JP6720022B2 - Lighting device and image reading device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばファクシミリ、複写機、イメージスキャナー等の画像読取装置や他の様々な光学デバイスに使用される照明装置、及びこれを備えた画像読取装置に関する。 The present invention relates to an illumination device used for an image reading device such as a facsimile, a copying machine, an image scanner, and various other optical devices, and an image reading device including the illumination device.
従来より、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナー等の画像読取装置では、原稿の画像をラインイメージセンサーで読み取るために、主走査方向(ラインイメージセンサーの配列方向)に線状光を照射する照明装置が広く使用されている。多くの照明装置は、棒状の導光体とその端面付近に配置した光源とを備え、導光体の端面から入射した光が、導光体内で全反射を繰り返しながら反対側の端部に向けて伝播する間に、長手方向の反射面で拡散反射され、それに対向する光出射面から原稿面に向けて線状光を出射する。 2. Description of the Related Art Conventionally, in image reading devices such as facsimiles, copiers, and image scanners, an illumination device that irradiates linear light in the main scanning direction (line image sensor array direction) is used to read an image of a document with a line image sensor. Widely used. Many lighting devices include a rod-shaped light guide and a light source arranged near the end face of the light guide, and light incident from the end face of the light guide is directed toward the opposite end while repeating total reflection inside the light guide. While being propagated, the light is diffused and reflected by the reflecting surface in the longitudinal direction, and linear light is emitted from the light emitting surface facing the reflecting surface toward the document surface.
一般に、このような照明装置は、原稿の読取面において主走査方向に沿って照度分布の均一性が要求される。そこで、導光体の長手方向の面に白色塗料の印刷による光散乱パターンを、長手方向の中間部を連続的にかつ端部付近を断続的に形成することによって、導光体の端部付近の光量を抑え、出射光の強度が導光体の長手方向に均一になるようにしたライン照明装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 In general, such an illuminating device is required to have a uniform illuminance distribution along the main scanning direction on the reading surface of the document. Therefore, by forming a light-scattering pattern by printing white paint on the surface of the light guide in the longitudinal direction, the intermediate part in the longitudinal direction is formed continuously and the vicinity of the end is intermittently formed, thereby making There is known a line illumination device in which the intensity of the emitted light is suppressed and the intensity of the emitted light is made uniform in the longitudinal direction of the light guide body (for example, see Patent Document 1).
また、導光体の出光面に、その長手方向の光源に近い端部付近に光拡散用凹凸部を設けて、出射光を長手方向と直交する線幅方向に拡散させるようにした照明装置が知られている(例えば、特許文献2を参照)。これにより、光源近くの出射光による照射ピークを解消し、長手方向に適度で均一な照度分布が得られるようにしている。 In addition, an illumination device is provided in which a light-diffusing concavo-convex portion is provided on the light-exiting surface of the light guide member in the vicinity of an end portion of the light-guiding member near the light source in the longitudinal direction to diffuse the emitted light in the line width direction orthogonal to the longitudinal direction. It is known (for example, see Patent Document 2). Thereby, the irradiation peak due to the emitted light near the light source is eliminated, and an appropriate and uniform illuminance distribution is obtained in the longitudinal direction.
同様に、画像読取装置の照明装置において、導光体の長手方向に出射光の輝度及び照度を均一化するために、導光体から光を出射する光取り出し面とそれに対向する第1光拡散面とにそれぞれ光拡散構造を設けた光源モジュールが提案されている(例えば、特許文献3を参照)。第1光拡散面の第1光拡散構造は、複数の拡散部を導光体の端部から遠くなるに従って高い密度で配置して、出射光の強度分布を均一化し、これに長手方向に幅一定の長方形をなす、光取り出し面の第2光拡散構造を組み合わせて、出射光の輝度及び照度を制御し易くしている。 Similarly, in the illumination device of the image reading device, in order to make the brightness and the illuminance of the emitted light uniform in the longitudinal direction of the light guide body, the light extraction surface emitting the light from the light guide body and the first light diffusion surface facing the light extraction surface. A light source module has been proposed in which a light diffusion structure is provided on each of the surface and the surface (for example, see Patent Document 3). The first light diffusing structure of the first light diffusing surface has a plurality of diffusing portions arranged at a high density as the distance from the end of the light guide is increased to make the intensity distribution of the emitted light uniform, and the width of the light diffusing portion in the longitudinal direction is The second light diffusing structure on the light extraction surface, which has a fixed rectangular shape, is combined to facilitate control of the brightness and illuminance of emitted light.
更に、特許文献3には、第1光拡散構造の拡散部を長手方向に等間隔で配置し、第2光拡散構造の幅を導光体の端部から中心に向けて広げた第2実施形態の光源モジュールが記載されている。出射光の輝度及び照度分布は、第2光拡散構造のパターン形状によって、同様に均一に制御される。
Furthermore, in
上述した特許文献1記載の従来の照明装置では、導光体の不連続な光散乱パターンによって、長手方向に沿って原稿読取面に照度むらが発生する虞がある。この照度むらは、原稿の読取画像に濃淡むらを生じさせ、画質を低下させるという問題がある。
In the conventional illumination device described in
特許文献2記載の照明装置では、導光体の長手方向に沿って光拡散用凹凸部の境界で、出光面から原稿面に照射される光の量が急激に変化し、原稿の読取画像に濃淡の変化を生じさせる虞がある。更に、導光体の光源を設けた端部付近では、相当量の出射光が、光拡散用凹凸部によって原稿面の副走査方向(主走査方向に直交する方向)に読取領域の外へ散乱してしまう、という問題がある。
In the illuminating device described in
特許文献3に記載の光源モジュールでは、光取り出し面の長手方向全体に亘って、相当量の出射光が、第2光拡散構造によって原稿面の副走査方向に読取領域の外へ散乱してしまう。そのため、原稿読取領域の全体に亘って照度が低下するという問題が生じる。
In the light source module described in
特に、特許文献3において第2実施形態の光学モジュールは、第2光拡散構造の幅が、導光体の中央部から両端部に向けて狭く形成されている。第2光拡散構造の幅が狭い部分は、製造上公差の影響が幅の広い部分よりも大きく現れる。その結果、個々の導光体において及び/又は導光体間で照度分布にばらつきが発生し易くなる。
Particularly, in the optical module of the second embodiment in
他方、原稿読取面からの反射光を受けて光電変換するイメージセンサーを構成する各変換素子も、受光感度及び変換効率に製造上ばらつきが生じる。かかるイメージセンサーにおける感度等のばらつきと、照明装置における照度のむらとを同時に補正するために、従来から一般に白色基準板を用いたシェーディング補正が行われている。具体的には、均一で高い反射率の白色基準板をプラテンガラス表面に密着させて画像読取を行い、イメージセンサーの各変換素子の出力に基づいて補正量を算出し、これを用いて実際の原稿読取時に各変換素子の出力を補正する。 On the other hand, the respective conversion elements forming the image sensor that receives the reflected light from the document reading surface and photoelectrically converts the light reception sensitivity and the conversion efficiency vary in manufacturing. In order to simultaneously correct such variations in sensitivity of the image sensor and unevenness of illuminance in the illumination device, shading correction using a white reference plate has been generally performed conventionally. Specifically, a uniform and highly reflective white reference plate is brought into close contact with the platen glass surface to perform image reading, and the correction amount is calculated based on the output of each conversion element of the image sensor. The output of each conversion element is corrected when the document is read.
ところが、原稿の読取面は、原稿に折り目、しわ、反り返り等があると、プラテンガラスから浮き上がることがある。また、所謂オートドキュメントフィーダー(ADF)で自動搬送される原稿は、プラテンガラスから浮き上がって離れた位置を通過することがある。導光体から出射される光の光強度分布のむらは、プラテンガラスからの高さによって変化するから、プラテンガラスから浮いた原稿の読取画像は、プラテンガラス表面での補正量を用いても、濃淡むらや画質の低下を解消できない虞がある。 However, the reading surface of the document may be lifted from the platen glass if the document has creases, wrinkles, curl, or the like. Further, a document automatically conveyed by a so-called automatic document feeder (ADF) may pass through a position lifted from the platen glass. Since the unevenness of the light intensity distribution of the light emitted from the light guide changes depending on the height from the platen glass, the read image of the original floating from the platen glass will not be shaded even if the correction amount on the platen glass surface is used. There is a possibility that unevenness and deterioration of image quality cannot be eliminated.
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、端部に光源を設けた棒状の導光体を用いて線状光を出射する照明装置において、導光体の長手方向に沿って、特に光源を設けた導光体の端部付近から出射される光量を低減して、光強度分布のむらを抑制し、照度分布の均一性を高めることにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional technology, and an object thereof is to provide a lighting device that emits linear light using a rod-shaped light guide body provided with a light source at an end thereof. To reduce the amount of light emitted along the longitudinal direction of the light guide, especially from the vicinity of the end of the light guide provided with the light source, suppress unevenness of the light intensity distribution, and improve the uniformity of the illuminance distribution. is there.
更に本発明の目的は、原稿の読取面に照射した光の反射光を光電変換して読取画像を形成する画像読取装置において、原稿読取面の主走査方向に光強度分布の均一性を高め、原稿読取面がプラテンガラスから浮いても、濃淡むらの無い高品質の読取画像が得られるようにすることにある。 Further, an object of the present invention is to improve uniformity of light intensity distribution in a main scanning direction of a document reading surface in an image reading apparatus that photoelectrically converts reflected light of light applied to the reading surface of a document to form a read image, Even if the original reading surface floats from the platen glass, it is possible to obtain a high-quality read image without uneven density.
本発明の照明装置は、透光性材料で形成された棒状の導光体と、前記導光体にその長手方向の少なくとも一方の端面から光を入射させる光源と、を備え、前記導光体は、前記光源から前記導光体に入射した光を反射する複数の反射面と、前記導光体から光を外部に出射する光出射面とを有し、前記複数の反射面の1つである第1の前記反射面が、前記長手方向に沿って所定の間隔をもって断続的に形成された不連続パターンを含む、光を拡散反射する第1の拡散反射パターンを有し、前記複数の反射面の内、前記第1の反射面とは異なる他の1つである第2の反射面が、前記第1の拡散反射パターンの前記不連続パターンの前記所定の間隔を補う前記長手方向に沿って連続した一つの光を拡散反射する第2の拡散反射パターンを有する、ことを特徴とする。 Lighting device of the present invention comprises a light guide rod-like formed of a translucent material, and a light source which light is incident from at least one end face in a longitudinal direction of the light guide, the light guide It includes a plurality of reflecting surfaces for reflecting the light incident on the light guide from the light source, and a light emitting surface for emitting light to the outside from the light guide, one of said plurality of reflecting surfaces the first of the reflective surfaces is, the longitudinal direction along comprising intermittently formed discontinuous pattern with a predetermined interval, having a first diffusion reflection pattern of diffuse reflection light, the plurality of reflection among surface, said second reflecting surface is one other different from the first reflecting surface, along the longitudinal direction to compensate for the predetermined interval of the discontinuous pattern of the first diffusion reflection pattern And a second diffuse reflection pattern for diffusely reflecting one continuous light.
ある実施形態において、前記第2の拡散反射パターンは、前記第1の拡散反射パターンの前記長手方向の全長に亘って、連続する1つのパターンを有する。 In certain embodiments, the second diffusion reflection pattern, over the longitudinal length of said first diffusion reflection pattern has one continuous pattern.
別の実施形態において、第1の拡散反射パターンの長手方向と直交する方向の幅は、第2の拡散反射パターンの前記長手方向と直交する方向の幅より大きい。 In another embodiment, the width of the first diffuse reflection pattern in the direction orthogonal to the longitudinal direction is larger than the width of the second diffuse reflection pattern in the direction orthogonal to the longitudinal direction.
また、別の実施形態において、少なくとも1つの反射面と他の少なくとも1つの反射面とは、同一平面上に設けられている。この場合、前記第1の反射面と前記第2の反射面とは、溝を挟んで同一平面上に設けることができる。 Moreover, in another embodiment, at least one reflecting surface and another at least one reflecting surface are provided on the same plane. In this case, the first reflecting surface and the second reflecting surface can be provided on the same plane with the groove interposed.
本発明の別の側面によれば、上述した本発明の照明装置と、該照明装置から出射されて原稿の読取面で反射された光を光電変換する光電変換部とを備える画像読取装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an image reading device including the above-described illumination device of the present invention and a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light emitted from the illumination device and reflected on a reading surface of a document. To be done.
或る実施形態において、照明装置の導光体は、少なくとも1つの反射面が、原稿の読取面で反射された光の読取光軸に関して、他の少なくとも1つの反射面よりも遠い側に位置するように配置される。 In one embodiment, the light guide of the lighting device has at least one reflecting surface located farther than the other at least one reflecting surface with respect to the reading optical axis of the light reflected by the reading surface of the document. Is arranged as.
別の実施形態において、照明装置の導光体は、少なくとも1つの反射面及び他の少なくとも1つの反射面から垂直に反射されて光出射面から出射される光が、原稿の読取面で反射された光の読取光軸と交差するように配置されている。 In another embodiment, the light guide of the lighting device is configured such that light emitted from the light emitting surface by being reflected vertically from the at least one reflecting surface and the other at least one reflecting surface is reflected by the reading surface of the original. It is arranged so as to intersect the optical axis for reading light.
本発明の照明装置によれば、導光体の長手方向に沿って所定の間隔をもって断続的に形成された不連続パターンを含む、光を拡散反射する第1の拡散反射パターンを有する少なくとも1つの反射面と、第1の拡散反射パターンから反射されて光出射面から出射される光量の、導光体の長手方向におけるむら即ち変動を低減するように設けられた第2の拡散反射パターンを有する他の少なくとも1つの反射面とを組み合わせることによって、読み取り対象の原稿面における照度分布の均一性を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the illuminating device of this invention, at least 1 which has the 1st diffuse reflection pattern which diffuse-reflects light including the discontinuous pattern formed intermittently at a predetermined space|interval along the longitudinal direction of a light guide. It has a reflection surface and a second diffuse reflection pattern provided so as to reduce unevenness in the lengthwise direction of the light guide, that is, variation in the amount of light reflected from the first diffuse reflection pattern and emitted from the light emitting surface. By combining with at least one other reflecting surface, it is possible to improve the uniformity of the illuminance distribution on the document surface to be read.
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。尚、添付図面において、本明細書全体を通して類似の構成要素には、同様の参照符号を付して表すこととする。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the attached drawings, similar components are denoted by similar reference numerals throughout the present specification.
図1は、本発明による好適な本実施形態の照明装置を備えた画像読取装置の構成全体を概略的に示している。本実施形態の画像読取装置1は、画像形成装置の一部としての画像読取手段を構成するフラットベッド方式のイメージスキャナーである。画像読取装置1の上部には、図示しないプラテンカバー又はオートドキュメントフィーダー(ADF)をヒンジ機構を介して開閉自在に装着することができる。
FIG. 1 schematically shows the entire configuration of an image reading apparatus including a lighting device of the present preferred embodiment according to the present invention. The
画像読取装置1は、低背な概ね矩形箱状の装置ハウジング2を有し、その上面には、大型矩形の透明ガラス板からなるプラテンガラス3が固定されている。読み取り対象の原稿は、その読取面を下向きにしてプラテンガラス3の上面に載置され、前記プラテンカバーを閉じることにより、該プラテンガラス上面に密接する。又は、原稿は、前記ADFによりプラテンガラス3上面に接触しながら又はプラテンガラス3上を該プラテンガラス上面から僅かに浮いた状態で搬送される。
The
装置ハウジング2の内部には、読取キャリッジ4と読取部5とからなる縮小光学系の画像読取機構が搭載されている。読取キャリッジ4には、後述するように、原稿読取面に向けて線状光を照射する本発明の照明装置が設けられている。本実施形態において、前記照明装置は、原稿の主走査方向(読取幅方向)即ち図1中前後方向に沿って線状光を照射するように配設される。本実施形態の画像読取機構は、読取キャリッジ4と読取部5とが別個に構成されているが、別の実施形態では、それらを一体に構成しても良い。
An image reading mechanism of a reduction optical system including a
装置ハウジング2内には、その前後両側部に沿って直線状に延長する1対のガイドレール6が、左右略全幅に亘って設けられている。読取キャリッジ4は、プラテンガラス3の直ぐ下側に配置され、その前後両端部がガイドレール6に左右方向即ち主走査方向と直交する向き(副走査方向)に走行可能に支持されている。
Inside the
プラテンガラス3上に載置された原稿を読み取るとき、読取キャリッジ4は、駆動モーター(図示せず)によりワイヤー7等を介して駆動され、ガイドレール6に沿って原稿の読取方向即ち副走査方向にプラテンガラス3と平行に移動する。前記ADFによりプラテンガラス3上を搬送される原稿を読み取るとき、読取キャリッジ4は、図1に示す基準位置、即ち副走査方向の一方の端部位置に停止した状態に保持される。
When reading a document placed on the
読取部5は、集光レンズ等からなる結像光学系8と、多数のCCD又はC−MOS等の受光素子からなるラインセンサー(図示せず)とを備える。読取部5は、結像光学系8の前記集光レンズを読取キャリッジ4側に向けて、該読取キャリッジの前記基準位置と反対側の副走査方向の端部位置に配置されている。前記照明装置により照明された原稿読取面からの反射光は、結像光学系8により結像され、前記ラインセンサーにより画像データに変換される。
The
図2,図3は、本実施形態の読取キャリッジ4の構成を模式的に示している。読取キャリッジ4は、ガイドレール6間を主走査方向に延在するキャリッジ部11と、該キャリッジ部に一体に組み込まれた照明装置12とを有する。キャリッジ部11は、その長手方向(主走査方向)の両端に、それぞれ隣接するガイドレール6に移動可能に取り付けられる取付部13を有する。キャリッジ部11は、例えば金属材料及び/又は硬質の合成樹脂材料で一体に形成される。
2 and 3 schematically show the configuration of the reading
照明装置12は、光源部と、前記光源部の光を原稿読取面に照射する照明光学系と、原稿読取面からの反射光を読取部5に案内する反射光学系とを有する。前記照明光学系は、前記光源部の光を線状光に変換して出射する棒状の導光体14と、該導光体の出射光の一部を原稿読取面に向けて反射するリフレクター15とから構成される。
The illumination device 12 includes a light source unit, an illumination optical system that irradiates the light from the light source unit onto the document reading surface, and a reflection optical system that guides the reflected light from the document reading surface to the
キャリッジ部11には、導光体14を収容するために該導光体の長手方向に沿って溝部16が形成されている。溝部16内に配置された導光体14は、上方から固定部材17により挟装されて、キャリッジ部11に所定の位置及び向きに保持される。固定部材17は、弾性変形可能な爪部18をキャリッジ部11の引掛部に係合させることによって、取外可能に装着される。リフレクター15は、その反射面を導光体14に向けて、主走査方向において該導光体と平行にキャリッジ部11に固定される。
In the
前記反射光学系は、原稿読取面からの反射光を読取部5の前記集光レンズに向けて案内する複数の反射ミラーから構成される。前記複数の反射ミラーは、原稿読取面から前記集光レンズまでに所定長さの光路長が得られるように、その枚数及び配置が設定される。図2には、図面を簡単にするために、原稿読取面からの反射光を直接反射する第1反射ミラー19と、該第1反射ミラーからの反射光を反射する第2の反射ミラー20とが例示的に記載されている。
The reflection optical system is composed of a plurality of reflection mirrors that guide the reflected light from the document reading surface toward the condenser lens of the
前記光源部は、上述したようにキャリッジ部11に装着された導光体14の長手方向の両端付近に配置された2つの光源ユニット21を有する。図4に示すように、光源ユニット21は、光源である発光体22と、該発光体を実装する回路基板23と、該回路基板の発光体22を実装した前面に積層されるリフレクター部材24とを有する。発光体22は、例えば白色LEDチップからなる発光素子である。リフレクター部材24には円孔24aが、その内側に発光体22が配置されるように貫設されている。回路基板23の背面には、熱伝達シート25を介してヒートシンク26が設けられる。
The light source unit has the two
光源ユニット21は、図4に示すように、側方から見てコ字形状の板ばねからなるクリップ27によって、キャリッジ部11に取外可能に装着される。各光源ユニット21は、リフレクター部材24を導光体14の隣接する端面に当接させるように配置する。回路基板23と導光体14端面との間にリフレクター部材24が介在することによって、該導光体14端面と発光体22との間に所定の大きさの間隙を画定することができる。これにより、発光体22の光を外部に漏出させることなく、導光体14端面から入射させることができる。更に、リフレクター部材24の円孔24a内面を、例えばアルミニウム、銀等の金属薄膜を蒸着させて高反射率に形成すると、発光体22の光を実質的に損失しないので、好都合である。
As shown in FIG. 4, the
別の実施形態では、各光源ユニット21に複数の発光体を配置することができる。発光体22には、LED以外に、有機又は無機EL(エレクトリックルミネッセンス)やLD(レーザダイオード)等の様々な公知の発光素子を採用することができる。また、本実施形態のように発光体22に白色LEDを使用する場合、読取部5の前記ラインセンサーは白黒画像のみを出力する。カラー画像を出力したい場合には、RGB3原色に対応して赤色、緑色及び青色のLEDを使用すればよい。これら3色のLEDに代えて、白色LEDと赤色、緑色及び青色の光学カラーフィルターとを組み合わせて、カラー画像を読み取ることもできる。また、RGBそれぞれのカラーフィルターを備えた、3ラインのラインセンサーを用いても良い。
In another embodiment, a plurality of light emitters can be arranged in each
導光体14は、図5に示すように、長手方向に読取キャリッジ4の原稿読取幅に対応する長さを有し、例えばガラス、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の高い透光性を有する透明材料で、全長に亘って一様な断面形状に形成されている。導光体14は、図6に示す概ね逆台形断面形状を有し、その上面に光出射面31が、それに対向する底面に第1,第2反射面32,33が細溝34を挟んで設けられている。光出射面31は、一定の曲率を有する、又は周方向に段階的若しくは連続的に曲率が変化する凸状湾曲面からなるレンズ面に表面加工されている。尚、図5は、導光体14全体を図面に表すために、作図上導光体14の中央部を一部省略して描いている。
As shown in FIG. 5, the
第1,第2反射面32,33は、前記底面にその幅方向中心位置で直交する中心軸14aに関して対称に、即ち中心軸14aから細溝34を挟んで等距離にかつ同一平面上に同じ幅で形成されている。第1,第2反射面32,33には、それぞれ後述する第1,第2拡散反射パターン35,36が設けられている。また、各光源ユニット21の発光体22は、それぞれ中心軸14a上に位置するように配置される。
The first and second reflecting
光出射面31と第1反射面32を結ぶ側面は、第1突出部37を挟んで光出射面31に連続する第1上側側面38と、第1反射面32に連続する第1下側側面39とから構成される。同様に、光出射面31と第2反射面33を結ぶ側面は、第2突出部41を挟んで光出射面31に連続する第2上側側面42と、第2反射面33に連続する第2下側側面43とから構成される。第1,第2突出部37,41は、導光体14の全長に亘って形成されている。
The side surface connecting the
図2に示すように、キャリッジ部11の溝部16に導光体14を収容したとき、上側に露出する第1突出部37に固定部材17を係合させることによって、導光体14をより確実に所定の位置及び向きに保持することができる。また、第2突出部41には、キャリッジ部11に対して導光体14を位置決めするための突起44が、長手方向の所定位置に形成されている。
As shown in FIG. 2, when the
本実施形態において、第1,第2下側側面39,43は、それぞれ中心軸14aに関して第1,第2反射面32,33から外側に拡がるように形成されている。これに対し、第1,第2上側側面38,42は、中心軸14aと略平行に形成されている。これにより、透光体14内で第1,第2上側側面38,42で全反射された光が光出射面31から外部に出射する範囲を内側に、即ち外側に拡散し過ぎないように絞ることができる。
In the present embodiment, the first and second lower side surfaces 39 and 43 are formed so as to spread outward from the first and second reflecting
図7は、第1,第2反射面32,33に形成された第1,第2拡散反射パターン35,36を示している。第1,第2拡散反射パターン35,36は、白色インキ等の高反射率の反射塗料をシルク印刷等により第1,第2反射面32,33に塗装することによって形成される。導光体14内で第1,第2拡散反射パターン35,36に入射した光は、拡散反射、即ち入射角とは異なる角度に反射される。上述したように第1,第2反射面32,33が同一平面上にあるので、第1,第2拡散反射パターン35,36のシルク印刷は、1つの共通の版を用いて一度の工程で行うことができる。別の実施形態では、前記反射面をエッチング加工したり、モールド成形加工することによって、同様に拡散反射する凹凸面に形成することができる。
FIG. 7 shows the first and second diffuse
図7において、第1拡散反射パターン35は、導光体14の両端部から所定長さの範囲が、複数の短い矩形パターン51aを長手方向に沿って断続的に形成した不連続パターン部51と、それらの間に配置された1つの長い矩形パターン52aからなる連続パターン部52とから構成される。短い矩形パターン51aは、いずれも同じ寸法形状を有し、一定の間隔で直線状に配置されている。長い矩形パターン52aは、全長に亘って短い矩形パターン51aと同じ一定の幅を有し、不連続パターン部51と同一直線上に配置されている。これに対し、第2拡散反射パターン36は、長手方向に全長に亘って一定の幅で連続する1つの長い矩形パターンで形成されている。別言すれば、第2拡散反射パターン36は、不連続パターン部51の各矩形パターン51aの間隙即ち断続部分を少なくとも部分的に補うように設けられる。
In FIG. 7, the first diffuse
各光源ユニット21の発光体22から発せられた光は、導光体14内にその両端面から入射され、導光体14の内面で全反射を繰り返しながら長手方向に伝播する。導光体14内で第1,第2反射面32,33に入射した光は、第1,第2拡散反射パターン35,36が形成された部分では拡散反射され、第1,第2拡散反射パターン35,36が形成されていない部分では、全反射される。第1,第2拡散反射パターン35,36から光出射面31に向けて反射された光は、該光出射面への入射角が所定の臨界角以上であると、光出射面31に全反射されて導光体14内に戻るが、前記所定の臨界角より小さいと、光出射面31を通して外部に出射される。これにより、導光体14の略全長に亘って光出射面31から線状光が出射される。
The light emitted from the
一般にシルク印刷(又は他の方法)によりパターンを形成する場合、パターンの寸法の大小に拘わらず、製造上公差は同じであるから、公差の影響は寸法が小さいほど大きく、寸法が大きいほど小さく現れる。本実施形態において、第1拡散反射パターン35の幅w1は、第2拡散反射パターン36の幅w2より大きく設定されている。従って、導光体14の長手方向即ち主走査方向において、第1拡散反射パターン35により反射されて導光体14から出射される光の強度分布は、公差の影響が軽減され、従って原稿読取面における照度分部のばらつきが低減する。
Generally, when a pattern is formed by silk printing (or other method), the manufacturing tolerance is the same regardless of the size of the pattern. Therefore, the smaller the dimension, the larger the influence of the tolerance. .. In the present embodiment, the width w1 of the first diffuse
第1拡散反射パターン35による出射光の強度分布は、導光体14の長手方向に沿って全体として一定ではない。連続パターン部52に対応する範囲では、出射光の強度分布が略一定である。これに対し、不連続パターン部51に対応する範囲では、長手方向に沿って短い矩形パターン51aの断続部分で出射光の光量が減少するから、その減少に対応して出射光の強度分布が波状に変動する。
The intensity distribution of the emitted light by the first diffuse
この波状の変動は、導光体14の長手方向に沿って該導光体から所定の距離離れた同じ高さ位置で前記出射光を見ると、光量にむらを発生させている。ここで光量のむらとは、光照度分布の差による濃淡即ち光量の変動である。主走査方向に沿って光強度分布に差がある光を原稿に照射し、その反射光を均一な感度特性を持つCCD等のラインセンサーで副走査方向に連続的に読み取れば、そのデータで形成される画像は、主走査方向に沿って縞模様が生じる。第2拡散反射パターン36は、その出射光の強度分布が、第1拡散反射パターン35による出射光の強度分布の変動を解消し又は緩和、低減するように設けられる。
This wavy fluctuation causes unevenness in the amount of light when the emitted light is viewed at the same height position that is a predetermined distance away from the light guide body along the longitudinal direction of the
図8は、第1,第2反射面32,33に形成される第1,第2拡散反射パターン35,36の別の実施形態を示している。この実施形態は、長手方向に連続する第2拡散反射パターン36が、両端の幅変動パターン部53と中央の一定幅パターン部54とから構成される点において、図7の実施形態と異なる。幅変動パターン部53は、長手方向に第1拡散反射パターン35の不連続パターン部51と同じ範囲に設けられ、導光体14の端部に向けて幅w21が漸次減少するように形成されている。一定幅パターン部54は、その全長に亘って第1拡散反射パターン35と同じ又はそれより小さい幅w22を有する。
FIG. 8 shows another embodiment of the first and second diffuse
更に別の変形例では、図8の幅変動パターン部53を、第1拡散反射パターン35の不連続パターン部51と同様に、長手方向に沿って断続的に配置した複数の短い矩形パターンで形成することができる。その場合、前記短い矩形パターンは、不連続パターン部51の各矩形パターン51aの間隙即ち断続部分を少なくとも部分的に埋める又は補うように配置する。
In yet another modification, the width
第1拡散反射パターン35も、上述した図7の構成に限定されるものではない。例えば、導光体14の端部から中央部に向けて、短い矩形パターン51aの長手方向の寸法が長くなるように、かつ/又は矩形パターン51aの間隔が短くなるように設定することができる。また、導光体14の長手方向に不連続パターン部51の設定範囲も、画像読取装置1や読取キャリッジ4の設計条件、原稿読取幅や読取部5の光学特性等に対応して適当に設定又は変更することができる。
The first diffuse
図9は、読取キャリッジ4における照明装置12の前記照明光学系並びに前記反射光学系の配置、及びプラテンガラス3上の原稿に照射する照明光の配向を示している。同図において、符号Lxは、プラテンガラス3上の原稿Dの読取面Dsから第1反射ミラー19に向けて垂直に反射される反射光の読取光軸である。読取光軸Lxとプラテンガラス3上面との交点が、副走査方向Xにおける原稿の読取位置Pxである。また、同図中、R0は、プラテンガラス3上面の高さ位置Z0において副走査方向に目標とする照明領域であり、R1は、プラテンガラス3上面から或る高さ位置Z1において副走査方向に目標とする照明領域である。
FIG. 9 shows the arrangement of the illumination optical system and the reflection optical system of the illumination device 12 in the
前記照明光学系の導光体14とリフレクター15とは、光出射面31及び反射面15aを原稿読取位置Pxに向けて、それらの中間位置を読取光軸Lxが通過するように配置される。このとき、主走査方向Yに沿って導光体14とリフレクター15との間に画定される隙間が、原稿読取面Dsから反射される反射光の読取開口幅Swである。
The
導光体14は、第1反射面32が第2反射面33よりも、読取光軸Lxに関して遠い側にかつプラテンガラス3に関して近い側に位置するように、その中心軸14aを傾斜させて配置する。これにより、第1拡散反射パターン35からの出射光L1は、原稿読取面Dsへの入射角度が、第2拡散反射パターン36からの出射光L2よりも小さくなる。即ち、第1拡散反射パターン35からの出射光L1は、副走査方向において原稿読取面Dsの照射範囲が第2拡散反射パターン36からの出射光L2よりも広くなる。その結果、第1拡散反射パターン35の不連続パターン部51による出射光の主走査方向における強度分布の変動を、第1拡散反射パターン35からの出射光によって補い、より効果的に低減又は緩和することができる。また、別の実施形態では、出射面31の、第1拡散反射パターン35からの光が出射される部分31aを粗面加工して、出射光L1を拡散させ、その主走査方向における強度分布の変動を抑制することもできる。
The
また、導光体14は、その中心軸14aがプラテンガラス3の下方位置で読取光軸Lxと交差するように、比較的大きく傾斜させて配置されている。これにより、第2拡散反射パターン36からの出射光L2は、プラテンガラス3の上方における読取光軸Lxへの入射角度が、第1拡散反射パターン35からの出射光L1よりも小さくなる。即ち、第2拡散反射パターン36からの出射光L2は、プラテンガラス3の上方において原稿読取面Dsの照明範囲が第1拡散反射パターン35からの出射光L1よりも広くなる。その結果、プラテンガラス3の原稿読取位置Pxから上方に従来よりも広い範囲で、光強度の減少が抑制され、原稿の浮き上がりに対して高さ方向Zに鮮明な画像が得られる範囲を拡大することができる。
Further, the
更に、導光体14は、図10に示すように、第1拡散反射パターン35から垂直に反射された出射光Lv1と、第2拡散反射パターン36から垂直に反射された出射光Lv2とが、プラテンガラス3の下方で読取光軸Lxと交差するように配置されている。これにより、副走査方向Xに原稿読取面Dsの照明範囲をより拡大することができる。その結果、読取開口幅Swにおける反射光の強度をより大きく、その強度分布をより均一にすることができる。従って、副走査方向においても、反射光の有効な読取範囲で、照度分布の均一性を高めることができる。
Further, in the
図11は、本実施形態の照明装置12において、導光体14の直接光による原稿面の照明と、リフレクター15からの反射光による原稿面の照明とによる、導光体14の長手方向即ち主走査方向に沿った照度分布を示している。同図において、Idは、導光体14から直接出射される光による照明光の強度分布、Irは、導光体14から出射されてリフレクター15で反射された光による照明光の強度分布である。I0は、導光体14の直接光及びリフレクター15からの反射光の双方によるプラテンガラス3上面の高さZ0における照明光の強度分布、I1は、プラテンガラス3上面から或る高さZ1における照明光の強度分布である。同図に示すように、光強度分布Id及びIrの双方において、第1拡散反射パターン35の不連続パターン部51の影響が軽減され、これは、特に光強度分布I0及びI1においてより顕著である。
FIG. 11 shows a longitudinal direction of the
図12は、導光体14の直接光による原稿面の照明と、リフレクター15からの反射光による原稿面の照明とによる、導光体14の副走査方向に沿った照度分布を示している。同図において、J1は導光体14の第1拡散反射パターン35からの照明光の強度分布、J2は第2拡散反射パターン36からの照明光の強度分布である。J0は、第1拡散反射パターン35及び第2拡散反射パターン36双方によるプラテンガラス3上面の高さZ0における照明光の強度分布である。また、副走査方向Xにおける原稿読取位置Pxからの距離は、導光体14側がプラスである。同図に示すように、副走査方向に照明光の強度が大きくかつ強度分布が比較的広い範囲で高い均一性を発揮することが分かる。
FIG. 12 shows the illuminance distribution along the sub-scanning direction of the
本発明の別の実施形態によれば、照明装置12においてリフレクター15を省略し、導光体14だけで原稿読取面を照明することができる。図13は、導光体14の直接光のみによる長手方向即ち主走査方向に沿った照度分布を示している。同図において、Kdは導光体14の光出射面31における照明光の強度分布、K0はプラテンガラス3上面の高さZ0における照明光の強度分布、K1はプラテンガラス3上面から或る高さZ1における照明光の強度分布である。
According to another embodiment of the present invention, it is possible to omit the
これに対し、図14は、反射面に第1拡散反射パターン35のみを形成した比較例の導光体における、長手方向に沿った照度分布を示している。同図において、Mdは導光体14の光出射面31における照明光の強度分布、M0はプラテンガラス3上面の高さZ0における照明光の強度分布、M1はプラテンガラス3上面から或る高さZ1における照明光の強度分布である。図13と図14を比較するとよく分かるように、第1拡散反射パターン35と第2拡散反射パターン36とを組み合わせることによって、第1拡散反射パターン35の不連続パターン部51の影響が有効に軽減される。
On the other hand, FIG. 14 shows the illuminance distribution along the longitudinal direction in the light guide body of the comparative example in which only the first diffuse
図15は、導光体14の直接光による原稿面の照明による、導光体14の副走査方向に沿った照度分布のシミュレーション結果を示している。同図において、N1は導光体14の第1拡散反射パターン35からの照明光の強度分布、N2は第2拡散反射パターン36からの照明光の強度分布である。N0は、第1拡散反射パターン35及び第2拡散反射パターン36双方によるプラテンガラス3上面における照明光の強度分布である。同図から、リフレクター15を省略した照明装置においても、副走査方向に照明光の強度が大きくかつ比較的広い範囲で強度分布の高い均一性を得ることができる。
FIG. 15 shows a simulation result of the illuminance distribution along the sub-scanning direction of the
以上、本発明を好適な実施態様に関連して説明したが、本発明は上記実施態様に限定されるものでなく、その技術的範囲において、様々な変更又は変形を加えて実施し得ることは言うまでもない。例えば、光源ユニット21を導光体14の一方の端部にのみ配置し、他方の端部には、導光体14内を伝播する光を前記一方の端部に向けて反射する反射面を形成することができる。
Although the present invention has been described above with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications or changes can be made within the technical scope thereof. Needless to say. For example, the
1 画像読取装置
3 プラテンガラス
4 読取キャリッジ
5 読取部
11 キャリッジ部
12 照明装置
14 導光体
15 リフレクター
19 第1反射ミラー
21 光源ユニット
22 発光体
31 光出射面
32 第1反射面
33 第2反射面
35 第1拡散反射パターン
36 第2拡散反射パターン
51 不連続パターン部
51a 短い矩形パターン
52 連続パターン部
52a 長い矩形パターン
1
Claims (8)
前記導光体にその長手方向の少なくとも一方の端面から光を入射させる光源と、を備え、
前記導光体は、前記光源から前記導光体に入射した光を反射する複数の反射面と、前記導光体から光を外部に出射する光出射面とを有し、
前記複数の反射面の1つである第1の前記反射面が、前記長手方向に沿って所定の間隔をもって断続的に形成された不連続パターンを含む、光を拡散反射する第1の拡散反射パターンを有し、
前記複数の反射面の内、前記第1の反射面とは異なる他の1つである第2の反射面が、前記第1の拡散反射パターンの前記不連続パターンの前記所定の間隔を補う前記長手方向に沿って連続した一つの光を拡散反射する第2の拡散反射パターンを有する、ことを特徴とする照明装置。 A rod-shaped light guide formed of a translucent material,
And a light source which light is incident from at least one end face in a longitudinal direction of the light guide,
The light guide body has a plurality of reflection surfaces that reflect light that has entered the light guide body from the light source, and a light emission surface that emits light from the light guide body to the outside.
A first diffuse reflection that diffuse-reflects light, wherein the first reflection surface, which is one of the plurality of reflection surfaces, includes a discontinuous pattern intermittently formed at a predetermined interval along the longitudinal direction. Have a pattern,
Among the plurality of reflecting surfaces, the second reflecting surface is one other different from the first reflecting surface, make up the predetermined interval of the discontinuous pattern of the first diffusion reflection pattern wherein An illumination device having a second diffuse reflection pattern that diffuses and reflects one continuous light along the longitudinal direction.
前記照明装置から出射されて原稿の読取面で反射された光を光電変換する光電変換部とを備えることを特徴とする画像読取装置。 A lighting device according to any one of claims 1 to 5,
An image reading apparatus comprising: a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light emitted from the illumination device and reflected on a reading surface of a document.
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