画像照明装置とこれを用いる画像読取装置

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【発明の名称】	画像照明装置とこれを用いる画像読取装置
【発明者】	【氏名】杉山美穂【氏名】藤林和夫【氏名】竹村幸男【氏名】佐藤浩【氏名】佐々木憲一
【要約】	【課題】原稿を照明する光源手段を、２層構造その他からなる導光素子を用いて装置全体の簡素化が可能な原稿読取装置を提供することである。【解決手段】光源、結像レンズ、センサー、ミラーからなる透過原稿読取装置において、光源からの光束により原稿を照明するための２層構造導光素子を有し、前記２層構造導光素子の２層の境界面は所定の透過率を有し、片側の層の境界面の対向面は拡散部を有することを特徴とする。また、原稿面上の一部を線状に照明する照明系であって、光源は発光ダイオードを使用し、前記光源と被照明領域の間に透明な導光板が置かれ、前記発光ダイオードは前記導光板の一端面に密着せしめられ、前記導光板の光源側端部近傍の内部に鋭角な頂角を有す円錐状の空洞反射部を有し、前記円錐状反射部の頂角はＬＥＤ側を向いており、前記頂角で直進光成分を分割し、入射光束は前記空洞反射部表面で全反射することを特徴とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】光源、結像レンズ、センサー、ミラーからなる画像読取装置において、前記光源からの光束により読取原稿を照明するための２層構造導光素子を有し、前記２層構造導光素子の２層の境界面は所定の透過率を有し、前記２層構造導光素子の片側の層の境界面の対向面は拡散部を有する、ことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像読取装置において、前記光源が単色のＬＥＤであることを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】請求項１に記載の画像読取装置において、前記光源が２色以上のＬＥＤであることを特徴とする画像読取装置。
【請求項４】請求項１又は，２，３に記載の画像読取装置において、前記拡散部の前記２層構造導光素子の長手方向の幅は、前記読取原稿の読取幅と同等もしくはそれ以上に広いことを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記２層構造導光素子の周辺に反射部材を設けたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項６】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記光源は前記２層構造導光素子の長手方向の両端部に設けられていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記光源は前記２層構造導光素子の長手方向の片方の端部のみに設けられていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項８】端部に光入射面を有し、長手方向の１面に長手方向に渡る光射出面を有する主導光体を具備する画像照明装置において、前記端部に入射する光束を光源より他方の端部方向へと導く補助導光体を設けたことを特徴とする画像照明装置。
【請求項９】前記補助導光体は柱状の導光体であることを特徴とする請求項８に記載の画像照明装置。
【請求項１０】前記補助導光体の長さは、０＜ｄ＜Ｌ（但し、ｄは前記補助導光体の長さ、Ｌは前記主導光体の長さ）であることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像照明装置。
【請求項１１】前記補助導光体と前記主導光体は一体であることを特徴とする請求項８又は９，１０に記載の画像照明装置。
【請求項１２】前記補助導光体と前記主導光体の接点及び接点近傍の導光体側面に反射手段を付加したことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項１３】前記補助導光体と前記主導光体の接点及び接点近傍の導光体側面の反射面の反射率が８０％以上であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項１４】前記主導光体の光射出面の対向面に、前記主導光体内壁により全反射する光束を射出光として、前記主導光体内壁に全反射角よりも小さい角度で前記光射出面に当たるよう指向性をもたせた鋸刃形状の光反射面を持つことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項１５】前記主導光体の光射出面の対向面に設けた、前記主導光体内壁により全反射する光束を射出光として、前記主導光体内壁に全反射角よりも小さい角度で前記光射出面に当たるよう指向性をもたせた鋸刃形状である光反射面を設け、前記光反射面の反射率が８０％以上であることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項１６】前記光源は単色のＬＥＤであることを特徴とする請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項１７】前記光源は複数色のＬＥＤであることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項１８】点状光源からの光束を棒状の導光体の一部から入射させ前記導光体の長手方向から光束を射出する線状の画像照明装置において前記導光体の端部近傍に集光作用を有する反射面が一体的に形成されていることを特徴とする画像照明装置。
【請求項１９】請求項１８に記載の画像照明装置において、前記反射面は凹面鏡であることを特徴とする画像照明装置。
【請求項２０】請求項１８又は１９に記載の画像照明装置において、前記反射面はフレネル面から形成されることを特徴とする画像照明装置。
【請求項２１】請求項１８又は１９，２０に記載の画像照明装置において、前記導光体の光束入射面が前記導光体の端面であることを特徴とする画像照明装置。
【請求項２２】前記導光体の光束入射面が前記導光体の長手方向の端部近傍にあることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項２３】原稿面上の一部を線状に照明する画像照明装置であって、光源は発光ダイオードを使用し、前記光源と被照明領域の間に透明な導光板が置かれ、前記発光ダイオードは前記導光板の一端面に密着せしめられ、前記導光板の前記光源側端部近傍の内部に鋭角な頂角を有する円錐状の空洞反射部を有し、前記空洞反射部の頂角は前記発光ダイオード側を向いており、前記頂角で直進光成分を分割し、前記発光ダイオードからの入射光束は前記空洞反射部表面で全反射することを特徴とする画像照明装置。
【請求項２４】原稿面上の一部を線状に照明する画像照明装置であって、光源は発光ダイオードを使用し、前記光源と被照明領域の間に透明な導光板が置かれ、前記発光ダイオードは前記導光板の一端面に密着せしめられ、前記導光板の前記光源側端部近傍の内部に鋭角な頂角を有する四角錐状の空洞反射部を有し、前記円錐状反射部の頂角は前記発光ダイオード側を向いており、前記頂角で直進光成分を分割し、前記発光ダイオードからの入射光束は前記空洞反射部表面で全反射することを特徴とする画像照明装置。
【請求項２５】原稿面上の一部を線状に照明する画像照明装置であって、光源は発光ダイオードを使用し、前記光源と被照明領域の間に透明な導光板が置かれ、前記発光ダイオードは前記導光板の一端面に密着せしめられ、前記導光板の前記光源側端部近傍の内部に鋭角な頂角を有する円錐状の空洞反射部を有し、前記円錐状の頂角は前記発光ダイオード側を向いており、前記頂角で直進光成分を分割し、前記空洞反射部の内側には反射コーティングがなされており、前記発光ダイオードからの入射光束は前記空洞反射部表面で反射することを特徴とする画像照明装置。
【請求項２６】原稿面上の一部を線状に照明する画像照明装置であって、光源は発光ダイオードを使用し、前記光源と被照明領域の間に透明な導光板が置かれ、前記発光ダイオードは前記導光板の一端面に密着せしめられ、前記導光板の前記光源側端部近傍の内部に鋭角な頂角を有する四角錐状の空洞反射部を有し、前記頂角は前記発光ダイオード側を向いており、前記頂角で直進光成分を分割し、前記空洞反射部の内側には反射コーティングがなされており、前記発光ダイオードからの入射光束は前記空洞反射部表面で反射することを特徴とする画像照明装置。
【請求項２７】前記空洞反射部は、短い導光体に凹部として形成されて、且つ前記導光体の端部に前記短い導光体を接着剤で延長接着することによって、構成したものである請求項２３乃至２６に記載の画像照明装置。
【請求項２８】前記接着剤の屈折率は、前記透明基板の屈折率に対して等しいか低いことを特徴とする請求項２７に記載の画像照明装置。
【請求項２９】原稿面上の一部を線状に照明する画像照明装置であって、光源は発光ダイオードを使用し、前記光源と被照明領域の間に透明な導光板が置かれ、前記発光ダイオードは前記導光板の一端面に密着せしめられ、前記導光板の前記光源側端部近傍の内部に鋭角な頂角を有す三角柱状の空洞反射部を有し、前記三角柱反射部状の一つの稜線は前記発光ダイオード側を向いており、前記稜線で直進光成分を分割し、前記三角柱状反射部は、前記導光板を貫通するトンネル状であり、前記三角柱状反射部は、前記導光板と一体に成型されており、前記発光ダイオードによる入射光束は前記空洞反射部表面で全反射することを特徴とする画像照明装置。
【請求項３０】原稿面上の一部を線状に照明する画像照明装置であって、光源は発光ダイオードを使用し、前記光源と被照明領域の間に透明な導光板が置かれ、前記発光ダイオードは前記導光板の一端面に密着せしめられ、前記導光板の光源側端部近傍の内部に鋭角な頂角を有す三角柱状の空洞反射部を有し、前記三角柱反射部状の一つの稜線は前記発光ダイオード側を向いており、前記稜線で直進光成分を分割し、前記三角柱状反射部は、前記導光板を貫通するトンネル状であり、前記三角柱状反射部は、前記導光板と一体に成型されており、前記三角柱状反射部は、内側に反射コーティングされており、前記発光ダイオードによる入射光束は前記空洞反射部表面で反射することを特徴とする画像照明装置。
【請求項３１】前記空洞反射部の頂点、若しくは前記稜線は、前記導光体端部に接着された少なくとも一つのチップからなる前記発光ダイオードの発する光束の略中心に一致するように、配置構成したことを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項３２】前記光源の発光ダイオード１個は、ＲＧＢ３色の発光ダイオードチップの少なくとも３個を近接してパッケージング構成したものである請求項２３乃至２７のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項３３】前記発光ダイオードは、前記透明基板に透明接着剤にて固定され、発光ダイオードチップと前記透明基板の間の空間は透明接着剤で満たされているものである請求項２３乃至２６又は３１，３２のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項３４】前記導光板は、断面が円形であって何れの面も鏡面精度で形成されていることを特徴とする請求項２３乃至２６又は３１，３２のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項３５】前記導光板は、断面が四角形であって何れの面も鏡面精度で形成されていることを特徴とする請求項２３乃至２６又は３１，３２のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項３６】前記発光ダイオードは、透明基板に透明接着剤にて固定され、前記発光ダイオードのチップと前記透明基板の間の空間は透明接着剤で満たされているものである請求項２３乃至２６又は３１，３２のいずれか１項に記載の画像照明装置。
【請求項３７】前記接着剤の屈折率は、前記透明基板の屈折率に対して等しいか又はそれより低いことを特徴とする請求項３６に記載の画像照明装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像読取装置やこれに用いる画像照明装置に関し、特にＣＣＤ等の複数の受光素子を一次元方向に配列した撮像手段（読取り手段）を用いて、フィルムやＯＨＰなどの透過原稿の画像情報を簡易な構成で高精度に読み取るようにした画像読取装置や画像照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、フィルムやＯＨＰなどの透過原稿をＣＣＤなどの読み取り手段を用いて読みとる画像読み取り装置としては、フィルムスキャナが広く知られている。
【０００３】光源として用いられているのは線状の光源である。光源からの光束に照明される位置に透過原稿であるフィルムが配置されている。更にそれに続いて結像レンズ系があり、ラインセンサであるＣＣＤが置かれている。
【０００４】前記光源にて照明された原稿上の領域の画像は、結像レンズにてＣＣＤ上に結像される。ＣＣＤの受光領域の形状は通常受光画素が一列に直線上に配列している。従って、ＣＣＤの受光領域の像を結像レンズにて前記原稿上に逆投影したときの原稿上の部分が、その時ＣＣＤに取り込まれる画像領域である。
【０００５】例えば、図７は、従来の透過型の画像読取装置の要部の副走査断面の概略図である。同図において、円筒状の線状光源１４からの光束及び光源１４から反射鏡１５側に射出して反射鏡１５で反射させた光束をコンデンサーレンズ１６で集光し、これにより透過型の原稿６を照明している。原稿６の透過光は結像レンズ系７によりラインセンサ８上に結像している。なお光源１４と結像レンズ系７の入射瞳とは共役関係となるようにしている。同図ではラインセンサ８を矢印の方向に走査することで、透過型の原稿の読み取りを行っている。
【０００６】そして、このようにして原稿上のある一次元領域（線像、厳密にはＣＣＤ受光エリアを原稿面上に逆投影した、ある幅を持った細長い帯状の領域である）の画像の取り込みが完了し次第、線像と直交する方向に、取り込み領域を逐次移動して一次元画像を取り込み、原稿上の所定の領域にわたり同じ動作を繰り返すことにより原稿全面を二次元の画像として取り込むことができる。
【０００７】また従来より、光源が、蛍光灯や白熱ランプの場合はランプ元来の長尺形状の特徴を用いることにより簡単に線状の光源とすることが出来る。一方、光源として発光ダイオード（以下ＬＥＤ）を用いるものがある。ＬＥＤを用いる場合は、略点光源なので線状の照明光源とする場合には幾つかの方法が開示されている。
【０００８】例えば、図１３は特開平９－６１６３３号公報に示された概念図であり、発光体３２の光束を柱状導光板３３の端部より入射させ、柱状導光板３３内を伝播させ、光拡散部３４を照射した光束を拡散させ一部を図の下方向に射出するものである。
【０００９】また図１４は同公報に示された実施形態の１つである。同図において、導光体端部の発光体は発光体切換回転基板により３色光である発光体３６を切り替えることを可能にしたものである。
【００１０】さらに、特開平６－２１７０８４号公報または特開平７－２４５６７６号公報または特開平８－２１４１１６号公報にて開示されるような透明な材質でつくられた棒状の導光素子を使用する例も考えられる。この場合導光棒の両端、或いは片方端からＬＥＤ光を導入して、前記導光棒の長手方向に沿って光束を伝搬させ、原稿長手方向の長さをカバーし、適宜長手方向に沿って設けられた拡散帯に落ち込むようにさせ、そこから拡散偏向されてくる光束を線上照明光束として利用する方法である。拡散帯は拡散性の塗料であったり、前記導光棒の部材自体の表面を粗面化するなどの方法がある。
【００１１】そして、このようにして原稿上のある一次元領域（線像、厳密にはＣＣＤ受光エリアを原稿面上に逆投影した、ある幅を持った細長い帯状の領域である）の画像の取り込みが完了し次第、前記線像と直交する方向に、取り込み領域を逐次移動して一次元画像を取り込み、原稿上の所定の領域にわたり同じ動作を繰り返すことにより原稿全面を二次元の画像として取り込むことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】当前記装置に置いて考慮されるべき重要な性能項目の一つとして、読み取った原稿の画質が高いことがあげられる。一方装置に於いては様々な露光状態における写真フィルムなどが原稿として供されることが起こりうる。しかしながらこの要求はラインセンサとして使用しているＣＣＤの特性に鑑みれば、そこへの到達光量によって左右される部分が大きい。
【００１３】一般に露光オーバーのネガフィルム、又は露光アンダーのポジフィルム等のような透過率の低い原稿が来ることも、またその逆の場合が生ずることもあり得る。その結果、そこを透過してＣＣＤへ至る画像信号光量は自ずから変化する。一方、所定の階調にて画像を読み取るためには、ＣＣＤに所定の量の光が入射しなければならない。即ち、ＣＣＤに入射する原稿の画像が電気信号に変換されるために必要な所定の時間だけ原稿の同じ部分が、照射し続けられる状態を保持しなければならない。
【００１４】即ち光源に要求される大きな項目として、十分な光量を供給できることが挙げられる、他に其の光量をコントロールできると尚良い。またそれでいてコストは安いことが要求される。
【００１５】例えばＬＥＤを光源として選択する場合、蛍光灯や白熱灯に比較して点灯装置のコストや光源自体のコスト、消費電力、発熱などの諸条件で優れている。しかしながら、光源が点光源であるためこれを線状光源に変換する場合に、コスト上の利点を損なってしまう問題があった。
【００１６】またＬＥＤを光源にする場合、線上照明にするための手段として多数のＬＥＤを並べてＬＥＤアレイとする方法があげられるが、これは光量は十分満足であるが当然ながら多数のＬＥＤを必要とするため高コストである。
【００１７】一方、特許公開公報平成６－２１７０８４号公報（キヤノン）または特許公開公報平成７－２４５６７６号公報（富士通）または特許公開公報平成８－２１４１１６号公報（ニコン）にて開示されるような透明な材質でつくられた棒状の導光素子（以下導波板または導波体）を使用する例の場合、導光体の両端、或いは片方端からＬＥＤ光を導入して、前記導光棒の長手方向に沿って光束を伝搬させ、原稿長手方向の長さをカバーし、適宜長手方向に沿って設けられた拡散帯に落ち込むようにさせ、そこから拡散偏向されてくる光束を線上照明光束として利用する方法である。拡散帯は拡散性の塗料であったり、前記導光体の部材自体の表面を粗面化するなどの方法がある。この場合は拡散帯による散乱を利用するため、完全拡散に近いほど光量が広い角度範囲にわたり拡散され、所望の方向へ有効に照明光として伝達される光量は少なくなる。このように光源光量の利用効率が低いという問題があり、これを補うには前記導光体内部へ到達する光量を増やす、そして導光体内部を伝播する光量を増やすことによって、拡散領域へ落ちる光量を底上げすることに依って被照明域へ至る光量を増やすことが考えられる。
【００１８】しかしながらこれを実現しようとする場合、次ぎの問題がある。図２７に示すように断面が円形の透明部材にて構成された導波体である。片側あるいは両側の端面５２からＬＥＤ５１により光束を入射させ、前記導波体内を全反射によって伝播させる。棒状の導波体であることから光は棒状に伝播する。導波体表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散部分５６が設けられている。前記拡散部分５６は前記棒状導波体の長手方向に沿って、必要とされる線状照明の長さに相当する長さだけ形成されている。導波体内に入射した光束は、導光体５５の内壁を全反射しながら逆側の端面方向へと伝播してゆく。そして、其の伝播の過程で拡散部分５６に落ちた光束だけが被照明域に対して照明光束の線状照明として偏向される。
【００１９】導波体内を伝播する光束は少しづつ上記のように帯状拡散部分に落ち込んで線状照明光束として消費されて減少してゆく。光源の入射端面から逆側の端面に至るまで、導波体内を反射伝播する光束成分は線状の形を保って前記導波体から射出されるが、例えば光源から離れるにしたがって光量が落ちるので線状照明の光量も光源から離れるにしたがって減少してゆくことが一般である。その対策として、前記導波体の両側の端面に光源を付けたり、光源は片側にしかつけない場合でも線状照明の光量が全域にわたって略一様であるようにするために、光源に近い側の導波体の太さを太く、光源から離れたところの導波体の太さを細くすることで、光源から離れたところで光束がより一層拡散部分に落ち込み易くし、光源から離れたところでの線状照明光束を持ち上げることにより、一様な照明に近づけようとする。
【００２０】しかしながら、光源として用いられるＬＥＤの発光パターンを考えると、図９に示すようにチップから凡そ１８０°全方向に光束を放射するが、その強度分布はチップから垂直方向に放射される成分がもっとも強い。この強度分布を持った光束がそのまま導波板の入射端面から内部に入射すると、開き角度は若干狭められるものの、尤も強度の高い垂直に入射する成分は、導光板内の内壁に殆ど触れることもなく導光板内を直進してしまい、拡散部分に落ちることはない。またその垂直成分近傍の成分も同様に伝播し、例えば入射端面とは逆側の端面に近いところで初めて導光板内壁に当たるということがやっとであり、照明光として寄与しにくい。このように光源の最も光量の高い成分を効果的に照明光として利用できない構成上の問題があった。
【００２１】また、従来の画像読取装置で用いている光源手段は、単に光束を射出しているだけであり、光源自体には光学的な集光作用がないため、そのままでは光量が少ないという問題点があった。このため、問題点を解決する方法として以下のようなものが考えられた。
【００２２】■照明光量を増やすために、光源自体の輝度を上げるべく、高電圧で駆動する方法がある。しかしながら、この方法は光源を形成する管の大型化により装置全体が大型化し、また発熱量が多くなり、高温になるという問題点が生じてくる。
【００２３】■光源から放射される光束のうち、原稿と反対側へ放射される光束を原稿側に反射させるための反射笠を光源近傍に取り付ける方法がある。しかしながら、この方法は装置全体が大型化し、また部品点数の増加により、装置全体が複雑化してくるという問題点が生じてくる。更に効率のよい照明を行うために、光源と反射笠の相対位置関係を所定の精度に設定するための調整手段を必要とする等の問題点が生じてくる。
【００２４】■導光体端部より入射した光束が、導光板内の入射部近傍において全反射せずに導光体より外に射出されてしまい、輝線状の照明光となってしまうため、極端に不均一な照明光量分布となってしまう。これを避けるために導光板端部付近の照射光を使わず、照明範囲をカバーするために導波体の全長を長くすれば、さらに照明装置の大型化を招く。
【００２５】■カラー原稿を照明する際べく３色（ＲＧＢ）の発光体を導光体の端部に配置すると、従来例１の系では、導光体に対する各発光体の位置の違いにより、敏感にＲＧＢ光の光量分布が変化し、読み取った画像に色ずれを引き起こす原因となりうる。特に導光体の端部においては上記の■の現象により、ＲＧＢごとの光量分布は極端に現れる。
【００２６】本発明の目的は、上述の各種の問題点を解決することであり、原稿を照明する光源手段を、２層構造からなる導光素子を用いることにより、補助部材がなくとも透過原稿の照明が可能で、かつ装置全体の簡素化が可能な原稿読取装置を提供することである。また、発熱源とならない光源による照明を可能とし、原稿のカラー読み取りを可能とし、十分な照明幅を確保した照明系を持たせ、照明効率の良い照明系を持ち、小型化が可能で、部品点数の少ない原稿読取装置を提供することである。
【００２７】また、本発明の目的は、光源を導波体の端部に設けず、離れた位置に設け、なおかつ光源からの光束を補助導光体により主導体に導くことにより、主導光体の長さを短くすることが可能で、主導光体の光射出部に光束が到達するまでに、補助導光体内で光源光が全反射を繰り返すため、被照明部においては均一な照明光を得ることが可能で、効率よく光束を伝播させ、光源からの光束を有効に利用でき、光源からの光束を有効に主導光体に伝達することの可能な照明装置を提供することである。さらに、主導光体より伝播光を有効に光射出部より出射させ、コンパクトな光源により単色又はカラー照明できる照明装置を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源からの光束を２層構造の導光素子の導光層により伝播させ、所定の透過率を持つ２層間の境界面において、伝播される光束のうちの一部を他方の層へと透過させ拡散面に当てることにより、照明を行うことを特徴とする。このことにより、反射笠やコンデンサーレンズなどの補助照明部材の必要がない、簡素で小型な装置による透過原稿の画像情報が可能となる。
【００２９】また、本発明は、前記導光素子へ光束を入射させる光源をＬＥＤとしたことが特徴である。このことにより、画像読取装置内で熱源とならない照明が実現できるとなる。
【００３０】また、本発明は、前記導光素子へ光束を入射させる光源を２色以上のＬＥＤとしたことが特徴である。このことにより、原稿からカラー画像情報を読み取ることが可能となる。
【００３１】さらに、本発明は、前記拡散部分の導光素子長手方向の幅を、読取原稿の読取幅と同等、もしくはそれ以上に広くしたことを特徴とする。このことにより、十分な照明幅を確保することが出来、良好な照明が可能となる。
【００３２】また、本発明は、前記導光素子の周囲に、光束が伝播する際に導光素子より抜ける光束を、再び導光素子内に戻す役割をする反射部材を設けたことを特徴とする。このことにより効率の良い照明が可能となる。
【００３３】また、本発明は、前記導光素子へ光束を入射させる光源を導光素子の両端部に設けたことを特徴とする。このことにより、より単純な構成での照明が可能となる。
【００３４】また、本発明は、前記導光素子へ光束を入射させる光源を導光素子の片方の端部に設けたことを特徴とする。このことにより、さらに簡易な構成での照明が可能となる。
【００３５】さらに、本発明は、前記導光体の端部より光束を入射し、導光体側面より同光束を出射する照明装置において、光源からの光束を補助導光体を介して主導光体に入射させることを特徴とする。このことにより、コンパクトで光量分布が均一な照明光を得ることが可能となる。
【００３６】また、本発明は、前記補助導光体が柱状の導光体であることを特徴とする。このことにより、光源からの光束を光量のロスを少なく、効率よく補助導光体内を伝播することができる。
【００３７】また、本発明は、前記補助導光体の長さを主導光体よりも短いことを特徴とする。このことにより、光量の減衰を押えることが出来、効率のよい照明へとつなげることができる。
【００３８】また、本発明は、前記主導光体と前記補助導光体を一体とすることを特徴とする。このことにより、補助導光体から主導光体への光束の伝達時のロスを押え、効率のよい照明へとつなげることが出来る。
【００３９】また、本発明は、前記主導光体と前記補助導光体の接点付近の、光束が全反射角よりも小さい角度で導光板内壁を照射する可能性のある部分に反射効果を持たせたことを特徴とする。このことにより、補助導光体から主導光体への光束の伝達時のロスを押え、効率のよい照明へとつなげることが出来る。
【００４０】また、本発明は、前記主導光体と前記補助導光体の接点付近に８０％以上の反射率を持つ反射効果をもたせたことを特徴とする。このことにより、補助導光体から主導光体への光束の伝達時のロスを押え、効率のよい照明へとつなげることが出来る。
【００４１】また、本発明は、前記主導光体内の光射出面の対向面に、鋸刃状の光反射面を設けたことを特徴とする。このことにより、主導光体内を伝播する光束を効率よく光射出面へと導くことが可能となり、効率の良い照明が可能となる。
【００４２】また、本発明は、前記主導光体内の光射出面の対向面に設けた、鋸刃状の光反射面の反射率を８０％以上とすることを特徴とする。このことにより、主導光体内を伝播する光束を効率よく光射出面へと導くことが可能となり、より効率の良い照明が可能となる。
【００４３】また、本発明は、前記導光体へ光束を入射させる光源をＬＥＤとすることを特徴とする。このことにより、よりコンパクトで、細かい光量調整が可能な照明装置が可能となる。
【００４４】また、本発明は、前記導光体へ光束を入射させる光源を複数色のＬＥＤとすることを特徴とする。このことにより、よりコンパクトで、細かい光量調整が可能なカラー照明装置が可能となる。
【００４５】さらに、本発明は、点状光源からの光束を棒状の導光体の一部から入射させ導光体の長手方向から光束を射出する線状照明装置において、導光体の端部近傍に集光作用を有する反射面が一体的に形成されていることを特徴とする。特に反射面は凹面鏡あるいはフレネル面から形成されることを特徴とする。さらに導光体の光束入射面が導光体の端面あるいは導光体の長手方向の端部近傍にあることを特徴とする。
【００４６】さらに、本発明は、導光板の光源からの光束の入射する端面内に、ＬＥＤからの入射光束を、その強度ピークである中心部分から、更にその外側に向けて反射偏向させる三角柱または四角錐または円錐または三角錐または多角錐の反射部分を設ける。反射部分は、導光板内部に存在し、光源からの光束の入射端面近傍に置かれており、反射部分は立体的形状を有し、其の稜線または頂点は入射してくる光束の中心に置かれていることを特徴とする。
【００４７】
【発明の実施の形態】［第１の実施形態］図１～図３はそれぞれ本第１の実施形態による画像照明装置を示す図であり、図１は本実施形態の特徴である導光素子示す図、図２は導光素子の２層の境界面の間の透過率を示す図、図３は図１の導光素子を装置に適用した例を示す図である。
【００４８】図１、図３中、１は導光素子の両側に備えたＬＥＤ素子、２は２層構造導光素子、３は導光素子２中の一層を構成する導光部分、４は２層間の（所定の透過率を持つ）境界面、５は導光素子２中の一層を構成する拡散部分、６はＯＨＰやフィルム等の透過原稿、７は透過光を集光する結像レンズ系、８はＣＣＤ型又はＭＯＳ型等の光電変換する読取手段である。ここで、導光部分３及び拡散部分５の材料は、例えばガラス、アクリル樹脂等である。また、境界面４は接着剤で接合している。特に、中央と端とでは透過率の異なる接着剤で接着することが好ましい。または、接合する２層のいずれかの接合面に透過率を制限するシートを全面又は一部に予め接着しておいてもよい。
【００４９】また、接着剤の透過率を変化させる手段としては、（ａ）接着面に予め長手方向に透過率が変化するようなコーティングを行った上で導光体の接着を行う、（ｂ）長手方向に透過率が変化するようなシートを挟んで接着する、（ｃ）接着部に長手方向に開口の幅が変化する遮光シートを挟んで接着する、ということが考えられ、いずれを用いてもよい。
【００５０】次に実際の動作について図３を参照して説明する。２層構造導光素子２と透過原稿６は、近接して配置されており、２層構造導光素子２からの光束は原稿６を直接照明し、透過原稿６の画像情報は結像レンズ系７によって読取手段である１ラインセンサ８上に所定の倍率で結像される。この時、図上奥行き方向に２層構造導光素子２の長さは原稿６の読取幅と同等か、もしくはそれ以上に長く、十分に原稿６の読取領域の照明がされるものとする。そして、透過原稿６との相対位置を変化させて、透過原稿６を２次元的な画像情報としてライセンサ８で読み取るようにしている。本実施形態では、ライセンサ８を図中の矢印の方向（幅走査方向）に移動（走査）させて原稿６の透過光を読み取っている。
【００５１】次に、２層構造導光素子２について図１及び図２を参照して説明する。２層構造導光素子２は図１に示すような構造になっている。２層のうちの１層は導光部分３であり、もう１層は境界面と対向する面（射出面）が拡散作用を持つ拡散部分を持つ層５である。この２層間の境界面４は図２に示すような透過率を持つ。図２の横軸は導光素子２の長手方向（図１における左右方向）の位置を表し、縦軸は各位置での透過率を表す。
【００５２】照明を行う際には、図１に示すように導光素子２の両端よりＬＥＤ１による光束を２層構造導光素子２の導光部分である層３へ入射させ、導光素子２中で全反射を繰り返させ伝播させる。この際、境界面４に当たった光束のうちの境界面の透過率に応じた光量のみ、境界面により反射されず、もう１方の層へ抜け、拡散部分５へと照射され、照明光を発する。この際、２層構造導光素子２の両端部分における境界面４の透過率分布は、端から１５％±１０％の長さ（全長に対する長さ）において、中央の透過率に対して５％から５０％低い透過率となっていることとする。ＬＥＤ１からの光が入射している端部付近では、その光束が伝播される際にＬＥＤ１の発光点の像が崩れておらず残っている。このため、入射口より離れている部分に対して高い光量分布を持ち、結果として、一様な光量分布の照明が困難である。この問題を解決するために、導光素子２の長手方向（図１における左右方向）の長さに対して先述の１５％－１０％（５％）の下限値の制約を設定する。他方１５％＋１０％（２５％）の上限値は、素子の長さを不要に長くすることのない条件を鑑みて設定するものである。この条件下において、前述する数値範囲内の透過率に設定することで、略均一な光量分布を有する照明系を実現できる。
【００５３】［第２の実施形態］図４、図５はそれぞれ本第２の実施形態による画像照明装置を示す図であり、図４は本実施形態の特徴である導光素子示す図、図５は導光素子の２層の境界面の間の透過率を示す図である。
【００５４】図４中、１は導光素子の一方に配置したＬＥＤ素子、９は２層構造導光素子、１０は導光素子９中の一層を構成する導光部分、１１は２層間の（所定の透過率を持つ）境界面、１２は導光素子９中の一層を構成する拡散部分、１７はＬＥＤ素子１方面からの光を反射する鏡面である。
【００５５】次に２層構造導光素子９について図４を参照して説明する。２層構造導光素子９は図４に示すような構造になっており、構成は実施形態１とほぼ同じだが、２層間の境界面１１が図５に示すような透過率分布を持つことが異なる。
【００５６】照明を行う際には、図４に示すように導光素子の片方の端からのみＬＥＤ１による光束を２層構造導光素子９の導光部分である層１０へ入射させ、導光素子９中を伝播させる。この際、境界面１１に当たった光束のうちの境界面１１の透過率に応じた光量のみ、境界面１１により反射されず、もう１方の層へ抜け、拡散部分１２へと照射され、照明光を発する。導光素子９中を伝播し、反対側の端部に到達した光束は、鏡面１７により反射され、再び導光素子９中を逆方向から伝播する。この際、２層構造導光素子９の境界面１１における透過率分布は、ＬＥＤ１の光源のある側の端から１５％±１０％の長さ（導光素子の全長に対する長さ）において、中央の透過率に対して４０％から６５％低い透過率とする。この制約は、先の実施形態の説明において述べたものと同じ根拠に基づく、略均一な照明を得るための設定である。以上により、さらに簡略な構成での照明が可能となり、装置の小型化を実現することが可能となる。
【００５７】［第３の実施形態］図６は第３の実施形態の特徴を示す画像照明装置の概念図である。図中、図１及び図４に示した画像照明装置を内部に配置しており、２は導光素子、３は導光素子２の１層を形成する導光部分、５は導光素子２の１層を形成する拡散部分であり、１３は２層構造導光素子の周辺に取り付けられた反射板である。
【００５８】上記の反射板１３により、図６の奥行き方向の導光素子２の両端に配置されたＬＥＤからの光束が導光部分３を伝播する際に、原稿のある側の拡散部分の反対側から抜けてしまう光束を２層構造導光素子内に戻すことが出来、より効率のよい照明が可能となる。
【００５９】また、反射板１３は図６のように導光素子２の原稿対向面以外を覆った形の外、導光素子２の一部のみ（光射出部、入射部を除いた部分）を覆った形、また原稿対向面の拡散部分のみを残して原稿対向面も覆った形などが考えられる。
【００６０】［第４の実施形態］図８～図１０はそれぞれ本発明の第４の実施形態を示す図であり、図８は本実施形態の特徴である導光体を横から見た場合の図、図９は導光体の短手断面、図１０は導光体を画像読取装置に適用した例を示す図である。
【００６１】図８において、２１はＲＧＢの３色のＬＥＤ等の光源、２２は主導光体、２３は導光体、２４は補助導光体、２５は反射部、２６は鋸刃状光反射部、７は光射出部である。さらに図９において、２８は導光部、である。さらに図３において、２９は透過原稿、３０は結像素子、３１はＣＣＤ型又はＭＯＳ型の受光素子である。
【００６２】次に、本実施形態の導光体について図８及び図９を参照しつつ説明する。ＲＧＢの３色のＬＥＤによって構成される光源２１からの光束は、補助導光体２４へと入射し、柱状の補助導光板２４内を全反射しながら伝播し、補助導光体２４と一体となっている主導光体２２へと導かれる。
【００６３】この時、ＲＧＢ各々の発光体光源２１は各色に対し、一般的に公知である各々の波長を持つものとし、チップ構造でそれぞれ１色乃至３色を発光する。また本実施形態においては、十分な光量を確保するべく、主導光体２２の両端付近に補助導光体２４を各々設け、２本の補助導光体２４の先端に１組つづ合計２組のＬＥＤ光源２１を設けたが、主導光体２２の片端に先端に光源２１を持つ補助導光体２４を設ける場合もある。また、本実施形態の図８においては主導光体２２と補助導光体２４のなす角度はほぼ直角であり、補助導光体２４は主導光体２２の射出対向面側に形成されている場合を取り上げているが、本実施形態においては、主導光体２２と補助導光体２４のなす角は鋭角もしくは鈍角である場合も可能であり、また、補助導光体２４は主導光体２２の断面のどの位置に形成されていても構わない。本実施形態では特に、補助導光体２４を主導光体２２の光射出部２７の対向面に直角に設け、光射出部２７側に突出部のない形態を挙げた。
【００６４】また、光源２１からの光束が主導光体２２へ到達するまでに、補助導光体２４の光源２１近傍における光束のうち補助導光体２４内壁に全反射角よりも小さい角度であたり補助導光体２４から外にぬけ出す輝線状の光束は除去される。また、３色のＬＥＤの導光体に対する配置位置の差による色ごとの光量分布差も、各光源２１からの光束が補助導光板２４を伝達し、主導光板２２に到達するまでに緩和される。
【００６５】このとき、補助導光体２４の長さは、補助導光体２４の長さをｄ、主導光体２２の長さをＬとした場合に０＜ｄ＜Ｌという関係にある。このことにより補助導光体２４は上記の効果を持つとともに、光束が補助導光体２４を伝播する間に生じるロスを押えることが出来、光源２１からの光束を有効に利用することが可能となる。
【００６６】また、主導光体２２と補助導光体２４の接点付近には、反射率８０％以上の反射効果を持つ反射部２５が設けられており、補助導光体２４から主導光体２２へと光束が伝播する際に、導光体２２の内壁に全反射角よりも小さい角度で当たる光束を反射し、主導光板２２へと導く。
【００６７】主導光体２２は補助導光体２４と一体的に樹脂を型成形した柱状であり、その長手方向（図８上で左右方向）の長さは、被照明域を照明しうる長さを有する。また短手断面の面積は、長手方向のどの位置でも同じであるか、もしくは図８に示すように、光源２１から離れるに従い反射板２６と光射出部２７間の距離を小さくして、長手方向の光量分布の不適正を緩和する形状となっている。また、断面積が長手方向で変化する場合には、光射出部２７は被照明領域に対して平行をなす場合と、さらに有効に光量分布補正を行うべく、適宜光射出部と被照明領域間の距離を変化させる場合とがある。
【００６８】主導光体２２内に入射した光束は、主導光体２２の導光部２８を伝播する。それと同時に伝播する光束の一部は８０％以上の反射率を持つ鋸刃状光反射部２６にあたり、光射出部２７へと反射される。単に拡散をするのではなく、の鋸刃状の反射面２６により光射出部２７へ光束を導くことにより、この光束は効率よく全反射角よりも小さい角度で光射出部２７の内壁へとあたる。このことにより、主導光体２２の短手断面において集光効果を持つ形状の光射出部２７より指向性をもって射出され、原稿面を適切に照明する。
【００６９】この際、鋸刃状の反射面２６は主導光体２２の長手断面において鋸刃形状をもち、短手方向に細長い細線状であり、主導光体２２の長手側面に沿った細長い面積を有するものとする。その鋸刃状の反射面２６が有する面積は、主導光体２２の長手方向のどの位置でも幅が同じであるか、もしくは長手方向の照射光量分布をより適正に補正するべく、光源２１から離れるに従い幅を広くするものとする。また、鋸刃状の反射面２６の長手方向の細線のピッチは、長手方向のどの位置でも均一であるか、もしくは長手方向の照射光量分布をより適正に補正するべく、光源２１より離れるに従い、狭くなるものとする。
【００７０】次に、実際に画像入力装置に組み込まれた場合の動作について図１０を参照しつつ詳細に説明する。
【００７１】本実施形態の導光体２３と透過原稿２９は近接して配置されており、導光体２３からの光束は原稿２９を直接照明し、透過原稿２９の画像情報を結像レンズ系３０によって読取手段である１ライセンサ３１上に所定の倍率で結像される。この時、導光体２３の光射出部の長さは原稿の読取幅と同等か、もしくはそれ以上に長く、十分に原稿の読取領域の照明がされるものとする。そして、透過原稿２９との相対位置を変化させて（ラインセンサ３１を図中の矢印の方向（副走査方向）に移動（走査）させて）、透過原稿２９を２次元的な画像情報としてラインセンサ３１で読み取るようにしている。同様の動作を各色ごとに行う。例えば、ＲのＬＥＤのみを点灯し原稿を読取り、次にＧのみを点灯させて原稿を読み取る、と言うように順次原稿の読取りを行う。
【００７２】先に本実施形態の導光体２３の主導光体２２の長手方向の光量分布の補正を、主導光体２２の断面積、鋸刃状反射部２６の長手方向ピッチと幅によって行うと記述した。この補正対象となる光量分布はその被照明物に応じて、均一にする場合とまた、図１０で示したような画像読取系においては、結像レンズのコサイン４乗則により生じる光量分布を補正する場合などがある。
【００７３】以上のように第４の実施形態によれば、光源２１からの光束を補助導光体２４を用いて主導光体２２に導き、主導光体２２内を伝播する光束のうち鋸刃状反射部２６を照射し、反射する光束を光射出部２７により被照明部を照射することにより、被照明部の長手方向にコンパクトで、主導光体２２の端部における輝度むらや色むらが緩和された照明が可能となる。
【００７４】［第５の実施形態］図１１は第５の実施形態の特徴である導光体を示す画像照明装置の構造図である。
【００７５】本実施形態の基本構成は第４の実施形態とほぼ同じであるが、本実施形態では補助導光体２４を主導光体２２の、光射出部２７や光拡散部２６のない側面に鋭角に設けたことを特徴とする。光源２１から発光した光束は補助導光体２４を通って一部は反射板２５で反射して主導光体２２に導かれる。このことにより、主導光体２２の補助導光体２４の接続されている側面に対向する側面に突出部分がなく、また主導光体２２の長手方向に極力短い照明系を実現できる。
【００７６】［第６の実施形態］図１２は第６の実施形態による画像照明装置を示す概念図である。本実施形態の基本構成は第４，第５の実施形態とほぼ同じであるが、本実施形態では補助導光体２４を主導光体２２の片端の近傍の、光射出部２７側面に鈍角に設けたことを特徴とする。主導光体２２の一方の光源２１からの照明光は補助導光体２４を通って、一部は反射板２５で反射され、主導光体２２に導かれ、反射拡散板２６で反射し拡散されて、対向方向の光射出部２７に出射される。このことにより、主導光体２２の鋸刃状反射部２６側に突出部分がなく、光射出部２７近傍にも他部材の少ない照明系を実現できる。また、補助導光体２４と光源２１が１つであるためにさらにより安価でコンパクトな照明系となる。
【００７７】［第７の実施形態］図１５は本発明の第７の実施形態による画像照明装置を示す図である。図中４１，４１′はＬＥＤ光源、４２は棒状の透明ロッド、４２ａ，４２ａ′は楕円反射鏡、４２ｂは拡散反射面、４２ｃは透明な光束射出面である。ＬＥＤ光源４１，４１′から発せられた光束のち発散角の大きい光線は楕円反射鏡４２ａで一旦反射された後、透明ロッド４２の拡散反射面４２ｂで拡散され光束出射面４２ｃから射出される。また発散角の小さい光線は直接拡散反射面４２ｂで拡散され光束出射面４２ｃから射出される。
【００７８】ＬＥＤ光源４１，４１′から最初に透明な光束射出面４２ｃに当る光線は全反射した後、拡散反射面４２ｂで拡散されて光束射出面４２ｃから光束が射出される。もし楕円反射鏡４２ａがないと発散角の大きい光線がＬＥＤ光源近傍の光束射出面４２ｃから射出されてしまう。なぜならその光線は透明ロッド４２の光束射出面に対し全反射角に達しないため透明ロッド４２内で全反射せずにＬＥＤ光源４１，４１′近傍で射出されてしまうからである。従って透明ロッド４２の長手方向の射出光束の光量分布は、ＬＥＤ光源４１，４１′近傍でかなり大きく、光源から離れるに従い徐々に低下する。その状態を表現したのが図１８の線分Ａである。なお、図１８の横軸はＬＥＤ光源４１，４１′からの距離、縦軸は相対照度である。それに対しＬＥＤ光源４１，４１′近傍に楕円反射鏡４２ａを設けると発散角の大きい光線を透明ロッド４２に対し全反射可能な光束に変換できるのでＬＥＤ近傍で射出される光束が減少し、逆に光源から離れた位置で射出される光束が増加する。その状態を表現したのが図１８の線分Ｂである。
【００７９】［第８の実施形態］図１６は第８の実施形態による画像照明装置を示す図である。図中、４３は透明ロッド、４３ａはフレネル反射鏡、４３ｂは拡散反射面、４３ｃは光束射出面である。第７の実施形態に対し楕円反射鏡４２ａをフレネル反射面４３ａに置き換えたものである。
【００８０】図１７は、本実施形態の他の画像照明装置を示す図である。図中、４４は透明ロッド、４４ａは楕円反射鏡、４４ｂは拡散反射面、４４ｃは光束射出面である。なお楕円反射鏡４４ａは透明ロッド４４の光束射出面側の端部に設けられており、ＬＥＤ光源４１，４１′は拡散反射面４４ｂ側の端部近傍に配置されており、光源４１，４１′からの光束は拡散反射面側４４ｂから入射する。
【００８１】ここで、楕円反射鏡４４ａで集光かつ反射された光束は、拡散反射面４４ｂで拡散反射した後、光束射出面４４ｃから射出される。
【００８２】楕円反射鏡４４ａはＬＥＤ光源４１，４１′から発せられた光束を効率よく拡散反射面４４ｂに送り込むことができる。
【００８３】またＬＥＤ光源４１，４１′を透明ロッド４４の端部より内側に配置できるので装置の巾を狭めるのに効果がある。
【００８４】［第９の実施形態］図１９に示すのは本発明の第９の実施形態による画像照明装置の概念図である。断面が円形の透明部材にて構成された導波体である。ＬＥＤ５１から発光した照明光は片側あるいは両側の入射端面５２から光束を入射させ、空洞反射部分５３を通って、接合部５４に至り、導光体５５内を全反射によって伝播させる。棒状の導光体５５であることから光は棒状に伝播する。導光体５５表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散部分の拡散帯５６が設けられている。帯状拡散部分は棒状導光体５５の長手方向に沿って、必要とされる線状照明５７の長さに相当する長さだけ直線的に形成されている。導光体５５内に入射した光束は、内部を全反射しながら入射端面５２側とは反対側の端面に向かって進んで行く。その進行過程で、導光体５５内の内側の境界面で全反射しながら進行する光束の一部は帯状拡散部分の拡散帯５６に入射することになる。帯状拡散部分にたまたま入射した光束成分は当然のことながらそこで全反射はせずに拡散反射される。棒状導光体５５表面にて拡散反射された光束成分のうち、面に対して略垂直方向に拡散された成分は、導光体５５を横断する方向に偏向されているので、帯状拡散部分と対向する部分の棒状導光体５５表面から外へ射出する。これが線状照明５７の光束となる。
【００８５】本発明の反射体は、ＬＥＤ５１の光束の入射端面５２側の導光体５５内部に置かれた円錐形状のものである。これは円柱状導光体５５の端面側に、継ぎ足すように短い同じ断面の導光体５５を接合部５４で接着し、短い継ぎ足した導光体５５の中に円錐形状の空洞を設けておけばよい。導光体５５内に入射した光束が円錐の表面で全反射する様に円錐の頂角は決定されている。
【００８６】端面に取り付けられたＬＥＤ５１が単色ならば光束の中心（強度最大のところ）と円錐の頂角の位置は一致している。しかし近年かかる装置は一般にカラーであるので、ＲＧＢ３色のＬＥＤ５１を用いる。この場合ＲＧＢ３個のＬＥＤチップを３角形の頂点に位置するように、且つ出来るだけ近傍に並べる。この場合は、３個のＬＥＤ５１で形成される３角形の略重心付近が、円錐反射体の頂角に一致するように配置すれば効果的である。
【００８７】［第１０の実施形態］図２０に示すのは本発明の第１０の実施形態である。断面が円形の透明部材にて構成された導光体５５である。片側あるいは両側の入射端面５２からＬＥＤ５１の発光による光束を入射させ、導光体５５内を全反射によって伝播させる。棒状の導光体５５であることから光は全反射しつつ棒状に伝播する。導光体５５の表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散部分の拡散帯５６が設けられている。帯状拡散部分は棒状導光体５５の長手方向に沿って、必要とされる線状照明５７の長さに相当する長さだけ直線的に形成されている。導光体５５内に入射した光束は、内部を全反射しながら入射端面５２側とは反対側の端面に向かって進んで行く。その進行過程で、導光体５５内の内側の境界面で全反射しながら進行する光束の一部は帯状拡散部分に入射することになる。帯状拡散部分にたまたま入射した光束成分は当然のことながらそこで全反射はせずに拡散反射される。棒状導光体５５表面にて拡散反射された光束成分のうち、面に対して略垂直方向に拡散された成分は、導光体５５を横断する方向に偏向されているので、帯状拡散部分と対向する部分の棒状導光体５５の表面から外へ射出する。これが線状照明５７の光束となる。
【００８８】本実施形態の反射体は、ＬＥＤ５１光束の入射端面５２側の導光体５５内部に置かれた円錐形状のものである。これは円柱状導光体５５の端面側に、継ぎ足すように短い同じ断面の導光体５５を接合部５４で接着し、短い継ぎ足した導光体５５の中に円錐形状の空洞を設けた反射部分５８を有している。空洞は内部にミラーコーティングされており其の表面で、導光体５５内に入射した光束は反射される。頂角には依存しないので全反射条件は考慮する必要はない。
【００８９】端面に取り付けられたＬＥＤ５１が単色ならば光束の中心（強度最大のところ）と円錐の頂角の位置は一致している。しかし、近年かかる装置は一般にカラーであるので、ＲＧＢ３色のＬＥＤ５１を用いる。この場合ＲＧＢ３個のＬＥＤチップを３角形の頂点に位置するように、且つ出来るだけ近傍に並べる。この場合は、３個のＬＥＤ５１で形成される３角形の略重心付近が、円錐反射体５８の頂角に一致するように配置すれば効果的である。
【００９０】［第１１の実施形態］図２１に示すのは本発明の第１１実施形態である。断面が四角形の透明部材にて構成された導光体５５である。片側あるいは両側の入射端面５２からＬＥＤ５１による光束を入射させ、導光体５５内を全反射によって伝播させる。四角柱棒状の導光体５５であることから光は棒状に全反射しつつ伝播する。導光体５５表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散帯５６が設けられている。帯状拡散部分は棒状導光体５５の長手方向に沿って、必要とされる線状照明５７の長さに相当する長さだけ直線的に形成されている。導光体５５内に入射した光束は、内部を全反射しながら入射端面５２側とは反対側の端面に向かって進んで行く。その進行過程で、導光体５５内の内側の境界面で全反射しながら進行する光束の一部は帯状拡散部分５６に入射することになる。帯状拡散部分５６にたまたま入射した光束成分は当然のことながらそこで全反射はせずに拡散反射される。棒状導光体５５表面にて拡散反射された光束成分のうち、面に対して略垂直方向に拡散された成分は、導光体５５を横断する方向に偏向されているので、帯状拡散部分５６と対向する部分の棒状導光体５５表面から外へ射出する。これが線状照明５７の光束となる。
【００９１】本実施形態の反射体５３は、ＬＥＤ５１光束の入射端面側の導光体５５内部に置かれた四角錐形状のものである。これは円柱状導光体５５の端面側に、継ぎ足すように短い同じ断面の導光体５５を接合部５４で接着し、短い継ぎ足した導光体５５の中に四角錐形状の空洞を設けておけばよい。導光体５５内に入射した光束が四角錐の表面で全反射する様に四角錐の頂角は決定されている。
【００９２】端面に取り付けられたＬＥＤ５１が単色ならば光束の中心（強度最大のところ）と四角錐の頂角の位置は一致している。しかし近年かかる装置は一般にカラーであるので、ＲＧＢ３色のＬＥＤ５１を用いる。この場合ＲＧＢ３個のＬＥＤチップを３角形の頂点に位置するように、且つ出来るだけ近傍に並べる。この場合は、３個のＬＥＤで形成される３角形の略重心付近が、四角錐反射体５３の頂角に一致するように配置すれば効果的である。
【００９３】［第１２の実施形態］図２２に示すのは本発明の第１２の実施形態である。断面が四角形の透明部材にて構成された導光体５５である。片側あるいは両側の入射端面５２からＬＥＤ５１による光束を入射させ、導光体５５内を全反射によって伝播させる。棒状の導光体５５であることから光は棒状に伝播する。導光体５５表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散帯５６が設けられている。帯状拡散帯５６は棒状導光体５５の長手方向に沿って、必要とされる線状照明５７の長さに相当する長さだけ直線的に形成されている。導光体５５内に入射した光束は、内部を全反射しながら入射端面５２側とは反対側の端面に向かって進んで行く。その進行過程で、導光体５５内の内側の境界面で全反射しながら進行する光束の一部は帯状拡散帯５６部分に入射することになる。帯状拡散部分にたまたま入射した光束成分は当然のことながらそこで全反射はせずに拡散反射される。棒状導光体５５表面にて拡散反射された光束成分のうち、面に対して略垂直方向に拡散された成分は、導光体５５を横断する方向に偏向されているので、帯状拡散部分５６と対向する部分の棒状導光体５５表面から外へ射出する。これが線状照明５７の光束となる。
【００９４】本実施形態の反射体５３は、ＬＥＤ５１による光束の入射端面５３側の導光体５５内部に置かれた四角錐形状のものである。これは円柱状導光体５５の端面側に、継ぎ足すように短い同じ断面の導光体５５を接合部５４で接着し、短い継ぎ足した導光体５５の中に四角錐形状の空洞を設けておけばよい。空洞は内部にミラーコーティングされており其の表面で、導光体５５内に入射した光束は反射される。頂角には依存しないので全反射条件は考慮する必要はない。
【００９５】端面に取り付けられたＬＥＤが単色ならば光束の中心（強度最大のところ）と四角錐の頂角の位置は一致している。しかし近年かかる装置は一般にカラーであるので、ＲＧＢ３色のＬＥＤを用いる。この場合ＲＧＢ３個のＬＥＤチップを３角形の頂点に位置するように、且つ出来るだけ近傍に並べる。この場合は、３個のＬＥＤで形成される３角形の略重心付近が、四角錐反射体の頂角に一致するように配置すれば効果的である。
【００９６】［第１３の実施形態］図２３に示すのは本発明の第１３の実施形態である。断面が円形の透明部材にて構成された導光体５５である。片側あるいは両側の端面から光束を入射させ、導光体５５内を全反射によって伝播させる。棒状の導光体５５であることから光は棒状に伝播する。導光体５５表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散部分５６が設けられている。帯状拡散部分５６は棒状導光体５５の長手方向に沿って、必要とされる線状照明５７の長さに相当する長さだけ直線的に形成されている。導光体５５内に入射した光束は、内部を全反射しながら入射端面５２側とは反対側の端面に向かって進んで行く。その進行過程で、導光体５５内の内側の境界面で全反射しながら進行する光束の一部は帯状拡散部分５６に入射することになる。帯状拡散部分にたまたま入射した光束成分は当然のことながらそこで全反射はせずに拡散反射される。棒状導光体５５表面にて拡散反射された光束成分のうち、面に対して略垂直方向に拡散された成分は、導光体５５を横断する方向に偏向されているので、帯状拡散部分５６と対向する部分の棒状導光体５５表面から外へ射出する。これが線状照明５７光束となる。
【００９７】本発明の反射体５９は、ＬＥＤ光束の入射端面側の導光体５５内部に設けられた断面が三角柱の打ち抜きの空洞状のものである。これは円柱状導光体５５の端面側近傍に、トンネル状に空洞を設け、これを導光体５５成型時に同時に成型すればよい。空洞は一つの稜線が光源側を向くように配置されている。導光体５５内に入射した光束が三角空洞の表面で全反射する様に三角柱光源側の断面頂角は決定されている。
【００９８】端面に取り付けられたＬＥＤ５１が単色ならば光束の中心（強度最大のところ）と三角空洞の頂角の位置は一致している。しかし近年かかる装置は一般にカラーであるので、ＲＧＢ３色のＬＥＤ５１を用いる。この場合ＲＧＢ３個のＬＥＤチップを３角形の頂点に位置するように、且つ出来るだけ近傍に並べる。この場合は、３個のＬＥＤ５１で形成される３角形の略重心付近が、三角空洞反射体５３の頂角に一致するように配置すれば効果的である。
【００９９】［第１４の実施形態］図２４に示すのは本発明の第１４の実施形態である。断面が円形の透明部材にて構成された導光体５５である。片側あるいは両側の入射端面５２から光束を入射させ、導光体５５内を全反射によって伝播させる。棒状の導光体５５であることから光は棒状に伝播する。導光体５５表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散部分５６が設けられている。帯状拡散部分５６は棒状導光体５５の長手方向に沿って、必要とされる線状照明５７の長さに相当する長さだけ直線的に形成されている。導光体５５内に入射した光束は、内部を全反射しながら入射端面５２側とは反対側の端面に向かって進んで行く。その進行過程で、導光体５５内の内側の境界面で全反射しながら進行する光束の一部は帯状拡散部分５６に入射することになる。帯状拡散部分５６にたまたま入射した光束成分は当然のことながらそこで全反射はせずに拡散反射される。棒状導光体５５表面にて拡散反射された光束成分のうち、面に対して略垂直方向に拡散された成分は、導光体５５を横断する方向に偏向されているので、帯状拡散部分５６と対向する部分の棒状導光体５５表面から外へ射出する。これが線状照明５７の光束となる。
【０１００】本発明の反射体５９は、ＬＥＤ光束の入射端面５２側の導光体５５内部に設けられた断面が三角柱の打ち抜きの空洞状のものである。これは円柱状導光体５５の端面側近傍に、トンネル状に空洞を設け、これを導光体５５成型時に同時に成型すればよい。空洞は一本の稜線が光源側を向くように配置されている。導光体５５内に入射した光束が三角空洞の表面で全反射する様に三角柱空洞の内側はミラーコーティングされている。反射条件は三角空洞の頂角には依存しないので全反射条件は考慮する必要はない。
【０１０１】端面に取り付けられたＬＥＤ５１が単色ならば光束の中心（強度最大のところ）と三角空洞の頂角の位置は一致している。しかし近年かかる装置は一般にカラーであるので、ＲＧＢ３色のＬＥＤ５１を用いる。この場合ＲＧＢ３個のＬＥＤチップを３角形の頂点に位置するように、且つ出来るだけ近傍に並べる。この場合は、３個のＬＥＤ５１で形成される３角形の略重心付近が、三角空洞反射体の頂角に一致するように配置すれば効果的である。
【０１０２】［第１５の実施形態］図２５に示すのは本発明の第１５の実施形態である。断面が四角形の透明部材にて構成された導光体５５である。片側あるいは両側の入射端面５２から光束を入射させ、導光体５５内を全反射によって伝播させる。棒状の導光体５５であることから光は棒状に伝播する。導光体５５表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散部分５６が設けられている。帯状拡散部分５６は棒状導光体５５の長手方向に沿って、必要とされる線状照明５７の長さに相当する長さだけ直線的に形成されている。導光体５５内に入射した光束は、内部を全反射しながら入射端面５２側とは反対側の端面に向かって進んで行く。その進行過程で、導光体５５内の内側の境界面で全反射しながら進行する光束の一部は帯状拡散部分５６に入射することになる。帯状拡散部分５６にたまたま入射した光束成分は当然のことながらそこで全反射はせずに拡散反射される。棒状導光体５５表面にて拡散反射された光束成分のうち、面に対して略垂直方向に拡散された成分は、導光体５５を横断する方向に偏向されているので、帯状拡散部分５６と対向する部分の棒状導光体５５表面から外へ射出する。これが線状照明５７の光束となる。
【０１０３】本発明の反射体５９は、ＬＥＤ５１の光束の入射端面５２側の導光体５５内部に設けられた断面が三角柱の打ち抜きの空洞状のものである。これは四角柱状導光体５５の端面側近傍に、トンネル状に空洞を設け、これを導光体５５成型時に同時に成型すればよい。空洞は一つの稜線が光源側を向くように配置されている。導光体５５内に入射した光束が三角空洞の表面で全反射する様に三角柱光源側の断面頂角は決定されている。
【０１０４】端面に取り付けられたＬＥＤ５１が単色ならば光束の中心（強度最大のところ）と三角空洞の頂角の位置は一致している。しかし近年かかる装置は一般にカラーであるので、ＲＧＢ３色のＬＥＤ５１を用いる。この場合ＲＧＢ３個のＬＥＤチップを３角形の頂点に位置するように、且つ出来るだけ近傍に並べる。この場合は、３個のＬＥＤ５１で形成される３角形の略重心付近が、三角空洞反射体の頂角に一致するように配置すれば効果的である。
【０１０５】［第１６の実施形態］図２６に示すのは本発明の第１６の実施形態である。断面が四角形の透明部材にて構成された導光体５５である。片側あるいは両側の入射端面５２からＬＥＤ５１による光束を入射させ、導光体５５内を全反射によって伝播させる。棒状の導光体５５であることから光は棒状に伝播する。導光体５５表面のある部分にはある有限の幅で帯状に拡散部分が設けられている。帯状拡散部分５６は棒状導光体５５の長手方向に沿って、必要とされる線状照明５７の長さに相当する長さだけ直線的に形成されている。導光体５５内に入射した光束は、内部を全反射しながら入射端面５２側とは反対側の端面に向かって進んで行く。その進行過程で、導光体５５内の内側の境界面で全反射しながら進行する光束の一部は帯状拡散部分５６に入射することになる。帯状拡散部分５６にたまたま入射した光束成分は当然のことながらそこで全反射はせずに拡散反射される。棒状導光体５５表面にて拡散反射された光束成分のうち、面に対して略垂直方向に拡散された成分は、導光体５５を横断する方向に偏向されているので、帯状拡散部分と対向する部分の棒状導光体５５表面から外へ射出する。これが線状照明５７の光束となる。
【０１０６】本発明の反射体５９は、ＬＥＤ５１の光束の入射端面５２側の導光体５５内部に設けられた断面が、三角柱の打ち抜きの空洞状のものである。これは円柱状導光体５５の端面側近傍に、トンネル状に空洞を設け、これを導光体５５成型時に同時に成型すればよい。空洞は一本の稜線が光源側を向くように配置されている。導光体５５内に入射した光束が三角空洞の表面で全反射する様に、三角柱空洞の内側はミラーコーティングされている。反射条件は三角空洞の頂角には依存しないので全反射条件は考慮する必要はない。
【０１０７】端面に取り付けられたＬＥＤ５１が単色ならば光束の中心（強度最大のところ）と三角空洞の頂角の位置は一致している。しかし近年かかる装置は一般にカラーであるので、ＲＧＢ３色のＬＥＤ５１を用いる。この場合ＲＧＢ３個のＬＥＤチップを３角形の頂点に位置するように、且つ出来るだけ近傍に並べる。この場合は、３個のＬＥＤ５１で形成される３角形の略重心付近が、三角空洞反射体の頂角に一致するように配置すれば効果的である。
【０１０８】上記各実施形態で説明した画像照明装置は、画像読み取り装置、特にＯＨＰやフィルム等の透過原稿に線状の照明光を照射するために用いられ、照明光量を大きくでき、コンデンサレンズや集束レンズ等との組合せによって線状の平行光源となることから画像対象物の透過画像を明確に高輝度で取得することができる。
【０１０９】
【発明の効果】本発明によれば、他にかさばる補助照明部材を必要としないため、光源と原稿を近づけることが出来、装置の小型化とコストダウンが可能になるという効果がある。
【０１１０】また、本発明によれば、熱源とならない光源であるため、昇温によるトラブルを回避できるという効果がある。
【０１１１】また、本発明によれば、カラー画像を読み取る際に白黒読取用の撮像素子を用いることが可能となり、コストダウンが可能であるという効果がある。
【０１１２】さらに、本発明によれば、十分な照明幅が得られ、他部材による光量分布補正をしなくとも、良好な光量分布を得られるという効果がある。
【０１１３】また、本発明によれば、より効率のより照明が可能となり、より高速な画像読み取りや、より暗いレンズの使用が可能になることによって、レンズの設計上、自由度を得られるという効果がある。
【０１１４】また、本発明によれば、より簡素な構成の照明が可能となり、さらなる小型化やコストダウンが可能になるという効果がある。
【０１１５】さらに、本発明によれば、コンパクトで突出した光量むらのない照明光を得ることができ、同照明系を搭載する装置の小型化やコストダウンを図ることが出来るという効果がある。
【０１１６】また、本発明によれば、光源からの光束を光量のロスを少なく、効率よく補助導光体内を伝播することができるため、明るい照明が得られ、同照明系を搭載する画像読取装置の高速化を図れる、という効果がある。
【０１１７】また、本発明によれば、光量の減衰を押えることが出来、効率のよい照明へとつなげることができるというため、明るい照明が得られ、同照明系を搭載する画像読取装置の高速化を図れる、という効果がある。
【０１１８】また、本発明によれば、補助導光体から主導光体への光束の伝達時のロスを押え、効率のよい照明へとつなげることが出来るため、明るい照明が得られ、同照明系を搭載する画像読取装置の高速化を図れる、という効果がある。
【０１１９】また、本発明によれば、主導光体内を伝播する光束を効率よく光射出面へと導くことが可能となり、効率の良い照明が可能となるため、明るい照明が得られ、同照明系を搭載する画像読取装置の高速化を図れる、という効果がある。
【０１２０】また、本発明によれば、よりコンパクトで、細かい光量調整が可能な照明装置が可能となるため、同照明系を搭載するモノクロ及びカラー画像読取装置の装置の小型化と高画質化が図れる、という効果がある。
【０１２１】またさらに、本発明によれば、点状光源を棒状の透明ロッドによって線状光源に置き換える照明装置において透明ロッドの端部に楕円鏡あるいはフレネル反射面を一体的に設けることによって点状光源の光束を効率よく線状光源に置き換えることができかつ線状光源の光量ムラを低減でき、かつ点状光源を透明ロッドの端部より内側に配置することによって装置のコンパクト化に寄与できるという効果がある。
【０１２２】更に加えて、本発明によれば、導光体内に入射した光束のうち尤も強度の高い、ＬＥＤチップから略垂直に射出する光束成分（導光体の延在方向に対して平行な成分）が、導光体内部で殆ど反射せずに通過してしまうために拡散部分に入射せず、照明光束として有効に利用できないという欠点を克服できる。即ち導光体内部に入射した光束は、内部の反射体によって尤も光量の多い中心の直進成分を導光体内壁の方向へと反射偏向され、その後は内壁をくり返し反射しながら進行するために、拡散帯へと落ちて照明光として寄与する成分が増加する。この点は、従来の光源から大きな角度を以って射出していた光束が、入射端面近傍で、反射体によって更なる大きな角度を持つためその一部は導光板表面から全反射条件を満たさないために出ていってしまうが、より一層強度の大きな光束が有効に反射伝播するようになるため、光源光量の利用効率の向上に伴いその結果は光量の大幅増大になる。

【出願人】	【識別番号】０００００１００７【氏名又は名称】キヤノン株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１２月２５日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】山下穣平
【公開番号】	特開平１１－１８５５１６
【公開日】	平成１１年（１９９９）７月９日
【出願番号】	特願平９－３５７６３２