WO2007080772A1

WO2007080772A1 - 導光部材およびこれを用いた線状光源装置

Info

Publication number: WO2007080772A1
Application number: PCT/JP2006/325731
Authority: WO
Inventors: Hideki Sawada; Norihiro Imamura; Motoari Shoji
Original assignee: Rohm Co., Ltd.
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2007-07-19
Also published as: KR101019821B1; TW200741268A; US20090016077A1; US8109666B2; KR20080066876A

Abstract

　本発明の導光部材は、透光性を有する材質によって形成されており、方向ｘに沿って延びており、方向ｙにおける集光効果を有するレンズ面３１を含む光出射面１３と、方向ｘにおける一端に位置する光入射面１１とを備える。光出射面１３のうち光入射面１１寄りの部分には、レンズ面３１と円柱面３２とを含む遷移領域１３ａが形成されている。遷移領域１３ａは、方向ｘにおいてレンズ面３１が占める割合が、光入射面１１に近づくほど小とされている。

Description

明細書

導光部材およびこれを用いた線状光源装置

技術分野

[0001] 本発明は、スキャナ、ファクシミリ機器およびプリンタなどの画像読取装置に用いられる導光部材に関する。本発明は、導光部材を用いた線状光源装置に関する。背景技術

[0002] 画像読取装置は、原稿に光を照射し、その反射光を受光することにより、原稿に記載された内容を画像として電気信号化する。この画像読取装置では、原稿の照明光源として線状光を出射する線状光源装置が用いられる場合が多ヽ。

[0003] 図 24および図 25は、従来の線状光源装置の一例を示している。これらの図に示された線状光源装置 Xは、 2つの光源 91と導光体 92とを備えている。各光源 91には、青色光用、緑色光用、赤色光用の 3つの LED9 laが含まれている。導光体 92は、透光性を有するアクリル榭脂など力なる。導光体 92は、図 24における左右方向に延びた形状とされている。導光体 92〖こは、 2つの光入射面 92a、反射部 92bおよび光出射面 92cが形成されている。 2つの光入射面 92aは、導光体 92の長手方向の両端に位置している。各光入射面 92aの正面には、光源 91がそれぞれ配置されている。反射部 92bは、導光体 92の下面に設けられ、光出射面 92cは、導光体 92の上面に設けられている。光出射面 92cは、導光体 92の長手方向に延びる断面円弧状の面である。

[0004] 光源 91からの光は、光入射面 92aから導光体 92内へと導入される。反射部 92bは、長手方向に進行してきた光を上方に向けて反射する。反射部 92bによって反射された光は、光出射面 92cによって指向性が高められて線状光とされる。線状光は上方に出射され、画像読取装置の読取対象である原稿を照明する。

[0005] し力しながら、線状光源装置 Xにお!/、ては、出射光の長手方向における輝度の分布が不均一となるおそれがある。すなわち、長手方向の輝度分布は、光源 91から発せられた光が導光体 92内を長手方向に進行しつつ、反射部 92bによって反射される割合によつて決定される。たとえば、光出射面 92cのうち光源 91寄りの部分からは、比較的輝度が高い光が出射されやすい。このため、原稿における照度が不均一となり、画像読取装置によって原稿を適切に読み取ることが阻害されるという問題があつた。

特許文献 1 :日本国特開平 9— 200439号公報

発明の開示

[0006] 本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものである。本発明は、線状光の輝度の均一化を図ることができる導光部材および線状光源装置を提供することをその課題としている。

[0007] 本発明の第 1の側面によって提供される導光部材は、透光性を有する材質によつて形成されており、第 1の方向に沿って延びており、かつ上記第 1の方向と直交する第 2の方向における集光効果を有する凸状曲面を含む光出射面と、上記第 1の方向における一端に位置する光入射面と、を備える導光部材であって、上記光出射面のうち上記光入射面寄りの部分には、上記凸状曲面と非凸状曲面とを含む遷移領域が形成されており、上記遷移領域は、上記第 1の方向において上記凸状曲面が占める割合力上記光入射面に近づくほど小とされていることを特徴とする。

[0008] 好ましくは、上記非凸状曲面は、上記第 2の方向に延びる中心軸を有する円柱表面の一部とされている。

[0009] 好ましくは、上記光出射面とは反対側に位置する部分には、上記第 2の方向に延びる複数の溝が、上記第 1の方向に配列されている。

[0010] 好ましくは、上記各溝は、上記第 2の方向に延びる中心軸を有する円柱溝であり、かつその半径 _Rと溝深さ Dと力 D/R≤0. 5とされている。

[0011] 好ましくは、上記複数の溝には、互いに隣り合っており、かつ上記光入射面から遠

V、方の DZR力上記光入射面に近、方の DZR以上とされて、る 2つの溝が含まれている。

[0012] 好ましくは、上記導光部材の上記第 1の方向における他端は、 1対の傾斜面を含む複数の面によって構成されており、上記 1対の傾斜面は、上記第 1の方向に沿う対称平面を挟んで互いに鏡対称とされて、る。

[0013] 好ましくは、上記複数の面は、 2対の傾斜面を含んでおり、上記 2対の傾斜面は、それぞれが上記第 1の方向に沿う異なる対称平面を挟んで互いに鏡対称とされている

[0014] 好ましくは、上記 2対の傾斜面の上記対称平面どうしは、互いに直交している。

[0015] 好ましくは、上記 1対の傾斜面間には、上記対称平面と直交する面が設けられており、この面には、シボ加工が施されている。

[0016] 本発明の第 2の側面によって提供される線状光源装置は、第 1の側面によって提供される導光部材と、上記光入射面に正対する光源と、を備えていることを特徴とする。

[0017] 好ましくは、上記光源は、複数の LED発光素子を備えており、上記複数の LED発光素子は、上記第 1および第 2の方向のいずれとも直交する上記光出射面の出射方向に沿って一列に配置されて、る。

[0018] 好ましくは、上記複数の LED発光素子は、互いに異なる波長の光を発するものであり、上記光入射面の少なくとも一部は、粗面とされている。

[0019] 好ましくは、上記光入射面のうち上記光出射面とは反対寄りの部分が上記粗面とされている。

[0020] 好ましくは、上記複数の LED発光素子は、青色光用 LED発光素子と、緑色光用 L ED発光素子と、赤色光用 LED発光素子を含んでおり、上記 3つの LED発光素子は、上記光出射面側から上記青色光用 LED発光素子、上記緑色光用 LED発光素子、上記赤色光用 LED発光素子の順で配置されて、る。

[0021] 好ましくは、上記光入射面のうち、少なくとも上記赤色光用 LED発光素子と正対する部分が上記粗面とされて、る。

[0022] 好ましくは、上記光入射面のうち、上記緑色光用 LED発光素子と正対する部分がさらに上記粗面とされている。

[0023] 好ましくは、上記導光部材のうち上記光出射面とは反対側の面は、上記光入射面寄りの部分が粗面とされて、る。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]本発明の第 1実施例に係る導光部材を含む線状光源装置を備えた画像読取装置の断面図である。

[図 2]図 1の Π-Π線に沿う断面図である。 [図 3]線状光源装置の全体斜視図である。

[図 4]図 3の Π-Π線に沿う断面図である。

[図 5]導光部材の溝の一例を示す要部拡大断面図である。

[図 6]導光部材の溝の一例を示す要部拡大断面図である。

[図 7]図 3の VII -VII線に沿う断面図である。

[図 8]導光部材の端部を示す斜視図である。

[図 9]図 8の IX-IX線に沿う断面図である。

[図 10]線状光源装置の線状光の輝度分布を示すグラフである。

[図 11]導光部材の溝の一例による光の反射を示すシミュレーション結果である。

[図 12]導光部材の溝の一例による光の反射を示すシミュレーション結果である。

[図 13]導光部材の溝の一例による光の反射を示すシミュレーション結果である。

[図 14]比較例の溝による光の反射を示すシミュレーション結果である。

[図 15]線状光源装置の線状光の輝度分布を示すグラフである。

[図 16]本発明の第 2実施例に係る導光部材の端部を示す斜視図である。

[図 17]本発明の第 3実施例に係る導光部材の端部を示す斜視図である。

[図 18]本発明の第 4実施例に係る導光部材の端部を示す斜視図である。

[図 19]本発明の第 5実施例に係る導光部材を含む線状光源装置を備えた画像読取装置の断面図である。

[図 20]本発明の第 6実施例に係る導光部材の光入射面側力見た斜視図である。

[図 21]線状光源装置を光源側から見た図である。

[図 22]光出射面上における位置と出射輝度との関係を示した図である。

[図 23]光出射面上における位置と出射輝度との関係を示した図である。

[図 24]従来の線状光源装置の一例を示す正面図である。

[図 25]従来の線状光源装置の一例を示す側面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の実施例につき、図面を参照して具体的に説明する。

[0026] 図 1は、本発明の第 1実施例に係る導光部材を含む線状光源装置を備えた画像読取装置の断面図である。図 2は、図 1の Π-Π線に沿う断面図である。なお、図 2において、左力右に向く方向を Xとする。

[0027] 画像読取装置 A1は、図 1および図 2に示すように、線状光源装置 B1と、ケース 1と、基板 2と、ノッケージ 3と、ゴムコネクタ 4と、ガラスカバー 5と、受光素子 6と、レンズァレイ 7と、反射部材 8とを備えて構成されている。画像読取装置 A1は、方向 Xに沿つて延びる読取りライン L (図 1参照）上の原稿を読み取る装置である。画像読取装置 A 1は、読取原稿（図略）に線状光源装置 B1から光を照射し、その反射光を受光素子 6 で受光することにより、読取原稿に記載された内容を画像として電気信号化する。

[0028] ケース 1は、たとえば合成樹脂製である。ケース 1は、方向 Xに沿って長細な箱型状に形成されている。ケース 1は、上面部の略全面が開口している。ケース 1は、底面部も開口している。ケース 1の内部には、画像読取装置 A1の主要部品が収容されている。

[0029] 基板 2は、たとえばエポキシ榭脂製またはセラミック製である。基板 2は、ケース 1の底部に嵌め込まれている。基板 2は、受光素子 6とゴムコネクタ 4とを搭載している。図示していないが、基板 2上には、受光素子 6とゴムコネクタ 4とを実装するための配線パターンが形成されている。基板 2上には、配線パターンと外部制御機器（図略)とを接続するためのコネクタ端子が搭載されている。

[0030] パッケージ 3は、光源 9を収容する。パッケージ 3は、端子群 3aを備えてヽる。端子群 3aは、光源 9に備えられた LED (後述）と連通している。端子群 3aは、ゴムコネクタ 4を介して基板 2上に設置された配線パターン (図略)と導通する。

[0031] ゴムコネクタ 4は、たとえば上記配線パターンとパッケージ 3の端子群 3aとを導通させる。ゴムコネクタ 4は、内部に導通部材（図略)を組み込んだゴムケースである。ゴムコネクタ 4は、光源 9と基板 2との間に圧入されて用いられる。

[0032] ガラスカバー 5は、透明なガラスで形成されている。ガラスカバー 5は、ケース 1の上面部の開口に嵌合するように形成されている。ガラスカバー 5上には、読取原稿が設置される。

[0033] 受光素子 6は、基板 2上に、方向 Xに延びる列状に複数並べられて、る。受光素子

6は、受光した光を光電変換し、配線パターンを通じて電気信号として出力する。

[0034] レンズアレイ 7は、読取りライン Lにおいて原稿によって反射された光を受光素子 6 に集束させる。レンズアレイ 7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オックレンズを方向 Xに並べたものである。

[0035] 図 3は、線状光源装置の全体斜視図である。図 4は、図 3の Π-Π線に沿う断面図である。線状光源装置 B1は、導光部材 C1と光源 9とによって構成されている。線状光源装置 B1は、図 3における上方に向けて線状光を出射する。これにより、線状光源装置 B1は、読取りライン Lを照射する。なお、これらの図において、方向 X, yは、それぞれ本発明で言う第 1および第 2の方向に相当する。方向 zは、方向 X, yのいずれとも直交する方向である。方向 zは、導光部材 C1から線状光が出射する出射方向である。

[0036] 導光部材 C1は、たとえば PMMA(polymethyl methacrylate)と!、つたアクリル系透明榭脂で形成されている。導光部材 C1は、方向 Xに一定寸法を有する細長の形状である。

[0037] 導光部材 C1は、光入射面 11と、光反射面 12と、光出射面 13と、側面 14a, 14bと、傾斜面 15a, 15bとを有する。導光部材 C1は、方向 X寸法が 228mm程度、方向 y における最大寸法が 3mm程度、方向 z寸法が 6. 4mm程度とされている。

[0038] 光入射面 11は、光源 9からの光を導光部材 C1内に導入する。光入射面 11は、導光部材 C1の方向 Xにおける一端に設けられている。光入射面 11は、鏡面仕上げが施された平滑面とされて！/、る。

[0039] 光反射面 12は、導光部材 C1の下端に設けられている。光反射面 12は、複数の溝 21と複数の平面 22とによって構成されている。複数の溝 21は、それぞれが方向 yに延びる中心軸を有する円柱を一部切り欠いた形状とされている。複数の溝 21は、方向 Xに所定の間隔を設けて配列されている。平面 22は、隣り合う溝 21どうしの間に介在されている。光入射面 11から入射した光の一部は、図 4に示すように、複数の溝 2 1によって方向 zに向けて反射される。また、光入射面 11から光反射面 12に入射した光のうち、複数の溝 21によって反射されない光は、複数の平面 22によって反射され、方向 Xに沿って導光部材 C1内を進行する。

[0040] 図 5は、図 4に示す複数の溝 21のうち最も左側にあるものの断面図である。図 6は、図 4に示す複数の溝 21のうち最も右側にあるものの断面図である。溝 21の各部寸法は、溝 21の半径 R (溝 21の表面を円柱の側面の一部とした場合の当該円柱の中心軸と溝 21の表面との距離）と溝深さ Dとの比である DZRがすべて 1Z2以下となるように決定されている。また、隣り合う溝 21どうしは、一部を除き光入射面 11から遠い方の溝 21の DZR力光入射面 11に近、方の溝 21の DZR以上とされて、る。

[0041] 表 1は、本実施形態における溝 21の溝深さ Dおよび比 DZRを示している。表 1中の溝 No.は、複数の溝 21に付した連番である。表 1中の溝 No.は、図 4において右方にあるものほど大となる番号である。導体部材 C1には、 228個の溝 21が lmmの等ピツチで配列されている。溝 21の半径 Rは、すべて 0. 3mmで一定である。図 5に示された溝 No.1の溝 21は、半径 Rが 0. 3mmである。溝 No.1の溝 21は、深さ Dが 0. 04 5mmである。したがって、この溝 21の比 D/Rは、 0. 15である。

[0042] [表 1]

溝 No. 溝深さ D [mm] D/R

1〜 5 0. 045 0. 1 50

6〜 1 0 0. 050 0. 1 67

1 1〜 20 0. 053 0. 1 7 7

2 1〜 30 0. 056 0. 1 87

3 1〜 40 0. 056 0. 1 87

4 1〜 50 0. 056 0. 1 87

5 1〜 60 0. 058 0. 1 93

6 1〜 70 0. 06 1 0. 203

7 1〜 80 0. 066 0. 220

8 1〜 90 0. 072 0. 240

9 1〜 1 00 0. 077 0. 257

1 01〜 1 1 0 0. 083 0. 27 7

1 1 1〜 1 20 0. 089 0. 297

1 2 1〜 1 30 0. 096 0. 320

1 3 1〜 1 40 0. 1 04 0. 347

1 41〜 1 50 0. 1 1 2 0. 373

1 5 1〜 1 60 0. 1 20 0. 400

1 6 1〜 1 70 0. 1 30 0. 433

1 7 1〜 1 80 0. 1 40 0. 467

1 8 1〜 1 90 0. 1 50 0. 500

1 9 1〜 200 0. 1 50 0. 500

201〜 2 1 0 0. 1 48 0. 493

2 1 1〜 220 0. 1 44 0. 480

22 1〜 228 0. 1 40 0. 467

[0043] 図 6に示された溝 No.228の溝 21は、半径 Rが 0.3mmである。溝 No.228の溝 21 は、深さ Dは 0.14mmである。したがって、この溝 21の比 D/Rは、約 0.47である。表 1に示すように、複数の溝 21は、たとえば隣り合う 5〜10個の溝 21毎に、溝深さ D が等しいグループとされている。そして、隣り合う溝 21のグループどうしは、互いの溝深さ Dに最大で 0.01mm程度の差が設けられている。

[0044] 光出射面 13は、図 3に示すように、方向 Xに延びている。光出射面 13は、線状光を出射する。光出射面 13は、レンズ面 31と円柱面 32とを含んでいる。レンズ面 31は、図 7に示すように、 yz平面における断面が方向 zに膨出した円弧状とされている。レンズ面 31は、本発明で言う凸状曲面に相当する。レンズ面 31は、反射面 2から方向 z に進行してきた光を、方向 yにおいて集束させる集光効果を発揮する。これにより、レンズ面 31から出射された光は、指向性が高められる。

[0045] 円柱面 32は、図 4に示すように、方向 yに延びる中心軸を有する円柱の側面の一部である。円柱面 32は、図 3に示すように、方向 z視が略二等辺三角形となっている。円柱面 32は、図 7に示すように、 yz平面における断面が直線状である。このため、円柱面 32はレンズ面 31と異なり、方向 yにおける集光効果を発揮しない。円柱面 32は、光出射面 13のうち光入射面 11寄りに配置されている。円柱面 32は、その半径 Rl ( 図 4参照）力 S400mm程度、方向 x寸法が 19mm程度とされている。

[0046] 光出射面 13のうち方向 Xにおいて円柱面 32が含まれている領域は、遷移領域 13a となっている。遷移領域 13aのうち光入射面 11に接する部分は、その全てが円柱面 32によって構成されている。そして、遷移領域 13aにおいては、光入射面 11から遠ざ力るほど、方向 yにおいてレンズ面 31が占める割合が大とされている。

[0047] 図 8は、導光部材の端部を示す斜視図である。図 9は、図 8の IX-IX線に沿う断面図である。ここで、光反射面 12、光出射面 13、側面 14a, 14b、傾斜面 15a, 15bは、いずれも鏡面状の面である。

[0048] この構成により、導光部材 C1は、その内部に光が進行される場合、これらの表面に対して全反射臨界角より大きな角度で入射した光を全反射させる。また、導光部材 C 1は、全反射臨界角より小さい角度で入射した光を透過させる。なお、たとえば PMM Aの屈折率は 1. 49である。そのため、 PMMAで形成された導光部材 C1からその外部に向けて光が進む際の臨界角は、約 42. 2度である。

[0049] 光入射面 11より導光部材 C1内部へ導入された光のうち、方向 Xに沿って直進する方向に導入された光は、傾斜面 15a, 15bまで到達する。それ以外の光は、光反射面 12、光出射面 13、側面 14a、および側面 14bに対して斜め方向に入射する。

[0050] 側面 14a, 14bは放物面状に形成されている。これにより、光反射面 12で乱反射した光を光出射面 13へ進行させ、読取りライン Lに集束させることができる。このような側面 14a, 14bの形状にあわせて、光反射面 12は光出射面 13よりも幅が狭くなるように形成されている。 [0051] 導光部材 CIの端部は、図 8に示すように、傾斜面 15a, 15bによって形成されている。傾斜面 15a, 15bは、互いに交差する一対の面とされている。傾斜面 15a, 15bは、方向 Xに沿う対称平面 PI (図 8および図 9の仮想線参照）を挟んで鏡対称となるように形成されている。なお、傾斜面 15aと対称平面 P1との成す角度は 45度である。傾斜面 15bと対称平面 P 1との成す角度は 45度である。傾斜面 15aと傾斜面 15bとは、同一形状である。

[0052] 反射部材 8 (図 1参照）は、たとえば白色の合成樹脂製である。反射部材 8は、ケース 1内に収容されている。反射部材 8は、導光部材 C1のホルダとしての役割を果たす。反射部材 8は、導光部材 C1から漏れ出る光を導光部材 C1内へ戻す。たとえば導光部材 C1の側面 14aは、図 1に示すように、反射面 8aに覆われている。側面 14bは、反射面 8bに覆われている。光反射面 12は、反射面 8cに覆われている。ただし、反射部材 8は、図 2に示すように、導光部材 C1の光入射面 11および光出射面 13を覆わな、ように形成されて、る。

[0053] 光源 9は、可視光を発する。光源 9は、光源ケース 9aと、青色発光用、緑色発光用、赤色発光用の 3つの LED9B, 9G, 9Rとを備えている。光源ケース 9aは、 LED9B , 9G, 9Rを所定位置に保持する。光源ケース 9aは、たとえば榭脂製である。光源 9 は、 LED1B, 1G, 1Rの発光面力導光部材 C1の光入射面 11と向かい合うように配置されている。 LED1B, 1G, 1Rは、たがいに異なる波長の光を発する。線状光源装置 B1は、 LED9B, 9G, 9Rを備えることにより、白色光を照射可能である。

[0054] 上記の構成により、導光部材 C1では、光源 9から発せられた光は、光入射面 11より導光部材 C1内に導入される。光入射面 11より導入された光は、方向 Xに沿って進行する光を中心に導光部材 C 1内部を放射状に進行する。

[0055] それらの光のうち光反射面 12において乱反射された光の一部は、直接光出射面 1 3へ到達する。また、他の一部は、側面 14a, 14bでの反射を経て光出射面 13へ到達する。光出射面 13へ到達した光のうち、光出射面 13へ入射角 42. 2度以下で入射した光は、透過し、光出射面 13のレンズ効果により読取ライン Lに向けて線状光として出射される。

[0056] 光出射面 13および光反射面 12は、方向 Xに沿って導光部材 C1の略全長にわたつて形成されている。このため、この線状光により、読取ライン Lの全長を照射することができる。

[0057] 画像読取装置 A1では、方向 Xに沿う読取ライン L上に、加圧ローラ Ra (図 1の仮想線参照)などを用いて送り込まれる読取原稿を読み取る。すなわち、画像読取装置 A 1と読取原稿とを相対的に左右方向に移動させながら線状光源装置 B1から線状光を原稿に照射する。読取原稿によって反射された光は、レンズアレイ 7を介して受光素子 6によって受光される。そして、画像読取装置 A1は、受光素子 6から発せられる電気信号を図外のメモリなどに記憶させることにより、原稿の記載内容を画像として読み取る。画像読取装置 A1は、読み取った読取原稿の内容を電気信号にして出力する。

[0058] 次に、導光部材 C1および線状光源装置 B1の作用について説明する。

[0059] 光出射面 13は、方向 Xにおける位置によって方向 yにおける集光効果の度合いが異なる。光出射面 13は、図 3に示すように、遷移領域 13a以外の部分においてレンズ面 31のみによって構成されている。この領域において、光出射面 13から出射される光は、方向 yにおいて十分に集束され、高い指向性を有する。

[0060] 一方、遷移領域 13aにおいては、その一部が円柱面 32によって構成されている。

円柱面 32は、方向 yにおける集光効果を発揮しない。このため、遷移領域 13aから出射される光は、指向性が比較的低いものとなっている。出射される光の指向性は、方向 yにおける円柱面 32の割合が大きいほど低くなる。すなわち、遷移領域 13aのうち光入射面 11に近、部分から出射される光ほど、その指向性が低、ものとなる。

[0061] 図 10は、線状光源装置 B1とその比較例とから発せられる線状光の方向 Xにおける輝度分布を示して、る。図 10中太線が線状光源装置 B1の輝度分布を示して、る。図 10中細線が比較例の輝度分布を示している。方向 X位置が 0である位置は、光入射面 11である。比較例は、線状光源装置 B1のレンズ面 31のみを含む光出射面を備えている以外は、線状光源装置 B1と同様の構成とされている。比較例では、光入射面 11に近、部分 (方向 Xがおよそ 15mmの部分)の輝度が他の部分よりも突出して大きくなつている。これは、光源 9に近い位置にある溝 21によって比較的高輝度の光が反射されて光出射面 13から出射されることによる。 [0062] 一方、線状光源装置 Blの輝度分布には、光入射面 11近傍における顕著なピークがみられない。これは、上述したように円柱面 32を設けることにより、光入射面 11に近づくほど光出射面 13の集光効果を弱めたことによる。このように、導光部材 C1を用 Vヽた線状光源装置 B1によれば、線状光の方向 Xにおける輝度分布を均一化することが可能であり、原稿の記載内容を鮮明に読み取ることができる。また、本発明で言う非凸状曲面として円柱面 32を用いれば、光入射面 11から遠ざかるほど方向 y寸法が徐々に小となる非凸状曲面を容易に形成することができる。

[0063] 導光部材 C1によれば、複数の溝 21を備えることにより、線状光の方向 Xにおける輝度分布をさらに均一化することが可能である。図 11〜図 14は、溝 21の寸法を種々に変更した場合の光の進行状態をシミュレーションした結果を示している。図 11〜図 1 3ίま、 itD/R力それぞれ 0. 17、 0. 33、 0. 50であり、ヽずれち itD/R力 ^0. 5以下のものである。一方、図 14に示された溝 21は、比較例であり、比 DZRが 0. 67のものである。これらの図に示すように、比 DZRが大きくなるほど、左方から向かってきた光のうち上方へと反射される光の割合が大きくなる。これは、比 DZRが大きくなることによって、溝 21のうち左側の切り立った面が大きくなるためである。

[0064] し力しながら、比 DZRの増加により切り立った面が大きくなると、反射されずに右下方に透過してしまう光の割合も大きくなる。これは、切り立った面の方向 Xに対する角度が大きくなりすぎると、左方力も向力つてくる光の入射角が臨界角よりも小さくなるからである。本シミュレーションの結果、比 DZRが 0. 5以下であれば、反射される光の割合を大きくしつつ、透過してしまう光の割合を比較的小さくできることが判明した。一方、比 DZRが 0. 5を越えると、比較例に示すように反射する光の割合がそれほど増加せず、透過する光の割合の増加が顕著となる。

[0065] 導光部材 C1は、複数の溝 21がいずれも DZR≤0. 5とされているために、光入射面 11力向力てきた光を効率よく反射することが可能である。したがって、光出射面 13からの出射光の輝度を高めるのに適している。また、表 1に示すように、複数の溝 21の比 DZRは、一部を除き概ね光入射面 11から遠ざかるほど大とされている。これにより、光入射面 11から遠い位置にあるために、光源 9からの光が相対的に弱くなる領域であっても、比 DZRが大とされた溝 21により多くの光を光出射面 13へと反射することが可能である。これは、光出射面 13からの光の方向 Xにおける輝度分布について均一化を図るのに好適である。

[0066] 図 3および図 4に示すように、光源 9の LED9B, 9G, 9Rを光出射面 13の出射方向である方向 zに一列に配置すれば、導光部材 C1内を進行する光について、方向 yにおける色合いのアンバランスが生じることを回避することができる。したがって、光出射面 13から出射される線状光を色合!、の偏りが少な、均一な白色光とするのに適している。

[0067] なお、本発明で言う非凸状曲面は、円柱面 32に限定されず、たとえば平面など、方向 yにおける集光効果を発揮しない面であればよい。非凸状曲面の方向 _Z視形状は、略二等辺三角形に限定されず、たとえば放物線形状や台形であってもよい。複数の溝 21の比 DZRを方向 Xにおいて異ならせる手法としては、半径 Rを一定として溝深さ Dを異ならせることのほかに、たとえば溝深さ Dを一定として、半径 Rを異ならせることを採用してちょい。

[0068] また、導光部材 C1の端部に形成された傾斜面 15a, 15bによって、以下の作用効果を奏する。

[0069] すなわち、光源 9から出射した光は、導光部材 C1内を、光反射面 12、光出射面 13 、側面 14a、および側面 14bで反射しながら進行する。導光部材 C1内を進行する光は、その一部が光出射面 13から放出されているので、導光部材 C1の端部に到達するときには大幅に減衰している。そのため、傾斜面 15a, 15b付近まで到達する光のほとんどは、方向 Xに沿って進行する光となる。方向 Xに沿って進行する光の傾斜面 1 5a, 15bへの入射角は、 45度である。このような光は、傾斜面 15a, 15bにおいて全反射され、導光部材 C1外へ透過しない。

[0070] たとえば、図 9の仮想線による矢印 Sで示されるように、方向 Xに沿って進行し、傾斜面 15bに入射角 45度で入射した光は全反射される。全反射した光は、傾斜面 15aに入射角 45度で入射し、ここでも再び全反射される。すなわち、傾斜面 15bへ方向 Xに沿って進行してきた光は、傾斜面 15bと傾斜面 15aとにおける全反射によって、導光部材 C1内へそのほとんどが戻される。逆に、傾斜面 15aに入射角 45度で入射して全反射した光も同様に傾斜面 15bで全反射し、導光部材 C1内へ戻される。したがつて、導光部材 CIは傾斜面 15a, 15bを備えることで、終端における光漏れを好適に抑止することができる。

[0071] さらに、傾斜面 15a, 15bで全反射した光の一部は、導光部材 C1の端部近傍で、直接あるいは光反射面 12、側面 14a, 14bにおける反射を経て光出射面 13に到達する。光出射面 13に到達した光の一部は、光出射面 13より出射される。そのため、導光部材 C1の終端付近における出射光量を増カロさせることができる。このように、光の折り返しによって光を有効利用できるので、導光部材 C1の端部には専用の反射部材ゃ反射膜などを設ける必要はない。また、光源 9として比較的低出力の安価なものを用いることが可能である。

[0072] 図 15は、導光部材 A1の始端からの距離と、各位置より出射する光の強度との他の関係を示す図である。図 15における実線は、導光部材 C1での結果である。破線は、従来の傾斜面 15a, 15bを備えない比較例での結果である。

[0073] 図 15における横軸は、導光部材 C1の光入射面 11からの距離であり、縦軸は各位置での光強度を表している。図 15において、導光部材 C1と比較例とを比較すると、光源 9から最も離れた位置、方向 Xの端部付近においてその差は顕著である。すなわち、導光部材 C1では、比較例に較べて、その端部付近においてより安定した光強度を保っている。

[0074] なお、表 1に示すように本実施形態においては、傾斜面 15a, 15bに近い溝 No.20 1〜228の溝 21は、溝 Νο.181〜200の溝 21よりも比 DZR力、とされている。これは、傾斜面 15a, 15bの反射効果により、傾斜面 15a, 15b付近の線状光の輝度が不当に大きくなつてしまうことを緩和するためである。

[0075] 図 16は、本発明の第 2実施例に係る導光部材の端部を示す斜視図である。第 2実施例に係る導光部材 C2は、導光部材 C1同様に、一対の傾斜面 15a, 15bを備えている。導光部材 C2は、さらにもう一対の傾斜面 16a, 16bを備えている。傾斜面 16a は、傾斜面 15aの上端辺と、傾斜面 15bの上端辺と、導光部材 C2本体とで区切られた平面である。同様に、傾斜面 16bは、傾斜面 15aの下端辺と、傾斜面 15bの下端辺と、導光部材 C2本体とで区切られた平面である。

[0076] 傾斜面 16a, 16bは、傾斜面 15a, 15bと同様に対称平面 P2 (図 16の仮想線参照）を挟んで鏡対称に形成されている。対称平面 P2は、対称平面 P1と直交している。また、導光部材 C2の形状が上下に非対称であるため、傾斜面 16a, 16bは完全同形とはならない。傾斜面 16aと対称平面 P2とが成す角は、 45度である。傾斜面 16bと対称平面 P2とが成す角は、 45度である。

[0077] 導光部材 C2では、傾斜面 15a, 15bに加えて傾斜面 16a, 16bによっても光が折り返される。したがって、導光部材 C2は、導光部材 C1よりもさらに高い効率で、方向 X に沿って進行してきた光を折り返し内部へ戻すことができる。

[0078] 図 17は、本発明の第 3実施例に係る導光部材の端部を示す斜視図である。第 3実施例に係る導光部材 C3は、導光部材 C2と同様に、その端部が 4枚の傾斜面 15a, 1 5b, 16a, 16bによって形成されている。導光部材 C3では、導光部材 C2と異なり、それら 4枚の傾斜面 15a, 15b, 16a, 16bがそれぞれ、 1頂点で接する三角形となっている。この 4枚の傾斜面 15a, 15b, 16a, 16bが接する頂点は、対称平面 PIと対称平面 P2が交差する直線上にある。また、傾斜面 15aと傾斜面 15bとがそれぞれ対称平面 P1と成す角は、いずれも 45度である。傾斜面 16aと傾斜面 16bとがそれぞれ対称平面 P2と成す角は、上記構造に応じて適宜決定される。

[0079] 導光部材 C3は、導光部材 C2と同様に、その端部が 4枚の傾斜面 15a, 15b, 16a , 16bによって形成されている。導光部材 C3は、効率よく方向 Xに沿って進行してきた光を折り返し内部へ戻すことができる。傾斜面 16aと傾斜面 16bとが対称平面 P2と成す角度は、光の折り返しに最適な 45度ではない。しかし、傾斜面 16aおよび傾斜面 16bの傾斜面積は、導光部材 C2のそれに比べ広いので、より多くの光を反射させることが可能である。

[0080] 図 18は、本発明の第 4実施例に係る導光部材の端部を示す斜視図である。第 4実施例に係る導光部材 C4は、傾斜面 15aと傾斜面 15bとの間にシボ加工面 17を備えている。シボカ卩工面 17は、傾斜面 15aと傾斜面 15bとに挟まれた方向 Xを法線方向とする平面にシボ加工を施したものである。シボ加工面 17はシボ加工が施されているので、方向 Xに沿って進行してきた光を乱反射させ、拡散させる。

[0081] ここで、傾斜面 15aと傾斜面 15bとを導光部材 C1 (図 8参照）のようにカ卩ェすると、傾斜面 15aと傾斜面 15bとが交差する部分において、微小な糸状の平面部分が形成されてしまう可能性がある。このような平面部分は方向 Xに沿う光を透過させてしまい、光のロスを発生させてしまう。し力しながら、導光部材 C4においては、予め傾斜面 15aと傾斜面 15bとの交差部分を平面状にし、その部分をシボ加工により光を乱反射させるようにして、るので、このような問題を好適に回避できる。

[0082] 図 19は、本発明の第 5実施例に係る導光部材を含む線状光源装置を備える画像読取装置の断面図である。図 19において、図 2に示す構成要素とその符号が一致するものは、同様の構成要素とする。

[0083] 第 5実施例に係る画像読取装置 A2の線状光源装置 B2では、導光部材 C2の光源 9Aが基板 2上に設置されている。光源 9は、その発光面が上方を向くように設置されている。このため、導光部材 C5は、図 19に示すように、光入射面 11が光源 9Aの発光面と対向するように、方向 Xの一端が折れ曲がった形状をしている。

[0084] 導光部材 C5は、光入射面 11の上方に傾斜面 18を備えている。導光部材 C5は、傾斜面 18によって光入射面 11から導入した光を反射させ、方向 Xへ進路変更させる。反射部材 8Aには、傾斜面 18を覆うように反射面 8dが形成されている。反射部材 8 Aは、傾斜面 18を透過した光を内部に戻す。

[0085] なお、導光部材 C5の端部の構造は、導光部材 CI, C2, C3, C4の終端の構造のいずれも適用可能である。

[0086] 図 20は、本発明の第 6実施例に係る導光部材の光入射面側から見た斜視図である。なお、図 20では光源 9が省略されている。第 6実施例に係る線状光源装置 B3の導光部材 C6では、光入射面 11の光反射面 12に接する側に、図 20の縦線部に示すように、粗面 11aが形成されている。粗面 11aは、たとえばやすりで削るなどして形成されている。粗面 11aは、その表面粗さがアヤマダイ株式会社:シボパターン型式 A HO— 949sまたは AHO— 1003s相当とされて!/ヽる。

[0087] 光反射面 12の光入射面 11に接する側には、図 19の縦線部に示すように、粗面 12 aが形成されている。粗面 12aは、たとえばやすりで削るなどして形成されている。粗面 12aは、その表面粗さが粗面 11aと同様とされる。

[0088] なお、光反射面 12であって粗面 12a以外の他の領域には、導光部材 C1の方向 x に沿って一定間隔で複数の溝 21 (図 3参照）が形成されている。光反射面 12において光が反射する際、複数の溝 21によって光の一部が乱反射する。粗面 12aでは、複数の溝 21が形成された粗面 12a以外の他の領域よりも乱反射が起こりやすくなつている。

[0089] 図 21は、線状光源装置を光源側から見た図である。線状光源装置 B3の LED9B, 9G, 9Rは、図 21に示すように、 LED9B, 9G, 9Rの順に左上斜め方向力右下斜め方向に沿う直線 L2 (方向 z)上に設置されている。より詳細には、導光部材 C1の光入射面 11であって、 LED9Gおよび LED9Rに対向する領域には、上述した粗面 11 a (縦線部参照）が形成されている。また、 LED9Bと対向する領域には形成されていない。

[0090] 以下、線状光源装置 B3の作用効果について説明する。

[0091] この線状光源装置 B3を備える画像読取装置 C3でカラー原稿を適切に読み取るには、原稿を照明する青色光，緑色光，赤色光のそれぞれが、読取ライン L上の全長に渡って、それぞれがほぼ均一である必要がある。すなわち、導光部材 C6は、 3個の LED9B, 9G, 9Rからの光力読取ライン L上のほぼ全長に渡って均一になるように構成されてヽる必要がある。

[0092] 一般的に、波長の長い光ほど屈折率が低い。波長の長い光は、比較的拡散されにくく指向性が高い。このため、光源 9における LEDの配置は、光反射面 12に近い順に LED9R, 9G, 9Bとなっている。すなわち、光の主進行方向と平行である光反射面 12には、波長の長い光ほど届きにくい。そのため、波長が長い光を出す LEDほど光反射面 12に近くなるように配置されている。

[0093] 光入射面 11の LED9Rおよび LED9Gに対向する領域には、粗面 11aが形成されている。そのため、 LED9Rおよび LED9Gから出射した光は、導光部材 C1に入射する際に、粗面 11aによって拡散される。粗面 11aによる光の拡散によって、 LED9R および LED9Gから出た光のうち、光入射面 11付近で光反射面 12に達する光の割合が増える。

[0094] 一方、光反射面 12には、光入射面 11付近において粗面 12aが形成されている。この粗面 12aにおいては、導光部材 C1内から進行してきた光が乱反射される。これにより、 LED9Rおよび LED9Gから出射され、粗面 12aへ進行した光の一部は、乱反射により光入射面 11直近の光出射面 13へ到達する。すなわち、たとえば、反射部材 8などによる反射では、図 20における右方向へ光は進みがちである。乱反射では、図 20における左方向へ向力成分を持つ光も生じる。青色光はもともと拡散しやすいので、粗面 11aを通さずとも粗面 12aにその一部が到達し、光入射面 11直近の光出射面 13へ到達することができる。

[0095] 以上のように、導光部材 C1は、青色光、緑色光および赤色光のいずれもが光入射面 11直近の光出射面 13へ到達可能な構成となっている。したがって、導光部材 C6 の光出射面 13は、青色光、緑色光および赤色光のいずれも方向 Xのほぼ全長に渡つて均一に出射することが可能となる。

[0096] 図 22および図 23は、光出射面 13上の方向 xにおける位置と出射輝度との関係を示した図である。図 22は、粗面 11aおよび粗面 12aが形成された導光部材 C6を用いた場合の結果である。図 23は、粗面 11aおよび粗面 12aを形成していない導光部材を用いた場合の結果である。なお、図 22および図 23において、方向 Xにおける位置は、光出射面上の各位置を光入射面 11側からの dot数で表したものである。

[0097] 図 22および図 23によると、粗面 11aおよび粗面 12aが形成された導光部材 C6の方が形成されて、な、導光部材に較べて、 Odot付近にぉ、て赤色光の出射輝度が増加している。すなわち、粗面 11aおよび粗面 12aを形成することで、光出射面 13のより広い領域が均一な照明光を提供できることが分かる。これにより、導光部材 C6の小型化を可能とし、それに伴い画像読取装置 A3の小型化をも可能とする。なお、たとえば粗面 11aを赤外光に対向する領域だけに形成したり、粗面 12aを形成しなかつたりしてもよヽ。

[0098] 本発明に係る導光部材および線状光源装置は、上述した実施形態に限定されるものではな!/ヽ。本発明に係る導光部材および線状光源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Claims

請求の範囲

[1] 透光性を有する材質によって形成されており、

第 1の方向に沿って延びており、かつ上記第 1の方向と直交する第 2の方向における集光効果を有する凸状曲面を含む光出射面と、

上記第 1の方向における一端に位置する光入射面と、を備える導光部材であって、上記光出射面のうち上記光入射面寄りの部分には、上記凸状曲面と非凸状曲面とを含む遷移領域が形成されており、

上記遷移領域は、上記第 1の方向において上記凸状曲面が占める割合が、上記光入射面に近づくほど小とされていることを特徴とする、導光部材。

[2] 上記非凸状曲面は、上記第 2の方向に延びる中心軸を有する円柱表面の一部とされている、請求項 1に記載の導光部材。

[3] 上記光出射面とは反対側に位置する部分には、上記第 2の方向に延びる複数の溝力上記第 1の方向に配列されている、請求項 1に記載の導光部材。

[4] 上記各溝は、上記第 2の方向に延びる中心軸を有する円柱溝であり、かつその半径 Rと溝深さ Dとが、 D/R≤0. 5とされている、請求項 3に記載の導光部材。

[5] 上記複数の溝には、互いに隣り合っており、かつ上記光入射面力も遠い方の DZR 力上記光入射面に近い方の DZR以上とされている 2つの溝が含まれている、請求項 4に記載の導光部材。

[6] 上記導光部材の上記第 1の方向における他端は、 1対の傾斜面を含む複数の面によって構成されており、

上記 1対の傾斜面は、上記第 1の方向に沿う対称平面を挟んで互いに鏡対称とされている、請求項 1に記載の導光部材。

[7] 上記複数の面は、 2対の傾斜面を含んでおり、

上記 2対の傾斜面は、それぞれが上記第 1の方向に沿う異なる対称平面を挟んで互ヽに鏡対称とされて、る、請求項 6に記載の導光部材。

[8] 上記 2対の傾斜面の上記対称平面どうしは、互いに直交している、請求項 7に記載の導光部材。

[9] 上記 1対の傾斜面間には、上記対称平面と直交する面が設けられており、この面には、シボ加工が施されている、請求項 6に記載の導光部材。

[10] 請求項 1に記載の導光部材と、

上記光入射面に正対する光源と、を備えていることを特徴とする線状光源装置。

[11] 上記光源は、複数の LED発光素子を備えており、

上記複数の LED発光素子は、上記第 1および第 2の方向のいずれとも直交する上記光出射面の出射方向に沿って一列に配置されて、る、請求項 10に記載の線状光源装置。

[12] 上記複数の LED発光素子は、互いに異なる波長の光を発するものであり、

上記光入射面の少なくとも一部は、粗面とされている、請求項 11に記載の線状光源装置。

[13] 上記光入射面のうち上記光出射面とは反対寄りの部分が上記粗面とされている、請求項 12に記載の線状光源装置。

[14] 上記複数の LED発光素子は、青色光用 LED発光素子と、緑色光用 LED発光素子と、赤色光用 LED発光素子を含んでおり、

上記 3つの LED発光素子は、上記光出射面側から上記青色光用 LED発光素子、上記緑色光用 LED発光素子、上記赤色光用 LED発光素子の順で配置されてヽる

、請求項 13に記載の線状光源装置。

[15] 上記光入射面のうち、少なくとも上記赤色光用 LED発光素子と正対する部分が上記粗面とされている、請求項 14に記載の線状光源装置。

[16] 上記光入射面のうち、上記緑色光用 LED発光素子と正対する部分がさらに上記粗面とされている、請求項 15に記載の線状光源装置。

[17] 上記導光部材のうち上記光出射面とは反対側の面は、上記光入射面寄りの部分が粗面とされている、請求項 13に記載の線状光源装置。