JPH0672963B2

JPH0672963B2 - 透明ロッド光源装置

Info

Publication number: JPH0672963B2
Application number: JP8232388A
Authority: JP
Inventors: 滋笹田
Original assignee: 大日本スクリーン株式会社
Priority date: 1988-04-05
Filing date: 1988-04-05
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPH01254903A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、原画を線順次に走査する複写機やフアクシミ
リ等の画像走査装置に適用する線状光源装置に関し、特
に、側縁の一部に、長さ方向に線状の乱反射層を形成し
た、透明な円柱ロッドの端面から光線を入射させて、円
柱ロッドの内部を他端側へ導光し、乱反射層により光線
を円柱ロッドの外部へ散乱させることにより、円柱ロッ
ドの全長にわたって、ほぼ均一な光量分布を有する扁平
な照射光を放射する透明ロッド光源装置に関する。

〔従来の技術〕

透明材料の円柱ロッドの側縁に線状の乱反射層を形成
し、該円柱ロッドの端面から光線を入射させるようにし
た光源装置は、たとえば本出願人による実願昭61-13780
0号（考案の名称「画像走査装置」）に開示されてい
る。

第６図は、該先願考案の要点を示す概略図で、石英等の
透明材料を用いた円柱状のロッド（１）の側縁に、所要
幅の乱反射層（２）を直線状に形成し、ロッド（１）の
一方の端面に対向して、凹面反射鏡（４）を付設したラ
ンプ（３）を配置し、ランプ（３）が放射する光束を反
射鏡（４）によりロッド（１）の端面に向けて反射し、
ロッド（１）内に入射させる。

ロッド（１）の他方の端面には、平面鏡（５）を端面に
密着させて装着し、ロッド（１）の末端まで到達した光
束を、ロッド（１）の内部に反射させる。

ロッド（１）に入射した光束は、第６図示のように外周
面で全反射を繰り返して、末端まで導かれ、平面鏡
（５）により再びロッド（１）の内部に反射される。

この際、乱反射層（２）以外の部位に到達した光束は、
ロッド（１）の滑らかな内周面で全反射をするが、乱反
射層（２）が形成されている部位に到達した光束は、乱
反射をする。

この乱反射をした光束の中、ロッド（１）の周面に対し
て臨界角以下の角度で入射する光束は、周面で屈折して
外方へ向かって放射されるため、ロッド（１）からは、
乱反射層（２）の逆側に向かって、指向性を持った光束
が放射される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の透明円柱ロッドを使用した光源は、複写機やフア
クシミリ等の線順次走査装置に適用した場合、発熱が少
ないこと、照射光量の分布がロッドの全長にわたってほ
ぼ均一であること、ランプの交換等の保守作業が容易で
あること等、優れた利点を備えるものではあるが、放射
される光束が拡散するために、照射効率が低い問題があ
る。

すなわち、円柱ロッド（１）を通常の光学ガラスで作っ
た場合、その側縁に形成した乱反射層（２）で乱反射し
た光束は、第３図（Ａ）（Ｂ）に断面として示すよう
に、ロッド（１）の周面で屈折して指向性を持った光束
としてロッド（１）の外部に放射するが、平行光束ある
いは集束光束とはならず、拡散しているため、線順次走
査に適用した場合、照明領域が比較的広幅となる。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明は、屈折率が「２」以上である透明材料を用
いて円柱ロッドを構成することにより、乱反射層の逆側
に放射される光束を、集束させるようにしたものであ
る。

第２の発明は、透明材料の屈折率が「２」以上でなくて
も、乱反射層の逆側に放射される光束を集束させるよう
にしたもので、光束が射出される面は、従来の円柱ロッ
ドと同様に円柱の一部とするが、乱反射層を射出面を構
成する円柱の一部の円弧中心から、その半径以上に離間
した位置に配置したものである。

〔作用〕

第１の発明は、円柱ロッドが、屈折率「1.2〜1.5」の通
常の光学ガラスである場合は、後述する第３図（Ａ）
（Ｂ）示のように放射される光束が拡散するが、屈折率
「２」以上の透明材料で円柱ロッドを構成すれば、放射
される光束が細幅に集束する。

第２の発明は、屈折率が「２」以上でなくても、円柱の
一部をなす光射出面の円弧中心から、円弧の半径以上離
間した位置に乱反射層を設けてあるので、乱反射層から
放射される光束が細幅に集束する。

〔実施例〕

第１図は、屈折率（ｎ）が「2.0」である透明材料を用
いた、半径「ｒ」の円柱ロッド（10）の周縁上の点
（Ａ）から放射される光線の光路を示す断面図である。
屈折率ｎ＝2.0である場合は、図示のように中心光軸
（Ｘ軸）に近い範囲で、ロッド（10）の周面で屈折した
光束が集束する光路をとる。以下、これを説明する。

第２図は、半径「ｒ」の円形断面を持つ透明ロッド（1
0）を示す。中心（Ｏ）を原点とするＸ−Ｙ座標軸を想
定し、Ｘ軸と円周との交点（Ａ）からＸ軸に対して
（α）の角度で放射し、点（Ｂ）で屈折して点（Ｃ）で
Ｘ軸と交わる光路を考える。

直線（BC）と半径線（OB）とがなす角度を（β）、屈折
率を（ｎ）とすると、 nsinα＝sinβ 点（Ｂ）の座標値（rcos2α,rsin2α）であるため、直
線（BC）は次式で表わされる。

Ｙ＝−tan（β−２α）（Ｘ−rcos2α）＋rsin2α ……
（１）点（Ｃ）の座標値を（c,0）とすると、（ｃ）は（１）
式で、Ｘ＝c,Y＝０とおいて求められる。

ここで、ｃ≧ｒのときのときすなわちｎ≧２のとき、αの値にかかわらずｃ≧ｒとな
り、各光束が集束することが理解される。

また、ｎ＜２である場合は、角度（α）がの範囲ではｃ＜０となり、放射される光束は拡散する。

αの値にかかわらず、常に成立する。

第３図は、円柱ロッドをそれぞれ屈折率（ｎ）を異にし
た透明材料で形成した場合に、周面上の線状乱反射層か
ら放射される光束の光路を示す模式断面図で、ｎ＜２で
ある場合は各光束が拡散するが、ｎが大きくなるにとも
なって、漸次集束する傾向が生じ、ｎ≧２において細幅
に集束することを示している。

このように円柱ロッド光源を用いて、集束光束を得るた
めには、屈折率（ｎ）が「２」以上の透明材料で円柱ロ
ッドを形成すればよく、次表に、これに適用可能な高屈
折率材料及びその光の波長の例を示す。

屈折率「２」の例としては、FDS10（HOYA）〃「２以上」〃 PbM₀O₄、TeO₂ 〃「４」〃 Ge を、それぞれ適用できる。

なお「Ge」を使用した場合は、上表に示すとおり、２〜
20μｍの赤外線領域の光を透過するため、ゲルマニウム
を材料とする円柱ロッドにより赤外線光を集束させて線
状熱源として利用することができる。

〔第２の実施例〕以上のように、本発明はｎ＝２以上の高屈折率材料を用
いた円柱ロッドにより、ロッドに平行な線状に放射光束
を集束するものであるが、ロッドの断面形状を完全な円
形とせず、光が射出する面を円柱の一部とし、その円柱
部分の中心（Ｏ）と発光部としての線状乱反射層（Ａ）
間の距離（ａ）が、前記円柱部分の半径（ｒ）よりも大
きくなるように構成した場合は、従来の低屈折率の透明
材料のロッドを用いて、集束光束を得ることが可能であ
る。

第４図は、Ｙ軸より右側が半径（ｒ）の半円形で、左側
が中心（Ｏ）から距離（ａ）（ａ＞ｒ）の点（Ａ）を頂
点とする二等辺三角形であるロッド（11）の断面図を示
し、（Ａ）点からＸ軸に対して角度（θ）で放射され、
半円形の周面上の点（Ｂ）で屈折する光線の光路がＸ軸
と交わる点を（Ｃ）、（Ｂ）点における入射角を
（α）、出射角を（β）、Ｘ軸との交角を（θ）とする
と、である。

ここで、光路（BC）がＸ軸と交わるための条件は、ｒ≧
０、すなわちsin r≧０であればよい。

sin γ≧０となる条件は、上式の｛｝内が≧０であれ
ばよい。

この不等式を解くと、 θの値にかかわらず、集束させるには、であればよいことになる。

たとえば、ｎ＝1.5である透明材料を使用する場合に
は、ａ≦−2rに設定すれば、すべての光束を集束的に放
射させることができる。ただし、この場合も、射出角度
（α）の相違により光束がＸ軸と交わる点（Ｃ）の位置
が変化するので、線状の集束状態とはならない。第５図
に、ロッドの屈折率（ｎ）及び発光部とロッド中心との
距離（ａ）を、種々の値に変化させた場合の光路を示す
模式図で、これらの例では、いずれも線状には集束しな
いことを示している。

ｎ＝2.0の場合は、ａ≦−ｒとなり、前述した円形断面
のロッドに相当する。

第５図示各例のロッドの場合は、ある幅を持った領域を
照射するための線状光源として利用することができ、ｎ
とａの値を適宜選定することによって、照射幅の中の照
度分布を所望条件に合致するように設計することも可能
である。

〔発明の効果〕

（１）第１の発明の効果としては、円柱ロッドを利用し
た線状光源により、細幅の線状領域に集光させることが
できるため、線順次走査における照射効率を向上させる
ことができる。

（２）第２の発明の効果としては、一部円柱ロッドの性
質を保つだけで、細幅に集束する線状光源を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は屈折率「２」の円柱ロッド光源の光路を示す断
面図、第２図は本発明の理論を説明する図、第３図は種
々の屈折率の円柱ロッド光源における光路を示す図、第
４図は非円形ロッド光源における光路を示す図、第５図
は各種の非円形ロッド光源における光路を示す図、第６
図は従来の透明ロッド光源装置の概略図である。（１）……透明ロッド、（２）……乱反射層、（３）……ランプ、（４）……凹面反射鏡、（５）……平面鏡、（６）……シリンドリカルレンズ、（10）……透明円柱ロッド、（11）……非円形断面ロッ
ド、（Ａ）……発光部、（Ｂ）……屈折点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周面に軸線方向に所要幅の乱反射層を形成
した透明な円柱ロッドの端面から光線を入射させ、乱反
射層で拡散する光線を乱反射層の逆側に向けて、円柱ロ
ッドの外部へ放射する透明ロッド光源装置において、前
記円柱ロッドを、屈折率が「２」以上である透明材料で
構成することにより、放射される光束を細幅に集束する
ようにした透明ロッド光源装置。
【請求項２】周面に軸線方向に所要幅の乱反射層を形成
し、該乱反射層の反対周面の断面形状を円弧の一部と
し、該円弧の中心と前記乱反射層との距離を円弧の半径
よりも大とした透明柱ロッドを構成し、該柱ロッドの端
面から光線を入射させ、前記乱反射層で反射し、放射さ
れる光線を細幅に集束するようにした透明ロッド光源装
置。