JP5729542B2 - ライン照明光学系、及び画像読取装置 - Google Patents
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しかしながら、導光部材の形状によっては、被照射部の原稿面上で照度リップルが発生してしまう特定の領域が存在するため、この領域を避けた設計が要求される。この設計上の制限がなくなれば、ライン照明光学系の設計の自由度が増すため好ましい。
〔1〕 複数のLEDが直線状に配列されたLED基板と、前記LEDから出射される光を被照射部へ導く導光部材とからなる照明ユニットを2つ備えるライン照明光学系であって、
前記導光部材は、導光板であり、
前記導光部材の出射面から前記被照射部までの光学的距離L1と、前記導光部材の前記複数のLEDの配列方向と直交する断面における光の出射方向の長さL2とが、
1.5≦L1/L2≦4.8
の関係を満たすとき、
一方の前記複数のLEDの配列方向と直交する方向の照度分布の極大値と、他方の前記複数のLEDの配列方向と直交する方向の照度分布の極小値とが、前記被照射部において前記複数のLEDの配列方向と直交する方向で重なるように、2つの前記照明ユニットを配置したことを特徴とするライン照明光学系である。
〔2〕 複数のLEDが直線状に配列されたLED基板と、前記LEDから出射される光を被照射部へ導く導光部材とからなる照明ユニットを2つ備えるライン照明光学系であって、
前記導光部材は、反射面が向かい合うように配置された2枚のミラーを有し、
前記導光部材の出射端から前記被照射部までの光学的距離L1と、前記導光部材の前記複数のLEDの配列方向と直交する断面における光の出射方向の長さL2とが、
1.5≦L1/L2≦4.8
の関係を満たすとき、
一方の前記複数のLEDの配列方向と直交する方向の照度分布の極大値と、他方の前記複数のLEDの配列方向と直交する方向の照度分布の極小値とが、前記被照射部において前記複数のLEDの配列方向と直交する方向で重なるように、2つの前記照明ユニットを配置したことを特徴とするライン照明光学系である。
〔3〕 前記〔1〕または〔2〕に記載のライン照明光学系と、読取光学系とを備え、前記ライン照明光学系により照明された原稿の画像情報を読み取ることを特徴とする画像読取装置である。
請求項2の発明によれば、高効率の照明を実現することができる。
請求項3の発明によれば、照度リップルの発生が抑制され品質の高い画像読取が実現するとともに、装置の小型化が可能になる。
図1は、複数のLED11がアレイ状に配列されたLED基板と、LED11から出射される光をコンタクトガラス13上の被照射部(以下、「原稿面」ともいう)14へ導く導光部材12とからなる照明ユニット10を示したものである。なお、図1は、以下に示すパラメータとリップル度との相関の説明を容易にするために、LED11と導光部材12とを、原稿面14に対して垂直に配置した態様を示している。
導光部材12は、板状の導光部材であって(以下、「導光板」ともいう)、導光板の長さ(アレイ方向と直交する方向の断面において光の出射方向の長さ)L2と厚みtからなるL2/tの値を導光板のアスペクト比という。また、導光部材12の出射面から原稿面14までの物理的な距離と導光部材12の屈折率からなる値(物理的距離×屈折率)を光学的距離L1という。
横軸は、アレイ方向と直交する方向の位置(副走査位置)を、導光板12の厚みtで規格化した数値である。この規格化された副走査位置の−5から+5において、照度リップルが生じている。
例えば、図2の照度分布のグラフに示した照度の極大値Aと極小値Bとを用いた場合、照度のリップル度の値は(A−B)/(A+B)により求めることができる。
すなわち、照度のリップル度は、導光板12のアスペクト比が大きいほど、光学的距離L1の値が大きい領域において最大値となる。
図3のグラフから、概ね、光学的距離L1の規格値(L1/t)が9.6以上の領域で照度リップルが顕著となっていることがわかる。
一般に、原稿面14までの距離を短く設定できることが通常の基本である。ただし、本発明のライン照明光学系を画像読取装置(スキャナ装置)用の照明光学系として設計する場合、縮小光学系読取の場合は特に、ライン照明光学系と読取光学系の一部が搭載される走行体が確実に移動できるように、前記走行体と原稿面14との距離をある程度確保する必要がある。逆に、原稿面14までの距離が長すぎると、原稿面14における照度自体が小さくなるため、光利用効率の低い照明光学系となってしまう。
具体的には、1.5≦L1/L2≦4.8の関係を満たすライン照明光学系において、一方の照明ユニット10によるアレイ方向と直交する方向の照度分布の極大値と、他方の照明ユニット10によるアレイ方向と直交する方向の照度分布の極小値とが、被照射部14においてアレイ方向と直交する方向で重なるように、2つの照明ユニット10を配置することにより、従来は照度のリップル度が大きいために選択されることがなかったパラメータ範囲の条件下においても、照度のリップルを低減することができるため、該パラメータ範囲を採用することができるようになり、設計の自由度が向上する。
上記、1.5≦L1/L2≦4.8を満たすパラメータを下記表1に示す。
照度のリップル度が10%を超えると、読取光学系への適用が困難となる。
表1から、リップル度が10%を超えるL1/L2の値は、1.5〜4.8の範囲内であることがわかる。
導光板12のアスペクト比(L2/t)は4であり、LED11及び導光板12は、コンタクトガラス13の法線方向に対する傾斜角が30°であり、1.5≦L1/L2≦4.8を満たす。
原稿面14における照射領域の副走査方向中央位置と他方の導光板12の出射面中央の副走査方向のオフセットP2(導光板12の厚みtで規格化した値)は−2.5−0.5=−3.0とすることで、図4のBで示される分布が得られる。
図4中A及びBで示される片方のみの照明ユニットでは、照度のリップル度がそれぞれ28%である。しかしながら、一方の照明ユニット10による副走査方向の照度分布の極大値と、他方の照明ユニット10による副走査方向の照度分布の極小値とが、被照射部14において副走査方向で重なるように、2つの照明ユニット10を配置することにより、図5に示すように、副走査位置が+3.0から−2.5の領域のリップル度を7%に低減させることができる。
例えば、図8に示すように、導光部材を2枚のミラー15を副走査方向に平行に配置した態様とすることができる。この場合、ミラー15の副走査方向の長さをL2として、上述のパラメータが設定される。
導光部材を複数のミラー15で構成することにより、高い照明効率が得られる。
図9に、本発明の画像読取装置の一例の模式図を示す。
本発明の画像読取装置は、本発明のライン照明光学系10と、読取光学系とを備え、ライン照明光学系10により照明された原稿21の画像情報を読み取る。
具体的には、コンタクトガラス13の下側に配置された本発明のライン照明光学系10、折り返しミラー22、読取レンズ23、及びラインセンサ(CCD)24を有し、ライン状の照明で照射された原稿21の反射光を、折り返しミラー22及び読取レンズ23を介し、ラインセンサ24で読み取る。
11 LED
12 導光部材
13 コンタクトガラス
14 被照射部(原稿面)
15 ミラー
Claims (3)
- 複数のLEDが直線状に配列されたLED基板と、前記LEDから出射される光を被照射部へ導く導光部材とからなる照明ユニットを2つ備えるライン照明光学系であって、
前記導光部材は、導光板であり、
前記導光部材の出射面から前記被照射部までの光学的距離L1と、前記導光部材の前記複数のLEDの配列方向と直交する断面における光の出射方向の長さL2とが、
1.5≦L1/L2≦4.8
の関係を満たすとき、
一方の前記複数のLEDの配列方向と直交する方向の照度分布の極大値と、他方の前記複数のLEDの配列方向と直交する方向の照度分布の極小値とが、前記被照射部において前記複数のLEDの配列方向と直交する方向で重なるように、2つの前記照明ユニットを配置したことを特徴とするライン照明光学系。 - 複数のLEDが直線状に配列されたLED基板と、前記LEDから出射される光を被照射部へ導く導光部材とからなる照明ユニットを2つ備えるライン照明光学系であって、
前記導光部材は、反射面が向かい合うように配置された2枚のミラーを有し、
前記導光部材の出射端から前記被照射部までの光学的距離L1と、前記導光部材の前記複数のLEDの配列方向と直交する断面における光の出射方向の長さL2とが、
1.5≦L1/L2≦4.8
の関係を満たすとき、
一方の前記複数のLEDの配列方向と直交する方向の照度分布の極大値と、他方の前記複数のLEDの配列方向と直交する方向の照度分布の極小値とが、前記被照射部において前記複数のLEDの配列方向と直交する方向で重なるように、2つの前記照明ユニットを配置したことを特徴とするライン照明光学系。 - 請求項1または2に記載のライン照明光学系と、読取光学系とを備え、前記ライン照明光学系により照明された原稿の画像情報を読み取ることを特徴とする画像読取装置。
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