JP3126200U - Linear light source that can change light emission angle arbitrarily - Google Patents
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Abstract
【課題】本考案は、光線出射角度任意変更可能の線状光源を提供する。
【解決手段】導光棒と光源部品、集光レンズ及び光反射チューブが含有され、導光棒は、多辺柱状で、一面がジグザグ表面である出射面で、残りの面が反射面であり、当該導光棒の外側に光反射チューブが覆われ、導光棒の一端が光源部品に嵌合され、当該光源部品の発光ダイオードにより線状光源が提供され、光反射チューブ上の透過開口から光線が出射され、また、導光棒の出射面の外側に設置された集光レンズにより、任意に光線の出射角度を変更でき、そのため、本考案は、機構の外形空間により制限されず、光線の出射角度を任意に変更でき、また、集光レンズの集光効果により、元の無効領域の光線を集束して光の強度を向上することができる。
【選択図】図2
The present invention provides a linear light source capable of arbitrarily changing a light emission angle.
The light guide bar includes a light guide bar, a light source component, a condensing lens, and a light reflection tube. The light guide bar has a multi-sided columnar shape, one surface is an output surface that is a zigzag surface, and the remaining surface is a reflection surface. The light reflection tube is covered outside the light guide rod, one end of the light guide rod is fitted to the light source component, a linear light source is provided by the light emitting diode of the light source component, and from the transmission opening on the light reflection tube The light beam is emitted, and the output angle of the light beam can be arbitrarily changed by a condensing lens installed on the outside of the light exiting surface of the light guide rod. Therefore, the present invention is not limited by the outer space of the mechanism. Can be arbitrarily changed, and the light intensity of the original ineffective region can be focused by the light condensing effect of the condensing lens to improve the light intensity.
[Selection] Figure 2
Description
本考案は、線状光源に関し、特に、光線出射角度を任意に変更できる線状光源に関する。 The present invention relates to a linear light source, and more particularly to a linear light source that can arbitrarily change the light emission angle.
スキャナーやファクシミリ、複写機及び多機能事務機等は、日常生活において良く使用され、当該設備は、主として、光学原理を利用し、線状光源を目標物に照射して、その反射した光線について、明暗をセンサして画像を出力する。出力された画像の品質は、スキャン光源に大きく係わり、出射光線の輝度や均一度が悪い場合、目標物に対する感度や精確度が低減されて、出力された画像の効果が良くない。また、目標物の位置が、光源が到達できる焦点距離範囲(被写界深度)を超えたら、出力された画像が、曖昧になり、そのため、光源の設計において、光出力の輝度や均一度及び焦点距離感度を向上して解像能を増強することが重要である。また、異なる使用目的について、例えば、イメージのスキャンやコピー等の異なる機能について、出力効果を向上することも、業者において、至急の課題である。 Scanners, facsimiles, copiers and multifunctional office machines are often used in daily life, and the equipment mainly uses optical principles to irradiate a target with a linear light source, Outputs an image by sensing light and dark. The quality of the output image is largely related to the scanning light source. When the luminance and uniformity of the emitted light are poor, the sensitivity and accuracy with respect to the target are reduced, and the effect of the output image is not good. Also, if the position of the target exceeds the focal length range (depth of field) that the light source can reach, the output image will become ambiguous, so in the design of the light source, the brightness and uniformity of the light output and It is important to improve the focal length sensitivity and enhance the resolution. Further, it is also an urgent task for a contractor to improve the output effect for different purposes, for example, for different functions such as image scanning and copying.
従来の線状光源は、主として、円柱状や矩形柱状であり、その射出成型工程が容易であるが、光線の回折と屈折の算出や輝度と均一度の制御及びその効果が、制限される。また、従来の技術において、導光棒について、光線均一度を向上するために、表面処理を行い、また、導光棒の構造を改良することにより、集光効果が向上され、光線の輝度が増大されるが、光線が前進する時のエネルギー減衰や出射光線の輝度と均一度を更に向上すること及び光線がフォーカシングする時の被写界深度の拡大等が、また、開発の空間があり、そのため、業界において、線状光源について、ジグザグ状の出射面と反射ミラにより、光線の出射方向を変更するものが提案される。しかしながら、それは、光線の出射角度が固定されたものである。 Conventional linear light sources are mainly cylindrical or rectangular columnar, and the injection molding process is easy, but the calculation of light diffraction and refraction, the control of luminance and uniformity, and the effects thereof are limited. In addition, in the prior art, the light guide rod is subjected to surface treatment to improve the light beam uniformity, and the light guide rod structure is improved to improve the light collecting effect and to improve the light beam brightness. Although it is increased, the energy attenuation when the light beam advances, the brightness and uniformity of the outgoing light beam are further improved, and the depth of field is expanded when the light beam is focused. Therefore, in the industry, a linear light source is proposed in which the light emission direction is changed by a zigzag emission surface and a reflection mirror. However, it has a fixed light emission angle.
本考案は、上記の問題点を解消するために、光線出射角度任意変更可能の線状光源を提案する。 The present invention proposes a linear light source capable of arbitrarily changing the light emission angle in order to solve the above problems.
本考案の主な目的は、導光棒の出射面の外側に、光線の出射角度を変更するための集光レンズが設置される光線出射角度任意変更可能の線状光源を提供する。 A main object of the present invention is to provide a linear light source capable of arbitrarily changing a light emission angle, in which a condensing lens for changing a light emission angle is installed outside the light emission surface of a light guide rod.
本考案の他の目的は、更に、出射面と集光レンズとの間に、光均一度を向上するための光拡散シートが増設される光線出射角度任意変更可能の線状光源を提供する。 Another object of the present invention is to provide a linear light source capable of arbitrarily changing a light emission angle in which a light diffusion sheet for improving light uniformity is additionally provided between an emission surface and a condenser lens.
本考案の更に他の目的は、集光レンズの集光効果により、元の無効領域の光線を集束して光の強度を増強する光線出射角度任意変更可能の線状光源を提供する。 Still another object of the present invention is to provide a linear light source capable of arbitrarily changing a light emission angle, which concentrates a light beam in an original ineffective region and enhances the light intensity by a light condensing effect of a condensing lens.
本考案は、上記の目的を達成するために、一面が出射面で、残りの面が複数の反射面であり、多辺形柱体である導光棒と、当該導光棒に嵌合され、線状光源を生成するための少なくとも一つの発光ダイオードが設けられる光源部品と、出射面の外側に設置され、任意に光線の出射角度を変更できる集光レンズと、導光棒の外側に覆われ、出射面に対応する位置に、光線が透過できる透過開口が設けられる光反射チューブと、が含有される光線出射角度任意変更可能の線状光源である。そのため、本考案は、機構の外形空間によって制限されず、光線の出射角度が、任意に変更でき、更に、レンズの集光効果により、元の無効領域の光線を集束するため、光線の輝度が向上される。 In order to achieve the above object, the present invention provides a light guide bar that is a polygonal column with one surface being an exit surface and the remaining surfaces being a plurality of reflective surfaces, and is fitted to the light guide rod. A light source component provided with at least one light-emitting diode for generating a linear light source, a condenser lens installed outside the emission surface and capable of arbitrarily changing the light emission angle, and covering the outside of the light guide rod In other words, the light source includes a light reflection tube provided with a transmissive aperture through which light can be transmitted at a position corresponding to the emission surface. Therefore, the present invention is not limited by the outer space of the mechanism, the light emission angle can be arbitrarily changed, and further, the light in the original invalid area is focused by the condensing effect of the lens. Be improved.
以下、図面を参照しながら、より良い実施例を挙げて、本考案の構造の特長や効果を詳しく説明する。 In the following, the features and effects of the structure of the present invention will be described in detail with reference to the drawings by giving better examples.
本考案は、光線出射角度任意変更可能の線状光源を提供し、集光レンズの集光効果により、無効領域にある光線を集束することにより、光の強度を増強するだけでなく、光線出射角度を変更でき、また、光拡散シートにより、光均一度が向上される。 The present invention provides a linear light source capable of arbitrarily changing the light emission angle, and not only enhances the light intensity by focusing the light rays in the ineffective area by the light collecting effect of the condenser lens, but also emits the light. The angle can be changed, and the light uniformity is improved by the light diffusion sheet.
図1と図2は、それぞれ、本考案の立体構造及び構造分解概念図であり、主として、光源部品10と導光棒20、当該導光棒20の外を覆う光反射チューブ30及び集光レンズ40が含有され、導光棒20の光線は、光反射チューブ30の透過開口32から集光レンズ40へ投射する。当該光源は、可視スペクトル範囲内の任意色の発光ダイオードや可視スペクトルに近接する例えば赤外線や紫外線光源から選ばれ、例えば、発光ダイオードは、グリーンやイエロー、ブルー、レッド或いはホワイト等であり、線形光源の組合わせは、より大きい範囲と光量投射の効果が得られる。
FIG. 1 and FIG. 2 are respectively a three-dimensional structure and a structural decomposition conceptual diagram of the present invention. Mainly, the
光源部品10は、導光棒20に嵌設され、その上に、導光棒20を固定するための導光棒形状に対応する実装孔座12が設けられる。また、基座(図に未表示)に挿設するための複数のピン16があり、また、光源部品10の実装孔座12内に、本考案の最も根本の光源として、少なくとも一つの発光ダイオード14が設けられる。導光棒20は、対称する多辺形柱体であり、本実施例において、正8辺形柱体を例とし、導光棒20の主な用途は、発光ダイオード14が生成した点状光源を、線状光源に変換し、当該導光棒20は、一面が出射面22であり、その半径が0.73±0.1ミリメートル(mm)の円弧形状面で、集光の機能を発揮し、光の強度を増大するだけでなく、光が線形に出射することができ、残りの面が反射面24であり、光線の輝度を反射する。また、導光棒20と光源部品10との接触面が入射面26であり、発光ダイオード14が出射した光線は、当該入射面26から導光棒20に入射し、導光棒20の構造により、光線が線形に出射され、入射面26のもう一端は、エンド面であり、当該面に到達した光線が、導光棒20内へ反射される。
The
光反射チューブ30は、導光棒20を覆うように、光線の反射効果を強化するための上チューブ34と下チューブ36とからなる。これにより、光出射の輝度が増大される。
また、当該導光棒20の出射面22において、光反射チューブ30に対応するように、線形光線が出射するための透過開口32が設けられ、残りの反射面24に対応する位置に、光反射チューブ30が覆われ、導光棒20に入射した光線が、反射面24と光反射チューブ30で反射することにより、光の輝度が増大され、そして、出射面22を介して透過開口32から集光レンズ40へ出射し、これにより、光出射の角度が変更される。
また、光反射チューブ30の作用は、主として、光線を反射するため、ホワイトや銀色或いは銀白色等の反光効果の良い色を選択する。
The
In addition, a
Further, the
また、光線の反射効果を増大し、光線がより集中できるため、図のように、下チューブ36上において、透過開口32の一側に、更に、反射板38を設置しても良く、反射板38と当該透過開口32の垂直軸とが、約30度乃至60度になるように、当該反射板38を設置し、当該反射板38の角度や長さ及び幅は、必要に応じて変更することができる。導光棒20の内部で反射されてから出射面22から出射された光線は、その出射角度の範囲が比較的に大きく、完全に希望の目標物に照射することが難しいため、反射板38を設置することにより、一部の光線について、更に反射させることにより、光線がより集束されて、出射光のエネルギーと光線の輝度が増大される。
Further, since the light reflection effect is increased and the light can be more concentrated, a
導光棒20上の反射面24は、漸増式ジグザグ状であり、図3は、図2の導光棒20上の領域aの拡大図であり、当該ジグザグ状の仰角範囲は、0.03〜0.15度の間であり、ジグザグ状の反射面の長さについて、分段処理しても良く、仰角角度の範囲も、0.03〜0.15度の範囲になるように分段し、例えば、反射面の長さを2段にする時、1段目のジグザグ角度を、仰角が0.03〜0.09度に、2段目のジグザグ角度を、仰角が0.09〜0.15度になるように、ジグザグ状の反射面の長さを多段処理する時、各分段の仰角の角度範囲も同じようにすれば良い。
The reflecting
本考案において、ジグザグの設計が、光均一程度に大きい影響を与え、本考案のジグザグは、仰角角度θの範囲が、0.03度乃至0.15度であり、漸増方式であっても良いし、分段漸増方式であっても良い。2段漸増を例とし、図3を参照しながら、そのI段目の仰角角度範囲が0.03度乃至0.09度である固定値(例えば0.07)であり、II段目の仰角角度範囲が0.09度乃至0.15度である固定値(例えば0.11)であり、3段漸増を例とし、そのI段目の仰角角度範囲が0.03度乃至0.05度である固定値(例えば0.04)であり、II段目の仰角角度範囲が0.05度乃至0.10度である固定値(例えば0.08)であり、III段目の仰角角度範囲が0.10度乃至0.15度である固定値(例えば0.12)であり、何段でも上記のようにすれば良い。 In the present invention, the design of the zigzag has a great influence on the degree of light uniformity. The zigzag of the present invention has an elevation angle angle range of 0.03 to 0.15 degrees, and may be a gradually increasing method. However, a stepwise incremental method may be used. Taking a two-step gradual increase as an example, referring to FIG. 3, the elevation angle range of the I-th stage is a fixed value (for example, 0.07) ranging from 0.03 degrees to 0.09 degrees, and the elevation angle of the second stage. The angle range is a fixed value (for example, 0.11) ranging from 0.09 degrees to 0.15 degrees, and the elevation angle angle range of the I-th stage is 0.03 degrees to 0.05 degrees as an example of a three-stage gradual increase. Is a fixed value (for example, 0.04), the elevation angle range of the II stage is 0.05 to 0.10 degree (for example, 0.08), and the elevation angle range of the III stage is Is a fixed value (for example, 0.12) that is 0.10 to 0.15 degrees, and any number of steps may be performed as described above.
仮に、ジグザグの底角がφ(30度〜40度)、算出するジグザグから発光ダイオード上の集光焦点の底面長さ(1〜111mm)がN、I段目のジグザグ角度の仰角θ1が0.03〜0.09度である場合、出射面22上に形成されるジグザグ高さと斜面長さの算出式は、次のようである。
I段目のジグザグ高さ:X1=(L1−N1)tanθ1 (1)
I段目の反射斜面長さ:Y1=X1/sinφ (2)
If the base angle of the zigzag is φ (30 ° to 40 °), the bottom length (1 to 111 mm) of the focusing focal point on the light emitting diode from the zigzag to be calculated is N, and the elevation angle θ 1 of the I-th stage zigzag angle is In the case of 0.03 to 0.09 degrees, the calculation formulas for the zigzag height and the slope length formed on the emission surface 22 are as follows.
I-stage zigzag height: X1 = (L1-N1) tan θ 1 (1)
Reflection slope length of I stage: Y1 = X1 / sinφ (2)
その中、L1が、発光ダイオードがフォーカシングした焦点から左へ延伸して水平軸と交差した点からI段目の末端までの距離(114〜135mm)であり、式(1)でI段目のジグザグ高さを算出してから、I段目のジグザグ高さから、式(2)で、I段目のジグザグの反射斜面長さを算出する。そして、II段目のジグザグ角度の仰角θ2が0.09〜0.15度である場合、算出式は、次のようである。
II段目のジグザグ高さ:X2=(L2−N2)tanθ2 (3)
II段目の反射斜面長さ:Y2=X2/sinφ (4)
Among them, L1 is the distance (114 to 135 mm) from the point where the light-emitting diode is focused to the left from the focus and crosses the horizontal axis to the end of the I-th stage. After calculating the zigzag height, the reflection slope length of the I-th stage zigzag is calculated from the I-th stage zigzag height by Expression (2). When the elevation angle θ 2 of the II stage zigzag angle is 0.09 to 0.15 degrees, the calculation formula is as follows.
Stage II zigzag height: X2 = (L2−N2) tan θ 2 (3)
Reflection slope length of the second stage: Y2 = X2 / sinφ (4)
その中、L2が、発光ダイオードがフォーカシングした焦点から左へ延伸して水平軸と交差した点からII段目の末端の距離(127〜170mm)であり、式(3)でII段目のジグザグ高さを算出してから、II段目のジグザグ高さから、式(4)で、II段目のジグザグ反射斜面長さを算出する。 Among them, L2 is the distance (127 to 170 mm) at the end of the II stage from the point where the light emitting diode is focused to the left from the focal point and intersects the horizontal axis. After calculating the height, the II-stage zigzag reflection slope length is calculated from the II-stage zigzag height using the formula (4).
式(1)〜(4)で、ジグザグ高さを算出してから、ジグザグ斜面長さを求めることができるため、Nとφを変化してジグザグ斜面長さを変更でき、光線の屈折率や反射率を制御する目的を実現する。 Since the zigzag slope length can be obtained after calculating the zigzag height using the equations (1) to (4), the zigzag slope length can be changed by changing N and φ, and the refractive index of the light beam Realize the purpose of controlling reflectivity.
図4は、本考案の発光ダイオードの位置のより良い実施例であり、光源部品10に、三つの発光ダイオード14が設置され、それぞれ、レッドとグリーン及びブルーの発光ダイオードであり、その設置位置により、有効に無効領域(光不均一領域)を短縮でき、3色の発光ダイオードの波長が異なり、その発光角度を、接近するように制御するため、少なくとも一つのレッド発光ダイオードを、少なくとも一つのグリーン発光ダイオードとブルー発光ダイオードとの中間に設ける。また、各発光ダイオードを中心として、円を画き、当該円の直径範囲が1.12±0.1mmであり、これにより、導光棒20が緊密に接合される時、有効に光線の反射無効領域を低減できる。また、光線が、導光棒20で反射した後、均一的に出射でき、そのため、スキャンの品質が向上される。また、光線は、導光棒20の出射面22から出射した後、光線出射角度任意変更可能の集光レンズ40を介して、機構の外形空間によって制限されず、更に、レンズの集光効果により、元の無効領域の光線を集束するため、光線の輝度が向上される。
FIG. 4 is a better example of the position of the light-emitting diode according to the present invention. Three light-emitting
また、図5のように、導光棒20の出射面22と集光レンズ40との間に、更に、光拡散シート42を増設して、光の均一度を向上しても良い。
Further, as shown in FIG. 5, a
図6A〜図6Cは、本考案の他の実施例であり、本実施例において、導光棒60が8辺形柱体であり、出射面62(即ち、出射ウィンドウ面位置)と、180度方位異なる反射面64(光線を投射や反射する)との二つの投射面がある。導光棒60の設置が対称式であるため、180度を変更すれば、投射面が、出射ウィンドウ面に設置しなくても良い。また、投射面を出射ウィンドウ面に対応するように設置しても良く、これにより、導光組合わせがより自由になり、例えば、当該投射面が、出射ウィンドウ面に設置される場合(即ち、出射面62を同一面に設置すること)、省エネルギーと発光ダイオードの数の減少ができる。また、比較的に少ない光線が必要である場合、当該導光棒を回転することにより、当該投射面が、出射ウィンドウ面(即ち、当該出射面62の位置)とが、180度の違いになり、これにより、製造者により光量を調整制御でき、また、当該導光棒を組み立てる時、組立て方向の過ちが、容易に発生しない。
6A to 6C show another embodiment of the present invention. In this embodiment, the
図7Aと図7B図は、本考案の他の実施例であり、導光棒70が5角形柱体であり、当該導光棒70は、投射面機能を発揮する出射面72があり、また、当該出射面72に対向する反射面74があり、適当な実施例において、反射面74は、平滑面や荒し面で、また、出射面72と同じように、投射面の機能を発揮する。また、生産量やコストの角度から言えば、図7Aの装置の代わりに、図7Cの装置を利用しても良く、反射面74の角度を少し変更して、外層にある光反射チューブにより、光線を反射することにより、図7Aの装置と同じ効果が得られる。
7A and 7B show another embodiment of the present invention, in which the
図8は、導光棒80が他の多角形である時の実施例であり、当該導光棒80は、6辺形柱体であり、投射面機能を発揮する出射面82と反射面84とが含有される。
FIG. 8 shows an embodiment when the
以上は、本考案のより良い実施例であり、本考案は、それによって制限されない。本考案に係わる実用新案登録請求の範囲や精神に従って行う等価の変更や修正は、全てが、本考案に係わる実用新案登録請求の範囲内に含まれる。 The above is a better embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereby. All equivalent changes and modifications made in accordance with the scope and spirit of the utility model registration request related to the present invention are included in the scope of the utility model registration request related to the present invention.
10 光源部品
12 実装孔座
14 発光ダイオード
16 ピン
20 導光棒
22 出射面
24 反射面
26 入射面
30 光反射チューブ
32 透過開口
34 上チューブ
36 下チューブ
38 反射板
40 集光レンズ
42 光拡散シート
60 導光棒(8辺形柱体)
62 出射面
64 反射面
70 導光棒(5角形柱体)
72 出射面
74 反射面
80 導光棒(6辺形柱体)
82 出射面
84 反射面
DESCRIPTION OF
62
72
82
Claims (20)
当該導光棒に嵌合され、線状光源を生成する少なくとも一つの発光ダイオードが設けられる光源部品と、
当該出射面の外側に設置され、任意に光線の出射角度を変更できる集光レンズと、
当該導光棒の外側を覆い、当該出射面に対応する位置に光線が透過できる透過開口が設けられる光反射チューブと、
が含有されることを特徴とする光線出射角度任意変更可能の線状光源。 A light guide rod having a polygonal column, an exit surface and an entrance surface, and the remaining surfaces being a plurality of reflection surfaces;
A light source component fitted with the light guide rod and provided with at least one light emitting diode for generating a linear light source;
A condenser lens that is installed outside the emission surface and can arbitrarily change the emission angle of the light beam;
A light reflection tube that covers the outside of the light guide rod and is provided with a transmission opening through which light can be transmitted at a position corresponding to the emission surface;
A linear light source capable of arbitrarily changing the light emission angle.
X1=(L1−N1)tanθ2 (1)
Y1=X1/sinφ1 (2)であり、
その中、
L1が、LEDがフォーカシングした焦点から左へ延伸して水平軸と交差した点から1段目の末端までの距離(114〜135mm)で、
θ2が、0.03〜0.09度で、
N1が、1段目の反射面の長さ(1〜111mm)で、
X1が、1段目のジグザグ高さで、
Y1が、1段目の反射斜面長さで、
φ1が、反射発光面角(30度〜40度)である、
ことを特徴とする請求項9に記載の光線出射角度任意変更可能の線状光源。 The formula for calculating the first stage zigzag height and the reflection slope length is:
X1 = (L1-N1) tan θ 2 (1)
Y1 = X1 / sinφ 1 (2),
Among them,
L1 is a distance (114 to 135 mm) from the point where the LED is focused to the left from the focus and crossed the horizontal axis to the end of the first stage,
θ 2 is 0.03 to 0.09 degrees,
N1 is the length of the reflective surface of the first stage (1-111 mm),
X1 is the first zigzag height,
Y1 is the reflective slope length of the first stage,
φ 1 is a reflection light emitting surface angle (30 to 40 degrees),
The linear light source capable of arbitrarily changing the light emission angle according to claim 9.
X2=(L2−N2)tanθ2 (3)
Y2=X2/sinφ2 (4)であり、
その中、
L2が、LEDがフォーカシングした焦点から左へ延伸して水平軸と交差した点から2段目の末端までの距離(127〜170mm)で、
θ2が、0.09〜0.15度で、
N2が、2段目の反射面の長さ(1〜111mm)で、
X2が、2段目のジグザグ高さで、
Y2が、2段目の反射斜面長さで、
φ2が、反射発光面角(30度〜40度)である、
ことを特徴とする請求項9に記載の光線出射角度任意変更可能の線状光源。 The formula for calculating the second stage zigzag height and the slope length of reflection is:
X2 = (L2-N2) tan θ 2 (3)
Y2 = X2 / sinφ 2 (4)
Among them,
L2 is the distance (127 to 170 mm) from the point where the LED is focused to the left from the focus and crossed the horizontal axis to the end of the second stage,
θ 2 is 0.09 to 0.15 degrees,
N2 is the length of the reflective surface of the second stage (1-111 mm),
X2 is the second zigzag height,
Y2 is the reflective slope length of the second stage,
φ 2 is a reflection light emitting surface angle (30 to 40 degrees),
The linear light source capable of arbitrarily changing the light emission angle according to claim 9.
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