JP2011024121A - 画像読み取り装置および線状光源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の発光素子を並べて配置した光源を用いた場合の光量分布のばらつきを抑制する。
【解決手段】原稿の画像を読み取るために原稿に光を照射する光源装置44Aは、基板51上に複数の発光素子52を主走査方向Yに並べて構成された発光素子アレイ53を有する発光部50と、発光素子アレイ53に沿って発光素子アレイ53と対向するように形成され各発光素子52からの光が入射する入射面と入射面と対向するように形成され入射面を介して入射した光を拡散させて出射する出射面とを有する案内部70とを含む。また、出射面では、発光素子アレイ53の主走査方向の中央部の凹凸の深さよりも両端部における凹凸の深さが小さく設定される。
【選択図】図3

Description

本発明は、画像読み取り装置および線状光源装置に関する。
原稿の画像を読み取る画像読み取り装置において、原稿の一方の方向(主走査方向)に沿って設けられた光源によって原稿に光を照射し、照射された原稿から反射した反射光をイメージセンサにて受光する動作を、光の照射位置を原稿の主走査方向と交差する方向(副走査方向)に順次移動させながら繰り返すことで、原稿上の画像の読み取りを行うものが知られている。
公報記載の従来技術として、画像読み取り装置の光源として、主走査方向に複数の発光ダイオードを配列して構成したLEDアレイを用いる技術が存在する(特許文献1、2参照)。
特開2008−129213号公報 登録実用新案第3139787号公報
本発明は、複数の発光素子を並べて配置した光源を用いた場合の光量分布のばらつきを抑制することを目的とする。
請求項1記載の発明は、複数の発光素子を原稿の主走査方向に並べて配置した発光素子列と、前記発光素子列から入射した光を導き、当該光を前記原稿の読み取り位置に向けて拡散させて出射する案内部と、前記発光素子列から前記案内部を介して光が照射された前記読み取り位置からの反射光を受光する受光部と、前記受光部による前記原稿の前記読み取り位置を副走査方向に移動させる走査部とを含む画像読み取り装置である。
請求項2記載の発明は、前記案内部は、前記発光素子列からの光を入射させるための入射面と当該光を出射させるための出射面とを備え、前記出射面は、前記読み取り位置にある前記原稿よりも主走査方向の長さが大きく設定されるとともに当該出射面の主走査方向の両端位置が当該原稿の主走査方向の両端位置よりも外側に配置され、前記入射面は、前記出射面よりも主走査方向の長さが小さく設定されるとともに当該入射面の主走査方向の両端位置が当該出射面の主走査方向の両端位置よりも内側に配置され、且つ、前記発光素子列よりも主走査方向の長さが大きく設定されるとともに当該発光素子列の主走査方向の両端位置が当該入射面の主走査方向の両端位置よりも内側に配置されることを特徴とする請求項1記載の画像読み取り装置である。
請求項3記載の発明は、前記案内部は、前記発光素子列からの光を入射させるための入射面と当該光を出射させるための出射面とを備え、前記出射面は、前記発光素子列における前記複数の発光素子の配置間隔よりも短い間隔で形成された凹凸を有していることを特徴とする請求項1または2記載の画像読み取り装置である。
請求項4記載の発明は、前記読み取り位置から前記受光部に向かう光路中に設けられ、当該読み取り位置からの反射光を前記受光部に結像させる結像部をさらに含み、前記出射面において、前記主走査方向の中央部の凹凸の深さよりも両端部における凹凸の深さが小さいことを特徴とする請求項3記載の画像読み取り装置である。
請求項5記載の発明は、前記出射面において、前記主走査方向の中央部の凸部の間隔よりも両端部における凸部の間隔が大きいことを特徴とする請求項4記載の画像読み取り装置である。
請求項6記載の発明は、複数の発光素子を並べて配置した発光素子列と、前記発光素子列に沿って当該発光素子列と対向するように形成され当該発光素子列からの光が入射する入射面と、当該入射面と対向するように形成され当該入射面を介して入射した光を拡散させて出射する出射面とを有する案内部とを含む線状光源装置である。
請求項7記載の発明は、前記入射面は、前記発光素子列よりも当該発光素子列の配列方向の長さが大きく設定されるとともに、当該入射面の配列方向の両端が当該発光素子列の配列方向の両端よりも外側に配置され、前記出射面は、前記入射面よりも配列方向の長さが大きく設定されるとともに、当該出射面の配列方向の両端が当該入射面の配列方向の両端よりも外側に配置されることを特徴とする請求項6記載の線状光源装置である。
請求項1記載の発明によれば、複数の発光素子を並べて配置した光源を用いた場合の光量分布のばらつきを抑制することができる。
請求項2記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、原稿の読み取りに必要な発光素子列の主走査方向長さを短くすることができる。
請求項3記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、より容易に光を拡散させて出射することが可能となる。
請求項4記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、受光部において主走査方向の端部側の光量が中央部側の光量よりも低下するのを抑制することができる。
請求項5記載の発明によれば、受光部において主走査方向の端部側の光量が中央部側の光量よりも低下するのをさらに抑制することができる。
請求項6記載の発明によれば、複数の発光素子を並べて配置した光源を用いた場合の光量分布のばらつきを抑制することができる。
請求項7記載の発明によれば、原稿の読み取りに必要な発光素子列の主走査方向長さを短くすることができる。
本実施の形態が適用される読み取り装置の全体構成の一例を示す図である。 スキャナ装置における画像読み取り用の光路を説明するための図である。 スキャナ装置に設けられた光源装置の構成の一例を示す図である。 図3に示す発光部の構成の一例を示す図である。 図3に示す案内部の構成の一例を示す図である。 読み取り装置に設けられる制御・画像処理ユニットの構成の一例を説明するためのブロック図である。 実施の形態1の光源装置における光の挙動を説明するための図である。 実施の形態2で用いられる拡散部材の構成の一例を説明するための図である。 実施の形態2の光源装置における光の挙動を説明するための図である。 実施の形態3で用いられる発光部の構成の一例を示す図である。 実施の形態4で用いられる光源コントローラの構成の一例を説明するためのブロック図である。 本実施の形態において光源ドライバから発光素子アレイを構成する各グループに出力される駆動信号の一例を示すタイミングチャートである。 光源装置の他の構成例を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<実施の形態1>
図1は本実施の形態が適用される読み取り装置の全体構成の一例を示す図である。
この読み取り装置は、積載された原稿束から原稿を順次搬送する原稿送り装置10と、スキャンによって原稿の第1面(表面)の画像を読み取るスキャナ装置40とを備えている。
原稿送り装置10は、複数枚の原稿Mからなる原稿束を積載する原稿収容部11、この原稿収容部11の下方に設けられ、読み取りが終了した原稿Mを積載する排紙収容部12を備える。また、原稿送り装置10は原稿収容部11の原稿Mを取り出して搬送する取り出しロール13を備える。さらに、取り出しロール13の原稿搬送方向下流側には、原稿Mを1枚ずつに捌く捌き機構14が設けられる。原稿Mが搬送される搬送路15には、原稿搬送方向上流側から順に、プレレジロール16、レジロール17、プラテンロール18、アウトロール19、および排出ロール20が設けられる。プレレジロール16は、1枚ずつに捌かれた原稿Mを下流側のロールに向けて搬送すると共に原稿Mのループ形成を行う。レジロール17は、回転し一旦停止した後にタイミングを合わせて回転を再開し、原稿読み取り部に対してレジストレーション調整を施しながら原稿Mを供給する。プラテンロール18は、スキャナ装置40にて読み込み中の原稿Mの搬送を補助する。また、プラテンロール18は、スキャナ装置40でのシェーディング補正用の白基準として用いられるようになっている。アウトロール19は、スキャナ装置40にて読み込まれた原稿Mをさらに下流に搬送する。そして、排出ロール20は、読み込まれた原稿Mをさらに搬送すると共に排紙収容部12に排出する。
また、原稿送り装置10において、アウトロール19と排出ロール20との間には、搬送される原稿Mの第2面(裏面)の画像を読み取るCIS(Contact Image Sensor:密着イメージセンサ)30が設けられている。
一方、スキャナ装置40は、上述した原稿送り装置10を開閉可能に支持すると共に、この原稿送り装置10を装置フレーム41によって支え、また、原稿送り装置10によって搬送される原稿Mの第1面(表面)の画像読み取りを行う。このスキャナ装置40は、筐体を形成する装置フレーム41、画像を読み込むべき原稿Mが静止させた状態で置かれる第1プラテンガラス42A、プラテンロール18の下方に設けられ、原稿送り装置10によって搬送される原稿Mを読み取るための光の開口部を構成する第2プラテンガラス42Bを備えている。
また、スキャナ装置40は、第2プラテンガラス42Bの下に静止し、あるいは第1プラテンガラス42Aの全体にわたってスキャンして画像を読み込むフルレートキャリッジ43、フルレートキャリッジ43から得られた光を結像部へ供給するハーフレートキャリッジ45を備えている。ここで、フルレートキャリッジ43は、原稿Mに光を照射する光源装置44Aおよび光源装置44Aからの光を原稿Mに向けて反射する光源ミラー44Bと、原稿Mから得られた反射光を受光する第1ミラー46Aとを備えている。さらに、ハーフレートキャリッジ45は、第1ミラー46Aから得られた光を結像部へ提供する第2ミラー46Bおよび第3ミラー46Cを有している。
さらにまた、スキャナ装置40は、結像部の一例としての結像用レンズ47および受光部の一例としてのCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ48を備えている。これらのうち、結像用レンズ47は、第3ミラー46Cから得られた光学像を光学的に縮小する。また、CCDイメージセンサ48は、結像用レンズ47によって結像された光学像を光電変換する。つまり、スキャナ装置40では、所謂縮小光学系を用いてCCDイメージセンサ48に像を結像させている。また、本実施の形態では、CCDイメージセンサ48として、赤色用、緑色用および青色用の各ラインセンサを、副走査方向に並べて配置したものを用いている。これにより、CCDイメージセンサ48を用いて、原稿Mに形成された画像をフルカラー画像として読み取るようになっている。
そして、スキャナ装置40は、制御・画像処理ユニット49をさらに備える。この制御・画像処理ユニット49は、CCDイメージセンサ48や上述したCIS30から入力される原稿の表裏面の画像データに各種画像処理を施す。また、制御・画像処理ユニット49は、読み取り装置の読み取り動作における各部の動作を制御する。
例えば第1プラテンガラス42Aに置かれた原稿Mの画像を読み取る固定読み取りモードでは、フルレートキャリッジ43とハーフレートキャリッジ45とが、2:1の割合で矢印方向に移動する。このとき、フルレートキャリッジ43に設けられた光源装置44Aからの光が、原稿Mの被読み取り面(第1面)に照射される。そして、原稿Mからの反射光が第1ミラー46A、第2ミラー46B、および第3ミラー46Cの順に反射されて結像用レンズ47に導かれる。結像用レンズ47に導かれた光は、CCDイメージセンサ48の受光面に結像される。CCDイメージセンサ48を構成する各色用のセンサは1次元のセンサであり、1ライン分を同時に処理している。このライン方向(スキャンの主走査方向)と交差する方向(スキャンの副走査方向)にフルレートキャリッジ43およびハーフレートキャリッジ45を移動させ、原稿Mの次のラインを読み取る。これを原稿Mの全体に亘って実行することで、1ページの原稿読み取りを完了させる。
一方、原稿送り装置10によって搬送される原稿Mの画像を読み取る搬送読み取りモードでは、副走査方向に搬送される原稿Mがこの第2プラテンガラス42Bの上を通過する。このとき、フルレートキャリッジ43およびハーフレートキャリッジ45は、図1に示す実線の位置に停止した状態におかれる。そして、搬送されてくる原稿Mの1ライン目の反射光が、第1ミラー46A、第2ミラー46B、および第3ミラー46Cを経て結像用レンズ47にて結像され、CCDイメージセンサ48によって画像が読み込まれる。すなわち、CCDイメージセンサ48によって主走査方向の1ライン分を同時に処理した後、原稿送り装置10によって搬送される原稿Mの次の主走査方向の1ライン分が読み込まれる。そして、原稿Mの先端が第2プラテンガラス42Bの読み取り位置に到達した後、この原稿Mの後端が第2プラテンガラス42B上の読み取り位置を通過することによって、副走査方向に亘って1ページの原稿読み取りが完了する。
ここで、固定読み取りモードにおいては、フルレートキャリッジ43およびハーフレートキャリッジ45が走査部として機能している。一方、搬送読み取りモードでは、原稿送り装置10が走査部として機能している。
なお、本実施の形態では、このようにフルレートキャリッジ43とハーフレートキャリッジ45とを停止させ、第2プラテンガラス42Bを介してCCDイメージセンサ48により原稿Mの第1面の読み取りを行う原稿Mの搬送時に、CIS30によって、一括してこの原稿Mの第2面の読み取りを行うことが可能となっている。すなわち、CCDイメージセンサ48とCIS30とを用いて、搬送路15への原稿Mの一度の搬送で、この原稿Mにおける表裏両面の画像を読み取ることを可能としている。
図2は上述したスキャナ装置40における画像読み取り用の光路を説明するための図である。なお、図2に示す光路は、上述した固定読み取りモードおよび搬送読み取りモードにおいて共通である。
光源装置44Aから出射された光および光源装置44Aから出射され光源ミラー44B(図示せず)で反射された光は、原稿Mの読み取り位置Rに照射される。ここで、固定読み取りモードでは、原稿Mが固定される一方でフルレートキャリッジ43(およびハーフレートキャリッジ45)が副走査方向に沿って移動していくことから、読み取り位置Rには、原稿Mの副走査方向位置の異なる部位が順次位置することになる。これに対し、搬送読み取りモードでは、フルレートキャリッジ43(およびハーフレートキャリッジ45)が固定される一方で、原稿M自体が副走査方向に沿って移動していくことから、読み取り位置Rには、原稿Mの副走査方向位置の異なる部位が順次位置することになる。そして、読み取り位置Rからの反射光は、第1ミラー46A〜第3ミラー46Cを介して結像用レンズ47に入射し、結像用レンズ47から出射した後にCCDイメージセンサ48に入射する。
このとき、結像用レンズ47では、レンズの特性上、レンズの中心部に比べて周縁部付近での光量が減衰することから、原稿Mの主走査方向の両端部に対応する部位における光量が、この原稿Mの主走査方向の中央部に対応する部位における光量よりも低下しやすい。このため、CCDイメージセンサ48での受光結果においても、レンズでの減衰特性に応じて、原稿Mの主走査方向の両端部に対応する部位における光量が、この原稿Mの主走査方向の中央部に対応する部位における光量よりも低下しやすくなっている。
図3はスキャナ装置40に設けられた光源装置44Aの構成の一例を示す図である。ここで、図3(a)は光源装置44Aの正面図であり、図3(b)は光源装置44Aを光の出射面側からみた上面図であり、図3(c)は光源装置44Aの側面図である。
線状光源装置の一例としての光源装置44Aは、光を発する発光部50と、発光部50から出射された光を読み取り位置R(図2参照)に向けて案内する案内部70とを備えている。
なお、以下の説明では、副走査方向をX、主走査方向をYと称する。また、発光部50から案内部70へと向かう方向すなわち副走査方向Xおよび主走査方向Yに直交する方向を光軸方向Zと称する。したがって、図3(a)、(b)においては、図中横方向が主走査方向Yとなっており、図3(c)においては、図中横方向が副走査方向Xとなっている。
そして、図4は図3に示す発光部50の構成の一例を示す図であり、図5は図3に示す案内部70の構成の一例を示す図である。ここで、図4(a)は発光部50の正面図であり、図4(b)は発光部50の上面図である。また、図5(a)は案内部70の正面図であり、図5(b)は案内部70を構成する拡散部材72(詳細は後述する)の上面図である。なお、図4および図5においては、それぞれにおける図中横方向が主走査方向Yとなっている。
まず、発光部50の構成について説明を行う。
発光部50は、主走査方向Yに沿って延び、内部には配線が形成された基板51と、この基板51の一方の面に主走査方向Yに沿って並べて配置され、基板51に形成された配線と電気的に接続され且つ固定される複数の発光素子52とを備える。なお、以下の説明においては、一方向に並べて配置された発光素子52を発光素子アレイ53と呼ぶ。発光素子列の一例としての発光素子アレイ53は、主として光軸方向Zに向かう光を出射するようになっている。そして、本実施の形態の発光素子アレイ53は、40個の発光素子52によって構成されている。
また、本実施の形態では、発光素子アレイ53を構成する40個の発光素子52が、主走査方向Yに等間隔に配置されている。したがって、この例では、発光素子アレイ53のうち、主走査方向中央部において隣接する2個の発光素子52の配置間隔である中央部間隔Dcと、主走査方向両端部において隣接する2個の発光素子52の配置間隔である端部間隔Deとが等しくなっている。
本実施の形態において、発光素子52は、R(赤)、G(緑)およびB(青)の各色成分を含む光を出射する所謂白色LED(Light Emitting Diode)で構成されている。本実施の形態の白色LEDは、紫外光または青色を出射するLEDと、LEDから出射される光を長波長の光に変換する蛍光体とを組み合わせることによって、RGB成分を含む光を出力するようになっている。ただし、白色LEDとして、赤色光を発する赤色LED、緑色光を出射する緑色LEDおよび青色光を出射する青色LEDを組み合わせたものを用いてもよい。なお、CCDイメージセンサ48がモノクロ用のセンサである場合には、発光素子52が白色光を発する必要はなく、CCDイメージセンサ48が感度を有する波長に対応した光を発するものを用いればよい。
また、本実施の形態では、発光素子アレイ53を構成する40個の発光素子52が、主走査方向Yに連続する5個を1組として、8つのグループGr.1〜Gr.8にグループ分けされている。ここで、各グループGr.1〜Gr.8では、5個の発光素子52が、基板51に設けられた配線を介して直列あるいは並列に接続されている。また、各グループGr.1〜Gr.8を構成する各発光素子52は、基板51の配線を介してグループを跨いで相互に接続されないようになっている。そして、基板51には、各グループGr.1〜Gr.8に対し、それぞれ独立して給電を行う電極(図示せず)が設けられている。したがって、本実施の形態では、各グループGr.1〜Gr.8に対しそれぞれ独立して点灯/不点灯の制御が行えるとともに、各グループGr.1〜Gr.8に供給する電流値についても独立して制御が行えるようになっている。
続いて、案内部70の構成について説明を行う。
案内部70は、主走査方向Yに沿って延び、発光部50から出射された光を案内する導光部材71と、主走査方向Yに沿って延び、この導光部材71の光軸方向Zの端部で導光部材71内を進む光を拡散させて外部に出力する拡散部材72とを備える。
本実施の形態において、導光部材71は、例えばアクリル樹脂など、発光部50から出射される光に対する透光性を有する材料で構成されている。また、導光部材71は、YZ平面における断面が光軸方向Zに沿って拡開する逆台形状となっており、XZ平面における断面が長方形状となっている。そして、導光部材71には、主走査方向Yに沿って延びる矩形状の平坦面からなり、発光部50からの光が入射する入射面71aと、主走査方向Yに沿って延びる矩形状の平坦面からなり、入射面71aを介して導光部材71に入射した光を出射する出射面71bとが形成されている。ここで、入射面71aおよび出射面71bは対向して配置される。また、出射面71bの主走査方向Yの長さは、入射面71aの主走査方向Yの長さよりも大きく設定される。さらに、導光部材71には、主走査方向Yの両端部において、光軸方向Zに対し傾斜して形成される平坦な第1の側面71cと、副走査方向Xの両端部において、光軸方向Zに沿って形成される平坦な第2の側面71dとがさらに形成されている。ここで、入射面71a、出射面71b、第1の側面71cおよび第2の側面71dは、それぞれ平滑な面で構成されている。なお、この例では、樹脂を用いて案内部材71を構成しているが、例えば樹脂以外ではガラス等を用いるようにしてもよい。また、この例では、第1の側面71cを平坦な面で形成しているが、例えば段差等が形成されていたりあるいは曲面で構成されていたりするものであってもよい。
また、拡散部材72は、例えばガラス、アクリル、ポリカーボネートなど、発光部50から導光部材71を介して出射される光に対する透光性を有する材料で構成されている。そして、拡散部材72は、フィルム状あるいは板状の形状を有しており、導光部材71の出射面71bから出射された光が入射する入射面72aと、入射面72aを介して拡散部材72内に入射した光を出射する出射面72bとを有している。ここで、入射面72aおよび出射面72bは対向して配置される。そして、拡散部材72の入射面72aが案内部材71の出射面71bに接着等によって固定されることにより、案内部70が構成されている。なお、案内部材71と拡散部材72とを接着する場合においては、発光部50から出射される光に対する透光性を有する接着剤を用いることが望ましい。
また、拡散部材72の出射面72bには、入射面72aを介して拡散部材72内に入射した光を拡散・散乱させつつ出射するための凹凸加工が施されている。ここで、拡散部材72の出射面72bにおいて、主走査方向中央部における凹凸の山高さを中央部山高さHcとし、主走査方向両端部における凹凸の山高さを端部山高さHeとしたとき、本実施の形態では中央部山高さHcと端部山高さHeとが同じ程度に設定されている。また、拡散部材72の出射面72bで、主走査方向中央部において隣接する凸部同士の間隔を中央部凸部間隔Lcとし、主走査方向両端部において隣接する凸部同士の間隔を端部凸部間隔Leとしたとき、本実施の形態では中央部凸部間隔Lcと端部凸部間隔Leとが同じ程度に設定されている。
ここで、中央部凸部間隔Lcおよび端部凸部間隔Leは、少なくとも発光素子アレイ53における中央部間隔Dcおよび端部間隔Deよりも小さい値に設定される。
なお、中央部山高さHcおよび端部山高さHeは、それぞれの領域に存在する複数の凹凸より平均値として求められる。また、中央部凸部間隔Lcおよび端部凸部間隔Leも、それぞれの領域に存在する複数組の凸部より平均値として求められる。
さらに、光源装置44Aにおける発光部50と案内部70との相対的な関係について説明を行う。
まず、発光部50は、発光素子アレイ53を構成する発光素子52の光の出射面が、光軸方向Zを向くように配置される。これに対し、案内部70は、導光部材71の入射面71aが発光部50の発光素子アレイ53と対向するように配置される。ここで、導光部材71の副走査方向Xの長さ(厚さ)Tgは、発光素子アレイ53を構成する発光素子52の副走査方向Xの長さ(幅)Taよりも大きく設定されている。その結果、図3(b)に示すように上方からみたときに、案内部70の背面内側に発光素子アレイ53が位置するようになっている。
また、案内部70の導光部材71の出射面71bの主走査方向Yの長さである出射面幅Woは、導光部材71の入射面71aの主走査方向Yの長さである入射面幅Wiよりも大きくなっている。そして、出射面71bの主走査方向両端は、入射面71aの主走査方向両端よりも外側に位置している。なお、本実施の形態では、拡散部材72の入射面72aおよび出射面72bの主走査方向Yの長さが出射面幅Woに設定されている。
さらに、発光部50の発光素子アレイ53の主走査方向Yの長さであるアレイ幅Waは、上述した入射面幅Wiよりも小さくなっている。そして、発光素子アレイ53の主走査方向両端は、導光部材71の入射面71aの主走査方向両端よりも内側に位置している。その結果、図3(a)に示すように正面からみたときに、案内部70の導光部材71の入射面71aの下方に発光素子アレイ53が位置するようになっている。
なお、本実施の形態では、導光部材71の入射面71aが案内部70の入射面として、また、拡散部材72の出射面72bが案内部70の出射面として、それぞれ機能している。
次に、光源装置44Aと読み取り位置R(図2参照)に存在する原稿Mとの相対的な関係について説明を行う。なお、以下では、図1に示す読み取り装置でスキャンが許容される最大サイズの原稿Mにおける主走査方向Yの長さを、最大原稿幅Wmと呼ぶことにする。
本実施の形態において、案内部70の出射面幅Woは、最大原稿幅Wmよりも大きくなるように設定されている。また、案内部70の入射面幅Wiおよび発光部50のアレイ幅Waも、最大原稿幅Wmよりも大きくなるように設定されている。そして、最大原稿幅Wmの主走査方向両端は、発光素子アレイ53の主走査方向両端よりも内側に位置するようになっている。なお、この例では、最大原稿幅Wmの主走査方向両端よりも外側に、それぞれ1個ずつ発光素子52が位置するようになっている。
次に、図1に示す制御・画像処理ユニット49について説明する。
図6は、制御・画像処理ユニット49の構成の一例を説明するためのブロック図である。この制御・画像処理ユニット49は、センサ(CCDイメージセンサ48およびCIS30に設けられたセンサ)から入力される画像データに処理を施す信号処理部80と、原稿送り装置10およびスキャナ装置40の動作を制御する制御部90とを備えている。
信号処理部80は、原稿Mの表面(第1面)を読み取るCCDイメージセンサ48からの入力信号に処理を施す第1画像処理回路81と、原稿Mの裏面(第2面)を読み取るCIS30からの入力信号に処理を施す第2画像処理回路82とを備えている。ここで、第1画像処理回路81および第2画像処理回路82は、それぞれ、入力されてくるアナログ画像データにオフセット調整やゲイン調整を行うアナログ・フロント・エンド(AFE)、アナログの画像データをデジタル画像データに変換するアナログ・デジタル・コンバータ(ADC)、デジタル画像データにシェーディング補正を施すシェーディング補正部、プラテンロール18を読み取った結果に基づいてシェーディング補正データを作成するシェーディング補正データ作成部等を備えている。そして、第1画像処理回路81で処理が施されたデジタル画像データは第1面画像データとして、また、第2画像処理回路82で処理が施されたデジタル画像データは第2面画像データとして、それぞれ外部に出力されるようになっている。
一方、制御部90は、メインコントローラ91、センサコントローラ92、光源コントローラ93、スキャンコントローラ94、および搬送コントローラ95を備える。これらのうち、メインコントローラ91は、原稿送り装置10およびスキャナ装置40の全体を制御する。センサコントローラ92はCCDイメージセンサ48およびCIS30に設けられたセンサ(図示せず)による画像データの取り込み動作を制御する。光源コントローラ93は、読み取りタイミングに合わせてスキャナ装置40に設けられた光源装置44AおよびCIS30に設けられた光源(図示せず)の点灯・消灯を制御する。そして、光源コントローラ93は、光源装置44Aの発光素子アレイ53を構成する8つのグループGr.1〜Gr.8に対し、それぞれ独立して供給電流の制御を行うようになっている。スキャンコントローラ94は、スキャナ装置40におけるモータのオン/オフなどを行い、フルレートキャリッジ43およびハーフレートキャリッジ45によるスキャン動作を制御する。搬送コントローラ95は、原稿送り装置10におけるモータの制御、各種ロールの動作やフィードクラッチの動作、ゲートの切り替え動作等を制御する。
これらの各種コントローラからは、原稿送り装置10およびスキャナ装置40に対して制御信号が出力され、かかる制御信号に基づいて、これらの動作制御が行われる。そして、メインコントローラ91は、ホストシステムからの制御信号や、例えば自動選択読み取り機能に際して検出されるセンサ出力、ユーザインタフェース(UI)等を介してユーザからの選択等に基づいて、読み取りモードを設定し、原稿送り装置10およびスキャナ装置40を制御している。この読み取りモードとしては、上述した固定読み取りモードや搬送読み取りモードが挙げられる。
では、読み取り装置の読み取り動作における光源装置44Aの動作について、図3〜図7を参照しながら説明する。ここで、図7は光源装置44Aにおける光の挙動の説明するための図である。
読み取り動作の開始に伴い、制御部90の光源コントローラ93は、発光部50の発光素子アレイ53を構成する各グループGr.1〜Gr.8に、それぞれにおいてアノードからカソードに向かう方向の電流(順方向電流)を供給する。このようにして順方向電流が供給されるのに伴い、発光素子アレイ53を構成する各発光素子52は白色光を出射する。なお、ここでは、各グループGr.1〜Gr.8に対し、同じ大きさの順方向電流を連続的に供給しているものとし、その結果、各発光素子52もそれぞれが同じ光量の白色光を出力しているものとする。
ここで、図7(a)は光源装置44Aの正面図を示しており、図7(b)は各発光素子52の配光特性を示している。
各発光素子52は、光軸方向Z側に向かって放射状に白色光を出射する。ただし、この中では、光軸方向Zに向かう白色光の強度が最も高くなっている。
このようにして各発光素子52から出射された白色光は、案内部70の導光部材71に設けられた入射面71a(図5参照)を介して導光部材71内に入射する。なお、図7(a)においては、表示を簡略化するため、各発光素子52からの光の進行方向を光軸方向Zに合わせているが、実際には、図7(b)を用いて説明したように様々な角度で入射面71aから導光部材71内に光が入射することになる。
このようにして導光部材71に入射した白色光は、導光部材71内を進行しつつ出射面71b側へと向かう。この間、一部の光は第1の側面71cや第2の側面71dに向かうこととなるが、このような光は、第1の側面71cや第2の側面71dに対する入射角と第1の側面71cや第2の側面71dと外層(ここでは空気)との屈折率の違いとによって界面で反射し、導光部材71内に戻ってさらに内部を進行する。また、導光部材71は、入射面71a側よりも出射面71b側が主走査方向Yに拡がる構成を有していることから、導光部材71内を進行する光も、入射面71a側から出射面71b側に向かうにつれて主走査方向Yに拡がっていく。ここで、導光部材71は白色光に対して透明な材料で構成されていることから、導光部材71における白色光の減衰量は少なくて済み、また、特定の色成分の光のみが吸収されることによって生じる光の色味のずれも少なくて済む。
そして、導光部材71の出射面71bに到達した白色光は、出射面71bを介して拡散部材72の入射面72aに入射し、その後、出射面72bを介して外部に出射される。このとき、出射面72bには主走査方向全域にわたって凹凸が形成されていることから、出射面72bに到達した白色光は、拡散・散乱させた状態で外部に出射される。そして、出射面72bから出射された白色光は、原稿Mの読み取り位置R(図2参照)に向かう。
ここで、図7(c)は、図7(a)に示す発光部50の発光素子アレイ53から出射される白色光の光量分布の一例を示している。
本実施の形態では、40個の発光素子52にて発光素子アレイ53を構成しており、また、各発光素子52が図7(b)に示したような配光特性を有している。このため、発光素子アレイ53の直上における光量分布は、主走査方向Yに対し波を打ったものとなる。このとき、各発光素子52の直上となる部位が光量の極大点となるため、この例では40個のピークが存在することになる。また、この例では、発光素子アレイ53を構成する各発光素子52に同じ大きさの順方向電流を供給しているため、40個のピークの高さもほとんど変わらない。
次に、図7(d)は、図7(c)に示す光量分布を有する白色光が、入射面71aを介して案内部70の導光部材71の出射面71bに到達したときの光量分布の一例を示している。
本実施の形態では、上述したように導光部材71が逆台形状の断面を有している。このため、案内部材71の出射面71bにおける光量分布は、図7(c)に示す発光素子アレイ53の光量分布に対し主走査方向Yの両端側が拡がったものとなる。
さらに、図7(e)は、図7(d)に示す光量分布を有する白色光が、入射面72aを介して拡散部材72に入射し、さらに出射面72bから出射されたときの光量分布の一例を示している。
本実施の形態では、拡散部材72の出射面72bに全面にわたって凹凸を形成している。このため、拡散部材72の入射面72aに図7(d)に示す光量分布を有する白色光が入射してきた場合であっても、この白色光は出射面72b上の凹凸によって拡散・散乱される。したがって、拡散部材72の直上における光量分布は、元の発光素子アレイ53の構成に起因する波打ちすなわち光量むらが抑制され、主走査方向Yに沿って平坦に近づいた状態となる。
また、光量分布が平坦に近づいた領域の主走査方向Yの両端が最大原稿幅Wm(図3参照)の主走査方向Yの両端よりも外側に位置することから、原稿Mの主走査方向Yの両端側に照射される白色光の光量低下も抑制されることになる。
さて、本実施の形態では、スキャナ装置40において、縮小光学系を用いて画像の読み取りを行っている。このため、読み取り位置Rに対し主走査方向Yに光量むらが抑制された状態で白色光を照射したとしても、図2を用いて説明したように、結像用レンズ47に起因して、原稿Mの主走査方向Yの両端部に対応する部位における光量が、この原稿Mの主走査方向Yの中央部に対応する部位における光量よりも低下する懸念がある。
この対策として、例えば、発光部50の発光素子アレイ53を構成する各グループGr.1〜Gr.8のうち、主走査方向Yの両端部に位置するグループGr.1およびグループGr8に供給する順方向電流値を、他のグループGr.2〜Gr.7に供給する順方向電流値よりも大きくすることが挙げられる。
図7(f)は、上述した手法を用いて供給電流値の制御を行った場合において、拡散部材72の出射面72bから出射される光量分布の一例を示している。
このように供給電流値の調整を行うことによって、グループGr.1およびグループGr.8をそれぞれ構成する発光素子52が出射する光量は、他のグループGr.2〜Gr.7をそれぞれ構成する発光素子52が出射する光量よりも大きくなる。その結果、拡散部材72の直上における光量分布は、元の発光素子アレイ53の構成に起因する波打ちすなわち光量むらが抑制され、且つ、主走査方向Yの中央部に比べて両端部の光量が大きくなったものとなる。
すると、読み取り位置Rでは、主走査方向Yの中央部に比べて両端部側に照射される光量が増加する。このため、読み取り位置Rで反射した光が結像用レンズ47を通過することに伴って主走査方向Yの中央部に比べて両端部の光量が減衰したとしても、結果として主走査方向Yの両端部における光量はこれらにより相殺される。したがって、例えば読み取り位置Rに白紙状態の原稿Mを配置した場合において、CCDイメージセンサ48には、主走査方向Yの中央部および両端部において変動が抑制された光が入射することになる。
また、本実施の形態では、スキャナ装置40を用いてプラテンロール18の表面を読み取った結果に基づいて、第1画像処理回路81においてシェーディング補正データを作成している。そして、実際の原稿Mの読み取りでは、CCDイメージセンサ48による受光結果に対し、第1画像処理回路81においてシェーディング補正データを用いたシェーディング補正を行っている。
ここで、縮小光学系を用いたスキャナ装置40では、上述した理由により主走査方向Yの中央部よりも両端部の光量が低下しやすい。このため、シェーディング補正を行うことに伴って、主走査方向Yの中央部に比べて両端部のダイナミックレンジが狭くなりやすい。
これに対し、光源装置44Aから読み取り位置Rに照射される光量分布を上述したように設定すれば、主走査方向Yの中央部および両端部でのダイナミックレンジの幅の違いは抑制されることになる。
なお、実施の形態1では、光源装置44Aを構成する案内部70において、入射面幅Wiに対し出射面幅Woを大きく設定するようにしていたが、これに限られるものではない。
図13は、光源装置44Aの他の構成例を示している。ここで、図13(a)は光源装置44Aの正面図であり、図13(b)は光源装置44Aを光の出射面側からみた上面図であり、図13(c)は光源装置44Aの側面図である。
図13に示したように、案内部70を構成する導光部材71を直方体状とすることで、案内部70における入射面幅Wiと出射面幅Woとを同じにしてもよい。図13に示す構成を採用した場合には、図3に示す構成を採用した場合と比較して、主走査方向端部側における光量の低下が抑制されるため、発光素子アレイ53の主走査方向両端部側の光量を、主走査方向中央部側の光量よりも増加させなくてもよい場合がある。ただし、図13に示す構成を採用した場合において、発光素子アレイ53の主走査方向両端部側の光量を、主走査方向中央部側の光量よりも増加させるようにしてもかまわない。
<実施の形態2>
本実施の形態の基本構成は、実施の形態1とほぼ同様であるが、案内部70の拡散部材72の出射面72bに形成される凹凸の構造を、主走査方向Yの中央部と両端部とで異ならせるようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図8は、本実施の形態で用いられる拡散部材72の構成の一例を示す図である。ここで、図8(a)は拡散部材72の一例を示す上面図であり、図8(b)は拡散部材72の他の一例を示す上面図である。
図8(a)に示す例において、拡散部材72の出射面72bには凹凸加工が施されている。ただし、図8(a)に示す例では、中央部山高さHcに比べて端部山高さHeが低く設定されている。なお、図8(a)に示す例では、中央部凸部間隔Lcと端部凸部間隔Leとが同じ程度に設定されている。
一方、図8(b)に示す例においても、拡散部材72の出射面72bには凹凸加工が施されている。そして、図8(b)に示す例では、図8(a)に示す例と同じく、中央部山高さHcに比べて端部山高さHeが低く設定されている。そして、図8(b)に示す例では、さらに、中央部凸部間隔Lcに比べて端部凸部間隔Leが広く設定されている。
なお、図8(a)、(b)に示すような山高さの調整は、主走査方向Xの中央部から両端部側に向かって連続的に変更するようにしてもよいし、段階的に変更するようにしてもよい。また、図8(b)に示すような間隔の調整についても、主走査方向Xの中央部から両端部側に向かって連続的に変更するようにしてもよいし、段階的に変更するようにしてもよい。
図9は、実施の形態1で説明した発光部50および上述した拡散部材72を有する案内部70を用いて構成した光源装置44Aにおける光の挙動を説明するための図である。なお、図9(a)〜(d)については、実施の形態1で説明した図7(a)〜(d)と同じであるので、その説明を省略する。
図9(e)は、図9(d)に示す光量分布を有する白色光が、入射面72aを介して拡散部材72に入射し、さらに出射面72bから出力されたときの光量分布の一例を示している。
本実施の形態では、拡散部材72の出射面72bに全面にわたって凹凸を形成している。このため、拡散部材72の入射面72aに図7(d)に示す光量分布を有する白色光が入射してきた場合であっても、この白色光は出射面72b上の凹凸によって拡散・散乱される。ここで、例えば図8(a)に示す構造を有する拡散部材72を用いた場合には、中央部山高さHcが端部山高さHeよりも大きいことから、拡散部材72の主走査方向Yの中央部を通過する光よりも、両端部を通過する光の方が拡散されにくくなっている。また、例えば図8(b)に示す構造を有する拡散部材72を用いた場合には、中央部山高さHcが端部山高さHeよりも大きく、且つ、中央部凸部間隔Lcが端部凸部間隔Leよりも狭いことから、拡散部材72の主走査方向Yの中央部を通過する光よりも、両端部を通過する光の方がさらに拡散されにくくなっている。すなわち、図8(a)および図8(b)に示す構成を採用した場合、主走査方向Yの中央部に比べて、端部側でも光の指向性が高められていることになる。
その結果、拡散部材72の直上における光量分布は、元の発光素子アレイ53の構成に起因する波打ちすなわち光量むらが抑制され、且つ、主走査方向Yの中央部に比べて主走査方向の両端部の光量が大きくなったものとなる。すなわち、実施の形態1においてグループ毎に供給電流値を調整した場合と同様の結果が得られる。
<実施の形態3>
本実施の形態の基本構成は、実施の形態1とほぼ同様であるが、発光部50の発光素子アレイ53を構成する発光素子52の配置間隔を、主走査方向Yの中央部と両端部とで異ならせるようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図10は、本実施の形態で用いられる発光部50の構成の一例を示す図である。ここで、図10(a)は発光部50の正面図であり、図10(b)は発光部50の上面図である。
本実施の形態では、発光素子アレイ53が44個の発光素子52で構成されている。
そして、44個の発光素子は、実施の形態1と同じく8つのグループGr.1〜Gr.8にグループ分けされている。ただし、主走査方向Yの中央部側に位置するグループGr.2〜Gr.7については、それぞれが5個の発光素子52で構成されている一方、主走査方向Yの両端部側に位置するグループGr.1およびGr.8については、それぞれが7個の発光素子52で構成されている。
また、この例では、発光素子アレイ53のうち、主走査方向Yの中央部に位置するグループGr.2〜Gr.7における中央部間隔Dcに比べて、主走査方向Yの両端部に位置するグループGr.1およびGr.8における端部間隔Deが狭く設定されている。
そして、上述した発光部50および実施の形態1で説明した案内部70を用いて光源装置44Aを構成した場合において、発光素子アレイ53を構成する各発光素子52に同じ大きさの順方向電流を供給したとすると、グループGr.1およびグループGr.8をそれぞれ構成する発光素子52が出射する光量は、他のグループGr.2〜Gr.7をそれぞれ構成する発光素子52が出射する光量よりも大きくなる。その結果、拡散部材72の直上における光量分布は、元の発光素子アレイ53の構成に起因する波打ちすなわち光量むらが抑制され、且つ、主走査方向Yの中央部に比べて主走査方向の両端部の光量が大きくなったものとなる。すなわち、図7(f)に示したものと同等の光量分布が得られることになる。
<実施の形態4>
本実施の形態は、実施の形態1とほぼ同様であるが、実施の形態1では各グループGr.1〜Gr.8に対する供給電流値の調整を行っていたのに対し、本実施の形態では各グループGr.1〜Gr.8に対する供給電流値自体は同じ大きさとし、各グループGr.1〜Gr.8に電流を供給する期間の調整を行うようにしたものである。したがって、本実施の形態では、各グループGr.1〜Gr.8に対する電流の供給を、断続的に行うようにしている。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図11は、本実施の形態で用いられる光源コントローラ93の構成の一例を説明するためのブロック図である。この光源コントローラ93は、グループGr.1を構成する5個の発光素子52を駆動する第1ドライバ931と、グループGr.2を構成する5個の発光素子52を駆動する第2ドライバ932と、グループGr.3を構成する5個の発光素子52を駆動する第3ドライバ933と、グループGr.4を構成する5個の発光素子52を駆動する第4ドライバ934と、グループGr.5を構成する5個の発光素子52を駆動する第5ドライバ935と、グループGr.6を構成する5個の発光素子52を駆動する第6ドライバ936と、グループGr.7を構成する5個の発光素子52を駆動する第7ドライバ937と、グループGr.8を構成する5個の発光素子52を駆動する第8ドライバ938とを備えている。
図12は、本実施の形態において光源コントローラ93から発光素子アレイ53を構成する各グループGr.1〜Gr.8に出力される駆動信号の一例を示すタイミングチャートである。
本実施の形態では、光源コントローラ93から各グループGr.1〜Gr.8に対し、発光周期Pで駆動信号が供給される。なお、図12において、「ON」は予め決められた大きさの電流が供給されている状態を、「OFF」は電流の供給が停止されている状態を、それぞれ意味している。また、1つの発光周期Pにおいて、グループGr.1に対する駆動信号がONとなる期間を第1期間P1、グループGr.2に対する駆動信号がONとなる期間を第2期間P2、グループGr.3に対する駆動信号がONとなる期間を第3期間P3、グループGr.4に対する駆動信号がONとなる期間を第4期間P4、グループGr.5に対する駆動信号がONとなる期間を第5期間P5、グループGr.6に対する駆動信号がONとなる期間を第6期間P6、グループGr.7に対する駆動信号がONとなる期間を第7期間P7、グループGr.8に対する駆動信号がONとなる期間を第8期間P8、とそれぞれ呼ぶことにする。
ここで、本実施の形態では、第3期間P3、第4期間P4、第5期間P5および第6期間P6よりも、第2期間P2および第7期間P7の方が、より長時間に設定されている。また、第2期間P2および第7期間P7よりも、第1期間P1および第8期間P8の方が、より長時間に設定されている。なお、この例では、第3期間P3、第4期間P4、第5期間P5および第6期間P6が同じ長さに、また、第2期間P2および第7期間P7が同じ長さに、さらに、第1期間P1および第8期間P8が同じ長さに、それぞれ設定されている。
このような駆動信号を各グループGr.1〜Gr.8に供給した場合、主走査方向両端に位置するグループGr.1およびグループGr.8のそれぞれの光量は、それぞれの内側に位置するグループGr.2およびグループ7のそれぞれの光量よりも多くなる。また、グループGr.2およびグループ7のそれぞれの光量は、これらの内側すなわち主走査方向中央側に位置するグループGr.3〜Gr.6のそれぞれの光量よりも多くなる。
したがって、この構成を採用した場合においても、読み取り位置Rでは、主走査方向Yの中央部に比べて両端部側に照射される光量が増加することになる。
なお、実施の形態1〜4においては、案内部70を導光部材71と拡散部材72とによって構成していたが、これに限られるものではなく、例えば導光部材71の出射面71bに直接凹凸を形成することによって構成してもかまわない。
また、実施の形態1〜4では、発光素子52として白色LEDを用いていたが、これに限られるものではなく、例えば有機EL(Electro-Luminescence)素子等を用いるようにしてもよい。
さらに、実施の形態1〜4では、基板51上に発光素子52を主走査方向Yに一列に並べることによって発光素子アレイ53を構成していたが、これに限られるものではなく、例えば千鳥状に配列するものであってもかまわない。
10…原稿送り装置、30…CIS(Contact Image Sensor)、40…スキャナ装置、43…フルレートキャリッジ、44A…光源装置、44B…光源ミラー、45…ハーフレートキャリッジ、47…結像用レンズ、48…CCDイメージセンサ、49…制御・画像処理ユニット、50…発光部、51…基板、52…発光素子、53…発光素子アレイ、70…案内部、71…導光部材、71a…入射面、71b…出射面、72…拡散部材、72a…入射面、72b…出射面、80…信号処理部、81…第1画像処理回路、82…第2画像処理回路、90…制御部、91…メインコントローラ、92…センサコントローラ、93…光源コントローラ、94…スキャンコントローラ、95…搬送コントローラ

Claims (7)

  1. 複数の発光素子を原稿の主走査方向に並べて配置した発光素子列と、
    前記発光素子列から入射した光を導き、当該光を前記原稿の読み取り位置に向けて拡散させて出射する案内部と、
    前記発光素子列から前記案内部を介して光が照射された前記読み取り位置からの反射光を受光する受光部と、
    前記受光部による前記原稿の前記読み取り位置を副走査方向に移動させる走査部と
    を含む画像読み取り装置。
  2. 前記案内部は、前記発光素子列からの光を入射させるための入射面と当該光を出射させるための出射面とを備え、
    前記出射面は、前記読み取り位置にある前記原稿よりも主走査方向の長さが大きく設定されるとともに当該出射面の主走査方向の両端位置が当該原稿の主走査方向の両端位置よりも外側に配置され、
    前記入射面は、前記出射面よりも主走査方向の長さが小さく設定されるとともに当該入射面の主走査方向の両端位置が当該出射面の主走査方向の両端位置よりも内側に配置され、且つ、前記発光素子列よりも主走査方向の長さが大きく設定されるとともに当該発光素子列の主走査方向の両端位置が当該入射面の主走査方向の両端位置よりも内側に配置されること
    を特徴とする請求項1記載の画像読み取り装置。
  3. 前記案内部は、前記発光素子列からの光を入射させるための入射面と当該光を出射させるための出射面とを備え、
    前記出射面は、前記発光素子列における前記複数の発光素子の配置間隔よりも短い間隔で形成された凹凸を有していることを特徴とする請求項1または2記載の画像読み取り装置。
  4. 前記読み取り位置から前記受光部に向かう光路中に設けられ、当該読み取り位置からの反射光を前記受光部に結像させる結像部をさらに含み、
    前記出射面において、前記主走査方向の中央部の凹凸の深さよりも両端部における凹凸の深さが小さいことを特徴とする請求項3記載の画像読み取り装置。
  5. 前記出射面において、前記主走査方向の中央部の凸部の間隔よりも両端部における凸部の間隔が大きいことを特徴とする請求項4記載の画像読み取り装置。
  6. 複数の発光素子を並べて配置した発光素子列と、
    前記発光素子列に沿って当該発光素子列と対向するように形成され当該発光素子列からの光が入射する入射面と、当該入射面と対向するように形成され当該入射面を介して入射した光を拡散させて出射する出射面とを有する案内部と
    を含む線状光源装置。
  7. 前記入射面は、前記発光素子列よりも当該発光素子列の配列方向の長さが大きく設定されるとともに、当該入射面の配列方向の両端が当該発光素子列の配列方向の両端よりも外側に配置され、
    前記出射面は、前記入射面よりも配列方向の長さが大きく設定されるとともに、当該出射面の配列方向の両端が当該入射面の配列方向の両端よりも外側に配置されること
    を特徴とする請求項6記載の線状光源装置。
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