(57)【要約】【課題】紫外光から赤外光までの幅広い波長に対し、光源からの距離に影響されることなく照度を均一にすることが可能な導光ユニットを提供する。【解決手段】光を内部で反射させて、出射面から当該光を出射する棒状導光体と、前記棒状導光体の前記出射面と対向する面を覆うカバーとを備え、前記面には、前記棒状導光体の長手方向に沿って延びる凹凸パターンが設けられており、前記カバーの前記棒状導光体の前記面と対向する内面は、しぼ加工表面である、導光ユニットが提供される。【選択図】図１
2018195408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を内部で反射させて、出射面から当該光を出射する棒状導光体と、
前記棒状導光体の前記出射面と対向する面を覆うカバーと、
を備え、
前記面には、前記棒状導光体の長手方向に沿って延びる凹凸パターンが設けられており、
前記カバーの前記棒状導光体の前記面と対向する内面は、しぼ加工表面である、
導光ユニット。
【請求項２】
前記棒状導光体は、
光源が設けられた一方の端と、
前記棒状導光体の前記長手方向において前記一方の端と対向する他方の端と、
を有し、
前記凹凸パターンの幅は、前記一方の端からの前記他方の端に向かって広がっている、
請求項１に記載の導光ユニット。
【請求項３】
前記一方の端には、前記光源として発光ダイオードが設けられている、請求項２に記載の導光ユニット。
【請求項４】
前記他方の端は、前記出射面の法線に対して斜めに傾いている面として構成されている、請求項２又は３に記載の導光ユニット。
【請求項５】
前記凹凸パターンは、前記面の上方から見て矩形の形状をそれぞれ持つ、複数の凸部によって構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の導光ユニット。
【請求項６】
前記各凸部は、前記棒状導光体の前記長手方向に沿って前記棒状導光体を切断した場合の断面において、矩形の形状を持つ、請求項５に記載の導光ユニット。
【請求項７】
前記複数の凸部は、前記凹凸パターンにおいて、市松模様状に配置されている、請求項５又は６に記載の導光ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリ、電子複写機、スキャナ装置等の画像読取装置に備えるライン状照明装置としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。例えば、キセノン蛍光ランプ等の放電管、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）チップを多数アレイ状に並べたＬＥＤアレイバー、光を導く棒状導光体の両端部もしくは一方の端部にＬＥＤ光源を配置した導光ユニット等である。
【０００３】
詳細には、画像読取装置で利用されるライン状照明装置は、画像読取装置に設けられたセンサが画像を正確に読み取ることができるように、上記センサによって読み取られる対象となる画像を照明する。このようなライン状照明装置により照明する範囲は、ライン状の形状を持ち、ライン状照明装置により照明された画像上のライン状の範囲をセンサがライン状照明装置の長さ方向に沿って走査することにより、画像は読み取られる。一般的に、ライン状照明装置の長さは、上記画像が印刷された紙の一辺の長さに対応し、例えば、Ａ４サイズの画像を読み取る画像読取装置で利用される場合には、Ａ４サイズの紙の短辺よりも長いことが求められ、２１０ｍｍ以上となる。
【０００４】
さらに、画像読取装置で利用されるライン状照明装置に対しては、上記センサによって読み取られる対象となる画像を所定の照度で均一に照明することが求められる。例えば、上記センサの走査方向（すなわち、ライン状照明装置の長さ方向）において照度にむらがある場合には、上記センサが画像を正確に読み取ることができず、読み取りエラーが発生する。
【０００５】
ところで、上述のライン状照明装置の中でも、導光ユニットは、コンパクトで、低消費電力、低発熱、且つ、低コストといった優れた特徴を有することから、画像読取装置での利用が広がってきている。従って、導光ユニットを画像読取装置用のライン状照明装置として利用する場合には、当該導光ユニットに対しては、低消費電力という利点を生かしつつ、すなわち、ＬＥＤ光源からの限られた光を効率よく利用しつつ、導光ユニット全体にわたって照度が均一であることが求められる。一般的には、棒状の導光体を有する導光ユニットにおいては、光源に近い部分では光の減衰が少なく、光源から遠い部分では光が大幅に減衰する。そこで、下記特許文献１から下記特許文献６に開示の発明においては、棒状の導光体に様々な工夫を施すことにより、導光ユニット全体にわたる照度の均一性を実現しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８１６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−８５９７５号公報
【特許文献３】特開２００５−２３６９４０号公報
【特許文献４】特開２００１−２０９１３８号公報
【特許文献５】特開２００４−５６４２５号公報
【特許文献６】特開平８−１６３３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先に説明したように、上記特許文献１から上記特許文献６に開示の発明においては、棒状導光体に種々の工夫を施すことにより、導光ユニット全体にわたる照度の均一性を実現しようとしている。しかしながら、このような工夫だけでは、十分に照度を均一化できないという問題点があった。詳細には、可視光を用いる画像読取装置の読取対象となる画像の印刷された紙の一辺の長さが短い場合には、上記特許文献１から上記特許文献６に開示の発明でも十分に対応可能であった。しかしながら、紫外光や赤外光を用いて、Ａ４サイズの画像に対応する画像読取装置に適用した場合には、上記特許文献１から上記特許文献６に開示の発明では、光源からの距離に応じて照度が減衰し、導光ユニット全体にわたって照度を均一化することができないことがわかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、紫外光から赤外光までの幅広い波長に対し、光源からの距離に影響されることなく照度を均一にすることが可能な、新規かつ改良された導光ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光を内部で反射させて、出射面から当該光を出射する棒状導光体と、前記棒状導光体の前記出射面と対向する面を覆うカバーと、を備え、前記面には、前記棒状導光体の長手方向に沿って延びる凹凸パターンが設けられており、前記カバーの前記棒状導光体の前記面と対向する内面は、しぼ加工表面である、導光ユニットが提供される。
【００１０】
前記棒状導光体は、光源が設けられた一方の端と、前記棒状導光体の前記長手方向において前記一方の端と対向する他方の端と、を有し、前記凹凸パターンの幅は、前記一方の端からの前記他方の端に向かって広がっていてもよい。
【００１１】
前記一方の端には、前記光源として発光ダイオードが設けられていてもよい。
【００１２】
前記他方の端は、前記出射面の法線に対して斜めに傾いている面として構成されていてもよい。
【００１３】
前記凹凸パターンは、前記面の上方から見て矩形の形状をそれぞれ持つ、複数の凸部によって構成されていてもよい。
【００１４】
前記各凸部は、前記棒状導光体の前記長手方向に沿って前記棒状導光体を切断した場合の断面において、矩形の形状を持っていてもよい。
【００１５】
前記複数の凸部は、前記凹凸パターンにおいて、市松模様状に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、紫外光から赤外光までの幅広い波長に対し、光源からの距離に影響されることなく照度を均一にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る導光ユニット１０を説明するための説明図である。
【図２】本実施形態に係る棒状導光体１００を説明するための説明図である。
【図３】本実施形態に係る棒状導光体１００の端面１０２を説明するための説明図である。
【図４】本実施形態に係る棒状導光体１００の端面１０４の拡大図である。
【図５】図２（ａ）に示される上面１１０の領域Ｃ及び領域Ｄの拡大図である。
【図６】図５（ａ）のＥ−Ｅ′線で棒状導光体１００を切断した場合の断面図である。
【図７】本実施形態に係る凸部１２２の変形例を説明する説明図である。
【図８】本実施形態に係る凸部１２２における光の経路を説明する説明図である。
【図９】本実施形態に係るカバー２００で反射する光の経路を説明する説明図である。
【図１０】本実施形態に係る導光ユニット１０における、光源であるＬＥＤチップ１３０からの距離に対する、照度の均一性を検討した検討結果を示す図である。
【図１１】比較例１に係る導光ユニット８０における、光源であるＬＥＤチップからの距離に対する、照度の均一性を検討した検討結果を示す図である。
【図１２】比較例２に係る導光ユニット９０における、光源であるＬＥＤチップからの距離に対する、照度の均一性を検討した検討結果を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る導光ユニット１０の照射状態の写真画像である。
【図１４】比較例に係る棒状導光体９００を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
また、以下の説明で参照される図は、本発明の実施形態の説明とその理解を促すための図であり、わかりやすくするために、図中に示される形状や寸法、比などは実際と異なる場合がある。また、図中に示される形状等は、以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００２０】
なお、以下の説明においては、長さ、角度について具体的な数値が示されるが、これらの数値は、あくまでも本発明の実施形態における例示の１つであり、本発明の実施形態は、これらの数値に限定されるものではない。さらに、以下の説明における長さや角度についての具体的な数値は、数学的にこれら数値と一致する場合だけを意味するものではなく、これらの数値に対して、導光ユニットとして動作することが可能な範囲で許容される程度の違いがある数値も含まれていることを意味する。また、以下の説明における具体的な形状についての記載は、幾何学的に当該形状である場合だけを意味するものではなく、導光ユニットとして動作することが可能な範囲で許容される程度の形状の違いを有する、当該形状に類似する形状も含まれていることを意味する。
【００２１】
＜本発明の実施形態を創作するに至った背景＞
まずは、本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明の実施形態を創作するに至った背景について説明する。最初に、本発明の実施形態を創作するにあたり事前に検討した比較例に係る導光ユニットに含まれる棒状導光体９００について、図１４を参照して説明する。図１４は、比較例に係る棒状導光体９００を説明するための説明図である。詳細には、図１４（ａ）は棒状導光体９００の上面図であり、図１４（ｂ）は棒状導光体９００の正面図であり、図１４（ｃ）は棒状導光体９００の下面図であり、図１４（ｄ）は、棒状導光体９００の端面９０２側から見た側面図である。図１４に示されるように、比較例の棒状導光体９００は、矩形状の断面を有する棒状の導光体である。詳細には、当該棒状導光体９００は、長手方向に沿って設けられた出射面９１２（図１４（ｃ）参照）と、当該出射面９１２と対向する上面９１０に設けられた凹凸パターン９２０とを有する（図１４（ａ）参照）。さらに、当該棒状導光体９００の端面９０２には、複数のＬＥＤチップ９３０が光源として設けられ（図１４（ｄ）参照）、端面９０２に対向する端面９０４は、棒状導光体９００を正面９０６から見ると斜めに傾いている（図１４（ｂ）参照）。
【００２２】
当該棒状導光体９００は、一方の端面９０２に設けられた光源から入射した入射光の一部を、棒状導光体９００の内部で繰り返し全反射させることにより、他方の端面９０４まで導くことができる。端面９０４に到達した入射光の一部は、斜めの傾いた端面９０４で反射され出射面９１２に到達し、出射面９１２から棒状導光体９００の外部へ出射される。さらに、棒状導光体９００によって導かれた入射光の一部は、上記凹凸パターン９２０で反射、屈折され、棒状導光体９００から一度出射するものの、再度凹凸パターン９２０が設けられた上面９１０へ入射し、次いで、当該上面９１０に対向する出射面９１２から棒状導光体９００の外部へ出射される。
【００２３】
先に説明したように、当該棒状導光体９００においては、棒状導光体９００によって一方の端面９０２から他方の端面９０４へと光が導かれることとなるが、光源が設けられた一方の端面９０２に近い部分では光の減衰が少ない。一方、棒状導光体９００の内部で反射を繰り返しながら、光が棒状導光体９００の外部へ出射されることから、光源からは遠い他方の端面９０４に近くなるにつれて、出射される光の強度が減衰する。従って、一方の端面９０２に近い出射面９１２からは高い強度（照度）を有する光が出射され、他方の端面９０４に近い出射面９１２からは低い強度を有する光が出射されることとなる。このような現象が生じることから、画像読取装置の読取対象となる画像が印刷された紙の一辺の長さを長くした場合、すなわち、導光ユニットが照明する範囲の長さを長くした場合には、図１４に示す棒状導光体９００を用いた比較例の導光ユニットでは、当該長さ全体にわたって照度を均一化することが難しいことがわかった。
【００２４】
また、導光ユニットにおいては、棒状導光体９００の一方の端面９０２から入射した光を当該棒状導光体９００の内部でできるだけ理想的な全反射を行うようにさせることによって、光の減衰を少なくして他方の端面９０４へと光を導き、照度の均一化が向上することが知られている。このような知見に基づいて、導光ユニットをさらに鋭意検討したが、光が理想的に全反射するように棒状導光体９００の形態等を注意深く選択した場合であっても、光の減衰を十分に抑えることができないことがわかった。
【００２５】
そこで、このような状況を鑑みて、他方の端面９０４に近い部分において減衰した光を補うことができる、ＬＥＤ光源以外（具体的には、電力消費をすることのない光源）からなる、光源の代わりとなる機構を導光ユニットに設けることを着想した。そして、上記着想に基づいて、以下に説明する本発明の実施形態に係る導光ユニット１０を創作するに至った。本発明の実施形態によれば、光源の代わりとなる機構を設けることにより、光源からの距離に影響されることなく、導光ユニット１０の全体に亘って照度を均一にすることが可能である。以下、このような本発明の実施形態に係る導光ユニット１０を説明する。
【００２６】
＜本発明の実施形態に係る導光ユニット１０の基本構成＞
本発明の実施形態に係る導光ユニット１０の基本構成を、図１を参照して説明する。図１は、導光ユニット１０を説明するための説明図である。詳細には、図１（ａ）は導光ユニット１０の上面図であり、図１（ｂ）は導光ユニット１０の正面図であり、図１（ｃ）は導光ユニット１０の下面図であり、さらには、図１（ｄ）は導光ユニット１０の断面図である。なお、図１（ｄ）の断面図は、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ´線で切断した際の断面図である。
【００２７】
本実施形態に係る導光ユニット１０は、先に説明したように、画像読取装置（図示省略）の読取対象となる画像を照明する装置であって、ファクシミリ、電子複写機、スキャナ装置等の画像読取装置（図示省略）内に設けられ、画像読取装置が画像として取り扱う原稿等と向かい合うような位置に設けられる。当該導光ユニット１０は、図１に示すように、棒状導光体１００と、棒状導光体１００を覆うカバー２００とを有する。導光ユニット１０の下面１２においては、図１（ｃ）に示されるように、棒状導光体１００はカバー２００に覆われておらず、この覆われていない下面１２が、棒状導光体１００の出射面１１２として機能する。以下に、本実施形態に係る導光ユニット１０が有する棒状導光体１００及びカバー２００の構成の詳細について説明する。
【００２８】
（棒状導光体１００）
まずは、本実施形態に係る棒状導光体１００の構成の詳細について、図２から図８を参照して説明する。図２は、棒状導光体１００を説明するための説明図であって、詳細には、図２（ａ）は棒状導光体１００の上面図であり、図２（ｂ）は棒状導光体１００の正面図であり、図２（ｃ）は棒状導光体１００の下面図であり、図２（ｄ）は棒状導光体１００の端面１０２側から見た側面図である。図３は、本実施形態に係る棒状導光体１００の端面１０２を説明するための説明図であり、言い換えると、図２（ｄ）の拡大図である。図４は、本実施形態に係る棒状導光体１００の端面１０４の拡大図であって、詳細には、図２（ｂ）の領域Ｂの拡大図である。図５は、図２（ａ）に示される上面１１０の領域Ｃ及びＤの拡大図であり、詳細には、図５の左側が領域Ｃの拡大図であり、図５の右側が領域Ｄの拡大図である。図６は、図５のＥ−Ｅ´線で棒状導光体１００を切断した場合の断面図である。図７は、本実施形態に係る凸部１２２の変形例を説明する説明図である。さらに、図８は、本実施形態に係る凸部１２２における光の経路を説明する説明図である。
【００２９】
以下の説明においては、棒状導光体１００が延びる長手方向における２つの端面１０２、１０４のうち、光源として後述するＬＥＤチップ（発光ダイオード）１３０が設けられ、当該ＬＥＤチップ１３０から光が入射される面を棒状導光体１００の一方の端面１０２とする。さらに、棒状導光体１００の長手方向において、当該端面１０２と対向する面を棒状導光体１００の他方の端面１０４と称する。また、棒状導光体１００の内部に入射した光が棒状導光体１００の外部へ出射する面は、棒状導光体１００の出射面１１２と称し、図２（ｃ）に示される、棒状導光体１００の下方に向いた面に対応する。さらに、当該出射面１１２と対向する面は、上面１１０と称し、図２（ａ）に示される、棒状導光体１００の上方に向いた面に対応する。
【００３０】
当該棒状導光体１００は、一方の端面１０２から入射した光をその内部で反射、屈折させて、後述する出射面１１２から当該光を出射する、棒状の導光体である。棒状導光体１００は、図２に示すように、端面１０２に設けられた光源としてのＬＥＤチップ１３０と、光が出射する出射面１１２と、上面１１０に設けられた凹凸パターン１２０とを主に有する。
【００３１】
詳細には、当該棒状導光体１００は、矩形状の断面を有する棒状透明導光体であり、例えば、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂又はポリカーボネート樹脂のような、光透過性の高い、均一な透光性樹脂、もしくは石英等のような光透過性の高い、均一な光学ガラスから形成される。また、本実施形態においては、当該棒状導光体１００の長さや径は、特に限定されるものではなく、読み取り対象の画像の大きさや読取精度に応じて任意に選択することができる。また、本実施形態においては、棒状導光体１００の断面は矩形状であれば、特に限定されるものではない。しかしながら、棒状導光体１００中の光の進行経路を推定し、光の進行経路を棒状導光体の形状設計によって制御しようとすることを鑑みると、すなわち設計性を鑑みると、棒状導光体１００の断面は、正方形、もしくは、矩形であることが好ましい。なお、図２に示す例では、棒状導光体１００の長手方向の長さは２１０ｍｍ以上であり、棒状導光体１００の断面は、３ｍｍ程度の長さの１辺を持つ正方形となっている。さらに、棒状導光体１００の表面には、入射した光が当該棒状導光体１００内部でできるだけ理想的な全反射を行うようにするために、鏡面仕上げが施されている。
【００３２】
当該棒状導光体１００においては、図２（ｄ）及び図３に示すように、端面１０２に光源としてＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）チップ（発光ダイオード）１３０が設けられている。詳細には、棒状導光体１００の端面１０２には、複数のＬＥＤチップ１３０が設けられており、各ＬＥＤチップ１３０は棒状導光体１００の内部へ光を出射する。各ＬＥＤチップ１３０は、例えば、０．５ｍｍ角程度を大きさのチップであり、任意に選択された波長の光を出射することができる。なお、図２（ｄ）及び図３に示される例においては、棒状導光体１００の端面１０２には、６個のＬＥＤチップ１３０が設けられているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではなく、１個ないしは、２個以上のＬＥＤチップ１３０が設けられていればよい。また、各ＬＥＤチップ１３０が出射する光の波長は任意に選択することができ、互いに同じ波長、もしくは異なる波長の光を出射してもよい。本実施形態においては、例えば、６個のＬＥＤチップ１３０として、紫外線ＬＥＤチップ（波長１ｎｍ〜４００ｎｍ）、青色ＬＥＤチップ（４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ）、緑色ＬＥＤチップ（４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）、赤色ＬＥＤチップ（６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ）、赤外線ＬＥＤチップ（７５０ｎｍ〜１００００００ｎｍ）とすることが可能である。もしくは、本実施形態においては、例えば、６個のＬＥＤチップ１３０を、導光ユニット１０から出射される光の照度を高めるために、同じ波長の複数のＬＥＤチップ１３０を用いることも可能である。
【００３３】
そして、棒状導光体１００の他の端面１０４は、ＬＥＤチップ１３０が設けられた端面１０２と対向し、図４に示すように、上面１１０及び出射面１１２の法線Ｎに対して斜めに傾いている。端面１０４を上記法線Ｎに対して傾いた状態にすることにより、棒状導光体１００の内部に導かれた光の一部を端面１０４で反射させ、光の一部を出射面１１２から棒状導光体１００の外部へ出射させることができる。なお、端面１０４の傾きは、棒状導光体１００の長手方向の長さに応じて選択されることが好ましい。本実施形態においては、出射面１１２における光の出射が均一になるように、端面１０４の上記法線Ｎに対する傾きを選択する。より具体的には、端面１０４と出射面１１２とがなす角の角度Φが、７０°から９０°の間にあることが好ましい。
【００３４】
さらに、棒状導光体１００は、上面１１０に設けられた凹凸パターン１２０を有する。凹凸パターン１２０は、棒状導光体１００の長手方向に沿って延び、棒状導光体１００の径方向に沿った凹凸パターン１２０の幅Ｗ（言い換えると、端面１０２、１０４から見た場合の凹凸パターン１２０の幅）は、図２（ａ）及び図５に示すように、ＬＥＤチップ１３０が設けられた端面１０２側では狭く、当該端面１０２から端面１０４に向かって徐々に広くなっている。従って、端面１０４側の凹凸パターン１２０の端部の幅は、端面１０２側の凹凸パターン１２０の端部の幅よりも広い。例えば、図５の左側に示される端面１０２側の凹凸パターン１２０の幅Ｗが１ｍｍ程度であった場合には、図５の右側に示される端面１０４側の凹凸パターン１２０の幅Ｗは１．５〜３倍程度の１．５〜３ｍｍ程度まで広がっていることが好ましい。しかしながら、本実施形態においては、凹凸パターン１２０の幅が端面１０２から端面１０４に向かって、端面１０２側での幅の１．５〜３倍程度にまで広がっていることに限定されるものではなく、光源であるＬＥＤチップ１３０から離れるに従って凹凸パターン１２０の幅Ｗが広がっていれば特に限定されるものではない。
【００３５】
さらに、凹凸パターン１２０は、複数の矩形状の凸部１２２から構成される。詳細には、各凸部１２２は、図５に示されているように、棒状導光体１００を上面１１０の上方から見た場合には、矩形状をしている。複数の凸部１２２は、棒状導光体１００の上面１１０において、凸部１２２の棒状導光体１００の長手方向に沿った幅と同じ長さだけ間隔をあけて、棒状導光体１００の長手方向に沿って並び、１つの列をなしている。さらに、同様の凸部１２２で構成された列が上面１１０に設けられており、これら２つの列は、隣り合うように棒状導光体１００の径方向（短手方向）に沿って並んでいる。また、これら２つの列においては、凸部１２２が棒状導光体１００の径方向に沿って隣り合って配置されないようになっており、すなわち、凹凸パターン１２０において、凸部１２２は、隣り合うことがないように交互に並び、市松模様をなしている。
【００３６】
また、棒状導光体１００をその長手方向に沿って切断した図６の断面図に示すように、凸部１２２の断面は、棒状導光体１００の上面１１０から直角に立ち上がるような矩形状の形状を持つ。凸部１２２の高さｈは、例えば、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。しかしながら、本実施形態においては、凸部１２２の断面形状及び高さｈは、上述のように限定されるものではなく、所望の照度や均一性等にあわせて選択することができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、凸部１２２の形状や並び方等は特に限定されるものではない。例えば、凸部１２２は、図７（ａ）に示すように、棒状導光体１００の上面１１０側から見た場合に、棒状導光体１００の径方向に沿って長辺を持つ矩形であってもよい。この場合には、棒状導光体１００の長手方向に沿った凸部１２２の短辺と同じ長さを持つ間隔を介して、複数の凸部１２２が棒状導光体１００の長手方向に沿って並ぶこととなる。また、凸部１２２は、棒状導光体１００の上面１１０側から見た場合に、図７（ｂ）〜図７（ｋ）に示すように、３個〜６個の小さな正方形、長方形等を階段状にずらしながら組み合わせた形状であってもよい。この場合にも、複数の凸部１２２は、所定の間隔を持って、棒状導光体１００の長手方向に沿って並ぶこととなる。
【００３８】
上述のような棒状導光体１００においては、光は、以下に説明するような経路で進むこととなる。まず、光源としてのＬＥＤチップ１３０から出射され端面１０２から棒状導光体１００に入射した入射光は、棒状導光体１００の表面に到達し、鏡面仕上げされた表面によって、理想的な全反射に近い状態で反射され、棒状導光体１００の内部に戻る。さらに、光は、棒状導光体１００の内部を進み、上記反射が生じた表面と対向する、棒状導光体１００の他の表面において上述と同様に全反射に近い状態で反射され、再び棒状導光体１００の内部に戻る。光は、上述のような全反射に近い反射を繰り返すことにより、光は棒状導光体１００から出ることなく、蛇行しながら端面１０４に向かって進んでいくこととなる。より具体的には、例えば、図８に示すように、光の一部が、上面１００に設けられた凸部１２２の上面１２２ａに到達した場合には、上面１２２ａは鏡面仕上げが施されているために、上面１２２ａで理想的な全反射に近い反射が起き、当該光は棒状導光体１００の内部へ戻ることとなる（図８中、矢印Ｆで示される経路）。また、出射面１１２及び端面１０４以外の棒状導光体１００の面でも、凸部１２２の上面１２２ａでの反射と同様の反射が生じることから、光は棒状導光体１００の内部へ戻ることとなる。
【００３９】
一方、図８に示すように、光の一部が凸部１２２の側面１２２ｂに到達した場合には、当該光は、側面１２２ｂに対する入射角度に応じて、側面１２２ｂで屈折して棒状導光体１００の外部へ出射することができる（図８中、矢印Ｇで示される経路）。従って、凸部１２２の側面１２２ｂは、光を棒状導光体１００の外部へ出すための「窓」としてとらえることができる。なお、側面１２２ｂから棒状導光体１００の外部へ出射された光の、この後の進路については、カバー２００の構成を説明した後に説明する。
【００４０】
（カバー２００）
以上、本実施形態に係る棒状導光体１００について説明した。続いて、図１及び図９を参照して、本実施形態に係るカバー２００について説明する。図９は、本実施形態に係るカバー２００で反射する光の経路を説明する説明図である。
【００４１】
カバー２００は、先に説明したように、棒状導光体１００を覆う。詳細には、カバー２００は、棒状導光体１００の出射面１１２以外の面を覆うカバーである。なお、本実施形態においては、カバー２００は、棒状導光体１００の出射面１１２以外の全て面を覆うことに限定されるものではなく、少なくとも出射面１１２に対向する上面１１０を覆っていればよい。また、棒状導光体１００の各面を覆うことができるような形状及び大きさであれば、形状及び大きさについては特に限定されるものではない。さらに、当該カバー２００は、樹脂やアルミニウム等の材料から形成され、様々な波長の光を反射するために白色であることが好ましい。しかしながら、本実施形態に係るカバー２００の材質や色は、これに限定されるものではなく、光源としてのＬＥＤチップ１３０から出射する光の波長に合わせて選択することができる。
【００４２】
さらに、当該カバー２００の棒状導光体１００と対向する内面２０２（図９参照）の表面には、しぼ加工が施されている。言い換えると内面２０２は、しぼ加工表面であるといえる。詳細には、当該内面２０２は、例えば、５μｍ以上、３０μｍ以下の平均深さ（深さばらつき５μｍ、抜き勾配１．５度以上）を持つ凹状の複数のしわを有する面である。例えば、樹脂等に対してサンドペーパ＃４００〜＃８００を用いて研磨することにより、上記しぼ加工が施された内面２０２を得ることができる。なお、本実施形態においては、内面２０２は、全てしぼ加工表面であることに限定されるものではなく、内面２０２のうち、少なくとも棒状導光体１００の上面１１０と対向する領域がしぼ加工表面であればよい。また、本実施形態に係るカバー２００は、上述のようなカバーに限定されるものではなく、内面２０２にしぼ加工が施されていれば、他の形態であってもよい。
【００４３】
ところで、先に説明したように、棒状導光体１００に入射した入射光は、棒状導光体１００の凸部１２２の側面１２２ｂの「窓」から、棒状導光体１００の外部へ出射することができる。そして、凸部１２２の側面１２２ｂから出射した光は、図９に示すように、カバー２００の内面２０２に到達する（図９中、矢印Ｊで示される経路）。カバー２００の内面２０２は、先に説明したように、しぼ加工されているため、この面においては、光は概ねランバート散乱し、内面２０２でランバート散乱された光は、様々な方向へ進むこととなる（図９中、矢印Ｋで示される経路）。すなわち、光は、上記凸部１２２の側面１２２ｂによってカバー２００の内面２０２に導かれ、さらに当該内面２０２において様々な方向へランバート散乱する。その結果、内面２０２のうち、側面１２２ｂからの光が到達する領域には、広範囲へ光が広がる「疑似的な光源」２１０が形成されることとなる。この「疑似的な光源」２１０からの光は、棒状導光体１００の内部へ進むこととなる。詳細には、棒状導光体１００の表面に対する入射角度により、「疑似的な光源」２１０からの光の一部は、図９に示すように界面で屈折して棒状導光体１００中に進む。さらに、当該光は、棒状導光体１００の出射面１１２に到達し、当該出射面１１２において屈折し、当該出射面１１２から棒状導光体１００の外部へ出射する。
【００４４】
さらに、図９からわかるように、凹凸パターン１２０の凸部１２２の側面１２２ｂである「窓」の面積は、側面１２２ｂからの光が到達する領域の広さを定めることから、「疑似的な光源」２１０の大きさは、上記「窓」の面積に依存する。本実施形態においては、ＬＥＤチップ１３０から離れるに従って凹凸パターン１２０の幅Ｗが広がるように構成されていることに起因して、上記の側面１２２ｂによる「窓」の面積は、ＬＥＤチップ１３０から離れるに従って広くなる。さらに、「窓」の面積に応じて、「疑似的な光源」２１０の大きさもＬＥＤチップ１３０からの距離に従って大きくなる。その結果、ＬＥＤチップ１３０から離れるほど、棒状導光体１００を進む光は減衰することとなるが、ＬＥＤチップ１３０から離れるほど「疑似的な光源」２１０が大きくなるため、大きくなった「疑似的な光源」２１０がＬＥＤチップ１３０からの距離に応じて減衰した分の光を補うことができる。
【００４５】
すなわち、本実施形態においては、光源としてのＬＥＤチップ１３０から出射され、端面１０２から棒状導光体１００に入射した入射光は、棒状導光体１００の鏡面仕上げされた表面での理想的な全反射に近い反射の繰り返しにより、端面１０４に向かって進んでいくこととなる。そして、入射光の一部は、棒状導光体１００の上面１１０に設けられた凹凸パターン１２０の凸部１２２の側面１２２ｂの「窓」から棒状導光体１００の外部へ出射され、カバー２００の内面２０２においてランバート散乱されることから、内面２０２において「疑似的な光源」２１０が形成される。この「疑似的な光源」２１０が、棒状導光体１００を進むうちに減衰した光を補うことから、光源としてのＬＥＤチップ１３０からの距離に影響されることなく、導光ユニット１０の全体に亘って、出射面１１２から出射される光の照度を均一化することができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る導光ユニット１０は、紫外光から赤外光までの幅広い波長に対し、光源からの距離に影響されることなく導光ユニット１０全体に亘って照度を均一にすることが可能である。その結果、Ａ４等の大きなサイズの画像に対応する画像読取装置に適用した場合であっても、上記画像読取装置が有するセンサの走査方向において、均一な照度で照明されることから、上記センサは画像を正確に読み取ることができる。また、本実施形態は、使用するＬＥＤチップ１３０からの光の波長に関係なく用いることができることから、様々な色の照明を必要とする画像読取装置に用いることができる。さらに、従来技術においては、棒状導光体の両端部にＬＥＤチップを設けたり、ＬＥＤチップをアレイ状に設けていたりしていたが、本実施形態においては、棒状導光体１００の一方の端面１０２に光源としてのＬＥＤチップ１３０を設ければよいことから、少ないＬＥＤチップ１３０で実現可能である。その結果、本実施形態によれば、導光ユニット１０の製造コストを抑えることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る導光ユニット１０の構成は、非常にシンプルで、且つ、コンパクトである。その結果、本実施形態に係る導光ユニット１０における光の進路を予測することが容易となる。従って、棒状導光体１００の大きさや、棒状導光体１００に設けられた凹凸パターン１２０の形状や大きさ等を最適化することにより、棒状導光体１００の出射面１１２から出射される光の状態（照度）を様々に制御することが容易である。すなわち、本実施形態に係る導光ユニット１０の構成は設計性が高い構成であるといえる。従って、上述の実施形態においては、導光ユニット１０全体に亘って均一な照度が求められている導光ユニット１０に適用した例を説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、皮膚治療等に用いられる照射量測定具に用いられるような、光源からの距離に応じて段階的に照度が減衰する又は強くなる導光ユニット等にも適用することもできる。
【００４８】
なお、本実施形態に係る導光ユニット１０は、樹脂材料のような所望の材料に対して、既知の方法を用いて、切断加工、曲げ加工、研磨加工等を行い、さらに、市販のＬＥＤチップ１３０を取り付けて組み立てることにより、作成することができる。なお、導光ユニット１０の作成の際には、加工、取り付け、組み立て等については、高い精度を持って実施することが好ましい。
【００４９】
＜本発明の実施形態に係る導光ユニット１０における照度の均一性の検討＞
以上、本実施形態に係る導光ユニット１０の構成について説明した。次に、本発明の実施形態に係る導光ユニット１０によって得られる照度の均一性について、より具体的に説明する。本実施形態に係る導光ユニット１０と、内面にしぼ加工がされていないカバーを持つ、比較例１に係る導光ユニット８０と、凹凸パターンが光源であるＬＥＤチップ１３０から離れるに従って幅が広がっていない、すなわち、幅が均一である凹凸パターンを有する、比較例２に係る導光ユニット９０とを、光学シミュレーションを用いて検討した。以下に、当該検討によって得られた結果を説明する。なお、以下に示す本実施形態に係る導光ユニット１０は、本実施形態に係る導光ユニット１０のあくまでも一例であって、本発明の実施形態に係る導光ユニット１０が下記の例に限定されるものではない。
【００５０】
詳細には、本実施形態に係る導光ユニット１０は、図１から図６に示すような形状を有する。具体的には、検討した本実施形態に係る導光ユニット１０において用いられた棒状導光体１００は、ＰＭＭＡからなる、一辺３ｍｍの正方形状の断面を有する、長さ２１９ｍｍの導光体であり、その表面は鏡面仕上げが施されている。さらに、当該棒状導光体１００に設けられた凹凸パターン１２０は、市松模様をなすように並ぶ複数の矩形状の凸部１２２から構成され、光源であるＬＥＤチップ１３０から離れるに従って、凹凸パターン１２０の幅が広がっている。さらに、検討した本実施形態に係る導光ユニット１０において用いられたカバー２００は、棒状導光体１００の出射面１１２以外の面を覆う白色のカバーであって、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ-Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂から形成され、その内面２０２に上述したようなしぼ加工が施されている。なお、以下の検討においては、導光ユニット１０に設けられた複数のＬＥＤチップ１３０は、４６５ｎｍ、５２５ｎｍ、６３０ｎｍ、８５０ｎｍの波長の光を出射するものする。
【００５１】
また、比較例１に係る導光ユニット８０は、内面にしぼ加工がされていないカバーを持つこと以外は、本実施形態に係る導光ユニット１０と同様とした。さらに、比較例２に係る導光ユニット９０は、光源であるＬＥＤチップからの距離と関係なく、幅が均一である凹凸パターンを有すること以外は、本実施形態に係る導光ユニット１０と同様とした。すなわち、比較例２の導光ユニット９０において用いられている棒状導光棒は、図１４に示す比較例に係る棒状導光体９００と同様である。
【００５２】
以下、光学シミュレーションによって得られた検討結果を図１０から図１２を参照して説明する。図１０から図１２は、それぞれ、本実施形態に係る導光ユニット１０、比較例１に係る導光ユニット８０、及び比較例２に係る導光ユニット９０において、光源であるＬＥＤチップからの距離に対する、照度の均一性を検討した検討結果を示す図である。詳細には、図１０から図１２においては、その上段に、出射面から出射される光の照度分布を模式的に色の濃淡で示した図が示され、その下段に、光源であるＬＥＤチップからの距離と出射面から出射される光の照度の関係を示すグラフが示されている。また、当該グラフの横軸は、ＬＥＤチップからの距離からの距離を示し、左方向に向かうとＬＥＤチップから近く、右方向に向かうとＬＥＤチップから遠くなる。また、当該グラフの縦軸は照度を示す。
【００５３】
まず、本実施形態に係る導光ユニット１０における検討結果を、図１０を参照して説明する。図１０の上段に示されるように、本実施形態に係る導光ユニット１０の出射面１１２から出射される光の照度は、導光ユニット１０の全体に亘って均一に分布していることがわかる。また、図１０の下段のグラフに示されているように、光源であるＬＥＤチップ１３０からの距離が遠くなっても、当該距離とは関係なく、出射面１１２から出射される光の照度は、ほぼ一定であることがわかる。すなわち、本実施形態に係る導光ユニット１０においては、光源（ＬＥＤチップ１３０）からの距離に影響されることなく導光ユニット１０全体に亘って照度を均一にすることが可能である。
【００５４】
次に、比較例１に係る導光ユニット８０における検討結果を、図１１を参照して説明する。図１１の上段に示されるように、比較例１に係る導光ユニット８０の出射面から出射される光の照度は、光源としてのＬＥＤチップが設けられた端面の近くで強く、当該端面から離れると急激に減衰する。また、図１１の下段のグラフでも同様の挙動が明確に示されており、出射面から出射される光の照度は、ＬＥＤチップが設けられた端面からの距離が最も近い領域では非常に強く、当該端面から少しでも離れると急激に減衰している。すなわち、比較例１に係る導光ユニット８０においては、光源（ＬＥＤチップ１３０）からの距離に応じて照度は減衰することから、導光ユニット８０全体に亘って照度を均一にすることができない。
【００５５】
さらに、比較例２に係る導光ユニット９０における検討結果を、図１２を参照して説明する。図１２の上段に示されるように、比較例２に係る導光ユニット９０の出射面から出射される光の照度は、光源としてのＬＥＤチップが設けられた端面から離れるに応じて徐々に減衰している。また、図１２の下段のグラフでも同様の挙動が明確に示されており、出射面から出射される光の照度は、ＬＥＤチップが設けられた端面から離れるに応じて徐々に減衰している。すなわち、比較例２に係る導光ユニット９０においても、光源（ＬＥＤチップ１３０）からの距離に応じて照度は徐々に減衰することから、導光ユニット９０全体に亘って照度を均一にすることができない。
【００５６】
以上のように、図１０から図１２に示された検討結果を参照すると、内面にしぼ加工がされているカバー２００と、光源であるＬＥＤチップ１３０から離れるに従って幅が広がっている凹凸パターン１２０とを持つ本実施形態に係る導光ユニット１０は、内面にしぼ加工がされていないカバーを持つ比較例１に係る導光ユニット８０と、幅が均一である凹凸パターン比較例２に係る導光ユニット９０と比較して、均一な照度を得ることができることがわかった。
【００５７】
以上のような本実施形態に係る導光ユニット１０を実際に作成したところ、本実施形態に係る導光ユニット１０の照射状態の写真画像である図１３に示すように、本実施形態に係る導光ユニット１０においては、光源（ＬＥＤチップ１３０）からの距離に影響されることなく導光ユニット１０全体に亘って照度が均一になった。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５９】
１０、８０、９０    導光ユニット
１２    下面
１００、９００    棒状導光体
１０２、１０４、９０２、９０４    端面
１１０、１２２ａ、９１０    上面
１１２、９１２    出射面
１２０、９２０    凹凸パターン
１２２    凸部
１２２ｂ    側面
１３０、９３０    ＬＥＤチップ
２００    カバー
２０２    内面
２１０    疑似的な光源
９０６    正面
Ｂ、Ｃ、Ｄ    領域
ｈ    高さ
Ｎ    法線
Ｗ    幅
【図１】
2018195408.tif 000003
【図２】
2018195408.tif 000004
【図３】
2018195408.tif 000005
【図４】
2018195408.tif 000006
【図５】
2018195408.tif 000007
【図６】
2018195408.tif 000008
【図７】
2018195408.tif 000009
【図８】
2018195408.tif 000010
【図９】
2018195408.tif 000011
【図１０】
2018195408.tif 000012
【図１１】
2018195408.tif 000013
【図１２】
2018195408.tif 000014
【図１３】
2018195408.tif 000015
【図１４】
2018195408.tif 000016