JP6336043B2 - 照明装置および画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、入射した光を出射する導光体を用いた照明装置および画像読取装置に関する。

ファクシミリやコピー機、有価紙葉の読取装置などの画像読取装置は、読取対象の原稿や紙葉に対して照明装置から光を照射し、その反射光や透過光をレンズやミラーなどの結像素子を通じてＣＭＯＳセンサやＣＤＤセンサなどの光電変換素子上に結像させることで、読取対象の光情報を検出する。また、画像読取装置は、読取対象の光情報から生成した画像情報を利用して原稿の複写や、紙葉の真偽の判別や流通劣化度合いの判別などを行うことができる。近年、画像読取装置の小型化および読取速度の高速化に伴い、照明装置の小型化、高効率化が求められている。

特許文献１には、導光体断面の外縁に反って光源を並べることで、導光体端部に一様な光を入射させ、光を外部に効率よく出射させる照明装置が記載されている。

特許文献２には、導光体端部にＲＧＢごとに発光する光源を設置し、高効率でかつ各光源の発光量を調整することで簡単に発光色を調整できる照明装置が記載されている。

特許文献３には、主走査方向に光を伝播する導光体とＬＥＤ光源を配置し、光が出射する導光体近傍に遮光部材を配置することで装置の大型化を回避しつつ、主走査方向の均一化を図った照明装置が記載されている。

特開２００９−１８２３９９号公報 特開２０１２−２０４１９７号公報 特開平１０−２３３８９０号公報

しかし、特許文献１〜特許文献３に記載の導光体は、導光体の形状に合わせて出射光の光束を制御する必要がある。特許文献１〜特許文献３の照明装置では、ある程度の広がりを持つ光束を出射する反射照明用の導光体と光束をほぼ平行光として出射する透過照明用の導光体とがそれぞれ必要であり、部品点数が増え、照明装置が複雑化する問題があった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、同種の導光体を用いて反射照明および透過照明を形成し、部品の種類を減らすことで、反射照明および透過照明を有する照明装置を簡素化することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、少なくとも円または楕円または放物線の一部を含む外周形状である端面を有する棒状の導光体と、導光体の長手方向に沿って導光体に形成された光散乱部と、端面に対向して設けられ、端面の焦点を中心とした円周に沿って配列された複数の光源素子と、を備え、導光体は、第１導光体及び第２導光体を有し、円周のうち、焦点寄りに光源素子が配列された第１光源素子配列の第１導光体と、第１光源素子配列に対して端面の外周寄りに、光源素子が配列された第２光源素子配列の第２導光体とを比較すると、第１光源素子配列の光源素子が発する光が端面から入射したとき、光散乱部によって反射して光散乱部に対向する第１導光体の側面から出射する第１出射光に対して、第２光源素子配列の光源素子が発する光が端面から入射したとき、光散乱部によって反射して第２導光体の側面から出射する第２出射光の方が、長手方向と交差する断面における広がりが大きいことを特徴するものである。
または、本発明に係る照明装置は、少なくとも円または楕円または放物線の一部を含む外周形状である端面を有する棒状の導光体と、導光体の長手方向に沿って導光体に形成された光散乱部と、端面に対向して設けられた光源素子とを備え、導光体は、第１導光体及び第２導光体を有し、端面の焦点を含む円形部分への入射が遮光された第２導光体と、端面における円形部分の周囲である円環部分への入射が遮光された第１導光体とを比較すると、円環部分への入射が遮光され、光源素子が発する光が端面から入射したとき、光散乱部によって反射して光散乱部に対向する第１導光体の側面から出射する第１出射光に対して、円形部分への入射が遮光され、光源素子が発する光が端面から入射したとき、光散乱部によって反射して第２導光体の側面から出射する第２出射光の方が、長手方向と交差する断面における広がりが大きいことを特徴するものである。

本発明によれば、導光体へ入射する光の入射位置の条件を変えることで、反射照明および透過照明が１種類の導光体で実現できるので、反射照明および透過照明を有する照明装置の簡素化が可能になる。

本発明の実施の形態１に係る画像読取装置の断面図である。 実施の形態１に係る照明装置を有する画像読取装置の斜視図である。 実施の形態１に係る照明装置を有する画像読取装置の分解図である。 実施の形態１に係るフレキシブルプリント基板を示す図である。 実施の形態１に係る画像読取装置に含まれる照明装置の側断面図である。 反射照明に適した光束を表した図である。 透過照明に適した光束を表した図である。 導光体の端部端面の中心に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。 導光体の端部端面の中心よりもやや外周に近い位置に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。 導光体の端部端面のほぼ外周に近い位置に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。 端部の端面形状が円である導光体の端部端面の外周に近い円周に光源を設置した場合の、導光体から出射される光束を表した図である。 端部の端面形状が円である導光体の端部端面の焦点に近い円周に光源を設置した場合の、導光体から出射される光束を表した図である。 楕円の２個ある焦点のうちの片方の位置に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。 楕円の中心に向かって焦点からやや離れた位置に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。 楕円のほぼ中心に光源を設置した場合の図である。 画像読取装置の動作タイミングを表した図である。 実施の形態１に係る画像読取装置の全体ブロック図である。 実施の形態１に係る導光体に主走査方向から遮光部のないホルダを組付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る導光体に主走査方向から遮光部を有するホルダを組付けた状態を示す図である。 実施の形態２に係るホルダに遮光部を追加した状態の、反射照明用導光体内の伝播を表した図である。 実施の形態２に係るホルダに遮光部を追加した状態の、透過照明用導光体内の伝播を表した図である。 本発明の実施の形態３に係る導光体の光入射面に遮光領域を設けた状態を示す図である。 実施の形態３に係る導光体の光入射面に遮光領域を設けた状態の、反射照明用導光体内の伝播を表した図である。 実施の形態３に係る導光体の光入射面に遮光領域を設けた状態の、透過照明用導光体内の伝播を表した図である。 本発明の実施の形態４に係る光源の実装領域に遮光領域を設けた状態を示す図である。 実施の形態４に係る光源の実装領域に遮光領域を設けた状態の、反射照明用導光体内の伝播を表した図である。 実施の形態４に係る光源の実装領域に遮光領域を設けた状態の、透過照明用導光体内の伝播を表した図である。 本発明の実施の形態５に係る端部の端面形状が円から一部Ｄカットされた導光体の断面図である。 実施の形態５に係る端部の端面形状が円の一部に突起および四角を組み合わせた導光体の断面図である。 実施の形態５に係る端部の端面形状が円と四角を組み合わせた導光体の端部の断面図である。 実施の形態５に係る端部の端面形状が２種類の楕円を組み合わせた導光体の断面図である。 実施の形態５に係る端部の端面形状が一部重なるように２つ円を組み合わせた導光体の断面図である。 実施の形態５に係る端部の端面形状が一部重なるように２つ楕円を組み合わせた導光体の断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像読取装置の断面図である。図２は、実施の形態１に係る照明装置を有する画像読取装置の斜視図である。図３は、実施の形態１に係る照明装置を有する画像読取装置の分解図である。紙葉１７は画像読取装置の外部にある、読取対象物である。紙葉１７は紙幣、有価証券、小切手などの有価紙葉である。

紙葉１７は、天板ガラス１上を、搬送方向の上流側および下流側に設置されたローラー２０によって、図１上の左右方向（ｙ方向）に搬送される。以下、図１上の左右方向（ｙ方向）を副走査方向といい、上下方向（ｚ方向）を深度方向という。また、図２および図３に示すように、左右方向（ｙ方向）と上下方向（ｚ方向）とで規定される面に対して垂直な方向（ｘ方向）を主走査方向という。また、各図に記載するｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、それぞれ主走査方向、副走査方向および深度方向である。紙葉１７の画像の読み取りは、紙葉１７を一定速度で搬送しながら、画像読取装置を駆動し、走査させることで実現する。

本実施の形態の画像読取装置は、照明装置を有し反射光を受光する画像読取装置９１と、透過光を受光する画像読取装置９１ａとで構成される。画像読取装置９１は、天板ガラス１と、天板ガラス１越しに読取領域１８を照明する反射照明用の導光体２と、読取領域１８ａを照明する透過照明用の導光体３と、導光体２および導光体３のそれぞれの内面に主走査方向に直線状に設けられた光散乱部２１および光散乱部３１とを備える。また、画像読取装置９１は、読取領域１８上の紙葉１７からの反射光を結像するロッドレンズアレイ５と、ロッドレンズアレイ５が結像した光情報を電気信号に変換する光電変換素子アレイ（センサＩＣ）６と、を備える。さらに、画像読取装置９１は、光電変換素子アレイ６を実装するプリント基板７と、プリント基板７に実装された信号処理部５１と、これらの部材を保持する筐体８とを備える。

画像読取装置９１ａは、天板ガラス１ａと、読取領域１８ａ上の紙葉１７からの透過光を結像するロッドレンズアレイ５ａと、ロッドレンズアレイ５ａが結像した光情報を電気信号に変換する光電変換素子アレイ（センサＩＣ）６ａと、を備える。また、画像読取装置９１ａは、光電変換素子アレイ６ａを実装するプリント基板７ａと、プリント基板７ａに実装された信号処理部５１ａと、これらの部材を保持する筐体８ａとを備える。

図３に示すように、光源を実装するフレキシブルプリント基板９およびフレキシブルプリント基板１１と、導光体２および導光体３とは、ホルダ１０およびホルダ１２によって保持されている。フレキシブルプリント基板１１の領域４３および領域４４に、光源が実装される。同様に、フレキシブルプリント基板９にも光源の実装領域がある。ここでは、導光体２および導光体３として、長手方向の端部の端面形状が円または楕円である棒状の導光体の例を記載しているが、これに限らず長手方向の端部の端面形状に円または楕円または放物線の一部を含む棒状の導光体であればよい。このことは、他の実施の形態に関しても同様にあてはまる。

図４は、実施の形態１に係るフレキシブルプリント基板を示す図である。フレキシブルプリント基板９の領域４１および領域４２と、フレキシブルプリント基板１１の領域４３および領域４４とに光源４（図示せず）が実装される。領域４２および領域４４が導光体３に、領域４１および領域４３が導光体２に対応している。光源４は、その光軸が導光体２および導光体３の軸方向を向くように実装される。なお、光源４の発光波長は、前述の光電変換素子アレイ６が感度を有する波長範囲である。検出仕様に応じて、一種類あるいは互いに波長の異なる複数種類の光源４が実装されている。光源４は、フレキシブルプリント基板９および１１を介して、信号処理部５１（図示せず）により、種類毎に点灯／消灯制御される。

図５は、実施の形態１に係る画像読取装置に含まれる照明装置の側断面図である。画像読取装置９１に含まれる照明装置は、光源４と、導光体２および導光体３と、光源４を実装したフレキシブルプリント基板９およびフレキシブルプリント基板１１と、各々導光体２および導光体３とフレキシブルプリント基板９およびフレキシブルプリント基板１１との間にあって両者を保持するホルダ１０およびホルダ１２とで構成される。光源４は、ＬＥＤや有機ＥＬ、ランプ、レーザ光源など発光するものであればどのようなものでもよい。

なお、この照明装置において、少なくとも、導光体２と導光体２の端部に対向して配置された光源４とで、第１照明部（反射光用照明部）を形成し、少なくとも、導光体３と導光体３の端部に対向して配置された光源４とで、第２照明部（透過光用照明部）を形成している。

図５に示すように、導光体２および導光体３は、それぞれホルダ１０およびホルダ１２によって光源に近接するように保持されている。フレキシブルプリント基板９およびフレキシブルプリント基板１１に実装された光源４から出射された光は、導光体２および導光体３の端部端面を光入射面として、導光体２および導光体３に入射する。入射した光は、導光体２および導光体３の内面を全反射しながら進むうちに、その一部が光散乱部２１および光散乱部３１で散乱する。

図６Ａは、反射照明に適した光束を表した図である。図６Ｂは、透過照明に適した光束を表した図である。図６Ａでは、断面が円である導光体２の例を示す。図６Ｂでは、断面が楕円である導光体３の例を示す。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、光散乱部２１および光散乱部３１で散乱した光は、光の反射、屈折の法則に従って、光散乱部２１および光散乱部３１と断面中心に対して反対側の方向へ一定の集光効果を得つつ放射される。導光体２および導光体３から出射された光は、紙葉１７を照明する。

図７Ａは、導光体の端部端面の中心に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。図７Ｂは、導光体の端部端面の中心よりもやや外周に近い位置に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。図７Ｃは、導光体の端部端面のほぼ外周に近い位置に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。図７Ａ〜図７Ｃでは、端部端面が円である導光体２の例を示す。円の焦点は円の中心であり、円の中心から発光した光は円周で反射されると中心に戻ってくる性質がある。そのため、点光源に近い光源４を、図７Ａのように焦点に配置すると、導光体２内を全反射しながら進むものの、導光体の端部端面から主走査方向に見ると、導光体の側面の円周上の特定領域で反射を繰り返すだけとなる。

そのため、光散乱部２１に入射する光の角度は短手方向に０度となり、導光体２から出射される光が副走査方向に広がらず、透過照明に適した平行光に近い状態で紙葉１７に照射される。これに対して、図７Ｂ又は図７Ｃに示すように、光源４の設置位置が導光体２の外周に近ければ近いほど、光散乱部２１の短手方向に様々な角度で入射するようになるため、導光体２から出射される光が副走査方向に広がり反射照明に適した光束で光が出射される。

図８Ａは、端部の端面形状が円である導光体の端部端面の外周に近い円周に光源を設置した場合の、導光体から出射される光束を表した図である。図８Ｂは、端部の端面形状が円である導光体の端部端面の焦点に近い円周に光源を設置した場合の、導光体から出射される光束を表した図である。図８Ａおよび図８Ｂでは、断面が円である導光体２の例を示す。図８Ａのように、導光体２の端部の端面形状の外周に近い円周に沿って光源４を設置すると、導光体２から出射される光が反射照明に適した光束となる。図８Ｂのように、導光体２の端部の端面形状の焦点（中心）に近い円周に沿って光源４を設置すると、透過照明に適した平行光に近い光束となる。ただし、光源４の設置位置が導光体２の外周に近ければ近いほど、導光体２から出射される光が副走査方向に広がるため、紙葉１７上の照度が低下する。よって、導光体２の組付け尤度と照度とがトレードオフになるため、画像読取に必要な照度と組付け尤度とを満たす設置半径内に光源４を設置する必要がある。

従って、図１で示した画像読取装置９１において、導光体３と導光体２とは同一（同一の端部端面形状）の導光体を用い、導光体２の端部の端面形状の外周に近い円周に沿って光源４を設置すると、導光体２から出射される光が反射照明に適した光束となり、導光体３の端部の端面形状の焦点（中心）に近い円周に沿って光源４を設置すると、透過照明に適した平行光に近い光束となる。すなわち、同一の導光体で光源４の配置を変えることにより、反射照明に適した光束及び透過照明に適した平行光に近い光束を得ることができる。

図１では、画像読取装置９１の導光体２は、光散乱部２１によって出射される光が、読取領域１８をおよそ斜め４５度の角度で効率よく照明できる位置に設けられている。

図９Ａは、楕円の２個ある焦点のうちの片方の位置に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。図９Ｂは、楕円の中心に向かって焦点からやや離れた位置に光源を設置した場合の、導光体の内面を全反射しながら進む光線を導光体の端部端面から主走査方向に見た図である。図９Ｃは、楕円のほぼ中心に光源を設置した場合の図である。図９Ａ〜図９Ｃでは、では、端部端面が楕円である導光体２の例を示す。導光体の端部端面が楕円の場合も、端部端面が円の場合と同じように焦点に近い位置に光源４を設置することで、光散乱部２１の短手方向に入射する角度が制限され平行光に近い光束で、焦点から離れた位置に光源４を設置することで広がった光束で、紙葉１７上に照射される。このように、端部端面が楕円の場合でも、端部端面が円の導光体と同様に焦点の光源４を設置位置によって、導光体から出射される光束の出射角度を調整することができる。

上述のような構成により、画像読取装置９１の光電変換素子アレイ６は、画像読取装置９１の導光体２によって照明された読取領域１８上の紙葉１７からの反射光を受光することができる。画像読取装置９１ａの光電変換素子アレイ６ａは、画像読取装置９１の導光体３によって照明された読取領域１８ａ上の紙葉１７からの透過光を受光することができる。反射光および透過光の光情報は信号処理部５１を経由して外部に出力することができる。

なお、光電変換素子アレイ６および光電変換素子アレイ６ａは、自身の有する分光感度スペクトルと各々が受光する反射光および透過光の有するスペクトルとの畳み込み積分値に比例した電気信号を出力する。光電変換素子アレイ６および光電変換素子アレイ６ａ自身の有する分光感度スペクトルは、装置ごとに固定された値である。したがって、互いに発光スペクトルの異なる照明を切り替えながら走査することによって、異なるスペクトルの反射光および透過光の光情報を得ることができる。次に、光源の点灯タイミングと画像読取装置の出力との関係を説明する。

図１０は、画像読取装置の動作タイミングを表した図である。ここでは、導光体２および導光体３に対応した光源として計３種の単波長を有するものを実装した場合を説明する。合計３種類の光源を走査信号に同期しつつ、順次点灯・消灯を繰り返すことにより、走査信号に同期し、かつ、点灯光源種類に対応した光電変換素子アレイ６および電変換素子アレイ６ａの出力が時系列で得られる。

このように、画像読取装置９１を同期制御することによって、例えば、光源４を点灯させるタイミングで、光源４の照明波長に対応した、読取領域１８上の紙葉１７からの反射光の光情報が得られる。同様に、光源４を点灯させるタイミングで、光源４の照明波長に対応した、読取領域１８ａ上の紙葉１７からの透過光の光情報が得られる。また、主走査方向に延在するセンサＩＣに赤緑青などのカラーフィルタを設置したものを、それぞれ副走査方向に並べることで、図１０のように動作タイミングをずらさなくとも色情報を読取ることが可能である。ここでは、画像読取装置９１に３種の異なる波長の光源４を搭載した例を示したが、波長の種類はこれに限らない。

図１１は、実施の形態１に係る画像読取装置の全体ブロック図である。画像読取装置９１の信号処理部５１は、機能構成として、信号出力部５２、ＡＤ変換部５３、黒補正部５４、白補正部５５、および、画像出力部５６を備える。信号出力部５２、ＡＤ変換部５３、黒補正部５４、白補正部５５、および、画像出力部５６の処理は、制御プログラムが、ＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリなどのハードウェアを資源として用いて処理することによって実行する。

信号出力部５２は、各光源４に点灯信号および消灯信号を送る。また、信号出力部５２は、光電変換素子アレイ６に主走査同期信号および副走査同期信号を送る。ＡＤ変換部５３は、光電変換素子アレイ６から出力された電気信号をデジタル変換する。

黒補正部５４は、ＡＤ変換部５３でデジタル変換された電気信号（以下、画像情報という）について、光電変換素子アレイ６の有する黒出力不均一特性が均一になるようにデジタル演算する黒補正処理を行う。白補正部５５は、黒補正処理された画像情報が光電変換素子アレイ６の有する感度不均一特性や照明系および結像系による出力不均一特性が均一になるようにデジタル演算する白補正処理を行う。画像出力部５６は、これらの処理を経た画像情報を外部に出力する。

図１１の例では、画像出力部５６は、画像処理部を備える外部の画像処理装置に画像情報を送信する。画像処理部は、受信した画像情報を利用して、例えば、原稿の複写や紙葉の真偽の判別や流通劣化度合いの判別などを行う。なお、画像処理部は、画像読取装置９１に含んでもよい。

画像読取装置９１ａの信号処理部５１ａも同様に、機能構成として、信号出力部５２ａ、ＡＤ変換部５３ａ、黒補正部５４ａ、白補正部５５ａ、および、画像出力部５６ａを備える。

以上のように、本実施の形態１の画像読取装置によれば、光源の配置により導光体へ入射する光の入射位置の条件を変えることで、反射照明および透過照明が１種類の導光体で実現できるので、反射照明および透過照明を有する照明装置の簡素化が可能になる。具体的には、導光体３の端部の端面形状に含まれる円または楕円または放物線の焦点が含まれる決められた範囲に光源４を配置することで、紙葉１７上の照度分布が透過照明に適したものとなり、導光体２の端部の端面形状に含まれる円または楕円または放物線の焦点が含まれる決められた範囲ではない範囲に光源４を配置することで、紙葉１７上の照度分布が反射照明に適したものとなる。したがって、反射照明および透過照明を同じ導光体で行える。

なお、今回は光源４の配置により、反射照明の光束を広げ、透過照明の光束を集束させる例を示したが、反射照明の導光体の集光能力が弱いときは、導光体の焦点付近に光源４を配置して光束を集束させてもよい。同様に、透過照明の集光能力が強すぎるときは、焦点から光源４を離して配置し光束を広げてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、光源４の配置で導光体２および導光体３の光入射面から光が入射する領域を制限した。しかし、実施の形態１のように、導光体の端部の端面形状内の円周に沿って光源４を並べると設置できる個数に制限があり、多色の光源４を設置する場合、画像読取に必要な光量が不足する可能性がある。

そこで、実施の形態２では、導光体２および導光体３を保持しているホルダに遮光部を設ける。これにより、光源４の配置に関係なく導光体２および導光体３の光入射面から光が入る領域を制限することができる。

図１２は、実施の形態１に係る導光体に主走査方向から遮光部のないホルダを組付けた状態を示す図である。導光体２および導光体３に主走査方向から、遮光部のないホルダ１０およびホルダ１２が組み付けられている。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る導光体に主走査方向から遮光部を有するホルダを組付けた状態を示す図である。導光体２および導光体３は、同一（同一の端部端面形状）の導光体で構成され、図１３は端部端面形状が円である導光体に対応している。導光体２および導光体３に主走査方向から、導光体２の端部端面形状の焦点が含まれる決められた範囲に光が入射しないように遮光部１０２および遮光部１２２を、導光体３の端部端面形状の焦点が含まれる決められた範囲ではない範囲に光が入射しないように遮光部１０３および遮光部１２３を設けたホルダ１０１およびホルダ１２１が組み付けられている。

図１４は、実施の形態２に係るホルダに遮光部を追加した状態の、反射照明用導光体内の伝播を表した図である。図１３に示すようなホルダ１０１およびホルダ１２１を組付けた状態では、光は導光体２内を図１４に示すように伝播する。

図１５は、実施の形態２に係るホルダに遮光部を追加した状態の、透過照明用導光体内の伝播を表した図である。図１３に示すようなホルダ１０１およびホルダ１２１を組付けた状態では、光は導光体３内を図１５に示すように伝播する。

遮光部１０２、遮光部１２２、遮光部１０３および遮光部１２３を設けたホルダ１０１およびホルダ１２１は、光が透過しなければどんな材質でもよいが、照明の効率を考慮すると反射率の高い白樹脂や金属で作製することが望ましい。光源４の発光面の前に遮光部１０２、遮光部１２２、遮光部１０３および遮光部１２３が設置された場合でも、遮光部に当たった光はフレキシブルプリント基板９およびフレキシブルプリント基板１１方向に反射される。

フレキシブルプリント基板９およびフレキシブルプリント基板１１に当たった光はさらに反射されて導光体２の端部端面形状の焦点が含まれる決められた範囲ではない範囲に入射し、導光体３の端部端面形状の焦点が含まれる決められた範囲に入射する。よって、光源４の設置位置によらず、導光体２および導光体３へ入射する領域を制限することができる。この際、フレキシブルプリント基板９およびフレキシブルプリント基板１１に反射率の高い塗料やメッキ、金属蒸着などを行うことでより効率的に光を紙葉１７に照射できる。また、フレキシブルプリント基板を反射率の高いアルミ基板などに変更してもよい。

さらに、導光体２および導光体３に入射して光散乱部２１および光散乱部３１で散乱されず導光体２および導光体３を透過してしまった光も、ホルダ１０１およびホルダ１２１の遮光部１０２、遮光部１２２、遮光部１０３および遮光部１２３の導光体２および導光体３側の面で反射され、導光体２および導光体３に戻されるため効率的に光を紙葉１７に照射できる。なお、導光体２を透過して遮光部１０２および遮光部１２２で反射され、導光体２に再び入射する光は、導光体の端部端面形状の焦点が含まれる決められた範囲から入るが、図７Ｃのような経路で導光体内を伝播してきた光であるため図７Ａのような経路となることはない。

以上のように、本実施の形態２の画像読取装置によれば、遮光部１０２、遮光部１２２、遮光部１０３および遮光部１２３を有するホルダ１０１およびホルダ１２１を設置することで光源４の配置に関係なく導光体に光が入射する領域を制限できる。このため、目的の光束を得られると共に光源４の設置数を増やすことが可能となり、より明るい照明または多色を配置した照明が実現できる。

実施の形態３．
実施の形態３では、導光体２および導光体３の光入射面に遮光領域を設ける。導光体２および導光体３は、同一（同一の端部端面形状）の導光体で構成され、実施の形態３では端部端面形状が円である導光体を例に説明する。遮光領域は光が透過しなければどのような材料でもよいが、照明の効率を考慮すると反射率が高いものが望ましく、白色塗料やシルク印刷、メッキ、金属蒸着、高反射テープなどを設置すればよい。また、インサート成型や２色成型などで導光体２および導光体３自身に板金や白樹脂などを埋め込んでもよい。

図１６は、本発明の実施の形態３に係る導光体の光入射面に遮光領域を設けた状態を示す図である。図１６の例では、導光体２の光入射面の焦点が含まれる決められた範囲の領域に遮光領域２０１、導光体３の光入射面の焦点が含まれる決められた範囲ではない範囲（外周付近）に遮光領域３０１を設ける。

図１７は、実施の形態３に係る導光体の光入射面に遮光領域を設けた状態の、反射照明用導光体内の伝播を表した図である。図１６に示すような導光体２の光入射面の焦点が含まれる決められた範囲の領域に遮光領域２０１を設けた状態では、光は導光体２内を図１７に示すように伝播する。

図１８は、実施の形態３に係る導光体の光入射面に遮光領域を設けた状態の、透過照明用導光体内の伝播を表した図である。図１６に示すような導光体３の光入射面の焦点が含まれる決められた範囲ではない範囲（外周付近）にあたる領域に遮光領域３０１を設けた状態では、光は導光体３内を図１８に示すように伝播する。

以上のように、本実施の形態３の画像読取装置によれば、本実施の形態２と同様に、光源４の設置位置によらず導光体２および導光体３へ入射する光領域を制限することができるため、目的の光束を得られると共に光源４の設置数を増やすことが可能となりより明るい照明または多色を配置した照明が実現できる。

実施の形態４．
実施の形態４では、光源の実装領域に遮光領域を設ける。遮光領域は、光を透過しなければどのようなものでもよいが、照明の効率を考慮すると反射率が高いものが望ましい。たとえば、白色塗料やシルク印刷、メッキ、金属蒸着、光反射テープなどを設置すればよい。導光体２および導光体３は、同一（同一の端部端面形状）の導光体で構成され、実施の形態４では端部端面形状が円である導光体を例に説明する。

図１９は、本発明の実施の形態４に係る光源の実装領域に遮光領域を設けた状態を示す図である。図１９の例では、フレキシブルプリント基板９およびフレキシブルプリント基板１１の光源４が実装された領域４１、領域４２、領域４３および領域４４上にそれぞれ、遮光領域４１１、遮光領域４２１、遮光領域４３１および遮光領域４４１を設ける。遮光領域４１１および遮光領域４３１はそれぞれ、領域４１および領域４３の中心付近の領域に設けられる。遮光領域４２１および遮光領域４４１はそれぞれ、領域４２および領域４４の外周付近に設けられる。

図２０は、実施の形態４に係る光源の実装領域に遮光領域を設けた状態の、反射照明用導光体内の伝播を表した図である。図１９に示すような対向する導光体２の光入射面の焦点が含まれる決められた範囲にあたる光源の実装領域に遮光領域を設けた状態では、光は導光体２内を図２０に示すように伝播する。

図２１は、実施の形態４に係る光源の実装領域に遮光領域を設けた状態の、透過照明用導光体内の伝播を表した図である。図１９に示すような対向する導光体３の光入射面の焦点が含まれる決められた範囲ではない範囲（外周付近）にあたる光源の実装領域に遮光領域を設けた状態では、光は導光体３内を図２１に示すように伝播する。

以上のように、本実施の形態４の画像読取装置によれば、実施の形態２および実施の形態３と同様に、光源４の設置位置によらず導光体２および導光体３へ入射する光領域を制限することができるため、目的の光束を得られると共に光源４の設置数を増やすことが可能となりより明るい照明または多色を配置した照明が実現できる。

実施の形態５．
実施の形態１から実施の形態４では円や楕円といった端部の端面形状の焦点がはっきりとした導光体を扱っていたが、実施の形態５では端部の端面形状の焦点がはっきりと定まらない導光体を扱う。以下、光散乱部２１を備える導光体２の端部の端面形状の焦点がはっきりと定まらない場合の、みなし焦点の設定の仕方について説明するが、導光体３についても同様である。

図２２は、本発明の実施の形態５に係る端部の端面形状が円から一部Ｄカットされた導光体の断面図である。この場合、端部の端面形状が円の導光体２と異なり完全な焦点は存在しない。しかし、導光体の端部の端面形状の一部は円であるため、その焦点はＤカットされる前の円の焦点とみなすことができる。したがって、図２２に示すような端部の端面形状である場合には、円で近似したときの近似曲線１９の焦点を、導光体２の端部端面のみなし焦点Ｆとする。

図２３は、実施の形態５に係る端部の端面形状が円の一部に突起および四角を組み合わせた導光体の断面図である。端部の端面形状が円と四角を組み合わせた導光体２では、焦点が存在する光散乱部２１と対向した円の部分のみで近似を行えばよい。よって近似曲線１９も円形であるため、みなし焦点Ｆは導光体２の端部の端面形状のほぼ中央となる。また、導光体２の側面に突起部２２も追加されているが、導光体２の断面積に対して面積が小さく、導光体２内の導光に大きく影響を与えないため無視してよい。

図２４は、実施の形態５に係る端部の端面形状が円と四角を組み合わせた導光体の端部の断面図である。端部の端面形状が円の一部を削ったような形状の例である。この場合の近似曲線１９も円形となり、みなし焦点Ｆは導光体２の端部の端面形状のほぼ中央となる。

図２５は、実施の形態５に係る端部の端面形状が２種類の楕円を組み合わせた導光体の断面図である。この場合、光散乱部２１に対向する面の近似曲線１９ａと光散乱部２１が設置されている面の近似曲線１９ｂに対して、みなし焦点Ｆを決める。今回の近似曲線１９ａと近似曲線１９ｂはともに楕円であるため、みなし焦点Ｆａとみなし焦点Ｆｂが２個ずつあり、合計４個のみなし焦点Ｆがあることになる。ただし、光散乱部２１に近いみなし焦点Ｆａは導光体２の端部の端面形状の外に位置しているため、無視してもよい。

図２６は、実施の形態５に係る端部の端面形状が一部重なるように２つ円を組み合わせた導光体の断面図である。この場合、端部の端面形状に含まれるそれぞれの円に対して近似曲線１９ａと近似曲線１９ｂを設定し、その焦点を導光体の端部の端面形状のみなし焦点Ｆとする。図２６での近似曲線１９ａおよび近似曲線１９ｂはともに円形であるため、みなし焦点Ｆａとみなし焦点Ｆｂの２つとなる。また、図２６では円を組み合わせた場合を示したが、楕円との組み合わせや２個以上の形状の組み合わせの場合も同様に、近似曲線１９をもとめ、その焦点を導光体のみなし焦点Ｆとすればよい。

図２７は、実施の形態５に係る端部の端面形状が一部重なるように２つ楕円を組み合わせた導光体の断面図である。この場合も図２５と同様に２つの楕円を近似曲線１９ａおよび近似曲線１９ｂとすればよい。図２７の場合は図２５と異なり４つすべてのみなし焦点Ｆａとみなし焦点Ｆｂが導光体の端部端面の中にあるため、すべてのみなし焦点Ｆａとみなし焦点Ｆｂを考慮して光源４や遮光領域２０１などを配置する必要がある。

以上のように、本実施の形態５の画像読取装置によれば、導光体の端部の端面形状に含まれる円または楕円または放物線の近似曲線の焦点を導光体の端部の端面形状の焦点とみなすことで、端部の端面形状の焦点がはっきりと定まらない導光体でも、用いることができる。図示しないが、端面形状に放物線の一部が含まれる場合にも、同様に放物線の近似曲線の焦点を導光体の端部端面形状の焦点とみなすことができる。

上記実施の形態は、いずれも本発明の趣旨の範囲内で各種の変形が可能である。上記実施の形態は本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。本発明の範囲は実施形態よりも添付した請求項によって示される。請求項の範囲内、および発明の請求項と均等の範囲でなされた各種変形は本発明の範囲に含まれる。

本出願は２０１４年３月１７日に出願された、明細書、特許請求の範囲、図および要約書を含む日本国特許出願２０１４−０５３３３５号に基づく優先権を主張するものである。この元となる特許出願の開示内容は参照により全体として本出願に含まれる。

本発明は、例えば、ファクシミリやコピー機、有価紙葉の読取装置などの画像読取装置に利用することができる。

１，１ａ 天板ガラス、２，３ 導光体、４ 光源、５，５ａ ロッドレンズアレイ、６，６ａ 光電変換素子アレイ、７，７ａ プリント基板、８，８ａ 筐体、９，１１ フレキシブルプリント基板、１０，１２，１０１，１２１ ホルダ、１７ 紙葉、１８，１８ａ 読取領域、１９，１９ａ，１９ｂ 近似曲線、２０ ローラー、２１，３１ 光散乱部、２２ 突起部、４１〜４４ 領域、５１，５１ａ 信号処理部、５２，５２ａ 信号出力部、５３，５３ａ ＡＤ変換部、５４，５４ａ 黒補正部、５５，５５ａ 白補正部、５６，５６ａ 画像出力部、９１，９１ａ 画像読取装置、１０２，１０３，１２２，１２３ 遮光部、２０１，２１１，３０１，３１１，４１１，４２１，４３１，４４１ 遮光領域、Ｆ，Ｆａ，Ｆｂ みなし焦点。

Claims (5)

1. 少なくとも円または楕円または放物線の一部を含む外周形状である端面を有する棒状の導光体と、前記導光体の長手方向に沿って前記導光体に形成された光散乱部と、前記端面に対向して設けられ、前記端面の焦点を中心とした円周に沿って配列された複数の光源素子と、を備え、
   前記導光体は、第１導光体及び第２導光体を有し、前記円周のうち、前記焦点寄りに前記光源素子が配列された第１光源素子配列の前記第１導光体と、前記第１光源素子配列に対して前記端面の外周寄りに、前記光源素子が配列された第２光源素子配列の前記第２導光体とを比較すると、
   前記第１光源素子配列の前記光源素子が発する光が前記端面から入射したとき、前記光散乱部によって反射して前記光散乱部に対向する前記第１導光体の側面から出射する第１出射光に対して、前記第２光源素子配列の前記光源素子が発する光が前記端面から入射したとき、前記光散乱部によって反射して前記第２導光体の側面から出射する第２出射光の方が、前記長手方向と交差する断面における広がりが大きい照明装置。
2. 少なくとも円または楕円または放物線の一部を含む外周形状である端面を有する棒状の導光体と、前記導光体の長手方向に沿って前記導光体に形成された光散乱部と、前記端面に対向して設けられた光源素子とを備え、
   前記導光体は、第１導光体及び第２導光体を有し、前記端面の焦点を含む円形部分への入射が遮光された前記第２導光体と、前記端面における前記円形部分の周囲である円環部分への入射が遮光された前記第１導光体とを比較すると、
   前記円環部分への入射が遮光され、前記光源素子が発する光が前記端面から入射したとき、前記光散乱部によって反射して前記光散乱部に対向する前記第１導光体の側面から出射する第１出射光に対して、前記円形部分への入射が遮光され、前記光源素子が発する光が前記端面から入射したとき、前記光散乱部によって反射して前記第２導光体の側面から出射する第２出射光の方が、前記長手方向と交差する断面における広がりが大きい照明装置。
3. 前記第１導光体は前記第１出射光を出射し、前記第２導光体は前記第１出射光と異なる角度の前記第２出射光を出射する、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第１導光体の前記端面と、前記第２導光体の前記端面とが、同一形状である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 読取対象物に光を照射する前記長手方向である主走査方向に延在する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置と、
   前記照明装置から照射され、前記読取対象物から反射された光または前記読取対象物を透過した光を結像するロッドレンズアレイと、
   前記ロッドレンズアレイで結像された光を電気信号に変換する光電変換素子アレイと、 を備える画像読取装置。

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