JP2010238492A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿面幅全域に亘って照明効率を向上させ、原稿面照度を上げるとともに、原稿位置変動に伴う照度ばらつきを最小限に抑える画像読取装置用の照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】画像読取装置の原稿を照射する照明手段であって、光源である光源素子と当該光源素子の光を原稿幅に導く導光体で当該導光体の長手方向端面に当該光源素子を配置し、当該導光体の原稿方向の光出射面に対向して当該導光体の一側表面に設けた多数の三角波状の光屈折／反射面に対向して配した反射体が構成され、当該反射体は当該導光体の長手方向の一部に左右対象に配置されている照明装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、原稿等を照射して反射光を光センサーで読み取る照明装置に関する。

従来、例えばスキャナにおいて原稿面上を照射し、反射光を複数の縮小光学系或いは正立等倍像を形成できるファイバーレンズアレイを通してＣＣＤやＣＩＳ等の光電変換素子にて受光する画像読取装置は、それに用いられる照明装置の光源として複数のＬＥＤ、ＣＣＦＬ（冷陰極管）、或いはキセノン管で照射する方式が知られている。

上述したような照明装置においては、Ａ０判等の大きな原稿面上を読み取る場合、照明装置の光源で原稿を照射しながら画像読取装置が原稿上を移動して原稿上の画像を読み取る為に、読取画像幅外に配置したＬＥＤ光源の光を原稿幅全面に照射するように透明樹脂に多数の光屈折／反射面を形成した導光体を使用する光源も存在する。

例えば、（特許文献１）には、導光体端面に光源であるＬＥＤが両端に取り付けられ、導光体内部に取り込まれた光は導光体内部で全反射しながら読取エリア全般に伝播する。導光体長手方向の一側面には、光取り出し方向と直行方向に微少な凹凸状の光屈折／反射面が形成されている。
特開２００８−１４０７２６号公報

上記のような構成の照明装置においては、これらの場合上述した光源から出射された光は導光体内部に導出され、微少な凹凸状の光屈折／反射面で反射し原稿方向に出射する。この光は原稿面幅に亘って均一でありその光量も大きいことが望まれる。また、原稿面と光源間の距離が変動してもその照射強度が均一化されていることも併せて望まれる。

しかしながら、従来の照明装置では、軸方向の光量の均一性と光強度の均一性が充分ではなかった。

本発明は、照明装置を構成する光源の読み取り幅の光量均一化技術、或いは原稿面に対する焦点深度の変動に対する照度変動を抑制する照明装置を提供する。

本発明によれば、画像読取装置の原稿を照射する照明手段であって、光源である光源素子と当該光源素子の光を原稿幅に導く導光体で当該導光体の長手方向端面に当該光源素子を配置し、当該導光体の原稿方向の光出射面に対向して当該導光体の一側表面に設けた多数の三角波状の光屈折／反射面に対向して配した反射体が構成され、当該反射体は当該導光体の長手方向の一部に左右対象に配置されている照明装置が提供されるものである。

この構成により、導光体の光屈折／反射面より外部に漏れた光を反射体で原稿方向に反射し、導光体からの出射光量を大きくすることが可能で、更に反射体は光屈折／反射領面の下部で原稿照度が小さな領域に構成されるので画像幅全域の原稿照度の均一化が可能であり、更に読み取り画像濃度の均一化が可能となる。

また、本発明によれば、連結した複数の前記導光体の長手方向両端面に前期光源素子を配置し、前記反射体は複数の前記導光体に対応して前記導光体長手方向の左右対象に配置される照明装置が提供されるものである。

この構成により、原稿幅の大きな原稿に照射する場合、原稿幅に対して左右対称で均一な原稿照度にすることが可能となる。

また、本発明によれば、前記反射体は前記導光体の軸方向で前記光屈折／反射面を中心に左右対象に複数配置される照明装置が提供されるものである。

この構成により、原稿面との間の距離が変化しても原稿照度の変化が少なく、かつ原稿領域照度の均一化が可能となる。

また、本発明によれば、前記反射体の断面積が前記導光体の長手方向に対して不均一である照明装置が提供されるものである。

この構成により、反射体の有無による反射体端部での急峻な照度変動を減少させ原稿面照度を均一にすることが可能となる。

また、本発明によれば、前記反射体が前記導光体の前記光屈折／反射面に対して近接配置し前記導光体に保持されている照明装置が提供されるものである。

この構成により、反射体側に出た光を効率よく原稿面側へ照射することが可能となる。

また、本発明によれば、前記反射体が前記導光体の複数列の前記光屈折／反射面に対応して複数列配置している照明装置が提供されるものである。

この構成により、反射体側に出た光を効率よく原稿面側へ照射できると共に原稿面照度の均一化を図ることが可能となる。

また、本発明によれば、前記導光体の前記光源素子側にリング形の遮光部材を挿入配置した照明装置が提供されるものである。

この構成によれば、光源素子から導光体へ入射する光の中で導光体入射直後に原稿方向に出射する光を遮断し入光部付近の急峻な照度変動を減少させ原稿面照度を均一にすることが可能となる。

また、本発明によれば、前記光源素子がＬＥＤである照明装置が提供されるものである。

この構成によれば、画像読み取り装置の小形化が可能となる。

また、本発明によれば、画像読取装置の原稿を照射する照明手段であって、当該原稿を照射する光源は光源素子の光を原稿幅に導く導光体の光屈折／反射面と直行方向に出射する主光線と、当該導光体と平行に配置された反射体で当該原稿方向に反射される副光線である照明装置が提供されるものである。

この構成によれば、原稿面照射を大きくすることが可能となり、更に原稿面位置が変動しても光量変動を小さくすることが可能となる。

また、本発明によれば、前記副光線の焦点が前記主光線の焦点位置とずれている照明装置が提供されるものである。

この構成によれば、原稿面照射を大きくすることが可能となり、更に原稿面位置が変動しても光量変動を小さくすることが可能となる。

また、本発明によれば、前記反射体が前記導光体の光屈折／反射面を中心に左右に配置されている照明装置が提供されるものである。

この構成によれば、原稿面照射を大きくすることを容易に行うことが可能となる。

また、本発明によれば、前記反射体が導光体軸方向に複数配置されている照明装置が提供されるものである。

この構成によれば、原稿面照射を大きくすることが可能となり、更に原稿面照度の均一化が可能となる。

上述した本発明の光源を使用した照明装置は、原稿面の照度を大きくすると共に原稿面照度の均一化が可能なものとなる。

本発明によれば、原稿面を光源素子から導光体を介して直接照射する光と導光体外部に出た光を導光体に形成した光屈折／反射領面の下部に配置した反射体により原稿面方向に反射し形成される反射光で照射する、更に反射体は導光体幅の部分的に照度の低い場所や、任意に照度を高くしたい場所に構成することが可能となる。従って、原稿面照度を大きくし原稿幅内で部分的に強弱のある照度分布や原稿幅に亘り均一化した照度分布を持つ照明装置が可能となり、読み取り精度の高い画像読取装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

まず、図１を用いて、照明装置の概要を説明する。

（実施の形態１）
以下、本発明に係る照明装置の実施の形態１について説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る照明装置の構成図であり、図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、各々照明装置の平面図、側面断面図Ａ−Ａ'、正面Ｂ−Ｂ'断面図、接続部詳細図、連結部詳細図である。図２は本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いられる導光体の詳細図である。

図１（ａ）の１は透光性材料よりなり、後述するＬＥＤ光源４が放射した光を受光して内部を導光させる導光体であり、内部で反射、透過を繰り返しながら、ＬＥＤ光源４から受光した光を導光する。導光体１の形状としては、スキャナ等に用いる場合は多くは棒状であり、太さが一定な柱状棒状体の他、一端から中央部へ行くに従って断面積（円の径）が徐々に小さくなるように構成した錐状棒状体等が考えられる。

以下の導光体１の構成例では、太さが一端から中央部へ行くに従って徐々に細くなるような錐状棒状体を例に説明する。

図１（ｂ）の２は反射部に対応する光屈折／反射面であり、導光体１の長手方向／軸方向の一側表面に設けられた多数ののこぎり歯状の光屈折／反射面を有する。導光体１内を通過する光（の一部）は反射部２で反射され、導光体１の外部、すなわち読取対象である原稿等に放射される。その一部の拡大図を図２の破線丸印内に示す。

光屈折／反射面２の多数ののこぎり歯状の面は、透明樹脂によるインジェクション成形により一体で作製され、導光体１の凸状底面に形成される構成をとっている。

透明樹脂の材料としては、透光性、耐熱性、インジェクション成形時の樹脂の流れ性を考慮すると、耐熱アクリル、ポリカーボネート、非晶質ポリオレフィン等が適している。これで導光体１が完成する。

図１（ａ）の１０は導光体１の両側面に設けられたガイドリブ、３は回路基板、４はＬＥＤ光源、５は接続部であり、接続部５はＬＥＤ光源４を実装した回路基板３と導光体１を保持する。６は遮光部材、７は反射体、８は連結部材であり、連結部材８は２本の導光体１を接続する。９はフレームである。

以上のように構成された本実施の形態１に係る照明装置について、更に具体的に説明する。

ＬＥＤ光源４は、内部に実装された青色ＬＥＤ素子の光が周辺に形成された顔料系蛍光剤で反射して白色光として、原稿上部を往復する読取装置（不図示）の動作に合わせてパルス点灯する。

ここで、ＬＥＤ光源４は導光体１の左右両端部に配置されるが、それぞれの光量バラツキによる原稿面照度分布の左右差を抑制するため、同じ発光効率の組み合わせで使用される。

接続部５には、導光体１を保持する丸穴と、回路基板３を保持する側にはＬＥＤ光源４を位置決めする角穴があり、それぞれの穴の中心が一致している。これによりＬＥＤ光源４の発光中心と導光体１の軸が一致し、ＬＥＤ光源４が放射した光は導光体１へ効率よく受光される。

導光体１の入光部には、導光体１を接続部５に装着する際、接続部５の丸穴に挿入されるが、リング状の遮光部材６が導光体１に予め挿入保持されている。

ＬＥＤ光源４を実装した回路基板３は接続部５の角穴でＬＥＤ光源４の外形を基準に位置決め保持され、導光体１も接続部５の丸穴に沿って導光体１の入光端面がＬＥＤ光源４の発光面に近接するよう保持される。

この時、図１（ｂ）の遮光部材６は導光体１が接続部５に装着されると同時に接続部５の丸穴に挿入され、導光体１と接続部５の間隙を塞ぐ。

この遮光部材６の材料としては、例えば白色のポリエチレン、ポリエーテル等を発泡させたスポンジやシリコーン等のゴム製のＯリング状の形態で構成してもよい。

図１（ａ）のフレーム９には、導光体１の側面に形成されたガイドリブ１０とフレーム９の回転方向を位置決めする位置決め溝と、導光体１の光屈折／反射面２と平行なガイド溝がアルミの押し出し成形で形成され、表面には導光体１からの漏れ光を吸収するために黒色アルマイト処理がなされている。

反射体７はポリエステルフィルム等のプラスチックフィルムの表面に反射層として透光性、分光特性を考慮してアルミ箔を粘着剤で貼り合わせたものやアルミやクロム等の金属を真空蒸着或いはスパッタリング等で成形し、保護層として例えばＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート等の熱可塑性フィルムを加熱圧着したものが用いられる。ここでは反射率が９０％以上のアルミを使用した。反射体７は補助反射部に対応する。

反射体７はフレーム９の両端部へガイド溝に沿って、例えば粘着テープ等の固定部材によって粘着、固定されるか、若しくは導光体１の外面に接着及び一体形成されている。

ＬＥＤ光源４から放射され導光体１に入射した光は導光体１内を反射／透過を繰り返しながら進行し、その一部が光屈折／反射面２で反射される。

しかしながら、光屈折／反射面２に到達した光の全てが反射されず、その一部はｂ₅のように導光体１の外部へ漏れ出す。また、光屈折／反射面２の近傍をすり抜けて、導光体１の外部へ漏れ出す。

この漏出した光は反射体７で再び導光体１内に向かって反射され、導光体１の内部から原稿面へ出射する光と再び導光体１内部で屈折または反射を繰り返し、原稿面へ照射する光と、反射体７から反射される光に分離され、これを繰り返す。

接続部５で保持された導光体１と回路基板３は導光体１のガイドリブ１０がフレーム９の位置決め溝に案内され、フレーム９の両端面で接続部５が保持される。

また、フレーム９の両端部から挿入される導光体１の一方には予め導光体１の先端に、図１（ｅ）のように連結部材８が保持されており、フレーム９の中央で２本の導光体１を相互に突き合せた状態で連結する。

ここではモノクロ用の照明装置の構成について説明したが、ＬＥＤ光源４の中にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のＬＥＤチップを１パッケージにし、中心の素子であるＧのチップと導光体の軸とを一致させたカラー画像読取用の照明装置としてもよい。

このようにして作製した実施の形態１に係る照明装置の動作原理及び特性について説明する。図３は本発明の一実施の形態に係る照明装置の動作原理及び特性を示す図であり、図１における照明装置の側面断面図（ａ）を示している。矢印ｂは光の進む様子を示したものである。

ＬＥＤ光源４から放出された光のうち、発光角度が導光体１と接続部５の間隙方向に出射した光成分ｂ₁は仮に遮光部材６がなければ、破線矢印ｂ₂のように導光体１と接続部５の間隙から直接外側へ出射され、接続部５近傍の原稿面照度が著しく高くなり、照度のばらつきが大きくなってしまう。

しかしながら、導光体１と接続部５の間隙には遮光部材６を配置しているので、導光体１に入射後そのまま原稿方向に出射することはない。

これら以外の光成分のうち、直接、光屈折／反射面２に到達した光成分ｂ₃は光屈折／反射面２に反射され原稿面方向に照射する。導光体１の臨界角で入射した光成分ｂ₄は全て導光体１の側面で全反射を繰り返しながら、いずれ光屈折／反射面２に到達し、ここで屈折または反射されることにより急激に角度を曲げられる。その後、光屈折／反射面２に対向する他側面から上方へと出射され、原稿面を照射する。

しかしながら、光屈折／反射面２に到達した光の全てが反射されず、その一部はｂ₅のように導光体１の外部へ漏れ出す。この漏出した光は反射体７で再び導光体１に向かって反射され、導光体１の内部から原稿面へ出射する光と再び導光体１内部で屈折または反射を繰り返し、原稿面へ照射する光と、反射体７から反射される光に分離され、これを繰り返す。

即ち、反射体７がある部分では光屈折／反射面２から外へ漏出する光の多くは反射体７で繰り返し原稿面へ向かう方向に出射されるので、原稿面側へ出射される光の効率が高くなる。結果、原稿照度が高くなる。

図４は本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる反射体の説明図であり、図４（ａ）の反射体７は長方形、図４（ｂ）の反射体７は三角形、図４（ｃ）の反射体７は菱形である。

図４（ａ）の長方形の場合は反射体７の加工が容易であり、フレーム９の溝の中に反射体７を貼り付ける場合に容易に実施できる。図４（ｂ）の三角形の場合は反射体７の断面積が軸方向で変化するので、反射光量の変化を緩やかに変えることができる。図４（ｃ）の菱形は三角形と同じ効果であるが、加えて導光体１の中央部の照度を上げる際に１枚の反射体７で実施することができる。

図５は本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる反射体の説明図であり、複数の光屈折／反射面２に対応して複数の反射体７を構成したものである。図５の例では、導光体１の光屈折／反射面２が導光体１の長手方向に２列に平行に配置されており、その下部にはそれぞれ反射体７が光屈折／反射面２に対応して配置している。

この場合、光屈折／反射面２の面積を広くできるので、導光体１から原稿方向に出射する照度を更に大きくできる。また、光屈折／反射面２のそれぞれの角度を調整することで原稿面の照度分布を広くできる。例えば、図５のように反射体７と反射体７を導光体１断面の軸に対して非対称に設けることにより、反射体７と反射体７に反射した光がそれぞれ異なる方向に進行するため、原稿面の照射範囲を広げることができ、原稿面と導光体１の距離が変動しても原稿面での照度変動を小さくできる。光屈折／反射面２に対して反射体７を傾斜配置させても、原稿面上の照度を調整可能である。

以下、Ａ０サイズ用の照明装置を作製しその特性を評価した。図６は本発明の一実施の形態に係る照明装置の照度分布を示す図であり、Ａ０サイズ用の照明装置の照度分布を示している。

図６の破線は反射体７がない場合で照明装置の両端部の照度が中央部より低い場合の特性であり、逆に両端の照度が中央部より高い場合もある。その理由としては、導光体１を成形する場合の成形条件に大きく依存しており、成形条件の違いにより光屈折／反射面２が完全に金形に転写されずエッジ部にダレが生じたり、成形時の成形温度に依存して導光体１の内部が白色化して光の透過率が落ちる場合もある。

そのため、照度分布を安定させるためには先ず成形条件を安定化させる必要があるが、成形条件を安定化させても導光体１の幅が長い場合は照度ばらつきは３０％程度発生する。また、照明照度を大きくする場合、その照度バラツキは更に大きくなる傾向がある。

しかしながら、本実施の形態では照度の低い照明装置の両端部に反射体７を配置しているのでその照度バラツキは図６の実線で示すように１５％程度に収まる。即ち、反射体７により両端部の光量は１５％アップしている。ここでの反射体の形状は長方形を使用したが、三角形であればより緩やか照度変動になる。

この結果、原稿面での照度を落とすことなく照度均一化が図れ、読み取り画像でのムラ等の発生を防止できる画像読取装置が実現できた。

図７は本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる遮光部材の効果を示す図である。図中の破線は遮光部材６がない場合の原稿上の照度分布であり、先に図３等で説明したように、ＬＥＤ光源４から放出された光のうち、発光角度が導光体１と接続部５の間隙方向に出射した光成分ｂ₁が導光体１を通過した光ｂ₂として原稿面を照射する。

この場合、導光体１の入光部で照度が極端に大きくなり照度バラツキが大きくなる。実線は遮光部材６を導光体１と接続部５の間隙に配置している場合で、導光体１と接続部５の間隙方向に出射した光成分ｂ₁が遮光されるので、導光体１を通過した光ｂ₂は発生せず、入光部での原稿面上の照度バラツキは発生しない。

また、ＬＥＤ光源４の中にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のＬＥＤチップを１パッケージにしたＬＥＤ光源を、赤→緑→青と順次点灯することにより、光源切替形のカラー画像読取装置用の照明装置も実現できた。

（実施の形態２）
図８は本発明の一実施の形態に係る照明装置の構成図であり、実施の形態２における照明装置の構成を示す。図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、各々照明装置の平面図、側面Ｃ−Ｃ'断面図、正面Ｄ−Ｄ'断面図である。

図８（ａ）において、２１は導光体、２２は導光体２１の長手方向の一側表面に設けられた多数ののこぎり歯状の面からなる光屈折／反射面、２３は回路基板、２４はＬＥＤ光源、２５は接続部であり、ＬＥＤ光源２４を実装した回路基板２３と導光体２１を保持する。

図８（ｂ）において、２６は遮光部材、２７は反射体、２９はフレーム、２８は他端部、３０は他端面に形成された光反射層である。

図９は本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる反射体の説明図であり、図９（ａ）は反射体２７の取り付け図、図９（ｂ）は導光体２１が反射体２７を保持した構成図であり、３１は反射面、３２はベース部材、３３は反射体固定部材、２０は導光体２１の両側面に設けられたガイドリブである。

尚、導光体２１は図８に示すように左から右へ行くに従って断面積（円の径）が小さくなるように形成されている。

以上のように構成された実施の形態２に係る照明装置について、更に具体的に説明する。まず、ＬＥＤ光源２４の内部に実装された青色ＬＥＤ素子の光は、周辺に形成された顔料系蛍光剤で反射して白色光となり、原稿上部を往復する読取装置（不図示）の動作に合わせてパルス点灯する。ここでは読取装置が左右に移動する方式を採用したが、読取装置が固定され原稿が移動する方式でもよい。

接続部２５には、導光体２１を保持する丸穴と、回路基板２３を保持する側にはＬＥＤ光源２４を位置決めする角穴があり、それぞれの穴の中心が一致している。これによりＬＥＤ光源２４の発光中心と導光体２１の軸が一致し、ＬＥＤ光源２４から出射する光は導光体２１へ効率よく取り込まれる。

図８（ｂ）に示すように、導光体２１の入光部にはリング状の遮光部材２６が予め挿入保持され、導光体２１を接続部２５に装着する際、接続部２５の丸穴に挿入される。ＬＥＤ光源２４を実装した回路基板２３は接続部２５の角穴でＬＥＤ光源２４の外形を基準に位置決め保持され、導光体２１も接続部２５の丸穴に沿って導光体２１の入光端面がＬＥＤ光源２４の発光面に近接するよう保持される。この時、遮光部材２６は導光体２１が接続部２５に装着されると同時に接続部２５の丸穴に挿入され、導光体２１と接続部２５の間隙を塞ぐ。

遮光部材２６に材料としては、例えば白色のポリエチレン、ポリエーテル等を発泡させたスポンジやシリコーン等のゴム製のＯリング状の形態で構成してもよい。

フレーム２９には導光体２１の側面に形成されたガイドリブ２０とフレーム２９の回転方向を位置決めする位置決め溝と導光体２１の光屈折／反射面２２と平行なガイド溝がアルミの押し出し成形で形成され、表面には導光体２１からの漏れ光を吸収するために黒色アルマイト処理がなされている。

次に、図９の反射面３１としては、ポリエステルフィルム等のプラスチックフィルムの表面に、反射層として透光性、分光特性を考慮してアルミ箔を粘着剤で貼り合わせたものや、アルミやクロム等の金属を真空蒸着或いはスパッタリング等で形成して保護層としたもの等がある。保護層としては、例えばＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート等の熱可塑性フィルムを加熱圧着したものが用いられるが、ここでは反射率が９０％以上のアルミを使用した。

更に、反射面３１はＡＢＳやＰＳ等の熱可塑性樹脂でできた黒色の薄板状のベース部材３２に、例えば粘着テープ等の固定部材によって粘着、固定されて反射体２７が形成される。また、ベース部材３２には導光体２１の両側面に設けられたガイドリブ２０のピッチに合わせて切り欠きが形成されている。

このようにして形成された反射体２７は、反射面３１が導光体２１の光屈折／反射面２２に当接した状態で導光体２１の両側面に設けたガイドリブ２０とベース部材３２の切り欠とを位置あわせし、反射体固定部材３３の角穴がガイドリブ２０に挿入さるように下方から押し込む。これで、反射体２７は導光体２１に係合される。ここでは、反射体固定部材３３とベース部材３２は分離させているが、一体にしてもよい。

次に、反射体２７を保持した導光体２１と回路基板２４は接続部２５で保持された状態で導光体２１のガイドリブ２０がフレーム２９の位置決め溝に案内され、フレーム２９の端面に接続部２５が保持される。

一方、導光体２１及びこれに設けられている多数ののこぎり歯状の面の光屈折／反射面２２に関しては、透明樹脂によるインジェクション成形により一体で作製する。光屈折／反射面２２である多数ののこぎり歯状の面は、導光体２１の凸上底面に形成される構成をとっている。

透明樹脂の材料としては、透光性、耐熱性、インジェクション成形時の樹脂の流れ性を考慮すると、耐熱アクリル、ポリカーボネート、非晶質ポリオレフィン等が適している。

また、導光体２１の他端部２８には、Ａｌの蒸着またはディッピングで光反射層３０を形成するが、この光反射層に関してはＡｌ箔を透明接着剤で貼付たＡｌテープを貼付ることによって形成してもよく、或いは白色樹脂で作製したキャップを差し込んで構成してもよい。

ここでは、モノクロ用の照明装置構成について説明したが、ＬＥＤ光源４の中にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のＬＥＤチップを１パッケージの中に配置し、Ｇのチップと導光体の軸とを一致させ、カラー画像読取用の照明装置としてもよい。

このようにして作製した実施の形態２に係る照明装置の動作原理及び特性について、図１０を参照しながら説明する。図１０は本発明の一実施の形態に係る照明装置の動作原理及び特性を示す図であり、図８における照明装置の側面断面図（ｂ）の拡大図であり、光の進む様子を矢印ｃで示したものである。

ＬＥＤ光源２４から放出された光のうち、発光角度が導光体２１と接続部２５の間隙方向に出射した光成分ｃ₁はもしこの遮光部材２６がなければ、破線矢印ｃ₂のように導光体２１と接続部２５の間隙から直接外側へ出射され、接続部２５近傍の原稿面照度が著しく高くなり、照度ばらつきが大きくなってしまう。

しかしながら、導光体２１と接続部２５の間隙には遮光部材２６を配置しているので、導光体２１に入射後そのまま原稿方向に出射することはない。

これら以外の光成分のうち、光屈折／反射面２２に直接到達した光成分ｃ₃は反射され、原稿面方向に出射する。導光体２１の臨界角で入射した光成分ｃ₄は、全て導光体２１の側面で全反射を繰り返しながら、いずれ光屈折／反射面２２に到達し、ここで屈折または反射されることにより急激に角度を曲げられる。その後、光屈折／反射面２２に対向する他側面から上方へと出射され、原稿面を照射する。

しかしながら、光屈折／反射面２２に到達した光の全てが導光体２１内部へ向って反射されず、その一部はｃ₅のように導光体２１の外部へ漏れる。この漏れた光は反射体２７で再び導光体２１に向かって反射され、導光体２１の内部から原稿面へ直接出射する光と再び導光体２１内部で屈折または反射を繰り返す。その後、原稿面へ照射する光と反射体２７に向かう光への分離と、導光体２１内での反射を繰り返す。

即ち、反射体２７がある部分では光屈折／反射領域２２から導光体２１外へ漏出する光の多くは反射体２７で反射されて原稿面へ向かうので、原稿面側へ出射される光の効率が高くなり、原稿照度は高くなる。

更に、ここでは反射体２７が導光体２１の光屈折／反射領域２２に近接配置しているので、外へ漏れる光のほとんどは効率よく反射され、再利用される。

反射体２７の形状は、実施の形態１で説明した三角形状や菱形形状にすることでより効果を増す。

また、導光体２１に入射した光成分のうち全反射を繰り返して他端部２８まで到達した光成分は、光反射層３０で再度全反射された光成分ｃ₆となって導光体２１に戻り、再利用されることで損失が少なく原稿面照射に利用される。

このような動作原理に基づき、Ａ３サイズ用の照明装置を作製しその特性を評価した。図１１は本発明の一実施の形態に係る照明装置の照度分布を示す図であり、Ａ３サイズ用の照明装置の照度分布図を示したものである。破線は反射体２７がない場合であり、照明装置の両端部の照度が中央部より高い場合だが、逆に両端の照度が中央部より低い場合もある。

その理由としては、導光体２１を成形する場合の成形条件に大きく依存しており、成形条件の違いにより光屈折／反射領域２２が完全に金形に転写されず、エッジ部にダレが生じたり、成形時の成形温度に依存して導光体２１の内部が白色化して、光の透過率が落ちる場合もある。

そのため、照度分布を安定させるためには先ず成形条件を安定化させる必要があるが、成形条件を安定化させても導光体２１の幅が長い場合には照度ばらつきは３０％程度発生する。また照明照度を大きくする場合、その照度バラツキは更に大きくなる傾向がある。

その為、照度の低い中央部に反射体２７を配置してその部分の照度を大きくすると、その照度バラツキは図１０の実線で示すように１０％程度に収まる。

即ち、反射体２７により中央の光量は２０％アップしている。ここでの反射体の形状は長方形を使用したが、菱形であれば照度バラツキに対してより効果が上がる。

以上より、原稿面での照度を落とすことなく照度均一化が可能で読み取り画像でのムラ等の発生を防止できる画像読取装置を実現できた。

図１２は本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる縮小光学系のレンズを使用する場合の照度分布図を示す。

ここでは、原稿面で反射する光が正立等倍の像を形成するレンズを透過後に光電変換素子に照射する場合を想定し、照度分布のバラツキを抑制する位置に反射体２７を配置しているが、縮小光学系のレンズを使用する場合は、縮小光学系のレンズ特性（コサイン４乗則）により中央部の照度に対して両端部の照度を大きくする必要がある。

その為、導光体２１の両端部の照度を上げる必要があり、この場合は導光体２１の両端部に反射体２７をそれぞれ配置すれば、図１２の実線で示すような所望の照度分布を実現できる。

また、ＬＥＤ光源４の中にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のＬＥＤチップを１パッケージにしたＬＥＤ光源を、赤→緑→青と順次点灯することにより、光源切替形のカラー画像読取装置用の照明装置も実現できた。

（実施の形態３）
図１３は本発明の一実施の形態に係る照明装置を用いた画像読取装置の説明図であり、原稿照明部は実施の形態２で説明した照明装置４０である。４１は結像手段としてのファイバーレンズアレイ、４２は光を電気信号に変換する光電変換素子から主として構成される。

４３は照明装置の両端に配置した反射ミラーであり、実施の形態１と同様、補助反射部に対応する。反射ミラー４３は図１３のように導光体２１に対して複数も受けることが可能であり、また反射ミラー４３を導光体２１の外部に設け、それぞれ導光体２１に対して離隔して設けることが可能である。また、図１３に示すように、それぞれの反射ミラー４３は導光体２１の断面の軸に対して非対称に設けることが可能である。

照明装置４０で原稿４４を照射したことにより生じた反射光は、ファイバーレンズアレイ４１で正立等倍の強度分布を持った光としてイメージセンサーとしての光電変換素子４２に結像される。光電変換素子４２は、入射光量に応じて電気的出力を発生する。

このようにして作製した実施の形態３に係る画像読取装置の動作原理及び特性について説明する。

照明装置４０のＬＥＤ光源２４は原稿上部を往復移動する画像読取装置５０の動作に併せて原稿４４をパルス点灯する。原稿４４上にある画像の濃淡に応じて照明装置４０から照射された光は光の強度分布情報として原稿面から反射される。反射光はファイバーレンズアレイ４１に入射し、光電変換素子４２に結像され画像情報が読み取られる。

ところが、原稿４４面の照度は照明装置と原稿４４面の距離で大きく変動する。例えば、原稿４４のしわや原稿４４の浮きによって照明装置４０との距離が変動すると、その距離に応じて原稿４４の照度分布が大きく変化する。

また、通常は原稿４４の浮き等が無い状態の時に照射強度が最大になるように設定されるので、原稿４４の浮き等により照明装置４０と原稿４４間の距離の変動が生じ、著しく照度変動を引き起こすことになる。

しかしながら、実施の形態３では、反射ミラー４３を図１０のフレーム２９に両面テープ等で導光体２１の一部若しくは全幅に亘って接着固定することにより、導光体２１から射出された光は、原稿面ｅ₁で結像する光と、反射ミラー４３の一方に反射してｅ₂で結像する光ｄ₂と、反射ミラー４３の他方で反射してｅ₃で結像する光ｄ₃となる。

反射ミラー４３はポリエステルフィルム等のプラスチックフィルムの表面に反射層として透光性、分光特性を考慮してアルミ箔を粘着剤で貼り合わせたものや、アルミやクロム等の金属を真空蒸着或いはスパッタリング等で成形し、保護層として例えばＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート等の熱可塑性フィルムを加熱圧着したものが用いられるが、ここでは反射率が９０％以上のアルミを使用した。

原稿４４の浮きや画像読取装置５０の取り付け誤差に起因する原稿４４と照明装置４０と距離の変化が発生しても、反射ミラー４３で原稿４４方向に反射される光により、原稿４４面を基準時とほぼ同一の照度で照射することが可能になる。

即ち、原稿４４の位置変動に起因する画像読取むらを低減可能であり、高品質に画像を読み取ることが可能となる。

この画像読取装置５０で実際の原稿４４を読み取った結果、照明装置４０と原稿４４との距離が１０ｍｍの時を基準にすると、原稿４４が照明装置４０に基準時より２ｍｍ近づいた場合の光量変動が−１５％であり、逆に基準時より２ｍｍ離れた場合の光量変動が−２０％あったが、実施の形態３の構成では原稿４４が照明装置４０に基準時より２ｍｍ近づいた場合の光量変動が−５％であり、逆に基準時より２ｍｍ離れた場合の光量変動が−１０％と改善された。

実画像においても原稿４４の波打ちが発生しても原稿面の照度変動を抑制可能であり、画像の読取精度の向上が図られた。

本発明によれば、原稿面への照明効率が高く、且つ照度のばらつきが小さい照明装置が実現される。更に、本発明によれば、原稿面までの距離に照度が影響されない高信頼性の画像読取装置が提供される。

本発明に係る照明装置は、原稿その他の印字媒体上の情報を読み取る読取装置、読取装置を搭載した事務機器の他、シート上の画像情報等を読み取る電子黒板装置等に搭載された読取装置として利用することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る照明装置の構成図 本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いられる導光体の詳細図 本発明の一実施の形態に係る照明装置の動作原理及び特性を示す図 本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる反射体の説明図 本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる反射体の説明図 本発明の一実施の形態に係る照明装置の照度分布を示す図 本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる遮光部材の効果を示す図 本発明の一実施の形態に係る照明装置の構成図 本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる反射体の説明図 本発明の一実施の形態に係る照明装置の動作原理及び特性を示す図 本発明の一実施の形態に係る照明装置の照度分布を示す図 本発明の一実施の形態に係る照明装置に用いる縮小光学系のレンズを使用する場合の照度分布図 本発明の一実施の形態に係る照明装置を用いた画像読取装置の説明図

１ 導光体
２ 光屈折／反射面
３ 回路基板
４ ＬＥＤ光源
５ 接続部
６ 遮光部材
７ 反射体
８ 連結部材
９ フレーム
１０ ガイドリブ
２８ 他端部
２９ フレーム
３０ 光反射層
３１ 反射面
３２ ベース部材
３３ 反射体固定部材
４０ 照明装置
４１ ファイバーレンズアレイ
４２ 光電変換素子
４３ 反射ミラー
４４ 原稿
５０ 画像読取装置

Claims (7)

1. 光源が放射した光を受光して透過及び反射を繰り返えさせながら導光する導光体と、
   前記導光体内において前記導光体内を透過する光を前記導光体外に反射させる反射部と、
   前記導光体内を透過する光のうち前記導光体内の前記反射部を透過し若しくは前記透過部を回避して前記導光体外に漏出する光を再度前記導光体内部に反射させる補助反射部を設けたことを特徴とする照明装置。
2. 前記補助反射部は前記導光体に対し複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記補助反射部は前記導光体に対し複数設けられ、一方の前記補助反射部と他方の前記補助反射部がそれぞれ前記導光体断面の軸に対して非対称であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 前記補助反射部は前記導光体の外部に前記導光体に対して離隔して複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 前記補助反射部は前記導光体の外部に前記導光体に対して離隔して複数設けられ、一方の前記補助反射部と他方の前記補助反射部がそれぞれ前記導光体断面の軸に対して非対称であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
6. 請求項１乃至請求項５記載の照明装置を用いたことを特徴とする読取装置及び事務機器。
7. 請求項１乃至請求項５記載の照明装置を用いた読取装置を搭載したことを特徴とする電子黒板装置。

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