JP6497944B2 - 画像読取装置、導光体、照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置に備えられ、画像読取に際して光を原稿等の対象物に照射する照射装置に関する。

画像読取装置は、対象物に光を照射し、その反射光を受光することで対象物に描かれる文字や画像（以下、単に「画像」という。）の読み取りを行う。そのために画像読取装置は、光を照射する照射装置及び受光装置を備える。図７は、従来の照射装置の構成例示図である。照射装置７は、発光部であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子７００及び導光体７０２を備える。ＬＥＤ素子７００は、ＬＥＤ基板７０１上にアレイ状に配置される。導光体７０２は、主偏向面７０５を有している。ＬＥＤ素子７００から発光された光束７０７は、導光体７０２の入射面７０３から入射して、導光体７０２の内壁で全反射を繰り返しながら主偏向面７０５に導かれる。主偏向面７０５は、光束７０７を偏向して、出射面７０６から出射させる。出射面７０６から出射された光束７０８が、対象物（図７では、原稿Ｄ）を照射する。

特許文献１は、このような照射装置（光源装置）の発明を開示する。特許文献１の照射装置は、主偏向面（反射面）に複数のマイクロレンズを形成する。これにより、導光体（ライトガイド）内部で光を均一に拡散して、光沢性のある対象物や、反射率が高い対象物を読み取ることを可能としている。

特開２０１１−６５８６４号公報

このような構成の照射装置は、主偏向面７０５で光束７０７を全反射により偏向することが望ましい。しかし、光束７０７は、一般にガウス強度分布で表される配光特性を有している。したがって、光束７０７における一部の光束は、主偏向部への入射角度が全反射を起こす条件である臨界角を満たさず、主偏向面７０５から導光体７０２の外部に漏洩することがある。本明細書では、出射面７０６以外の面から導光体７０２の外部に漏洩する光を「漏洩光」という。

漏洩光７１１は、原稿Ｄや受光装置に到達すると有害な光になり、迷光（ゴースト）やフレアといった読み取り画像の不良の原因となる。このような画像不良を防止するために、従来は、例えば漏洩光７１１を遮光部材７０９で遮光して、有害な光にならないように抑制している。しかしながら、遮光部材７０９も反射率を０［％］にすることができないために、漏洩光７１１の影響を完全に除去することは困難である。また、遮光部材７０９に植毛紙等の低反射部材を用いることも可能であるが、この場合、コスト高になり現実的な解決手段とはなっていない。さらに、漏洩光７１１により、対象物を照射する光の光量が低減する。

本発明は、上記の問題を解決するために、対象物を照射する光量のロスを低減させることを目的とする。

上記課題を解決する本発明の画像読取装置は、アレイ状に配置された複数の発光素子及び前記複数の発光素子からの光を対象物に向けて偏向する導光体を有して前記対象物を照射する照射部と、前記対象物により反射された反射光を受光する受光手段と、を備え、前記導光体は、前記複数の発光素子からの光が入射される入射面、前記入斜面から入射された前記光を前記対象物に向けて出射する出射面、及び前記入射面から入射された前記光を前記出射面に向けて偏向する主偏向面を有する導光部と、前記主偏向面を透過し前記導光体の外部に漏洩した漏洩光を前記対象物に向けて偏向する第２導光部と、を備え、前記アレイ状に配置された複数の発光素子は、前記導光体の長手方向に設けられた前記入射面に対向して配置されており、前記第２導光部は、前記導光部と一体であり、前記導光体の長手方向に延伸したリブ状を成しており、前記導光体の外部に漏洩した漏洩光を入射する入射境界面と前記入射面から入射された光を偏光する出射境界面とを有することを特徴とする。

本発明によれば、主偏向面で偏向されずに主偏向面を透過し導光体の外部に漏洩した漏洩光を第２導光部により対象物に向けて偏向することにより、対象物を照射する光量のロスを低減することができる。

画像読取装置の構成図。 光学ユニットの構成図。 （ａ）〜（ｃ）は照射部の構成図。 （ａ）、（ｂ）は副偏向部による漏洩光束の偏向の説明図。 （ａ）、（ｂ）は照射部の別の例示図。 照射部の別の例示図。 従来の照射装置の構成例示図。

以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本実施形態の画像読取装置の構成図である。画像読取装置１は、リーダユニット１０及び原稿台ガラス２０を備える。画像読取装置１は、複写機、イメージスキャナ、マルチファンクションプリンタ等に用いることができる。原稿台ガラス２０は、対象物である原稿Ｄが、画像が形成された読み取り面を下に向けて載置される。リーダユニット１０は、照射部３０、光学ユニット４０、受光部５０、及び移動部６０を備える。

照射部３０は、原稿台ガラス２０に載置された原稿Ｄに光を照射する。光学ユニット４０は、原稿Ｄに照射された光の反射光を受光部５０の受光面に集光する。受光部５０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子等により構成される。受光部５０は、受光面で受光した反射光の光電変換を行って電気信号を出力する。電気信号は、原稿Ｄの画像を読み取って生成された信号となる。移動部６０は、モータ７０により駆動され、光学ユニット４０を図１の矢印で表されるスキャン方向に移動する。光学ユニット４０と照射部３０とは一体に構成されるために、照射部３０は、光学ユニット４０の移動とともにスキャン方向に移動する。

原稿Ｄから画像を読み取る際には、照射部３０から照射された光が、原稿Ｄに反射される。受光部５０は、原稿Ｄで反射された反射光を、光学ユニット４０を介して受光する。受光部５０は、受光した反射光から電気信号を生成して出力する。画像読取装置１は、照射部３０及び光学ユニット４０が移動部６０によりスキャン方向に往復移動しながら上記の処理を行うことで、原稿Ｄの読み取り面全体から画像を読み取る。

図２は、光学ユニット４０の構成図である。光学ユニット４０は、複数の平面ミラー４０１ａ〜４０１ｄ及び集光レンズ４０２を備える。平面ミラー４０１ａ〜４０１ｄは、原稿Ｄからの反射光を集光レンズ４０２に導く光学系である。集光レンズ４０２は、平面ミラー４０１ａ〜４０１ｄにより導かれた反射光を、受光部５０の受光面に集光して結像させる。

図３は、照射部３０の構成図である。図３（ａ）は照射部３０の全体構成を表す。照射部３０は、光源となる発光部３１と、導光体３２とを備える。図３（ｂ）は、照射部３０を原稿台ガラス２０側から見た図であり、図３（ｃ）は導光体３２の構成を表す。

発光部３１は、発光素子であるＬＥＤ素子１００がＬＥＤ基板１０１上にアレイ状に配置されて構成される。図３（ａ）の例では、図中奥行き方向に、複数のＬＥＤ素子１００が直線状に配列される。ＬＥＤ素子１００は、サイド照射タイプのＬＥＤである。ＬＥＤ基板１０１は、導光体３２に取り付けられている。

導光体３２は、例えばアクリル樹脂等の透過性の高い素材で構成される。導光体３２は、光が入射される入射面１０３、光を偏向する主偏向面１０５、入射面１０３から主偏向面１０５へ光を導く導光部１０４、光を出射する出射面１０６、及び第２導光部となる副偏向部１１０を有する。ＬＥＤ素子１００がアレイ状に配置されるために、入射面１０３からは、光が線状の光束１０７として入射される。導光部１０４は、光束１０７を、全反射を繰り返しながら主偏向面１０５まで導く。主偏向面１０５は、光束１０７を出射面１０６に向けて、主光束１０８として偏向する。主光束１０８は、出射面１０６から原稿Ｄに向けて出射される。副偏向部１１０は、主偏向面１０５で偏向されずに漏洩した漏洩光である漏洩光束１１１を原稿Ｄに向けて偏向する。

一般に、光束１０７は、ガウス分布の配光特性を有しており、主偏向面１０５において大部分が出射面２０６側へ偏向されて主光束１０８として出射され、残部が主偏向面１０５で偏向されずに主偏向面１０５を透過して漏洩光束１１１として漏洩する。漏洩光束１１１は、副偏向部１１０に入射される。副偏向部１１０は、導光体３２と一体に構成されており、導光体３２の長手方向に延伸されたリブ状を成している。図４は、副偏向部１１０による漏洩光束１１１の偏向の説明図である。図４（ａ）に示すように、副偏向部１１０は、漏洩光束１１１が入射される入射境界面１１２において、入射角度と導光体３２の材料に応じて決まる屈折率ｎとにより、漏洩光束１１１を以下の関係式に応じて偏向（屈折）する。
ｓｉｎθ2 ＝ ｓｉｎθ1／ｎ
θ1：入射角、θ2：出射角、ｎ：導光体の屈折率

図４（ｂ）に示すように、副偏向部１１０は、漏洩光束１１１を出射する出射境界面１１３においても、同様に漏洩光束１１１を偏向（屈折）する。副偏向部１１０は、入射境界面１１２及び出射境界面１１３における偏向により、漏洩光束１１１を主偏向面１０５により偏向された主光束１０８へ還流させるように屈折する。これにより漏洩光束１１１は、主光束１０８が照射する原稿Ｄ上の部分と同じ部分を照射する。

原稿Ｄは主光束１０８及び漏洩光束１１１により線状に照射される。そのために、画像読取装置１は、原稿ＤをＬＥＤ素子１００の配列方向を走査方向、照射部３０及び光学ユニット４０の移動方向を副走査方向として、１ライン毎に読み取ることができる。

このような構成の照射部３０は、従来、除去の対象となっていた漏洩光束１１１を原稿Ｄを照射するための光として利用するために、照明効率を向上することができる。そのために、照射部３０は、ＬＥＤ素子１００の数を削減しても画像の読み取りに十分な光量を確保することができる。画像読取装置１は、漏洩光束１１１に起因する迷光やフレアが防止されるために、画像不良の発生を抑制して原稿Ｄを読み取ることができる。

図５は、照射部の別の例示図である。図５（ａ）は照射部３３の全体構成を表す。図５（ｂ）は導光体３４の斜視図である。図５の照射部３３は、図３の照射部３０と比較して、導光体３４の構成及び反射板１１６を用いた点で異なる。

導光体３４は、主偏向面１０５に到達せずに、光束１０７の一部が導光部１０４を通過してそのまま漏洩するように、主偏向面１０５が設けられる。導光部１０４を通過してそのまま漏洩する光束を第２漏洩光束１１５という。第２漏洩光束１１５は反射板１１６に導かれる。第２漏洩光束１１５が出射される漏洩面１１７は、ＬＥＤ素子１００の輝点の間隔により生じる照射ムラを低減するためにトーリック面となっており、微細な凹凸が形成される。
また、図５の副偏向部１１４は、漏洩光束１１１を、原稿Ｄの方向ではなく反射板１１６の方向に偏向（屈折）するように構成される。副偏向部１１４は、このような構成により、漏洩光束１１１を第２漏洩光束１１５に還流する。

反射板１１６は、原稿Ｄで反射された反射光が光学ユニット４０の平面ミラー４０１ａに導かれるための光路となる間隙１１８を挟んで、導光体３４に対向する位置に配置される。反射板１１６は、第２漏洩光束１１５及び副偏向部１１４から入射される漏洩光束１１１を原稿Ｄに向けて反射する。このように副偏向部１１４及び反射板１１６は、導光部１０４から漏洩する光束を原稿Ｄに向けて偏向する第２導光部となる。

このように図５の照射部３３は、ＬＥＤ素子１００から出射された光束１０７の一部を主偏向面１０５で偏向し、残部を反射板１１６で反射することで、原稿Ｄを照射する。そのために、照射部３３は、照明効率を向上させ、ＬＥＤ素子１００の数を削減しても画像の読み取りに十分な光量を確保することができる。画像読取装置１は、漏洩光束１１１及び第２漏洩光束１１５に起因する迷光やフレアが防止されるために、画像不良の発生を抑制して原稿Ｄを読み取ることができる。また、光束１０７の残部のうち第２漏洩光束１１５を漏洩する漏洩面１１７が凹凸に形成されるために、第２漏洩光束１１５による照射ムラを低減することができる。

図６は、照射部の別の例示図である。図６の照射部３５は、図３の照射部３０と比較して、導光体３６と一体に構成される第２導光部である副偏向部１１９の構成が異なる。

副偏向部１１９は、図４の副偏向部１１０と同様に漏洩光束１１１を原稿Ｄに向けて偏向してもよいが、図５の副偏向部１１４のように反射板１１６に向けて偏向する構成であってもよい。副偏向部１１９の漏洩光束１１１が入射される入射境界面１２０及び漏洩光束１１１を出射する出射境界面１２１の少なくとも一方は、シボ加工が施される。シボ加工が施された面により、漏洩光束１１１は、光学的に拡散される。漏洩光束１１１は、主偏向面１０５で偏向された主光束１０８とは異なる光路により原稿Ｄを照射する。漏洩光束１１１は、図５（ｂ）のトーリック面である漏洩面１１７を通過しないために、ＬＥＤ素子１００の配列間隔により生じる照射ムラが残ったまま原稿Ｄへ到達する。図６では、副偏向部１１９の入射境界面１２０及び出射境界面１２１の少なくとも一方をシボ加工することで、ＬＥＤ素子１００の配列間隔により生じる照射ムラを低減することができる。

１…画像読取装置、１０…リーダユニット、２０…原稿台ガラス、３０，３３，３５…照射部、４０…光学ユニット、５０…受光部、６０…移動部、７０…モータ、３１…発光部、３２，３４，３６…導光体、１００…ＬＥＤ素子、１０４…導光部、１１０，１１４，１１９…副偏向部、１１６…反射板、Ｄ…原稿

Claims (6)

1. アレイ状に配置された複数の発光素子及び前記複数の発光素子からの光を対象物に向けて偏向する導光体を有して前記対象物を照射する照射部と、
   前記対象物により反射された反射光を受光する受光手段と、を備え、
   前記導光体は、
   前記複数の発光素子からの光が入射される入射面、前記入斜面から入射された前記光を前記対象物に向けて出射する出射面、及び前記入射面から入射された前記光を前記出射面に向けて偏向する主偏向面を有する導光部と、
   前記主偏向面を透過し前記導光体の外部に漏洩した漏洩光を前記対象物に向けて偏向する第２導光部と、を備え、
   前記アレイ状に配置された複数の発光素子は、前記導光体の長手方向に設けられた前記入射面に対向して配置されており、
   前記第２導光部は、前記導光部と一体であり、前記導光体の長手方向に延伸したリブ状を成しており、前記導光体の外部に漏洩した漏洩光を入射する入射境界面と前記入射面から入射された光を偏光する出射境界面とを有することを特徴とする、
   画像読取装置。
2. 前記第２導光部は、前記入射境界面及び前記出射境界面において前記漏洩光を屈折することで、前記漏洩光を前記対象物に向けて偏向することを特徴とする、
   請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記第２導光部は、前記入射境界面及び前記出射境界面の少なくとも一方が、シボ加工されることを特徴とする、
   請求項２記載の画像読取装置。
4. 前記出射面と前記出射境界面とは連続していることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項記載の画像読取装置。
5. アレイ状に配置された複数の発光素子及び前記複数の発光素子からの光が入射される入射面、前記入斜面から入射された前記光を対象物に向けて出射する出射面、及び前記入射面から入射された前記光を前記出射面に向けて偏向する主偏向面を有する導光部と、
   前記主偏向面を透過し外部に漏洩した漏洩光を前記対象物に向けて偏向する第２導光部と、を備える導光体であって、
   前記導光体の長手方向に設けられた前記入射面は、前記アレイ状に配置された複数の発光素子に対向して配置されており、
   前記第２導光部は、前記導光部と一体であり、前記導光体の長手方向に延伸したリブ状を成しており、前記導光体の外部に漏洩した漏洩光を入射する入射境界面と前記入射面から入射された光を偏光する出射境界面とを有することを特徴とする、
   導光体。
6. アレイ状に配置された複数の発光素子と、前記複数の発光素子からの光を対象物に向けて偏向する導光体とを備え、
   前記導光体は、
   前記複数の発光素子からの光が入射される入射面、前記入斜面から入射された前記光を対象物に向けて出射する出射面、及び前記入射面から入射された前記光を前記出射面に向けて偏向する主偏向面を有する導光部と、
   前記主偏向面を透過し前記導光体の外部に漏洩した漏洩光を前記対象物に向けて偏向する第２導光部と、を備え、
   前記アレイ状に配置された複数の発光素子は、前記導光体の長手方向に設けられた前記入射面に対向して配置されており、
   前記第２導光部は、前記導光部と一体であり、前記導光体の長手方向に延伸したリブ状を成しており、前記導光体の外部に漏洩した漏洩光を入射する入射境界面と前記入射面から入射された光を偏光する出射境界面とを有することを特徴とする、
   照射装置。