WO2007119290A1

WO2007119290A1 - ライン状照明装置及びそれを用いた画像読取装置

Info

Publication number: WO2007119290A1
Application number: PCT/JP2007/053156
Authority: WO
Inventors: Masayuki Katsumata; Azusa Shiratori; Shuuichi Shimoda; Masami Tabata
Original assignee: Canon Components, Inc.
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2007-10-25
Also published as: TW200746787A; CN101385326A; JP4394735B2; TWI365658B; WO2007105293A1; CN101385326B; US8167475B2; US20090010020A1; JPWO2007119290A1

Abstract

　従来のように２系統の導光体を用いる方法では、導光体及びその関連部品が２系統必要となるためコスト面で不利になる。透明材料で形成された棒状の導光体１００と、導光体１００の長手方向端面の近傍に設けられた光源と、導光体１００の長手方向側面の少なくとも一部分に形成された光出射面１０１とを有し、導光体の短手方向の断面において、光出射面１０１に対向する位置に複数の反射領域１０２，１０３と、これら反射領域１０２，１０３の境界部分に障壁１０６とを有する。

Description

明細書

ライン状照明装置及びそれを用いた画像読取装置

技術分野

[0001] 本発明は、原稿の読取面を照射してその反射光を読取るイメージセンサユニットに用いられるライン状照明装置及びそれを用いた画像読取装置に関する。

背景技術

[0002] イメージスキャナ、ファクシミリ或は複写機等の画像読取装置で用いられるイメージセンサとして、縮小型、密着型等のセンサがある。その中で密着型イメージセンサ（以下 CISと略す)は、照明装置、等倍結像光学装置、ラインセンサ等で構成されている。このような CISは一般的に、縮小光学系を利用したイメージセンサに比べて光路長が短いため、このセンサを組み込む機器を小型化し易いという特徴がある。このため、縮小光学系に代わって、薄型のフラットベット型の画像読取装置等に多く使用されるようになってきた。また、このような CISで使用されるライン状照明装置では、原稿面を必要な照度で照明し、原稿からの反射光が十分な強度を持ってラインセンサに到達するように要求されている。

[0003] 図 12は、従来の密着型イメージセンサの構成を説明する断面図で、ここでは導光体 2がー本の場合を示している。この密着型イメージセンサは、原稿 9を照射するための光源ユニット 1を有し、この光源ユニット 1から光が導光体 2を通して原稿 9上を照射する。こうして照射された光が原稿 9で反射され、その光がレンズアレイ 4を通して光電変換素子で形成されたラインセンサ 5に入力されて電気信号に変換される。

[0004] 同図において、 3は構成部材を支持するフレームである。ラインセンサ 5は、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数ライン状に配置してヽる。 6はラインセンサ 5を搭載しているセンサ基板である。光源ユニット 1において、 1— r, 1 -g, 1 —bのそれぞれは原稿 9を照明するための LEDで、それぞれ赤、緑、青の色を発光する。これら LEDは、長手方向に延びた導光体 2の端面に配置されている。導光体 2 は、各 LEDから出射された光を取入れ、原稿読取部の 1ラインの長さに亘つて照明光量が略均一になるように設計されている。 7はセンサ信号と外部機器とを接続するコネクタ、 8は原稿 9を支持する透明なガラス製の原稿支持台である。

[0005] 導光体 2の端面に配置された LEDから出射された光は、アクリル製の導光体 2に導かれ、その内部を複雑に反射しながら光出射面力外部に出射されて原稿 9を照明する。この光を反射させる目的で、導光体 2の反射面や終端部に、酸化チタン粉末やアルミニウム粉末を印刷等の手段で配置しておくのが好ましい。

[0006] このライン状照明装置としては、アクリル製の棒状透明体の一端部に発光素子を設け、反射面と光源の中心位置をずらせたライン状の照明装置が用いられている (特許文献 1)。また導光体の内部に反射面の角度が異なる 2つの面を有する導光体が開示されている (特許文献 2)。これら公報に開示されるライン状照明装置は、棒状透明体の一端のみに発光素子である LEDを配置することによりコストの低減を図っている。更に、その長手方向に沿って均一な照度を得るために導光体の形状を工夫し、 LE D素子力もの光が入射する一端力他端に向力つてなるベく均一な照度が得られるようにしている。

[0007] また特許文献 3によると、 2系統の光源を配置し、各光源の照射位置を受光素子の光軸上において上下にずらすことにより、結像手段の被写界深度の範囲内で原稿面の照度がほぼ一定となるようにすることが記載されている。さらに特許文献 4には、レンズアレイを導光体によって挟み込むために、その導光体の中央部を二股に分岐させた導光体が記載されて、る。

特許文献 1 :特許登録公報第 2693098号

特許文献 2：特開 2001— 159796号公報（図 1)

特許文献 3：特許第 2848477号公報

特許文献 4：特開平 11― 266340号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力しながら、上記従来の導光体では、以下のような課題があった。

[0009] 図 12において、矢印 1200は光線の方向を示す。図に示すように、この光線 1200 は光出射面のレンズ効果と相まって、原稿 9の一箇所に集光されるような光線となる。

[0010] 図 13は、図 12に示すイメージセンサにおける導光体の深度特性を示す図で、原稿支持台 8上の高さ方向の照度特性を示している。この図 13では、縦軸は、原稿支持台 8上の照度を「1. 0」として、浮き上がった長さに応じた相対照度を表している。また横軸は、原稿支持台 8から浮き上がった長さを示して、る。

[0011] この図 13に示す光量分布から明らかなように、原稿支持台 8から上に少し離れた（約 2mm)部分にぉ、ては照明光量が急激に低下すると!/、つた特性を示して、る。一方、図 12に示すレンズアレイ 4が結像可能な高さ方向の範囲は比較的狭ぐ数 mm 程度が結像できる限界である。これらの特性のために、原稿 9が原稿支持台 8から浮き上がって離れた部分、例えば本を見開いた状態での綴じ部分等では、レンズァレィ 4を通じてセンサアレイ 5に集光される反射光量が少なくなり十分な画像情報が得られない。よって、このような装置で読み取られた画像を複写すると、その部分の画像が黒く印刷されてしまうという問題がある。これに対して特許文献 3に示すように、 2系統の導光体を用い、その焦点位置をずらせて原稿台の高さ方向の光量を平準化させる方法もある。しかし、これでは導光体及びその関連部品が 2系統必要となるためコスト面で不利になる。また微少な導光体の位置合わせ精度が要求されるため製造工程が煩雑になり、製造負荷が大きくなるという問題がある。さらに特許文献 4に示す導光体は、二股に分岐してレンズアレイを挟む構造で、 2つの反射面を有する左右対称の形状となっている。しかし、従来の導光体と同じく原稿台上の 1点に集光する構造であることには変わりがない。

[0012] 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決することにある。

[0013] また本発明の特徴は、単一の導光体による構成で、原稿の読取り面の照明深度を深く取ることができるライン状照明装置を提供できる。

課題を解決するための手段

[0014] 上記目的を達成するために本発明の一態様に係るライン状照明装置は以下のような構成を備える。即ち、

透明材料で形成された棒状の導光体と、前記導光体の長手方向端面の近傍に設けられた光源と、前記導光体の長手方向側面の少なくとも一部分に形成された光出射面とを有するライン状照明装置であって、

前記導光体の長手方向と直交する短手方向の断面構造が、光出射面と前記光出射面に対向する位置に設けられた複数の光反射面と、前記複数の光反射面のそれぞれの境界部分に設けられた少なくとも 1つの光学障壁部とを有しており、

前記光出射面力出射された照明光が異なる集光点を有することを特徴とする。

[0015] 上記目的を達成するために本発明の一態様に係るライン状照明装置は以下のような構成を備える。即ち、

透明材料で形成され、前記導光体の長手方向端面の近傍に設けられた光源からの光を導光する導光部と、前記導光部からの光を外部に照射する出光部とを有する導光体を有するライン状照明装置であって、

前記出光部の長手方向と直交する短手方向の断面構造が、

光出射面と前記光出射面に対向する位置に設けられた複数の光反射面と、前記複数の光反射面のそれぞれの境界部分に設けられた少なくとも一つの光学障壁部と、

を有することを特徴とする。

[0016] 尚、この課題を解決するための手段は、本願発明の特徴の全てを列挙しているものではなく、特許請求の範囲に記載された他の請求項及びそれら特徴群の組み合わせも発明になり得る。

発明の効果

[0017] 本発明によれば、単一の導光体により原稿の読取り面の副走査方向の照明幅を広げることができ、且つ照明深度を深くできるため、コスト上昇を抑えながら原稿台から離れた位置の原稿画像をも良好に取り込めることができるという効果がある。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]本発明の実施の形態に係るライン状照明装置に用いる導光体の断面形状を説明する図である。

[図 2]本実施の形態 1に係る導光体を用いたライン状照明装置の断面図である。

[図 3A]、

[図 3B]本実施の形態 1に係る導光体の長手方向に光が伝播されるのを説明する断面図である。圆 4A]、

[図 4B]本実施の形態 1に係るライン状照明装置を用いた CISの出射光の光路ィメージを説明する図である。

[図 5]本実施の形態 1に係るライン状照明装置の照明深度特性を説明する図である。

[図 6]本実施の形態 1に係るライン状照明装置における原稿支持台の高さと、副走査方向の照度分布との関係を説明する図である。

[図 7]従来の導光体の断面構造を説明する図である。

[図 8]図 7に示す従来の導光体の照度分布特性を示す図である。

圆 9A]、

圆 9B]、

[図 9C]本発明の実施の形態 2に係る導光体の形状を示す図である。

[図 10]本発明の実施の形態 3に係る導光体を用いたライン状照明装置の構成を示す断面図である。

[図 11]本実施の形態に係るイメージセンサの一応用例である画像読取装置を示す概観斜視図である。

[図 12]従来の密着型イメージセンサの構成を説明する断面図である。

[図 13]従来の照明装置における原稿に対する高さ方向の照度特性を示す図である。

[図 14]本発明の実施の形態 2に係る照度特性を説明する図である。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなぐまた本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

[0020] 本実施の形態に係るライン状照明装置は、従来の反射面の構造に対して、複数の光反射領域 (以下、単に反射領域と略す)を有することが特徴である。

[0021] [実施の形態 1]

図 1は、本発明の実施の形態に係るライン状照明装置に用いる導光体 100の断面形状を説明する図である。また、この導光体 100を用いたライン状照明装置の断面図を図 2に示す。尚、図 2において、前述した図 12と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。

[0022] この導光体 100は原稿 9をライン状に照明し、その反射光をレンズアレイ 4を介して光電変換素子 5に結像させるための光を提供するものである。本実施の形態 1に係る導光体 100の寸法は、短手方向の断面の最大幅で約 5mm、長手方向の長さは約 2 2cmである。

[0023] 本実施の形態 1に係る導光体 100の形状は、曲面である光出射面 101、反射領域 102, 103及び側面 104, 105、更に、 2つの反射領域 102, 103を隔てる光学障壁部（以下、単に障壁と略す） 106を構成する面 107, 108とで構成されている。この導光体 100の長手方向に垂直な断面の形状が略扇形で、その光出射面 101は曲率が一様でない凸状の曲面となっており、障壁 106を境にして底部に反射領域 102, 10 3が形成されている。本実施の形態 1に係るライン状照明装置の導光体 100の長手方向の端面上又は近傍に、 3色の LEDを有する光源ユニット 1が配置されている。

[0024] 尚、図 2において、光源ユニット 1は、図 12の場合と同様に導光体 100の長手方向の端部に配置されている力この導光体 100は図 12の例のように導光部が大きくないので、導光部 100の側面に直に光源ユニット 1が設けられている。

[0025] 図 3A及び図 3Bは、この導光体 100の長手方向に光が伝播されるのを説明する断面図である。

[0026] この導光体 100の光出射面 101は、反射領域 102, 103に対向する部位に設けられたその断面が凸状の曲面であり、凸レンズ効果で反射領域 102, 103からの光を所定方向に出射する役割をもっている。また導光体 100の反射領域 102, 103には、図 3A, 3Bに示すようなローレットと呼ばれる微少なプリズムが形成されている。この微少なプリズムによって導光体 100の長手方向に光を散乱させたり、光の進行方向を変えて、その対向面上に形成された光出射面 101の方向に光を反射させる働きをしている。図 3Bは、図 3 Aを拡大して示している。尚、図 3Bに示す右からの光は、導光体 100の光源ユニット 1が配置されている反対側端部力もの反射光を示している。この反対側端部には、好ましくはアルミ箔等の反射部材が設けられている。

[0027] 本実施の形態 1では、導光体 100の内部に 2つの反射領域 102, 103を隔てる光学的障壁としての障壁 106が形成されている。図 1に示す面 107, 108の形状と高さを変えることにより、 2つの反射領域 102, 103で反射された光の混合を制御することができる。つまり、反射領域 102, 103で反射した光のうち、反射領域 102, 103に対して低角度で入射した光は、障壁の面 107, 108で反射されて光出射面 101に到達することができない。ここで各反射領域 102, 103に対して入力される光の殆どは高角度で入射されるため、各反射領域 102, 103からの反射光は直接光出射面 101に到達し、そこから出射されて原稿 9を照射することができる。また、この障壁 106の高さを高くすることによって、 2つの反射領域 102, 103からの光がそれぞれ別々の経路で原稿 9を照射する。こうしてそれぞれが異なる集光点を有する、擬似的に 2系統の導光体を配置した場合と同様な効果を奏することができる。

[0028] また本実施の形態では、 2つの反射領域 102, 103の傾き角は、読み取り対象の原稿に対して互いに異なっている点が特徴である。図 1に示すように、側面 104と反射領域 102とのなす角度は 115度、また反射領域 102に対する側面 107面の角度は 1 05度である。同様に、側面 105と反射領域 103とのなす角度は 125度、反射領域 10 3と面 108とのなす角度は 95度である。尚、これら角度はあくまでも一例であり、本願発明を特定するものではない。

[0029] これら反射領域 102, 103には、例えば図 3A或は図 3Bに示すように、導光体 100 の長手方向には微少なプリズムである複数の突起部が形成されている。図 3A, 3B はともに、導光体 100の長手方向に沿った反射領域 102或は 103の断面図である。このように反射領域 102, 103には、導光体 100の長手方向に沿って突起部と平坦部とが交互に配置されている。このうち平坦部は、導光体 100で全反射角（アクリルの場合は約 42度）以下の角度で入射した光源ユニット 1からの光を反射原理に従つて反射しながら、導光体 100の内部に光を拡散させている（図 3A参照)。また突起部は、図 3Bに示すように、平坦部に平行な光を光出射面 101の方向に光を反射させる役割を持っている。

[0030] このように反射領域 102, 103には平坦部分と突起部があり、当然に突起部の表面は平坦部の表面に対して角度を持っている。本願で用いる反射領域とは、便宜上突起部が形成されてヽな、平坦部分を指して説明するが、厳密には平端部と突起部を含んだ領域全体を指して!/ヽる。

[0031] 図 4Aは、本実施の形態に係る導光体内部の出射光の光路イメージを説明する図である。

[0032] 光源ユニット 1から導光体 100の端面に入射された光は、その内部で反射を繰り返し、反射領域 102, 103で反射されて上部の光出射面 101から出射される。ここで導光体 100は透明なアクリル榭脂によって成型されている。導光体 100を照射した光は、空気と導光体 100との屈折によって導光体の内部側に入射される力、導光体 100 の外部に反射される。また導光体 100の内部から導光体 100の外に向力つて進む光は、全反射角（約 42° )以下の場合は全反射して導光体内部に戻される力それ以上の角度の光はある割合で反射或は通過して導光体 100から出射される。こうして導光体 100から出射された光を原稿の照明光として利用することができる。

[0033] 図 4Aにおいて、反射領域 102、 103から光出射面 101に向力反射光は、光出射面 101に対して高い角度で入射するために、その光の殆どが外部に出射され照明光として用いられる。

[0034] これに対して側面 104で反射されて光出射面 101に入射される光は、その入射角度によって導光体 100の内部側に反射される光と、導光体 100から外部に出射される光とに分離され、その出射された光の一部が原稿の照明光として用いられる。また側面 105で反射されて光出射面 101に入射される光は、光出射面 101に対して高い角度で入射するために、その光の殆どが導光体 100の外部に出射して照明光となる

[0035] 次に、本実施の形態に係る光出射面 101の形状に関して説明する。

[0036] 本実施の形態に係る光出射面 101の曲率半径は、側面 104の近傍で大きぐ側面 104とは明確な屈曲点を持って接している。このため、側面 104で反射された光の多くは、光出射面 101に対して全反射角以下で入射される。これにより、側面 104で反射された光は、導光体の内部側に反射され易くなつている。一方、側面 105の近傍の光出射面 101の曲率半径を、図 4Aに示すように、側面 104の近傍よりも小さくしている。これによつて側面 105や側面 104で反射された光の多くは、側面 105の近傍の光出射面 101に対して比較的大きな角度で入射される。このため、図 4Aに示すように、これらの光は、この曲率半径が大きい光出射面 101を通して外部に出射される。

[0037] また反射領域 102, 103で反射された光のうち、その近傍においては側面 104, 10 5で反射されな、で導光体の外部に漏洩してしまう光が存在する。これは反射領域 1 02の両側の側面 104と 107、及び反射領域 103の両側の側面 105と 108において、各反射領域からの反射光が両側面に対して高い角度で入射されることによる。このように入射角度が大きくなると、その反射光は側面で反射されずに、その側面を通して導光体 100の外部に出射されて漏れ光となる。特に、反射領域と側面との成す角度力 S90° 或いはそれ以下 (鋭角）の場合には、この漏れ光が増えるため好ましくない。このため本実施の形態では、各反射領域とその側面との成す角度を鈍角（できるだけ大きく）とすることことにより、反射領域の近傍で導光体 100の外部に漏洩する光量を低減している。こうして、より多くの反射光を光出射面 101に入射させることができる

[0038] 但し、この角度を大きくし過ぎると光出射面 101の面積が大きくなり過ぎ、出射光の方向を絞ることができなくなってしまう。よって、最大の開き角は照明装置としての集光条件などの制約によって決められる力あまり広くすることは好ましくない。

[0039] 図 4Bは、本実施の形態に係る導光体 100を使用した照明装置の概略構成を示す図である。

[0040] 導光体 100の光出射面 101から出射された光は原稿面で反射されるが、その反射光の内、レンズアレイ 4が集光できるのはレンズアレイ 4の集光角度で決まる。このレンズアレイの集光角度は 10数度であるため、集光できるのはレンズアレイ 4の光軸近傍の反射光に限られる。

[0041] 図 4Bに示すように、反射領域 102からの反射光は原稿支持台 8に対して低い角で入射して原稿支持台 8上の原稿を照射する。一方、反射領域 103からの反射光は、原稿支持台 8に対して、反射領域 102からの反射光よりも高い角度で入射される。これにより、反射領域 103からの反射光は、原稿支持台 8から離れた高い位置で集光される。この結果、反射領域 102からの反射光は、副走査方向（図 4Bの左右方向）の照射範囲を長くするのに役立ち、反射領域 103からの反射光は、原稿支持台 8から離れた高い位置にある原稿を照射するのに使用できる。 [0042] このように本実施の形態 1によれば、上記 2つの照度特性を持つ照明光を 1つの導光体 100で生成できる効果がある。

[0043] 光源である LEDの配置位置は、導光体 100の端面部にあって、端面に密着、或いはその近傍に配置されている。赤緑青の 3色の LED力なる光源の位置は、その中心 (LED 1— g)が図 1の断面形状のほぼ中央部になるよう配置されて、る。

[0044] 図 1に示す本実施の形態 1に係る導光体 100では、反射領域 102, 103が 2箇所に形成されており、反射領域 102の角度は反射領域 103に対して、僅か〖こレンズアレイ 4 (図 4B)側に傾けた角度となっている。つまり、それぞれの反射領域 102, 103の法線は、原稿支持台 8の近傍で交差するように設定されている。こうすることにより原稿支持台 8に対して、光出射面 102からの反射光をより集光することができ、副走査方向の照射幅を広げることができ、また原稿支持台 8上の照度を上げることができる。

[0045] 図 4Bにおいて、反射領域 102によって反射された反射光は、直進してそのまま出射される光と、側面 104によって反射され原稿支持台 8に向力つて低角で入射される光となる。このとき、反射領域 102から低角度で反射され、更に側面 104で反射された光は障壁 106の側面 107が障壁となるため、反射領域 103側に向力ことができない。これによつて、障壁 106で分離されたそれぞれの導光体部分が、あたかも独立した導光体として機能することができる。また障壁 106の高さ (深さ）を変えることにより、それぞれ導光体部分の集光特性を変化させることができる。

[0046] 光路 400は、導光体 100の側面 104で反射した光が原稿支持台 8に対して低角度

(く 30° )で進む光路を示している。また光路 402は、反射領域 102からの反射光が原稿支持台 8に対して低角度（< 30° )で進む光路を示している。これら光路 400, 402により照射された光は原稿で反射され、レンズアレイ 4を通じてセンサアレイ 5〖こ到達する。また光路 401は、反射領域 103からの反射光で、原稿支持台 8に対して比較的大きい角度で入射している。また光路 403の光は、導光体 200の側面 105で反射され、より大きな角度で原稿支持台 8に入射している。しかし、あまりに大きな角度で原稿支持台 8に入射する光の反射光は、レンズアレイ 4を通してセンサアレイ 5に入射しやすい。この結果、反射光強度が大きくなり、その部分の原稿画像が白と誤認されるので好ましくはな!/、。 [0047] しかしこれらの光のうち、レンズアレイ 4が光を集光できるのは限られた開口角 404 の範囲の光のみである。そのため、光路 401のように、原稿支持台 8に対して大きな角度で入射した光のうち原稿支持台 8の近傍で反射した成分はレンズアレイ 4の開口角 404から外れるので集光されず、原稿支持台 8から離れた高ヽ位置からの反射光のみが集光される。よって、光路 400, 402の光の反射光は、原稿支持台 8の近傍の反射光として集光され、光路 401, 403の光の反射光は、原稿支持台 8から離れて高く浮いた原稿力の反射光として集光される。

[0048] 図 5は、本実施の形態 1に係るライン状照明装置の副走査方向の照明幅と照明深度特性を説明する図である。この図は、原稿面の副走査方向の位置に対する原稿支持台 8からの高さ（d)と照度との関係を示している。図中の 500は原稿支持台 8上そのものの位置（d=0)、 501は原稿支持台 8から 5mm上部、 502は、同じく原稿支持台 8の 10mm上部での副走査方向の照度を表している。更に原稿支持台 8上での相対照度を「1. 0」としたときの照度が縦軸で示されて、る。

[0049] 図 5から、原稿支持台 8上では副走査方向に対して 2つの照度ピークを有しており、かつ照度「0. 8」以上となる副走査方向の幅が約 3mmであることがわかる。また原稿支持台 8から 5mm上での最大照度は「約 0. 7」であり、原稿支持台 8から 10mm上では最大照度は「約 0. 5」となっている。更に原稿支持台 8の 5mm、 10mm上の位置においても、照度が「0. 3」以上の部分が約 2mm程度の幅を有していることがわかる。このように原稿支持台 8の上方向での照度が後述の比較例と比べると格段に改善しているのがわかる。

[0050] ここで、副走査方向で 1. 5mm付近の照度ピークは、反射領域 102からの反射光を主体とした光によるものであり、副走査方向 Omm付近の照度ピークは、反射領域 103からの反射光を主体とした光によるものである。従って、これら 2つの照度ピークの形状は、反射領域 102, 103の幅や角度によって変えることができる。例えば 2つの反射領域の相対角度を鋭角方向に変更することにより、各反射領域 102, 103の法線が交差する位置を変更する。こうしてそれぞれの照度のピーク位置を近接させることにより、照射位置の照度を上げることができる。更にまた、原稿支持台 8上の高さ方向の照度分布も広げることができる。 [0051] 図 6は、本実施の形態 1に係るライン状照明装置における原稿支持台 8上の高さと、照度との関係を説明する図である。この図 6によれば、原稿支持台 8から 10mm離れた位置でも、約「0. 5」の照度があることがわかる。

[0052] [実施の形態 2]

2つの反射領域 102, 103を互いに平行、或は鈍角方向に変更することによって、各反射領域 102, 103の中心を通る法線が光出射面側で交差しないようにできる。これによって副走査方向の 2つの照度ピークが離れる方向に移動し、結果的に、副走查方向の照明幅を広くすることができる。

[0053] 図 14は、本発明の実施の形態 2に係る照度特性を説明する図である。

[0054] ここでは、 2つの反射領域 102, 103を略平行にした場合の原稿支持台 8上における照度を示している。具体的には、図 1に示す反射領域 102の角度を変えて、反射領域 103と略平行になるようにしている。この結果、反射領域 102からの反射光により副走査方向の 2. Omm近傍に照度ピークが発生し、また反射領域 103からの反射光により、 + lmm近傍に照度ピークが発生している。また副走査方向において照度が 0. 8以上の領域が約 4mmとなっており、副走査方向の照度幅がより広がっていることが分かる。更に、この場合も実施の形態 1と同様に、反射領域 103からの反射光力原稿支持台 8よりも高い点を照射するようになっているため、高さ方向の照度深度を深くすることができる。

[0055] このように本実施の形態に係る導光体 100を用いたライン状照明装置は、あたかも 2系統の導光体を用いた場合と同様に、出射光の方向や強度を任意に変えることができる。また照明深度が深いため、原稿支持台 8から浮き上がった原稿であっても、その原稿 9を適正に照射して読み取ることができる。これにより、読取った原稿を印刷した時に黒く表示される割合が格段に少なくなる効果を有する。

[0056] [比較例]

図 7は、従来の導光体の短手方向の断面構造を説明する図である。

[0057] 上述した実施の形態 1, 2に係る導光体 100の構造と比べると、底面に形成された反射領域が 1つだけで、反射領域を複数に分ける障壁がない点が異なる。光出射面の形状は、光の出射方向に凸状の曲面を持っており、特定の方向に出射光を集光する役割を持っている。但し、前述の実施の形態のように、光出射面の曲率半径を異ならせた構成にはなっていない。光源ユニットの配置位置は、前述の実施の形態 1と同様であり、導光体端部の幅の略中心に合わせている点も同様である。

[0058] 図 8は、図 7に示す従来の導光体の副走査方向の照度分布特性を示す図である。

また前述した図 13は、従来の導光体を使用したライン状照明装置における原稿支持台からの高さと、照度との関係を説明する図である。

[0059] 図 8において、 800は原稿支持台 8そのものの位置（d=0)、 801は原稿支持台から 5mmだけ上がった部分 (d= 5mm)での照度、 802は原稿支持台から 10mmだけ上がった部分 (d= 10mm)での副走査方向の照度をそれぞれ表している。更に原稿支持台 8上での相対照度を「1. 0」としたときの照度が縦軸で示されて、る。

[0060] これによれば、原稿支持台 8から離れるにつれて照度が小さくなり、また高さを変えた場合の光量分布が副走査方向に大きくずれているのがわかる。これら図 8及び図 1 3と、前述の図 6の導光体の照度変化と比べると、原稿の高さが高くなる（浮き上がりが大きくなる）と照度の減衰量も大きくなることがわ力る。

[0061] 図 8に示す特性と上記実施の形態とを比較すると、図 8では原稿支持台 8上で照度力 S「0. 8」以上の副走査方向の幅は約 2mm程度しかなぐかつ単一の照度ピークで、その幅が狭くなつている。更に、原稿支持台 8から 5mm浮き上がった場合には照度が半分程度となっている。更に、 10mmだけ浮き上がった位置では、照度がほとんどゼロに近、状態となって、る。

[0062] 図 13は、導光体の深度特性を原稿支持台力もの距離に対する照度でプロットして示す図である。この図 13と前述の図 6とを比較すると、従来例を示す図 13では、原稿の浮き上がりが大きくなると、それに伴って照度が急激に低下しているのが分かる。

[0063] 尚、この導光体 100において、反射領域 102, 103や側面 104, 105は略平面でも良いし、或は曲面であっても良い。また反射領域 102, 103の形状は平面に限らず、幾つかの変形形状をとることができる。

[0064] [実施の形態 3]

次に本発明の実施の形態 3に係る導光体について説明する。

[0065] 図 9A〜図 9Cのそれぞれは、本発明の実施の形態 3に係る導光体の形状を示す図である。本実施の形態に係る導光体は、独立した反射領域が複数存在することが重要であり、その形状に関してはその目的に従って幾つかの形状を選ぶことが可能である。

[0066] 図 9Aでは、 2箇所の反射領域 901, 902はともに平面である力各反射領域の両端部が曲面状になっている点が特徴である。つまり反射領域 901の両端において側面 903と、障壁 907の側面 905に連なる部分が曲面になっている。また反射領域 90 2の両端において側面 904と、障壁 907の側面 906に連なる部分は曲面である。先に述べたように反射領域の端部の角部が直線的に屈曲して、る場合、図 4Aに示すように導光体の反射領域 102, 103に隣接する側面 104, 107, 108, 105から外部に光が漏れ出し易くなる。よって、その角部を曲面にすることによって、屈曲部の角部力も外部に漏出する光を少なくして、光の利用効率を上げることができる。

[0067] 図 9Bは、本実施の形態 3に係る別の導光体 910の形状を示す図である。ここでは反射領域 911, 912はともに直線形状で、それぞれの反射領域の角度は同じで、その法線は平行である。ここでは、反射領域 911, 912のそれぞれの幅が互いに異なつていることが特徴である。この幅に応じて、原稿支持台 8に対して低角度で入射して副走査方向の照射幅を広げる光量と、高角度で入射して原稿台の上部を照射する光量とを制御することができる。この図では、反射領域 911の幅が反射領域 912に対して狭くなつている。このために、原稿支持台 8に到達する光のうち、低角で照射する光の光量を減らして、反射領域 912から原稿支持台 8から離れた上部を照射する光を多くする構成となって、る。

[0068] 図 9Cは、本実施の形態 3に係る他の導光体を説明する図で、ここでは 3つの反射領域 921〜923が形成された導光体 920の一例を示している。これらの形状は原稿面上で要求される照度の大きさと深度特性によって適宜使い分けられる。

[0069] このように、反射領域の数や形状を変化させた導光体によって、 1つの導光体でありながら、複数の集光点を有する光を照射することが可能となる。これによつて、原稿支持台 8から上方向に離れた位置での照度特性を向上させることができる。また、副走査方向の照度幅を広げることが可能となった。

[0070] 更に、ここでは図示しないが、反射領域を狭持する側面の内、少なくとも 1面が曲面であってもよい。これらの面が曲面である場合、鏡面のレンズ効果によって導光体内部の光拡散 Z集光効果が働き、出射光の方向および照度を調整できる。

[0071] また図 3Aに示す突起部の形状は、鋸刃状の凸形状が好ましいが、導光体内部に溝状に形成されても良い。更にその形成密度によって光出射面力も放出される出射光量が変化するために、光源ユニット 1から遠ざ力るに従って、それら突起の形成密度を大きくするのが好ましい。

[0072] また反射領域は、アルミニウム箔を含有する金属インクを塗布することによって、さらに反射効率を上げるようにしても良い。

[0073] [実施形態 4]

図 10は、本発明の実施の形態 4に係る導光体 1000を用いたライン状照明装置の構成を示す断面図である。この導光体 1000は、図 12に示す従来の導光体と同様に、その長手方向に沿って導光部 1003と出光部 1002とを有している。従って、この導光体 1000を使用した照明装置の断面図は、図 12に示す照明装置の断面形状と略同じである。

[0074] 導光体 1000の少なくとも片側の端面の近傍に配置された光源ユニット 1の LEDから導光部 1003に入射された光は、導光体 1000の内部で反射を繰り返し、その光を長手方向に展開する。出光部 1002は、導光部 1003から光を受取り、その一部の面に設けられた光の出射面 1001から所定の方向にライン状の光を出射し、原稿支持台 8上の原稿 9の読取り部分を照明することは従来技術と同様である。

[0075] この導光体 1000は、 2箇所の反射領域 1004, 1005を有し、前述の実施の形態 1 と同様に、原稿支持台 8上の照射領域の拡大と照明深度を長くしている。

[0076] 図 10では、導光部 1003と出光部 1002とが分離している例を示している。この例では、導光部 1003と出光部 1002との境界部に一定の高さを有する矩形構造の障壁 1 010と、その障壁 1010に対向する位置に楔条の障壁 1011を設けている。つまりこれら障壁 1010, 1011は、導光部 1003から出光部 1002に向力光の光量調節弁の役割を果たしている。こうして、導光部 1003から出光部 1002への光の進入を制御することができる。尚、ここで楔形状の障壁 1011に関しては、導光体 1000の長手方向に、光源ユニット 1からの距離に応じて、その高さを変える構造としている、こうして導光体 1000の長手方向に亘つて、出光部 1002に進入する光量を制御している。

[0077] 本実施の形態 4においても、反射領域 1004, 1005は、各々反射方向が異なる反射領域であり、各反射領域 1004, 1005からの反射光の出射方向が互いに異なっている点は、前述の実施の形態 1と同様である。

[0078] 導光部 1003と出光部 1002との間に配置された突起 1010, 1011によって、一度出光部 1002に入射された光が導光部 1003に戻ることが少なくなる。また導光部 10

03から出光部 1002に入ってくる光も効率的に使われるので、従来例に比べて原稿上の照度を増大させることができる。

[0079] [実施の形態 5]

次に本実施の形態に係る照明装置を用いたフラットベット型イメージスキャナについて説明する。

[0080] 図 11は、本実施の形態に係るイメージセンサの一応用例である画像読取装置を示す概観斜視図である。ここでは密着型イメージセンサを用いたフラットベット型画像読取装置の例を示している。

[0081] 図 11において、 111は、前述の実施の形態 1乃至 3のいずれかに係る照明装置を具備した CISである。 112は原稿支持体であるガラス板 (前述の原稿支持台 8に相当 )、 113は CISを稼動させるワイヤ、 114はワイヤ 113を動かして CIS111をスイープさせるための駆動モータ、 115は原稿 9を押える圧板である。

[0082] 駆動モータ 114を回転させてワイヤ 113を機械的に動かすことにより、 CIS111は読取方向（副走査方向）に移動して原稿の画像情報を読取ることができる。 CIS111 は照明部が一体に組み込まれたセンサユニットとして構成され、照明された原稿からの反射光は CIS111のレンズアレイ 4によってラインセンサ 5に集光される。これにより、 1ラインごとの画像情報として出力される。このようにして、シート状の原稿の画像を読取って、その画像情報を出力することが可能となる。

[0083] 本実施の形態に係る CISユニットを搭載したイメージスキャナでは、所謂ブック読みを行っても、綴じ部が黒くなることが少なくなり、見易い画像を提供することができるようになつた。

産業上の利用可能性本発明の照明装置は、スキャナやファクシミリ装置、複写機等の原稿を読み取る装置に適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 透明材料で形成された棒状の導光体と、前記導光体の長手方向端面の近傍に設けられた光源と、前記導光体の長手方向側面の少なくとも一部分に形成された光出射面とを有するライン状照明装置であって、

前記導光体の長手方向と直交する短手方向の断面構造が、

光出射面と前記光出射面に対向する位置に設けられた複数の反射領域と、前記複数の反射領域のそれぞれの境界部分に設けられた少なくとも 1つの障壁とを有しており、

前記光出射面力出射された照明光が異なる集光点を有することを特徴とするライン状照明装置。

[2] 前記複数の反射領域のそれぞれは、読み取り対象の原稿に対して互いに異なる角度で配設されていることを特徴とする請求項 1に記載のライン状照明装置。

[3] 前記光出射面の曲率半径は、前記複数の反射領域の一方の反射領域と他方の反射領域のそれぞれ対向する側で互いに異なってヽること特徴とする請求項 1に記載のライン状照明装置。

[4] 前記複数の反射領域のそれぞれの前記短手方向の長さが互いに異なっていることを特徴とする請求項 1に記載のライン状照明装置。

[5] 前記反射領域の短手方向の両端部と、前記導光体の側面との境界部及び前記障壁との境界部の少なくとも、ずれかが曲面であることを特徴とする請求項 1に記載のライン状照明装置。

[6] 前記導光体の長手方向と直交する短手方向の断面形状は略扇形であり、前記光出射面は前記扇形の外周縁に沿って形成されて、ることを特徴とする請求項 1に記載のライン状照明装置。

[7] 前記反射領域は、前記導光体の長手方向に互いに間隔を空けて配置された複数の突起部を有することを特徴とする請求項 1に記載のライン状照明装置。

[8] 透明材料で形成され、前記導光体の長手方向端面の近傍に設けられた光源からの光を導光する導光部と、前記導光部からの光を外部に照射する出光部とを有する導光体を有するライン状照明装置であって、前記出光部の長手方向と直交する短手方向の断面構造が、光出射面と前記光出射面に対向する位置に設けられた複数の反射領域と、前記複数の反射領域のそれぞれの境界部分に設けられた少なくとも一つの障壁とを有することを特徴とするライン状照明装置。

請求項 1乃至 8のいずれか 1項に記載のライン状照明装置と、

前記ライン状照明装置と原稿とを相対移動させる搬送手段と、

前記搬送手段による搬送に同期して前記ライン状照明装置により読み取った画像情報を出力する画像出力手段と、

を有することを特徴とする画像読取装置。