JP6100815B2

JP6100815B2 - 光源ユニット

Info

Publication number: JP6100815B2
Application number: JP2015030014A
Authority: JP
Inventors: 正也高森; 遥加福島
Original assignee: PFU Ltd
Current assignee: PFU Ltd
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-02-18
Also published as: US9465159B2; US20160238780A1; JP2016152174A

Description

本発明は、光源ユニットに関する。

光を照射する光源ユニットは、当該光源ユニットの用途に特化して光を照射するものがあり、従来の光源ユニットの中には、線状の光を照射するものがある。光源ユニットで線状の光を照射する際には、例えば、円柱状の導光体の一端にＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を配設し、ＬＥＤから照射された光を、導光体の長さ方向に導いて導光体の外周面から光を出射させることにより、線状の光を照射することができる（例えば、特許文献１参照）。その際に、ＬＥＤは、点灯時に熱を発するため、一方向に延びる導光体に沿って放熱部材を設け、且つ、この放熱部材で導光体を保持することにより、所定の強度を確保してＬＥＤを保持しつつ、ＬＥＤの点灯時に発する熱の放熱を行うことができる。

特開２０１２−３８４７０号公報

ここで、ＬＥＤと導光体とを複数設け、それぞれの導光体から線状の光を照射する場合には、導光体ごとに、それぞれの端部にＬＥＤを配設する必要がある。しかし、導光体ごとに、端部にＬＥＤを配設する場合、光源ユニットの組み立てやＬＥＤの交換作業が煩雑になり易くなる。また、導光体ごとにＬＥＤを配設する場合には、導光体ごとに放熱部材を設ける必要があるため、これによっても光源ユニットの組み立て作業が煩雑になり易くなる。

一方、複数の導光体に対して１つの放熱部材を設け、この１つの放熱部材によって複数の導光体を保持する場合、それぞれの導光体を放熱部材で覆う領域が少なくなる。このため、各導光体に独立して放熱部材を設けた場合と比較して、放熱部材での放熱性が低下し、また、放熱部材によって導光体を保持する際における強度が低下する虞がある。これらのように、導光体を複数設ける場合には、組み立て性や放熱性を確保し、導光体を保持する際における強度を確保するのが、大変困難なものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、導光体を複数設ける場合における、導光体を保持する部材の強度と、光源から発せられる熱の放熱性とを確保しつつ、組み立て性を向上させることのできる光源ユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光源ユニットは、光源ユニットにおいて、離間して配置される一対の第１部材と、発光素子が実装され、且つ、前記一対の第１部材の少なくとも一方に取り付けられる光源基板と、前記発光素子の光が、軸方向における両端部の少なくとも一方から内部に導光され、外周面から前記光を照射する一対の導光体と、前記一対の導光体がそれぞれ挿入され、且つ、前記一対の導光体の外周面から照射される光の一部を遮光する一対の第２部材と、を備え、前記第２部材は、金属材料により形成され、且つ、軸方向視において少なくとも、本体部と、前記本体部の両端部から前記本体部が延在する方向と異なる方向にそれぞれ延在する２つの突出部と、を有するとともに、前記突出部同士の間には前記導光体から照射された光を通過させる開口部が形成され、前記一対の第２部材は、前記一対の第１部材の間で、且つ、前記軸方向と直交する方向に離間して配置された状態で、前記軸方向における両端部が前記一対の第１部材にそれぞれ取り付けられ、前記本体部及び前記２つの突出部における、前記導光体側と反対側が前記光源ユニットの周囲の外気に連通され、前記第１部材を介して、前記光源基板から発生する熱を受熱するとともに、軸方向視において空間部を前記一対の第２部材間に形成し、前記一対の導光体は、少なくとも前記一対の第２部材にそれぞれ保持されている。

本発明に係る光源ユニットは、導光体を複数設ける場合における、導光体を保持する部材の強度と、光源から発せられる熱の放熱性とを確保しつつ、組み立て性を向上させることができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る光源ユニットの側面図である。図２は、図１に示す光源ユニットの斜視図である。図３は、図１に示す光源ユニットの分解図である。図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。図６は、図４のＣ−Ｃ断面図である。図７−１は、フレームに導光体を組み付ける前の説明図である。図７−２は、突出部間に導光体を挿入した状態を示す説明図である。図７−３は、導光体を、ストッパ部が設けられている位置を通過させた状態を示す説明図である。図７−４は、フレームへの導光体の組み付けが完了した状態を示す説明図である。図８は、支持部材に光源基板を取り付ける際の説明図である。図９は、光源ユニットからの光の照射時の説明図である。図１０は、熱の伝達経路についての説明図である。図１１は、実施形態に係る光源ユニットの変形例であり、導光体の二カ所に切欠辺が形成される場合の説明図である。図１２は、実施形態に係る光源ユニットの変形例であり、ストッパ部がフレームに固定される場合の説明図である。図１３は、実施形態に係る光源ユニットの変形例であり、幅方向におけるフレームの外側からフレームの位置決めをする場合の説明図である。

以下に、本発明に係る光源ユニットの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

〔実施形態〕
図１は、実施形態に係る光源ユニットの側面図である。図２は、図１に示す光源ユニットの斜視図である。実施形態に係る光源ユニット１は、発光素子であるＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）１１（図６参照）が実装される光源基板１０が、第１部材である支持部材２０に取り付けられている。光源基板１０に実装されるＬＥＤ１１は、光源ユニット１における光源として設けられており、光源基板１０は、離間して配置される一対の支持部材２０のそれぞれに取り付けられている。この一対の支持部材２０は、離間して配設されており、一対の支持部材２０の間には、支持部材２０同士の間にかけて延びる第２部材であるフレーム３０が配設されている。換言すると、一対の支持部材２０は、フレーム３０の両端の位置に配設されている。それぞれの支持部材２０の向きは、光源基板１０が取り付けられている面が、支持部材２０においてフレーム３０が位置する側の反対側に位置する向きで配設されている。また、これらの支持部材２０とフレーム３０とは、全て金属材料により形成されている。

図３は、図１に示す光源ユニットの分解図である。光源ユニット１は、光源基板１０に実装されるＬＥＤ１１の光を、外周面から照射する一対の導光体４０を有している。この一対の導光体４０は、それぞれ透明な樹脂等の材料からなり、略円柱形の形状で形成されている。導光体４０は、このように透明な略円柱形の形状で形成されることにより、軸方向における両端部から内部に導光されるＬＥＤ１１の光を導光体４０の内周面で反射しながら導光体４０の軸方向に導き、外周面から照射することが可能になっている。

一対の支持部材２０の間に配設されるフレーム３０は、一対が設けられており、一対の導光体４０は、一対のフレーム３０にそれぞれ保持されている。これにより、略円柱形の導光体４０は、フレーム３０と同様に支持部材２０同士の間にかけて延びて設けられている。この導光体４０の長さと、支持部材２０同士の間の方向におけるフレーム３０の長さとは同程度になっているが、僅かに導光体４０の長さの方が長くなっている。

このように導光体４０を保持する一対のフレーム３０は、導光体４０の軸方向と直交する方向に離間して配置されており、フレーム３０同士の間には、導光体４０の軸方向と直交する方向におけるフレーム３０同士の空隙である空間部３６（図４参照）が形成されている。一対のフレーム３０は、このように空間部３６が形成される状態で、軸方向における両端部３２が、締結具であるネジ５６によって一対の支持部材２０にそれぞれ取り付けられている。

詳しくは、フレーム３０には、導光体４０の軸方向における両端部３２付近に、支持部材２０への取り付け状態に配置した際に他方のフレーム３０の方向に向かって突出する連結部３５が設けられている。一方、支持部材２０には、導光体４０の軸方向と直交する方向において一対のフレーム３０同士の間に入り込むことにより、当該方向と直交する方向における空間部３６の幅を所定以上の幅にする位置決め部２１が設けられている。この位置決め部２１は、支持部材２０における、光源基板１０が取り付けられる側の反対側の面に設けられており、支持部材２０に対してフレーム３０が配設される方向に向けて突出している。

このように設けられる位置決め部２１には、光源ユニット１を組み立てた際にフレーム３０の連結部３５が位置する側の面にネジ孔２２が形成されている。また、フレーム３０に形成される各連結部３５には、切欠きが形成されている。これらにように形成される一対のフレーム３０は、それぞれに設けられる連結部３５を、位置決め部２１におけるネジ孔２２が形成されている面上で重ね、連結部３５の切欠きにネジ５６を通してネジ５６を位置決め部２１のネジ孔２２に螺合することにより、支持部材２０に取り付けられる。なお、フレーム３０の連結部３５に形成するネジ５６の挿通用の形状は、切欠き以外でもよく、連結部３５を貫通する孔であってもよい。

また、支持部材２０に取り付けられる光源基板１０は、支持部材２０において位置決め部２１が形成されたり、フレーム３０が取り付けられたりする側の反対側の面に、締結具であるネジ５５により取り付けられている。一対の支持部材２０に取り付けられるそれぞれの光源基板１０は、ＬＥＤ１１が実装されている側の面が支持部材２０に対向する向きで、支持部材２０に対してそれぞれ１本のネジ５５によって取り付けられている。このため、光源基板１０は、この１本のネジ５５を支持部材２０から取り外すことで、支持部材２０に対して取り外し可能になっている。

図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。一対のフレーム３０は、それぞれ導光体４０の軸方向視において少なくとも、本体部３１と、本体部３１の両端部から本体部３１が延在する方向と異なる方向にそれぞれ延在する２つの突出部３３と、を有している。このうち、本体部３１は、導光体４０の軸方向と直交する方向が幅方向になり、導光体４０の軸方向が長さ方向となって延びる略矩形の板状の形状で形成されている。

詳しくは、本体部３１は、支持部材２０の位置決め部２１寄りの位置では、ネジ５６の軸方向における位置が、位置決め部２１における連結部３５の取り付け面の位置と同程度の位置になっている。また、本体部３１は、支持部材２０から導光体４０の軸方向と直交する方向に離れるに従って、ネジ５６の軸方向における位置が位置決め部２１における連結部３５の取り付け面の位置から離れ、ネジ孔２２（図３参照）に対するネジ５６の挿入方向に向かう方向に、ネジ５６の軸方向に対して傾斜している。

各フレーム３０に設けられる２つの突出部３３は、この本体部３１の幅方向における両端に位置して本体部３１から突出している。即ち、各フレーム３０には、本体部３１において他方のフレーム３０側の端部に接続される突出部３３と、他方のフレーム３０が位置する側の反対側の端部に接続される突出部３３との２つが設けられている。

このように１つのフレーム３０に２つが設けられる突出部３３は、共にネジ５６の軸方向が幅方向になり、導光体４０の軸方向が長さ方向となって延びる略矩形の板状の形状で形成されている。また、２つの突出部３３は、ネジ孔２２に対してネジ５６を挿入する方向に平行な方向に、共に本体部３１から突出している。つまり、２つの突出部３３は、互いにほぼ平行になる向きで形成されており、フレーム３０は、導光体４０の軸方向に見た場合における形状が、変形したコの字状の形状で形成されている。

一対のフレーム３０は、共に連結部３５が突出している側に位置する突出部３３を、支持部材２０の位置決め部２１に接触させた状態で支持部材２０に取り付けられている。これにより、支持部材２０は、位置決め部２１の分、互いの突出部３３が離間した状態で支持部材２０に取り付けられており、即ち、一対のフレーム３０は、位置決め部２１への取り付け部分である連結部３５を除くと、位置決め部２１の幅の分、互いに離間している。このように、支持部材２０の位置決め部２１を挟み、それぞれの突出部３３によって形成される空隙が、一対のフレーム３０間に形成される空間部３６になっている。

フレーム３０で保持する導光体４０は、これらのように形成される本体部３１と２つの突出部３３とにより画成される空間に挿入されている。一対のフレーム３０には、このように本体部３１と２つの突出部３３とにより画成される空間に、一対の導光体４０がそれぞれ挿入され、これにより一対の導光体４０は、フレーム３０が有するこの空間内に保持されている。

また、１つのフレーム３０が有する２つの突出部３３同士の間には、導光体４０から照射された光を通過させる開口部３４が形成されている。つまり、突出部３３における本体部３１に接続されている側の端部の反対側の端部は、フレーム３０で保持する導光体４０から照射された光を通過させる開口部３４を構成している。

導光体４０は、外周面４１から光を照射することが可能になっており、一対のフレーム３０は、一対の導光体４０の外周面４１から照射される光の一部を遮光することが可能になっている。即ち、各フレーム３０は、それぞれのフレーム３０が保持する導光体４０の外周面４１から照射される光を開口部３４のみから通過させ、導光体４０の外周面４１から照射されて開口部３４の方向に向かう光以外の光は、遮光することが可能になっている。

これらのように、導光体４０から照射された光を通過させる開口部３４は、軸方向視における幅が、導光体４０の最大幅以上になっている。つまり、フレーム３０が有する２つの突出部３３は、それぞれ突出部３３における本体部３１に接続されている端部の反対側の端部と、軸方向視における他方の突出部３３との最小の距離が、導光体４０の直径よりも大きくなっている。詳しくは、２つの突出部３３同士の距離は、導光体４０の直径よりも若干大きい距離になっており、このため開口部３４は、軸方向視における幅が導光体４０の最大幅以上になっている。

また、導光体４０を保持するフレーム３０は、突出部３３の一方に、開口部３４方向への導光体４０の移動を規制するストッパ部５０を有している。例えば、ストッパ部５０は、フレーム３０の長さ方向におけるほぼ中央に配設されており、フレーム３０が有する２つの突出部３３のうち、他方のフレーム３０から遠い側の突出部３３に設けられている。このストッパ部５０は、フレーム３０で保持する導光体４０の位置よりも、突出部３３における本体部３１に接続される側の端部の反対側の端部寄りの位置に配設されており、フレーム３０に対して着脱自在に設けられている。

詳しくは、ストッパ部５０は、略円柱形の挿入部５１と、挿入部５１の直径よりも直径が大きい略円柱形の保持部５２とを有しており、同軸上に挿入部５１と保持部５２とが並んで、端部同士が接続される形状で形成されている。一方、突出部３３には、挿入部５１の直径よりも若干大きい直径で形成される孔であるストッパ孔３７が形成されており、ストッパ部５０は、突出部３３において導光体４０が配設される側の面側から、挿入部５１が挿入される。これにより、ストッパ部５０は、保持部５２が、導光体４０が配設される側に突出する向きで、突出部３３に設けられる。その位置は、本体部３１と２つの突出部３３によって画成される空間に導光体４０を配設した際に、本体部３１に接触した状態の導光体４０に対して、突出部３３における本体部３１に接続される側の端部の反対側の端部寄りの位置から、導光体４０に接触することができる位置に配設されている。これにより、ストッパ部５０は、開口部３４方向への導光体４０の移動を規制することが可能になっている。

また、導光体４０は、軸方向視における外周に、平面状に形成された部分である切欠辺４３が形成されている。この切欠辺４３は、導光体４０の長さ方向に延在しており、導光体４０の長さ方向に亘って形成されている。この切欠辺４３は、フレーム３０への導光体４０の挿入状態において、切欠辺４３が、本体部３１と面接触するように形成されている。即ち、導光体４０は、切欠辺４３が本体部３１に面接触する状態で、本体部３１と２つの突出部３３とによって画成される空間に挿入され、ストッパ部５０によって、本体部３１から離れる方向への移動が規制されている。このように形成される導光体４０の切欠辺４３には、導光体４０内で導く光を拡散反射して、外周面４１から外部に照射させる拡散反射処理が、印刷等によって施されている。

図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。一対のフレーム３０は、それぞれのフレーム３０が有する連結部３５同士が重ねられた状態で、支持部材２０の位置決め部２１に対してネジ５６によって取り付けられる。また、支持部材２０には、光源基板１０が取り付けられる面側に、光源基板１０が位置する方向に突出する第１係合突起２７が形成されている。一方、光源基板１０には、この第１係合突起２７が設けられている位置に、第１係合突起２７が入り込む第１係合孔１２が形成されている。第１係合突起２７は、略円柱形の形状で突出する突起になっており、第１係合孔１２は、第１係合突起２７の径と同程度で、第１係合突起２７の径よりも若干大きい径で形成されている。光源基板１０を支持部材２０に取り付ける際には、光源基板１０の第１係合孔１２に支持部材２０の第１係合突起２７を入り込ませ、第１係合孔１２と第１係合突起２７とを係合させた状態で、ネジ５５を支持部材２０のネジ孔２９（図８参照）に螺合させることにより取り付ける。

図６は、図４のＣ−Ｃ断面図である。また、支持部材２０には、光源基板１０が取り付けられる面側に、光源基板１０が位置する方向に突出する第２係合突起２８が形成されており、光源基板１０には、この第２係合突起２８が設けられている位置に、第２係合突起２８が入り込む第２係合孔１３が形成されている。第２係合突起２８は、略円柱形の形状で突出する突起になっており、第２係合孔１３は、第２係合突起２８の径と同程度で、第２係合突起２８の径よりも若干大きい径で形成されている。このため、光源基板１０を支持部材２０に取り付ける際には、光源基板１０の第２係合孔１３に支持部材２０の第２係合突起２８を入り込ませ、第２係合孔１３と第２係合突起２８も係合させた状態で取り付ける。

さらに、支持部材２０は、一対の導光体４０の軸方向における両端部４２がそれぞれ挿入される貫通孔２３がそれぞれ形成されている。即ち、貫通孔２３は、導光体４０を保持したフレーム３０を支持部材２０に取り付けた際に、導光体４０が位置する部分に形成されており、支持部材２０を貫通する孔として形成されている。一方、光源基板１０に設けられるＬＥＤ１１は、光源基板１０が、支持部材２０においてフレーム３０が位置する側の反対側に取り付けられた際に、導光体４０の軸方向視において、導光体４０と重なる位置に光源基板１０に実装されている。このため、光源基板１０に設けられるＬＥＤ１１は、光源基板１０が支持部材２０に取り付けられた状態では、貫通孔２３内に挿入され、導光体４０と対向する状態になっている。このため、貫通孔２３は、フレーム３０が位置する側の端部からは導光体４０が挿入され、光源基板１０が位置する側の端部からはＬＥＤ１１が挿入されている。

このように形成される貫通孔２３は、軸方向において段差部２４を有しており、段差部２４よりＬＥＤ１１が挿入されるＬＥＤ１１側の軸方向視における幅が、段差部２４より導光体４０が挿入される導光体４０側の軸方向視における幅よりも狭くなっている。つまり、貫通孔２３は、略円形の孔となって形成されているが、段差部２４より導光体４０側に位置する部分である大径部２５よりも、段差部２４よりＬＥＤ１１側に位置する部分である小径部２６の方が、径が小さくなっている。その際における小径部２６の直径は、導光体４０の直径よりも小さくなっている。

なお、大径部２５は、導光体４０の軸方向視における形状が、同方向における導光体４０の形状と同等の形状になっている。即ち、大径部２５は、完全な円形ではなく、大径部２５には、導光体４０の切欠辺４３に対応する部分が形成されている。

本実施形態に係る光源ユニット１は、以上のような構成からなり、次に、光源ユニット１の組み立てる手法について説明する。図７−１は、フレームに導光体を組み付ける前の説明図である。フレーム３０に導光体４０を組み付ける際には、まず、突出部３３にストッパ部５０を組み付ける。ストッパ部５０は、突出部３３に設けられるストッパ孔３７に対して、保持部５２が他方の突出部３３側に位置する向きで挿入部５１を挿入する。

図７−２は、突出部間に導光体を挿入した状態を示す説明図である。突出部３３にストッパ部５０を組み付けたら、導光体４０全体が、フレーム３０の長さ方向においてストッパ部５０よりも一方向側に位置するように、導光体４０を突出部３３同士の間に挿入する。即ち、導光体４０の延伸方向をフレーム３０の延伸方向と同じにした向きで、導光体４０をフレーム３０の突出部３３同士の間に挿入する。その際に、導光体４０は、切欠辺４３が、フレーム３０の本体部３１に対して面接触する向きで挿入する。

図７−３は、導光体を、ストッパ部が設けられている位置を通過させた状態を示す説明図である。導光体４０を突出部３３同士の間に挿入したら、導光体４０は、ストッパ部５０側に位置する端部４２が、フレーム３０の長さ方向においてストッパ部５０が配設されている位置を超える方向に、フレーム３０に沿って突出部３３同士の間を移動させる。これにより、導光体４０は、フレーム３０の長さ方向においてストッパ部５０が配設されている部分の両側に位置する状態に、ストッパ部５０によって導光体４０を保持することができる状態にする。

図７−４は、フレームへの導光体の組み付けが完了した状態を示す説明図である。フレーム３０の長さ方向においてストッパ部５０が配設されている部分の両側に導光体４０が位置する状態にし、ストッパ部５０によって導光体４０を保持することができる状態にしたら、導光体４０はフレーム３０の長さ方向に沿ってそのまま移動させる。これにより導光体４０は、両端部４２が、フレーム３０の両端部３２の近傍に位置するようにする。導光体４０とフレーム３０とでは、導光体４０の方がフレーム３０よりも長いため、導光体４０の両端部４２がフレーム３０の両端部３２の近傍に位置するようにした場合には、導光体４０の両端部４２は、フレーム３０の両端部３２から突出する状態になる。一対の導光体４０は、このようにして突出部３３同士の間に位置させ、ストッパ部５０によって保持することができるようにして、一対のフレーム３０に組み付ける。

これらのように導光体４０をフレーム３０に組み付けたら、一対のフレーム３０は、それぞれ支持部材２０に取り付ける。即ち、それぞれのフレーム３０に設けられる連結部３５を他方のフレーム３０の方向に突出する向きにして連結部３５同士を重ね、重ねた連結部３５をネジ５６によって支持部材２０の位置決め部２１のネジ孔２２に螺合させる。その際に、各フレーム３０において連結部３５側に位置する突出部３３を、支持部材２０の位置決め部２１に当接させ、フレーム３０で支持する導光体４０の端部４２を、支持部材２０の貫通孔２３における大径部２５に挿入させる。これにより、一対のフレーム３０は、位置決め部２１の幅で空間部３６が形成され、導光体４０の端部４２が支持部材２０の貫通孔２３に挿入された状態で、両端部３２付近がそれぞれ支持部材２０に取り付けられる。

図８は、支持部材に光源基板を取り付ける際の説明図である。また、支持部材２０には、フレーム３０が取り付けられる側の反対側の面に、光源基板１０を取り付ける。なお、支持部材２０に対してフレーム３０や光源基板１０を取り付ける順番は、どちらが先でどちらが後でも構わない。支持部材２０に光源基板１０を取り付ける際には、光源基板１０は、ＬＥＤ１１が実装されている側の面を支持部材２０に対向する向きにし、ＬＥＤ１１を貫通孔２３の小径部２６に入り込ませて取り付ける。その際に、支持部材２０の第１係合突起２７を光源基板１０の第１係合孔１２に入り込ませ、支持部材２０の第２係合突起２８を光源基板１０の第２係合孔１３に入り込ませて位置合わせを行う。第１係合突起２７と第１係合孔１２、及び第２係合突起２８と第２係合孔１３とによって位置合わせを行った状態で、ネジ５５を光源基板１０の取付孔１５に挿入し、当該ネジ５５を支持部材２０のネジ孔２９に螺合させることにより、光源基板１０を支持部材２０に取り付ける。これにより、光源基板１０は、ＬＥＤ１１が導光体４０に対向する状態で支持部材２０に取り付けられる。

なお、光源基板１０は、このように１本のネジ５５のみによって支持部材２０に取り付けられているため、ＬＥＤ１１や光源基板１０の故障等により光源基板１０を交換する際には、ネジ５５を取り外すことのみによって、光源基板１０を取り外して交換することができる。

次に、これらのように構成されて組み立てられる光源ユニット１の作用について説明する。図９は、光源ユニットからの光の照射時の説明図である。光源ユニット１は、例えば、撮像媒体（図示省略）を撮像した画像を読み取るスキャナ等に設けられ、撮像媒体の撮像時に撮像媒体に光を照射するために用いられる。このため、光源ユニット１がスキャナに組み込まれる際には、光源ユニット１は、導光体４０の軸方向視において撮像装置６０の光軸が空間部３６を通過するように組み込まれる。即ち、光源ユニット１は、撮像装置６０の読取中心６１が、フレーム３０同士の間の方向における空間部３６の中央付近を通るように組み込まれる。この場合、撮像装置６０としては、複数の受光素子が一次元配列状に配設された、いわゆるラインセンサが用いられ、光源ユニット１は、フレーム３０の長さ方向が、撮像装置６０に設けられる受光素子の配列方向に対して平行になる向きで、光源ユニット１は配設される。また、光源ユニット１は、開口部３４が位置する側が、撮像装置６０が位置する側の反対側になる向きで配設される。

撮像装置６０に対する相対的な位置関係が、これらの関係となって配設される光源ユニット１は、位置決め部２１により決まる、光源ユニット１の組み立て後の空間部３６の開口幅であるＷ_ｕｎｉｔと、撮像装置６０での読み取りに必要な開口幅であるＷ_ｒｅａｄとの関係が、（Ｗ_ｕｎｉｔ≧Ｗ_ｒｅａｄ）の関係になっている。なお、Ｗ_ｒｅａｄは、撮像装置６０や光源ユニット１の各部品のばらつきや、組み立て精度を考慮して、撮像装置６０で読み取りを行う際に適切に読み取りを行うために確保したい開口幅になっている。光源ユニット１は、フレーム３０の突出部３３を位置決め部２１に当接させて組み立てることにより、空間部３６の開口幅Ｗ_ｕｎｉｔが、読み取りに必要な開口幅Ｗ_ｒｅａｄ以上になるため、撮像装置６０に対して、空間部３６を通して撮像媒体を撮像させることが可能になる。

この光源ユニット１で撮像媒体に光を照射する際には、光源基板１０に実装されるＬＥＤ１１を発光させる。ＬＥＤ１１は、導光体４０の端部４２に対して対向しているため、ＬＥＤ１１が発光することによってＬＥＤ１１から照射された光は、導光体４０の端部４２から導光体４０の内部に入射する。導光体４０の内部に入射した光は、導光体４０の内部で全反射を繰り返しながら、導光体４０の長さ方向に導かれる。

これらのように導光体４０の内部で導かれる光のうち、切欠辺４３の拡散反射処理が施されている部分に当たった光は、この部分で拡散反射をする。拡散反射をした光も、導光体４０の内面の方向に向かうが、このうち一部の光は、導光体４０の内面で全反射を行うことができない角度で導光体４０の内面に当たり、外周面４１から出射する。一方、導光体４０は、フレーム３０の本体部３１と２つの突出部３３とにより画成される空間内に挿入されるため、導光体４０の外周面４１から出射した光のうち、開口部３４の方向以外の方向に向かう光は、本体部３１や突出部３３によって遮光される。このため、導光体４０の外周面４１から出射した光は、光源ユニット１からの照射光６５として、光源ユニット１の外部に対して開口部３４のみから照射される。

開口部３４から照射された照射光６５は、撮像装置６０が位置する側の反対方向に向けて照射される。撮像装置６０での撮像時には、撮像媒体はこの照射光６５によって照射され、撮像装置６０は、光源ユニット１からの照射光６５によって照らされた撮像媒体を、空間部３６を介して撮像する。

図１０は、熱の伝達経路についての説明図である。光源ユニット１から照射光６５を照射する際には、ＬＥＤ１１を発光させるが、ＬＥＤ１１が発光をすると、ＬＥＤ１１や光源基板１０は、熱を発生する。一方、光源基板１０が取り付けられている支持部材２０や、支持部材２０に取り付けられているフレーム３０は、金属材料により形成されているため、熱伝導率が高くなっており、放熱性が高くなっている。このため、光源基板１０から発した熱は、多くが支持部材２０に伝達され、支持部材２０に伝達された熱は、支持部材２０からフレーム３０に伝達される。即ち、フレーム３０は、支持部材２０を介して、光源基板１０から発生する熱を受熱する。支持部材２０から熱が伝達されたフレーム３０は、高い熱伝導率によって、フレーム３０内の各部に伝達する。また、フレーム３０は、表面積が大きいため、このように支持部材２０から伝達された熱を、当該フレーム３０の表面から大気中に放熱する。

つまり、ＬＥＤ１１の発光時に、ＬＥＤ１１や光源基板１０で発する熱の伝達経路である熱経路６８は、熱は光源基板１０から支持部材２０に伝達され、支持部材２０からフレーム３０に伝達され、フレーム３０から大気中に放熱される経路になる。ＬＥＤ１１や光源基板１０で発生した熱は、このように表面積が大きいフレーム３０から大気中に放熱されるため、効果的に放熱される。

以上の実施形態に係る光源ユニット１では、導光体４０を保持するフレーム３０は、本体部３１と２つの突出部３３とを有しているため、フレーム３０は、導光体４０の軸方向視における断面係数を大きくすることができる。これにより、フレーム３０は、曲げ方向に対する強度を高くすることができる。また、支持部材２０やフレーム３０は、金属材料により形成されているため、ＬＥＤ１１の発光時に発する熱を、光源基板１０から支持部材２０に伝達し、支持部材２０からフレーム３０に伝達することにより、表面積が大きいフレーム３０で効果的に放熱することができる。また、ＬＥＤ１１が実装される光源基板１０は、フレーム３０に直接取り付けるのではなく、フレーム３０が取り付けられる支持部材２０に取り付けるため、組み立て時や保守作業時に、容易に着脱することができる。これらの結果、導光体４０を複数設ける場合における、導光体４０を保持する部材の強度と、ＬＥＤ１１や光源基板１０から発せられる熱の放熱性とを確保しつつ、組み立て性を向上させることができる。

また、光源基板１０は、支持部材２０に対してネジ５５により取り付けられ、ネジ５５を支持部材２０から取り外すことで、支持部材２０に対して取り外し可能であるため、光源基板１０の組み付けや取り外しを、より確実に容易に行うことができる。この結果、組み立て性や保守性を、より確実に向上させることができる。

また、フレーム３０は、開口部３４の幅を導光体４０の最大幅以上にすると共に、ストッパ部５０を設けているため、導光体４０をフレーム３０で保持する際には、ストッパ部５０が設けられている位置付近から、ストッパ部５０と本体部３１との間に導光体４０を挿入する。さらに、挿入した導光体４０をフレーム３０に沿って移動させることにより、導光体４０をフレーム３０で保持することができる。これにより、フレーム３０を導光体４０で保持する際に、フレーム３０に沿って導光体４０を移動させる距離を短くすることができる。この結果、より確実に組み立て性を向上させることができると共に、導光体４０をフレーム３０に沿って長い距離移動させることに起因して導光体４０やフレーム３０が傷つくことを抑制することができる。

また、ストッパ部５０は、フレーム３０に対して着脱自在であるため、フレーム３０にストッパ部５０を設ける際に、容易に設けることができる。即ち、例えば、金属材料からなるフレーム３０は板金加工により作製し、このフレーム３０に対してストッパ部５０を設けることができる。この結果、製造コストの低減を図ることができる。

また、導光体４０は、軸方向視における外周に切欠辺４３が形成され、切欠辺４３は、フレーム３０への挿入状態において本体部３１と面接触するため、導光体４０の中心軸を中心とする円周方向における導光体４０の位置決めを行うことができる。この結果、導光体４０から照射される照射光６５を、より容易に、且つ、確実に、所望の照射特性で照射することができる。

また、導光体４０とＬＥＤ１１は、共に貫通孔２３に挿入され、貫通孔２３を介して対向しているため、導光体４０とＬＥＤ１１との位置合わせを容易に行うことができ、ＬＥＤ１１から照射された光を、より確実に導光体４０内に導くことができる。また、貫通孔２３は、段差部２４を有しており、小径部２６は導光体４０の径よりも小さくなっているため、導光体４０がＬＥＤ１１側に移動することを規制することができる。これにより、導光体４０の軸方向における位置決めを、容易な構成で行うことができる。これらの結果、組み立て性や保守性を、より確実に向上させることができると共に、ＬＥＤ１１からの光を導光体４０に対して所望の状態で入射させることができ、導光体４０からより適切に光を照射することができる。

また、支持部材２０には位置決め部２１が設けられているため、位置決め部２１をフレーム３０同士の間に入り込ませることにより、空間部３６の幅を所定以上の幅にすることができる。これにより、光源ユニット１を、撮像装置６０での撮像に用いる光を照射する光源として用いる場合に、空間部３６の開口幅Ｗ_ｕｎｉｔを、より確実に撮像装置６０での読み取りに必要な開口幅Ｗ_ｒｅａｄ以上にすることができる。この結果、一対の導光体４０の一対のフレーム３０で保持する場合に、フレーム３０の位置決めを容易に行うことができ、組み立て性を、より確実に向上させることができる。

〔変形例〕
なお、上述した実施形態に係る光源ユニット１では、導光体４０には、外周面４１の一カ所に切欠辺４３が形成されているが、切欠辺４３は複数箇所に設けられていてもよい。切欠辺４３は、例えば外周面４１の二カ所に形成されていてもよい。図１１は、実施形態に係る光源ユニットの変形例であり、導光体の二カ所に切欠辺が形成される場合の説明図である。導光体４０の切欠辺４３には、導光体４０内で導く光を拡散反射する拡散反射処理を施すが、この拡散反射処理を施すための位置決めをする部位が必要な場合には、この位置決め用の切欠辺４３を形成してもよい。このように、拡散反射処理の位置決め用の切欠辺４３を形成することにより、拡散反射処理を適切に行うことができ、より確実に所望の照射特性で導光体４０から光を照射することができる。

また、拡散反射処理を施す切欠辺４３以外に、拡散反射処理を行う際の位置決め用の切欠辺４３を形成した場合には、この切欠辺４３は、フレーム３０の突出部３３に面接触させるのが好ましい。これにより、導光体４０は、フレーム３０の本体部３１と２つの突出部３３とで画成される空間内に挿入された際に、導光体４０の中心軸を中心として回転し難くなり、フレーム３０で保持する際における円周方向の位置決めを、より確実に行うことができる。これらのように、導光体４０は、軸方向視における外周の少なくとも一カ所に切欠辺４３が形成され、フレーム３０への挿入状態において、切欠辺４３が本体部３１及び２つの突出部３３のうち、少なくとも本体部３１と面接触するようにフレーム３０に保持されていれば、切欠辺４３の数は問わない。

また、上述した実施形態に係る光源ユニット１では、ストッパ部５０は、１つのフレーム３０の一カ所に設けられているが、ストッパ部５０は、二カ所以上に設けられていてもよい。また、ストッパ部５０は、１つのフレーム３０が有する２つの突出部３３のうち、他方のフレーム３０が位置する側の反対側の突出部３３に設けられているが、ストッパ部５０は、他方のフレーム３０が位置する側の突出部３３に設けられていてもよい。ストッパ部５０は、フレーム３０が有する突出部３３の一方に、導光体４０の軸方向における少なくとも一カ所以上に設けられていれば、その数や位置は問わない。

また、ストッパ部５０は、フレーム３０に対して着脱可能ではなくてもよい。図１２は、実施形態に係る光源ユニットの変形例であり、ストッパ部がフレームに固定される場合の説明図である。フレーム３０に設けるストッパ部は、突出部３３に形成されるストッパ孔３７に、接着剤によって接着されることにより固定される固定ストッパ部７０であってもよい。ストッパ部として、このように突出部３３に固定する固定ストッパ部７０を用いることにより、部品の紛失を防ぐことができ、また、組み立て時における工程を簡略化できるので、組み立て性を、より確実に向上させることができる。

また、上述した実施形態に係る光源ユニット１では、ＬＥＤ１１を実装する光源基板１０は、一対の支持部材２０の両方に取り付けられているが、光源基板１０は、一方の支持部材２０のみに取り付けられていてもよい。光源基板１０は、一方の支持部材２０のみに取り付けられていても、ＬＥＤ１１からの光を導光体４０の一方の端部４２から内部に導光し、この光を導光体４０の外周面４１から外部に照射することができる。このように、光源基板１０は、一対の支持部材２０の少なくとも一方に取り付けられていればよく、ＬＥＤ１１の光が、導光体４０の軸方向における両端部４２の少なくとも一方から内部に導光されるように構成されていればよい。

また、上述した実施形態に係る光源ユニット１では、導光体４０は、フレーム３０で保持されつつ、両端部４２が支持部材２０の貫通孔２３に挿入され、支持部材２０によっても保持されているが、導光体４０は、支持部材２０の貫通孔２３には挿入されないように構成されていてもよい。フレーム３０には、長さ方向の中央付近のみでなく、端部３２寄りの位置にもストッパ部５０を設け、フレーム３０は、この複数のストッパ部５０を用いて導光体４０を保持し、軸方向における導光体４０の移動の規制は、導光体４０の端部４２を支持部材２０に当接させることにより行ってもよい。このように、一対の導光体４０は、少なくとも一対のフレーム３０にそれぞれ保持されていれば、それ以外の保持の形態は問わない。

また、上述した実施形態に係る光源ユニット１では、空間部３６の幅は、支持部材２０が有する位置決め部２１に対してフレーム３０の突出部３３を当接させることにより、所望の幅を確保しているが、空間部３６の幅は、これ以外の手法によって所望の幅を確保してもよい。図１３は、実施形態に係る光源ユニットの変形例であり、幅方向におけるフレームの外側からフレームの位置決めをする場合の説明図である。フレーム３０間に形成される空間部３６の幅を、所望の幅に確保する際には、例えば、図１３に示すように、外側位置決め部材８０を用いてもよい。この外側位置決め部材８０は、外側保持部８１と幅方向連結部８２とを有して構成されている。外側保持部８１は、各フレーム３０が有する２つの突出部３３のうち、他方のフレーム３０が位置する側の反対側に位置する突出部３３に対して、導光体４０の軸方向に直交する方向、即ち、空間部３６の幅方向における外側から接触する部位になっており、一対のフレーム３０のそれぞれに対応して２つが設けられている。また、幅方向連結部８２は、一対のフレーム３０に対応して２つが設けられる外側保持部８１同士を連結する部位になっている。

この外側位置決め部材８０は、例えば、支持部材２０と一体となって設けられている。このように構成される外側位置決め部材８０を用いてフレーム３０の位置決めを行う際には、フレーム３０を支持部材２０に取り付ける際に、他方のフレーム３０が位置する側の反対側に位置する突出部３３を、外側位置決め部材８０の外側保持部８１に当接させる。これにより、支持部材２０に取り付けられたフレーム３０によって構成される空間部３６の幅を、所定以上の幅にすることができる。これにより、光源ユニット１を、撮像装置６０での撮像に用いる光を照射する光源として用いる場合でも、空間部３６の開口幅Ｗ_ｕｎｉｔを、読み取りに必要な開口幅Ｗ_ｒｅａｄ以上にすることができる。

１光源ユニット
１０光源基板
１１ＬＥＤ（発光素子）
２０支持部材（第１部材）
２１位置決め部
２３貫通孔
２４段差部
３０フレーム（第２部材）
３１本体部
３３突出部
３４開口部
３５連結部
３６空間部
４０導光体
４１外周面
４３切欠辺
５０ストッパ部
５５、５６ネジ（締結具）
６０撮像装置
７０固定ストッパ部
８０外側位置決め部材

Claims

光源ユニットにおいて、
離間して配置される一対の第１部材と、
発光素子が実装され、且つ、前記一対の第１部材の少なくとも一方に取り付けられる光源基板と、
前記発光素子の光が、軸方向における両端部の少なくとも一方から内部に導光され、外周面から前記光を照射する一対の導光体と、
前記一対の導光体がそれぞれ挿入され、且つ、前記一対の導光体の外周面から照射される光の一部を遮光する一対の第２部材と、
を備え、
前記第２部材は、
金属材料により形成され、且つ、軸方向視において少なくとも、本体部と、前記本体部の両端部から前記本体部が延在する方向と異なる方向にそれぞれ延在する２つの突出部と、を有するとともに、前記突出部同士の間には前記導光体から照射された光を通過させる開口部が形成され、
前記一対の第２部材は、
前記一対の第１部材の間で、且つ、前記軸方向と直交する方向に離間して配置された状態で、前記軸方向における両端部が前記一対の第１部材にそれぞれ取り付けられ、
前記本体部及び前記２つの突出部における、前記導光体側と反対側が前記光源ユニットの周囲の外気に連通され、
前記第１部材を介して、前記光源基板から発生する熱を受熱するとともに、軸方向視において空間部を前記一対の第２部材間に形成し、
前記一対の導光体は、
少なくとも前記一対の第２部材にそれぞれ保持されている、
ことを特徴とする光源ユニット。
請求項１に記載の光源ユニットにおいて、
前記光源基板は、前記第１部材に対して締結具により取り付けられており、前記締結具を前記第１部材から取り外すことで、前記第１部材に対して取り外し可能である、
光源ユニット。
請求項１または２に記載の光源ユニットにおいて、
前記一対の第２部材は、前記突出部の一方に、軸方向における少なくとも一カ所以上にストッパ部をそれぞれ有し、
軸方向視において前記開口部の幅は、前記導光体の最大幅以上であり、
前記ストッパ部は、前記開口部方向への前記導光体の移動を規制する、
光源ユニット。
請求項３に記載の光源ユニットにおいて、
前記ストッパ部は、前記第２部材に対して着脱自在である、
光源ユニット。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源ユニットにおいて、
前記導光体は、軸方向視における外周の少なくとも一カ所に切欠辺が形成され、前記第２部材への挿入状態において、前記切欠辺が前記本体部及び２つの前記突出部のうち、少なくとも前記本体部と面接触する、
光源ユニット。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源ユニットにおいて、
前記第１部材は、前記一対の導光体の軸方向における両端部がそれぞれ挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、
前記発光素子は、前記光源基板が前記第１部材に取り付けられた状態で、前記貫通孔内に挿入され、前記導光体と対向し、
前記貫通孔は、軸方向において段差部を有し、前記段差部より前記発光素子が挿入される発光素子側の軸方向視における幅が、前記段差部より前記導光体が挿入される導光体側の軸方向視における幅よりも狭い、
光源ユニット。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源ユニットにおいて、
前記第１部材には、前記軸方向と直交する方向において前記一対の第２部材同士の間に入り込むことにより、前記軸方向と直交する方向における前記空間部の幅を所定以上の幅にする位置決め部が設けられている、
光源ユニット。