JP2016048875A - Linear light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、ファクシミリ、複写機、スキャナなどの機器に使用される原稿読取装置用の線状光源装置に関する。 The present invention relates to a linear light source device for a document reading device used in devices such as a facsimile, a copying machine, and a scanner.
従来、例えば、ファクシミリ、複写機、スキャナなどの機器においては、原稿面を照明する光源装置を備えた、原稿面からの反射光によって原稿面の文字情報および画像情報を読み取る原稿読取装置が搭載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, facsimile machines, copiers, scanners and the like are equipped with a document reading device that includes a light source device that illuminates the document surface and reads character information and image information on the document surface by reflected light from the document surface. ing.
原稿読取装置用の光源装置としては、例えば、透光性の樹脂等からなる棒状の導光体の少なくとも一端に、LED素子を備えたLED光源が配置されてなり、LED光源から放射された光を導光体の長手方向に伝播させて原稿面に照射する構成のものが挙げられる。例えば、特許文献1には、棒状の導光体の両端の各々にLED光源が配置されてなる線状光源装置が開示されている。 As a light source device for an original reading device, for example, an LED light source provided with an LED element is disposed at least one end of a rod-shaped light guide made of a translucent resin or the like, and light emitted from the LED light source Can be applied in the longitudinal direction of the light guide to irradiate the document surface. For example, Patent Document 1 discloses a linear light source device in which LED light sources are disposed at both ends of a rod-shaped light guide.
一方、近年、可視光を放射する光源を用いることに限定されずに、これと紫外光を放射する光源や赤外光を放射する光源とを共に備えた線状光源装置の開発も進んでいる。
例えば、特許文献2には、第1の光源として可視光を放射するLED素子を用いると共に、第2の光源として赤外光を放射するLEDチップを用いた線状光源装置が開示されている。この線状光源装置によれば、画像読み取り精度および紙幣の識別などの真偽判別精度の向上が図られる。
On the other hand, in recent years, development of a linear light source device that includes both a light source that emits ultraviolet light and a light source that emits infrared light is progressing without being limited to using a light source that emits visible light. .
For example, Patent Document 2 discloses a linear light source device that uses an LED element that emits visible light as a first light source and an LED chip that emits infrared light as a second light source. According to this linear light source device, it is possible to improve the accuracy of authenticity determination such as image reading accuracy and banknote identification.
特許文献1に開示された線状光源装置においては、導光体の長手方向の配光分布は、一方のLED光源からの光と、他方のLED光源からの光とが合成されて得られるものである。
一方、異なる波長域の光を出射する2つの光源の1つを選択的に点灯させて使用する線状光源装置においては、各光源に係る配光分布が略同一となるよう設計する必要がある。具体的には、導光体の長手方向の配光分布が長手方向の中央位置に対して対称な分布となるように設計する必要がある。例えば、特許文献2に開示された装置においては、それぞれの光源に対応する2つの導光体を搭載している。しかしながら、このような構成は、部品点数の増加および装置の大型化を招いてしまう、という問題がある。
In the linear light source device disclosed in Patent Document 1, the light distribution in the longitudinal direction of the light guide is obtained by combining light from one LED light source and light from the other LED light source. It is.
On the other hand, in a linear light source device that is used by selectively turning on one of two light sources that emit light in different wavelength ranges, it is necessary to design the light distribution distribution related to each light source to be substantially the same. . Specifically, it is necessary to design the light distribution in the longitudinal direction of the light guide so that it is symmetrical with respect to the central position in the longitudinal direction. For example, in the apparatus disclosed in Patent Document 2, two light guides corresponding to the respective light sources are mounted. However, such a configuration has a problem of increasing the number of parts and increasing the size of the apparatus.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、導光体の両端面に異なる波長域の光を出射する2つの光源を備えた線状光源装置であって、各光源について、導光体の長手方向中央に対して略対称の形状を有する配光分布が得られる線状光源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is a linear light source device including two light sources that emit light in different wavelength ranges on both end faces of a light guide. Thus, it is an object of the present invention to provide a linear light source device capable of obtaining a light distribution having a substantially symmetrical shape with respect to the longitudinal center of the light guide for each light source.
本発明の線状光源装置は、互いに対向して長手方向に沿って形成された反射部および出射部を有する棒状の導光体と、当該導光体の長手方向における両端面の各々に対向して配置された第1の光源および当該第1の光源とは異なる波長域の光を放射する第2の光源を備えており、前記導光体における反射部が、外周面において複数の凹溝が長手方向に並んで形成されることにより隣接する凹溝間に形成された複数のプリズム要素により構成されてなる線状光源装置において、
前記複数のプリズム要素のうち、前記第1の光源からの光を透過する透過面と前記第2の光源からの光を反射する反射面とを備えるプリズム要素の複数から構成される第1のプリズム部が、長手方向中央より前記第1の光源側に設けられると共に、
前記複数のプリズム要素のうち、前記第2の光源からの光を透過する透過面と前記第1の光源からの光を反射する反射面とを備えるプリズム要素の複数から構成される第2のプリズム部が、長手方向中央より前記第2の光源側に設けられることを特徴とする。
The linear light source device of the present invention is opposed to each of a rod-shaped light guide having a reflecting portion and a light emitting portion formed along the longitudinal direction so as to face each other, and both end faces in the longitudinal direction of the light guide. And a second light source that emits light in a wavelength region different from that of the first light source, and the reflective portion of the light guide has a plurality of concave grooves on the outer peripheral surface. In a linear light source device formed by a plurality of prism elements formed between adjacent concave grooves by being formed side by side in the longitudinal direction,
Of the plurality of prism elements, a first prism comprising a plurality of prism elements each having a transmission surface that transmits light from the first light source and a reflection surface that reflects light from the second light source. A portion is provided on the first light source side from the longitudinal center,
Of the plurality of prism elements, a second prism composed of a plurality of prism elements each having a transmission surface that transmits light from the second light source and a reflection surface that reflects light from the first light source. The portion is provided on the second light source side from the center in the longitudinal direction.
本発明の線状光源装置においては、前記凹溝のピッチが長手方向中央側に向かうに従って大きくなることが好ましい。 In the linear light source device according to the present invention, it is preferable that the pitch of the concave grooves increases toward the center in the longitudinal direction.
本発明の線状光源装置においては、隣接するプリズム要素における反射面の長手方向に対する傾斜角が、長手方向中央側に向かうに従って小さくなることが好ましい。 In the linear light source device of the present invention, it is preferable that the inclination angle of the reflecting surface in the adjacent prism element with respect to the longitudinal direction becomes smaller toward the center in the longitudinal direction.
本発明の線状光源装置は、導光体の反射部における長手方向中央より各光源の側に、近位側の光源からの光を透過する透過面と遠位側の光源からの光を反射する反射面とを備えるプリズム要素から構成されるプリズム部が、それぞれ設けられている。これにより、個々のプリズム要素において、近位側の光源からの光が透過されると共に遠位側の光源からの光が積極的に反射される。その結果、1本の導光体の両端に異なる波長域の光を出射する2つの光源を備えた構成を有していても、これらを切り替えて点灯したときに、各光源について、それぞれ、導光体の長手方向中央に対して略対称の形状を有する配光分布を得ることができる。
さらに、各光源から出射される光を導光する導光体として共通のものを用いることにより、装置の小型化を図ることができる。
The linear light source device of the present invention reflects the light from the light source on the proximal side and the light from the light source on the distal side to the side of each light source from the longitudinal center in the reflection part of the light guide. Prism portions each including a prism element having a reflecting surface are provided. Thereby, in each prism element, the light from the proximal light source is transmitted and the light from the distal light source is actively reflected. As a result, even if the light guide has a configuration including two light sources that emit light in different wavelength ranges at both ends, when these are switched and turned on, each light source is guided. A light distribution having a substantially symmetrical shape with respect to the center in the longitudinal direction of the light body can be obtained.
Furthermore, by using a common light guide for guiding light emitted from each light source, the apparatus can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1(a),(b)は本発明の線状光源装置の一例における構成の概略を示す断面図、図1(c)は導光体における反射部の構成の概略を示す拡大断面図である。図2は、図1に示す線状光源装置の、導光体の長手方向に垂直な断面図である。
この線状光源装置は、長手方向における両端面10a,10bの各々が光取込面とされた棒状の導光体10と、この導光体10の一端面10aに対向して配置された第1の光源30aと、導光体10の他端面10bに対向して配置された第2の光源30bと、導光体10を支持するための導光体支持台40とを備えている。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing an outline of the configuration of an example of the linear light source device of the present invention, and FIG. 1C is an enlarged cross-sectional view showing an outline of the configuration of the reflecting portion in the light guide. is there. 2 is a cross-sectional view of the linear light source device shown in FIG. 1 perpendicular to the longitudinal direction of the light guide.
This linear light source device includes a rod-
第1の光源30aは、導光体10の一端面10aと長手方向に離間して対向配置された平板状の基板31aと、この基板31aの一面上に実装された第1の発光素子としてのLED素子32aと、導光体10の一端面10aとLED素子32aとの間の空間を取り囲むよう設けられた反射体33aとにより構成されている。
第2の光源30bは、導光体10の他端面10bと長手方向に離間して対向配置された平板状の基板31bと、この基板31bの一面上に実装された第2の発光素子としてのLED素子32bと、導光体10の他端面10bとLED素子32bとの間の空間を取り囲むよう設けられた反射体33bとにより構成されている。
The
The
導光体10は、略円柱状の棒状体であり、円弧状の光出射面を有する出射部11が長手方向に沿って形成されていると共に、光出射面に対向する周面に、反射部15が長手方向に沿って形成されている。導光体10は、当該導光体10に沿って延びるよう配設された導光体支持台40によって、出射部11が所定方向を向く状態で支持されて固定されている。
The
導光体10を構成する材料としては、例えば、石英ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンコポリマー(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)などの透光性材料が用いられる。第1の光源30aまたは第2の光源30bとして紫外光を出射するものを用いる場合には、導光体10として石英ガラスよりなるものを用いることが好ましい。
また、導光体支持台40を構成する材料としては、導光体10の出射部11以外の箇所から導光体10の外部に出射される光を吸収して遮蔽することができるものであることが好ましく、例えば、ポリカーボネート樹脂などを用いることができる。また、適宜の基材の表面に光吸収性を有する塗装が施されたものを用いることもできる。
As a material constituting the
Moreover, as a material which comprises the light guide support stand 40, the light radiate | emitted outside the
導光体10の反射部15は、導光体10の外周面において複数の凹溝が長手方向に互いに離間した位置に形成されることにより、隣接する凹溝間に形成された複数のプリズム要素20により構成されている。この例においては、凹溝は、例えば断面形状が略V字状のV字溝16により構成されており、各々のプリズム要素20は、断面台形状または断面三角形状とされている。
The reflecting
そして、上記の線状光源装置においては、導光体10の反射部15における長手方向中央より光源30a,30bの各側に、近位側の光源からの光を透過する透過面21と遠位側の光源からの光を反射する反射面22とを備えるプリズム要素20から構成されるプリズム部27,28が、それぞれ設けられている。
具体的には、複数のプリズム要素20のうち、第1の光源30aからの光を透過する透過面21と第2の光源30bからの光を反射する反射面22とを備えるプリズム要素20の複数から構成される第1のプリズム部27が、長手方向中央より第1の光源30a側に設けられている。また、複数のプリズム要素20のうち、第2の光源30bからの光を透過する透過面21と第1の光源30aからの光を反射する反射面22とを備えるプリズム要素20の複数から構成される第2のプリズム部28が、長手方向中央より第2の光源30b側に設けられている。
And in said linear light source device, the permeation |
Specifically, among the plurality of
プリズム部27,28を構成する複数のプリズム要素20を形成するためのV字溝16のピッチは、導光体10の端部から長手方向中央側に向かうに従って大きくなることが好ましい。
The pitch of the V-shaped
また、プリズム部27,28を構成する複数のプリズム要素20を形成するためのV字溝16の深さは、各光源30a,30bからの光の波長域に基づいて決定される導光体10の屈折率に従い、遠位側の光源からの光を全反射することができる大きさとされていることが好ましい。従って、V字溝16の深さは、導光体10の長手方向中央に対して非対称な大きさとされる。
V字溝16の深さは、例えば0.05〜0.2mmの範囲とされる。
Further, the depth of the V-shaped
The depth of the V-shaped
本発明において、近位側の光源に対向する透過面21は、長手方向に対する傾斜角α(図1(c)参照)が、(90°−θ)〜90°の範囲とされることが好ましい。ただし、θは導光体10から空気へ入射される光線の臨界角である。
導光体10から空気へ入射される光線の臨界角θは、下記式(1)で表される。
式(1):臨界角θ=arcsin(1/n)
〔上記式(1)において、nは、任意の波長域の光に対する導光体10の屈折率である。〕
具体的には、導光体10として石英ガラスのものを用いた場合、透過面21の長手方向に対する傾斜角αは、例えば80〜90°であることが好ましい。
In the present invention, the
The critical angle θ of the light beam incident on the air from the
Formula (1): Critical angle θ = arcsin (1 / n)
[In said Formula (1), n is the refractive index of the
Specifically, when quartz glass is used as the
本発明において、遠位側の光源に対向する反射面22は、長手方向に対する傾斜角β(図1(c)参照)が、当該遠位側の光源からの光を全反射する傾斜角のものである。
具体的には、導光体10として石英ガラスのものを用いた場合、反射面22の長手方向に対する傾斜角βは、例えば5〜15°であることが好ましい。
In the present invention, the reflecting
Specifically, when quartz glass is used as the
隣接するプリズム要素20においては、遠位側の光源に対向する反射面22の長手方向に対する傾斜角βが、長手方向中央側に向かうに従って小さくなることが好ましい。
In the
この線状光源装置においては、第1の光源30aのLED素子32aからの光は、図1(a)に示されるように、直接的に、あるいは、反射体33aによって反射されて導光体10の一端面10aに入射する。この導光体10の一端面10aに入射した光は、導光体10によって長手方向に導かれる。このとき、中心位置より一端側に位置される第1のプリズム部27を構成するプリズム要素20の透過面21に入射される光は、当該プリズム要素20を透過して導光体10の外部に出射されて導光体支持台40によって拡散される。さらに、中心位置より他端側に位置される第2のプリズム部28を構成するプリズム要素20に入射される光は、当該プリズム要素20の反射面22によって反射されてその反射光が導光体10の出射部11における光出射面から出射される。
一方、第2の光源30bのLED素子32bからの光は、図1(b)に示されるように、直接的にあるいは反射体33bによって反射されて導光体10の他端面10bに入射する。この導光体10の他端面10bより入射した光は、導光体10によって長手方向に導かれる。このとき、中心位置より他端側に位置される第2のプリズム部28を構成するプリズム要素20の透過面21に入射される光は、当該プリズム要素20を透過して導光体10の外部に出射されて導光体支持台40によって拡散される。さらに、中心位置より一端側に位置される第1のプリズム部27を構成するプリズム要素20に入射される光は、当該プリズム要素20の反射面22によって反射され、その反射光が導光体10の出射部11における光出射面から出射される。
In this linear light source device, the light from the
On the other hand, the light from the
以上のように、上記構成の線状光源装置によれば、導光体10の反射部15における長手方向中央より各光源30a,30bの側に、近位側の光源からの光を透過する透過面21と遠位側の光源からの光を反射する反射面22とを備えるプリズム要素20から構成されるプリズム部27,28が、それぞれ設けられている。これにより、個々のプリズム要素20において、近位側の光源からの光が透過されると共に遠位側の光源からの光が積極的に反射される。その結果、1本の導光体10の両端面10a,10bに異なる波長域の光を出射する2つの光源30a,30bを備えた構成を有していても、これらを切り替えて点灯したときに、各光源30a,30bについて、それぞれ、導光体10の長手方向中央に対して略対称の形状を有する配光分布を得ることができる。
さらに、各光源30a,30bから出射される光を導光する導光体10として共通のものを用いることにより、装置の小型化を図ることができる。
As described above, according to the linear light source device having the above-described configuration, transmission from the light source on the proximal side is transmitted from the center in the longitudinal direction of the reflecting
Furthermore, by using a
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Specific examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
<実施例1>
図1〜図2に示す構成を参照して、下記の仕様を有する本発明に係る線状光源装置を作製した。
[導光体支持台(40)]
材質:ポリカーボネート樹脂
[光源(30a,30b)]
LED素子(32a):発光波長365nmの紫外光を出射するもの
LED素子(32b):発光波長950nmの赤外光を出射するもの
[導光体(10)]
寸法:全長340mm、外径5mm、円柱状
材質:石英ガラス
凹溝:V字溝、深さ0.05mm〜0.2mmの範囲内にて導光体の長手方向の位置によって徐変、ピッチ1mm
プリズム要素の断面形状:台形状または三角形状、透過面の傾斜角(α)は80〜90°の範囲内、反射面の傾斜角(β)は5〜25°の範囲内
<Example 1>
With reference to the structure shown in FIGS. 1-2, the linear light source device which concerns on this invention which has the following specification was produced.
[Light guide support base (40)]
Material: Polycarbonate resin [Light source (30a, 30b)]
LED element (32a): emitting ultraviolet light with an emission wavelength of 365 nm LED element (32b): emitting infrared light with an emission wavelength of 950 nm [light guide (10)]
Dimensions: Full length 340 mm, outer diameter 5 mm, cylindrical material: quartz glass concave groove: V-shaped groove, gradually changing within 0.05 mm to 0.2 mm depth depending on longitudinal position of light guide, pitch 1 mm
Cross-sectional shape of prism element: trapezoidal or triangular shape, transmission surface inclination angle (α) in the range of 80 to 90 °, reflection surface inclination angle (β) in the range of 5 to 25 °
この線状光源装置について、第1の光源(30a)を単独で点灯させ、導光体(10)の中心軸から垂直方向に12mm離間した位置における、導光体(10)の長手方向の配光分布を測定したところ、図3において実線(a)で示す配光分布曲線が得られた。また、第2の光源(30b)を単独で点灯させたときの導光体(10)の長手方向の配光分布を、上記と同様の方法により測定したところ、図3において破線(b)で示す配光分布曲線が得られた。 In this linear light source device, the first light source (30a) is turned on alone, and the light guide (10) is arranged in the longitudinal direction at a position 12 mm away from the central axis of the light guide (10) in the vertical direction. When the light distribution was measured, a light distribution curve shown by a solid line (a) in FIG. 3 was obtained. Further, when the light distribution in the longitudinal direction of the light guide (10) when the second light source (30b) is lit alone is measured by the same method as described above, it is indicated by a broken line (b) in FIG. The light distribution distribution curve shown was obtained.
以上の結果より明らかなように、本発明に係る線状光源装置によれば、第1の光源(30a)および第2の光源(30b)に係る配光分布曲線が、それぞれ、導光体(10)の長手方向中央に対して略対称の形状を有することが確認された。
また、第1の光源(30a)を単独で点灯したときに得られる配光分布曲線と、第2の光源(30b)を単独で点灯したときに得られる配光分布曲線とが、略同等の形状を有することが確認された。
As is clear from the above results, according to the linear light source device according to the present invention, the light distribution distribution curves related to the first light source (30a) and the second light source (30b) are respectively light guides ( 10) It was confirmed that it has a substantially symmetrical shape with respect to the longitudinal center.
Further, the light distribution distribution curve obtained when the first light source (30a) is lit alone and the light distribution distribution curve obtained when the second light source (30b) is lit alone are substantially the same. It was confirmed to have a shape.
10 導光体
10a 一端面
10b 他端面
11 出射部
15 反射部
16 V字溝
20 プリズム要素
21 透過面
22 反射面
27 第1のプリズム部
28 第2のプリズム部
30a 第1の光源
30b 第2の光源
31a,31b 基板
32a,32b LED素子
33a,33b 反射体
40 導光体支持台
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数のプリズム要素のうち、前記第1の光源からの光を透過する透過面と前記第2の光源からの光を反射する反射面とを備えるプリズム要素の複数から構成される第1のプリズム部が、長手方向中央より前記第1の光源側に設けられると共に、
前記複数のプリズム要素のうち、前記第2の光源からの光を透過する透過面と前記第1の光源からの光を反射する反射面とを備えるプリズム要素の複数から構成される第2のプリズム部が、長手方向中央より前記第2の光源側に設けられることを特徴とする線状光源装置。 A rod-shaped light guide having a reflection portion and an emission portion formed along the longitudinal direction so as to face each other, a first light source disposed opposite to both end faces in the longitudinal direction of the light guide, and A second light source that emits light in a wavelength range different from that of the first light source, and the reflecting portion of the light guide is formed with a plurality of concave grooves arranged in the longitudinal direction on the outer peripheral surface. In the linear light source device constituted by a plurality of prism elements formed between adjacent concave grooves,
Of the plurality of prism elements, a first prism comprising a plurality of prism elements each having a transmission surface that transmits light from the first light source and a reflection surface that reflects light from the second light source. A portion is provided on the first light source side from the longitudinal center,
Of the plurality of prism elements, a second prism composed of a plurality of prism elements each having a transmission surface that transmits light from the second light source and a reflection surface that reflects light from the first light source. The linear light source device is characterized in that the portion is provided on the second light source side from the longitudinal center.
3. The linear light source device according to claim 1, wherein an inclination angle with respect to a longitudinal direction of a reflection surface in an adjacent prism element becomes smaller toward a central side in the longitudinal direction.
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