JPS5979675A - 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】 本発明は画像読取装置に関し、詳しくは画像読取システ
ムの原稿照明系に関する。

現在ファクシミリ等の画像読取システムとしてＭＯＥｉ
、ＣＯＤ等のＩＣ技術によるイメージセンサと縮小結像
系を組合わせた読取システムが主流になルつつある。し
かしながらこれ等は縮小光学系を用いるため光路長が大
きくなシ装置が大形化することや、光学系の設定に高い
精度を必要とする欠点を有している。

一方これ等の欠点を除去するために、光電変換部が原稿
と１＝１に対応する大形のイメージセンサを用いた画像
読取システムが提案されている。

以下とれを密着形センサと呼ぶが、縮小光学系を用いな
いために大幅に光路長を短くすることができ、また高精
度な調整を必要としないことから、装置の小型化、低価
格化が可能となる。

しかしながら反面、大形化するためにＩＣプロセスが使
えず、駆動回路を外部から実装してやらなければならな
いという問題点がある。従って、２− 低価格な容置形センサを実現するためには、駆動回路と
実装数の減少が必要となり、現在、マ）　ＩＪクス配線
による時分割駆動法を用いてこれを実現しようとする試
みがなされている。

ところで時分割駆動を行うためには大きな光電流を必要
とする。また高速で読取りを行うためには、その速度に
応じて光電流が必要となる。光電流を増すために、光電
素子の感度アップと、光学系の改良が試みられている。

後者については、従来はオプティカルファイバープレー
トや集束性光ファイバーアレイ（セルフォックレンズ−
日本板ガヲス商品）等を結像系に用い、光源としてけい
光灯、ＬＥＤ、タングステンランプ等が用いられてきた
。しかしオプティカルファイパルプレートは高価であり
、一方、集束性光ファイバーアレイも、光伝達効率を考
えるとＦ値の大きいものが必要とｈ　Ｄ　ｓ　Ｆ値の大
きいものは色収差があってタングステンランプは使えな
い、またＬＥＤは１個当りの光出力があまシ大きくない
ため密に並べねばならず、そのため電源容３− 量、放熱対策を考えると高価なものになる。けい光灯は
それ自体は明るい光源であるが、形状的にまた熱的に離
さなければならないため、結局あまシ明るい光源とはな
ら々い。このため、けい光灯の場合高速の読み取シをす
る時には、けい光灯を２本点灯させて光電流をかせいで
いる。

本発明はかかる現状をふまえ、その目的は時分割駆動で
高速な読取システムを実現するために、明るい照明系を
提供することにある。

第１図に本発明による光ガイドを用すた、画像読取シス
テムにおける照明方法の原理を示す。帯状光源１により
放射された光エネルギーは、光源に近接して配置された
光ガイド２の端面１，４から入射し、全反射をくり返し
ながら進行し、反対側の端面（２１５から出射し、光エ
ネルギーの伝達がガされる。従ってこの光ガイドを用い
ることにょシ、原稿面３からＬ離れた帯状光源を、光ガ
イドの内部吸収による減衰だけで、原稿面の直前に持っ
てくることがでるため、熱的、形状的に原稿面に近づけ
られない明るい光源を用いることにょシ、４− 明るい照明系を構成することができる。

ここで光ガイドの例として、透明位の板状の直方体を空
気中に設置した場合を考える。光ガイドの屈折率をＮと
して、第２図において、光ガイド２への光線の入射角を
０重とすると、光ガイド内での光線の傾角Ｃ冨は 、　−１Ｂ４ｎＣ１ ｃ　２＝　ｓ　ｚｎ　　　（−Ｙ−） となシ、光ガイドの互いに平行な平面への入射角及び反
射角Ｃ３け、 Ｃ３＝９０°−Ｃ２ である。光ガイドからの射出角は光ガイドへの入射角と
等しく、Ｃ１である。Ｃ１は９０°以上になシ得ないか
らＣ２は、 ｃ　２＝　５ｉｎ−”　’ 以上になシ得ず、したがって０８は１、Ｃ３：９０＠−
ｓｉｎ″″１−！− 以下になシ得ない。ところで、光ガイドの互いに平行な
平面における全反射条件は１ 、−１１ Ｃｓ　＞　８ｚｎ　　Ｎ であるから、 ５− ９０’　−５ｉｎ−”−＞５ｉｎ−’ＬＭ、　　　　　
　Ｎ とおくＮは Ｎ＞１．４１５ となる。これは、直方体の光ガイドを空気中にて使用す
る場合、屈接率が１゜４１５以上であれば全反射条件は
常に満足されることを意味する。

従って、光ガイドに鍍金の必要はなく、光源が可視領域
であれば通常のガラス、アクリル樹脂等の使用が可能で
あシ、形状的にも単に端面を研摩した板であれば良いの
で、非常に安価に実現できる。

この時光ガイドの光の人出する端面での散乱は光の伝達
効率を低下させるため、端面を滑かに研摩する必要があ
る。しかし形状が単純であるため全く問題にはならない
。さらにこの時、端面を無反射コートすることによシ、
屈折率の界面での反射損失を無くすことができ、とれに
よっても光伝達効率の向上が計れる。

次に光ガイドの幅を帯状光源の幅よシも小さくすること
による効果について第３図に示す。横軸は光ガイドの長
さ！、縦軸は原稿面で得られる光６− エネルギーの相対値である。実線７は上述した系外を満
たしている場合、破線８は反対に帯状光源の幅が光ガイ
ドの幅よりも小さい場合である。実線７の場合は光ガイ
ドの内部吸収による減衰だけであるが、破線８の場合は
光ガイドの長さ！が犬きくなるに従って光エネルギーは
内部吸収以上に犬きく低下する。これは原稿面から帯状
光源を見た時、光ガイドの幅が光源幅よシも小さい時は
どの方向にも帯状光源あるいはその虚像が存在するのに
対して、逆に帯状光源の幅の方が小さい時は帯状光源も
、その虚像も存在しない方向があるためである。従って
光ガイドの幅を帯状光源の幅よシも小さくすることによ
り、光ガイドの長さに対する設計の自由度が向上し、照
明系の設計が容易となる。

第４図に本発明による画像読取システムにおける光学系
の概念図を示す。光源には５４０ｎｍにピークを持つ単
色光のアパーチャー型けい光灯１（）を用い、帯状光源
に相当するアパーチャー幅は３Ｍである。光ガイド２は
このけい光灯に近接させて７− 配置し、幅が２１１Ｊ光の仮託方向の長さ！は２０Ｉｕ
である。この時原稿面３に到達する光エネルギーはけい
光灯１０のアパーチャー面の９０％以上である。

原稿面３に入射した光は原稿面で反射後、収束性光ファ
イバーアレイ１２で、密着形の光電センサアレイＪ５に
結像する。また４図の場合原稿面で反射特性を持つため
、ミラー１４で逃げた光を折シ返し光伝達効率を上げて
いる。

また第５図のように、原稿面３での反射分布が最大にな
る位置に収束性光ファイバアレイ１２を配置しても、光
伝達効率を上げることができる。

このアパチャー形けい光灯１〔１は、非常に高光出であ
シ、４図の構成で、けい光灯輝度１０万Ｃｄ／ｌｎ％の
時に、原稿面で３６００１ｚを得た。

以上の如く本発明は高光出力の光源を、光ガイドによシ
等価的に原稿面に近づけることによシ、非常に明るい照
明系を実現するもので、その効果は高速、低価格の画像
読取システムを保障するものである。

８−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ガイドの原理図である。 第２図は光ガイド内の光線の伝搬の様子の例を示す。 第３図は光ガイドの長さに対するエネルギーの変化を、
帯状光源の幅と光ガイドの幅の関係をパラメーターとし
て示す。 第４図、第５図は本発明による画像読取システムの光学
系の概念図を示す。 ■・・帯状光源（アパーチャー形けい光灯〕１１・・光
ガイド １２・−収束性光フアイバアレイ １３・・原稿面 １４　・　　・　　ミ　　ヲ　− １．５−・光電センサアレイ １６・・原稿送フローヲ 以　　　上 ９− 第４図 ｔ ３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■少なくとも原稿幅の光電変換部を有する画像読取シス
   テムにおいて、原稿照明部が帯状光源と透明性の板状の
   柱体（以下とれを光ガイドと呼ぶ）からなシ、該光ガイ
   ドの端面が該帯状光源に近接して配置されたことを特徴
   とする画像読取装置。 ■眩光ガイドにおいて、該帯状光源に近接した端面１と
   反対側の端面２が平行でかつ、表面が研摩されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像読取装
   置。 ■該端面１の幅が該帯状光源の幅と同じか、小さいこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像読取装置
   。 ■該端面１，２を光学的に無反射コートしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の画像読取装置。 １−