(57)【要約】【課題】光源から放射される光を効率良く利用して輝度ムラのない高い照度の線状光を形成することができる線状照明装置を提供する。【解決手段】光源１１の発光部１２を直線状に延在する帯状に形成すると共に、この発光部１２からの放射光を線状光に変換する光学部材３を、発光部１２に対向して入射面が延在する導光部２０と、入射面２１の反対側の導光部２０に一体形成されたシリンドリカルレンズ部２２と、導光部２０の短手方向両側に一体形成された反射光学部２３とを具備して構成し、反射光学部２３を、導光部２０に入射された光のうちシリンドリカルレンズ部２２への光路外に放射された光を全反射する側面２４と、側面２４による反射光をシリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに向けて出射する前端面２５とを有して構成する。さらに、前端面２５を、第１，第２の面部２５ａ，２５ｂからなる多面体で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部が帯状に形成された面光源と、
前記発光部に対向して延在する入射面を備えた導光部と、
前記入射面の反対側の前記導光部の出射側に一体形成され、前記導光部に入射された光を屈折によって線状に集光するシリンドリカルレンズ部と、
前記導光部の短手方向両側に一体形成された反射光学部と、を備え、
前記反射光学部は、前記導光部に入射された光のうち前記シリンドリカルレンズ部への光路外に放射された光を全反射する反射面と、当該反射面による反射光を前記シリンドリカルレンズ部の焦点に向けて出射する出射面とを有し、
前記出射面を複数の面部で構成したことを特徴とする線状照明装置。
【請求項２】
前記出射面は、前記シリンドリカルレンズ部よりも前方に突出しない範囲内において形成されていることを特徴とする請求項１記載の線状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的な直線状の範囲に照明光を集光させる線状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリ装置等には、画像読取用の照明光として、細長な線状の照明光を形成する線状照明装置が用いられる。この線状照明装置には、一般に、入射側に対して１軸方向のみ変化を与えて線状のビームを形成するための集光レンズとしてシリンドリカルレンズが用いられる。
【０００３】
このような線状照明装置として、例えば、特許文献１には、シリンドリカルレンズ部の入射側に直方体形状の導光部を一体的に設け、この導光部の長手方向の両端部にＬＥＤチップ等からなる光源を取り付けると共に、光源から導光部に入射された光を拡散反射する拡散反射部をシリンドリカルレンズ部に対向する導光部上の面に設けた技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の特許文献１に開示された技術のように、導光部の長手方向の端部にＬＥＤチップ等を配置して線状の照明光を形成する場合、高い照度の線状照明光を広範囲に亘って形成するには限界がある。
【０００６】
そこで、シリンドリカルレンズ部に対向して延在する導光部上の面（すなわち、シリンドリカルレンズ部の直下に対向する導光部上の面）を入射面として設定し、当該入射面に沿ってＬＥＤを直線状に配置することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、点光源であるＬＥＤをシリンドリカルレンズ部の直下に配置した場合、照明光に輝度ムラが生じ易くなる虞がある。また、一般に、ＬＥＤ等の発光部で発光された光は広範囲に放射されるため、全ての光をシリンドリカルレンズ部によって線状に集光することが困難であり、光の利用効率を低下させる虞がある。
【０００８】
その一方で、ＬＥＤ等の点光源に代えて、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の面光源を入射面に沿って連続的に配置することにより、照明光の輝度ムラを改善することが考えられる。
【０００９】
しかしながら、ＬＥＤ等の点光源に代えて有機ＥＬ等の面光源を採用した場合、より多くの光がシリンドリカルレンズ部の光路外に拡散されてしまうため、光の利用効率の低下は顕著となる。
【００１０】
本発明は、光源から放射される光を効率良く利用して輝度ムラのない高い照度の線状光を形成することができる線状照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、発光部が帯状に形成された面光源と、前記発光部に対向して延在する入射面を備えた導光部と、前記入射面の反対側の前記導光部の出射側に一体形成され、前記導光部に入射された光を屈折によって線状に集光するシリンドリカルレンズ部と、前記導光部の短手方向両側に一体形成された反射光学部と、を備え、前記反射光学部は、前記導光部に入射された光のうち前記シリンドリカルレンズ部への光路外に放射された光を全反射する反射面と、当該反射面による反射光を前記シリンドリカルレンズ部の焦点に向けて出射する出射面とを有し、前記出射面を複数の面部で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の線状照明装置によれば、光源から放射される光を効率良く利用して輝度ムラのない高い照度の線状光を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】線状照明装置の概略構成を示す分解斜視図
【図２】有機ＥＬを底面側から見た平面図
【図３】線状照明装置の短手方向に沿う要部断面図
【図４】照明光の挙動を線状照明装置の短手方向に沿って示す説明図
【図５】照明光の照度分布を線状照明装置の短手方向に沿って示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
図１に示す線状照明装置１は、例えば、複写機用の線状照明光を形成するためのものであり、この線状照明装置１は、例えば、発光部が直線の帯状に形成された光源ユニット２と、この光源ユニット２からの光を直線状の光束に変換する光学部材３とを有する。なお、例えば、複写機の画像読取用の照明装置として線状照明装置１が用いられる場合において、線状照明装置１は、例えば、図３に示すように、紙面等の照射対象１００に対し、所定の照射距離Ｄ（数ｍｍ程度）離間した状態で対向配置される。この照射距離は、適用される複写機の仕様等にもよるが、例えば、４ｍｍ程度に設定されている。
【００１５】
光源ユニット２は、例えば、平面視形状が細長な略矩形形状をなす透明基板としてのガラス基板１０を有し、このガラス基板１０上に、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）からなる光源１１が配設されている。
【００１６】
具体的には、本実施形態の光源１１は、ガラス基板１０の裏面側に積層された正電極１５と負電極１６との間に、発光部１２が介装されて要部が構成されている（図１，２参照）。
【００１７】
正電極１５は、例えば、ＩＴＯ等からなる帯状の透明電極膜で構成され、ガラス基板１０の長手方向に沿って延在するよう直線状に配置されている。また、正電極１５の中途には、ガラス基板１０の短手方向の一側に延在する端子部１５ａが一体形成されている。
【００１８】
一方、負電極１６は、例えば、アルミニウム等の高反射性を有する金属導電膜からなる帯状の電極膜で構成され、正電極１５の上層でガラス基板１０の長手方向に沿って延在するよう直線状に配置されている。また、負電極１６の両端部には、ガラス基板１０の短手方向の一側に延在する端子部１６ａが一体形成され、これら端子部１６ａは、正電極１５の端子部１５ａに対して所定間隔離間されている。
【００１９】
また、これら正電極１５と負電極１６との重畳領域に介装される発光部１２は、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層等（何れも図示せず）からなる多層構造をなし、正電極１５と負電極１６との間に電圧が印加された際に、正孔輸送層を通過した正孔と電子輸送層を通過した電子とが結合することにより発光する。そして、この発光部１２から発光した光は、負電極１６で反射された後に正電極１５及びガラス基板１０を通過して、或いは、直接的に正電極１５及びガラス基板１０を通過して、放射される。これにより、ガラス基板１０の表面側では、発光部１２に略対応した所定の幅を有する直線状（帯状）の発光領域Ａから光が放射される。
【００２０】
光学部材３は、例えば、透明樹脂材料等の光透過性材料からなる導光部２０を中心として構成されている。この導光部２０は、発光部１２に沿って延在する長尺な部材で構成され、ガラス基板１０との対向面側に、発光部１２からの放射光を入射するための入射面２１を有する。図１，２に示すように、入射面２１は、その長手方向及び短手方向の長さが発光部１２よりも長尺に形成されている。そして、この入射面２１が、ガラス基板１０上の発光領域Ａを含む領域に対し、透明接着剤５を介して固設されることにより、導光部２０内には発光部１２からの光が入射される。この場合において、ガラス基板１０側から光学部材３側に入射する光の損失を低減するため、透明接着剤５には、その屈折率が光学部材３及びガラス基板１０の屈折率に近いものが用いられることが望ましい。
【００２１】
また、光学部材３において、入射面２１に正対する導光部２０の出射側には、当該導光部２０と同一の光透過性材料によって、シリンドリカルレンズ部２２が一体形成されている。図１，３に示すように、シリンドリカルレンズ部２２は、例えば、光学部材３の短手方向（すなわち、導光部２０の延在方向に直交する方向）に沿って略円弧状をなすレンズ曲面２２ａを有する。そして、図４（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ部２２は、導光部２０に入射された光のうち、主として、導光部２０の短手方向に対する放射角が所定角度未満の狭角で放射する光を、屈折によって焦点Ｆに集光させ、線状の照明光を形成する。
【００２２】
ここで、図３に示すように、シリンドリカルレンズ部２２の頂部は、光学部材３の最凸部となっており、本実施形態において、導光部２０の入射面２１からシリンドリカルレンズ部２２の頂部までの高さＴは、例えば、Ｔ＝７ｍｍ程度となっている。また、シリンドリカルレンズ部２２の頂部から焦点Ｆまでの距離は、線状照明装置１から照射対象１００までの照射距離Ｄと略一致するよう設定されている。換言すれば、シリンドリカルレンズ部２２のレンズ曲面２２ａの形状等は、照射距離Ｄに基づいて設計されている。
【００２３】
また、光学部材３において、導光部２０の短手方向の両側には、当該導光部２０と同一の光透過性材料によって、反射光学部２３が一体形成されている。これら反射光学部２３は、例えば、図３に示すように、光学部材３の基部側から前端部側にかけて外方に拡開する側面２４と、当該側面２４の前端部とシリンドリカルレンズ部２２のレンズ曲面２２ａの基部とに連続する前端面２５と、を有する。
【００２４】
本実施形態において、側面２４は、例えば、高次の多項式近似曲線で規定される曲面で構成され、導光部２０側から反射光学部２３内に導かれた光を全反射して前端面２５側に導く反射面としての機能を有する。また、前端面２５は、側面２４で全反射された光を外部に出射する出射面としての機能を有する。
【００２５】
ここで、反射光学部２３には、短手方向に所定の幅を有する発光部１２上の様々な位置から様々な放射角で放射された光が入射される。従って、これらの光を効率的に線状光として利用するためには、前端面２５の形状等を側面２４の形状等と互いに関連付けて最適化する必要がある。その一方で、本光学部材３を複写機等に適用する場合、光学部材３から照射対象１００までの照射距離Ｄは、扱う光量が反射光学部２３よりも大きいシリンドリカルレンズ部２２を基準として設定されることが望ましい。従って、前端面２５は、シリンドリカルレンズ部２２よりも前方に突出しない範囲内において形成することが望ましく、前端面２５の形状等の最適化は、このような設計上の制約の下で行う必要がある。
【００２６】
そこで、上述のような制約下においても反射光学部２３への種々の入射光を焦点Ｆに効率よく集光させるため、前端面２５は、シリンドリカルレンズ部２２の高さを限度として、異なる複数の面部が光学部材３の短手方向に連続する多面構造をなす。具体的には、本実施形態において、前端面２５は、例えば、光学部材３の短手方向内側に形成された第１の面部２５ａと、光学部材３の短手方向外側に形成された第２の面部２５ｂとの２つの面部で構成されている。
【００２７】
第１の面部２５ａは、例えば、シリンドリカルレンズ部２２のレンズ曲面２２ａに連続する基部側から、第２の面部２５ｂに連続する先端側にかけて、外方に拡開する放物面等の凹状曲面で構成されている。
【００２８】
また、第２の面部２５ｂは、例えば、第１の面部２５ａと側面２４との間に形成された面部で構成されている。ここで、本実施形態において、第２の面部２５ａの先端部及び側面２４の先端部は、共に、シリンドリカルレンズ部２２の頂部と略同等の高さまで延在されている。これにより、第２の面部２５ｂは、シリンドリカルレンズ部２２と略同等の高さを有し、且つ、入射面２１に平行な平面で構成されている。
【００２９】
第１，第２の面部２５ａ，２５ｂの形状等は、側面２４の形状等と共に、実験やシミュレーション等に基づいて最適化されている。これにより、例えば、図４（ｂ）に示すように、反射光学部２３は、入射面２１を介して導光部２０に入射された光のうち、シリンドリカルレンズ部２２への光路外に放射された所定の光を、側面２４で全反射して前端面２５へと導き、各面部２５ａ，２５ｂから焦点Ｆに向けて出射する。
【００３０】
このような実施形態によれば、光源１１の発光部１２を直線状に延在する帯状に形成すると共に、この発光部１２からの放射光を線状光に変換する光学部材３を、発光部１２に対向して入射面が延在する導光部２０と、入射面２１の反対側の導光部２０に一体形成されたシリンドリカルレンズ部２２と、導光部２０の短手方向両側に一体形成された反射光学部２３とを具備して構成し、反射光学部２３を、導光部２０に入射された光のうちシリンドリカルレンズ部２２への光路外に放射された光を全反射する側面２４と、側面２４による反射光をシリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに向けて出射する前端面２５とを有して構成することにより、シリンドリカルレンズ部２２への光路外に放射された光についても線状光として有効利用することができる。この場合において、前端面２５を、第１，第２の面部２５ａ，２５ｂからなる多面体で構成することにより、発光部１２を所定の幅を有する帯状に形成した場合にも、種々の放射光を反射光学部２３によって効率よくシリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに集光することができ、光源１１から放射される光を効率よく利用して輝度ムラのない高い照度の線状光を形成することができる（図５中の実線参照）。なお、図５中において、２点鎖線は、光学部材３を用いない場合の照明光の照度分布を示す。
【００３１】
なお、上述の実施形態においては、反射光学部２３の前端面２５を第１の面部２５ａと第２の面部２５ｂとの２つの面部からなる多面体で構成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前端面２５を３以上の面部からなる多面体で構成することも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１…線状照明装置、２…光源ユニット、３…光学部材、５…透明接着剤、１０…ガラス基板、１１…光源、１２…発光部、１５…正電極、１５ａ…端子部、１６…負電極、１６ａ…端子部、２０…導光部、２１…入射面、２２…シリンドリカルレンズ部、２２ａ…レンズ曲面、２３…反射光学部、２４…側面、２５…前端面、２５ａ…第１の面部、２５ｂ…第２の面部、１００…照射対象
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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