JPH1188604A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】簡易な手段によって、読み取り画像の再現性を
高めることができるようにする。 【解決手段】画像読み取り領域Ｐに光を照射するための
第１の光源７Ａと、この第１の光源７Ａから発せられて
上記画像読み取り領域Ｐから反射してきた光を受光する
とともにその受光量に対応した画像信号を出力する光電
変換素子５２とを具備する画像読み取り装置であって、
上記光電変換素子５２に光を照射するための第２の光源
７Ｂを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本願発明は、密着型イメージセンサやフラ
ットベッド型イメージセンサなどの画像読み取り装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のとおり、一般の画像読み取り装置
の基本的な構成は、光源から画像読み取り領域に光を照
射させることにより、その反射光を光電変換素子によっ
て受光させ、その受光量に対応したレベルの画像信号を
上記光電変換素子から出力させるようになっている。上
記光電変換素子としては、具体的には図１７に示すよう
に、フォトトランジスタＴｒが用いられ、そのエミッタ
側には、電界効果トランジスタ（以下「ＦＥＴ」と略称
する）が接続されている。すなわち、フォトトランジス
タＴｒが受光し、その受光量に応じた電荷がフォトラン
ジスタＴｒに蓄えられると、その後ＦＥＴをオンにする
ことによって、その電荷を画像信号として外部に取り出
すことができる。そして、この画像信号の電圧レベルに
基づいて、原稿画像の１画素ごとの濃淡度合いなどを判
断することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像読み取り装置では、次のような不具合を生じて
いた。

【０００４】第１に、上記光電変換素子は、概略的に
は、この光電変換素子の受光量とその受光によって蓄積
される電荷とがリニア（正比例）の関係を示すものの、
受光量が少ない範囲では、そのような関係が崩れる傾向
がある。図１５は、原稿照明用の光源の光出力とこの光
を受けた場合の光電変換素子から出力される電圧との関
係、換言すれば、光電変換素子の受光量とその受光によ
って光電変換素子から出力される出力電圧との関係を示
している。同図から明らかなように、光源の光出力が多
い範囲（光電変換素子の受光量が多い範囲）では、光出
力と出力電圧とはリニアの関係にあるものの、光源の光
出力が少ない範囲では、厳密には光出力と出力電圧とは
リニアの関係にない。したがって、原稿画像が黒色に近
く明度が低い場合には、光電変換素子の受光量が少なく
なり、たとえば同図の符号Ｎａで示すリニアリティのな
い範囲で画像信号の出力がなされることとなるために、
このときの出力電圧は、実際の原稿画像の濃淡度合いに
正確に対応した出力レベルの値にはならない。その結
果、従来では、明度が低い画像を適切かつ忠実に読み取
ることができず、たとえば黒色に近い灰色の画像が全て
黒色として再現されてしまうなど、画像の再現性が悪い
ものとなっていた。このような不具合は、発光量が比較
的少ないＬＥＤ光源を原稿照明用の光源として用いた場
合に一層顕著となっていた。なお、原稿照明用の光源の
発光量を多くしても、原稿画像の明度が低い場合には、
やはり光電変換素子が受ける光量は少なくなる。このた
め、上記光源の発光量を多くするだけでは、上述した不
具合を解消することはできない。

【０００５】第２に、上記光電変換素子は、受光によっ
て蓄勢された電荷をＦＥＴを介して外部へ放電させよう
しても、その全てを放電させることは困難であり、幾ら
かの残存電荷が生じる。そして、この残存電荷の割合
（残存電荷率）は、図１６に示すように、電荷の放電時
間を長くすれば多少は少なくできるものの、そのような
場合であっても、光電変換素子から出力される電圧（ダ
イナミックレンジ）が低くなるほど、すなわち光電変換
素子が受光する光量が少なくなるほど高くなる。したが
って、原稿照明用の光源として、発光量の比較的少ない
ＬＥＤ光源を用いた場合などには、残存電荷率が高くな
ることとなる。

【０００６】ところが、上記残存電荷率が高くなると、
光電変換素子から出力される画像信号の出力レベルが、
残存電荷を大きな割合で含んだものとなり、光電変換素
子が実際に受光した光量に正確に対応したものとならな
い。したがって、この場合にも、原稿画像を忠実に読み
取ることができなくなり、画像の再現性が悪くなってい
た。より具体的には、原稿画像に赤色光、緑色光、およ
び青色光のそれぞれを照射させてそれらの反射光を光電
変換素子で受光させることにより画像のカラー読み取り
を行う場合において、光電変換素子の残存電荷率が高い
場合には、各色ごとの画像を合成して得られる再現画像
の色彩が褪せる現象を招き、実際の原稿画像よりも彩度
の低い再現画像が得られる事態を招いていた。

【０００７】このように、従来では、光電変換素子から
出力される画像信号のレベルと実際の受光量とが必ずし
も正確なリニアの関係にないこと、および光電変換素子
には残存電荷が生じ、しかもこの残存電荷率は光電変換
素子の受光量が少なくなるにしたがって増大することの
相乗効果により、読み取り画像の再現性が悪くなってい
た。

【０００８】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、簡易な手段によって、読み取り
画像の再現性を高めることができるようにすることをそ
の課題としている。

【０００９】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は次の技術的手段を採用している。

【００１０】本願発明の第１の側面によれば、画像読み
取り領域に光を照射するための第１の光源と、この第１
の光源から発せられて上記画像読み取り領域から反射し
てきた光を受光するとともにその受光量に対応した画像
信号を出力する光電変換素子とを具備する画像読み取り
装置であって、上記光電変換素子に光を照射するための
第２の光源を備えていることを特徴としている。

【００１１】上記第１の光源は、赤、緑、および青の各
色の光をそれぞれ発する３種類のＬＥＤを組み合わせた
ＬＥＤ光源であり、かつこのＬＥＤ光源から発せられる
光の色彩を順次切り替えながら画像読み取り領域から反
射してきた上記各色の光を上記光電変換素子で受光する
ことによって、画像のカラー読み取りを可能とした構成
とすることができる。上記第２の光源は、ＬＥＤ光源と
することができる。

【００１２】本願発明においては、第１の光源を発光さ
せて、その光を画像読み取り領域に照射させることによ
って、所望の読み取り対象画像を光電変換素子で読み取
らせているときに、これと同時に第２の光源を発光させ
ることにより、この第２の光源から発せられた光につい
ても、上記光電変換素子で受光させることができる。し
たがって、画像読み取り時における光電変換素子の受光
量は、第２の光源から発せられた光を受ける分だけ、従
来の画像読み取りの場合よりも多くなる。すなわち、読
み取り対象画像がたとえば灰色などの明度が低い画像で
あっても、光電変換素子で受光する光の量を多くするこ
とができる。一方、光電変換素子は既述したとおり、受
光量が少ない場合にはその受光量と画像信号の出力レベ
ルとはリニアの関係にないものの、受光量が多くなれ
ば、それらの関係はリニアとなる。その結果、第２の光
源を用いることにより、光電変換素子の受光量を多くす
れば、受光量と画像信号の出力レベルとがリニアの関係
にある領域において画像の読み取り処理が行えることと
なり、明度が低い画像についても、その画像の明度など
に正確に対応した出力レベルの画像信号が得られ、読み
取り画像の再現性を高めることが可能となる。

【００１３】また、本願発明では、光電変換素子の残存
電荷率を低くすることもできる。すなわち、本願発明で
は、第１の光源として、比較的発光量の少ないＬＥＤ光
源などを用いた場合であっても、第２の光源を用いるこ
とによって光電変換素子の受光量を多くすることができ
るが、既述したとおり、光電変換素子はその受光量が多
くなるほど残存電荷率が低くなる。したがって、この残
存電荷率の低下によっても、読み取り画像の再現性を高
める効果が期待できる。その結果、たとえば画像のカラ
ー読み取りを行う場合であっても、その読み取り画像の
彩度を実際の読み取り画像の彩度に近い状態に再現する
ことが可能となり、良質の読み取り画像が得られる。

【００１４】本願発明の好ましい実施の形態では、上記
第２の光源は、赤色光を発するＬＥＤ光源である構成と
することができる。

【００１５】ＬＥＤ光源としては種々のタイプのものが
あるが、これらのうち赤色光を発するＬＥＤ光源は、一
般的には最もその輝度が高く、かつ安価である、したが
って、上記構成によれば、第２の光源の部品コストを安
価にし、しかも少ない消費電力で光電変換素子に所定の
光を十分に照射することができることとなる。なお、第
２の光源は、光電変換素子の受光量を多くする役割を果
たせばよく、また光電変換素子は光の色彩に反応するの
ではなく、その光量に対応して画像信号を出力するもの
であるから、上記第２の光源から発せられる光が赤色光
であっても、画像の読み取り処理には何ら不具合はな
い。

【００１６】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記光電変換素子は所定の画像読み取りライン方向に延
びる列状に複数並んで設けられているとともに、上記第
１の光源から発せられた光は、上記画像読み取りライン
方向に延びる線状または帯状の画像読み取り領域に照射
されるようにした構成とすることができる。

【００１７】このような構成によれば、第１の光源から
発せられた光を、画像読み取りライン方向に延びる線状
または帯状の画像読み取り領域に照射させることがで
き、この領域から発した光を画像読み取りライン方向に
延びる列状に複数並べられた光電変換素子のそれぞれに
よって適切に受光させることができる。したがって、複
数の光電変換素子を用いて、読み取り対象画像を１ライ
ンずつ適切に読み取ることが可能となる。

【００１８】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記複数の光電変換素子の側方にはこれら複数の光電変
換素子の配列方向と同方向に延びる透明部材からなる導
光部材が設けられており、かつこの導光部材は、上記第
２の光源から発せられてこの導光部材の内部に入射した
光をこの導光部材の長手方向に進行させながらその長手
方向に延びる側面の略全長域から出射させることによ
り、それらの光を上記複数の光電変換素子のそれぞれに
照射可能とした構成とすることができる。

【００１９】このような構成によれば、第２の光源から
発せられた光を導光部材の内部に入射させてその長手方
向に進行させながら、上記導光部材の長手方向に延びる
側面の略全長域から出射させることにより、それらの光
を画像読み取りライン方向に延びる列状に並べられた複
数の光電変換素子のそれぞれに照射させることができ
る。したがって、第２の光源としては、たとえば１個ま
たは少数個の点状または面状の光源を用いるだけで、列
状に並べられた複数の光電変換素子のそれぞれに光を照
射させることが可能となる。複数の光電変換素子の側方
に、第２の光源を多数設ける必要がないため、部品コス
トの低減化が図れる。また、複数の光電変換素子のそれ
ぞれに対して略均等に光を照射することも可能となり、
第２の光源から各光電変換素子に照射される光のばらつ
きに原因して、読み取り画像の再現性が悪くなるといっ
た不具合も回避することができる。

【００２０】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記第２の光源は、上記複数の光電変換素子を実装した
回路基板に実装されているとともに、上記複数の光電変
換素子の列とオーバラップしないように上記光電変換素
子の列の端部よりもその長手方向外方にオフセットされ
ている構成とすることができる。

【００２１】このような構成によれば、第２光源が複数
の光電変換素子の列とオーバラップしない位置にオフセ
ットされているために、第２の光源から発せられる光が
この第２の光源に近い一部の光電変換素子に集中して受
光されるといったことを解消することができる。したが
って、第２の光源から発せられる光を複数の光電変換素
子のそれぞれにより一層均等に照射させることが可能と
なる。

【００２２】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記第２の光源は、上記第１の光源と同期して断続的に
点灯し、かつこの第２の光源の点灯時期は上記第１の光
源の点灯時期と重なるようにした構成とすることができ
る。

【００２３】このような構成によれば、読み取り対象画
像から反射してくる光を光電変換素子が受光していると
きにのみ第２の光源が点灯し、光電変換素子の受光量を
適切に増大させることができる。このため、第２の光源
の点灯時間を最小必要限度の時間に抑制することがで
き、そのランニングコストを安価にできる。また、受光
によって光電変換素子に蓄積された電荷をこの光電変換
素子から画像信号として出力させているときには、第２
の光源の点灯状態をオフにしておくことができる。した
がって、光電変換素子から画像信号を出力させていると
きに、この光電変換素子が第２の光源から発せられた光
を不当に受光してしまうといった事態を生じないように
し、光電変換素子から出力される画像信号のレベルを読
み取り画像の濃淡度合いなどに正確に対応したレベルに
できる。

【００２４】本願発明の第２の側面によれば、光源と、
画像読み取り領域から反射してくる光を受光するととも
にその受光量に対応した画像信号を出力する光電変換素
子と、を具備する画像読み取り装置であって、上記光源
から発せられた光は、その一部が上記画像読み取り領域
に照射されるとともに、他の一部が上記画像読み取り領
域に照射されることなく上記光電変換素子によって受光
されるように構成されていることを特徴としている。

【００２５】本願発明においては、光源から発せられた
光の一部は画像読み取り領域に照射されるために、その
画像読み取り領域から反射してきた光を光電変換素子に
よって受光させることにより、画像の読み取り処理を適
切に行わせることができる。一方、上記光源から発せら
れた光の他の一部は、上記画像読み取り領域に照射され
ることなく、上記光電変換素子によって受光されるため
に、上記光電変換素子が受光する光の量は、やはり画像
読み取り領域から反射してくる光のみを受光する場合よ
りも多くなる。したがって、本願発明の第１の側面にお
いて第２の光源を用いて光電変換素子に光を照射させた
場合と同様に、光電変換素子の受光量が増大することに
より、光電変換素子の受光量と画像信号の出力レベルと
がリニアな関係にある領域を利用した画像読み取り処理
が行えるとともに、光電変換素子の残存電荷率を低くす
ることができることとなり、読み取り画像の再現性を高
めることができるという効果が得られる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００２７】図１は、本願発明に係る画像読み取り装置
の一例を示す一部破断断面図である。図２は、図１のII
−II断面図である。図３は、図１のIII −III 断面図で
ある。図４は、図１に示す画像読み取り装置の分解斜視
図である。

【００２８】この画像読み取り装置Ａは、密着型イメー
ジセンサとして構成されたものであり、図４によく表れ
ているように、ケース４、回路基板６、この回路基板上
に実装された複数のイメージセンサチップ５、第１の光
源７Ａ、第２の光源７Ｂ、集光レンズ５１、第１の導光
部材１、第２の導光部材２、第１の光反射部材３Ａ、第
２の光反射部材３Ｂ、およびカバーガラス４０を具備し
て構成されている。上記各イメージセンサチップ５は、
後述するように、複数の光電変換素子５２を一体的に造
り込んだものである。

【００２９】上記ケース４は、たとえば合成樹脂製であ
り、上面部の略全面が開口するとともに、底面部にも開
口部が適宜設けられた長細な箱型状に形成されている。
このケース４の内部には、この画像読み取り装置Ａの上
述した主要部品が収容される。上記カバーガラス４０
は、上記ケース４の上面開口部を閉塞するように上記ケ
ース４に装着される。上記カバーガラス４０は、たとえ
ば透明ガラス製であり、その上面部における上記集光レ
ンズ５１の直上位置が画像読み取り領域Ｐとなる。

【００３０】図５は、上記第１の導光部材１を示す一部
断面概略斜視図である。図６は、図５のVI−VI断面図で
ある。図７は、上記第１の導光部材１の作用を示す説明
図である。

【００３１】上記第１の導光部材１は、第１の光源７Ａ
から発せられた光を画像読み取り領域Ｐに照射させるた
めのものである。図５によく表れているように、上記導
光部材１は、たとえばＰＭＭＡなどのアクリル系透明樹
脂を成形して得られる第１の透明部材１０を具備して構
成されたものであり、その各所の外面は鏡面とされてい
る。透明部材の表面を鏡面にすれば、この透明部材の内
部に光を進行させる場合において、上記透明部材の表面
に対して透明部材の材質によって特定される全反射臨界
角よりも大きな角度で入射する光線を全反射させること
ができるとともに、上記全反射臨界角よりも小さな角度
で入射する光線については、外部へ透過させることがで
きる。なお、上記鏡面とは、必ずしも表面が積極的に研
磨加工されている面である必要はない。たとえば金型を
用いて透明部材を樹脂成形する場合において、その樹脂
成形によって得られた比較的滑らかな面も、鏡面に含ま
れる。

【００３２】上記第１の導光部材１は、各所の断面形状
が一様な主要領域Ｓａと、この主要領域Ｓａの一端に繋
がった補助領域Ｓｂとに区分することができる。上記補
助領域Ｓｂは、第１の光源７Ａから発せられた光を上記
主要領域Ｓａ内に進行させる役割を果たす部分である。
これに対し、上記主要領域Ｓａは、上記補助領域Ｓｂか
ら進行してきた光を外部に出射させる役割を果たす部分
である。

【００３３】上記補助領域Ｓｂには、下向き平面状の光
入射部１５、この光入射部１５の一側方に位置する下向
き状の凸状部１７、および上記光入射部１５に対向する
傾斜面１６ａ，１６ｂが設けられている。上記凸状部１
７は、この第１の導光部材１を回路基板６の上方に配置
する場合にその回路基板６の表面にこの凸状部１７を当
接させることによって第１の導光部材１の全体の位置決
めを図るのに役立つ。上記光入射部１５は、第１の光源
７Ａが対向配置される部分である。上記傾斜面１６ａ，
１６ｂは、上記光入射部１５からこの第１の導光部材１
の内部に入射してきた光を上記主要領域Ｓａの方向へ進
行させるように反射する部分である。本実施形態では、
一方の傾斜面１６ａが平面状の傾斜面とされているとと
もに、他方の傾斜面１６ｂが曲面状の傾斜面とされ、そ
れら各部の傾斜角度は、上記光入射部１５から入射して
くる光を可能な限り全反射可能な角度とされている。

【００３４】上記主要領域Ｓａには、その長手方向に延
びる第１側面１０Ａ、第２側面１０Ｂ、第３側面１０
Ｃ、第４側面１０Ｄ、および長手方向一端部の端面１０
Ｅが設けられている。上記第１側面１０Ａと第２側面１
０Ｂとは、この第１の導光部材１の上下厚み方向に対向
しており、第２側面１０Ｂの幅が第１側面１０Ａよりも
狭幅とされている。上記第３側面１０Ｃと第４側面１０
Ｄとは、幅方向に対向している。

【００３５】上記第１側面１０Ａは、その略全面が光出
射面とされる部分であり、その幅方向中央部分が他の部
分よりも膨出した非球面状の凸面とされている。上記第
３側面１０Ｃおよび第４側面１０Ｄのそれぞれは、図７
によく表れているように、第１の透明部材１０の主要領
域Ｓａにおける幅方向中心線Ｃを共通の主軸とする放物
面（二次曲面）として形成されている。なお、上記中心
線Ｃは、補助領域Ｓｂにおける幅方向中心線Ｃ１に対し
て傾斜している（図５参照）。これは、後述するよう
に、補助領域Ｓｂについては、その所定部分を第１の光
源７Ａに対面させる必要があるのに対し、主要領域Ｓａ
ついては、その第１側面１０Ａを画像読み取り領域Ｐに
対向させる必要があるからである。

【００３６】上記第２側面１０Ｂは、図７によく表れて
いるように、上記第３側面１０Ｃおよび第４側面のそれ
ぞれの放物面の共通の焦点Ｏ１またはその近傍を通過す
る平面として形成されている。また、図６によく表れて
いるように、上記第２側面１０Ｂには、複数の凹部１４
が適当な間隔で設けられている。これら複数の凹部１４
の相互間領域は鏡面状の平面部１３とされている。上記
複数の凹部１４は、第１の導光部材１の内部を進行する
光の進行角度を急激に変化させることにより、その光を
第１側面１０Ａから出射させる役割を果たす部分であ
り、たとえば断面円弧状とされている。なお、光の進行
角度を急激に変化させるための他の手段としては、第２
側面１０Ｂに複数の突起を適当な間隔で設ける手段、光
の散乱反射が可能な材料を第２側面１０Ｂに塗着する手
段、第２側面１０Ｂを微小な凹凸状の粗面とする手段な
どを採用することができる。

【００３７】上記第１の導光部材１は、光入射部１５か
らその内部に入射した光を第１側面１０Ａの略全長域か
ら出射させる。具体的には、図６に示すように、光入射
部１５に対向配置された第１の光源７Ａから発せられた
光は、光入射部１５から第１の導光部材１内に適当な広
がり角度をもって入射し、その大部分は傾斜面１６ａ，
１６ｂによって反射され、主要領域Ｓａの長手方向に進
行する。すると、その光は、第１側面１０Ａ、第３側面
１０Ｃ、並びに第４側面１０Ｄの各所、および第２側面
１０Ｂの一部において全反射を繰り返しながら、第１の
導光部材１の長手方向一端部の端面１０Ｅまで達する。
第２側面１０Ｂに光が入射する場合、各凹部１４に入射
した光の多くは、散乱反射に近いかたちで反射され、急
激にその光の進路が変えられる。このため、上記第２側
面１０Ｂに到達した光の多くは、図７に示すように、第
３側面１０Ｃおよび第４側面１０Ｄに向けて進行し、こ
れら第３側面１０Ｃおよび第４側面１０Ｄによってそれ
ぞれ全反射される。ただし、上記第３側面１０Ｃおよび
第４側面は放物面であり、しかも上記第２側面１０Ｂは
その放物面の焦点Ｏ１の近傍に位置しているために、上
記第３側面１０Ｃおよび第４側面１０Ｄによってそれぞ
れ反射された多数の光線は、それらの放物面の主軸に略
平行な光線束となって第１側面１０Ａに向けて進行す
る。そして、上記第１側面１０Ａは、その凸面の作用に
より、上記光線束を所望の焦点に集束させる機能を発揮
することとなる。

【００３８】図３によく表れているように、上記第１の
導光部材１は、その第１側面１０Ａが画像読み取り領域
Ｐに対向するようにケース４内に収容されている。した
がって、上記第１側面１０Ａから出射する光は、種々の
方向に分散することなく、線状または帯状の画像読み取
り領域Ｐに対して各所ほぼ均等に照射されることとな
る。

【００３９】上記第１の光反射部材３Ａは、上記第１の
導光部材１のホルダとしての役割を果たすものである。
すなわち、この第１の光反射部材３Ａは、図３および図
４によく表れているように、前面部分が開口した断面略
Ｖ字状の溝部３０を有しており、上記第１の導光部材１
は、その主要領域Ｓａがこの溝部３０内に嵌入されるこ
とによりこの第１の光反射部材３Ａに保持される。そし
て、上記第１の導光部材１は、上記第１の光反射部材３
Ａが上記ケース４内に組み込まれることにより、上記ケ
ース４内における回路基板６の上方に配置される。上記
溝部３０の内壁面としては、上記第１の導光部材１の第
２側面１０Ｂ、第３側面１０Ｃおよび第４側面１０Ｄに
それぞれ対向する内壁面３０ｂ，３０ｃ，３０ｄがあ
り、これらの内壁面３０ｂ〜３０ｄが上記第１の導光部
材１の側面１０Ｂ〜１０Ｄから光が外部へ漏れることを
防止する。また、上記溝部３０の長手方向一端部には、
図１および図４によく表れているように、第１の導光部
材１の端面１０Ｅに対向する平面状の側面部３０ｅが設
けられている。したがって、上記第１の導光部材１の内
部を進行する光が上記端面１０Ｅに到達すると、その光
は上記側面部３０ｅによって確実に反射されることとな
り、上記端面１０Ｅから外部へ光が漏れることも防止さ
れる。上記第１の光反射部材３Ａは、たとえば白色の合
成樹脂製であり、上記内壁面３０ｂ〜３０ｄや側面部３
０ｅは光反射率の高い滑らかな面とされている。

【００４０】なお、第１の導光部材１を上記第１の光反
射部材３Ａに保持させる手段としては、たとえば図８に
示すような手段を採用することもできる。同図に示す手
段は、第１の導光部材１と第１の光反射部材３Ａのそれ
ぞれの一側部に、相互に連通可能な孔部３９ａ，３９ｂ
を予め形成しておき、第１の光反射部材の溝部３０内に
第１の導光部材１を嵌入させた後に、上記孔部３９ａ，
３９ｂに固定ピン３８を一連に挿入する手段である。こ
のような手段でよれば、固定ピン３８によって第１の導
光部材１を第１の光反射部材３Ａに対して確実に位置決
め固定することができる。したがって、第１の導光部材
１がケース４内において種々の方向に位置ずれすること
を防止する上で好ましいものとなる。また、上記第１の
光反射部材３Ａは、必ずしも一部材で構成する必要もな
く、たとえば図９に示すように、上記第１の光反射部材
３Ａを２つの部材３ａ，３ｂによって構成してもかまわ
ない。

【００４１】上記第２の光反射部材３Ｂは、上記第１の
導光部材１の補助領域Ｓｂをカバーし、この補助領域Ｓ
ｂの外部へ光が漏れることを防止するための部材であ
る。この第２の光反射部材３Ｂは、図１および図２によ
く表れているように、上記第１の導光部材１の補助領域
Ｓｂに対してその上面側から外嵌し、傾斜面１６ａ，１
６ｂやその他の外面部分を覆うように形成されている。
この第２の光反射部材３Ｂも、上記第１の光反射部材３
Ａと同様にたとえば白色の合成樹脂製であり、上記補助
領域Ｓｂに対面する内壁面は、光の反射率が高い滑らか
な面とされている。

【００４２】図１０は、上記第２の導光部材２を示す一
部破断斜視図である。図１１は、図１０のXI−XI断面図
である。

【００４３】上記第２の導光部材２は、第２の光源７Ｂ
から発せられた光を複数の光電変換素子５２のそれぞれ
に照射させるための部材である。この第２の導光部材２
は、上記第１の導光部材１と同様なＰＭＭＡなどのアク
リル系透明樹脂を成形して得られる第２の透明部材２０
を主要部材として構成されており、その外面の各所は後
述する光乱反射領域２９を除き鏡面とされている。図１
０によく表れているように、この第２の導光部材２は、
所定長さを有する主要領域Ｓｃとこの主要領域Ｓｃの一
端に繋がった補助領域Ｓｄとを有している。

【００４４】上記補助領域Ｓｄは、第２の光源７Ｂと対
向配置される下向き平面状の光入射部２５、この光入射
部２５と対向する傾斜面２６、および下向きの凸状部２
７を有している。図１１によく表れているように、この
補助領域Ｓｄは、第２の光源７Ｂから発せられた光が光
入射部２５を介してこの第２の導光部材２の内部に入射
すると、その光を傾斜面２６によって反射させることに
より主要領域Ｓｃの方向へ進行させる役割を果たす。上
記凸状部２７は、この第２の導光部材２を回路基板６上
に載置する場合にその先端部を回路基板６の表面に当接
させるのに利用される。主要領域Ｓｃの長手方向一端部
の下方に補助部材２８を設ければ、この第２の導光部材
２を回路基板６上面に水平な状態で安定して配置するこ
とができる。

【００４５】上記主要領域Ｓｃは、各所の断面形状が一
様であり、たとえばその断面形状が略円形状に形成され
ている。また、この主要領域Ｓｃの外面の一部領域に
は、この第２の導光部材２の長手方向に延びる光乱反射
領域２９が設けられている。この光乱反射領域２９は、
たとえば上記主要領域Ｓｃの外面に光の散乱反射可能な
白色の塗料を塗布するなどして形成された領域であり、
その幅Ｌは、補助領域Ｓｄから遠ざかるにしたがって幅
広となっている。なお、上記光乱反射領域２９は、先に
説明した第１の導光部材１の凹部１４と同様な役割を果
たす部分である。したがって、この光乱反射領域の形成
手段としては、白色の塗料を塗布する手段に代えて、凹
部や凸部を形成する手段や、表面を粗面にする手段など
を採用することが可能である。

【００４６】上記第２の導光部材２においては、第２の
光源７Ｂから発せられた光が補助領域Ｓｄに入射した後
に主要領域Ｓｃの内部に進行してくると、その光は鏡面
状の側面によって全反射され、その全反射を繰り返しな
がらこの第２の導光部材２の長手方向に進行していく。
また、この進行時においては、光乱反射領域２９に到達
した光が散乱反射されることとなり、第２の透明部材２
０の材質によって特定される全反射臨界角よりも小さな
入射角度で上記主要領域Ｓｃの一部の外面に入射する可
能性が高められる。したがって、上記主要領域Ｓｃの光
乱反射領域２９を除く鏡面部分の各所から光が出射する
こととなる。なお、本来ならば、第２の光源７Ｂから近
い部分ほど光の出射量が多くなるが、上記光乱反射領域
２９は第２の光源７Ｂから遠ざかるほど幅広となってい
るために、第２の光源７Ｂから遠ざかるほど光の散乱反
射がなされる可能性が高くなることにより、主要領域Ｓ
ｃの長手方向各所からの出射光量は均一化されることと
なる。

【００４７】上記第２の導光部材２は、主要領域Ｓｃか
ら出射する光が複数の光電変換素子５２のそれぞれに照
射されるように、上記複数の光電変換素子５２の側方の
回路基板６上に取付けられる。この第２の導光部材２に
おいても、上記第１の導光部材１と同様に、その外面を
光の反射率の高い部材によって覆うなどして、光電変換
素子５２に対する光の照射効率を高めるようにしてもか
まわない。また、図１１に示すように、この第２の導光
部材２の長手方向端部の端面２０Ｅに光反射層２４を設
けるなどして、上記端面２０Ｅから光が外部へ漏れるこ
ととを防止するようにすることが好ましい。

【００４８】上記集光レンズ５１は、画像読み取り領域
Ｐに対向配置された原稿Ｋから反射したきた光を複数の
光電変換素子５２上に集束させるためのものである。こ
の集光レンズ５１としては、たとえば原稿画像を正立等
倍に集束可能な多数のセルフォックレンズ（たとえばロ
ッドレンズ）を所定の画像読み取りライン方向に並べた
レンズアレイが適用される。むろん、これに代えて、凸
レンズを一連に並べたレンズアレイを用いてもよい。

【００４９】上記第１の光源７Ａとしては、たとえばＬ
ＥＤ光源が用いられる。より具体的には、この第１の光
源７Ａとしては、赤、緑、および青の各色の光をそれぞ
れ発する計３種類のＬＥＤチップを一纏まりの光源とし
て樹脂パッケージによってワンパッケージにしたＬＥＤ
光源が用いられる。むろん、３種類の複数のＬＥＤ光源
を並列に配列してもよい。この第１の光源７Ａは、回路
基板６の長手方向一端部の表面に実装されている。

【００５０】上記第２の光源７Ｂは、赤色光を発するＬ
ＥＤ光源であり、赤色光を発するＬＥＤチップを樹脂パ
ッケージしたものが用いられている。このようないわゆ
る赤色ＬＥＤは、いわゆる緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤなど
と比較して、その輝度が高く、光電変換素子５２に照射
される光の量を多くする上で有利となる。この第２の光
源７Ｂは、上記第１の光源７Ａと並ぶようにして回路基
板６の表面に実装されているが、その実装位置は、上記
複数の光電変換素子５２の列とオーバラップしないよう
に、上記光電変換素子５２の列の端部よりもその長手方
向外方にオフセットされている。このように第２の光源
７Ｂをオフセットさせれば、この第２の光源７Ｂから発
せられた光が、一部の光電変換素子５２に集中して照射
されることを回避することができる。

【００５１】上記回路基板６は、たとえばエポキシ樹脂
製またはセラミック製であり、その表面には、上記複数
のイメージセンサチップ５、第１の光源７Ａ、および第
２の光源７Ｂなどを実装するための導電配線パターン
（図示略）が設けられている。また、この回路基板６に
は、この回路基板６を外部制御機器（図示略）と配線接
続するためのコネクタ端子６５が設けられている。この
コネクタ端子６５は、上記第１の光源７Ａや第２の光源
７Ｂとは反対側の端部に取付けられており、回路基板６
上に上記２つの光源７Ａ，７Ｂの実装スペースを適切に
確保できるようになっている。上記回路基板６は、ケー
ス４の底部に設けられた凹部４９に嵌入することによ
り、上記複数の光電変換素子５２が上記集光レンズ５１
の底面部に対面するように装着されている。

【００５２】図１２は上記イメージセンサチップ５の概
略の回路構成の一例を示す回路ブロック図である。な
お、この図１２は、複数のイメージセンサチップ５を直
列状に一連に並べた場合についての全体の回路構成を示
している。

【００５３】上記イメージセンサチップ５は、光電変換
素子５２を一体的に造り込んだ半導体素子であり、たと
えば合計２５６０個の光電変換素子５２を構成するフォ
トトランジスタＴｒ、これらのフォトトランジスタＴｒ
のエミッタ側に接続されたＦＥＴ、ＦＥＴから流れる電
流を増幅するための増幅器ＯＰ、２５６０ビットのシフ
トレジスタ５３、およびパッドＶＤＤ、ＧＮＤ、ＡＯ、
ＳＩ、ＣＬＫ、ＳＯを具備している。ただし、１個のイ
メージセンサチップ５に２５６０個のフォトトランジス
タＴｒなどが組み込まれているわけではなく、複数のイ
メージセンサチップ５を直列状に並べることにより、全
体として上述した構成とされる。パッドＳＩには、シリ
アルイン信号が入力される。パッドＣＬＫには、この画
像読み取り装置Ａの外部からたとえば８ＭＨｚのクロッ
ク信号が入力される。パッドＧＮＤは、グランドライン
に接続されている。パッドＡＯからはフォトトランジス
タＴｒの受光量に対応するアナログの画像信号がシリア
ルに出力される。パッドＳＯからは、シリアルアウト信
号が出力される。パッドＶＤＤには、この画像読み取り
装置Ａの外部からたとえば５Ｖの電源電圧が供給され
る。

【００５４】上記イメージセンサチップ５の原稿画像の
読み取り処理に際しては、まずパッドＳＩにシリアルイ
ン信号が入力されると、シフトレジスタ５３は２５６０
個のＦＥＴを順次オンにしていく。すると２５６０個の
フォトトランジスタＴｒに蓄えられていた電荷は所定の
順序で順次放電されてゆき、増幅器ＯＰを介して増幅さ
れてパッドＡＯにシリアル出力されることとなる。上記
シフトレジスタ５３の動作によって２５６０個目の最終
のフォトトランジスタＴｒから画像信号を出力させたと
きには、パッドＳＯにシリアルアウト信号が出力される
こととなる。上記イメージセンサチップ５は、上記一連
の動作を繰り返し実行する。

【００５５】図１３は、本願発明に係る画像読み取り装
置の光源の動作状態および画像信号出力の一例を示すタ
イムチャートである。

【００５６】同図に示すように、第１の光源７Ａは、
赤、緑、および青の各色の光を一定の周期Ｔで順次切り
換えて発するようにオン・オフされる。また、イメージ
センサチップ５のパッドＡＯへの画像信号出力は、上記
第１の光源７Ａが点灯し、フォトトランジスタＴｒに受
光量に応じた電荷が蓄積された後に一定時間Ｔ２だけ行
われる。一方、第２の光源７Ｂの点灯は、第１の光源７
Ａの赤、緑、および青の各色の光の発光と同時に一定時
間Ｔ３だけ行われる。すなわち、上記第２の光源７Ｂ
は、第１の光源７Ａと同期して断続して点灯される。こ
の画像読み取り装置Ａでは、たとえば上記Ｔが７．５ｍ
ｓｅｃ、Ｔ１が３．６６ｍｓｅｃ、Ｔ２が３．８４ｍｓ
ｅｃ、Ｔ３が１ｍｓｅｃとされる。

【００５７】上記第１の光源７Ａと第２の光源７Ｂとを
同期して点灯させるための手段としては、上記パッドＳ
Ｏに出力されるシリアルアウト信号が利用される。具体
的には、上記第１の光源７Ａおよび第２の光源７Ｂは、
いずれもシフトレジスタ５３からシリアルアウト信号が
出力されると、それをトリガーにして点灯される。ただ
し、上記第１の光源７Ａおよび第２の光源７Ｂの第１回
目の点灯動作は、所定のスタート信号に基づいて行わ
れ、第２回目以降の点灯動作については、上記シリアル
アウト信号に基づいて行われる。このような構成によれ
ば、第１の光源７Ａと第２の光源７Ｂとを確実に同期さ
せて点灯させることができ、光電変換素子５２が原稿Ｋ
から反射してくる光を受光するときには、第２の光源か
ら発せられた光についても同時に受光することとなる。

【００５８】次に、上記画像読み取り装置Ａの作用につ
いて説明する。

【００５９】まず、カバーガラス４０上に原稿Ｋを載置
した状態において、第１の光源７Ａと第２の光源７Ｂと
を同時に点灯させる。すると、第１の光源７Ａから発せ
られた光は、第１の導光部材１の第１側面１０Ａの各所
から上記原稿Ｋの表面に線状または帯状に照射される。
この原稿Ｋに照射された光は、この原稿Ｋによって反射
されてから集光レンズ５１を介して複数の光電変換素子
５２によって適切に受光される。一方、上記第２の光源
７Ｂから発せられた光は、第２の導光部材２の長手方向
に進行しながらその側面の長手方向全長域から出射し、
上記複数の光電変換素子５２のそれぞれに直接照射され
る。したがって、上記複数の光電変換素子５２は、原稿
Ｋからの反射光と第２の光源７Ｂから発せられた光とを
同時に受光することとなり、その受光量が多くなる。一
方、このように光電変換素子５２によって受光する光の
量が多くなると、この光電変換素子５２から出力される
画像信号の出力レベルは、原稿Ｋの画像の濃淡度合いに
正確に対応したものとなる。すなわち、先に説明した図
１５において、光電変換素子５２で受光する光の量が少
ない場合には、たとえば光出力の弱い一定の範囲Ｎａ’
で光電変換素子５２の光電変換がなされる。これに対
し、光電変換素子５２の受光量が多いと、先の範囲Ｎ
ａ’よりも光出力レベルの高い範囲Ｎｂにシフトされ、
この範囲Ｎｂにおいて光電変換処理がなされることとな
る。この範囲Ｎｂでは、先の範囲Ｎａ’と比較すると、
光出力と出力電圧とがより正確なリニアの関係となる。
したがって、原稿Ｋの画像の濃淡度合いには関係なく、
光電変換素子５２からは原稿画像の濃淡度合いに正確に
対応した出力レベルの画像信号が出力されることとな
る。

【００６０】また、上記したように光電変換素子５２で
受光する光の量が多くなると、先に説明した図１６から
明らかなように、光電変換素子５２を構成するフォトト
ランジスタＴｒの残存電荷率が減少する。したがって、
たとえば第１の光源７Ａから赤色光を原稿Ｋに照射して
その読み取りを行った後に、緑色光についての画像読み
取り処理を行う場合に、先の赤色光についての受光によ
って生じていた残存電荷が緑色光についての画像信号に
混入して出力される割合が少なくなり、光電変換素子５
２から出力される画像信号の出力レベルを実際の原稿画
像にかなり正確に対応したものにすることができること
となる。なお、光電変換素子５２から出力された画像信
号に基づいて、画像の判定処理（モノクロ画像の場合で
は白黒２値化処理）を行うときには、第２の光源７Ｂの
存在によって光電変換素子５２が受光する量が増加して
いる分だけ、その閾値を高くすればよい。

【００６１】図１４は、本願発明に係る画像読み取り装
置の他の例を示す断面図である。なお、本実施形態にお
いて上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、その説
明は便宜上省略する。

【００６２】この画像読み取り装置Ａは、上記実施形態
とは異なり、第２の光源を設けておらず、１つの光源７
Ｃから発せられる光が、画像読み取り領域Ｐと複数の光
電変換素子５２とのそれぞれに照射されるように構成し
ている。具体的には、光源７Ｃから発せられた光を画像
読み取り領域Ｐに導く導光部材１’の一側方に、この導
光部材１’から複数の光電変換素子５２の実装位置に繋
がる空隙部４４（光路）を設けている。上記導光部材
１’は上記実施形態における第１の導光部材１と同様な
構成であり、光源７Ｃから発せられた光をこの導光部材
１’の長手方向に進行させつつその第１側面１０Ａの各
所から外部へ出射させるものである。上記導光部材１’
の内部を光が長手方向に進行する場合には、この導光部
材１’の側面１０Ｄに対して全反射臨界角よりも大きな
入射角で入射する光は全反射されるものの、その全反射
臨界角よりも小さな入射角度で入射する光についてはそ
のまま外部へ透過する。したがって、上記導光部材１’
の内部を長手方向に進行する光の一部は、上記空隙部４
４に対面する側面１０Ｄから導光部材１’の外部へ出射
し、上記空隙部４４を通過して光電変換素子５２に到達
することとなる。上記導光部材１’および上記空隙部４
４は、複数の光電変換素子５２の列方向に延びているた
めに、上記複数の光電変換素子５２のそれぞれに対して
ほぼ均一な光量の光を照射させることができる。

【００６３】上記画像読み取り装置Ａでは、１つの光源
７Ｃを発光させるだけで、画像読み取り領域Ｐへの光の
照射と、上記画像読み取り領域Ｐを経由しない光電変換
素子５２への直接的な光の照射とが行える。したがっ
て、光電変換素子５２によって原稿画像を読み取るとき
の光電変換素子５２の受光量を安定的に多くすることが
でき、先の実施形態の画像読み取り装置Ａと同様な効果
が得られることとなる。この画像読み取り装置Ａでは、
光源の個数を少なくでき、また、第２の導光部材を用い
る必要もなくなるので、構成の簡易化が図れ、製造コス
トの低減化が図れる。

【００６４】なお、本願発明に係る画像読み取り装置の
各部の具体的な構成は、上述した実施形態に限定され
ず、種々に設計変更可能である。たとえば、画像読み取
り領域に光を照射させるための手段としては、必ずしも
導光部材を用いる必要はなく、たとえば複数のＬＥＤ光
源を画像読み取り領域に対面させて設けることにより、
所定の一定長さ領域に光を照射させるようにしてもかま
わない。また、本願発明に係る画像読み取り装置は、必
ずしも密着型イメージセンサとして構成されている必要
もなく、たとえば原稿を載置するための原稿載置板に対
して、所定の光源や光電変換素子を実装した回路基板な
どを組み込んだケースを副走査方向に相対移動自在に設
けたフラットベッド型イメージスキャナとして構成して
もかまない。さらに、本願発明に係る画像読み取り装置
は、画像のカラー読み取りが可能なものとして構成され
ているに限らず、いわゆるモノクロ画像の読み取り用の
ものとして構成されていてもかまわない。光源としてＬ
ＥＤ光源を用いれば、画像読み取り装置の製造コストを
安価にすることができるが、むろん他の種類の光源を用
いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る画像読み取り装置の一例を示す
一部破断断面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】図１のIII −III 断面図である。

【図４】図１に示す画像読み取り装置の分解斜視図であ
る。

【図５】本願発明に係る第１の導光部材を示す一部断面
概略斜視図である。

【図６】図５のVI−VI断面図である。

【図７】本願発明に係る第１の導光部材の作用を説明す
る説明図である。

【図８】光反射部材に導光部材を固定保持させる手段の
一例を示す断面図である。

【図９】光反射部材の他の例を示す断面図である。

【図１０】本願発明に係る第２の導光部材を示す１部破
断斜視図である。

【図１１】図１０のXI−XI断面図である。

【図１２】本願発明に係るイメージセンサチップの概略
の回路構成の一例を示す回路ブロック図である。

【図１３】本願発明に係る画像読み取り装置の光源の動
作状態および画像信号出力の一例を示すタイムチャート
である。

【図１４】本願発明に係る画像読み取り装置の他の例を
示す断面図である。

【図１５】光電変換素子についての光出力と出力電圧と
の関係を示す説明図である。

【図１６】光電変換素子についてのダイナミックレンジ
と残存電荷率との関係を示す説明図である。

【図１７】光電変換素子の基本的な構成を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

Ａ 画像読み取り装置 Ｐ 画像読み取り領域 １ 第１の導光部材 ２ 第２の導光部材 ５ イメージセンサチップ ６ 回路基板 ７Ａ 第１の光源 ７Ｂ 第２の光源 ５１ 集光レンズ ５２ 光電変換素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今村 典広 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像読み取り領域に光を照射するための
   第１の光源と、この第１の光源から発せられて上記画像
   読み取り領域から反射してきた光を受光するとともにそ
   の受光量に対応した画像信号を出力する光電変換素子
   と、を具備する画像読み取り装置であって、 上記光電変換素子に光を照射するための第２の光源を備
   えていることを特徴とする、画像読み取り装置。
2. 【請求項２】 上記第１の光源は、赤、緑、および青の
   各色の光をそれぞれ発する３種類のＬＥＤを組み合わせ
   たＬＥＤ光源であり、かつこのＬＥＤ光源から発せられ
   る光の色彩を順次切り替えながら画像読み取り領域から
   反射してきた上記各色の光を上記光電変換素子で受光す
   ることによって、画像のカラー読み取りが可能に構成さ
   れている、請求項１に記載の画像読み取り装置。
3. 【請求項３】 上記第２の光源は、ＬＥＤ光源である、
   請求項１または２に記載の画像読み取り装置。
4. 【請求項４】 上記第２の光源は、赤色光を発するＬＥ
   Ｄ光源である、請求項３に記載の画像読み取り装置。
5. 【請求項５】 上記光電変換素子は所定の画像読み取り
   ライン方向に延びる列状に複数並んで設けられていると
   ともに、上記第１の光源から発せられた光は、上記画像
   読み取りライン方向に延びる線状または帯状の画像読み
   取り領域に照射されるように構成されている、請求項１
   ないし４のいずれかに記載の画像読み取り装置。
6. 【請求項６】 上記複数の光電変換素子の側方にはこれ
   ら複数の光電変換素子の配列方向と同方向に延びる透明
   部材からなる導光部材が設けられており、かつこの導光
   部材は、上記第２の光源から発せられてこの導光部材の
   内部に入射した光をこの導光部材の長手方向に進行させ
   ながらその長手方向に延びる側面の略全長域から出射さ
   せることにより、それらの光を上記複数の光電変換素子
   のそれぞれに照射可能に構成されている、請求項６に記
   載の画像読み取り装置。
7. 【請求項７】 上記第２の光源は、上記複数の光電変換
   素子を実装した回路基板に実装されているとともに、上
   記複数の光電変換素子の列とオーバラップしないように
   上記光電変換素子の列の端部よりもその長手方向外方に
   オフセットされている、請求項６に記載の画像読み取り
   装置。
8. 【請求項８】 上記第２の光源は、上記第１の光源と同
   期して断続的に点灯し、かつこの第２の光源の点灯時期
   は上記第１の光源の点灯時期と重なるように構成されて
   いる、請求項１ないし７のいずれかに記載の画像読み取
   り装置。
9. 【請求項９】 光源と、画像読み取り領域から反射して
   くる光を受光するとともにその受光量に対応した画像信
   号を出力する光電変換素子と、を具備する画像読み取り
   装置であって、 上記光源から発せられた光は、その一部が上記画像読み
   取り領域に照射されるとともに、他の一部が上記画像読
   み取り領域に照射されることなく上記光電変換素子によ
   って受光されるように構成されていることを特徴とす
   る、画像読み取り装置。