(57)【要約】【課題】  光源から導光部材に入射した光を、色度分布が均一となるように照射する線状光源装置を提供すること。【解決手段】  長手方向に沿って側面を有し、その周囲は端面となり、側面または端面に光入射部が設けられ、長手方向に沿った一端面に光出射面が設けられ、前記光出射面に対向する一端面に光変向面が設けられた長尺状の導光部材と、該光入射部に対向して設けられた光源からなる線状光源装置において、該光出射面から出る出射光の光路中に蛍光体層が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図１
2008219405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って側面を有し、その周囲は端面となり、側面または端面に光入射部が設けられ、長手方向に沿った一端面に光出射面が設けられ、前記光出射面に対向する一端面に光変向面が設けられた長尺状の導光部材と、該光入射部に対向して設けられた光源からなる線状光源装置において、
該光出射面から出る出射光の光路中に蛍光体層が設けられていることを特徴とする線状光源装置。
【請求項２】
前記蛍光体層が前記光出射面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
【請求項３】
前記光出射面に設けられた蛍光体層は、厚さ方向の端部の蛍光体含有密度は、厚さ方向の中央部分の蛍光体含有密度より大きいことを特徴とする請求項２に記載の線状光源装置。
【請求項４】
前記光源は青色光を発するものであり、前記蛍光体層は該青色光を黄色光に変換するものであることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
【請求項５】
前記光出射面の少なくとも一部の表面が粗いことを特徴とする請求項４に記載の線状光源装置。
【請求項６】
前記光出射面は、長手方向中央部における厚さ方向の長さは、長手方向両端部における厚さ方向の長さより短いことを特徴とする請求項４に記載の線状光源装置。
【請求項７】
前記光出射面は、厚さ方向の中央部が突出した凸レンズ形状であることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
【請求項８】
前記光出射面は、厚さ方向の中央部が陥没した凹レンズ形状であることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダ等に使用する画像読取装置の照明用光源として用いられる線状光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルファクシミリ等の画像読取装置において、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う）の出力向上と受光素子としてのＣＣＤ型センサの高感度化により、小型で低消費電力のＬＥＤが読み取り光源装置の光源として一般に使用されるようになってきている。このようなＬＥＤを光源として備えた従来の線状光源装置は、光源の個数を低減させ、且つ均一な照明強度を得ることを目的として、導光部材を用い、光源から放射される光を導光部材に入射させて所望の方向に光を導光させる構成のものが知られている。
【０００３】
図１８は、従来の線状光源装置として特開２０００−３０７８０７号公報に開示された線状光源装置の構成を示す図である。線状光源装置は透明樹脂等よりなる長尺状の導光部材１、ＬＥＤよりなる光源３を備えて構成される。導光部材１は、厚さ方向Ｚに対向する側面１１と、幅方向Ｙに対向する縁面と、長手方向Ｘに対向する端面より構成される。縁面は、光出射面１２、光変向面１５よりなり、光変向面１５の長手方向Ｘの中央部には光入射部１４が設けられる。光源３は光入射部１４に対応する位置に配置される。側面１１には、光屈折および光反射をする機能を有する略逆台形形状（又は略逆三角形形状）をした孔４４が光源３の幅方向Ｙに対向する位置に設けられる。
【０００４】
光源３からの光は、略逆台形形状をした孔４４により左右に分散され、導光部材１の長手方向Ｘに、光出射面１２と光変向面１５とで全反射を繰り返しながら伝送され、光出射面１２に対し臨界角θｃよりも小さな角度で入射した光が外部に放射される。光出射面１２から出射する光の均一性を確保するために、光変向面１５には断面円弧形状の凹溝１５ｃが設けられている。凹溝１５ｃに入射する光のほとんどは放射状に分散反射されるが、この凹溝１５ｃの寸法、間隔を調整することにより、光変向面１５から反射されて光出射面１２から外部に放射される光の強度を均一化することができる。
【０００５】
図１９は、従来の線状光源装置として特開平１０−１９０９６１号公報に開示された線状光源装置の構成を示す図である。略逆台形形状（又は略逆三角形形状）をした孔４４の代わりに、光入射部１４と対向する部位に２つの傾斜面を持つV字状の凹入部４４を形成することもできる。光源３からの光は、Ｖ字状の凹入部４４により左右に分散され、導光部材１の長手方向Ｘに、光出射面１２と光変向面１５とで全反射を繰り返しながら伝送され、光出射面１２に対し臨界角θｃよりも小さな角度で入射した光が外部に放射される。
【０００６】
図１８、図１９の線状光源装置に使用される光源３としては、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤを配列することが、特許文献に記載されている。Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤを用いることにより、フルカラーの照明を均一に行い、フルカラー画像の原稿を読み取ることができる。しかし、光源３を小型化すると共に点光源化して、より理想的な経路に光を導光するためには、特表２００２−５４３５９４号公報に開示されたＬＥＤ光源を用いることが好ましい。図２０は、特表２００２−５４３５９４号公報に開示された白色光を出射する光源３を示す図である。光源３は、例えば樹脂よりなるパッケージ３３内部に、１つ乃至複数の青色ＬＥＤ素子３１が配置され、モールド材３２により青色ＬＥＤ素子３１を固定し外気から遮断して保護される。このモールド材３２は、樹脂にＹＡＧ系蛍光体（ＹＡＧ；Ｙｔｔｒiｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）が混ぜ込まれている。青色ＬＥＤ素子３１から出力した光は、その一部がモールド材３２に含まれるＹＡＧ蛍光体の粒子に衝突して励起されて黄色成分３４に変換される。光源３からの出射光は、実線で示す青色成分３５と破線で示す黄色成分３４の光の混色により人間の目には白色光として知覚される。
【特許文献１】特開２０００−３０７８０７号公報
【特許文献２】特開平１０−１９０９６１号公報
【特許文献３】特表２００２−５４３５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光源３からの出射光は黄色成分３４と青色成分３５の光の混色であるため、厳密には、光の出射する方向によって色度が異なる。黄色成分３４の光はモールド材３２に含まれるＹＡＧ蛍光体の粒子に衝突して励起されて黄色成分３４に変換されるため、中央から出射する光はモールド材３２を透過する距離が短くＹＡＧ蛍光体の粒子との衝突が少ないので青色成分３５が多く、端部から出射する光はモールド材３２を透過する距離が長くＹＡＧ蛍光体の粒子との衝突が多いので黄色成分３４が多くなる。したがって、黄色成分３４と青色成分３５の光の混色により白色光を出射する光源３を、導光部材１に組み合わせて使用すると、導光部材１の中央部からの出射光は青みが強く、色度分布が乱れるという問題が発生した。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、光源から導光部材に入射した光を、色度分布が均一となるように照射する線状光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願第１の発明は、長手方向に沿って側面を有し、その周囲は端面となり、側面または端面に光入射部が設けられ、長手方向に沿った一端面に光出射面が設けられ、前記光出射面に対向する一端面に光変向面が設けられた長尺状の導光部材と、該光入射部に対向して設けられた光源からなる線状光源装置において、該光出射面から出る出射光の光路中に蛍光体層が設けられていることを特徴とする。
また、本願第２の発明は、第１の発明において、前記蛍光体層が前記光出射面に設けられていることを特徴とする。
また、本願第３の発明は、第２の発明において、前記光出射面に設けられた蛍光体層は、端部の蛍光体含有密度は、中央部分の蛍光体含有密度より大きいことを特徴とする。
また、本願第４の発明は、第１の発明において、光源は青色光を発するものであり、前記蛍光体層は該青色光を黄色光に変換するものであることを特徴とする。
また、本願第５の発明は、第４の発明において、前記光出射面の少なくとも一部の表面が粗いことを特徴とする。
また、本願第６の発明は、第４の発明において、前記光出射面は、長手方向中央部における厚さ方向の長さは、長手方向両端部における厚さ方向の長さより短いことを特徴とする。
また、本願第７の発明は、第１の発明において、前記光出射面は、厚さ方向の中央部が突出した凸レンズ形状であることを特徴とする。
また、本願第８発明は、第１の発明において、前記光出射面は、厚さ方向の中央部が陥没した凹レンズ形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る線状光源装置によれば、光源は単色光を出射し、光出射面から指向性を有する光が出射し、光出射面から出射する光を蛍光体で発光させるため、蛍光体の粒子に衝突して励起されて黄色成分となる光と、変換されずに出力する青色成分となる光の比率が全領域に渡って均一となり、線状光源装置の全照射光は、色度分布が均一な白色光となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施例の線状光源装置の構成を示す説明図、図２は、本発明の光源の構成を示す拡大断面図である。
線状光源装置は、透明樹脂よりなる板状の導光部材１と、ＬＥＤよりなる光源３により構成される。導光部材の材質は、透過性、耐熱性、成型時の材料の流動性を考慮し、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質ポリオレフィンが好ましい。導光部材１は、長手方向Ｘに沿って側面１１を有し、その周囲は端面となり、その長手方向に沿った一端面に光出射面１２が設けられ、光出射面１２に対して導光部材１の幅方向Ｙに対向する他の一端面に光入射部１４が設けられる。光源３は光入射部１４に対向して設けられ、光入射部１４から導光部材１に光が入射される。光源３は、例えば、シリコーンよりなる透光性の接合用樹脂で導光部材１の光入射部１４に接合して設けられる。導光部材１は、光透過部材より形成され、光源３から放射される光を光入射部１４から導光部材１の内部に入射させる。光入射部１４と光出射面１２の間には一対の曲線状孔４２が設けられ、曲線状孔４２の間には、Ｖ字状の光遮断孔４１が設けられている。また、光入射部１４の終端から、光変向面１５が構成され、凹凸面１５ａとなっている。また、光変向面１５は、導光部材１の中央部から長手方向Ｘに向かうにつれ、光出射面１２との間の幅方向Ｙの距離が次第に小さくなる傾斜面となっており、例えば表面に金属の蒸着等により反射膜を形成することもできる。
【００１２】
図２に示すように、光源３は、例えば樹脂よりなるパッケージ３３内部に、１つ乃至複数の青色ＬＥＤ素子３１が配置され、モールド材３２により青色ＬＥＤ素子３１を固定し外気から遮断して保護される。モールド材３２は蛍光体を含まない樹脂、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂より形成される。青色ＬＥＤ素子３１から出力した光は、蛍光体層を透過しないので、青色成分３５の単色光として光源３から照射する。光がモールド材３２を透過する際に、蛍光体の粒子との衝突がないため、出射光は上方に放射する指向性を有する理想的なコサイン配光となる。蛍光体を含まないモールド材３２から構成される光源３から出射し、図１の導光部材１に入射した光は、幅方向Ｙに向かう高い指向性を有するので、曲線状孔４２、光遮断孔４１、光変向面１５でより理想的に導光され、光出射面１２から出射される。このため、光源３から出射し、光出射面１２まで導光されない光の量を減少させることができる。なお、一般に、ＬＥＤ素子は、光出力にバラツキがあるが、光源３に複数のＬＥＤ素子を配置した場合は、光源３の光出力が、個々のＬＥＤ素子の光出力に影響されず、一定の光出力を確保することができる。
【００１３】
図１に示すように、光源３から入射した光は、側面１１を貫通する一対の曲線状孔４２により導光部材１の長手方向Ｘに導光される。特に、曲線状孔４２の光入射部１４側の面を、光源３を焦点とする放物線の一部となるように形成すると、曲線状孔４２の光入射部１４側の面に入射する光Ａ１は、導光部材１の長手方向Ｘに伝送される。長手方向Ｘに伝送された光Ａ２は、光変向面１５に到達する。凹凸面１５ａは、曲線状孔４２の光入射部１４側の面から反射された光Ａ２を、光出射面１２に対して垂直方向に伝送する光Ａ３となるように、階段形状の角度が調整されている。そのため、曲線状孔４２に反射されて導光部材１の長手方向Ｘに伝送された光Ａ２は、光変向面１５の凹凸面１５ａに反射されて、光変向面１５から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに進む光Ａ３となる。また、凹凸面１５ａは規則正しい階段形状となっているので、長手方向Ｘに伝送された光Ａ２は長手方向Ｘに均等に凹凸面１５ａで反射されるため、反射光Ａ３は導光部材１の長手方向Ｘに均一に広がる光となる。
また、曲線状孔４２の間から光出射面１２に向かって照射する光Ｂ１は、光遮断孔４１に到達する。光遮断孔４１に反射された光Ｂ２は、導光部材１の長手方向Ｘに導光される。光遮断孔４１に反射されて長手方向Ｘに導光された光Ｂ２は、曲線状孔４２に向かって進む。曲線状孔４２の光遮断孔４１側の面には階段状の凹凸面４２ａが設けられるため、光遮断孔４１に反射されて導光部材１の長手方向Ｘに伝送された光Ｂ２は、曲線状孔４２の凹凸面４２ａに反射されて、曲線状孔４２から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに進む光Ｂ３となる。凹凸面４２ａは規則正しい階段形状となっているので、長手方向Ｘに伝送された光Ｂ２は長手方向Ｘに均等に凹凸面４２ａで反射されるため、反射光Ｂ３は導光部材１の長手方向Ｘに均一に拡散される。
光源３から出射した光Ａ１、Ｂ１はいずれも、導光部材１の長手方向Ｘに導光され、さらに光変向面１５から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに反射される光Ａ３、Ｂ３となる。光出射面１２の全体から導光部材１の幅方向Ｙに進むように整えられた光Ａ３、Ｂ３が出射するので、出射光Ａ３、Ｂ３は導光部材１の幅方向Ｙに進む指向性を有するものとなる。
【００１４】
導光部材１の光出射面１２に対向して、光出射面１２と同一もしくはそれ以上の表面積を有する蛍光体層１３が設けられている。蛍光体層１３は、幅方向Ｙの厚みは全領域に亘って均一で、幅方向Ｙに進むように整えられた光出射面１２の出射光の光軸に垂直な面の厚さが均一となっている。例えば、ＹＡＧ蛍光体、ＢＯＳ（Ｂａｒｉｕｍ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製の蛍光体、高分子蛍光体等の蛍光体を樹脂に混ぜ込んで形成される。樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂が用いられる。また、蛍光体をガラスに混ぜ込んだ蛍光ガラスから蛍光体層１３を形成することも可能である。蛍光体層１３は光出射面１２の近くに離間して配置されるため、光出射面１２から出射する光はすべて蛍光体層１３を透過する。光出射面１２からの出射光は導光部材１の幅方向Ｙに進む指向性を有するものであり、また蛍光体層１３は幅方向Ｙの厚みが全領域に亘って均一であるので、出射光が蛍光体層１３を透過する長さは全て同一になる。したがって、蛍光体の粒子に衝突して励起されて黄色成分となる光と、変換されずに出力する青色成分となる光の比率が全領域に渡って均一となり、蛍光体層１３を透過した全照射光は、色度分布が均一な白色光となる。
【００１５】
続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施例の線状光源装置の構成を示す説明図である。
線状光源装置は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質ポリオレフィンの透明樹脂よりなる板状の導光部材１と、ＬＥＤよりなる光源３により構成される。導光部材１は、長手方向に沿って側面１１を有し、その周囲は端面となり、その長手方向に沿った一端面に光出射面１２が設けられ、対向する一端面に光変向面１５が構成される。光変向面１５は、中央が光出射面１２に近づく曲面１５ｂが形成され、曲面１５ｂに続いて断面階段状の凹凸面１５ａが形成される。第１の実施例の線状光源装置においては、光源３を光出射面１２に対向する面に設けていたが、第２の実施例の線状光源装置においては、光源３を表側面１１ａに光が入射するように設けている。導光部材１は光透過部材より形成され、光入射部１４となる表側面１１ａは光源３の光入射方向に対して十分な面積を有するため、光源３からの光を全て導光部材１の内部に取り込むことができる。このように、導光部材１の側面１１に光源３を配置することによって、光源３から放射される光を導光部材１の内部に効率よく入射させることができる。
【００１６】
図４は、図３に示す線状光源装置の中央部を長手方向に切断し、長手方向と厚さ方向Ｚを示した断面図である。
光源３は、例えば樹脂よりなるパッケージ内部に、１つ乃至複数の青色ＬＥＤ素子３１が配置され、モールド材３２により青色ＬＥＤ素子３１を固定し外気から遮断して保護される。モールド材３２は蛍光体を含まない樹脂より形成されるため、青色ＬＥＤ素子３１から出力した光は、青色成分の単色光として光源３から照射する。光源３は、例えば、シリコーンよりなる透光性の接合用樹脂で導光部材１の光入射部１４に接合して設けられる。導光部材１は、光透過部材より形成され、光源３から放射される光を光入射部１４から導光部材１の内部に入射される。
【００１７】
裏側面１１ｂには、中心部１６ａが対向する光入射部１４に近接して厚さ方向Ｚとの離間距離が小さくなる断面２次曲線となる反射面１６が形成されている。反射面１６は、好ましくは光源３を焦点に配置した放物線を、反射面１６の中央部１６ａを通り厚さ方向Ｚに伸びる軸１６ｃに対して回転させた面である。反射面１６は、導光部材１の屈折率と大気との屈折率の違いにより光を反射する性質を利用し、反射面１６に対して、導光部材１の臨界角θＣより大きな角度で入射する光は全て反射させて、側面１１に平行に伝送する。なお、反射面１６の表面に金属の蒸着等により反射膜を形成すれば、光の入射角によらず、光を反射することができる。反射面１６の表面に反射膜を形成することは、光の有効利用、および、迷光防止の面から望ましい形態である。
【００１８】
図３に示すように、光出射面１２から放射される光を均一化するために、側面１１を貫通する光遮断孔４１、一対の曲線状孔４２、一対の長孔４３が設けられている。光遮断孔４１は、断面Ｖ字状の孔であり、光出射面１２に導光部材１の臨界角θｃより小さい角度で入射する光Ｂ１を反射するために設けられる。曲線状孔４２は、断面２次曲線状の孔であり、特に、曲線状孔４２の曲面１５ｂ側の面と曲面１５ｂが光源３を焦点とする放物線の一部となるように形成すると、曲線状孔４２の曲面１５ｂ側の面に入射して反射される光及び曲面１５ｂに入射して反射される光は、光出射面１２と平行に伝送される。なお、光源３を焦点とする放物線の中心軸が、光出射面１２に対して傾くように設定すれば、光出射面１２と角度を有して伝送される。また、曲線状孔４２の光遮断孔４１側の面は、階段状の凹凸面４２ａが設けられる。長孔４３は、側面１１を貫通する長手方向Ｘに伸びる孔であり、光変向面１５と光出射面１２の間で、光源３を中心として長手方向Ｘに対称に設けられる。
【００１９】
光源３から入射した光は、図４の反射面１６により導光部材１の側面１１に平行に導光されて、導光部材１の長手方向Ｘに伝送された光Ａ１は、光変向面１５に到達する。凹凸面１５ａは、曲線状孔４２の光入射部１４側の面から反射された光Ａ１を、光出射面１２に対して垂直方向に伝送する光Ａ２となるように、階段形状の角度が調整されている。そのため、曲線状孔４２に反射されて導光部材１の長手方向Ｘに伝送された光Ａ１は、光変向面１５の凹凸面１５ａに反射されて、光変向面１５から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに進む光Ａ２となる。また、凹凸面１５ａは規則正しい階段形状となっているので、長手方向Ｘに伝送された光Ａ１は長手方向Ｘに均等に凹凸面１５ａで反射されるため、反射光Ｂ３は導光部材１の長手方向Ｘに均一に拡散される。
また、曲線状孔４２の間から光出射面１２に向かって照射する光Ｂ１は、光遮断孔４１に到達する。光遮断孔４１に反射された光Ｂ２は、導光部材１の長手方向Ｘに導光される。光遮断孔４１に反射されて長手方向Ｘに導光された光Ｂ２は、曲線状孔４２に向かって進む。曲線状孔４２の光遮断孔４１側の面には階段状の凹凸面４２ａが設けられるため、光遮断孔４１に反射されて導光部材１の長手方向Ｘに伝送された光Ｂ２は、曲線状孔４２の凹凸面４２ａに反射されて、曲線状孔４２から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに進む光Ｂ３となる。凹凸面４２ａは規則正しい階段形状となっているので、反射光Ｂ３は導光部材１の長手方向Ｘに均一に拡散される。
また、光源３から出射して曲面１５ｂに反射された光Ｃ１は、長孔４３の光変向面１５側の長辺面に入射する。入射光Ｃ１は長辺面で反射する反射光Ｃ２となり、さらに長手方向Ｘに導光される。このように、長孔４３は光を長手方向Ｘに導光する機能を有する。反射光Ｃ２は、光変向面１５の凹凸面１５ａに反射されて、光変向面１５から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに進む光Ｃ３となる。
光源３から出射した光Ａ１、Ｂ１、Ｃ１はいずれも、導光部材１の長手方向Ｘに導光され、さらに光変向面１５から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに反射される光Ａ２、Ｂ３，Ｃ３となる。
【００２０】
図５は、線状光源装置を厚さ方向に切断した断面図である。図５（ａ）は蛍光体層１３を別体として設けた場合、図５（ｂ）は蛍光体層１３を導光部材１と一体に設けた場合を示す。
図５に示すように、光出射面１２は、厚さ方向Ｚの中央部が突出した凸レンズ形状となっている。光出射面１２の全体から導光部材１の幅方向Ｙ進むように整えられた光は、光出射面１２の凸レンズ形状によって厚さ方向Ｚに集光されて出射し、出射光は集光されて導光部材１の幅方向Ｙに進む指向性を有するものとなる。また、光出射面１２に対向して、光出射面１２と同一もしくはそれ以上の表面積を有する蛍光体層１３が設けられている。
蛍光体層１３は、幅方向Ｙの厚みは全領域に亘って均一で、厚さ方向Ｚの断面が曲面となっており、幅方向Ｙに進むように整えられた光出射面１２の出射光の光軸に垂直な面の厚さが均一となっている。例えばＹＡＧ蛍光体、ＢＯＳ（Ｂａｒｉｕｍ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ製の蛍光体、高分子蛍光体等の蛍光体を樹脂に混ぜ込んで形成される。樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂が用いられる。また、蛍光体をガラスに混ぜ込んだ蛍光ガラスから蛍光体層１３を形成することも可能である。蛍光体層１３は光出射面１２の近くに離間して配置されるこのため、光出射面１２から出射する光はすべて蛍光体層１３を透過する。光出射面１２からの出射光は導光部材１の幅方向Ｙに進む指向性を有するものであり、また蛍光体層１３は幅方向Ｙの厚みが全領域に亘って均一であるので、出射光が蛍光体層１３を透過する長さは全て同一になる。したがって、蛍光体の粒子に衝突して励起されて黄色成分となる光と、変換されずに出力する青色成分となる光の比率が全領域に渡って均一となり、蛍光体を透過した全照射光は、色度分布が均一な白色光となる。なお、蛍光体層１３は第１の実施形態に示すように、断面平面状となるように設けることもできる。
また、図５（ｂ）に示すように、導光部材１と一体物として形成することもできる。蛍光体層１３を透光性の接着剤により光出射面１２に接着して配置することや、導光部材１の光出射面１２に蛍光体を混ぜ込んだ樹脂を塗布することなどによって形成される。導光部材１と一体物として形成した場合でも、光出射面１２からの出射光は全て蛍光体を同一の長さ透過するので、蛍光体を透過した全照射光の色度分布が均一となる。また、蛍光体層１３の屈折率は、大気の屈折率より大きいので、図５（ａ）のように、光出射面１２から大気中に光が出射する場合よりも、光出射面１２を透過できる光の入射角度の範囲が大きくなり、光出射面１２を透過した光の屈折角も小さくなるので、蛍光体層１３を導光部材１と一体として形成するほうが光の利用効率をあげることができる。
【００２１】
続いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施例の２分岐型線状光源装置の構成を示す斜視図である。
２分岐型線状光源装置は、透明樹脂等よりなる板状の導光部材１と、ＬＥＤよりなる光源３により構成された線状光源装置に、光を反射する凹面鏡２が所定の位置に設けて構成される。導光部材１は、長手方向Ｘに沿って側面１１を有し、原稿面５１に対して側面１１が平行となるように配置される。表側面１１ａと裏側面１１ｂが対向し、その周囲は端面となり、その長手方向に沿った一端面に光出射面１２が設けられ、他の一端面に光入射部１４が設けられる。導光部材１の光出射面１２近傍は原稿面５１に近接するように、側面１１にテーパ１１１が設けられている。光源３は光入射部１４に対向して設けられ、光入射部１４から導光部材１に光が入射される。光入射部１４の終端から、光変向面１５が構成され、断面階段状の凹凸面１５ａとなっている。また、光変向面１５に、例えば表面に金属の蒸着等により反射膜を形成することもできる。
【００２２】
凹面鏡２は、導光部材１の一端面である光出射面１２の長手方向Ｘの長さと同じ長さを有する樋状ミラーである。また、凹面鏡２は、例えば光輝アルミ板または反射面にアルミ膜が形成されたものよりなり、原稿面５１に垂直な面５２に対して導光部材１の光出射面１２と略対称な位置に設けられる。また、ミラー形状は、断面楕円状または断面放物線状、断面円状よりなる。
光源３は、青色成分の単色光を照射し、例えば、シリコーンよりなる透光性の接合用樹脂で導光部材１の光入射部１４に接合して設けられる。導光部材１は、光透過部材より形成され、光源３から放射される光を光入射部１４から導光部材１の内部に入射させる。光源３から入射した光は、光変向面１５で反射して、光出射面１２に向けて導光される。光変向面１５から直接に光出射面１２に導光された光Ａ１は、凹面鏡２に向けて出射し、光変向面１５からテーパ１１１で反射されて光出射面１２に導光された光Ｂ１は、原稿面５１に向けて出射する。凹面鏡２に向けて出射された光Ａ１は、凹面鏡２で反射されて、原稿面５１に向けて出射する光Ａ２となる。したがって、原稿面５１には２方向から光Ａ２、Ｂ１が照射されるため、原稿面５１に載置された読取対象に凸凹があっても影を発生させない。
【００２３】
原稿面５１には、蛍光体層１３が設けられている。蛍光体層１３は、厚みが全領域に亘って均一で、蛍光体を樹脂に混ぜ込んで形成される。原稿面５１には２方向から光Ａ２、Ｂ１が照射され、その光Ａ２、Ｂ１は原稿面５１に向かって、原稿面５１に垂直な面５２に対して対称に照射する指向性を有するものである。また、蛍光体層１３の厚みが全領域に亘って均一であるので、原稿面５１に照射する光Ａ２、Ｂ１が蛍光体層１３を透過する長さは全て同一になる。したがって、蛍光体の粒子に衝突して励起されて黄色成分となる光と、変換されずに出力する青色成分となる光の比率が全領域に渡って均一となり、蛍光体を透過した全照射光は、色度分布が均一な白色光となる。
【００２４】
図７は、第３の実施形態において、線状光源装置を幅方向Ｘに沿って切断し、長手方向Ｘと厚さ方向Ｚを示した断面図であり、特に蛍光体層１３を導光部材１と一体物として形成したときの、蛍光体層１３の拡大図である。
蛍光体層１３は原稿面５１に設けるだけでなく、光出射面１２から出射する光Ａ１、Ｂ１を覆うように、光出射面１２の近傍に設けることもできる。透光性の接着剤により光出射面１２に接着して配置することや、導光部材１の光出射面１２に蛍光体を混ぜ込んだ樹脂を塗布することもできる。ただし、蛍光体層１３を光出射面１２の近傍に配置するときは、蛍光体層１３の厚さ方向Ｚの中央部１３ａを、厚さ方向Ｚの側面側の端部１３ｂに対して、長手方向Ｘにわたって蛍光体含有密度を小さくすることが好ましい。出射光Ａ１、Ｂ１は幅方向Ｙに対して角度を有し、出射光Ａ１、出射光Ｂ１のどちらも、中央部１３ａを透過する光の入射角が大きく、端部１３ｂを透過する光の入射角が小さい。そのため、蛍光体層１３の厚さ方向Ｚの中央部１３ａを透過する距離が長く、厚さ方向Ｚの側面側の端部１３ｂを透過する距離が短くなるからである。蛍光体層１３の一部において、蛍光体含有密度を小さくすることによって、出射光Ａ１、Ｂ１の角度によらず、蛍光体の粒子に衝突して励起されて黄色成分となる光と、変換されずに出力する青色成分となる光の比率が全領域に渡って均一となり、蛍光体を透過した全照射光は、色度分布が均一な白色光となる。また、蛍光体層１３の屈折率は、大気の屈折率より大きいので、光出射面１２から大気中に光が出射する場合よりも、光出射面１２を透過できる光の入射角度の範囲が大きくなり、光出射面１２を透過した光の屈折角も小さくなるので、光の利用効率をあげることができる。
【００２５】
図８は、第３の実施形態において、線状光源装置を幅方向Ｘに沿って切断し、長手方向Ｘと厚さ方向Ｚを示した断面図であり、特に光出射面１２の形状を加工したときの、光出射面１２の拡大図である。図８（ａ）は、光出射面１２が厚さ方向Ｚの中央部が陥没した凹レンズ形状の図であり、図８（ｂ）は、光出射面１２が厚さ方向Ｚの中央部が突出した凸レンズ形状の図である。
図８（ａ）に示すように、厚さ方向Ｚの中央部が陥没した凹レンズ形状の光出射面１２から出射する光は、凹面鏡２に向けて水平に導光された光Ａ１と、原稿面５１に向けて斜め上方に導光された光Ｂ１とがある。凹レンズ形状の光出射面１２は拡散レンズとして機能するため、出射光Ａ１は下方に屈折され、出射光Ｂ２は上方に屈折される。したがって、出射光Ａ１とＢ１のなす角度Θはより大きくなる。
図８（ｂ）に示すように、厚さ方向Ｚの中央部が突出した凸レンズ形状の光出射面１２から出射する光は、凹面鏡２に向けて水平に導光された光Ａ１と、原稿面５１に向けて斜め上方に導光された光Ｂ１とがある。凸レンズ形状の光出射面１２は集光レンズとして機能するため、出射光Ａ１は上方に屈折され、出射光Ｂ２は下方に屈折される。したがって、出射光Ａ１とＢ１のなす角度Θはより小さくなる。
２分岐型線状光源装置では、出射光Ａ１とＢ１のなす角度Θをより大きくして、出射光Ａ１、Ｂ１を２方向に分割することを目的とするものなので、光出射面１２を凹レンズ形状とすることが好ましい。しかし、図６に示すテーパ１１１の角度によっては、出射光Ａ１を凹面鏡２に向けて導光し、出射光Ｂ１を原稿面５１に向けて導光するために、出射光Ａ１とＢ１のなす角度Θを小さくする必要がある場合もある。そのような場合は、光出射面１２を凸レンズ形状とすることが好ましい。
なお、蛍光体層１３は、導光部材１と一体として設けても、別体として設けても、原稿面５１に設けても良い。
【００２６】
図９は、第３の実施形態において、線状光源装置を幅方向Ｘに沿って切断し、長手方向Ｘと厚さ方向Ｚを示した断面図であり、特に光出射面１２の形状を加工したときの、光出射面１２の拡大図である。ここでは、光出射面１２を長手方向に伸びる２面に分割している。
図９に示すように、光出射面１２を、表側面１１ａに続く上側面１２ａを厚さ方向Ｚとほぼ平行な面とし、裏側面１１ｂに続く下側面１２ｂを幅方向Ｙとほぼ平行な面とすることができる。上側面１２ａは出射光Ａ１の光軸とほぼ垂直な面となっており、下側面１２ｂは出射光Ｂ１の光軸とほぼ垂直な面となっており、光出射面１２で反射される光を減らしている。また、上側面１２ａの傾きと下側面１２ｂの傾きは、テーパ１１１の角度などと連動して適宜変更される。
なお、蛍光体層１３は、導光部材１と一体として設けても、別体として設けても、原稿面５１に設けても良い。
【００２７】
続いて、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施形態は、光源３を導光部材１の長手方向Ｘ端部に配置したものである。図１０は、本発明の第４の実施例の導光部材１の構成を示す説明図である。
線状光源装置は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質ポリオレフィンの透明樹脂よりなる板状の導光部材１と、ＬＥＤよりなる光源３により構成される。光源３は、導光部材１の長手方向Ｘに対向する一方の面に形成された光入射部１４に光を入射するように設けられている。また、導光部材１の導光部材１は、幅方向Ｙに対向する面に光出射面１２が設けられ、対向する一端面に光変向面１５が構成される。光変向面１５は、断面階段状の凹凸面１５ａと直線面１５ｃよりなり、光源３から遠ざかるにつれて凹凸面１５ａの間隔が狭くなるように形成される。
光源３は、例えば樹脂よりなるパッケージ内部に、１つ乃至複数の青色ＬＥＤ素子が配置され、モールド材により青色ＬＥＤ素子を固定し外気から遮断して保護される。モールド材は蛍光体を含まない樹脂より形成されるため、青色ＬＥＤ素子３１から出力した光は、青色成分の単色光として光源３から照射する。光源３は、例えば、シリコーンよりなる透光性の接合用樹脂で導光部材１の光入射部１４に接合して設けられる。光源３を光入射部１４に接合することによって、光源３からの光を効率よく導光部材１の内部に導入することができる。導光部材１は、光透過部材より形成され、光源３から放射される光を光入射部１４から導光部材１の内部に入射される。
【００２８】
光源３から入射した光は、導光部材１の内部を長手方向Ｘに導光されて、光変向面１５に到達する。凹凸面１５ａは、光源３からの光Ａ１を、光出射面１２に対して垂直方向に伝送する光Ａ２となるように、階段形状の角度が調整されている。そのため、光変向面１５の凹凸面１５ａに入射した光Ａ１は、光変向面１５から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに進む光Ａ２となる。一方、光変向面１５の直線面１５ｃに入射した光Ｂ１は、入射角の角度を有したまま長手方向Ｘに進む光Ｂ２となり、光出射面１２に反射され、光Ｂ３となる。光Ｂ３は、光変向面１５の凹凸面１５ａに入射するため、導光部材１の幅方向Ｙに進む光Ｂ４となる。光変向面１５は、光源３に近い方では直線面１５ｃが長く、凹凸面１５ａの頂点の間隔は広いが、光源３に遠い方では直線面１５ｃが短く、凹凸面１５ａの頂点の間隔は狭い。このように凹凸面１５ａの間隔を、光源３から遠ざかるほど小さくしているので、長手方向Ｘに伝送された光Ａ１、Ｂ１は、長手方向Ｘに均一に広がるように拡散され、光変向面１５から光出射面１２に向かう導光部材１の幅方向Ｙに進む光Ａ２、Ｂ４となって光出射面１２から出射する。
光出射面１２に対向して、光出射面１２と同一もしくはそれ以上の表面積を有する板状の蛍光体層１３が設けられている。光出射面１２からの出射光Ａ２、Ｂ４は導光部材１の幅方向Ｙに進む指向性を有するものであり、また蛍光体層１３は幅方向Ｙの厚みが全領域に亘って均一である、幅方向Ｙに進むように整えられた光出射面１２の出射光の光軸に垂直な面の厚さが均一となっている。これより、出射光が蛍光体層１３を透過する長さは全て同一になる。したがって、蛍光体の粒子に衝突して励起されて黄色成分となる光と、変換されずに出力する青色成分となる光の比率が全領域に渡って均一となり、蛍光体層１３を透過した全照射光は、色度分布が均一な白色光となる。
なお、蛍光体層１３は、導光部材１と一体物として設けることができ、その蛍光体の含有量も調整することができる。
【００２９】
なお、以上では、光源３に青色ＬＥＤを用いる場合を示したが、光源３として波長が３４５〜４００ｎｍの紫外ＬＥＤや３７０〜５１０ｎｍの近紫外ＬＥＤの出力するものを用いることもできる。ただし、上記波長により劣化せず、透過可能な材料を導光部材に選択する必要がある。光源３の出射光を導光部材１の内部を導光させて光出射面１２から出射する光を、それぞれの光に反応して発光する蛍光体を用いた蛍光体層１３に透過させて白色光とする。
また、光出射面１２から出射する光を蛍光体層１３で白色光に変更させる場合のみならず、赤色、青色、黄色、緑色等の各色に発光する蛍光体を用いて、モノクロ画像を読み取るようにすることもできる。
【００３０】
続いて、本発明の第５の実施の形態について説明する。第５の実施形態は、第１の実施例の光出射面１２の表面に粗加工を施したものである。図１１は、本発明の第４の実施例の導光部材１の構成を示す説明図である。
光源３との距離が短い光出射面１２の中央部分１２ａにフロスト加工を施している。フロスト加工とは、エアーとシリカ粒子を噴射して光出射面１２に吹きつけ、光出射面１２の表面に傷をつけることをいう。このとき、シリカ粒子は光出射面１２の表面には残らず吹き飛ばされる。また、吹き付ける粒子は、シリカ粒子以外でもよく、例えば、アルミナ粒子、研磨剤等があり、表面に残るように加工することもできる。
【００３１】
図１２は、フロスト加工と透過率の関係を示したグラフである。
横軸に波長、縦軸に透過率をとり、鏡面仕上げの場合Ａと、フロスト加工をした場合Ｂについて、光の波長に対する透過度を示したグラフである。これより、鏡面仕上げの場合Ａでは波長４００ｎｍ以上において９０％以上の透過率を示し、フロスト加工の場合Ｂでは波長が短くなるにつれて透過率が下がり、波長４００〜５００ｎｍにおいて４０〜５５％の透過率を示す。すなわち、フロスト加工を施すと、波長が短い光の透過率が下がることがわかる。
図１３は、図２０に示す白色光を出射するＬＥＤの発光スペクトルを示したグラフである。
横軸に波長、縦軸に出力をとり、青色ＬＥＤからの光をＹＡＧ蛍光体に透過させて、黄色成分と青色成分の光の混色により人間の目には白色光として知覚される光の分析結果を示したグラフである。波長の短い方のピークＡは青色成分の光を示し、波長の長い方のピークＢは黄色成分の光を示す。
図１２、１３のグラフより、フロスト加工を施すと、波長が短い青色成分の光を効果的に遮蔽できることがわかる。したがって、光源３との距離が短く、青色成分の光の出力が強く光の均一性を乱している箇所である光出射面１２の中央部分にフロスト加工を施すと、青色の強度を抑えることができる。
【００３２】
また、光出射面１２について、長手方向Ｘ中央部における厚さ方向Ｚの長さを、長手方向Ｘの両端部における厚さ方向Ｚの長さより短くして、長手方向Ｘの中央部を絞った形としても、光出射面１２の中央部から出射する光の量を抑えることができる。
【００３３】
なお、フロスト加工に代えて、光出射面１２を溝加工しても、光を調整して均一性を高めることができる。溝加工の凹凸溝は、大きすぎると出射光を乱すだけで青色成分の光を遮蔽できず、小さすぎると鏡面仕上げと差異がないので、溝の深さは０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下、溝の幅は０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下としなければならない。また、光出射面１２の中央部分１２ａだけではなく、光出射面１２の表面全体に出射光の強さに対応した粗加工を施すこともできる。
さらに、深さ１ｍｍ以上、幅１ｍｍ以上の溝を光出射面１２に加工をして、出射光の焦点距離を変えて、配光パターンを適宜変更することもできる。
【００３４】
続いて、実施例について説明する。
〔実施例〕
第２の実施の形態に示す線状光源装置の光出射面の中央部にフロスト加工を施したものの色度を測定した。
この線状光源装置の構成を以下に示す。
（導光部材）  アクリル樹脂製  長手方向の長さ３３０ｍｍ、幅方向の長さ３０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ
フロスト加工：光出射面の中央部に長手方向に７０ｍｍ、ヘイズ値４０％
（光源）      青色光、出力３５ｌｍ
（蛍光体層）  シリコーン樹脂にＹＡＧ蛍光体が混ぜ込まれている
表面：長手方向３３０ｍｍ、短手方向３．２ｍｍ、厚さ：２ｍｍ以下
ただし、ヘイズ値（％）とは、（全光線透過率−平行光線透過率）/全光線透過率とする。
線状光源装置の出射光のスペクトルを解析し、色度のｘ座標の値とｙ座標の値を計算した。この色度のｘ座標とｙ座標の値は色度測定装置により直接求めることもできる。導光部材の長手方向の中央部・中央部から８０ｍｍ・端部の各箇所について色度の値を求めた。その結果を図１４に示す。また、色度を求めるために、図１５の色度図に結果をプロットした。横軸は青色成分を示し、色度のｘ座標の値に対応し、縦軸は赤色成分を示し、色度のｙ座標の値に対応する。色度図ではすべての色が表現されており、中央が白色（無彩色）であり、周辺に行くほど鮮やかさが増し、色度図周囲の境界で単色光（純色）となる。図１５に示すように、色度の値の結果は中央にプロットされているので、この線状光源装置の出射光は白色光であることがわかる。
【００３５】
続いて、比較例について説明する。
〔比較例〕
実施例に対する比較例として、第２の実施の形態に示す線状光源装置において、光出射面を鏡面仕上げにし、蛍光体層がなく、光源について、蛍光体を混ぜ込んだモールド材で青色ＬＥＤ素子を覆い白色光を出射するものを用い、これについて色度を測定した。
この線状光源装置の構成を以下に示す。
（導光部材）  アクリル樹脂製  長手方向の長さ３３０ｍｍ、幅方向の長さ３０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ
フロスト加工：なし
（光源）      白色光、出力１３０ｌｍ
（蛍光体層）  なし
線状光源装置の出射光のスペクトルを解析し、色度のｘ座標の値とｙ座標の値を計算した。導光部材の長手方向の中央部・中央部から８０ｍｍ・端部の各箇所について色度の値を求めた。その結果を図１６に示す。また、色度を求めるために、図１７の色度図に結果をプロットした。色度の値の結果は中央からやや左下よりにプロットされているので、この線状光源装置の出射光は青みが強い光であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の線状光源装置の構成を示す図
【図２】本発明の光源の構成を示す図
【図３】本発明の線状光源装置の構成を示す図
【図４】本発明の線状光源装置の光の反射経路を示した拡大断面図
【図５】本発明の線状光源装置を厚さ方向に切断した断面図
【図６】本発明の線状光源装置の構成を示す図
【図７】本発明の線状光源装置の蛍光体層の拡大図
【図８】本発明の線状光源装置の光出射面の拡大図
【図９】本発明の線状光源装置の光出射面の拡大図
【図１０】本発明の線状光源装置の構成を示す図
【図１１】本発明の導光部材の構成を示す図
【図１２】フロスト加工と透過率の関係を示したグラフ
【図１３】発光スペクトルを示したグラフ
【図１４】本発明の線状光源装置の出射光のスペクトル解析の結果を示した図
【図１５】本発明の線状光源装置の出射光のスペクトル解析の結果を色度図にプロットした図
【図１６】本発明の線状光源装置の出射光のスペクトル解析の結果を示した図
【図１７】本発明の線状光源装置の出射光のスペクトル解析の結果を色度図にプロットした図
【図１８】従来の線状光源装置の構成を示す図
【図１９】従来の線状光源装置の構成を示す図
【図２０】従来の光源の構成を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１        導光部材
１１      側面
１２      光出射面
１３      蛍光体層
１４      光入射部
１５      光変向面
３        光源
３１      青色ＬＥＤ素子
３２      モールド材
４１      光遮断孔
４２      曲線状孔
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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