JPH04156762A - 画像読取用照明装置及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １４分見 本発明は、画像読取用照明装置及び画像読取装置に関し
、より詳細には、画像読み取りスキャナーにおけるフレ
ア光の低減、Ｓ／Ｎ比の向上、階調性の向上を図る画像
読取用照明装置及び画像読取装置に関する。

災米１帆 本発明に係る従来技術を記載した公知文献としては、例
えば、特開平１−１２６６５８号公報の「照明装置」が
ある。この公報に記載されているものは、２つの反射面
と曲率を有する集光面とが形成され基板に平行な方向に
照明光をとりだす方法で、必要照明位置に集光して照明
している。しかしながら、この方法であるとレンズ機能
を有する面は一面しかなく、集光できる光束幅には限界
がある。

また、特開平１−１７９６５８号公報に記載されている
「画像読み取り装置」は、構成部品を保持するケース部
の内面を鏡面としたことを特徴としているが、光源の正
反射光が結像素子に直接入り込み、有効光束以外の光量
が迷光となってセンサ面上に到達し、フレア光となって
スキャナのＳ／Ｎ比の低下をきたす。

以下、従来例を第５図〜第９図に基づいて説明する。

第５図（ａ）、（ｂ）は、従来の照明用光源及びその発
光特性を示す図で、図（ａ）はラインスキャナ用の照明
用光源の長平方向に直交する断面図で、図中、２１は基
板、２２は発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ、２３は樹
脂部材である。

光源はＬＥＤアレイ状光源が用いられている。

ここで、ＬＥＤアレイ状光源は、樹脂部材等で封止され
たものや、ＬＥＤチップそのものをむきだしにしたもの
を配列したものがある。樹脂部材等で封止したものは、
図（ｂ）に示すように樹脂部材に曲率面形状を持たせＬ
ＥＤの発光拡散特性をやや指向性を持たせてはあるが、
必要な照明位置以外を照明する光束が少なからず存在し
、発光光源の照明光束への有効利用をしていなかった。

第６図（ａ）、（ｂ）は、従来の画像読取装置及びその
照度分布を示す図で、図中、２４は照明用光源５２５は
原稿保持部材、２６は原稿、２７は押えローラー、２８
は結像素子、２９はセンサ駆動回路、３０はセンサ、３
１はセンサ基板、３２はハウジング、Ｐはフレア光■、
Ｑはフレア光■、Ｒは読取位置である。

矢印方向に回転する押えローラー２７に、該押えローラ
ー２７の回転によって搬送される原稿２６の原稿保持部
材２５、照明用光源２４、結像素子２８、原稿面の情報
を光の強弱を電気的出力としてえる光電変換素子３ｏが
配置されている。これにより、原稿面上の情報は照明用
光源２４によって照明され、光の濃淡の情報として結像
光学素子２８によって空間伝達さ九、光電変換素子３ｏ
に依り電気的出力として情報を読み取っている。ここで
、結像光学系としては、ロッドレンズアレイや、ルーフ
ミラーレンズアレイなどの等倍結像素子などが用いられ
る。光電変換素子としては、電荷結合素子（ＣＣＤ）な
どのラインセンサが用いられる。また、照明光源として
は、ＬＥＤアレイ状光源や蛍光灯、あるいはキャノン管
などが用いられている。また、必要に応じて、原稿押さ
え部材として、平板ガラス状のコンタクトガラスなどが
用いられる。

この様な構成であって、原稿面上の副走査方向の照度分
布は第６図（ｂ）に示すようになっており、読み取り位
置以外も照明している。このため。

センサの読み取り位置以外の原稿面上からの反射光が読
み取りスキャナ内で迷光となってセンサ上に到達し、有
効な情報信号に対するノイズとして取り込まれてしまう
。この光は、一般にフレア光Ｐ、Ｑとなって原稿が、黒
あるいは、ない場合のクランドレベルを持ち上げてしま
い、Ｓ／Ｎ比の低下や階調性の低下などの読み取りスキ
ャナーの性能を落す原因となる。さらに、読み取り品質
の低下となってあられれる。

ここで、従来の画像読取装置では、フレア光が読み取り
信号にどのように影響するかを説明する。

いま、第７図（ａ）に示すような反射特性を示す白部分
を従来構成の読み取り装置で読み取った場合、読み取り
信号の出力は第７図（ｂ）のようになったとする。この
とき、第８図（ａ）に示すような反射特性を示すパター
ンでは、本来なら、光学系の周波数特性に応じた解像力
低下の影響を受けて、第８図（ｂ）に示すようなパター
ンになるはずである。しかしながら、従来の読み取り装
置では、照明光が読み取りライン以外のところで反射し
た光や、ハウジング内にある他の構成部品で反射して結
像素子内に入り込み、有効光束とはならない迷光となっ
てセンサフォトエレメント上に達し、第８図（ｃ）に示
すように、読み取られる信号レベルがある一定の量Ｖだ
け持ち上がってしまう現象を生じる。持ち上がるレベル
が常に一定であれば、この量を補正することが可能であ
るが、第９図（ａ）に示すように、第８図（ａ）の白黒
パターン形状は同一のものであっても周りの白部分の割
合が異なる場合、その信号出力は第９図（ｂ）のように
なり、持ち上がり量Ｖがこの割合によって変化してしま
う。実際の文章などの原稿情報は、１ラインごとに白黒
の割合は変化しており、１ラインごとの白黒パターンに
よって補正する手段を備えない読み取り装置にあっては
白レベルの出力変化となってあられれ、解像力の低下や
。

ＳＮ比の低下、さらに階調性の再現性に乏しくなる。

且−一一吟 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
ラインセンサ用読み取り光源の照明効率の向上をはかる
こと、また、読み取りスキャナー−の品質の向上をはか
ること、さらに、読み取りスキャナー装置の原稿面の照
明方法及び読み取り方法の改善によって、フレア光の低
減を図るようにした画像読取用照明装置及び画像読取装
置を提供することを目的としてなされたものである。

青−一双 本発明は、上記目的を達成するために、（１）曲率を有
する面形状で封止された発光素子と、該発光素子を複数
配列し、配列した長手方向に直交する方向にしか曲率を
持たない棒状の集光素子とで構成される照明装置におい
て、前記発光素子が発光ダイオードチップであり、前記
集光素子が丸棒状のガラス部材あるいは樹脂部材で構成
されていること、或いは、（２）原稿面を照明するため
の照明光源と、結像素子と、該結像素子によって原稿面
上の情報を空間伝達し、像形成された原稿面情報を光電
変換素子によって光の強弱を電気出力として読み取るセ
ンサと、これらを一体化保持するためのハウジング部材
で構成される画像読取装置において、前記照明光源の発
光部分と原稿面のあいだに照明光束を集光するための集
光レンズ部材を設け、該集光レンズ部材によって読み取
り位置の極近傍にしか前記照明光源の照明光が到達しな
いように照明されていること、或いは、（３）原稿面を
照明するための照明光源と、結像素子と、該結像素子に
よって原稿面上の情報を空間伝達し、像形成された原稿
面情報を光電変換素子によって光の強弱を電気出力とし
て読み取るセンサと、これらを一体化保持するためのハ
ウジング部材で構成される画像読取装置において、読み
取り位置の極近傍にしか照明光源の照明光が到達しない
ように、前記照明光源の発光部分と原稿面のあいだに照
明光束を集光するための集光レンズ部材を設け、該集光
レンズ部材が照明光源ユニットである前記ハウジング部
材によって保持されていること、更には、（４）前記（
３）において、集光レンズ部材が原稿保持部材に密着固
定されていることを特徴としたものである。以下、本発
明の実施例に基づいて説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明による画像読取用照明
装置の一実施例及びその発光特性を説明するための図で
、図中、１は基板、２は発光ダイオード（ＬＥＤ）、３
は樹脂部材、４は集光素子、５は照明位置である。

曲率面形状を有した樹脂部材３で封止したＬＥＤ２、お
よび長手方向に直行する方向のみに集光能力をもたない
棒状の集光素子４とで構成される。

この様な構成によって、ＬＥＤ光源１から発せられた光
束は、第１図（ａ）図中の７光線追跡図に示すように、
所望の照明位置の近傍に集光して照明するため、従来広
がっていた光束の光強度よりも第１図（ｂ）に示すよう
に大きな強度となり、照明光源の明るさが向上する。　
　　゛ここで、棒状集光素子の曲率や配置位置などは。

所望の照明位置に有効に集光されるように既存の光線追
跡等によって最適なデイメンジョンを設定すれば良い。

例えば、読み取り位置、すなわち所望の照明位置は従来
の読み取りスキャナの小型化に対応してＬＥＤ光源から
数ミリあるいは数十ミリの構成であるため、−数ミリ程
度の曲率であれば良い。具体的には、ガラス等の棒状レ
ンズを用いれば良い。

また、集光素子を半球状にしてもよい。集光素子は樹脂
部材によって既存の成形技術などを用いて作成される。

第２図（ａ）、（ｂ）は、本発明による画像読取装置の
一実施例を説明するための構成図及びその照度分布を示
す図で、図（ａ）は、副走査方向の断面図で、図（ｂ）
は原稿読取位置での照度分布を示す図である。図中、６
は樹脂封止型発光ダイオード（ＬＥＤ）、７は棒状レン
ズ（集光素子）、８は原稿保持部材、９は結像素子、１
ｏはセンサ、１１はセンサ駆動回路、１２はセンサ基板
、１３はハウジング、Ａは原稿読取位置である。

曲面形状を有した樹脂で封止されたＬＥＤチップを配列
した発光光源６と、配列長手方向に直行する方向に集光
能力を有する棒状レンズとで構成される照明光学系、原
稿面上の情報を空間伝達する結像素子９、像形成された
原稿面上の光強度情報を電気的な情報に変換する光電変
換するセンサ１０、及びこれらを一体化保持するハウジ
ング１３て構成される。

原稿は押えローラにより透明な原稿保持部材８上を搬送
され、該原稿上の情報は、照明光源６で照明されて光の
濃淡情報として結像素子９によって空間伝達され、これ
を光電変換素子からなるセンサ１０で受光し、原稿の光
濃度情報に応じた電気的出力として情報を読み取ってい
る。

ここで、照明光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）
アレイ状の光源や蛍光灯、あるいはキャノン管なども用
いられるが、本発明の実施例では樹脂封止されたＬＥＤ
チップ上に棒状のレンズを配置したバーレンズ付発光ダ
イオードを光源として用いている。また、結像素子９と
してはロッドレンズアレイや、ルーフミラーレンズアレ
イなどの等倍結像素子などが用いられる。光電変換素子
としては、電荷結合素子（ＣＣＤ　：　ＣｈａｒｇｅＣ
ｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）などのラインセンサが用
いられる。また、必要に応じて原稿保持部材８として平
板ガラス状のコンタクトガラスなどが用いられる。

このような構成にあって、読み取りライン上の照度を向
上させ、読み取りライン以外の照明光は、読み取りライ
ン上の光強度に比へてごく小さくできるため、従来例で
問題となっていたフレア光を極力防ぐことができる。

第３図は、本発明の他の実施例を示す図で、図中、１４
は棒状レンズの固定用接着部材、１５はルーフミラーレ
ンズアレイ（ＲＭＬＡ）、１５　ａはレンズアレイ（Ｌ
　Ａ）、１５ｂは絞り板、１５ｃはルーフミラーアレイ
（ＨＭＡ、）、１６は光路分離ミラーで、その他第２図
と同じ作用をする部分は同一の参照番号が付しである。

照明光源６と原稿読み取り位置Ａの間に挿入する棒状レ
ンズ７が、原稿を固定するコンタクトガラス８等に固定
用接着部材１４で密着固定されている。すなわち、照明
光束を妨げないようにコンタクトカラスに密着固定する
。この様な方法を採用することによって、棒状レンズの
真直度が多少悪くてもコンタクトガラスの剛性によって
、まっすぐ保持することが可能となり、集光素子の偏芯
による照明位置の位置ずれを防ぐことが可能である。

第４図は、照明光源と原稿読み取り位置の間に挿入する
棒状レンズの保持についての別の実施例を示す図で、棒
状レンズ７の端部７ａをハウジング１７の端部で固定し
た実施例である。これにより、より簡単に所望の位置に
棒状レンズを配置し、また位置ぎめを行うことができる
。

丈果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、集光
機能を有する樹脂部材で封止したＬＥＤと長手方向に直
行する方向のみに集光能力を有しない集光素子を組合せ
ることによってより発光光源を照明光束に有効に利用で
きる。

また、必要な読み取り位置以外の照明光を極力抑えるこ
とができるので、原稿面の正反射光が二次光源になり、
光源以外の読み取り装置構成部品に反射して迷光となる
ことを防ぎ、スキャナーとしてのＳ／Ｎ比の向上、階調
性の向上となって、より高品位、高信頼性に対応できる
読み取り装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による画像読取用照明装置の一実施例
を説明するための構成図及びその発光特性を示す図、第
２図は、本発明による画像読取装置の一実施例を説明す
るための構成図及びその照度分布を示す図、第３図及び
第４図は、本発明の他の実施例を示す図、第５図乃至第
９図は、従来の照明用光源及び画像読取装置の構成を示
す図である。 １・・・基板、２・・・発光ダイオード（ＬＥＤ）、３
・・・樹脂部材、４・・・集光素子（棒状レンズ）。 ５・・・照明位置、６・・・樹脂封止型発光ダイオード
（ＬＥＤ）、７・・・棒状レンズ（集光素子）、８・・
・原稿保持部材、９・・・結像素子、１ｏ・・・センサ
、１１　センサ駈動回路、１２　・センサ基板、１３・
ハウジング、Ａ・・・原稿読取位置。 特許出願人　　株式会社　リ　コ　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、曲率を有する面形状で封止された発光素子と、該発
   光素子を複数配列し、配列した長手方向に直交する方向
   にしか曲率を持たない棒状の集光素子とで構成される照
   明装置において、前記発光素子が発光ダイオードチップ
   であり、前記集光素子が丸棒状のガラス部材あるいは樹
   脂部材で構成されていることを特徴とする画像読取用照
   明装置。 ２、原稿面を照明するための照明光源と、結像素子と、
   該結像素子によって原稿面上の情報を空間伝達し、像形
   成された原稿面情報を光電変換素子によって光の強弱を
   電気出力として読み取るセンサと、これらを一体化保持
   するためのハウジング部材で構成される画像読取装置に
   おいて、前記照明光源の発光部分と原稿面のあいだに照
   明光束を集光するための集光レンズ部材を設け、該集光
   レンズ部材によって読み取り位置の極近傍にしか前記照
   明光源の照明光が到達しないように照明されていること
   を特徴とする画像読取装置。 ３、原稿面を照明するための照明光源と、結像素子と、
   該結像素子によって原稿面上の情報を空間伝達し、像形
   成された原稿面情報を光電変換素子によって光の強弱を
   電気出力として読み取るセンサと、これらを一体化保持
   するためのハウジング部材で構成される画像読取装置に
   おいて、読み取り位置の極近傍にしか照明光源の照明光
   が到達しないように、前記照明光源の発光部分と原稿面
   のあいだに照明光束を集光するための集光レンズ部材を
   設け、該集光レンズ部材が照明光源ユニットである前記
   ハウジング部材によって保持されていることを特徴とす
   る画像読取装置。