JP6128811B2 - 照明装置及びそれを備える画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置及びそれを備える画像読取装置に関し、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。

昨今、画像読取装置において、小型化（特に薄型化）、低コスト化、高速化のニーズが高まっている。それを受けて、画像読取用の受光センサーの小型化が進み、受光センサーに画像を結像させる結像光学系においては、縮小結像倍率がさらに小さくなってきている。これに伴って、センサー面での照度が不足するため、従来と同じ画質を達成するためには、より明るい画像読取用照明装置が求められている。

このような状況に鑑みて、昨今の技術開発による発光素子としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の発光効率の向上に伴い、ＬＥＤを用いた線状照明装置とする技術が数多く発明されている。

また、従来より画像読取用照明装置の問題として、原稿面に切り貼りなどによって段差が付いた原稿画像を載置し、これを読取対象として読み取る場合、段差部分での影が発生してしまい、原稿画像の読取性能が劣ってしまうという問題がある。この問題に対して、ＬＥＤを用いた線状照明を使用し、少ない部品点数で、読取光軸に対して両側から照射することで段差部の影を防止することができる画像読取用照明装置が提案されている（特許文献１）。

特開２０１１−７１６０８号公報

しかし、近年の画像読取りは、高画質化のニーズが新たに高まっている。これを実現するためには、画像読取用の原稿載置面における長尺領域の長辺方向を主走査方向、短辺方向を副走査方向とするとき、主走査方向に配列した光源の副走査方向における集光効率が良く、原稿載置面で十分な光量が必要となる。特に、高画質で読取る場合には、通常、被写体深度が深い縮小光学系を用いた読取方法が採用されるが、この場合、読取光路に配置されるミラーや結像光学系の取り付け位置や角度の微妙なずれによって、読取位置が大きくばらつくことがある。

このため、読取位置がばらついても良いように光量が安定した副走査方向の照明領域が望まれる。しかしながら、特許文献1では、第１の方向（直接照明用）、第２の方向（反射板を介した照明用）に照明光を出射する出射面として、共通の曲率半径で作られた円弧をつなげた面を採用している。このため、反射板を介した光路の方が長く、第１の方向、第２の方向に出射した照明光による副走査方向の照度分布プロファイルに差が生じてしまう。そのため、特許文献1では、読取位置がばらついても良いように光量が安定した副走査方向の照明領域を確保することができなかった。

本発明の目的は、読取位置がばらついても良いように光量が安定した照明領域（長尺領域の短辺方向（副走査方向））を確保することができる照明装置及びそれを備える画像読取装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、光を原稿面に導光する導光体と、該導光体からの光を前記原稿面に向けて反射する反射部材と、を備える照明装置であって、前記導光体は、第１方向に長い入射面と、該入射面からの光を全反射させつつ導光する側面と、該側面からの光を偏向する偏向面と、前記第１方向に垂直な第１断面内において正の屈折力を有する出射面と、を有し、前記出射面は、前記第１断面内における接線の傾きが連続的に変化する非球面であり、かつ、前記偏向面からの光を前記原稿面に向けて出射させる第１の領域と、前記入射面からの光を前記側面及び前記偏向面を介さずに前記反射部材に向けて出射させる第２の領域と、前記側面からの光を前記偏向面を介さずに前記反射部材に向けて出射させる第３の領域とを含み、
前記第１断面内において、前記第３の領域の屈折力は、前記第２の領域の屈折力よりも小さいことを特徴とする。

また、上記照明装置を備える画像読取装置も本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、読取位置がばらついても良いように光量が安定した照明領域（長尺領域の短辺方向（副走査方向））を確保することができる照明装置及びそれを備える画像読取装置を提供できる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る画像読取用照明装置の副走査断面図、（ｂ）は反射板へ向けて第２の方向へ出射する原稿載置面から最も遠い光束中心が通過する導光体光束通過図、（ｃ）は反射板へ向けて第２の方向へ出射する原稿載置面から最も近い光束中心が通過する導光体光束通過図である。 本発明の実施形態に係る画像読取用照明装置を搭載した画像読取装置の概略構成図である。 第１の実施形態に係る画像読取用照明装置の導光体断面図である。 第１の実施形態に係る画像読取用照明装置の導光体斜視図である。 第１の実施形態に係る画像読取用照明装置の副走査方向の照度分布プロファイルを示す図である。 第２の実施形態に係る画像読取用照明装置の副走査断面図である。 第３の実施形態に係る画像読取用照明装置の副走査断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を用いて説明する。

《第１の実施形態》
（画像読取装置）
図２は、本発明の実施形態に係る画像読取用照明装置（照明装置）を搭載した画像読取装置の概略構成図である。一体型走査光学系ユニット（以下「キャリッジ」とも称す）１０７は、原稿台ガラス（原稿台）１０２上に載置された原稿１０１を照明する画像読取用照明装置１０３を有する。更に、画像読取用照明装置１０３により照明された原稿１０２の画像を読取る読取手段（ラインセンサーもしくはイメージセンサー）１０５を有する。

一体型走査光学系ユニット１０７は、更に原稿１０１からの光束を読取手段１０５に導く複数の折返しミラー１０４ａ〜１０４ｄ、原稿１０１の画像を読取手段１０５面上に縮小結像させる結像レンズである縮小結像光学系１０６を有する。

このように構成された一体型走査光学系ユニット１０７は、駆動手段としての駆動モータ（副走査モータ）１０８により図２に示す矢印Ａ方向（副走査方向）に走査される。なお、一体型走査光学系ユニット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。

図２において、複数の折返しミラーとして、第１折返しミラー１０４ａ、第２折返しミラー１０４ｂ、第３折返しミラー１０４ｃ、そして第４折返しミラー１０４ｄが設けられる。各ミラーは、原稿１０１からの光束が第１折返しミラー１０４ａから第２折返しミラー１０４ｂへ、第２折返しミラー１０４ｂから第３折返しミラー１０４ｃへ、第３折返しミラー１０４ｃから第４折返しミラー１０４ｄへ入射するよう夫々配置される。そして、第４折返しミラー１０４ｄへ入射した光束は結像光学系１０６に入射し、原稿１０１の画像が読取手段１０５の面上へ結像される。

このような構成において、読取手段１０５で読取られた原稿１０１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。なお、画像読取装置は、本装置を駆動するための電源部（不図示）を併せ持っている。

（照明装置）
以下、本実施形態に係る照明装置について、詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る照明装置１０３の副走査断面図である。照明装置１０３は、発光素子である白色のＬＥＤ１０３ａを主走査方向（画像読取用の原稿載置面における長尺領域の長辺方向、第１方向）に複数並べたＬＥＤ列を備える。照明装置１０３は、更に、基板１０３ｃと、導光体１０３ｂと、読取光軸に対し、導光体と略対称の位置に配置されている反射部材１０３ｄを備える。

そして、複数のＬＥＤ１０３ａを一列に配列して形成したＬＥＤ列を基板１０３ｃ上の主走査方向に配置して、光源ユニット１０３ｅが構成される。また、導光体１０３ｂはプラスチックなどの光学合成樹脂製部材で構成され、反射部材１０３ｄは高反射アルミ部材で構成される。

（導光体）
以下、照明装置１０３を構成する導光体１０３ｂについて、図３および図１で詳細に説明する。主走査方向（第１方向）に配列される光源の配列方向と直交する断面（副走査断面、第１断面）内において、光源ユニット１０３ｅからの光束を、先ず入射面１より入射させる。そして、全反射側面２の間を導光させた後、全反射側面２の端部領域３を通過した光束の一部を、偏向面としての反射面４にて原稿面１０１がある第１の方向へ導光させる（図１（ａ））。

また、全反射側面２の端部領域３を通過した光束の一部で反射面４に向かわない光束を、読取光軸の反対側に配置されている反射部材１０３ｄがある第２の方向へ導光させる（図１（ｂ）、図１（ｃ））。このようにして、夫々導光された光束は、出射面５から第１の方向、第２の方向へ出射される。なお、反射部材１０３ｄは、後述するように、導光体１０３ｂの出射面５から第２の方向へ出射した光を第１の方向と対称的に原稿面に向けて反射するように設けられている。

全反射側面２は、光源の配列方向と直交する断面（副走査断面）内で、入射面１から原稿面１０１に近い方向へ向かう光束を全反射させる全反射側面２ａと、原稿面１０１から遠い方向へ向かう光束を全反射させる全反射側面２ｂと、を備える。導光体１０３ｂの入射面１から入射された光束の一部は、全反射側面２ａ、２ｂで複数回全反射される。

この全反射状態は、以下のようにほぼ置き換えられる。即ち、全反射側面２ａ、２ｂによって、入射面の高さＷに関しては、全反射側面２ａ、２ｂの夫々の外側に複数個の鏡像光源が形成され、この鏡像光源からの光束が、各々の入射角で、全反射側面２の端部方向へ導光される。ここで、全反射の回数が増す毎に、より遠方の光源からの光が導光されることとなる。

このようにして、絞り位置と同様に光束が集光される位置が、全反射側面２の端部領域３として形成される。全反射側面２の端部領域３では、光源ユニット１０３ｅからの直接光（全反射側面２を介さない光）及び全反射光（全反射側面２を介し、全反射し集められた光）が、重なるように通過する。図３で、全反射側面２の端部領域３から所定距離離れた位置には、反射面４、及び出射面５が配置される。

反射面４は、全反射側面２によって全反射した光の一部を偏向させ第１の方向に向かわせる（図１（ａ））。出射面５は、反射面４で反射され原稿面に向けて第１の方向へ向かう光を出射させると共に、入射面１から入射された光の一部及び全反射側面２によって全反射された光の一部を第２の方向へ出射させる（図１（ｂ）、図１（ｃ））。

（導光体出射面の副走査方向における屈折力）
導光体１０３ｂの出射面５は、長尺領域の短辺方向を含み原稿載置面に直交する断面（副走査断面）において、外側に凸形状（正の屈折力を有する形状）に形成された非円弧形状の屈折力を備える。凸形状にすることで、集光効率を上げながら光束を必要範囲に収束させることが可能となるため、薄型化が可能となる。

ここで、長尺領域の短辺方向を含み原稿載置面に直交する断面において、全反射側面を介して全反射し反射面（偏向面）４を介した光束中心が第１の方向へ向けて出射する位置（図１（ａ）、第１の領域）での屈折力をφ０とする。また、全反射側面及び反射面４を介さない光束中心（第２の方向へ出射する原稿載置面から最も遠い光束中心）が第２の方向へ向けて出射する位置（図１（ｂ）、第２の領域）での屈折力をφ１とする。また、全反射側面を介して全反射し反射面４を介さない光束中心（第２の方向へ出射する原稿載置面から最も近い光束中心）が第２の方向へ向けて出射する位置（図１（ｃ）、第３の領域）での屈折力をφ２とする。

本実施形態では、後述する理由により、導光体１０３ｂの出射面５の屈折力が以下の式を満足するように、導光体１０３ｂの出射面５を非円弧形状とした。

φ１＞φ２＞φ０
このように非円弧とすることで、第１及び第２の方向へ出射する光束を原稿面での適正な照射位置にコントロールすることができる。

（導光体出射面の主走査方向における屈折力）
図４に示すように、本実施形態においては、主走査方向の原稿面での角度特性を改善するために、即ち、主走査方向での照度ムラを改善するために、導光体１０３ｂの出射面５を主走査方向に屈折力を持たせるように構成している。具体的には、主走査方向に曲率を持たせたトーリック面領域を複数個所設けている。これにより、主走査方向に曲率を持たせた領域では、光束が、一旦収束したのちに、発散し、原稿１０１を照明することで、主走査方向の照度ムラを改善することができる。

（光量が安定した副走査方向の照明領域の確保）
光量が安定した副走査方向の照明領域の確保するためには、第１の方向と第２の方向から照射される光束によって構成される照度分布プロファイルが夫々、読取光軸おいて対称な形であると確保しやすい。このため、第１及び第２の方向の光束の照射位置をコントロールし、照度分布を構成しなければいけないが、特に第２の方向に向かう光束は、原稿面までの距離が遠く、また反射部材を介すために、第１の方向のプロファイルと略対称に構成することが難しい。

このため、出射面５を非円弧形状にすることにより、第２の方向へ導光された光束の一部を出射する際に、レンズの球面収差を補正する効果と同様の効果を得て、光束の方向をコントロールすることが可能となる（図１（ｂ）（ｃ））。このことにより、照度分布プロファイルがそれぞれ、読取光軸おいて略対称な形となり、光量が安定した副走査方向の照明領域の確保することが可能となる。

また、出射面５の非円弧形状は、主走査方向と直交する断面内（副走査断面内）において、非球面形状となっている。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを離心率、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき、以下の式で表すことができる。導光体１０３ｂは、プラスチックなどの光学合成樹脂製部材のため、一般的なプラスチック非球面レンズと同様な方法での加工が可能となる。

更に、その非球面形状は、一階微分が連続となるような形状、つまり、接線の傾きが連続的に変化する形状で構成されている。不連続な形状の場合、その領域に入射した光束は、急激に光束の向き変化させる領域となりコントロールが非常に困難である。また、このような光束は、原稿面に到達する有効な光束としてなりづらいため、導光体効率としても劣化する。

本実施形態においては、主走査方向と直交する断面内において、以下のように出射面５の形状を特定した。即ち、全反射側面を介して全反射した光束中心が第２の方向へ向けて出射する位置での屈折力φ２（図１（ｃ））を、全反射側面を介さない光束中心が出射する位置での屈折力φ１（図１（ｂ））より弱くした。また、全反射側面を介して全反射した光束中心が第１の方向へ向けて出射する位置での屈折力φ０（図１（ａ））を、全反射側面を介して全反射した光束中心が第２の方向へ向けて出射する位置での屈折力φ２（図１（ｃ））より弱くした。

ここで、φ１は第２の方向に向かう原稿面から最も遠い光束中心が通過する位置での出射面５の屈折力に相当し、φ２は第２の方向に向かう原稿面から最も近い光束中心が通過する位置での出射面５の屈折力に相当する。

このようにした理由は、以下に示す通りである。即ち、全反射側面を介して全反射した光束中心が第２の方向へ向けて出射する場合（図１（ｃ））は、より遠方の光源から出た光の像が出射面の後方で出射面により近い位置にできる。一方、全反射側面を介さない光束中心が出射する場合（図１（ｂ））は、より近方の光源から出た光の像が出射面の後方で出射面からより遠い位置にできる。この位置のずれが大きいため、本実施形態では、ずれを小さくするように屈折力φ２を屈折力φ１より弱くしている（φ１＞φ２）。

また、出射面５より原稿面に至る第１の方向への光路長は、反射部材１０３ｄを介して出射面５より原稿面に至る第２の方向への光路長に比べて短い。このことから、照明域を無駄なく有効に照明するように、屈折力φ０を屈折力φ２より弱くしている（φ２＞φ０）。

更に本件発明者は、鋭意種々のシミュレーションを行った結果、以下の条件式（１）を満足することがより好ましいことを認識した。
１．０＜φ１／φ２＜５．５ ・・・（１）
本実施形態において、主走査方向と直交する断面内において、屈折力φ１、屈折力φ２に関し、２つの別々の曲率半径の円弧を想定し、接線の傾きが連続的に変化できるように２つの円弧を接続した非円弧形状とする（図４）。具体的には、図１（ｂ）（ｃ）の第２の方向の夫々の通過位置（破線○で囲まれた部分６、７）での出射面の夫々の曲率半径は、Ｒ６＝２．５ｍｍ、Ｒ７＝５ｍｍとされ、φ１＝０．１９６、φ２＝０．０９８となる。即ち、φ１／φ２＝２．０で条件式（１）を達成している。

条件式（１）は、導光体１０３ｂから第２の方向へ出射する光束が通過する位置の出射面５の屈折力（パワー）を規定する式であり、（１）の条件の条件値を満たすことにより、出射面５での球面収差補正の効果を有効に利用することが可能となる。これにより、図５に示すように、第１の方向と第２の方向の照度分布プロファイルを略対称にすることができる。（１）の条件の条件値から外れると、光束に対する球面収差補正の効果が強すぎる、また弱すぎることにより、原稿面での照度分布プロファイルを略対称にすることができず、副走査方向の照明領域の確保が困難となる。

（導光体の接続面）
図３で、全反射側面（第１の側面）２ａの端部位置３ａは、出射面５と接続する接続面（第３の側面）８との境界位置であり、全反射側面（第２の側面）２ｂの端部位置３ｂは、反射面４と接続する接続面（第４の側面）９との境界位置である。本実施形態では、図３に示すように全反射側面２の端部位置３ａ、３ｂから連続した曲線で外側に向かって広がるように接続されている。

これにより、全反射側面２の端部領域３で、ある程度規制されて集められた光束が、その領域を抜けた後に、導光体によって光を遮ることなく、反射面４、及び出射面５に到達し、効率的に導光されることが可能となる。また、連続的に接続されることで、光学合成樹脂部材で、導光体を成形する場合に、成形が容易となる。

更に、反射面４から、出射面５につなげる接続面（第５の側面）１０も、外側に向かって広がるように接続されている。こちらも同様に、出射面５へ向かう第２の方向の光束が、導光体によって光を遮ることなく、出射面５に到達し、効率的に導光されることが可能となる。

（導光体の具体的構成）
図３に示すように、前述した主走査方向（第１方向）に配列された複数の発光素子である白色のＬＥＤ１０３ａの高さ（発光面の第１方向に垂直な第２方向での長さ）をＷ_Ｌ、導光体１０３ｂの入射面１の高さ（第１方向に垂直な第２方向での長さ）をＷ、入射面の光入射軸方向に入射面１から全反射側面２の入射面とは反対側の端部３までの距離をＬ１とする。また、入射面の光入射軸方向に全反射側面２の端部３から反射面４までの距離をＬ２とする。このとき、条件式（２）、（３）を満足するように構成している。

Ｗ_Ｌ＜Ｗ ・・・（２）
０＜Ｗ／（Ｌ１＋Ｌ２）＜０．１５ ・・・（３）
本実施形態においては、具体的にはＷ_Ｌ＝０．７ｍｍ、Ｗ＝１．０ｍｍ、Ｌ１＝１６．０ｍｍ、Ｌ２＝３．０ｍｍで、Ｗ／（Ｌ＋Ｌ２）＝０．０５であり、条件式（２）、（３）を達成している。

条件式（２）は、発光素子である白色のＬＥＤ１０３ａの導光体に対する実装精度影響を規定する式である。条件式（２）を満たさない場合には、ＬＥＤ１０３ａの実装精度を厳しくしないと、入射面１から漏れる光が多くなり、導光体１０３ｂへの光取り込み効率が劣化する。

条件式（３）は、導光体１０３ｂの反射面４、第２の方向に向かう光のうち、全反射側面２において全反射して集められる光の光量と全反射せずに集められる光の光量の比率を規定する式である。（３）の条件式を満たす範囲で、導光体１０３ｂの全反射側面２において全反射して集められる光と、全反射せずに集められる光が決まっている場合には、全反射により色々な角度の光を取り込める。

そのため、その後の反射面４、及び第１の方向、第２の方向へ導光され、出射した光束が、原稿１０１を照射する際に、主走査方向と直交する断面内において、色々な角度から照射することが可能となる。これによって、光沢原稿などの原稿を読み取る際にも、精度良く画像を読み取ることができる。

しかし、（３）の条件の条件値から外れると、全反射側面２によって全反射される光よりも全反射を介さない発光素子１０３ａからの直接光が、全反射側面２の端部領域３に到達する光が多くなる。そのために、原稿を照射する光のうち、ある特定の角度の照射光が多くなり、光沢原稿などの原稿を読み取る際に、精度良く画像を読み取ることが難しくなる。

更に、図３に示すように、副走査断面内で、導光体１０３ｂの原稿面１０１に近い全反射側面（第１の側面）２ａと光入射軸（入射面の面法線）と成す角をθ_１、原稿面１０１から遠い全反射側面（第２の側面）２ｂと光入射軸（入射面の面法線）と成す角をθ_２、としたとき、条件式（４）も満足するように構成している。

０＜（（Ｌ１ｔａｎθ_１）＋（Ｌ１ｔａｎθ_２））／（Ｌ１＋Ｌ２）＜０．１３ ・・・（４）
本実施形態においては、具体的には、θ_１＝４．１°、θ_２＝０°で、（（Ｌ１ｔａｎθ_１）＋（Ｌ１ｔａｎθ_２））／（Ｌ１＋Ｌ２）＝０．０３であり、条件式（４）を達成している。

条件式（４）は、条件式（３）と同様に、導光体１０３ｂの反射面４、第２の方向へ向かう光束のうち、全反射側面２において全反射して集められる光の光量と全反射せずに集められる光の光量の比率を規定する式である。条件式（３）と異なる点は、入射面１の高さＷによる規定ではなく、全反射側面１２が広がる角度による規定であり、効果は同様である。

（４）の条件式を満たす範囲で、導光体の全反射側面２において全反射して集められる光と、全反射せずに集められる光が決まっている場合には、全反射により色々な角度の光を取り込める。そのため、その後の反射面４、及び第１の方向、第２方向へ導光され、出射した光束が、原稿１０１を照射する際に、主走査方向と直交する断面内において、色々な角度から照射することが可能となる。

これによって、光沢原稿などの原稿を読み取る際にも、精度良く画像を読み取ることができるが、（４）の条件の条件値から外れると、精度良く画像を読み取ることが難しくなる。

また、図３に示すように、主走査方向と直交する断面内において、導光体１０３ｂの反射面４から第１の方向へ向かった光束が出射する出射面（第１の領域）までの距離をＬ３とする。そして、入射面の光入射軸方向に全反射側面２の端部３から第２の方向へ向かった光束が出射する出射面（第２の領域）までの距離をＬ４とする。このとき、条件式（５）、（６）、（７）を満たすように構成している。

０．１５＜Ｌ２／Ｌ１＜０．８ ・・・（５）
０．５＜Ｌ３／Ｌ２＜１．５ ・・・（６）
１．２＜Ｌ４／Ｌ２＜２．５ ・・・（７）
本実施形態においては、具体的には、Ｌ３＝３．４ｍｍ、Ｌ４＝６．３ｍｍで、Ｌ２／Ｌ１＝０．１９、Ｌ３／Ｌ２＝１．１３、Ｌ４／Ｌ２＝２．１であり、条件式（５）、（６）、（７）を達成している。

以下、条件式（５）、（６）、（７）について説明する。条件式（５）は、入射面の光入射軸方向に導光体１０３ｂの入射面１から全反射側面２の端部３までの距離と、入射面の光入射軸方向に導光体１０３ｂの全反射側面２の端部３から反射面４までの距離の比率を規定している。この条件式（５）の範囲を満たすことで、反射面４を効果的に使用することができる。

条件式（５）の下限値を超えてしまうと、導光体１０３ｂの全反射側面２の端部３から反射面４までの距離が近づきすぎてしまう。そのため、全反射側面２の端部領域３を通過した光束が、あまり分離されていない状態のまま反射面４に到達してしまうために、夫々の光に対し、反射面４を効果的に使用することができない。また、条件式（５）の上限値を超えてしまうと、全反射側面２の端部領域３を通過した光束を有効に使用するために、反射面４が大型化してしまう。

条件式（６）は、入射面の光入射軸方向に導光体１０３ｂの全反射側面２の端部３から反射面４までの距離と、反射面４から第１の方向へ向かった光束が出射する出射面までの距離の比率を規定している。この条件式の範囲を満たすことで、出射面５を効率的に使用することができる。

条件式（６）の下限値を超えてしまうと、導光体１０３ｂの反射面４から出射面５までの距離が近づきすぎてしまうために、反射面４を通過した光束が、あまり分離されていない状態のまま出射面５に到達してしまう。そのために、夫々の光に対し、出射面５を効果的に使用することができない。また、条件式（４）の上限値を超えてしまうと、反射面４で反射された全ての光束を有効に使用するために、反射面４が大型化してしまう。

条件式（７）は、入射面の光入射軸方向に導光体１０３ｂの全反射側面２の端部３から反射面４までの距離と、入射面の光入射軸方向に導光体１０３ｂの全反射側面２の端部３から第２の方向へ向かった光束が出射する出射面までの距離の比率を規定している。この条件式の範囲を満たすことで、第２の方向へ向かった光束の出射面を効率的に使用することができる。

条件式（７）の下限値を超えてしまうと、導光体１０３ｂの反射面１４から第２の方向へ向かった光束が出射する出射面までの距離が近づきすぎてしまう。そのため、反射面４に入射する光束と第２の方向へ向かった光束が出射する出射面に入射する光束があまり分離できていない状態で入射する。このために、夫々の光に対し、反射面４及び第２の方向へ向かった光束が出射する出射面を効果的に使用することができない。また、条件式（７）の上限値を超えてしまうと、第２の方向へ向かった光束が出射する出射面に入射された全ての光束を有効に使用するために、出射面５が大型化してしまう。

（反射部材）
図２に示すように、導光体１０３ｂの第２の方向から出射された光束は、読取光軸において略対称の位置に配置された反射部材１０３ｄへ入射される。入射された光は、この反射部材１０３ｄによって、反射され原稿１０１へ照射される。本実施形態１では、直線形状となっているが、主走査方向と直交する断面内において、折り曲げやパワーを有する曲面形状となっても良い。

《第２の実施形態》
図６に、本発明の第２の実施形態の画像読取用照明装置の副走査断面図を示す。本実施形態では、第１の実施形態と異なり、出射面５の形状を非球面形状とし、１階微分及び２階微分で連続となるような構成とし同等の効果を得ている。具体的には、放物面形状であり、近軸曲率半径Ｒ＝２．５７ｍｍ、離心率ｋ＝−１としている。また、φ１＝０．２５、φ２＝０．０５、φ１／φ２＝５．０であり、条件式（１）を達成している。

また、Ｗ_Ｌ＝０．９ｍｍ、Ｗ＝０．９５ｍｍ、Ｌ１＝１６ｍｍ、Ｌ２＝３．４ｍｍ、θ_１＝３．８°、θ_２＝０°で、Ｗ／（Ｌ＋Ｌ２）＝０．０５、（（Ｌ１ｔａｎθ_１）＋（Ｌ１ｔａｎθ_２））／（Ｌ１＋Ｌ２）＝０．０５である。これにより、条件式（２）、（３）、（４）を達成している。

更に、Ｌ３＝２．７５ｍｍ、Ｌ４＝５．７ｍｍで、Ｌ２／Ｌ１＝０．２１、Ｌ３／Ｌ２＝０．８１、Ｌ４／Ｌ２＝１．６８であり、条件式（５）、（６）、（７）も達成している。

《第３の実施形態》
図７に、本発明の第３の実施形態の画像読取用照明装置の副走査断面図を示す。なお、画像読取装置としては、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。本実施形態では、第１の実施形態、第２の実施形態と異なり、更なる主走査方向の照度ムラ改善のために、出射面２５に化学腐食（エッチング）であるシボ加工による拡散パターンも併せて構成している。このため、拡散パターンによる光量低下が発生するために、出射面２５の屈折力（パワー）を最適にし、反射部材２０３ｄの配置位置を最適にすることで、第１の実施形態、第２の実施形態と同等の効果を得ている。

本実施形態において、具体的な構成は、第２の実施形態と同様に１階微分及び２階微分で連続となるような非球面形状であり、近軸曲率半径Ｒ＝３．３３ｍｍ、離心率ｋ＝−１としている。また、φ１＝０．３３、φ２＝０．０６、φ１／φ２＝５．３３であり、条件式（１）を達成している。

また、Ｗ_Ｌ＝０．７ｍｍ、Ｗ＝０．７５ｍｍ、Ｌ１＝１６ｍｍ、Ｌ２＝３ｍｍ、θ_１＝４．５°、θ_２＝０°で、Ｗ／（Ｌ＋Ｌ２）＝０．０４、（（Ｌ１ｔａｎθ_１）＋（Ｌ１ｔａｎθ_２））／（Ｌ１＋Ｌ２）＝０．０７である。これにより、条件式（２）、（３）、（４）を達成している。更に、Ｌ３＝２．５ｍｍ、Ｌ４＝５．８ｍｍで、Ｌ２／Ｌ１＝０．１９、Ｌ３／Ｌ２＝０．８３、Ｌ４／Ｌ２＝１．９３であり、条件式（５）、（６）、（７）も達成している。

（変形例１）
上述した実施形態においては、原稿面の画像を固定し、読取手段および結像光学系を原稿面に平行に変位させる画像読取装置への適用を記載したが、本発明はこれに限られない。即ち、読取手段および結像光学系を固定し、原稿面の画像を変位させる画像読取装置にも適用できる。

（変形例２）
なお、発光素子として、画像読取用の原稿載置面における長尺領域の長辺方向（主走査方向）と同方向に白色ＬＥＤを複数個配列させたが、キセノンランプなどの単一の線状光源を発光素子として用いることも可能である。

１・・入射面、４・・反射面、５・・出射面、１０３ａ・・白色のＬＥＤ（発光素子）、１０３ｂ・・導光体、１０３ｄ・・反射部材

Claims (13)

1. 光を原稿面に導光する導光体と、該導光体からの光を前記原稿面に向けて反射する反射部材と、を備える照明装置であって、
   前記導光体は、第１方向に長い入射面と、該入射面からの光を全反射させつつ導光する側面と、該側面からの光を偏向する偏向面と、前記第１方向に垂直な第１断面内において正の屈折力を有する出射面と、を有し、
   前記出射面は、前記第１断面内における接線の傾きが連続的に変化する非球面であり、かつ、前記偏向面からの光を前記原稿面に向けて出射させる第１の領域と、前記入射面からの光を前記側面及び前記偏向面を介さずに前記反射部材に向けて出射させる第２の領域と、前記側面からの光を前記偏向面を介さずに前記反射部材に向けて出射させる第３の領域とを含み、
   前記第１断面内において、前記第３の領域の屈折力は、前記第２の領域の屈折力よりも小さいことを特徴とする照明装置。
2. 前記第１断面内において、前記第１の領域の屈折力は、前記第３の領域の屈折力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第１断面内において、前記第２の領域における最も前記原稿面から遠い光束中心が出射する位置での屈折力をφ１、前記第３の領域における最も前記原稿面に近い光束中心が出射する位置での屈折力をφ２、とするとき、
   １．０＜φ１／φ２＜５．５
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記第１方向に配列された複数の発光素子を備え、前記第１断面内において、前記発光素子の発光面の前記第１方向に垂直な第２方向での長さをＷＬ、前記入射面の前記第２方向での長さをＷ、前記入射面から前記側面の前記入射面とは反対側の端部までの距離をＬ１、該端部から前記偏向面までの距離をＬ２、とするとき、
   ＷＬ＜Ｗ
   ０＜Ｗ／（Ｌ１＋Ｌ２）＜０．１５
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記側面は、前記原稿面に近い側の第１の側面と前記原稿面から遠い側の第２の側面とを含み、前記第１断面内において、前記入射面から前記第２の側面の前記入射面とは反対側の端部までの距離をＬ１、該端部から前記偏向面までの距離をＬ２、前記入射面の面法線と前記第１の側面との成す角をθ１、前記入射面の面法線と前記第２の側面との成す角をθ２、とするとき、
   ０＜（（Ｌ１ｔａｎθ１）＋（Ｌ１ｔａｎθ２））／（Ｌ１＋Ｌ２）＜０．１３
   なる条件を満たす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。
6. 前記第１断面内において、前記入射面から前記側面の前記入射面とは反対側の端部までの距離をＬ１、該端部から前記偏向面までの距離をＬ２、前記偏向面から前記第１の領域までの距離をＬ３、前記端部から前記第２の領域までの距離をＬ４、とするとき、
   ０．１５＜Ｌ２／Ｌ１＜０．８
   ０．５＜Ｌ３／Ｌ２＜１．５
   １．２＜Ｌ４／Ｌ２＜２．５
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記出射面は、前記第１断面に垂直な断面内において曲率を有するトーリック領域を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記側面は、前記原稿面に近い側の第１の側面と前記原稿面から遠い側の第２の側面とを含み、前記導光体は、前記第１の側面と前記出射面とを接続する第３の側面と、前記第２の側面と前記偏向面とを接続する第４の側面と、を更に有し、前記第３及び第４の側面の間隔は、前記第１の断面内において前記入射面から離れるに従い広くなっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に照明装置。
9. 前記導光体は、前記偏向面と前記出射面とを接続する第５の側面を有し、該第５の側面は、前記入射面及び前記側面からの光を規制しないように配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明装置。
10. 光を原稿面に導光する導光体と、該導光体からの光を前記原稿面に向けて反射する反射部材と、を備える照明装置であって、
    前記導光体は、第１方向に長い入射面と、該入射面からの光を全反射させつつ導光する側面と、該側面からの光を偏向する偏向面と、前記第１方向に垂直な第１断面内において正の屈折力を有する出射面と、を有し、
    前記出射面は、前記偏向面からの光を前記原稿面に向けて出射させる第１の領域と、前記入射面からの光を前記側面及び前記偏向面を介さずに前記反射部材に向けて出射させる第２の領域と、前記側面からの光を前記偏向面を介さずに前記反射部材に向けて出射させる第３の領域とを含み、
    前記第１断面内において、前記第３の領域の屈折力は、前記第２の領域の屈折力よりも小さく、
    前記第１断面内において、前記第２の領域における最も前記原稿面から遠い光束中心が出射する位置での屈折力をφ１、前記第３の領域における最も前記原稿面に近い光束中心が出射する位置での屈折力をφ２、とするとき、
    １．０＜φ１／φ２＜５．５
    なる条件を満たすことを特徴とする照明装置。
11. 光を原稿面に導光する導光体と、該導光体からの光を前記原稿面に向けて反射する反射部材と、を備える照明装置であって、
    前記導光体は、第１方向に長い入射面と、該入射面からの光を全反射させつつ導光する側面と、該側面からの光を偏向する偏向面と、前記第１方向に垂直な第１断面内において正の屈折力を有する出射面と、を有し、
    前記出射面は、前記偏向面からの光を前記原稿面に向けて出射させる第１の領域と、前記入射面からの光を前記側面及び前記偏向面を介さずに前記反射部材に向けて出射させる第２の領域と、前記側面からの光を前記偏向面を介さずに前記反射部材に向けて出射させる第３の領域とを含み、
    前記第１断面内において、前記第３の領域の屈折力は、前記第２の領域の屈折力よりも小さく、
    前記側面は、前記原稿面に近い側の第１の側面と前記原稿面から遠い側の第２の側面とを含み、
    前記導光体は、前記第１の側面と前記出射面とを接続する第３の側面と、前記第２の側面と前記偏向面とを接続する第４の側面と、を更に有し、
    前記第３及び第４の側面の間隔は、前記第１の断面内において前記入射面から離れるに従い広くなっていることを特徴とする照明装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の照明装置と、前記原稿面からの光を受光する読取手段と、前記原稿面からの光を前記読取手段に集光する結像光学系と、を備えることを特徴とする画像読取装置。
13. 前記結像光学系は、縮小系であることを特徴とする請求項１２に記載の画像読取装置。