JP6340932B2 - スキャナー - Google Patents

Description

本発明は、スキャナーに関する。

従来、スキャナー（画像読み取り装置）に組み込まれる照明装置の光源には、冷陰極管が多く使用されていた。しかし、冷陰極管は、電力を多く消費し、特殊な駆動回路が必要であり、また、内部に水銀蒸気を封入しているため環境への負荷が高い、等といった理由により、冷陰極管に替わる光源として、ＬＥＤが使用されるようになってきている（特許文献１，２参照）。

特開平８‐２２０８１号公報 特開２００５‐３１１４５７号公報

スキャナーの光源としてＬＥＤを使用する場合、明るさのムラが問題となる。ＬＥＤは、冷陰極管と異なりほぼ点光源であるため、光源としてＬＥＤを複数用いた場合に、照らされる原稿において明るさの濃淡が生じ（つまり明るさのムラが生じ）、このようなムラがセンサーによる原稿の読み取り結果に表れてしまう。

また、前記光源としてＬＥＤを用いる場合、冷陰極管を用いていた場合と同様の読み取りの品質を保つためには、冷陰極管を用いていた場合と同様の明るさ（光量）を実現するための工夫が求められる。

本発明は上述の課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、点光源を使用する場合に、明るさのムラを抑制し、かつ／又は明るさを向上させることが可能なスキャナーを提供する。

本発明の態様の一つは、複数の光源を第１方向に並べて設けた光源ユニットからの光を原稿に照射して、当該原稿のスキャンを実行するスキャナーであって、前記光源ユニットは、乱反射面とプリズム板とを有し、前記乱反射面と前記プリズム板とは、前記光源からの光が当該乱反射面で反射した後に当該プリズム板を透過して前記原稿に向かう位置に設けられ、前記プリズム板は、前記原稿側に一定方向に連続して並ぶ複数の三角プリズムを有し、前記乱反射面側に平面を有する構成としている。

当該構成によれば、複数の光源から発せられた光は、乱反射面で乱反射した後にプリズム板を透過して原稿を照射する。そのため、光源から発せられてから原稿を照射するまでの光量の損失が少なく、また、原稿を照らす光が均一化される（明るさのムラが抑制される）。なお本願では、理想的な点光源ではない、ある程度の大きさ（例えば、スキャン対象となる原稿の最大サイズよりも十分小さい大きさ）を持った光源も点光源と呼ぶものとする。

本発明の態様の一つは、前記一定方向とは、前記第１方向であり、前記三角プリズムは、前記第１方向に直交する第２方向へ延伸している構成としてもよい。
当該構成によれば、原稿に照射される光の前記第１方向における明るさのムラが抑制される。

明るさのムラを少なくするには、できるだけ光源を密に配置することが重要である。このような観点から、前記第１方向における前記光源の間隔は２０ミリ以下であるとしてもよい。
また、前記ムラを目立たなくするには、三角プリズムの間隔をできるだけ密にした方が良い。このような観点から、前記一定方向における前記三角プリズムの間隔は、前記第１方向における前記光源の間隔の１％以下であるとしてもよい。

本発明の態様の一つは、前記光源ユニットは、前記プリズム板の前記第１方向に直交する第２方向における一端側に、前記光源を前記第１方向に複数並べた第１光源列を有し、前記プリズム板の前記第２方向における他端側に、前記光源を前記第１方向に複数並べた第２光源列を有し、前記第１光源列の光源と前記第２光源列の光源とは、前記第１方向において位置がずれて配置されているとしてもよい。
当該構成によれば、プリズム板の両側に光源の列（第１光源列および第２光源列）を設けることで、原稿をより万遍なく同等の明るさで照らすことができる。また、第１光源列の光源と第２光源列の光源とが第１方向において位置がずれて配置されているため、第１光源列および第２光源列の全体で、第１方向における光源の密度を向上させていると言える。

本発明の態様の一つは、前記光源ユニットは、前記光源が発した光を反射させて前記乱反射面を照らす反射板を有するとしてもよい。
当該構成によれば、光源が発した光をより確実に乱反射面で乱反射させることができる。

本発明の態様の一つは、前記光源ユニットは、前記プリズム板を透過した光を前記原稿に照射するための出射口を有し、前記反射板は、前記出射口と重ならない位置に設けられているとしてもよい。
当該構成によれば、反射板の存在によって出射口が狭められないため、乱反射面で反射しプリズム板を透過した光を効率的に出射口へ導くことができる。

本発明の態様の一つは、スキャナーは、前記原稿を保持するためのプラテンガラスと、前記プラテンガラスの前記光源ユニットが配置された側とは逆側に配置され、前記プラテンガラスに保持された前記原稿を読み取るための光学系と、を有し、前記プリズム板は、前記光学系の被写界深度の外側に配置されているとしてもよい。
当該構成によれば、プリズム板が、光学系の被写界深度の外側に配置されているため、プリズム板における三角プリズム群による模様（筋状の模様）が光学系によって読み取られることを回避できる。

本発明の態様の一つは、前記光源ユニットは、ドーム型の屋根を有する空間に少なくとも前記光源と前記プリズム板とを収容し、当該ドーム型の屋根の内面を前記乱反射面とした構成としてもよい。
当該構成によれば、曲面で形成された乱反射面によって、乱反射面とプリズム板との間の空間の明るさがより均一化されるため、プリズム板を透過して原稿を照らす光のムラが抑制される。

本発明の態様の一つは、前記光源ユニットは、少なくとも前記光源と前記プリズム板とを収容する空間の内面であって前記乱反射面を含む面の色を白色としてもよい。
当該構成によれば、光源が発した光の損失を極力抑えて原稿を照らすことができる。

本発明の態様の一つは、前記乱反射面は、ガウス散乱よりもランバート散乱に近い散乱特性を有するとしてもよい。
当該構成によれば、ガウス散乱よりもランバート散乱に近い散乱特性を有する乱反射面を用いることにより、原稿を照射する際の明るさを、より均一化かつ向上させることができる。前記乱反射面は、前記ランバート散乱に近い光散乱フィルムで構成されるとしてもよい。

本発明の態様の一つは、前記三角プリズムが並ぶ方向が互いに異なる複数枚の前記プリズム板を重ねて配置するとしてもよい。
当該構成によれば、原稿を照射する光強度をより向上させることができる。

本発明の技術的思想は、上述したスキャナーのみによって実現されるものではない。例えば、スキャナーが備える構成の一部（光源ユニット等）を一つの発明として捉えることができる。また、スキャナーは、原稿を読み取る機能以外の機能を併せ持った複合機であってもよい。

スキャナーの主要部を例示する斜視図。 照明装置を例示する断面図。 点光源列とプリズム板との位置関係を例示する図。 プリズム板（第１のプリズム板）を例示する斜視図。 三角プリズムを含むプリズム板の一部を例示する図。 照明装置が出射する光の軌跡を示す図。 光の角度および強度に応じた分布を示す図。 第１のプリズム板を使用した場合の光強度の分布を示す図。 第２のプリズム板を使用した場合の光強度の分布を示す図。 プリズム板（第２のプリズム板）を例示する斜視図。 第１のプリズム板を第２のプリズム板の上に重ねて使用した場合の光強度の分布を示す図。 第２のプリズム板を第１のプリズム板の上に重ねて使用した場合の光強度の分布を示す図。 プリズム板を使用しない場合の光強度の分布を示す図。 ランバート散乱特性とガウス散乱特性との比に対する明るさの比を示した図。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかるスキャナー１０の主要部を斜視図により例示している。スキャナー１０は、読み取り対象となる不図示の原稿（透過原稿）を照射する照明装置２０と、原稿を読み取る光学系３０とを少なくとも有する。照明装置２０は、光源ユニットの一例である。光学系３０としては、例えば、密着光学系としてのコンタクトイメージセンサーモジュール（ＣＩＳＭ）や、ＣＣＤを用いた縮小光学系等が採用される。

照明装置２０と光学系３０とは、原稿を保持するためのプラテンガラス４０を挟んで対峙している。プラテンガラス４０の上（照明装置２０側）に原稿が置かれる。原稿は、プラテンガラス４０に直接置かれてもよいし、いわゆるフィルムホルダー等に保持された状態でプラテンガラス４０に間接的に置かれてもよい。

照明装置２０および光学系３０は、所定方向（図１ではＸ方向）を長手方向として構成されており、当該Ｘ方向に直交するＺ方向に沿って、同期して移動可能である。つまり、スキャナー１０では、照明装置２０および光学系３０がこのように同期して移動することにより、プラテンガラス４０に置かれた原稿の全範囲をスキャンすることができる。

スキャナー１０が水平面に設置されてプラテンガラス４０が水平となっている場合を想定すると、Ｘ方向およびＺ方向は水平方向を向き、Ｘ方向およびＺ方向に直交するＹ方向は、鉛直方向（上下方向）を向く。Ｘ方向は「第１方向」に該当し、Ｚ方向は「第２方向」に該当する。なお、スキャナー１０は、原稿を読み取る機能（スキャン機能）のみを有する製品である以外にも、印刷機能やファクシミリ機能等の他の機能をも併せ持った複合機（複合機の一部）や複合システムであってもよい。また、スキャナー１０は、原稿を透過させた光を読み取る透過型のスキャナーに限定されず、原稿が反射した光を読み取る反射型のスキャナーであってもよい。

図２は、Ｘ方向に垂直な面（Ｙ‐Ｚ面）による照明装置２０の断面を例示している。照明装置２０内の空間Ａには、点光源としてのＬＥＤ２１と、プリズム板２２とが少なくとも配置されている。ここで点光源の概念には、大きさを持たない理想的な点光源に限られず、ＬＥＤやＬＥＤ以外の点光源も含むものとするが、ここでは一例として、ＬＥＤ２１を示している。ＬＥＤ２１は、白色ＬＥＤである。後述するように（図３参照）、ＬＥＤ２１は、第１方向に沿って複数並べられている。

空間Ａは、ドーム型の屋根（蓋）２３を有し、屋根２３の内面は、乱反射面２３ａとされている。乱反射面２３ａとプリズム板２２とは、ＬＥＤ２１からの光が乱反射面２３ａで乱反射した後にプリズム板２２を透過して原稿に向かう位置に設けられている。
ＬＥＤ２１は、図２から判るように、空間Ａにおいて両側（Ｚ方向における両側）に配置されており、光を発する出射面２１ａが乱反射面２３ａを向くように設けられている。ＬＥＤ２１は、例えば、出射面２１ａが水平よりも所定程度（５０度程度）上を向いた角度で配置されている。ＬＥＤ２１は、ＬＥＤ２１を発光させるための回路等を搭載した基板２４に据え付けらえている。基板２４の内面は、屋根２３の内面と連続しており、屋根２３の内面とともに空間Ａの天井を形成している。なお、図２から判るように、照明装置２０内部の構成は、概略、左右（図２における左右）対称となっている。

プリズム板２２は、乱反射面２３ａと対峙する位置に、水平に保持されている。なお本明細書において、水平、直交、平行、等と表現した場合、それらは厳密な水平、直交、平行だけを意味するのではなく、ある程度の誤差（例えば、＋−１，２度程度の誤差）も許容するものとする。プリズム板２２は、上側（乱反射面２３ａ側）を平面２２ａとし、下側（原稿側）をプリズム形成面２２ｂとした、透明な部材である。

照明装置２０は、空間Ａ内に、ＬＥＤ２１が発した光を反射させて乱反射面２３ａを照らす反射板２５を更に有する。反射板２５は、ＬＥＤ２１の近傍（ＬＥＤ２１の出射面２１ａよりも下方）において、空間Ａの中央側へ突出するように設けられており、かつ乱反射面２３ａと対峙している。反射板２５は、例えば、銀等をプラスチック等の板状の部材に蒸着し、かつ表面を保護用のフィルムで覆って構成された部材である。図２の例では、反射板２５の図の中央側に伸びている面は、水平よりも所定程度（５度程度）起き上がった状態で傾いている。

照明装置２０は、プリズム板２２よりも下側（原稿側）において空間Ａを開口させる出射口２６を有する。つまり、照明装置２０は、出射口２６を通過した光により原稿を照射する。出射口２６は、照明装置２０と同様にＸ方向を長手方向としており、全体が略矩形とされている。なお、符号ｄは、出射口２６のＺ方向の幅（出射口幅）を示している。符号ｅは、Ｙ方向における、出射口２６から乱反射面２３ａ（乱反射面２３ａの中央位置）までの距離（ドーム高さ）を示す。符号ｆは、左右のＬＥＤ２１（図３に示す点光源列２７に属するＬＥＤ２１と点光源列２８に属するＬＥＤ２１）のＺ方向における中心（出射面２１ａの中心）間距離（列間距離）を示す。符号ｇは、Ｙ方向における、出射口２６からＬＥＤ２１（出射面２１ａの中心）までの距離（ＬＥＤ高さ）を示す。符号ｈは、Ｙ方向における、出射口２６からプリズム板２２までの距離（プリズム板高さ）を示す。

また図２から判るように、反射板２５は、その先端部２５ａが、Ｚ方向において出射口２６の近い側の端よりも空間Ａの中央側へ突出していない。つまり、反射板２５は、Ｚ方向において出射口２６の範囲と重ならない位置に設けられている。このように反射板２５が出射口２６と重ならない位置に設けられることにより、出射口２６が狭められず、出射口２６から出射する光量の損失が防止される。

さらに本実施形態では、空間Ａ（出射口２６より中側の空間）に露出する部位の色を、ＬＥＤ２１、反射板２５およびプリズム板２２を除いて、全て白に統一している。つまり、乱反射面２３ａはもちろん、空間Ａに露出する基板２４の面や、プリズム板２２から出射口２６に至る側面等は、全て白色とされている。このように、空間Ａに露出する部位の色を白色とすることで、空間Ａ内での光の反射を促進し（光の吸収を抑え）、原稿に照射される光の損失を極力少なくしている。

図３は、ＬＥＤ２１およびプリズム板２２の配置を、上側からの視点（Ｙ方向と平行な視点）により例示している。図３では、ＬＥＤ２１とプリズム板２２以外の構成は、図示を省略している。プリズム板２２は、照明装置２０と同様に、Ｘ方向を長手方向としており、全体が略矩形とされている。図３に表れているプリズム板２２の部位は、平面２２ａである。

プリズム板２２のＺ方向における一端側には、ＬＥＤ２１をＸ方向に複数並べた列（点光源列）２７が設けられ、プリズム板２２のＺ方向における他端側には、ＬＥＤ２１をＸ方向に複数並べた列（点光源列）２８が設けられている。点光源列２７，２８のいずれか一方が、第１、第２光源列のいずれか一方に該当し、点光源列２７，２８の他方が、第１、第２光源列の他方に該当する。また、点光源列２７，２８のいずれか一方を構成するＬＥＤ２１の数は、点光源列２７，２８の他方を構成するＬＥＤ２１の数より１つ多い。もちろん、点光源列２７と点光源列２８のＬＥＤ数を同じとして、ＬＥＤピッチ（下記間隔ｉ）の半分だけ互いの列をＸ方向においてずらせて配置してもよい。この場合、点光源列２７のＬＥＤ基板と点光源列２８のＬＥＤ基板を同一にできる。明るさのムラを少なくするには、点光源列２７（点光源列２８）におけるＬＥＤ２１の間隔ｉ（点光源列内でのＸ方向におけるＬＥＤ２１の中心間距離）は、できるだけ小さい方がよい。一方で、ＬＥＤ２１同士を接近させ過ぎると、ＬＥＤ２１を適切に放熱させることができない。このような観点から本実施形態では、間隔ｉを２０ｍｍ以下としており、より具体的には、間隔ｉを、５ｍｍ〜２０ｍｍの数値範囲の中で設定している。

また、図３から判るように、点光源列２７のＬＥＤ２１と点光源列２８のＬＥＤ２１とは、Ｘ方向において位置がずれて配置されている。具体的には、点光源列２７のＬＥＤ２１と点光源列２８のＬＥＤ２１とは、ｉ／２だけ、Ｘ方向に位置がずれている。かかる構成とすることで、点光源列２７，２８全体のＬＥＤ２１のピッチを、ｉ／２とすることができ、より明るさを均一化することができる。

図４は、プリズム板２２の一部を斜視図により例示している。また、図５は、プリズム板２２に形成された複数の三角プリズム２９を、当該プリズムの三角形の断面に垂直な視点で示している。図４，５に示すように、プリズム板２２のプリズム形成面２２ｂにおいては、複数の三角プリズム２９がＸ方向（所定方向の一例）に連続して並んでいる。つまり、各三角プリズム２９は、当該プリズムの三角形の断面をＸ方向と平行としている。また、図４によれば、それぞれの三角プリズム２９は、Ｚ方向に延伸してＺ方向を長手方向としている。三角プリズム２９の前記三角形の断面は、図５に示すように、例えば、原稿側に突出する角を直角とした二等辺三角形である。

Ｘ方向における三角プリズム２９の間隔ｊは、例えば、５０μｍである。むろん実際の製品においては、三角プリズム２９の形状や間隔には誤差が存在する。また、三角プリズム２９の形状や間隔は、上述したものに限られない。また、三角プリズム２９の間隔ｊは、上述したＬＥＤ２１の間隔ｉ（図３参照）の１％以下である。例えば、間隔ｊが５０μｍであり、間隔ｉが１０ｍｍであれば、間隔ｊは、間隔ｉの０．５％である。

プリズム板２２は、光学系３０の被写界深度の外側に配置されている。光学系３０は、基本的には、原稿が置かれるプラテンガラス４０の上面（照明装置２０側の面）近辺に焦点が合うように設計されている。被写界深度とは、このように焦点が合わされている場合に、焦点がある程度合った状態で光学系３０により読み取られる範囲（Ｙ方向に沿った一定範囲）を指す。本実施形態では、プリズム板２２が、このような被写界深度の範囲に含まれない位置に配置されるように、プリズム板高さｈを設定している。かかる構成によれば、プリズム形成面２２ｂにおける三角プリズム２９群による模様（筋状の模様）が光学系３０が備えるセンサーに結像されることが、回避される。

このような照明装置２０によれば、各ＬＥＤ２１の出射面２１ａから出射された光のある一部は乱反射面２３ａに当たって反射され、各ＬＥＤ２１の出射面２１ａから出射された光の他の一部は反射板２５に当たって反射して乱反射面２３ａに当たる。これにより、乱反射面２３ａとプリズム板２２とで挟まれた空間は、乱反射を繰り返して散乱した光で満たされ、均一的な明るさとなる。そして、このように乱反射面２３ａで反射した後の光が、プリズム板２２を透過する（プリズム板２２の平面２２ａに入射し、プリズム形成面２２ｂから出射する）。従って、出射口２６の全域に亘って明るさが均一化された光が出射口２６から出射され、原稿を照らす。この結果、ムラが抑制された高品質な読み取り結果が得られる。

また、乱反射面２３ａで乱反射した光は、三角プリズム２９を通過する際に指向性がある程度整えられる。具体的には、プリズム板２２の平面２２ａに入射する光は、Ｚ方向に垂直な面（Ｘ‐Ｙ面）に投影したときの当該平面２２ａに対して成す入射角度が約４５度以上である場合、三角プリズム２９から出射する際に、三角プリズム２９と空気との境界面で屈折し、Ｙ方向と成す角度をより小さくして出射する。一方、当該入射角度が約４５度より小さい光の場合は、三角プリズム２９により、再び平面２２ａの側へ戻る方向へ反射や屈折することで、乱反射面２３ａとプリズム板２２とで挟まれた空間へ戻る。このように戻った光は、再度、乱反射面２３ａとプリズム板２２とで挟まれた空間内で乱反射を繰り返して、プリズム板２２の平面２２ａへ入射する。この結果、三角プリズム２９を通過する光の向きは、Ｚ方向からの視点で見たとき、理論的には、図５に示すようにＹ方向に対して約４５度以内の範囲に揃えられる。

このように三角プリズム２９によって、原稿側へ向かう光の向きが揃えられることで、光学系３０が読み取る原稿の範囲がより明るく照らされる。また、光学系３０がセンサーに取り込み可能な光の方向は、Ｙ方向を中心としてある程度限定されているが、このように三角プリズム２９によって、原稿側へ向かう光の向きが揃えられることで、光学系３０が受ける光量が増し、より高品質な読み取り結果が得られるようになる。

図２において、例えば、出射口幅ｄは９ｍｍ、ドーム高さｅは１０ｍｍ、列間距離ｆは１４ｍｍ、ＬＥＤ高さｇは６ｍｍ、プリズム板高さｈは５ｍｍ、程度とされる。また、これら寸法を採用した場合、図２に示した断面における屋根２３の内面（乱反射面２３ａ）の曲率半径ｒは１０．５ｍｍとする。

また、前記各寸法を採用した場合、反射板２５は、乱反射面２３ａから４ｍｍ以内の範囲に設けられる。このように、反射板２５を乱反射面２３ａに比較的近い位置に設けるとともに図示するような形状とする。ＬＥＤ２１が発した光は、出射口２６へ直接進むことが防止され、全てが乱反射面２３ａに（直接あるいは反射板２５で反射した上で）当たるようになる。この結果、乱反射面２３ａとプリズム板２２とで挟まれた空間における光の散乱が、より促進され、原稿を均一的な明るさで照らすことができる。また、反射板２５は、上述したように水平よりも所定程度（５度程度）起き上がった状態で傾いている。そのため、ＬＥＤ２１が発した光により、的確に乱反射面２３ａの中央付近を照らすことができ、前記光の散乱が促進される。反射板２５の形状は図示する物に限られないが、ＬＥＤ２１が発した光は、出射口２６へ直接進むことを防止し、全てが乱反射面２３ａに当たるようにすることが望ましい。

さらに、前記各寸法を採用した場合、ＬＥＤ２１は、Ｚ方向において、出射口２６の近い側の端から２ｍｍ以上（空間Ａの中央から遠ざかる側へ）離れて位置する。このように、ＬＥＤ２１を出射口２６からある程度離れた位置に配置することにより、乱反射面２３ａの、特に、出射口２６と対峙する範囲における明るさのムラを低減させ、よりムラの少ない明るさで原稿を照らすことができるようになる。
むろん上述した各構成についての具体的寸法は一例に過ぎず、このような具体的寸法によって本発明の開示範囲が狭められることは無い。

以下に、本実施形態による効果をさらに説明する。
図６ａは、本実施形態にかかる照明装置２０が出射する光の軌跡をＸ‐Ｙ面に示している。また図６ｂは、図６ａに対する比較例であり、プリズム板２２を有さない場合の照明装置２０が出射する光の軌跡をＸ‐Ｙ面に示している。図６が示すＸ‐Ｙ面の、Ｚ方向の位置は、Ｚ＝０（ｍｍ）である。Ｚ＝０は、Ｚ方向における照明装置２０の中心位置に該当する（図３参照）。図６ａにおいて符号２２で示す位置は、プリズム板２２が存在する位置である。図６ａ，６ｂはいずれも、照明設計解析ソフトウェアであるＬｉｇｈｔ Ｔｏｏｌｓ（登録商標）を用いてシミュレーションを行った結果を示している。

図６ａに示すように、本実施形態の照明装置２０によれば、プリズム板２２より上の空間（乱反射面２３ａと平面２２ａとの間の空間）に拡散した大量の光が溜まっており、プリズム板２２より下（出射口２６側）へ、ある程度出射方向が揃えられた光が出射していることが判る。一方、プリズム板２２を有さない場合（図６ｂ）は、図６ａと比較すると、光の軌跡が疎らであり（つまり光量が少なく）、かつ、光の出射方向が揃っていない。

図７ａは、図６ａに示した各軌跡の光の、角度および強度に応じた分布を示し、図７ｂは、図６ｂに示した各軌跡の光の、角度および強度に応じた分布を示している。図７の円グラフにおいては、９０度は、Ｙ方向のプラス側つまり乱反射面２３ａ側を示し、−９０度は、Ｙ方向のマイナス側つまり出射口２６側を示している。また、図７の円グラフの半径方向は、光の強度を示している。図７ａによれば、図７ｂと比較すると、−９０度方向により強い（約１．４倍強い）光が出射されており、かつ出射されている光量も全体的に多いことが判る。また、図７ａでは、出射される光の分布がおよそ−４０度〜−１４０度の範囲に収まっており、−３０度〜−１５０度の範囲（あるいはそれよりも広角な範囲）に光の分布が広がっている図７ｂと比較して、原稿へ向かう光の方向性がより揃えられていることが判る。このような図６，７からも、本実施形態によって光学系３０が受ける光量の増加が実現されることが判る。

図８ａ，８ｂ，８ｃはそれぞれ、本実施形態にかかる照明装置２０が出射する光の強度（Ｗ／ｍｍ^２）分布であり、前記照明設計解析ソフトウェアを用いてシミュレーションを行った結果を示している。尚、ＬＥＤ２１は、点光源列２７に２５個、点光源列２８に２４個配置してあり、ＬＥＤ２１は１個当たり１Ｗの光出力、合計４９Ｗを出力している。図８ａ，８ｂ，８ｃにおける横軸（単位はｍｍ）は、Ｘ方向の位置を示し、Ｘ＝０は、Ｘ方向における照明装置２０の中心位置に該当する。また、図８ｂは、Ｚ＝０の位置における分布、図８ａは、Ｚ＝−２ｍｍの位置（図３参照）における分布、図８ｃは、Ｚ＝＋２ｍｍの位置（図３参照）における分布をそれぞれ示している。なお、後述の図９，１１，１２，１３に示す各強度分布についても、横軸、縦軸およびＺ値の意味は、図８と同様の解釈となる。また、図８（図９，１１，１２，１３も同様）はいずれも、Ｙ方向については定義していないが、例えば、Ｙ方向における出射口２６の位置（高さ）で得られる分布である。

以下では、図４，５に示したプリズム板２２を、第１のプリズム板とも呼ぶ。第１のプリズム板とは、図４，５に示したプリズム板２２を、後述の図１０に示すプリズム板２２（第２のプリズム板とも呼ぶ。）と区別するための便宜上の表現である。

図８ａ，８ｂ，８ｃ（同様に図６ａおよび図７ａ）は、プリズム板２２として第１のプリズム板を使用した場合のシミュレーション結果である。一方、図１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、図６ｂおよび図７ｂと同様、プリズム板２２を使用しない場合の、前記照明設計解析ソフトウェアを用いたシミュレーション結果である。図８ａ，８ｂ，８ｃに示した各分布のうち、Ｘ＝−８０〜８０の範囲における強度の平均値として、０．００４１（Ｗ／ｍｍ^２）という値が得られた。一方、図１３ａ，１３ｂ，１３ｃに示した各分布のうち、同じＸ＝−８０〜８０の範囲における強度の平均値として、０．００３２７（Ｗ／ｍｍ^２）という値が得られた。このような図８と図１３との比較からも、プリズム板２２（第１のプリズム板）を用いた本実形態にかかる照明装置２０によれば、原稿に対する照射光の明るさが向上することが判る。また、プリズム板２２を使用しない場合は、点光源（ＬＥＤ２１）の間隔に応じてＸ方向における明るさのムラが生じると考えられるが、本実施形態のように、乱反射した後の光が第１のプリズム板の三角プリズム２９を通過することで、Ｘ方向における明るさのムラの間隔が三角プリズム２９のピッチ（間隔ｊ）に応じて狭まり、結果的に、Ｘ方向における明るさのムラが目立たなくなるようになると言える。

図１０は、図４，５とは異なる例にかかるプリズム板２２（第２のプリズム板）の一部を斜視図により例示している。図１０に示すように、プリズム板２２のプリズム形成面２２ｂにおいては、複数の三角プリズム２９がＺ方向（所定方向の一例）に連続して並んでいる。つまり、各三角プリズム２９は、当該プリズムの三角形の断面をＺ方向と平行としている。図１０によれば、それぞれの三角プリズム２９は、Ｘ方向に延伸してＸ方向を長手方向としている。すなわち、第２のプリズム板は、三角プリズム２９の延伸方向が、第１のプリズム板における三角プリズム２９の延伸方向と直交している。第２のプリズム板においても、三角プリズム２９の形状は、第１のプリズム板と同様に、原稿側に突出する角を直角とした二等辺三角形とする。

図９ａ，９ｂ，９ｃは、プリズム板２２として第２のプリズム板を使用した場合の、前記照明設計解析ソフトウェアを用いたシミュレーション結果である。図９ａ，９ｂ，９ｃに示した各分布のうち、Ｘ＝−８０〜８０の範囲における強度の平均値として、０．００４３（Ｗ／ｍｍ^２）という、図８ａ，８ｂ，８ｃの各分布から得られた前記強度の平均値とほぼ同等の値が得られた。すなわち、第１のプリズム板の替わりに第２のプリズム板を使用する場合であっても、プリズム板２２を使用しない場合（図１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）と比較して、原稿に対する照射光の明るさが向上することが判る。

また、図８ａ，８ｂ，８ｃに示した各分布におけるＸ＝−８０〜８０の範囲での標準偏差として、４．４Ｅ−５（Ｗ／ｍｍ^２）という値が得られた。なお、“Ｅ−５”は、１０の−５乗を意味する。一方、図９ａ，９ｂ，９ｃに示した各分布におけるＸ＝−８０〜８０の範囲での標準偏差として、６．８４Ｅ−５（Ｗ／ｍｍ^２）という値が得られた。このような標準偏差で比較すると、第１のプリズム板を使用した場合の方が、第２のプリズム板を使用した場合よりも光強度のばらつきが小さいため、明るさのムラを抑制する効果が高いと言える。

なお、照明装置２０内に配置するプリズム板２２は、１枚ではなく、複数枚であってもよい。より具体的には、照明装置２０は、三角プリズム２９が並ぶ方向が互いに異なる複数枚のプリズム板２２を重ねて配置してもよい。

図１１，１２はいずれも、プリズム板２２として第１のプリズム板および第２のプリズム板を使用した場合の、前記照明設計解析ソフトウェアを用いたシミュレーション結果である。具体的には、図１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、第１のプリズム板を、第２のプリズム板の上（乱反射面２３ａ側）に重ねて照明装置２０内に配置した場合（第１＋第２のプリズム板使用時）の結果であり、図１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、第２のプリズム板を、第１のプリズム板の上（乱反射面２３ａ側）に重ねて照明装置２０内に配置した場合（第２＋第１のプリズム板使用時）の結果である。

図１１ａ，１１ｂ，１１ｃに示した各分布におけるＸ＝−８０〜８０の範囲での強度の平均値として、０．００５３３（Ｗ／ｍｍ^２）という値が得られた。また、図１１ａ，１１ｂ，１１ｃに示した各分布におけるＸ＝−８０〜８０の範囲での標準偏差として、４．８Ｅ−５（Ｗ／ｍｍ^２）という値が得られた。一方、図１２ａ，１２ｂ，１２ｃに示した各分布におけるＸ＝−８０〜８０の範囲での強度の平均値として、０．００５３５（Ｗ／ｍｍ^２）という値が得られた。また、図１２ａ，１２ｂ，１２ｃに示した各分布におけるＸ＝−８０〜８０の範囲での標準偏差として、４．８６Ｅ−５（Ｗ／ｍｍ^２）という値が得られた。このような結果によれば、第１のプリズム板と第２のプリズム板とを重ねて使用することで、原稿に対する照射光の明るさをより向上させることができると言える。加えて、第１のプリズム板と第２のプリズム板とを重ねて使用した場合であっても、プリズム板２２として第１のプリズム板だけを使用する場合（図８ａ，８ｂ，８ｃ）とほぼ同等の標準偏差が得られるため、第１のプリズム板だけを使用した場合と同様に、明るさのムラを抑制する効果が高いと言える。

次に、乱反射面２３ａにおける光の散乱特性について説明する。
図１４は、ランバート（Lambert）散乱特性とガウス（Gauss）散乱特性との比率に対する、得られる明るさの比を示したグラフである。当該グラフも、前記照明設計解析ソフトウェアを用いたシミュレーションにより得られる。図１４の横軸は、乱反射面２３ａにおけるランバート散乱特性を有する面の面積とガウス散乱特性を有する面の面積との和に対する、ランバート散乱特性を有する面の面積比を示している。当該横軸における０．５は、ランバート散乱特性を有する面の面積とガウス散乱特性を有する面の面積との比が等しいことを意味する。一方、図１４の縦軸は、プリズム板２２を使用しなかった場合に計測される出射口２６側の明るさに対する、プリズム板２２（第１のプリズム板）を上述のように使用した場合に計測される出射口２６側の明るさの比を示している。当該縦軸における１．０は、プリズム板２２の使用／不使用にかかわらず明るさが等しいことを意味する。

ここで、ランバート散乱とは、入射角度に因らず、着目する面の法線方向に対してｃｏｓθで反射強度が定まる散乱であり、理想的な拡散反射表面が持つ散乱特性である。具体的には、紙等は、ランバート散乱に近い散乱特性を有する。一方、ガウス散乱とは、着目する面において、入射光が正反射する場合の出射光の出射角度に対してガウス分布に近似される散乱を言い、例えば鏡面が持つ散乱特性である。図１４によれば、ランバート散乱特性の比率が高い場合（横軸の値が約０．５以上の場合）に、プリズム板２２が存在することによる効果（明るさ向上の効果）が発揮される（縦軸の値が１．０以上となる）と言える。従って本実施形態では、乱反射面２３ａは、ランバート散乱特性を有する面の面積比の方がガウス散乱特性を有する面の面積比よりも大きい、つまりガウス散乱よりもランバート散乱に近い散乱特性を有する面として構成される。これを実現するために、ドーム内面の微小形状を理想的な乱反射面になるように形成するほかに、ドーム内面にランバート散乱に近い散乱特性を有する光散乱フィルムを張り付けてもよい。これにより、ドーム内面をより理想的な乱反射面とすることができる。

１０…スキャナー、２０…照明装置、２１…ＬＥＤ、２１ａ…出射面、２２…プリズム板、２２ａ…平面、２２ｂ…プリズム形成面、２３…屋根、２３ａ…乱反射面、２４…基板、２５…反射板、２５ａ…先端部、２６…出射口、２７，２８…点光源列、２９…三角プリズム、３０…光学系、４０…プラテンガラス、Ａ…空間

Claims (13)

1. 複数の光源を第１方向に並べて設けた光源ユニットからの光を原稿に照射して、当該原稿のスキャンを実行するスキャナーであって、
   前記光源ユニットは、乱反射面とプリズム板とを有し、
   前記乱反射面と前記プリズム板とは、前記光源からの光が当該乱反射面で反射した後に当該プリズム板を透過して前記原稿に向かう位置に設けられ、
   前記プリズム板は、前記原稿側に一定方向に連続して並ぶ複数の三角プリズムを有し、前記乱反射面側に平面を有する、ことを特徴とするスキャナー。
2. 前記一定方向とは、前記第１方向であり、前記三角プリズムは、前記第１方向に直交する第２方向へ延伸していることを特徴とする請求項１に記載のスキャナー。
3. 前記第１方向における前記光源の間隔は２０ミリ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスキャナー。
4. 前記一定方向における前記三角プリズムの間隔は、前記第１方向における前記光源の間隔の１％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスキャナー。
5. 前記光源ユニットは、前記プリズム板の前記第１方向に直交する第２方向における一端側に、前記光源を前記第１方向に複数並べた第１光源列を有し、前記プリズム板の前記第２方向における他端側に、前記光源を前記第１方向に複数並べた第２光源列を有し、前記第１光源列の光源と前記第２光源列の光源とは、前記第１方向において位置がずれて配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のスキャナー。
6. 前記光源ユニットは、前記光源が発した光を反射させて前記乱反射面を照らす反射板を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスキャナー。
7. 前記光源ユニットは、前記プリズム板を透過した光を前記原稿に照射するための出射口を有し、前記反射板は、前記出射口と重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のスキャナー。
8. 前記原稿を保持するためのプラテンガラスと、
   前記プラテンガラスの前記光源ユニットが配置された側とは逆側に配置され、前記プラテンガラスに保持された前記原稿を読み取るための光学系と、を有し、
   前記プリズム板は、前記光学系の被写界深度の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のスキャナー。
9. 前記光源ユニットは、ドーム型の屋根を有する空間に少なくとも前記光源と前記プリズム板とを収容し、当該ドーム型の屋根の内面を前記乱反射面としたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のスキャナー。
10. 前記光源ユニットは、少なくとも前記光源と前記プリズム板とを収容する空間の内面であって前記乱反射面を含む面の色を白色としたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のスキャナー。
11. 前記乱反射面は、ガウス散乱よりもランバート散乱に近い散乱特性を有することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のスキャナー。
12. 前記乱反射面は、前記ランバート散乱に近い光散乱フィルムで構成されることを特徴とする請求項１１に記載のスキャナー。
13. 前記三角プリズムが並ぶ方向が互いに異なる複数枚の前記プリズム板を重ねて配置したことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のスキャナー。

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