JP3044848B2 - Image reading device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は画像読取装置に関し、特
に複数の微少な発光素子、例えばＬＥＤを所定のピッチ
で配列したＬＥＤアレイ等の照明手段と複数の集光性レ
ンズ、例えば屈折率分布型レンズを所定のピッチで配列
した光学手段を利用して原稿面上の画像を読取るデータ
通信、ファクシミリ通信、ワードプロセッサ等に好適な
画像読取装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image reading apparatus, and more particularly to an illumination means such as an LED array in which a plurality of minute light emitting elements, for example, LEDs are arranged at a predetermined pitch, and a plurality of light collecting lenses, for example, a refractive index distribution. The present invention relates to an image reading apparatus suitable for data communication, facsimile communication, word processor, etc. for reading an image on a document surface using optical means in which mold lenses are arranged at a predetermined pitch.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より画像読取装置では照明手段とし
て複数の発光素子、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を
高密度に配列した発光ダイオードアレイ（ＬＥＤアレ
イ）を用いて、原稿面上の画像を照明し、該画像を光学
手段を用いて感光体や静電記録体、そしてＣＣＤ等の画
像読取手段面上に形成して、該画像を読取っている。こ
のような画像読取装置が例えば特開平１−１４４７７１
号公報や特開平１−２２２５６２号公報で提案されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, an image reading apparatus illuminates an image on a document surface by using a plurality of light-emitting elements, for example, a light-emitting diode array (LED array) in which light-emitting diodes (LEDs) are densely arranged. The image is formed on an image reading means such as a photoreceptor, an electrostatic recording medium, and a CCD using an optical means, and the image is read. Such an image reading device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-147777.
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-222562.

【０００３】図９は従来の画像読取装置の要部概略図で
ある。同図においては複数のＬＥＤ９２ａ，９２ｂ，・
・・を一方向に配置したＬＥＤアレイ９３からの光束で
照明した原稿面９４上の画像９５を複数の屈折率分布型
レンズ９７ａ，９７ｂ，９７ｃ・・・を一方向に配列し
た光学手段９１によりＣＣＤ等の画像読取手段９６面上
に形成している。そして該画像９５を画像読取手段９６
でデジタル的に読取っている。FIG. 9 is a schematic view of a main part of a conventional image reading apparatus. In the figure, a plurality of LEDs 92a, 92b,.
An image 95 on a document surface 94 illuminated with a light beam from an LED array 93 in which light is distributed in one direction by an optical means 91 in which a plurality of gradient index lenses 97a, 97b, 97c... It is formed on the surface of image reading means 96 such as a CCD. Then, the image 95 is read by the image reading means 96.
And read digitally.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】最近の画像読取装置で
は、例えば特開昭６３−２２６６２１号公報等で提案さ
れているように光学手段として複数の集光性レンズを一
定の間隔をあけて配置したレンズアレイより成る光学手
段を用いたものが提案されている。そして、このような
光学手段を用いて装置全体の小型化及び簡素化を図って
いる。In a recent image reading apparatus, a plurality of condensing lenses are arranged at regular intervals as optical means as proposed in, for example, JP-A-63-226621. One using an optical means comprising a lens array described above has been proposed. The size of the entire apparatus is reduced and simplified by using such optical means.

【０００５】図３はこのような複数の集光性レンズ７
ａ，７ｂ，・・・を一定のピッチＰＬで配列したレンズ
アレイより成る光学手段の要部概略図である。FIG. 3 shows a plurality of such condensing lenses 7.
It is a principal part schematic diagram of the optical means consisting of a lens array in which a, 7b,... are arranged at a constant pitch PL.

【０００６】一般に図９に示すような複数の集光性レン
ズを連続的に一列に配置した１ライン型の光学手段９１
と発光素子を連続的に一列に配置した１ライン型の照明
手段９３とを用いて原稿面９４上の画像９５を読取ると
きの画像読取手段９６面上の照度分布は例えば図１０の
曲線１０１のようになる。In general, a one-line type optical means 91 in which a plurality of condensing lenses as shown in FIG.
When the image 95 on the document surface 94 is read using the one-line type illuminating unit 93 in which the light emitting elements are continuously arranged in a line, the illuminance distribution on the surface of the image reading unit 96 is, for example, a curve 101 shown in FIG. Become like

【０００７】即ち、照明手段９３や光学手段９１の各要
素の配列、径、重なり度に応じた照度分布のムラが発生
し、読取り画像に明暗の筋が発生し、この結果画像の読
取精度が低下してくるという問題点があった。That is, unevenness of the illuminance distribution according to the arrangement, diameter, and degree of overlap of each element of the illuminating means 93 and the optical means 91 occurs, and a streak of light and dark occurs in the read image. There was a problem that it decreased.

【０００８】このときの読取り画像の明暗の筋（照度分
布のムラ）は図３のような複数の集光性レンズを一定の
ピッチＰＬで配列した光学手段１を用いると図１０の曲
線１０２で示すように更に増大し、それに伴い画像読取
精度が更に低下してくるという問題点があった。[0008] At this time, the streaks of light and dark (unevenness of the illuminance distribution) of the read image can be represented by a curve 102 in FIG. 10 by using the optical means 1 in which a plurality of light collecting lenses are arranged at a constant pitch PL as shown in FIG. As shown, there is a problem that the image reading accuracy further increases and the image reading accuracy further decreases.

【０００９】本発明は複数の集光性レンズを一定のピッ
チで配列した光学手段を用いて装置全体の簡素化を図っ
たときの読取画像の明暗の筋を適切に構成した照明手段
を用いることにより少なくし、高精度な画像読取りを可
能とした画像読取装置の提供を目的とする。According to the present invention, there is provided an illuminating means having a light and dark line of a read image which is appropriately configured when the entire apparatus is simplified by using an optical means in which a plurality of condensing lenses are arranged at a constant pitch. It is an object of the present invention to provide an image reading apparatus capable of reading an image with high accuracy by reducing the number of images.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の画像読取装置
は、複数の発光素子をピッチＰＳで配列した照明手段か
らの光束で原稿面上を照明し、該原稿面上の画像を複数
の集光性レンズをピッチＰＬで配置した光学手段により
画像読取手段面上に形成し、該画像を読取る際、該ピッ
チＰＳとピッチＰＬはｎを正の整数としたときAn image reading apparatus according to the present invention illuminates a document surface with a light beam from an illuminating means in which a plurality of light emitting elements are arranged at a pitch PS, and collects images on the document surface into a plurality of collections. An optical lens is formed on an image reading means surface by optical means arranged at a pitch PL, and when the image is read, the pitch PS and the pitch PL are such that n is a positive integer.

【００１１】[0011]

【数２】 なる条件を満足することを特徴としている。(Equation 2) It is characterized by satisfying certain conditions.

【００１２】又、本発明では前記集光性レンズは屈折率
分布型レンズであり、その有効径をＤとしたときＰＬ＞
Ｄであることを特徴としている。In the present invention, the light-collecting lens is a gradient index lens, and when its effective diameter is D, PL>
D.

【００１３】[0013]

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部斜視図、図２
は図１の光路を展開した説明図である。FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram in which the optical path of FIG. 1 is developed.

【００１４】図中１は光学手段であり、複数の集光性レ
ンズ７ａ，７ｂ，７ｃ・・・を一定のピッチＰＬで１次
元方向（Ｘ方向）に配列した構成より成っている。図３
に光学手段１の斜視図を示す。本実施例では集光性レン
ズ７ａ，７ｂ，７ｃ・・・を直径Ｄの屈折率分布型レン
ズより構成している。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical means, which is constituted by arranging a plurality of light collecting lenses 7a, 7b, 7c... At a constant pitch PL in a one-dimensional direction (X direction). FIG.
2 shows a perspective view of the optical means 1. In this embodiment, the condensing lenses 7a, 7b, 7c,... Are composed of gradient index lenses having a diameter D.

【００１５】３は照明手段であり、液晶シャッタ・アレ
イや複数の発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・・を一定のピ
ッチＰＳで１次元方向（Ｘ方向）に配列した構成より成
っている。本実施例では発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・
・を発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成している。この
為、以下照明手段３をＬＥＤアレイともいう。４は原稿
面、５は原稿面４上の光学手段１で結像される領域の画
像を示している。６は画像読取手段であり、ＣＣＤより
成っている。Numeral 3 denotes an illuminating means, which has a configuration in which a liquid crystal shutter array and a plurality of light emitting elements 2a, 2b, 2c... Are arranged at a constant pitch PS in a one-dimensional direction (X direction). In this embodiment, the light emitting elements 2a, 2b, 2c,.
Is composed of a light emitting diode (LED). For this reason, the illumination means 3 is hereinafter also referred to as an LED array. Reference numeral 4 denotes an original surface, and reference numeral 5 denotes an image of an area formed by the optical means 1 on the original surface 4. Reference numeral 6 denotes an image reading means, which comprises a CCD.

【００１６】本実施例では原稿面４上の画像５を照明手
段３からの光束で照明する。そして光学手段１により該
画像５を画像読取手段６面上に形成し、該画像読取手段
６により画像５をデジタル的に読取っている。そして原
稿面４をＹ方向に一定速度で移動させることにより原稿
面４上の画像を２次元的に画像読取手段６で順次読取っ
ている。In this embodiment, the image 5 on the document surface 4 is illuminated with the light beam from the illumination means 3. The image 5 is formed on the surface of the image reading means 6 by the optical means 1, and the image 5 is digitally read by the image reading means 6. Then, the image on the document surface 4 is sequentially read two-dimensionally by the image reading means 6 by moving the document surface 4 at a constant speed in the Y direction.

【００１７】一般に均一輝度の面光源を本実施例で用い
た集光性レンズのファイバー素子で結像したときの像面
上の照度分布は図４に示すように光軸（Ｚ軸）を中心に
釣り鐘状となる。ここで例えばＸ軸方向の照度は、光軸
上の照度をＥ₀ 、最大画角のＸ軸上の点をＸ₀ とする
と、点Ｘにおける照度Ｅ（Ｘ）はIn general, the illuminance distribution on the image plane when a surface light source having uniform luminance is formed by the fiber element of the condensing lens used in the present embodiment is centered on the optical axis (Z axis) as shown in FIG. It becomes bell-shaped. Here, for example, assuming that the illuminance in the X-axis direction is E ₀ on the optical axis and X ₀ is a point on the X-axis at the maximum angle of view, the illuminance E (X) at the point X is

【００１８】[0018]

【数３】 となる。(Equation 3) Becomes

【００１９】本実施例では光学手段１を図１、図２に示
すように複数の集光性レンズ７ａ，７ｂ・・・をピッチ
ＰＬで配列し、集光性レンズ間に一定の隙間が出来るよ
うに構成している。即ち、集光性レンズの直径をＤとし
たときＰＬ＞Ｄとなるようにしている。これにより集光
性レンズの数を少なくし、光学手段の構成を簡素化し、
コストダウンを図っている。In this embodiment, a plurality of light collecting lenses 7a, 7b... Are arranged at a pitch PL as shown in FIGS. It is configured as follows. That is, when the diameter of the light collecting lens is D, PL> D is satisfied. This reduces the number of condenser lenses, simplifies the configuration of the optical means,
We are trying to reduce costs.

【００２０】一方、集光性レンズの数を少なくしたこと
により画像読取系としての明るさが低下すると共に画像
読取面上での照度分布のムラが更に増大してくる。そこ
で、本実施例では照明手段を前述の如く構成することに
より照度分布のムラを少なくし、画像読取精度の低下を
防止している。On the other hand, by reducing the number of condensing lenses, the brightness of the image reading system is reduced and the unevenness of the illuminance distribution on the image reading surface is further increased. Thus, in the present embodiment, the illumination means is configured as described above to reduce unevenness in the illuminance distribution and prevent a reduction in image reading accuracy.

【００２１】即ち、集光性レンズ７ａ，７ｂ・・・の配
列ピッチＰＬと発光素子２ａ，２ｂ・・・の配列ピッチ
ＰＳとがｎを正の整数としたときＰＳ＝ＰＬ／ｎとなる
ようにしている。尚、図２の本実施例ではｎ＝３の場合
を示している。又、このときＬＥＤアレイを各々のＬＥ
Ｄが各々集光性レンズの光軸上に位置するように配置す
ると画像読取面上では筋状の照度ムラが生じてくる場合
がある。That is, the arrangement pitch PL of the condensing lenses 7a, 7b... And the arrangement pitch PS of the light emitting elements 2a, 2b. I have to. Note that the present embodiment in FIG. 2 shows a case where n = 3. At this time, the LED array is connected to each LE.
If D is arranged so as to be located on the optical axis of the condensing lens, streak-like illuminance unevenness may occur on the image reading surface.

【００２２】そこで本実施例では光学手段１と照明手段
３を前述の如く構成すると共に照明手段３をＸ軸方向に
移動可能となるように配置し、画像読取手段６面上の照
度分布がなるべく均一となるように調整している。Therefore, in this embodiment, the optical means 1 and the illuminating means 3 are configured as described above, and the illuminating means 3 is arranged so as to be movable in the X-axis direction, so that the illuminance distribution on the surface of the image reading means 6 is minimized. It is adjusted to be uniform.

【００２３】本実施例では以上のような構成により、画
像読取手段６面上の照度分布のムラを図５の実線で示す
従来の照度分布５１より点線で示す照度分布５２の如く
補正している。In this embodiment, with the above configuration, the unevenness of the illuminance distribution on the surface of the image reading means 6 is corrected from the conventional illuminance distribution 51 shown by the solid line in FIG. 5 to the illuminance distribution 52 shown by the dotted line. .

【００２４】即ち、照度分布の光量ピッチのムラΔＩ１
をムラΔＩ２となるように補正している。これにより原
稿面４上の画像５を高精度に読取っている。That is, the irregularity ΔI1 of the light quantity pitch of the illuminance distribution
Is corrected to be uneven ΔI2. Thus, the image 5 on the document surface 4 is read with high accuracy.

【００２５】図６は本発明の実施例２の要部概略図であ
り、図２と同様に光路を展開した状態で示している。FIG. 6 is a schematic view of a main part of a second embodiment of the present invention, in which an optical path is developed similarly to FIG.

【００２６】本実施例では光学手段の集光性レンズの配
列ピッチＰＬと照明手段の発光素子の配列ピッチＰＳと
がＰＳ＝ＰＬ／２となるようにしている。一般に画像読
取面において集光性レンズの隙間（図２の領域Ａ）に相
当する領域は他の領域に比べて照度が低下してくる。In this embodiment, the arrangement pitch PL of the converging lenses of the optical means and the arrangement pitch PS of the light emitting elements of the illumination means are set to PS = PL / 2. Generally, the area corresponding to the gap (area A in FIG. 2) between the condensing lenses on the image reading surface has lower illuminance than the other areas.

【００２７】そこで本実施例では図６に示すように、こ
の領域Ａに相当する位置に照明手段３の発光素子が位置
するようにし、更に該発光素子の出力が他の位置にある
発光素子の出力に比べて高くなるようにしている。これ
により画像読取面上における照度分布のムラを良好に補
正している。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the light-emitting element of the illuminating means 3 is located at a position corresponding to the area A, and the output of the light-emitting element is the same as that of the light-emitting element at another position. It is set to be higher than the output. Thus, unevenness of the illuminance distribution on the image reading surface is favorably corrected.

【００２８】尚、本発明における光学手段としては、例
えば図７に示すように複数の集光性レンズを一定のピッ
チで配列したレンズアレイを複数列（同図では２列）設
けたものを用いても良い。又、これに応じて照明手段の
発光素子を一定のピッチで配列したＬＥＤアレイを複数
列設けたものを用いても良い。As the optical means in the present invention, for example, as shown in FIG. 7, a lens array provided with a plurality of rows (two rows in FIG. 7) in which a plurality of condensing lenses are arranged at a constant pitch is used. May be. Accordingly, a plurality of LED arrays in which the light emitting elements of the illumination means are arranged at a constant pitch may be used.

【００２９】照明手段としては図８に示すように１つに
限らず２つの照明手段３ａ，３ｂを用いて原稿面４を２
方向から照明するようにしても良い。The illuminating means is not limited to one as shown in FIG.
You may make it illuminate from a direction.

【００３０】[0030]

【発明の効果】本発明によれば前述の如く光学手段の集
光性レンズと照明手段の発光素子とが一定の関係となる
ように構成することにより、装置全体の簡素化を図りつ
つ、画像読取面上の照度分布のムラを少なくし、高精度
な画像読取りが可能な画像読取装置を達成することがで
きる。According to the present invention, as described above, the condensing lens of the optical means and the light emitting element of the illuminating means are configured to have a fixed relationship, thereby simplifying the entire apparatus and improving the image quality. It is possible to reduce the unevenness of the illuminance distribution on the reading surface and achieve an image reading device capable of reading an image with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施例１の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図２】図１の光路を展開したときの説明図FIG. 2 is an explanatory view when the optical path of FIG. 1 is developed.

【図３】図１の一部分の拡大斜視図FIG. 3 is an enlarged perspective view of a part of FIG. 1;

【図４】集光性レンズファイバー素子の像面上の照度分
布の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of an illuminance distribution on an image plane of a converging lens fiber element.

【図５】図１の画像読取面上の照度分布の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of an illuminance distribution on the image reading surface of FIG. 1;

【図６】本発明の実施例２の概略図FIG. 6 is a schematic diagram of Embodiment 2 of the present invention.

【図７】本発明に係る光学手段の他の一実施例の説明図FIG. 7 is an explanatory view of another embodiment of the optical means according to the present invention.

【図８】本発明の係る照明手段の他の一実施例の説明図FIG. 8 is an explanatory view of another embodiment of the lighting means according to the present invention.

【図９】従来の画像読取装置の要部概略図FIG. 9 is a schematic view of a main part of a conventional image reading apparatus.

【図１０】図９の画像読取面上における照度分布の説明
図FIG. 10 is an explanatory diagram of an illuminance distribution on the image reading surface of FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光学手段 ２ａ，２ｂ・・・ 発光素子 ３ 照明手段 ４ 原稿面 ５ 画像読取部分 ６ 画像読取手段 ７ａ，７ｂ，・・，８ 集光性レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical means 2a, 2b ... Light emitting element 3 Illumination means 4 Original surface 5 Image reading part 6 Image reading means 7a, 7b, ..., 8 Condensing lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−248271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−10122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−76357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−34764（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−8054（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−167453（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−68351（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−184962（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−25261（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−97955（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/028 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-248271 (JP, A) JP-A-63-10122 (JP, A) JP-A-62-76357 (JP, A) JP-A-59-1984 34764 (JP, A) JP-A-4-8054 (JP, A) JP-A-62-167453 (JP, U) JP-A-62-268351 (JP, U) JP-A-58-184962 (JP, U) Japanese Utility Model Application Showa 64-25261 (JP, U) Japanese Utility Model Application Showa 63-97955 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) H04N 1/028

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 複数の発光素子をピッチＰＳで配列した
照明手段からの光束で原稿面上を照明し、該原稿面上の
画像を複数の集光性レンズをピッチＰＬで配置した光学
手段により、画像読取手段面上に形成し、該画像を読取
る際、該ピッチＰＳとピッチＰＬはｎを正の整数とした
とき 【数１】 なる条件を満足することを特徴とする画像読取装置。1. A document surface is illuminated with a light beam from an illuminating unit in which a plurality of light emitting elements are arranged at a pitch PS, and an image on the document surface is illuminated by an optical unit having a plurality of condensing lenses arranged at a pitch PL. When the image is read on the surface of the image reading means and the image is read, the pitch PS and the pitch PL are obtained when n is a positive integer. An image reading apparatus characterized by satisfying the following conditions. 【請求項２】 前記集光性レンズは屈折率分布型レンズ
であり、その有効径をＤとしたときＰＬ＞Ｄであること
を特徴とする請求項１の画像読取装置。2. The image reading apparatus according to claim 1, wherein said converging lens is a gradient index lens, and when an effective diameter thereof is D, PL> D. 【請求項３】 前記発光素子は発光ダイオードから成っ
ていることを特徴とする請求項２の画像読取装置。3. The image reading apparatus according to claim 2, wherein said light emitting element comprises a light emitting diode.