からの光が入射する一端から他端に向かってなるべく均一な照度が得られるようにしている。

また特許文献３によると、２系統の光源を配置し、各光源の照射位置を受光素子の光軸上において上下にずらすことにより、結像手段の被写界深度の範囲内で原稿面の照度がほぼ一定となるようにすることが記載されている。さらに特許文献４には、レンズアレイを導光体によって挟み込むために、その導光体の中央部を二股に分岐させた導光体が記載されている。
特許登録公報 第２６９３０９８号 特開２００１−１５９７９６号公報（図１） 特許第２８４８４７７号公報 特開平１１−２６６３４０号公報

しかしながら、上記従来の導光体では、以下のような課題があった。

図１２において、矢印１２００は光線の方向を示す。図に示すように、この光線１２００は光出射面のレンズ効果と相まって、原稿９の一箇所に集光されるような光線となる。

図１３は、図１２に示すイメージセンサにおける導光体の深度特性を示す図で、原稿支持台８上の高さ方向の照度特性を示している。この図１３では、縦軸は、原稿支持台８上の照度を「１．０」として、浮き上がった長さに応じた相対照度を表している。また横軸は、原稿支持台８から浮き上がった長さを示している。

この図１３に示す光量分布から明らかなように、原稿支持台８から上に少し離れた（約２ｍｍ）部分においては照明光量が急激に低下するといった特性を示している。一方、図１２に示すレンズアレイ４が結像可能な高さ方向の範囲は比較的狭く、数ｍｍ程度が結像できる限界である。これらの特性のために、原稿９が原稿支持台８から浮き上がって離れた部分、例えば本を見開いた状態での綴じ部分等では、レンズアレイ４を通じてセンサアレイ５に集光される反射光量が少なくなり十分な画像情報が得られない。よって、このような装置で読み取られた画像を複写すると、その部分の画像が黒く印刷されてしまうという問題がある。これに対して特許文献３に示すように、２系統の導光体を用い、その焦点位置をずらせて原稿台の高さ方向の光量を平準化させる方法もある。しかし、これでは導光体及びその関連部品が２系統必要となるためコスト面で不利になる。また微少な導光体の位置合わせ精度が要求されるため製造工程が煩雑になり、製造負荷が大きくなるという問題がある。さらに特許文献４に示す導光体は、二股に分岐してレンズアレイを挟む構造で、２つの反射面を有する左右対称の形状となっている。しかし、従来の導光体と同じく原稿台上の１点に集光する構造であることには変わりがない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決することにある。

また本発明の特徴は、単一の導光体による構成で、原稿の読取り面の照明深度を深く取ることができるライン状照明装置を提供できる。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係るライン状照明装置は以下のような構成を備える。即ち、
透明材料で形成された棒状の導光体と、前記導光体の長手方向端面の近傍に設けられた光源と、前記導光体の長手方向側面の少なくとも一部分に形成された光出射面とを有するライン状照明装置であって、
前記導光体の長手方向と直交する短手方向の断面構造が、前記光出射面と前記光出射面に対向する位置に設けられた複数の反射領域と、前記複数の反射領域のそれぞれを隔て、前記複数の反射領域のそれぞれに対向する面に光反射面を有し、当該光反射面と前記複数の反射領域のそれぞれとのなす角度が鈍角である少なくとも１つの障壁とを有し、
前記複数の反射領域のそれぞれには前記導光体の長手方向に沿って突起部と平坦部とが交互に配置されており、前記複数の反射領域のそれぞれは、読み取り対象の原稿に対して互いに異なる角度で配設されており、前記光出射面から出射された照明光が異なる集光点を有することを特徴とする。

尚、この課題を解決するための手段は、本願発明の特徴の全てを列挙しているものではなく、特許請求の範囲に記載された他の請求項及びそれら特徴群の組み合わせも発明になり得る。

本発明によれば、単一の導光体により原稿の読取り面の副走査方向の照明幅を広げることができ、且つ照明深度を深くできるため、コスト上昇を抑えながら原稿台から離れた位置の原稿画像をも良好に取り込めることができるという効果がある。

本発明の実施の形態に係るライン状照明装置に用いる導光体の断面形状を説明する図である。 本実施の形態１に係る導光体を用いたライン状照明装置の断面図である。 、 本実施の形態１に係る導光体の長手方向に光が伝播されるのを説明する断面図である。 、 本実施の形態１に係るライン状照明装置を用いたＣＩＳの出射光の光路イメージを説明する図である。 本実施の形態１に係るライン状照明装置の副走査方向の照明幅と照明深度特性を説明する図である。 本実施の形態１に係るライン状照明装置における原稿支持台の高さと照度との関係を説明する図である。 従来の導光体の断面構造を説明する図である。 図７に示す従来の導光体の照度分布特性を示す図である。 、 、 本発明の実施の形態２に係る導光体の形状を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る導光体を用いたライン状照明装置の構成を示す断面図である。 本実施の形態に係るイメージセンサの一応用例である画像読取装置を示す概観斜視図である。 従来の密着型イメージセンサの構成を説明する断面図である。 従来の照明装置における原稿に対する高さ方向の照度特性を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る照度特性を説明する図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

本実施の形態に係るライン状照明装置は、従来の反射面の構造に対して、複数の光反射領域（以下、単に反射領域と略す）を有することが特徴である。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係るライン状照明装置に用いる導光体１００の断面形状を説明する図である。また、この導光体１００を用いたライン状照明装置の断面図を図２に示す。尚、図２において、前述した図１２と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。

この導光体１００は原稿９をライン状に照明し、その反射光をレンズアレイ４を介して光電変換素子５に結像させるための光を提供するものである。本実施の形態１に係る導光体１００の寸法は、短手方向の断面の最大幅で約５ｍｍ、長手方向の長さは約２２ｃｍである。

本実施の形態１に係る導光体１００の形状は、曲面である光出射面１０１、反射領域１０２，１０３及び側面１０４，１０５、更に、２つの反射領域１０２，１０３を隔てる光学障壁部（以下、単に障壁と略す）１０６を構成する面１０７，１０８とで構成されている。この導光体１００の長手方向に垂直な断面の形状が略扇形で、その光出射面１０１は曲率が一様でない凸状の曲面となっており、障壁１０６を境にして底部に反射領域１０２，１０３が形成されている。本実施の形態１に係るライン状照明装置の導光体１００の長手方向の端面上又は近傍に、３色のＬＥＤを有する光源ユニット１が配置されている。

尚、図２において、光源ユニット１は、図１２の場合と同様に導光体１００の長手方向の端部に配置されている。

図３Ａ及び図３Ｂは、この導光体１００の長手方向に光が伝播されるのを説明する断面図である。

この導光体１００の光出射面１０１は、反射領域１０２，１０３に対向する部位に設けられたその断面が凸状の曲面であり、凸レンズ効果で反射領域１０２，１０３からの光を所定方向に出射する役割をもっている。また導光体１００の反射領域１０２，１０３には、図３Ａ，３Ｂに示すようなローレットと呼ばれる微少なプリズムが形成されている。この微少なプリズムによって導光体１００の長手方向に光を散乱させたり、光の進行方向を変えて、その対向面上に形成された光出射面１０１の方向に光を反射させる働きをしている。図３Ｂは、図３Ａを拡大して示している。尚、図３Ｂに示す右からの光は、導光体１００の光源ユニット１が配置されている反対側端部からの反射光を示している。この反対側端部には、好ましくはアルミ箔等の反射部材が設けられている。

本実施の形態１では、導光体１００の内部に２つの反射領域１０２，１０３を隔てる光学的障壁としての障壁１０６が形成されている。図１に示す面１０７，１０８の形状と高さを変えることにより、２つの反射領域１０２，１０３で反射された光の混合を制御することができる。つまり、反射領域１０２，１０３で反射した光のうち、反射領域１０２，１０３の面に対して大きい角度で入射した光は、障壁の面１０７，１０８で反射されて光出射面１０１に到達することができない。ここで各反射領域１０２，１０３に対して入力される光の殆どは反射領域１０２，１０３の面に対して小さい角度で入射されるため、各反射領域１０２，１０３からの反射光は直接光出射面１０１に到達し、そこから出射されて原稿９を照射することができる。また、この障壁１０６の高さを高くすることによって、２つの反射領域１０２，１０３からの光がそれぞれ別々の経路で原稿９を照射する。こうしてそれぞれが異なる集光点を有する、擬似的に２系統の導光体を配置した場合と同様な効果を奏することができる。

また本実施の形態では、２つの反射領域１０２，１０３の傾き角は、読み取り対象の原稿に対して互いに異なっている点が特徴である。図１に示すように、側面１０４と反射領域１０２とのなす角度は１１５度、また反射領域１０２に対する側面１０７面の角度は１０５度である。同様に、側面１０５と反射領域１０３とのなす角度は１２５度、反射領域１０３と面１０８とのなす角度は９５度である。尚、これら角度はあくまでも一例であり、本願発明を特定するものではない。

これら反射領域１０２，１０３には、例えば図３Ａ或は図３Ｂに示すように、導光体１００の長手方向には微少なプリズムである複数の突起部が形成されている。図３Ａ，３Ｂはともに、導光体１００の長手方向に沿った反射領域１０２或は１０３の断面図である。このように反射領域１０２，１０３には、導光体１００の長手方向に沿って突起部と平坦部とが交互に配置されている。このうち平坦部は、導光体１００で全反射角（アクリルの場合は約４２度）以下の角度で入射した光源ユニット１からの光を反射原理に従って反射しながら、導光体１００の内部に光を拡散させている（図３Ａ参照）。また突起部は、図３Ｂに示すように、平坦部に平行な光を光出射面１０１の方向に光を反射させる役割を持っている。

このように反射領域１０２，１０３には平坦部分と突起部があり、当然に突起部の表面は平坦部の表面に対して角度を持っている。本願で用いる反射領域とは、便宜上突起部が形成されていない平坦部分を指して説明するが、厳密には平端部と突起部を含んだ領域全体を指している。

図４Ａは、本実施の形態に係る導光体内部の出射光の光路イメージを説明する図である。

光源ユニット１から導光体１００の端面に入射された光は、その内部で反射を繰り返し、反射領域１０２，１０３で反射されて上部の光出射面１０１から出射される。ここで導光体１００は透明なアクリル樹脂によって成型されている。導光体１００を照射した光は、空気と導光体１００との屈折によって導光体の内部側に入射されるか、導光体１００の外部に反射される。また導光体１００の内部から導光体１００の外に向かって進む光は、全反射角（約４２°）以下の場合は全反射して導光体内部に戻されるが、それ以上の角度の光はある割合で反射或は通過して導光体１００から出射される。こうして導光体１００から出射された光を原稿の照明光として利用することができる。

図４Ａにおいて、反射領域１０２、１０３から光出射面１０１に向かう反射光は、光出射面１０１に対して小さい角度で入射するために、その光の殆どが外部に出射され照明光として用いられる。

これに対して側面１０４で反射されて光出射面１０１に入射される光は、その入射角度によって導光体１００の内部側に反射される光と、導光体１００から外部に出射される光とに分離され、その出射された光の一部が原稿の照明光として用いられる。また側面１０５で反射されて光出射面１０１に入射される光は、光出射面１０１に対して小さい角度で入射するために、その光の殆どが導光体１００の外部に出射して照明光となる。

次に、本実施の形態に係る光出射面１０１の形状に関して説明する。

本実施の形態に係る光出射面１０１の曲率半径は、側面１０４の近傍で大きく、側面１０４とは明確な屈曲点を持って接している。このため、側面１０４で反射された光の多くは、光出射面１０１に対して全反射角以上で入射される。これにより、側面１０４で反射された光は、導光体の内部側に反射され易くなっている。一方、側面１０５の近傍の光出射面１０１の曲率半径を、図４Ａに示すように、側面１０４の近傍よりも小さくしている。これによって側面１０５や側面１０４で反射された光の多くは、側面１０５の近傍の光出射面１０１に対して比較的小さな角度で入射される。このため、図４Ａに示すように、これらの光は、この曲率半径が大きい光出射面１０１を通して外部に出射される。

また反射領域１０２，１０３で反射された光のうち、その近傍においては側面１０４，１０５で反射されないで導光体の外部に漏洩してしまう光が存在する。これは反射領域１０２の両側の側面１０４と１０７、及び反射領域１０３の両側の側面１０５と１０８において、各反射領域からの反射光が両側面に対して小さい角度で入射されることによる。このように入射角度が小さくなると、その反射光は側面で反射されずに、その側面を通して導光体１００の外部に出射されて漏れ光となる。特に、反射領域と側面との成す角度が９０°或いはそれ以下（鋭角）の場合には、この漏れ光が増えるため好ましくない。このため本実施の形態では、各反射領域とその側面との成す角度を鈍角（できるだけ大きく）とすることにより、反射領域の近傍で導光体１００の外部に漏洩する光量を低減している。こうして、より多くの反射光を光出射面１０１に入射させることができる。

但し、この角度を大きくし過ぎると光出射面１０１の面積が大きくなり過ぎ、出射光の方向を絞ることができなくなってしまう。よって、最大の開き角は照明装置としての集光条件などの制約によって決められるが、あまり広くすることは好ましくない。

図４Ｂは、本実施の形態に係る導光体１００を使用した照明装置の概略構成を示す図である。

導光体１００の光出射面１０１から出射された光は原稿面で反射されるが、その反射光の内、レンズアレイ４が集光できるのはレンズアレイ４の集光角度で決まる。このレンズアレイの集光角度は１０数度であるため、集光できるのはレンズアレイ４の光軸近傍の反射光に限られる。

図４Ｂに示すように、反射領域１０２からの反射光は原稿支持台８に対して大きい入射角で入射して原稿支持台８上の原稿を照射する。一方、反射領域１０３からの反射光は、原稿支持台８に対して、反射領域１０２からの反射光よりも小さい角度で入射される。これにより、反射領域１０３からの反射光は、原稿支持台８から離れた高い位置で集光される。この結果、反射領域１０２からの反射光は、副走査方向（図４Ｂの左右方向）の照射範囲を長くするのに役立ち、反射領域１０３からの反射光は、原稿支持台８から離れた高い位置にある原稿を照射するのに使用できる。

このように本実施の形態１によれば、上記２つの照度特性を持つ照明光を１つの導光体１００で生成できる効果がある。

光源であるＬＥＤの配置位置は、導光体１００の端面部にあって、端面に密着、或いはその近傍に配置されている。赤緑青の３色のＬＥＤからなる光源の位置は、その中心（ＬＥＤ１−ｇ）が図１の断面形状のほぼ中央部になるよう配置されている。

図１に示す本実施の形態１に係る導光体１００では、反射領域１０２，１０３が２箇所に形成されており、反射領域１０２の角度は反射領域１０３に対して、僅かにレンズアレイ４（図４Ｂ）側に傾けた角度となっている。つまり、それぞれの反射領域１０２，１０３の法線は、原稿支持台８の近傍で交差するように設定されている。こうすることにより原稿支持台８に対して、光出射面１０２からの反射光をより集光することができ、副走査方向の照射幅を広げることができ、また原稿支持台８上の照度を上げることができる。

図４Ｂにおいて、反射領域１０２によって反射された反射光は、直進してそのまま出射される光と、側面１０４によって反射され原稿支持台８に向かって大きい入射角で入射される光となる。このとき、反射領域１０２から大きい角度で反射され、更に側面１０４で反射された光は障壁１０６の側面１０７が障壁となるため、反射領域１０３側に向かうことができない。これによって、障壁１０６で分離されたそれぞれの導光体部分が、あたかも独立した導光体として機能することができる。また障壁１０６の高さ（深さ）を変えることにより、それぞれ導光体部分の集光特性を変化させることができる。

光路４００は、導光体１００の側面１０４で反射した光が原稿支持台８に対して大きい角度（＜３０°）で進む光路を示している。また光路４０２は、反射領域１０２からの反射光が原稿支持台８に対して小さい角度（＜３０°）で進む光路を示している。これら光路４００，４０２により照射された光は原稿で反射され、レンズアレイ４を通じてセンサアレイ５に到達する。また光路４０１は、反射領域１０３からの反射光で、原稿支持台８に対して比較的小さい角度で入射している。また光路４０３の光は、導光体２００の側面１０５で反射され、より小さな角度で原稿支持台８に入射している。しかし、あまりに小さな角度で原稿支持台８に入射する光の反射光は、レンズアレイ４を通してセンサアレイ５に入射しやすい。この結果、反射光強度が大きくなり、その部分の原稿画像が白と誤認されるので好ましくはない。

しかしこれらの光のうち、レンズアレイ４が光を集光できるのは限られた開口角４０４の範囲の光のみである。そのため、光路４０１のように、原稿支持台８に対して小さな角度で入射した光のうち原稿支持台８の近傍で反射した成分はレンズアレイ４の開口角４０４から外れるので集光されず、原稿支持台８から離れた高い位置からの反射光のみが集光される。よって、光路４００，４０２の光の反射光は、原稿支持台８の近傍の反射光として集光され、光路４０１，４０３の光の反射光は、原稿支持台８から離れて高く浮いた原稿からの反射光として集光される。

図５は、本実施の形態１に係るライン状照明装置の副走査方向の照明幅と照明深度特性を説明する図である。この図は、原稿面の副走査方向の位置に対する原稿支持台８からの高さ（ｄ）と照度との関係を示している。図中の５００は原稿支持台８上そのものの位置（ｄ＝０）、５０１は原稿支持台８から５ｍｍ上部、５０２は、同じく原稿支持台８の１０ｍｍ上部での副走査方向の照度を表している。更に原稿支持台８上での相対照度を「１．０」としたときの照度が縦軸で示されている。

図５から、原稿支持台８上では副走査方向に対して２つの照度ピークを有しており、かつ照度「０．８」以上となる副走査方向の幅が約３ｍｍであることがわかる。また原稿支持台８から５ｍｍ上での最大照度は「約０．７」であり、原稿支持台８から１０ｍｍ上では最大照度は「約０．５」となっている。更に原稿支持台８の５ｍｍ、１０ｍｍ上の位置においても、照度が「０．３」以上の部分が約２ｍｍ程度の幅を有していることがわかる。このように原稿支持台８の上方向での照度が後述の比較例と比べると格段に改善しているのがわかる。

ここで、副走査方向で−１．５ｍｍ付近の照度ピークは、反射領域１０２からの反射光を主体とした光によるものであり、副走査方向０ｍｍ付近の照度ピークは、反射領域１０３からの反射光を主体とした光によるものである。従って、これら２つの照度ピークの形状は、反射領域１０２，１０３の幅や角度によって変えることができる。例えば２つの反射領域の相対角度を鋭角方向に変更することにより、各反射領域１０２，１０３の法線が交差する位置を変更する。こうしてそれぞれの照度のピーク位置を近接させることにより、照射位置の照度を上げることができる。更にまた、原稿支持台８上の高さ方向の照度分布も広げることができる。

図６は、本実施の形態１に係るライン状照明装置における原稿支持台８上の高さと、照度との関係を説明する図である。この図６によれば、原稿支持台８から１０ｍｍ離れた位置でも、約「０．５」の照度があることがわかる。

［実施の形態２］
２つの反射領域１０２，１０３を互いに平行、或は鈍角方向に変更することによって、各反射領域１０２，１０３の中心を通る法線が光出射面側で交差しないようにできる。これによって副走査方向の２つの照度ピークが離れる方向に移動し、結果的に、副走査方向の照明幅を広くすることができる。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る照度特性を説明する図である。

ここでは、２つの反射領域１０２，１０３を略平行にした場合の原稿支持台８上における照度を示している。具体的には、図１に示す反射領域１０２の角度を変えて、反射領域１０３と略平行になるようにしている。この結果、反射領域１０２からの反射光により副走査方向の−２．０ｍｍ近傍に照度ピークが発生し、また反射領域１０３からの反射光により、＋１ｍｍ近傍に照度ピークが発生している。また副走査方向において照度が０．８以上の領域が約４ｍｍとなっており、副走査方向の照度幅がより広がっていることが分かる。更に、この場合も実施の形態１と同様に、反射領域１０３からの反射光が、原稿支持台８よりも高い点を照射するようになっているため、高さ方向の照度深度を深くすることができる。

このように本実施の形態に係る導光体１００を用いたライン状照明装置は、あたかも２系統の導光体を用いた場合と同様に、出射光の方向や強度を任意に変えることができる。また照明深度が深いため、原稿支持台８から浮き上がった原稿であっても、その原稿９を適正に照射して読み取ることができる。これにより、読取った原稿を印刷した時に黒く表示される割合が格段に少なくなる効果を有する。

［比較例］
図７は、従来の導光体の短手方向の断面構造を説明する図である。

上述した実施の形態１，２に係る導光体１００の構造と比べると、底面に形成された反射領域が１つだけで、反射領域を複数に分ける障壁がない点が異なる。光出射面の形状は、光の出射方向に凸状の曲面を持っており、特定の方向に出射光を集光する役割を持っている。但し、前述の実施の形態のように、光出射面の曲率半径を異ならせた構成にはなっていない。光源ユニットの配置位置は、前述の実施の形態１と同様であり、導光体端部の幅の略中心に合わせている点も同様である。

図８は、図７に示す従来の導光体の副走査方向の照度分布特性を示す図である。また前述した図１３は、従来の導光体を使用したライン状照明装置における原稿支持台からの高さと、照度との関係を説明する図である。

図８において、８００は原稿支持台８そのものの位置（ｄ＝０）、８０１は原稿支持台から５ｍｍだけ上がった部分（ｄ＝５ｍｍ）での照度、８０２は原稿支持台から１０ｍｍだけ上がった部分（ｄ＝１０ｍｍ）での副走査方向の照度をそれぞれ表している。更に原稿支持台８上での相対照度を「１．０」としたときの照度が縦軸で示されている。

これによれば、原稿支持台８から離れるにつれて照度が小さくなり、また高さを変えた場合の光量分布が副走査方向に大きくずれているのがわかる。これら図８及び図１３と、前述の図６の導光体の照度変化と比べると、原稿の高さが高くなる（浮き上がりが大きくなる）と照度の減衰量も大きくなることがわかる。

図８に示す特性と上記実施の形態とを比較すると、図８では原稿支持台８上で照度が「０．８」以上の副走査方向の幅は約２ｍｍ程度しかなく、かつ単一の照度ピークで、その幅が狭くなっている。更に、原稿支持台８から５ｍｍ浮き上がった場合には照度が半分程度となっている。更に、１０ｍｍだけ浮き上がった位置では、照度がほとんどゼロに近い状態となっている。

図１３は、導光体の深度特性を原稿支持台からの距離に対する照度でプロットして示す図である。この図１３と前述の図６とを比較すると、従来例を示す図１３では、原稿の浮き上がりが大きくなると、それに伴って照度が急激に低下しているのが分かる。

尚、この導光体１００において、反射領域１０２，１０３や側面１０４，１０５は略平面でも良いし、或は曲面であっても良い。また反射領域１０２，１０３の形状は平面に限らず、幾つかの変形形状をとることができる。

［実施の形態３］
次に本発明の実施の形態３に係る導光体について説明する。

図９Ａ〜図９Ｃのそれぞれは、本発明の実施の形態３に係る導光体の形状を示す図である。本実施の形態に係る導光体は、独立した反射領域が複数存在することが重要であり、その形状に関してはその目的に従って幾つかの形状を選ぶことが可能である。

図９Ａでは、２箇所の反射領域９０１，９０２はともに平面であるが、各反射領域の両端部が曲面状になっている点が特徴である。つまり反射領域９０１の両端において側面９０３と、障壁９０７の側面９０５に連なる部分が曲面になっている。また反射領域９０２の両端において側面９０４と、障壁９０７の側面９０６に連なる部分は曲面である。先に述べたように反射領域の端部の角部が直線的に屈曲している場合、図４Ａに示すように導光体の反射領域１０２，１０３に隣接する側面１０４，１０７，１０８，１０５から外部に光が漏れ出し易くなる。よって、その角部を曲面にすることによって、屈曲部の角部から外部に漏出する光を少なくして、光の利用効率を上げることができる。

図９Ｂは、本実施の形態３に係る別の導光体９１０の形状を示す図である。ここでは反射領域９１１，９１２はともに直線形状で、それぞれの反射領域の角度は同じで、その法線は平行である。ここでは、反射領域９１１，９１２のそれぞれの幅が互いに異なっていることが特徴である。この幅に応じて、原稿支持台８に対して大きい角度で入射して副走査方向の照射幅を広げる光量と、小さい角度で入射して原稿台の上部を照射する光量とを制御することができる。この図では、反射領域９１１の幅が反射領域９１２に対して狭くなっている。このために、原稿支持台８に到達する光のうち、大きい入射角で照射する光の光量を減らして、反射領域９１２から原稿支持台８から離れた上部を照射する光を多くする構成となっている。

図９Ｃは、本実施の形態３に係る他の導光体を説明する図で、ここでは３つの反射領域９２１〜９２３が形成された導光体９２０の一例を示している。これらの形状は原稿面上で要求される照度の大きさと深度特性によって適宜使い分けられる。

このように、反射領域の数や形状を変化させた導光体によって、１つの導光体でありながら、複数の集光点を有する光を照射することが可能となる。これによって、原稿支持台８から上方向に離れた位置での照度特性を向上させることができる。また、副走査方向の照度幅を広げることが可能となった。

更に、ここでは図示しないが、反射領域を狭持する側面の内、少なくとも１面が曲面であってもよい。これらの面が曲面である場合、鏡面のレンズ効果によって導光体内部の光拡散／集光効果が働き、出射光の方向および照度を調整できる。

また図３Ａに示す突起部の形状は、鋸刃状の凸形状が好ましいが、導光体内部に溝状に形成されても良い。更にその形成密度によって光出射面から放出される出射光量が変化するために、光源ユニット１から遠ざかるに従って、それら突起の形成密度を大きくするのが好ましい。

また反射領域は、アルミニウム箔を含有する金属インクを塗布することによって、さらに反射効率を上げるようにしても良い。

［実施形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る導光体１０００を用いたライン状照明装置の構成を示す断面図である。この導光体１０００は、図１２に示す従来の導光体と同様に、その長手方向に沿って導光部１００３と出光部１００２とを有している。従って、この導光体１０００を使用した照明装置の断面図は、図１２に示す照明装置の断面形状と略同じである。

導光体１０００の少なくとも片側の端面の近傍に配置された光源ユニット１のＬＥＤから導光部１００３に入射された光は、導光体１０００の内部で反射を繰り返し、その光を長手方向に展開する。出光部１００２は、導光部１００３から光を受取り、その一部の面に設けられた光の出射面１００１から所定の方向にライン状の光を出射し、原稿支持台８上の原稿９の読取り部分を照明することは従来技術と同様である。

この導光体１０００は、２箇所の反射領域１００４，１００５を有し、前述の実施の形態１と同様に、原稿支持台８上の照射領域の拡大と照明深度を長くしている。

図１０では、導光部１００３と出光部１００２とが分離している例を示している。この例では、導光部１００３と出光部１００２との境界部に一定の高さを有する矩形構造の障壁１０１０と、その障壁１０１０に対向する位置に楔条の障壁１０１１を設けている。つまりこれら障壁１０１０，１０１１は、導光部１００３から出光部１００２に向かう光の光量調節弁の役割を果たしている。こうして、導光部１００３から出光部１００２への光の進入を制御することができる。尚、ここで楔形状の障壁１０１１に関しては、導光体１０００の長手方向に、光源ユニット１からの距離に応じて、その高さを変える構造としている、こうして導光体１０００の長手方向に亘って、出光部１００２に進入する光量を制御している。

本実施の形態４においても、反射領域１００４，１００５は、各々反射方向が異なる反射領域であり、各反射領域１００４，１００５からの反射光の出射方向が互いに異なっている点は、前述の実施の形態１と同様である。

導光部１００３と出光部１００２との間に配置された突起１０１０，１０１１によって、一度出光部１００２に入射された光が導光部１００３に戻ることが少なくなる。また導光部１００３から出光部１００２に入ってくる光も効率的に使われるので、従来例に比べて原稿上の照度を増大させることができる。

［実施の形態５］
次に本実施の形態に係る照明装置を用いたフラットベッド型イメージスキャナについて説明する。

図１１は、本実施の形態に係るイメージセンサの一応用例である画像読取装置を示す概観斜視図である。ここでは密着型イメージセンサを用いたフラットベッド型画像読取装置の例を示している。

図１１において、１１１は、前述の実施の形態１乃至３のいずれかに係る照明装置を具備したＣＩＳである。１１２は原稿支持体であるガラス板（前述の原稿支持台８に相当）、１１３はＣＩＳを稼動させるワイヤ、１１４はワイヤ１１３を動かしてＣＩＳ１１１をスイープさせるための駆動モータ、１１５は原稿９を押える圧板である。

駆動モータ１１４を回転させてワイヤ１１３を機械的に動かすことにより、ＣＩＳ１１１は読取方向（副走査方向）に移動して原稿の画像情報を読取ることができる。ＣＩＳ１１１は照明部が一体に組み込まれたセンサユニットとして構成され、照明された原稿からの反射光はＣＩＳ１１１のレンズアレイ４によってラインセンサ５に集光される。これにより、１ラインごとの画像情報として出力される。このようにして、シート状の原稿の画像を読取って、その画像情報を出力することが可能となる。

本実施の形態に係るＣＩＳユニットを搭載したイメージスキャナでは、所謂ブック読みを行っても、綴じ部が黒くなることが少なくなり、見易い画像を提供することができるようになった。

本発明の照明装置は、スキャナやファクシミリ装置、複写機等の原稿を読み取る装置に適用できる。

Claims (6)

1. 透明材料で形成された棒状の導光体と、前記導光体の長手方向端面の近傍に設けられた光源と、前記導光体の長手方向側面の少なくとも一部分に形成された光出射面とを有するライン状照明装置であって、
   前記導光体の長手方向と直交する短手方向の断面構造が、前記光出射面と前記光出射面に対向する位置に設けられた複数の反射領域と、前記複数の反射領域のそれぞれを隔て、前記複数の反射領域のそれぞれに対向する面に光反射面を有し、当該光反射面と前記複数の反射領域のそれぞれとのなす角度が鈍角である少なくとも１つの障壁とを有し、
   前記複数の反射領域のそれぞれには前記導光体の長手方向に沿って突起部と平坦部とが交互に配置されており、前記複数の反射領域のそれぞれは、読み取り対象の原稿に対して互いに異なる角度で配設されており、前記光出射面から出射された照明光が異なる集光点を有することを特徴とするライン状照明装置。
2. 前記光出射面の曲率半径は、前記複数の反射領域の一方の反射領域と他方の反射領域のそれぞれ対向する側で互いに異なっていること特徴とする請求項１に記載のライン状照明装置。
3. 前記複数の反射領域のそれぞれの前記短手方向の長さが互いに異なっていることを特徴とする請求項１に記載のライン状照明装置。
4. 前記反射領域の短手方向の両端部と、前記導光体の側面との境界部及び前記障壁との境界部の少なくともいずれかが曲面であることを特徴とする請求項１に記載のライン状照明装置。
5. 前記導光体の長手方向と直交する短手方向の断面形状は扇形であり、前記光出射面は前記扇形の外周縁に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載のライン状照明装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のライン状照明装置と、
   前記ライン状照明装置と前記読み取り対象の原稿とを相対移動させる搬送手段と、
   前記搬送手段による移動に同期して前記原稿を読み取って前記原稿の画像情報を出力する画像出力手段と、
   を有することを特徴とする画像読取装置。

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