JPH099006A

JPH099006A - 画像入力装置用照明装置

Info

Publication number: JPH099006A
Application number: JP7148453A
Authority: JP
Inventors: Osamu Inoue; 修井上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1995-06-15
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】発光ダイオードを用いて均一な明るさとした
線状の照明を可能とする。【構成】透明度の高い円柱状の導光部31を有し、この
導光部31の一端には、複数の発光ダイオード素子15を配
置した基板11が筒状の接続部材21を介して固定され、導
光部31の他端には端部反射部材47が固定され、前記導光
部31の表面には光を乱反射する帯状の拡散反射部35を軸
方向に沿って有し、導光部31の周囲に円筒状の反射部材
41を有すると共に、前記拡散反射部35と対向する位置に
おいて、反射部材41には軸方向に沿った間隙43を有した
構造の照明装置10とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードを用い
て読取原稿を照明し、原稿を一次元固体撮像素子などの
ラインセンサにより読み取って原稿の画像面を現す画像
信号を形成する画像入力装置に関し、尚詳しくはこの画
像入力装置の照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、ファクシミリ、イメージスキャ
ナ、複写機など、原稿の画像を読み込んで画像信号とす
る種々の画像入力装置が用いられている。そして、この
画像入力装置で形成する画像信号をコンピュータなどの
他の装置に伝送して信号処理を行うことや、又、この画
像入力装置において形成した画像信号に当該画像入力装
置で信号処理を行うことより種々の画像処理を施すこと
が行われている。

【０００３】この画像入力装置では、プラテンガラスと
称される透明板の上に読取原稿をセットし、照明装置や
ラインセンサなどを組み込んだ画像読取部をプラテンガ
ラスに沿って移動させることにより、又は、画像読取部
を固定しておいて原稿を移動させることにより、ライン
センサである一次元固体撮像素子をもって二次元の画像
を現す画像信号を形成するものである。

【０００４】そしてこの画像入力装置では、多くの場
合、読取原稿を照明する光源としては蛍光ランプが用い
られている。又、フィルムスキャナや小型のファクシミ
リなど、幅が比較的小さな読取原稿を読み取る画像入力
装置では、発光ダイオードを照明装置の光源として使用
するものもある。この発光ダイオードを照明装置の光源
として用いた画像入力装置においては、図５及び図６に
示すように、基板11の上に発光ダイオード素子15をボン
ディングして所定の間隔Ｐで１列に配置し、この発光ダ
イオード素子15の上方にロットレンズと呼ばれる円筒状
の透明部材51を配置したものがある。尚、多くの場合、
透明部材51は適宜支持部材55で基板11に固定するもので
ある。

【０００５】この透明部材51を発光ダイオード素子15の
上に配置する照明装置では、透明部材51により発光ダイ
オード素子15から照射された光を読取原稿60の画像面63
に集光させて画像面63を明るく照明することができるも
のである。尚、画像入力装置に用いられるＣＣＤなどを
用いた一次元固体撮像素子であるラインセンサは、その
読み取り範囲として幅が約１０マイクロメートル程度で
あり、光学系により縮小投影されるものにあっては、光
学系の縮小率に合わせて所用の長さを読み取り範囲とす
る撮像手段が用いられる。そして、読取原稿60における
読み取り幅は、レンズなどの光学系を用いて撮像手段に
結像させる場合は、読取原稿60の画像面63において約
０．１ｍｍ幅程度の線状となり、光学系を用いずにライ
ンセンサなどの撮像手段を読取原稿60に近接させて直接
に画像を読み込む場合と共に、原稿の読み取り幅は極め
て細いものである。

【０００６】このように、照明装置により照明光を照射
する必要のある読取原稿60の範囲は極めて細長い線状の
範囲となる故、発光量の多い蛍光ランプを光源として用
いる場合は必要な範囲以上の範囲を充分に明るく照明す
ることができる。そして、発光ダイオードを光源として
用いる照明装置では、発光ダイオード素子15単体の発光
量が蛍光ランプに比べて少ない故、読取原稿60の画像面
63における読み取り位置の照度を高くするように透明部
材51を用いて集光することが行われ、又、発光ダイオー
ド素子15を並べた基板11をラインセンサである撮像手段
と共に読取原稿60の直近に配置するようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、蛍光ラ
ンプは発光ダイオードに比べて極めて多量の発光量を有
し、今日、種々の画像入力装置に多用されている。しか
し、蛍光ランプは発光ダイオードに比べて寿命が短く、
照明装置の保守や交換が必要となる。又、発光ダイオー
ドを光源とする照明装置を用いる画像入力装置では、発
光ダイオード素子の発光量が少ないために、読取原稿に
近接させて発光ダイオード素子を配置することがあり、
この場合は読取原稿が大きくなると原稿の大きさに合わ
せて発光ダイオード素子を配置しなければならず、発光
ダイオード素子の数が多く必要となる。

【０００８】そして、透明部材を用いて発光ダイオード
の光を集光する場合も、読取原稿が大きくなると読取原
稿の大きさに合わせて発光ダイオード素子の数が多く必
要となる。更に、発光ダイオード素子を直線的に配置
し、発光ダイオード素子により直接に読取原稿の画像面
を照明する場合や、透明部材を用いて画像面を照明する
場合、図７に示すように、発光ダイオード素子の近くで
照度が高く、発光ダイオード素子と発光ダイオード素子
との間は僅かに暗くなるように発光ダイオード素子の間
隔Ｐのピッチで照明むらが生じる欠点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明度の高い
円柱状の導光部を用い、この導光部の一端には、複数の
発光ダイオード素子を配置した基板を筒状の接続部材を
介して固定するように設け、導光部の他端には端部反射
部材を取り付け、前記導光部の表面には光を乱反射する
帯状の拡散反射部を軸方向に沿って直線状に形成し、導
光部の周囲に円筒状の反射部材を設けると共に、前記拡
散反射部と対向する位置において、反射部材には軸方向
に沿った間隙を形成することとする。

【００１０】そして、導光部の外径よりも大きな内径を
有する外筒部をもって反射部材とし、外筒部の内部に導
光部を収納することがある。又、導光部の外表面に反射
皮膜を形成し、この反射皮膜をもって反射部材とするこ
ともある。尚、反射部材に形成する間隙の幅は、反射部
材の半周以下とするものである。

【００１１】そして、筒状の接続部材は、その内面を鏡
面とすることがある。更に、基板の表面も鏡面とするこ
とがある。そして又、基板に配置する発光ダイオード素
子としては、赤色発光ダイオード素子及び緑色発光ダイ
オード素子と青色発光ダイオード素子とを混在させるこ
ともある。

【００１２】

【作用】本発明は、円柱状の導光部の一端に複数の発
光ダイオード素子を配置した基板を設けている故、発光
ダイオード素子からの光を導光部の内部に入射すること
ができる。そして導光部の他端に端部反射部材を有し、
且つ、導光部の周囲に円筒状の反射部材を有する故、導
光部の内部に入射された光を反射させて導光部の軸方向
に進行させることができる。

【００１３】又、導光部の表面に帯状の拡散反射部を設
けている故、反射を繰り返して導光部の内部を進行する
光の内の拡散反射部に照射された光を乱反射させること
ができる。そして、拡散反射部と対向する位置に反射部
材の間隙を位置させている故、拡散反射部で乱反射され
た光の一部を間隙を通して外部に照射することができ
る。

【００１４】尚、外筒部をもって反射部材とする場合
は、導光部を反射部材の内部に収納することが容易であ
り、導光部から外部に漏れた光を外筒部の内面で反射さ
せて導光部に戻すことができる。そして、導光部の表面
に形成した反射皮膜を反射部材とする場合は、導光部の
端部から導光部に入射された光を間隙の部分以外の箇所
からは導光部の外部に漏らすことなく、光の減衰を少な
くして光を導光部の軸方向に反射進行させることができ
る。

【００１５】又、間隙を反射部材の半周以下の幅とする
ことにより、間隙から導光部の外部に照射される光のを
導光部の中心から一方に偏らせ、間隙から照射された光
の全てを読取原稿の画像面に照射することができる。そ
して、接続部材の内面を鏡面とすれば、発光ダイオード
素子からの光を効果的に導光部の端部に導いて導光部の
内部に入射することができる。

【００１６】又、基板の表面を鏡面とすれば、導光部の
軸方向に進行し、他端で反射されて導光部の端部に戻
り、導光部の端部から基板方向に射出される光を再度導
光部の内部に戻すことができる。そして、発光ダイオー
ド素子として、赤色発光ダイオード素子及び緑色発光ダ
イオード素子と青色発光ダイオード素子とを組み合わせ
て配置した基板を用いれば、三原色による原稿の照明や
白色光による原稿の照明が可能となる。

【００１７】

【実施例】本発明に係る画像入力装置用照明装置の第１
実施例は、図１及び図２に示すように、発光ダイオード
素子15をボンディングした基板11を覆うようにした筒状
の接続部材21を用いて円筒状の外筒部41を基板11に対し
て略垂直に固定し、外筒部41の内部に円柱状の導光部31
を収納するものである。尚、この導光部31はスペーサー
37により接続部材21に固定する。又、この照明装置10の
先端19となる外筒部41の端部を端部反射部材47で封止す
るものである。

【００１８】そして、外筒部41には、直線状の間隙43を
軸方向に沿って形成し、導光部31の表面には直線状の拡
散反射部35を軸方向に沿って設け、前記間隙43の位置を
拡散反射部35と対向する位置として導光部31を外筒部41
の内部に収納固定している。尚、この導光部31は、透明
度の高い材質の材料を用いて円柱形状としたものであ
る。又、拡散反射部35は、導光部31の表面に導光部31の
軸方向に直線とする帯状に塗料を塗布して形成する場合
や、表面や内部で乱反射を行う帯状の反射テープを直線
的に添着することにより形成するものである。

【００１９】又、接続部材21は、一方を基板11の形状に
合わせた四角形とし、他方を外筒部41や導光部31に合わ
せた円形とした略四角錐形状の筒状として内面を鏡面と
するものである。従って、図２に示すように、基板11の
表面13に取り付けた各発光ダイオード素子15からの光
は、直接に導光部31の端部33から導光部31の内部に入射
され、又は、筒状の接続部材21の内面で反射されて導光
部31の端部33から導光部31の内部に入射される。

【００２０】このように、透明度の高い導光部31の内部
に入射された光は、その一部を導光部31の表面から外部
に屈折透過させ、一部を導光部31の表面で導光部31の内
部に反射させる。そして、導光部31の表面から外部に漏
れた光は、導光部31の外周に反射部材として配置される
外筒部41の内面で反射され、再度導光部31の内部に戻さ
れることになる。

【００２１】尚、パイプ状の外筒部41の内面は鏡面とし
ておくことが好ましい。このようにして、導光部31の端
部から導光部31の内部に入射された光は、導光部31の表
面及び反射部材である外筒部41の内面で反射されて導光
部31の軸方向に進行し、導光部31の他端に達すると端部
反射部材47により反射されて導光部31の内部を戻るよう
に導光部31の軸方向に進行する。

【００２２】そして、反射を繰り返して導光部31の内部
を進行する光の内、拡散反射部35で反射される光は、入
射方向に対して反射方向を種々の方向とする乱反射を生
じ、図２及び図３に示すように、拡散反射部35で反射し
た光の一部を導光部31の外部に放出させるように反射さ
せる。又、円筒状の外筒部41には、拡散反射部35と対向
する位置に間隙43を設けている故、拡散反射部35で乱反
射された光の内、間隙43の方向に導光部31の外部へ放射
された光が間隙43から外筒部41の外部に放射され、読取
原稿60に照射される。

【００２３】尚、拡散反射部35の幅は、光を読取原稿60
に照射するためには導光部31の外周の半分以下とする。
この拡散反射部35の幅は、幅を広くすれば、乱反射によ
り導光部31から間隙43の方向に照射する光量を増加させ
ることができる。又、幅を狭くすると導光部31の内部を
軸方向に進行する光の内、乱反射させる光を減らし、導
光部31の内部で反射を繰り返す光の量を増加させること
ができることになる。

【００２４】そして、反射部材とする外筒部41に形成す
る間隙43の幅は、外筒部41の半周以下とし、導光部31の
表面から外部に放射された光の内、間隙43を透過する光
の全てが読取原稿60の表面に照射し、読取原稿60に照射
されない方向に導光部31の表面から外部に放射された光
は外筒部41の内面で反射して導光部31に戻すようにす
る。更に、外筒部41を半周以上とすることにより、外部
からの光が導光部31に入射しないように、又、当該照明
装置10による読取原稿60の照明部分に当たらないように
することができる。

【００２５】従って、拡散反射部35や間隙43の幅を狭く
すれば、導光部31の内部などで反射を数多く繰り返した
光を直線状の間隙43から外部に放射することとなり、間
隙43から読取原稿60の画像面63に照射される光の強度を
全体的により均一とすることができる。尚、原稿上の読
み取り幅は、０．１ｍｍ程度であるも、読み取り位置と
照明範囲との機械的位置ずれなどの公差を考慮すれば、
原稿上における照明幅を数ｍｍ程度とするように拡散反
射部35の幅や間隙43の幅を設定することが好ましい。

【００２６】又、上記実施例は、反射部材として外筒部
41を用いているも、図４に示すように、円柱状の導光部
31の一部に帯状の拡散反射部35を形成すると共に、拡散
反射部35と対向する位置に間隙43としての開口部を形成
するようにアルミ蒸着などの反射皮膜45を形成して反射
部材とすることがある。この第２実施例は、拡散反射部
35や反射皮膜45を表面に形成した導光部31を、図２に示
した第１実施例と同様にスペーサー37などを用いて接続
部材21の先端に固定し、導光部31の他端に端部反射部材
47を嵌合すれば、前記実施例と同様に導光部31の端部33
から入射された光を導光部31の内部で反射進行させ、拡
散反射部35で乱反射された光の一部を間隙43から外部に
照射することができる。

【００２７】このように、導光部31の表面に反射皮膜45
による反射部材を形成すれば、導光部31の内部で光の反
射を繰り返し、光の減衰を少なくすることができると共
に、照明装置10を細くし、小型化することが容易であ
る。尤も、外筒部41を用いて反射部材を形成する場合
は、導光部31や外筒部41の内面となる反射部材に傷が付
きにくくすることができ、照明装置10の取り扱いを容易
に行うことができるものである。

【００２８】尚、図１及び図２に示した実施例は、導光
部31の直径に対して縦及び横に大きな矩形とした基板11
を用いて基板11と導光部31とを接続するように基部23の
位置を大きくした角錐形状の接続部材21を使用している
も、基板11の縦方向の長さは導光部31の直径に略等しく
し、基板11の横方向の長さを導光部31の直径よりも大き
くすることがある。

【００２９】この場合は、接続部材21として、略平行に
略三角形平板状の上板部及び下板部と、基部23の方向は
相互に間隔を広くするようにした２枚の平板状の側壁部
とにより形成される四角錐に近い筒状とすることができ
る。この場合は、接続部材21の成形製造を容易とすると
共に照明装置10の高さを低くすることができる。又、基
板11は、矩形に限ることなく円形とすることもあり、こ
の場合は、接続部材21を円錐形の筒状とするものであ
る。

【００３０】更に、基板11の内側表面13には、発光ダイ
オード素子15を極力密集させるように配置するも、発光
ダイオード素子15の間隙部分は、適宜鏡面状の反射皮膜
を形成し、導光部31の端部33から漏れた光を反射して再
度導光部31に戻すようにすることが好ましい。尚、基板
11の外表面には、適宜の放熱板17を設け、密集させた発
光ダイオード素子15が発生させる熱を放散させるように
している。

【００３１】又、発光ダイオード素子15は、画像入力装
置における撮像素子の特性に合わせた特定波長の光を発
するものを用いる場合に限るものではない。即ち、赤色
発光ダイオード素子及び緑色発光ダイオード素子と青色
発光ダイオード素子とを混在させて用いることもある。
この場合は、当該照明装置10により、白色光による照明
を行うことができる他、点灯する発光ダイオード素子15
を限定することにより、赤色光及び緑色光や青色光の三
原色による照明も可能となる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、発光ダイオード素子を用いる
照明装置であるから、長寿命にして、素早く安定した照
明が可能となり、導光部の内部で反射を繰り返す光の一
部を間隙から放出させる故、全体に均一な照度の線状照
明が可能となる。又、請求項２に記載した発明は、外筒
部41の内部に導光部を収納している故、接続部材に導光
部や外筒部を取り付けることにより製造が容易にして、
外筒部により外乱光を遮断して良好な照明を行うことが
できる。

【００３３】そして、請求項３に記載した発明は、導光
部の表面に形成した反射皮膜をもって反射部材としてい
る故、導光部を接続部材に取り付けることにより容易に
製造することができ、照明装置の直径を小さくし、照明
装置を小型軽量とすることができる。更に、請求項４に
記載した発明は、間隙から照射される光の全てを読取原
稿に照射し、発光ダイオード素子から照射される光を効
率的に原稿に照射することができる。

【００３４】そして、請求項５に記載した発明は、発光
ダイオード素子が発する光を無駄にすることなく導光部
の内部に導くことができ、請求項６に記載した発明は、
導光部の端部から漏れた光を再度導光部の内部に戻し、
光を効率的に間隙から放射させることができる。又、請
求項７に記載した発明は、白色光や三原色による照明が
可能な照明装置であり、カラー画像データの形成に適し
た照明装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る照明装置の第１実施例を示す一部
破断斜視図。

【図２】本発明に係る照明装置の第１実施例における垂
直断面正面図。

【図３】本発明に係る照明装置の第１実施例における垂
直断面側面図。

【図４】本発明に係る照明装置の他の実施例を示す垂直
断面側面図。

【図５】従来の照明装置の一例を示す側面図。

【図６】従来の照明装置の一例を示す正面図。

【図７】従来の照明装置における照度分布を示す図。

【符号の説明】

１０照明装置１１基板１３基板表面１５発光ダイオード素子１７放熱板１９先端２１接続部材２３基部２５先端３１導光部３３端部３５拡散反射部３７スペーサー４１外筒部４３間隙４５反射皮膜４７端部反射部材５１透明部材５５支持部材６０読取原稿６３画像面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明度の高い円柱状の導光部を有し、こ
の導光部の一端には、複数の発光ダイオード素子を配置
した基板が筒状の接続部材を介して固定され、前記導光
部の他端には端部反射部材が固定され、前記導光部の表
面には光を乱反射する帯状の拡散反射部を軸方向に沿っ
て直線状に有し、更に、前記導光部の周囲に円筒状の反
射部材を有すると共に、前記拡散反射部と対向する位置
において、軸方向に沿った直線状の間隙を前記反射部材
に有していることを特徴とする画像入力装置用照明装
置。
【請求項２】前記導光部の外径よりも大きな内径を有
するパイプ状の外筒部をもって前記反射部材とし、前記
外筒部の内部に前記導光部を収納していることを特徴と
する請求項１に記載した画像入力装置用照明装置。
【請求項３】前記導光部の外表面に反射皮膜を形成
し、この反射皮膜をもって前記反射部材としたことを特
徴とする請求項１に記載した画像入力装置用照明装置。
【請求項４】前記反射部材に形成する前記間隙の幅
は、前記反射部材の半周以下とされていることを特徴と
する請求項１乃至請求項３の何れかに記載した画像入力
装置用照明装置。
【請求項５】前記接続部材の内面を鏡面としたことを
特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載した画
像入力装置用照明装置。
【請求項６】前記基板の表面を鏡面としたことを特徴
とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載した画像入
力装置用照明装置。
【請求項７】前記基板に配置される前記発光ダイオー
ド素子として、赤色発光ダイオード素子と緑色発光ダイ
オード素子及び青色発光ダイオード素子とを混在させた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載
した画像入力装置用照明装置。