| 【発明の名称】 |
照明装置及びその制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】杉山 美穂
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| 【要約】 |
【課題】導光体を用いた照明装置において、小型且つ簡易な構成で、光量むらのない均一な光量分布が得られるようにする。
【解決手段】柱状の導光体２の長手方向の側面に光射出部を設け、この光射出部とは別の面に光源１からの光を入射する光入射部を設けるとともに、上記光射出部と対向する位置に光拡散部を設ける。そして、光入射部から導光体内部に入射した光を光拡散部にて拡散し、その一部を光射出部から外部に放射する。その際、光源制御部４からの信号に従って光源駆動部５により光源１を駆動し、光源１の発光時間を制御して光の光量調整を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 柱状の導光体を備え、該導光体は、長手方向の側面に光射出部、該光射出部と異なる面に光源からの光を入射する光入射部、及び前記光射出部と対向する位置に前記光源からの光を拡散する光拡散部を有し、前記光源の発光時間を制御して光射出部からの光の光量調整を行う制御部を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】 光拡散部は鋸歯状の反射面を有する反射部であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】 光源は異なる発光色の複数の発光素子を有し、制御部は各発光素子ごとに発光時間を制御して光量調整を行うことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】 制御部は各色ごとの光量分布が最適になるように各発光素子の発光時間を制御して光量調整を行うことを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】 制御部は複数色の色バランスが最適になるように各発光素子の発光時間を制御して光量調整を行うことを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項６】 制御部は光量分布における絶対光量が最適になるように光源の発光素子の発光時間を制御して光量調整を行うことを特徴とする請求項１ないし３何れか記載の照明装置。
【請求項７】 制御部は光量検出手段と発光時間演算手段及び発光時間制御手段を有していることを特徴とする請求項１ないし６何れか記載の照明装置。
【請求項８】 導光体は一つの光入射部の近傍に同色の複数の発光素子を有する光源を配置したことを特徴とする請求項１ないし７何れか記載の照明装置。
【請求項９】 導光体の複数の光入射部にそれぞれ同色の光源を配置したことを特徴とする請求項１ないし７何れか記載の照明装置。
【請求項１０】 導光体の複数の光入射部にそれぞれ複数色の発光素子を有する光源を配置したことを特徴とする請求項１ないし７何れか記載の照明装置。
【請求項１１】 光源は赤、緑、青の発光素子を有していることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
【請求項１２】 柱状の導光体を持つ照明装置の制御方法において、導光体の光入射部から導光体内部に入射した光を光拡散部にて拡散して光射出部から放射させるとともに、導光体の光入射部の近傍に配置した光源の発光時間を制御して光量調整を行うようにしたことを特徴とする照明装置の制御方法。
【請求項１３】 光源の異なる色の各発光素子ごとに発光時間を制御して光量調整を行うようにしたことを特徴とする請求項１２記載の照明装置の制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に複写機等の原稿読取装置において原稿の画像情報を簡易な構成で高精度に読み取るのに最適な線状の照明装置及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は例えば特開平９−６１６３３号公報に示された一般的な照明装置の導光体を示す斜視図である。同図中、２１は柱状の導光体２２の両端部近傍に配置された光源であり、この光源２１からの光束は導光体２２の両端部から入射して導光体内部の導光部２３を伝播し、光拡散部２４で拡散して該光拡散部２４と対向する位置に設けられた光射出部２５より外部（図の下方向）に出ていく。
【０００３】図１１は上記の導光体２２を有した照明装置の要部を示す構成図である。導光体２２の両端側の光源２１は複数色、例えば赤、緑、青のＬＥＤからなり、ＬＥＤ駆動回路２６により駆動信号に応じて制御される。そして、導光体２２から放射された光により原稿２７が照明され、その原稿画像が読取制御回路２８に読取信号として入力される。
【０００４】上記光源２１の各発光素子の光量のばらつきは、各々に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びＲ１´，Ｒ２´，Ｒ３´によって素子ごとに調整されるようになっている。図１２はその導光体２２の長手方向における光量分布を示したもので、導光体２２の両側の各光源２１による光量分布（１），（２）を破線で示し、トータル（全体）の光量分布を実線で示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような構成の照明装置にあっては、導光体の端部に光源を設けているので、一般的な蛍光灯や陰極管などの長尺光源よりも光量分布が不均一になりがちであり、光量分布に急峻な部分が生じ易い。特に、複数の光源からの光が適切に設定されていない場合には、図１２に示すように、光量分布に急峻な変化の多い光源となってしまう。
【０００６】そして、このような光源を原稿読取用の光源として使用すると、あらかじめ光量分布を記憶してその影響を差し引く「シェーディング補正」によっても光量分布の補正をすることが難しく、読取画像の劣化を招くという問題が生じる。
【０００７】また、従来では導光体の端部に複数色（例えば赤、緑、青）の発光素子からなる光源を有し、各発光素子の光量のばらつきを各抵抗Ｒによって各素子ごとに調整するが、その抵抗値が一定であると劣化や経時変化が生じた際に再調整ができない。そこで、調整可能な半固定抵抗器を使用すれば良いが、この場合実装部品の点数が増え、コスト高になり、装置が大型化するという問題が生じる。
【０００８】本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、小型且つ簡易な構成で、光量むらのない適切な光量分布が得られる照明装置及びその制御方法を提供することを目的としている。
【０００９】また、複数色の発光素子からなる光源を用いた場合でも、適切な色バランスが得られ、用途に応じた光量分布が得られるようにすることを目的としている。
【００１０】また、光量の位置の差による影響を緩和できるようにすることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る照明装置及びその制御方法は、次のように構成したものである。
【００１２】（１）柱状の導光体を備え、該導光体は、長手方向の側面に光射出部、該光射出部と異なる面に光源からの光を入射する光入射部、及び前記光射出部と対向する位置に前記光源からの光を拡散する光拡散部を有し、前記光源の発光時間を制御して光射出部からの光の光量調整を行う制御部を備えた。
【００１３】（２）上記（１）の構成において、光拡散部は鋸歯状の反射面を有する反射部とした。
【００１４】（３）上記（１）または（２）の構成において、光源は異なる発光色の複数の発光素子を有し、制御部は各発光素子ごとに発光時間を制御して光量調整を行うようにした。
【００１５】（４）上記（３）の構成において、制御部は各色ごとの光量分布が最適になるように各発光素子の発光時間を制御して光量調整を行うようにした。
【００１６】（５）上記（３）の構成において、制御部は複数色の色バランスが最適になるように各発光素子の発光時間を制御して光量調整を行うようにした。
【００１７】（６）上記（１）ないし（３）何れかの構成において、制御部は光量分布における絶対光量が最適になるように光源の発光素子の発光時間を制御して光量調整を行うようにした。
【００１８】（７）上記（１）ないし（６）何れかの構成において、制御部は光量検出手段と発光時間演算手段及び発光時間制御手段を有するようにした。
【００１９】（８）上記（１）ないし（７）何れかの構成において、導光体は一つの光入射部の近傍に同色の複数の発光素子を有する光源を配置した。
【００２０】（９）上記（１）ないし（７）何れかの構成において、導光体の複数の光入射部にそれぞれ同色の光源を配置した。
【００２１】（１０）上記（１）ないし（７）何れかの構成において、導光体の複数の光入射部にそれぞれ複数色の発光素子を有する光源を配置した。
【００２２】（１１）上記（１０）の構成において、光源は赤、緑、青の発光素子を有するようにした。
【００２３】（１２）柱状の導光体を持つ照明装置の制御方法において、導光体の光入射部から導光体内部に入射した光を光拡散部にて拡散して光射出部から放射させるとともに、導光体の光入射部の近傍に配置した光源の発光時間を制御して光量調整を行うようにした。
【００２４】（１３）上記（１２）の構成において、光源の異なる色の各発光素子ごとに発光時間を制御して光量調整を行うようにした。
【００２５】
【発明の実施の形態】〔第１の実施例〕図１は本発明の第１の実施例を示す構成図であり、画像入力装置の画像読取系に使用される照明装置の要部を示している。
【００２６】図１において、１はＬＥＤ等の発光素子からなる光源、２は光源１を端部近傍に配置した柱状の導光体、３は導光体２から放射された光により照明される原稿、４は光源１の発光時間を制御して光量調整を行う光源制御部で、光源１の駆動信号を出力する。５はその駆動信号に従って光源１を駆動する光源駆動部である。
【００２７】図２は上記導光体２の長手方向の縦断面を示す図である。また、図３は短手方向の横断面を示す図である。図中、６は光源１からの光を拡散する光拡散部で、ここでは鋸歯（鋸刃）状の反射面を有する反射部となっている。７は導光体２の長手方向の側面に設けられた光射出部、８は光源１からの光を入射する光入射部で、光射出部７とは異なる面に設けられ、その対向面８´は導光体１の両端側に光源１が配置される場合には光入射部となる。９は導光体内部の導光部である。
【００２８】上記光源１は、用途に応じて異なる発光色の複数の発光素子、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のＬＥＤから構成される。そして光源制御部４は、各発光素子ごとに発光時間を制御して光量調整を行い、各色ごとの光量分布の最適化を図ったり、色バランスの最適化を図ったり、あるいは光量分布の絶対光量の最適化を図るようにする。
【００２９】また、より明るく均一な照明ができるようにするため、必要に応じて導光体２の一つの光入射部に同色の複数の光源を配置したり、複数の光入射部にそれぞれ同色の光源を配置するようにする。あるいはまた、複数の光入射部にそれぞれ複数色の発光素子、例えばＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤを有する光源を配置する。
【００３０】次に、本実施例の作用を図４〜図６について説明する。図４及び図５は本実施例の光量分布を示す図で、導光体２の近傍の二つの光源１による光量分布（１），（２）を破線で示し、それらを合わせたトータル光量分布を実線で示している。また、図６は光源１の駆動信号の一例を示す図で、ここでは基準のクロックとともに信号（１），（２），（３）の例を示している。
【００３１】本実施例では、導光体２へ光を入射する光源（発光素子）１の発光状態を制御する際、光源制御部４で単位時間当たりの発光時間を適正に制御し、それに応じた信号より光源駆動部５によって光源１を発光させ、原稿３を照明する。
【００３２】その際、上記の導光体２は図２及び図３に示すような形状であり、導光体２の端部より入射した光束は、導光部９内を全反射条件を満たす状態で伝播し、その伝播する光束の一部は８０％以上の反射率を持つ鋸歯状反射面の光拡散部６により反射される。
【００３３】上記の光拡散部６では単に拡散をするのではなく、鋸歯状の反射面により光射出部７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７の内壁へと当たる。このことにより、導光体２の短手方向の断面において集光効果を持つ形状の光射出部４より指向性をもって光束が射出され、原稿３を照明する。
【００３４】ここでは一例として、略円柱状の導光体２の一つの端部から光束が入射するような構成を挙げたが、特に円柱状、棒状に限定されるものではなく、光束が長尺の導光体内を伝播して、その長手方向に沿って光射出部を有する構造の導光体照明に適用されるものであれば良い。また、光束の入射部分は一端部のみではなく、棒状の導光体２の両端部でも良く、更に複雑な形状においては光射出部以外の複数箇所である場合もある。
【００３５】またここでは、導光体２は樹脂を型成形したものであり、その長手方向の長さは原稿３の被照明域を照明しうる長さを有している。
【００３６】また、上記鋸歯状の反射面を持つ光拡散部６は、導光体２の長手断面において鋸歯形状を持ち、短手方向に細長い細線状であり、導光体２の長手方向の側面に沿った細長い面積を有するものとする。その鋸歯状の反射面が有する面積は、導光体２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１から離れるに従い幅を広くしても良い。
【００３７】更に、上記鋸歯状の反射面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１より離れるに従い狭くしても良い。なお、ここでは鋸歯状の反射面について説明したが、他の光を拡散反射する拡散面であっても良い。
【００３８】また、導光体２の長手方向に光源１から離れるに従って導光体２の断面積が小さくなり、光源１から離れるに従ってより高い確率で照明光が導光体２より射出されるものとしても良い。
【００３９】上記の照明用導光体によって得られる原稿面相当の光量分布は図４、５に示すとおりであり、従来例による図１２の光量分布と比較し、より均一でなだらかな光量分布を持つ照明光が得られる。
【００４０】図４においては、導光体２の１端部に二つの光源光が入射した際の光量分布例を挙げている。同図中の光量分布（１），（２）は各々の光源光の光量分布を示し、トータル光量分布は二つの光源光による光量分布の総和を示している。このような導光体光源においては、極近接した位置（例えば０．５mm間隔）に二つの発光素子を位置させたとしても、伝播光の伝播経路は異なり、二つの光源から同一の光量分布を得ることは難しい。
【００４１】しかし、本実施例のように複数の光量分布の光量比を適切に設定することにより、導光体照明の宿命ともいえる急峻な光量分布をトータル光量として緩和することが可能である。その際、光源制御部４により、図６に示す三つの駆動信号の例のように単位時間当たりの発光時間を制御し、光源駆動部５により適切にパルス発光することにより適切な光量を得ることができる。
【００４２】ま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や、また後述の図７に示すような画像読取系において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。
【００４３】また、導光体２内を伝播して反対側端へ到達した光束は、その対向面８´に設けられた光反射面によって反射されて導光体２内に戻され、再度導光体２内を伝播し、その一部が照明光となるようにしても良い。
【００４４】また、図５においては、導光体２の２端部より各々一つの光源光が入射した際の光量分布例を挙げている。同図中の光量分布（１），（２）は各々の光量分布を示し、トータル光量分布は二つの光源光による光量分布の総和を示している。上記の図４と同様、トータル光量がより適切になるように、二つの光源の光量を単位時間当たりの発光時間を制御することによって調整している。
【００４５】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説明する。図７は上記構成の照明装置を画像入力装置の画像読取系に適用した場合の構成を示す図であり、図中１０は透過原稿、１１は結像レンズ、１２は受光素子であるラインセンサを示している。
【００４６】本実施例の導光体２と透過原稿１０は近接して配置されており、導光体２からの光束は原稿１０を直接照明し、透過原稿１０の画像情報は結像レンズ１１によって読取手段であるラインセンサ１２上に所定の倍率で結像される。このとき、導光体２の光射出部７の長さは原稿１０の読取幅と同等かもしくはそれ以上に長く、十分に原稿１０の読取領域の照明がなされるものとする。
【００４７】そして、透過原稿１０との相対位置を変化させて（ラインセンサ１２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１０を２次元的な画像情報としてラインセンサ１２で読み取るようにしている。
【００４８】上記と同様の動作を各色ごとに行う。例えば、初めに光源１の赤のＬＥＤのみを点灯し原稿１０を読み取り、次に緑のＬＥＤのみを点灯させて原稿１０を読み取り、次に青のＬＥＤのみを点灯させて原稿を読み取り、順次原稿１０の読取りを行う。
【００４９】図７においては、装置の光路は直線状であるが、途中に折り曲げ反射鏡などを配置し、光路を曲げてもかまわない。またここでは、透過原稿１０の照明と読取系を例に挙げたが、実際には反射原稿の照明と読取系に適応しても良い。
【００５０】このように、第１の実施例によれば、導光体照明において、導光体２へ入射する光源１の光量を、単位時間当たりの発光時間を調整することにより、複数の光源１からの光量を適切な比にすることができる。このことにより、導光体照明の特徴である急峻な光量分布を緩和することができ、良好な照明光を得ることができる。
【００５１】〔第２の実施例〕図８は本発明の第２の実施例の光量分布を示す図である。ここに示す光量分布（１），（２），（３）は各々異なる色の光量分布であり、トータル光量分布（１）は光量分布（１−１），（１−２）の光量総和を示し、トータル光量分布（２）は光量分布（２−１），（２−２）の光量総和を示し、トータル光量分布（３）は光量分布（３−１），（３−２）の光量総和を示す。
【００５２】本実施例は上述の第１の実施例の延長上にあり、本実施例においては第１の実施例で述べたように、同色の複数の光量の分布を各発光素子の光量を単位時間当たりの発光時間を調整することにより適正に補正する。更に、同様に補正した複数色の光量分布（一例としてＲ，Ｇ，Ｂの３色）の絶対光量が適切になるように各色のバランスを調整する。
【００５３】このことにより、通常の反射原稿読取やベースフィルムが無色透明である場合の透過原稿読取において、Ｒ，Ｇ，Ｂの光量を同等のレベル（もしくはラインセンサ１２の受光素子であるＣＣＤ等の感度を考慮し感度が低い色に対しては光量を大きいレベル）とし、受光素子が飽和しない程度の適切な光量に設定することが可能である。
【００５４】また、ベースフィルムが有色であるフィルム（ネガフィルムなど）を読み取る際には、ベースの色の補色（ネガフィルムの場合はオレンジ色ベースの補色の青色）に当たる光の光量比を大きくするなどし、より良い画像を読み取ることが可能となる。
【００５５】〔第３の実施例〕図９は本発明の第３の実施例の構成を示す図であり、図１と同一符号は同一構成要素を示している。同図中、１３は光量検出手段、１４はＲＧＢ光量分布比較、１５は光量分布判断部、１６は光量分布演算部である。
【００５６】上述の各実施例においては、導光体２に対する光源位置よりあらかじめ分かる光量分布により適切な光量分布が得られるように、光源１の単位時間当たりの発光時間を調整、もしくは照明装置以外の部分に光量分布判断部を設けて、光量を調整していたが、本実施例においては、照明装置もしくは照明装置が組み込まれた画像読取装置内に、導光板２からの光量分布を取り込んで、判断した最適な光量になるように自己補正できる機能を備えている。
【００５７】すなわち、初期設定条件もしくは前回補正した条件により、光源制御部４からの信号に従って光源駆動部５により光源１の発光素子を発光させ、導光体２内に光束を入射する。そして、導光体２からの光束による光量分布を光量検出手段１３により検出し、各色の光量分布の絶対光量をＲＧＢ光量分布比較部１４にて比較し、各光量分布を光量分布判断部１５で適正か否か判断し、適正でない場合には光量分布演算部１６によって最適値を計算し、光源制御部４へ最適駆動情報を送る。
【００５８】このことにより、光源１の発光素子、導光体２、ＣＣＤ等の受光素子の固体差、発光素子の経時変化などにも対応することができ、常にベストの状態の照明光を得ることができる。
【００５９】なお、本実施例ではＲＧＢの信号を確認して、ＲＧＢ各々に対して適切な光量分布と絶対光量に対する例について述べたが、ＲＧＢ以外の複数色や単色の場合でも適用可能である。
【００６０】以上、本発明の各実施例について説明したが、本発明の実施例では上述のように、導光体２を用いた照明において、光源１の発光素子ごとに通電時間比を個別に制御し、通電量を制御することで光量調整を行うようにしており、各発光素子ごとのフレキシブルな光量調整が、装置の煩雑化を招かずに実現することが可能となる。
【００６１】また、色別に適正光量分布を達成し得る光量を求め、上記のようにして光量調整することで、色ごとに適正な光量分布を得ることが可能となる。
【００６２】また、複数色の光源１が存在する場合に、各色の間の関係を適正なバランスにするべく、上記のようにして光量調整することにより、用途に応じた適切な複数色の光量の光量比を得ることが可能となる。
【００６３】また、適正な絶対光量にするべく、上記のようにして光量調整することにより、用途に応じた適切な絶対光量を得ることが可能となる。
【００６４】また、現状つまり光量をフィードバックし、より良い光量にするべく上記のように光量調整することにより、用途に合った適切な光量分布を得ることが可能である。
【００６５】また、導光体２の一つの入射部に同色の光源１が複数ある場合、上記のように光量の調整をすることにより、コンパクトで明るく適切な光量分布を持つ導光体２の照明を得ることができる。
【００６６】また、導光体２の複数の入射部分に光源１がある場合に、上記のように光量の調整を行うことにより、より自由度の高い、適切な光量分布を持つ導光体照明を得ることができる。
【００６７】また、光源１が複数色である場合に、上記のように光量調整することにより、より汎用性のある導光板照明が可能となる。
【００６８】また、光源１が赤、緑、青の発光素子からなる場合に、上記のように光量調整をすることにより、カラー読取用の導光板照明が可能となる。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、導光体を用いた場合に、導光体照明の宿命である突出した光量分布を均一な光量分布に補正することが可能となり、小型且つ簡易な構成で、良好な照明が実現でき、画像入力装置の画像読取系などに適用した場合には、安価で画質の良い照明が実現できるという効果がある。
【００７０】また、より均一な光量分布を実現することができ、導光体照明を用いた画像入力装置において、高精細な原稿読取が可能となるという効果がある。
【００７１】また、良好なカラー照明が可能となり、導光体照明を用いた画像入力装置において、良好で高精細なカラー原稿読取が可能となるという効果がある。
【００７２】また、目的に合った絶対光量を得ることができ、導光体照明を用いた画像入力装置において、良好な原稿読取が可能となるという効果がある。
【００７３】また、導光体照明を用いた画像入力装置において、現状の光量分布をフィードバックし、より良い光量分布に補正することが可能であり、より良好に原稿読取ができるという効果がある。
【００７４】また、導光体照明を用いた画像入力装置において、より簡易で明るい照明が可能となり、コンパクトで高精細な原稿読取が可能になるという効果がある。
【００７５】また、導光体照明を用いた画像入力装置において、より明るくより均一な光量が実現でき、より高精細な原稿読取が可能となるという効果がある。
【００７６】また、導光体照明を用いた画像入力装置において、カラー読取が可能になるという効果がある。
【００７７】また、導光体照明を用いた画像入力装置において、現実に合ったカラー読取が可能となるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月１１日（１９９８．１２．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６６０６１
【弁理士】
【氏名又は名称】丹羽 宏之 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１８２４０３（Ｐ２０００−１８２４０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月３０日（２０００．６．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３５２９８９ |
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