JPH03212058A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像読み取り装置に関し、詳しくは、ファ
クシミリ、イメージスキャナ等に用いられる画像読み取
り装置に関するものである。

〔従来の技術〕

画像読み取り装置は、画像を微小な画素に分解して読み
取るフォトセンサ等の受光素子をアレイ状に並べておき
、この受光素子アレイを画像面に沿って走査することに
よって、画像情報を読み取るものである。画像情報を正
確に読み取るには、画像面に充分な光量の光を照射する
ための発光機構が必要である。従来の画像読み取り装置
における発光機構としては、ＬＥＤ等の発光素子を受光
素子と同じようにアレイ状に並べておき、発光素子から
照射された光を画像面で反射させて受光素子に入力させ
るようにしている。

第１０図は、従来における一般的な画像読み取り装置の
構造を示している。回路基板２に搭載されたフォトセン
サｌの受光面には、光を導くコア部３ａがクラッド部３
ｂで覆われた先導波体３の端面が対面し、先導波体３は
垂直下方に向けて配置されていて、光導波体３の他端面
が原稿４の画像面に近接して配置されている。光導波体
３は、装置本体となる基台６に取り付けられている。

先導波体３の側方には、前記回路基板２とは別の回路基
板５ａに搭載されたＬＥＤ５が装着されている。ＬＥＤ
５は、光導波体３の先端近くに＠：ｌめ下方を向いて配
置され、ＬＥＤ５から照射された光で光導波体３の端面
直下の画像面に効率良く光を照射するとともに、原稿４
の画像面で反射された光が垂直方向に配置された光導波
体３に良好に入力されるようにしている。そして、Ｌ　
Ｅ　Ｄ　５を斜め向きに配置するために、ＬＥＤ５およ
び回路基板５ａは、基台６の傾斜面に装着されている。

前記したフォトセンサｌの搭載回路基板２は、ビス２３
等で基台６の上面に取り付は固定されている。基台６の
上方には、フォトセンサ１および回路基板２を覆うカバ
ー６ａが取り付けられている。

なお、フォトセンサ１およびＬＥＤ５は、図中紙面に垂
直な方向に沿って多数がアレイ状に並設されて、直下の
画像を線状に読み取ることにより、読み取り範囲全長に
わたる画像の読み取りを可能としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記のような従来の画像読み取り装置では、
画像の読み取り範囲の全長にわたって、画素を構成する
フォトセンサｌの長さに対応したＬＥＤ５を並べて設置
しておかなければならず、ＬＥ、Ｄアレイの製造が面倒
であるとともにコスト的にも高くつくという問題があっ
た。また、画像の読み取り範囲が長くなると、ＬＥＤ５
の制御用回路が長くなり、回路基板５ａの製造コストも
高くついていた。なお、このような問題は、受光素子で
あるフォトセンサ１の配置構造についても同様のことが
言える。

さらに、従来の画像読み取り装置では、ＬＥＤ５の光を
直接、画像面に当てるようにしているので、光の当て方
を適切にするために、ＬＥＤの設置位置や姿勢制御に制
約があったり、手間がかかったりするという問題もあっ
た。

そこで、この発明の課題は、前記のようなフォトセンサ
すなわち受光素子とＬＥＤアレイすなわち発光素子とを
備えた画像読み取り装置において、構造を簡略化して製
造および組み立てを容易にしコスト削減を図ることので
きる画像読み取り装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決する、この発明にかかる画像読み取り装
置のうち、請求項１記載の発明は、画像面に光を照射す
る発光素子と、画像面からの反射光による画像情報を受
け取る受光素子とを備えている画像読み取り装置であっ
て、発光素子および受光素子と画像面の間に光導波路が
設けられ、少なくとも発光素子の光導波路が、画像面側
の端面において発光素子側の端面よりも拡がるように形
成されている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
複数組の発光素子および受光素子が画像の読み取り範囲
の長さ方向に沿って交互に配置され、間隔をおいて配置
された各組の発光素子および受光素子のそれぞれの光導
波路が、画像面側の端面において、発光素子および受光
素子側の端面より拡がるとともに隣り合う組の導波路が
互いに連続するように形成されている。

〔作　　用〕

請求項１記載の発明によれば、発光素子と画像面の間に
設けられた光導波路のうち、少なくとも発光素子の光導
波路が、画像面側の端面において発光素子側の端面より
も拡がるように形成されているので、発光素子の真下だ
けでなく、より広い範囲の画像面に均等に光を照射する
ことが可能になる。例えば、１個の発光素子に設けた光
導波路の画像面側の端面が装置全体の読み取り範囲の全
長にわたるように拡がっていれば、１個の発光素子で画
像の読み取り範囲の全長に光を照射することができる。

同じようにして、画素数よりも少数の発光素子と、各発
光素子につながる数個の光導波路とで、画像の読み取り
範囲の全長に光を照射することもできる。

なお、受光素子についても、ひとつの搭載チ・７プ上に
複数個の受光素子をまとめて設けておき、このチップに
つながる個々の光導波路を、画像面側の端面で拡げてお
いて画像の読み取り範囲の全長にわたる読み取りを可能
とするように構成しておけば、同じように、１個所もし
くは数個所の受光素子チップで画像の読み取り範囲全体
の画像情報を読み取ることができる。

発光素子や受光素子が複数組に分割されている場合、光
導波路が素子側から画像面側まで同じ幅で配置されてい
る場合は、各組の発光素子同士または受光素子同士の中
間部分では、光導波路から離れているので、画像面がｌ
１ｔｆ　＜なったり、画像が読み取れなくなったりする
が、前記したように、光導波路が画像面側において拡が
っておれば、前記中間部分まで光を照射したり、中間部
分の画像も読み取ったりすることができ、画像の読み取
り範囲の全長にわたって、良好に光を照射し画像を読み
取りことができる。

さらに、発光素子と画像面の間にも光導波路が設けられ
ているので、発光素子および受光素子の設置位置や設置
姿勢に関わらず、画像面の任意の位置および方向に光を
当てて、画像情報を読み取ることができる。

請求項２記載の発明によれば、上記実施例１記載の発明
を実施する際に、複数組の発光素子と受光素子を画像の
読み取り範囲の長さ方向に沿って交互に配置することに
よって、発光素子および受光素子をまとめて効率良く配
置でき、搭載回路基板の構造も簡単になる。

この場合、各組の発光素子および受光素子は飛び飛びに
配置されるので、そのままでは画像読み取り範囲の全長
にわたって光を均一照射したり画像を読み取ったりする
ことができないが、請求項２記載の発明発明では、間隔
をおいて配置された各組の発光素子または受光素子のそ
れぞれの光導波路を、画像面側の端面において発光素子
および受光素子側の端面よりも拡げておくとともに、隣
合う組の導波路が互いに連続するように形成しているの
で、読み取り範囲の全長わたって画像をむらなく連続し
て読み取ることができる。

〔実　施　例〕

ついで、この発明の実施例を、図を参照しながら、以下
に説明する。

第１図および第３図は、この発明にかかる画像読み取り
装置を、画像の読み取り線と平行な方向の断面で示し、
第２図は画像の読みをり線と直交する方向の断面を示し
ている。第２図に示すように、ひとつの回路基板２０の
表面は、一定の間隔をあけて、フォトセン号等からなる
受光素子１０と、１．、　Ｅ　Ｄ等からなる発光素子５
０が搭載されている。

第１図に示すように、発光素子５０は、画像読み取り装
置のほぼ中央の１個所のみに設けられている。この発光
素子５０は、光９の大きなひとつの発光素子単体であっ
てもよいし、複数の発光素子単位がアレイ状に並んだ集
合体であっもよい。

第３図に示すように、受光素子１０は、個々の画素に対
応する受光素子１０が、ひとつの受光素子子ツブ１１に
まとめてアレイ状に形成されたものを用いており、この
受光素子チップ１１が、発光素子５０と同じように、画
像読み取り装置のほぼ中央の１　（ＩＩ所のみに設けら
れている。

受光素子１０の受光面および発光素子５０の発光面には
、先導波体３０の一端面が配置されている。光導波体３
０の他端面は、原稿４０の画像面に近接する位置に配置
されている。先導波体３０は、受光素子ｌＯの受光面に
対面して光導波路となるコア部３１および発光素子５０
の発光面に対面して光導波路となるコア部７１と、各コ
ア部３１．７１の周囲を覆うクラッド部３２で構成され
ている。

第１図に示すように、発光素子５０の光導波路となるコ
ア部７１は、上端が発光素子５０の発光面に対面する幅
を有するとともに、下端が画像の読み取り全長にわたる
ようにテーパー状に拡大形成された１本のコア部７１で
構成されている。受光素子１０の光導波路となるコア部
３１は、第３図に示すように、受光素子チップ１１の個
々の受光素子１０に対面する多数の通路状をなすコア部
３１が、画像面側の端面に向けてそれぞれの間隔が拡が
るように形成されていて、複数のコア部３１が末広がり
状に拡がった状態に配置されている受光素子１０および
発光素子５０は、前記したＬＥＤあるいはフォトセンサ
のほか、既知の画像読み取り装置その他の電子機器類で
利用されている、通常の光電変換素子や発光体のなかか
ら適当なものを選択して用いることができる。

先導波体３０は、各種の光学装置において光導波路を構
成するために用いられているのと同様の構造および材料
からへるものが使用できる。例えば、ガラスや高分子等
の透明材料からなり、屈折率の大きなコア部３１．７１
を配設するとともに、コア部３１．７１の周囲全体を屈
折率が小さいクラッド部３２で覆った構造のものが用い
られる。コア部３１とコア部１７の仕切り部分にもクラ
ッド部３２が形成される。コア部３１．７１の一端面か
ら入った光は、コア部３１．７１とクラッド部３２の境
界面で反射しながらコア部３１．７１の他端面へと伝達
される。

コア部３１．７１およびクラッド部３２の具体的な材料
としては、ポリカーボネート、エポキシ系、アクリル系
の樹脂、あるいはガラス等が用いられ、樹脂やガラスの
組成や配合成分を調整することによって、屈折率の違い
を出すことができる。クラッド部３２には、光の吸収材
や散乱材を混入しておくことにより、分解能を高めるこ
とができる。上記のような材料からなる先導波体３０は
、通常の光導波体と同様に、樹脂やガラスの成形技術あ
るいは薄膜加工技術等を用いて製造されるなお、光導波
体３０は、回路基板２０の表面、または、回路基板２０
とは別の樹脂等からなる支持体または基台（図示せず）
に支持固定させておけばよい。また、回路基板２０や光
導波体３０の全体を覆ってカバー６０が設けられて画像
読み取り装置が構成されている。

第２図に示すように、発光素子５０は、光の照射方向が
回路基板２０の表面に対して斜め下方を向くように搭載
され、コア部７Ｉも斜め下方に延びるように形成されて
いる。そして、受光素子１０側のコア部３１は、発光素
子５０例のコア部７１とは逆方向に傾斜して形成されて
いる。したがって、両方のコア部３１と７１がＶ字状に
組み合わせられていることになる。

上記のような構造の画像読み取り装置では、発光素子５
０から照射された光が、先導波体３０のコア部７１を通
過するうちに、コア部１７の拡大形状にしたがって拡が
り、画像面の全長に照射される。画像面で反射した光、
すなわち画像情報は、そ−れぞれの画素に対応するコア
部３１を経て、受光素子１０に入力され、画像情報が読
み取られる。このとき、受光素子ＩＯ側のコア部３１で
は、個々の画素毎に分離された画像情報を捉えなければ
ならないので、個々の画素毎に分割されたコア部３１が
必要であるが、発光素子５０例のコア部７１では、画像
面の全長に均等に光を照射できさえすればよいので、全
体のコア部７１がつながって一体化されたものを用いる
ことができる。

つぎに、第４図に示す実施例は、上記実施例と発光素子
５０例のコア部７１の構造が異なるものである。この実
施例では、全体がひとつのコア部で形成されているので
なく、複数本に分割形成されたコア部７１が、末広がり
状に配置されているとともに、それぞれのコア部７１自
体も、上端から下端に向かってテーパー状に拡大形成さ
れている。この実施例では、個々のコア部７１から画像
面まで確実かつ均等に光が伝達されるので、発光素子５
０の真下と離れた位置における画像面の明るさの違いが
少なくなる。

以上に説明した各実施例では、発光素子５０および受光
素子ｌＯが、画像読み取り範囲の中央位置に配置されて
いるが、発光素子５０および受光素子１０の配設位置は
、画像読み取り範囲の端部あるいは途中の任意の位置に
設定することができ、その発光素子５０または受光素子
１０の配設位置から拡がるように形成されたコア部３１
．７１が、画像面側の端面で画像読み取り範囲の全長に
わたって配置されるように、光導波路ずなわち二１ア部
３１．７１を形成しておけばよい。

第１図に示すコア部７１は直線的な輪郭形状を有してい
るが、画像面側の端面での光の分布等を考慮して、コア
部７１の輪郭を曲線または曲面状に形成しておくことも
できる。第３図に示すコア部３１および第４図に示すコ
ア部７１は直線状に形成されているが、上記同様に、曲
線状のコア部３１．７１で実施することもできる。コア
部３１．７１が適性な曲率で曲がっていれば、クラッド
部３２で覆われたコア部３１．７１の内部では、光は全
反射しながら一端面から他端面へと確実に伝達されるの
で、コア部３１．７１を直線以外の曲線で形成すると、
より効率的に光の伝達ができる。

つぎに、第５図および第６図に示す実施例は、受光素子
ｌＯ側の構造が前記実施例と異なるものである。この実
施例では、受光素子ｌＯを、画像面の読み取り画素毎に
対応して読み取り範囲全体に均等に配置しているととも
に、各受光素子１０と画像面の間に、それぞれ屈折率分
布型ファイバーレンズ３５からなる光導波路を並べて樹
脂３９で一体化したものを配置している。屈折率分布型
ファイバーレンズ３５は、コア部とクラッド部の屈折率
分布を適当に調整することによって、レンズ作用を持た
せたガラスファイバーであり、画像面で捉えた画像情報
を受光素子ｌＯに伝える際に、レンズによる集光作用で
効率的に正確な画像を読み取ることができる。すなわち
、前記した実施例の光導波体３０は、全体が一体成形さ
れているのに対し、この実施例では、予め製造されたフ
ァイバーレンズ３５を並べて設置しているのである。受
光素子１０と発光素子５０に共通の光導波体３０を用い
ていないので、発光素子５０ｆＪＩＩＩの光導波路は、
コア部１７をクラッド部７２で囲んだ専用の光導波体７
０を用い、ファイバーレンズ３５例の樹脂部分３９と接
合して一体化している。

つぎに、第７図に示す実施例は、発光素子５０と受光素
子１０の光導波路を、仕切りを介して一体形成したもの
である。先導波体３０の中央に仕切り材３６を介して発
光素子用のコア部３１と受光素子用のコア部７１を形成
しており、仕切り材３６の先端では、隣接するコア部３
１とコア部７１が完全に一体になっている。発光素子５
０と受光素子１０は、仕切り材３６の上端両側に背中合
わせに設けられており、発光素子５０から水平方向に照
射された光が、コア部７１とクラッド部３２の境界に設
けられた反射面３７で反射して、下向きに方向を変え、
コア部７１を通過して画像面に照射される。画像面から
の画像情報は、コア部３１を上方に伝わり、コア部３１
とクラッド部３２の境界に設けられた反射面３７で反射
して、水平方向から受光素子１０に入力されるようにな
っている。反射面３７は、コア部３１とクラッド部３２
の単なる境界面でもある程度の反射作用はあるが、通常
の光学素子等で用いられている反射層を形成しておけば
、より好ましい。

但し、上記実施例でも、前記実施例と同様に、発光素子
５０と受光素子ｌＯを下向きに設置しておくこともでき
、その場合には、反射面３７の構成は不要である。仕切
り材３６は、左右のコア部３１．７１を伝わる光を分離
しておければ、例えば、クラッド部３２と同様の材料等
、各種の光遮断材料を用いることができる。

第７図の紙面と垂直な方向における発光素子５０および
受光素子１０および光導波路の構造は、前記した各実施
例と同様の構造が採用できる。

この実施例では、発光素子５０例のコア部７１と受光素
子ｌＯ側のコア部３１が一体化されているので、先導波
体３０を製造する際には、一方のコア部３１または７１
を構成する部品を製造した後、他方のコア部７１または
３１を成形する際に前記部品を埋め込んで同時成形する
等の方法が採用できる。さらに、このとき、第７図に示
すように、発光素子５０、受光素子１０および仕切り材
３６も埋込成形しておけば、光の伝達処理に関係する主
要部分全体が一体形成されることになり、各部品同士の
組み立て精度が正確に設定でき、組み立て製造も容易で
ある。受光素子ｌＯの受光面および発光素子５０の発光
面がコア部３１．７１内に封入されているので、汚れや
異物が付着する心配もなくなる。

第８図および第９図に示す実施例は、上記第７図の紙面
と垂直な方向における光導波路の構造例を模式的に示し
ている。

発光素子５０の単体もしくはアレイ状に並べられた築合
体からなる発光素子チップ５２が、仕切り材３６の片面
上端で長手方向に沿って一定の間隔をあけて複数個配置
されている。仕切り３６材の反対面には、発光素子す、
プ５２の間になる位置に受光素子子ツブＩＩが複数個配
置されている。すなわち、発光素子子ノブ５２と受光素
子子ノブ１１が、同じ方向に沿って交互に配置されてい
ることになる。

発光素子チップ５２の光導波路となるコア部７１は、上
端は発光素子子ノブ５２の発光面に対応する幅であるが
、下端に向けてテーパー状に拡大形成されており、下端
では、隣り合うコア部１７同士が接するように配置され
て、画像面の読み取り範囲全長に連続して均等に光を照
射できるようになっている。

第９図に示すように、受光素子チップ１１側の光導波路
は、コア部３１の上端が、適当な個数毎にまとめられて
受光素子チップ１１の受光面に対面するように配置され
ているとともに、まとめられた各受光素子チップ１１の
それぞれのコア部３１が、下方に向けて末広がり状に間
隔を拡げるように配置されており、コア部３１の下端で
は、画像面の読み取り範囲全長に均等に分布するように
配置されている。なお、コア部３１およびコア部７１等
の第９図と直交する方向における断面構造は、前記した
第７図と同様の構造で実施できる。

この実施例によれば、受光素子チップ１１と発光素子チ
ップ５２を交互に配置しているので、各チップ１１．５
１の搭載接続は、各千ノブ１１．５１の上面に配置され
た回路基板２０等を利用して簡単に行える。受光素子チ
ップ１１および発光素子チップ５２の配置個数を順次増
やすだけで、任意の長さの画像読み取り装置を構成する
ことができ、画像の読み取り長さがいくら増えても、照
射光による画像面の明るさは変わらず、画像の読み取り
性能も低下しない。

以上に説明した、この発明にかかる各実施例においては
、先導波体３０の画像面側の端部で、クラッド３２を切
り欠いてコア部３１の一部を露出させておいたり、コア
部３１の端面を斜めに切断しておいたりすることによっ
て、光導波体３０に光が入り易いようにしておくことが
できる。また、コア部３１およびコア部７１の画像面側
の先端に、カマボッ形をなすレンズを設けておけば、照
射光および反射光を集束させたり偏向させたりして、効
率の良い光の照射および画像読み取りを行うことができ
る。コア部３１．７１の画像面側の端面にハードコート
剤をコーティングしておいたり、マイクロシートガラス
を貼付しておけば、コア部３１．７１の端面が原稿４０
等に接触して摩耗するのを防止することができる。その
他、前記した以外の画像読み取り装置の細部構造につい
ては、通常の画像読み取り装置で採用されている各種の
構造や形状を通用することができる。

この発明にかかる画像読み取り装置は、ファクシミリや
イメージスキャナ、複写機その他、画像を読み取って電
子的に処理する必要のある任意の用途に適用できる。

〔発明の効果〕

以上に述べた、この発明にかかかる画像読み取り装置の
うち、請求項１記載の発明によれば、発光素子と画像面
をつなぐ光導波路が、画像面側において発光素子側より
も拡がるように形成されているので、発光素子を画像面
の読み取り範囲全体に配置しなくてもよくなる。すなわ
ち、例えば、１個所の発光素子からの発光を、光導波路
で拡げて、画像面の読み取り範囲全体に光を照射させた
り、飛び飛びに配置された発光素子からの発光を、画像
面の読み取り範囲全体に均等に明るさのムラなく光を照
射することができる。その結果、発光素子を１個所もし
くは数個所にまとめて配置しておくことができ、発光素
子を集積搭載した発光素子チップ等を利用することによ
って、発光素子の製造や回路基板への組み込み、あるい
は配線接続等を簡略化することができる。したがって、
画像読み取り装置全体の構造も簡略化され、構成部品数
も削減されるので、画像読み取り装置の小型化および低
コスト化にも貢献できる。

さらに、発光素子と画像面の間を光導波路でつないでい
るので、発光素子からの発光を無駄無く画像面に！！６
射させることができるとともに、発光素子の配設位置を
仕立に設定できる。したかつ“Ｃ１前記した従来例のよ
うに、発光素子を受光素子と離れた画像面の近くに１１
／ｉ斜状態で設置するような複雑ム構造をとる必要がな
くなり、発光素子と受光素子を同し回路基板目こ搭載し
て、回路構成を簡略化したり、発光素子と受光素子をひ
とつの部品に組み込んでしまったり、設置スペースが出
来るだけ小さくなるように発光素子の配置を決める等し
て、画像読み取り装置の小型化あるいは構造の簡略化を
図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、複数組の発光素子と受光
素子が画像の読み取り範囲の長さ方向に沿って交互に配
置されているとともに、飛び飛びに間隔をあけて配置さ
れた各組の発光素子または受光素子の光導波路が、画像
面側の端面では全て連続してつながるよかに形成されて
いるので、画像の読み取り範囲全長にわたって良好な画
像読み取りが可能である。発光素子および受光素子が１
方向に並んでいれば、素子部品の取り付けや組み立であ
るいは電気的な接続も容易で効率良く行え、設置スペー
スも少なくて済む。発光素子や受光素子の設置組数を増
やすだけで、画像の読み取り長さを自由に延長でき、広
い範囲の画像を一度に読み取ることのできる画像読み取
り装置を簡単かつ低コストで製造することが可能になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す発光素子側の断面図、
第２図は前図と直交する方向の断面図、第３図は受光素
子側の断面図、第４図は別の実施例における発光素子側
の断面図、第５図は別の実施例における受光素子側の断
面図、第６図は前図と直交する方向の断面図、第７図は
別の実施例の断面図、第８図は要部の模式的斜視図、第
９図は受光素子例の模式的正面図、第１０図は従来例の
断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　画像面に光を照射する発光素子と、画像面からの反
   射光による画像情報を受け取る受光素子とを備えている
   画像読み取り装置であって、発光素子および受光素子と
   画像面の間に光導波路が設けられ、少なくとも発光素子
   の光導波路が、画像面側の端面において発光素子側の端
   面よりも拡がるように形成されていることを特徴とする
   画像読み取り装置。 ２　複数組の発光素子および受光素子が画像の読み取り
   範囲の長さ方向に沿って交互に配置され、間隔をおいて
   配置された各組の発光素子および受光素子のそれぞれの
   光導波路が、画像面側の端面において、発光素子および
   受光素子側の端面より拡がるとともに隣り合う組の導波
   路が互いに連続するように形成されている請求項１記載
   の画像読み取り装置。