(57)【要約】【課題】十分な輝度が得られ且つ輝度むらを生じさせ難いライン光源を提供すること。【解決手段】柱状の導光部と前記導光部の側面に設けられ且つ前記導光部の長手方向に延びる光出射部とを有する導光体と、前記導光体の端部に設けられた発光素子とを有し、前記光出射部は、前記長手方向に延在する三角柱状の透明領域であること。【選択図】    図２
2012114759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の導光部と、前記導光部の側面に設けられ且つ前記導光部の長手方向に延びる光出射部とを有する導光体と、
前記導光体の端部に設けられた発光素子とを有し、
前記光出射部は、前記長手方向に延在する三角柱状の透明領域である
ライン光源。
【請求項２】
請求項１に記載のライン光源において、
前記導光部は、角柱状の形状を有し、
前記光出射部は、前記導光部の第１側面の一部であって且つ前記第１側面の長辺に接する領域に設けられていることを
特徴とするライン光源。
【請求項３】
請求項２に記載のライン光源において、
前記導光部は、前記第１側面に隣接する第２側面を有し、
前記光出射部の一側面と前記第２側面は一体化して、一の光出射面になっていることを
特徴とするライン光源。
【請求項４】
請求項２に記載のライン光源において、
前記光出射部は、前記長辺側の第１斜面と、前記第１斜面より広い第２斜面を有することを
特徴とするライン光源。
【請求項５】
請求項４に記載のライン光源において、
前記第１斜面は、前記第１側面に垂直であることを
特徴とするライン光源。
【請求項６】
請求項２に記載のライン光源において、
更に、前記光出射部の前記長辺側の第１斜面に設けられた反射部を有することを
特徴とするライン光源。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のライン光源において、
前記発光素子は、発光ダイオードであり、
前記導光体は、前記側面の一部分であって前記光出射部が設けられていない領域に前記長手方向に延在する拡散反射部を有し、更に前記の他の部分であって前記光出射部および前記拡散反射部が設けられていない領域に反射部を有することを
特徴とするライン光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライン光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージスキャナー、ファクシミリ、コピー機等は、原稿面上に帯状の光照射領域（光が照射されている領域）を形成しこの光照射領域を移動させながら、その反射光をラインセンサで電気信号に変換して、画像情報を読み取る。帯状の光照射領域の形成には、発光ダイオードアレイ又は白色蛍光ランプが用いられる。
【０００３】
発光ダイオードアレイは、複数の発光ダイオード(LED; Light Emitting Diode)を一列に配置した光源であり、白色蛍光ランプより小型且つ低消費電力である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４７５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
イメージスキャナー等に用いられるLEDアレイには、通常、３０〜４０個に及ぶ多数のLEDが設けられている。このような多数のLEDにより、光照射領域の高い輝度が確保され且つ光照射領域の輝度むらが抑制されている。これにより、原稿の読み取りエラーが防止される。
【０００６】
しかし、多数のLEDからなるLEDアレイは、装置の大型化および複雑化を招くので、イメージスキャナー等の更なる小型化及び低消費電力化には好ましくない。そこで、本発明の目的は、少数の発光素子（例えば、LED）で十分な輝度が得られ且つ輝度むらを生じさせ難いライン光源（細長い光出射部を有する光源）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、柱状の導光部と、前記導光部の側面に設けられ且つ前記導光部の長手方向に延びる光出射部とを有する導光体と、前記導光体の端部に設けられた発光素子とを有し、前記光出射部は、前記長手方向に延在する三角柱状の透明領域であるライン光源が提供される。 
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少数の発光素子で十分な輝度が得られ且つ輝度むらを生じさせ難いライン光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１のライン光源の平面図である。
【図２】図１のII-II線に沿った断面図である。
【図３】実施の形態１のライン光源をイメージスキャナーに装着した状態を、説明する平面図の一例である。
【図４】実施の形態１のライン光源をイメージスキャナーに装着した状態を、説明する断面図の一例である。
【図５】一般的なライン光源の平面図である。
【図６】図５のVI-VI線に沿った断面図である。
【図７】一般的なライン光源により照らされた光照射領域の、長手方向に沿った輝度分布である。
【図８】一般的なライン光源の視角特性である。
【図９】図８の視角特性の測定方法を説明する斜視図である。
【図１０】実施の形態１のライン光源の動作を説明する平面図である。
【図１１】実施の形態１のライン光源の動作を説明する断面図である。
【図１２】実施の形態１の一対のライン光源により照らされた光照射領域の、長手方向に沿った輝度分布の一例である。
【図１３】実施の形態１の一対のライン光源の視角特性である。
【図１４】三角柱状の光出射部（プリズム）を有しない一対のライン光源により照らされた光照射領域の、長手方向に沿った輝度分布である。
【図１５】三角柱状の光出射部（プリズム）を有しない一対のライン光源の視角特性である。
【図１６】図１４及び１５に特性を示した一対のライン光源の導光体の断面図である。
【図１７】プリズムを有しない平面状の光出射部おける、入射光と出射光の関係を説明する図である。
【図１８】プリズムを有しないライン光源における、光出射部に入射する光の入射角度と出射角度の入出射関係を示す図である。
【図１９】三角柱状の光出射部（プリズム）に入射する光の進行方向と光出射面の関係を説明する図である。
【図２０】ライン光源の中心線の反対側に傾いた状態で光出射部（プリズム）に入射する光と、ライン光源の中心線側に傾いた状態で光出射部（プリズム）に入射する光の挙動を説明する図である。
【図２１】第１側面の垂線を基準とした、第１光出射面における光の入射角度θｉｎと出射角度θｏｕｔの関係を説明する図である。
【図２２】プリズムに入射する光の入射角度θinと、プリズムから出射する光の出射角度θｏｕｔとの入出射関係を説明する図である。
【図２３】実施の形態１のライン光源を有する、イメージスキャナーの一例を説明する概略図である。
【図２４】実施の形態２のライン光源の平面図である。
【図２５】図２４のXXV-XXV線に沿った断面図である。
【図２６】実施の形態３のライン光源の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１１】
（実施の形態１）
（１）構  造
図１は、本実施の形態のライン光源２の平面図である。図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。
【００１２】
図１に示すように、本ライン光源２は、導光体８と、導光体８の両端部に設けられた一対の発光素子（例えば、LED）１０ａ,１０ｂを有している。尚、導光体とは、その一端に入射した光を他端に向かって伝搬させる光学部材のことである。
【００１３】
本導光体８は、図１に示すように、柱状の導光部４と、導光部４の側面（導光部４の両端部の間に延在する表面全体）に設けられ且つ導光部４の長手方向５に延びる光出射部６とを有している。ここで、光出射部６は、図２に示すように、導光部４の長手方向５に延在する三角柱状の透明領域である。導光部４および光出射部６は、例えば、ポリメタクリルサンメチル樹脂（屈折率ｎ＝１．４９）により一体成形された透明体である。
【００１４】
本導光部４は、図２に示すように、角柱状（例えば、五角柱状）の形状を有している。そして、光出射部６は、導光部４の第１側面１２の一部であって且つ第１側面１２の長辺１４に接する領域１６に設けられている。ここで、領域１６は、第１側面１２の半分以下の幅（長手方向５に垂直な方向の長さ）を有する領域である。尚、第１側面１２は、導光部４の側面(導光部４の両端部の間の表面全体）に含まれる一領域である。
【００１５】
また、図２に示すように、本導光部４は、第１側面１２に隣接する第２側面１８を有している。この第２側面１８は、光出射部６の露出した一側面２０と一体化して、第１光出射面２２になっている。一方、光出射部６の露出した他の側面は、第２光出射面２４になっている。ここで、光出射面とは、光学部材内部の光が外部に出射する際に通過する面のことである。
【００１６】
従って、第１光出射面２２は、第２光出射面２４より広くなっている。これより、本ライン光源は、第１側面１２の中心線７の反対側（図２では、右斜め上方）により多くの光を出射し易くなっている。ここで、第１側面１２の中心線７とは、第１側面１２の中心を長手方向５に延びる線である。但し、光出射部６の側面２０だけで、第１光出射面２２を形成してもよい。すなわち、導光部４に第２側面１８を設けず、後述する第３側面２５を第１側面１２に直接接続してもよい。
【００１７】
また、本導光部４は、図２に示すように、第１側面１２に対して傾斜し且つ光出射部６に対向する第３側面２５を有している。この第３側面２５により、導光体８を伝搬する光は反射されて、光出射部６に効率的に導く。
【００１８】
また、本導光体８は、図１及び２に示すように、導光部４の側面の一部分であって光出射部６が設けられていない領域（図２の例では、第１側面１２に対向する第４側面２６）に、導光部４の長手方向５に延在する拡散反射部２８を有している。
【００１９】
更に、本導光体８は、導光部４の側面の他の部分であって光出射部６および拡散反射部２８が設けられていない領域（図２の例では、第１側面１２の一部、第３側面２５、第５側面２９）に反射部３０を有している。すなわち、導光体８の側面は、第１光出射面２２および第２光出射面２４を除く側面が、拡散反射部２８又は反射部３０により覆われている。ここで、拡散反射部２８は、発光素子１０ａ,１０ｂが発生し、導光部４を伝搬する光を拡散反射する部材または領域である。また、反射部３０は、発光素子１０ａ,１０ｂが発生し導光部４を伝搬する光を反射する部材または領域である。他の実施の形態でも、同じである。
【００２０】
拡散反射部２８は、例えば、シルクスクリーン印刷で第４側面２６に印刷された白色塗料である。或いは、拡散反射部２８は、導光部４の側面に設けた微細な凹凸群である。反射部３０は、例えばＡｌ膜である。或いは、反射部３０は、鏡面仕上げされた金属板である。
【００２１】
図３は、このような構造を有する本ライン光源２ａ,２ｂをイメージスキャナーに装着した状態を説明する平面図の一例である。図４は、本ライン光源２ａ,２ｂをイメージスキャナーに装着した状態を説明する断面図の一例である。図３及び４の例では、一対のライン光源を用いることにより、光照射面の輝度を高くしている。しかし、要求輝度が低い場合には、本ライン光源を一本だけ装着してもよい。
【００２２】
イメージスキャナーでは、例えば図３に示すように、一対の本ライン光源２ａ,２ｂが、それぞれの光出射部６ａ,６ｂが隣接して並行するように配置される。この一対のライン光源２ａ,２ｂは、例えば図４に示すように、それぞれの光出射部６ａ,６ｂが露出するように、光源ケース３２に格納される。
【００２３】
光源ケース３２には、更に結像レンズ３４とラインセンサ３６が設けられている。ラインセンサ３６は、ＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）やＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）等の一次元撮像装置である。そして、ライン光源２ａ,２ｂ等を格納した光源ケース３２は、図４に示すように、プラテンガラス３５（原稿台ガラス）の下方に配置される。
【００２４】
光源ケース３２に格納された一対のライン光源２ａ,２ｂの間には、例えば幅４ｍｍ程度の間隙が設けられている。一対のライン光源２ａ,２ｂから出射した光３８ａ,３８ｂは、図４に示すように、原稿３７に照射され、帯状の光照射領域４１を形成する。光３８ａ,３８ｂは、この照射領域４１により拡散反射（乱反射）させ、ライン光源２ａ,２ｂの間を通って結像レンズ３４に入射する。結像レンズ３４に入射した光は、ラインセンサ３６に結像され電気信号に変換される。
【００２５】
このような一次元画像の読み出し動作を繰り返しながら、ライン光源２ａ,２ｂおよびラインセンサ３６は、光源ケース３２と共に帯状の光照射領域４１に垂直な方向４０に移動する。これにより、原稿３７が帯状の光照射領域４１により走査され、原稿３７の２次元画像データが読み取られる。
【００２６】
ところで、導光部４の両端部に設けられる発光素子１０ａ,１０ｂの発光波長は、略等しいことが好ましい。または、導光部４の両端部それぞれに、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ(青)で発光する３種類の発光素子を設けてもよい。
【００２７】
（２）動  作
次に、イメージスキャナーに用いられる一般的なライン光源と比較しながら、本ライン光源２の動作と特性を説明する。図５は、一般的なライン光源２ｃの平面図である。図６は、図５のVI-VI線に沿った断面図である。
【００２８】
図５に示すように、一般的なライン光源２ｃは、柱状の透光体４６と、透光体４６の側面に設けられたLEDアレイ４２を有している。透光体４６は、図６に示すように透光部４８と、透光部４８の長手方向５ａに延びる光出射面４７とを有している。ここで光出射面４７は、透光体４６の露出した側面である。また、LEDアレイ４２は、複数のLED４４を有する発光ユニットである。
【００２９】
一般的なライン光源２ｃは、更に透光体４６の側面に設けられた光反射膜（例えば、Ａｌ反射膜）３０ｃ,３０ｄを有している。尚、このような一般的なライン光源２ｃは、本ライン光源２とは異なり、単独で用いられる。
【００３０】
LED４４を出射した光５０は、図６に示すように、透光体４６の上下の側面に設けられた光反射膜３０ｃにより反射され、光出射面４７に対向する光反射膜３０ｄに入射する。或いは、光５０は、直接、光反射膜３０ｄに入射する。光反射膜３０ｄに入射した光５０は反射され、光出射面４７から外部に出射する。
【００３１】
ここで、光出射面４７は、図５に示すように、透光体４６の長手方向５ａに延びる細長い領域である。このような細長い領域から光が出射させるので、帯状の光照射領域が原稿に形成される。
【００３２】
図７は、このような一般的なライン光源２ｃにより照らされた光照射領域の、長手方向に沿った輝度分布である。横軸は、光照射領域の長手方向に沿った位置座標である。縦軸は、光照射領域の輝度（任意単位）である。この輝度分布は、ライン光源２ｃの３ｍｍ上方に透過率４０％の拡散板を配置し、この拡散板の直上からＣＣＤカメラにより撮影した画像に基づいて得られたものである。撮影した拡散板の画像から最も明るく輝くラインを抽出し、このラインの明るさをグラフ化したものが図７である。
【００３３】
測定に用いた一般的なライン光源２ｃの長さは３２０ｍｍであり、幅は１０ｍｍである。光出射面４７の幅は、５ｍｍである。LED４４の数は３６個であり、LED４４に供給する電力の合計は、３．６Ｗである。
【００３４】
図７に示すように、一般的なライン光源２ｃの輝度は、短い周期で変動する。この周期は、LED４４の間隔に一致している。LED４４と光出射面４７は、図６に示すように近接している。このため、LED４４から出射した光束は、広がる前に光出射面４７から出射される。このため図７に示すように、一般的なライン光源２ｃにより照らされる光照射領域の輝度は、LED４４の間隔に相当する短い周期で変動する。
【００３５】
この様な輝度むらは、イメージスキャナーの解像度を低下させ、原稿の読み取りエラーを招来する。そこで、一般的なライン光源２ｃでは、光出射面４７に拡散シートが設けられ輝度むらが抑制されている。しかし、このようにしても、輝度むらを十分に抑制することは困難である。
【００３６】
一方、図７における一般的なライン光源２ｃの平均輝度は十分に高い。図７の輝度から推定される原稿面の平均照度は、１０１,０００ lxである。この照度は、イメージスキャナーの光源に要求される照度４０,０００ｌｘを十分に上回っている。
【００３７】
図８は、一般的なライン光源２ｃの視角特性である。図８の半径ｒおよび偏角θは、ライン光源２ｃの輝度および光の出射角度に対応している。図８の底辺および外周に表示された数値は、それぞれライン光源２ｃの輝度および光の出射角度である。
【００３８】
ここで、図８の底辺に表示された輝度は、その最大値により規格化されている。また、図８の外周に表示された光の出射角度は光出射面４７の垂線５４（図６参照）と光の出射方向がなす角度θである。ここで、光の出射角度θの符号は、光の出射方向が透光体４６の中心線の反対側に傾いている時に正になるように定められている。
【００３９】
図９は、視角特性の測定方法を説明する斜視図である。視角特性を測定するには、まずライン光源２ｃを発光させる。次に、図９に示すように、ＣＣＤカメラ５２をライン光源２ｃの周りを略半周させながら、ＣＣＤカメラ５２によりライン光源２ｃを撮影する。ライン光源２ｃとＣＣＤカメラ５２の距離は、例えば１ｍである。この時得られる、ライン光源２ｃの輝度とＣＣＤカメラ５２の回転角度θとを円座標に表した特性が、図８の視角特性である。
【００４０】
図８に示すように、ライン光源２ｃは、θ＝＋１５°の方向で輝度が最大になる。従って、ライン光源２ｃの輝度は、ライン光源２ｃの真上より僅に斜め外側に傾いた方向で最大になる。
【００４１】
ところで、ライン光源２ｃの真上（θ＝０°）に向かって光が出射されると、原稿からの反射光はライン光源２ｃに遮られて、ライン光源２ｃの斜め下方に配置されたラインセンサには到達しない。一方、光の出射方向が傾くほど原稿は斜めに照射され、原稿面の照度が低くなる。このため、一般的なライン光源２ｃでは、光出射面４７の真上より僅かに斜め外側に光が出射されるように設計されている。従って、図８のような、視角特性が得られる。
【００４２】
図１０及び１１は、本実施の形態のライン光源２の動作を説明する平面図および断面図である。尚、図面が複雑にならないように、図１０では光出射部６は省略されている。一方、図１１には、動作説明が容易になるように、導光体８の断面には存在しない発光素子１０ａ,１０ｂが、図示されている。
【００４３】
図１０に示すように、発光素子１０ａ,１０ｂ（例えば、LED）を出射した光５０ａ,５０ｂは、導光体８にその端部から入射する（すなわち、発光素子１０ａ,１０ｂは、導光体８に光を供給する。）。導光体８に入射した光５０ａ,５０ｂは、図１０に示すように、導光体８の側面に設けられた拡散反射部２８および反射部３０（図１１参照）により反射（拡散反射を含む）されながら、導光体８の内部を伝播する。図１１に示すように、この光５０ａ,５０ｂは、導光体内部を伝搬する間に、光出射部６から除々に外部に出射する。上述したように、光出射部６は、導光体８の長手方向に延びる領域である。従って、光出射部６から出射された光３８ａ,３８ｂ（図４参照）は、原稿３７に帯状の光照射領域４１を形成する。
【００４４】
図１２は、一対の本ライン光源３（図３参照）により照らされた光照射領域４１の、長手方向に沿った輝度分布の一例である。横軸は、光照射領域４１の長手方向に沿った位置座標である。縦軸は、光照射領域の輝度である。輝度分布の測定条件は、図７と同じである。
【００４５】
測定に用いたライン光源２の長さは３２０ｍｍである。ライン光源２の幅は１２ｍｍであり、厚さは５ｍｍである（図２参照）。また、導光部４の第４側面２６（底面）に対する、第３側面２５の傾斜角度は４５°である。また、第１側面１２に対する、第１光出射面２２の傾斜角度は４５°である。一方、第１側面１２に対する、第２光出射面２４の傾斜角度は３４．２８°である。尚、図２に示すように、第１側面１２と第４側面２６の間の第５側面２９は、第１側面１２および第４側面２６に垂直である。発光素子１０ａ,１０ｂに供給する電力の合計は、３．０Ｗである。
【００４６】
図１２から明らかなように、本ライン光源２によれば、輝度むらは発生しない。これは、図１１に示すように、発光素子１０ａ,１０ｂを出射した光線が、反射部３０および拡散反射部２８により繰返し反射されることで無秩序に入り乱れ、光線の空間分布が均一化されるためである。特に、拡散反射部２８は、発光素子１０ａ,１０ｂの出射光を拡散反射（乱反射）することにより、輝度むらを効率よく抑制する。ところで、図１２の輝度分布は、両端のピークを除けば、略平坦になっている。これは、導光体８の両端から光を供給することで、長手方向５の光線密度が均一化するためである。尚、輝度分布の平坦化は、導光体８の一端のみに発光素子を設け、拡散反射部の幅を他端に向かって漸増させることでも実現可能である。
【００４７】
図１２に示した輝度の平均値は、４,０３８ｃｄ／ｃｍ２である。この輝度から推定される平均照度は、３１,７００ｌｘである。この値は、イメージスキャナーの要求照度４０,０００ｌｘを略満たしている。従って、本ライン光源２は、イメージスキャナーの要求照度を満たすことができる。そのためには、例えば、発光素子１０ａ,１０ｂに供給する電力を２〜３割程度増加させればよい。或いは、発光素子の数を増やしてもよい。以上のように、本ライン光源２によれば、十分な輝度が得られ且つ輝度むらが発生し難くなる。尚、本ライン光源２により十分な輝度が得られる理由については、後述する。
【００４８】
図１３は、一対の本ライン光源３（図３参照）の視角特性である。図１３の半径ｒおよび偏角θは、規格化された輝度および光の出射方向に対応している。図１３の見方は、図８と同じである。
【００４９】
図１３に示すように、本ライン光源２からなる一対のライン光源３の輝度は、略θ＝±１５°の方向で最大になる。ところで、本ライン光源２は、外側に少し傾いた方向で出射光の強度が最大になるように設計されている。また、一対のライン光源３の視角特性は、光出射部６が並行するように並置された、一組のライン光源の視角特性の重ね合わせである。従って、図１３の視角特性は、本ライン光源２の輝度が、導光体８の斜め外側に略１５°傾いた方向で最大になることを示している。この出射角度は、上述した、イメージスキャナーに用いられる一般的なライン光源２ｃの光の出射角度と略同じである。すなわち、本ライン光源２の視角特性は、イメージスキャナーに適している。
【００５０】
図１４は、三角柱状の光出射部（プリズム）６を有しない一対のライン光源により照らされた光照射領域の、長手方向に沿った輝度分布である。横軸は、光照射領域の長手方向に沿った位置座標である。縦軸は、光照射領域の輝度である。輝度分布の測定条件は、図７に示した輝度分布と同じである。
【００５１】
図１５は、プリズムを有しない一対のライン光源の視角特性である。図１５の半径ｒおよび偏角θは、それぞれ規格化された輝度および光の出射角度に対応している。図１５の見方は、図８の視角特性と同じである。
【００５２】
図１６は、図１４及び１５に特性を示した、プリズムを有しない一対のライン光源の導光体８ｄの断面図である（但し、図１６には、並置されたライン光源の一方の導光体断面のみが図示されている。）。図１６に示すように、導光体８ｄは、導光部４ｄと、平面状の光出射部４７ｄ（すなわち、光出射面）と、この光出射部４７ｄに対向する拡散反射部２８とを有している。更に、導光体８ｄは、光出射部４７ｄと拡散反射部２８の間に設けられた複数の光反射部３０と、導光部４ｄの両端に設けられた発光素子（図示せず）とを有している。ここで、光出射部４７ｄの幅は５ｍｍであり、ライン光源の間隔は４ｍｍである。また、導光部４ｄの長さは、３２０ｍｍである。
【００５３】
図１４に示すように、プリズムを有しない一対のライン光源により照らされる光照射領域には、図７のような輝度むらは発生しない。しかし、光照射領域の平均輝度は１,３８７ｃｄ／ｃｍ２と低く、本ライン光源２からなる一対のライン光源３の約１/３に過ぎない。このため、プリズムを有しない一対のライン光源は、イメージスキャナーの要求照度を満たすことはできない。
【００５４】
図１５に示すように、プリズムを有しない一対のライン光源の指向性は、図１３に図示した、本ライン光源２からなる一対のライン光源対より低い。ところで、一対のライン光源の指向性は、並置されたライン光源の指向性の重ね合わせである。従って、図１５は、プリズムを有しないライン光源の指向性が、本ライン光源２より低いことを示している。
【００５５】
このように、プリズムを有しないライン光源の指向性が低いので、プリズムを有しないライン光源により照らされる光照射領域の面積は広くなる。このため、プリズムを有しない一対のライン光源に照らされる光照射領域の輝度は、図１４に示すように小さくなる。
【００５６】
図１７は、プリズムを有しない光出射部４７ｄにおける、入射光５５と出射光５６の関係を説明する図である。樹脂等からなる導光部４ｄの屈折率ｎ（例えば、１．４９）は、外部の屈折率ｎ（＝１.０）より大きい。このため、光出射部（光出射面）４７ｄから出射する光５６ａの出射角度θ２は、スネルの法則に従い、入射角度θ１より大きくなる（図１７参照）。従って、プリズムを有しないライン光源の指向性は低くなる。
【００５７】
次に、プリズムを有しないライン光源の指向性が低くなる理由を、スネルの法則に従い定量的に説明する。図１８は、図１６を参照して説明したプリズムを有しないライン光源における、光出射部４７ｄに入射する光の入射角度θ１と出射角度θ２の入出射関係５８を示す図である。横軸は、入射角度θ１である。縦軸は、出射角度θ２である。尚、入射角度θ１および出射角度θ２は、図１７に示すように、光出射部４７ｄの垂線５４から右回りに計った角度である。
【００５８】
入出射関係５８は、導光部４ｄの屈折率ｎを１．４９として、スネルの法則に従い導出した。ここで、図１８中の破線５７は、関数θ２＝θ１に対応している。この破線５７と入出射関係５８の位置関係から明らかなように、プリズムを有しないライン光源の出射角度θ２は、入射角度θ１より大きくなる（正確には、その絶対値が大きくなる。）。尚、入出射関係５８は、入射角度θｉｎの絶対値が大きな領域で、途切れている。これは、入射角度θｉｎが、これらの領域で臨界角を超えるためである。
【００５９】
ところで、導光部４ｄから光出射部４７ｄに入射する光５５は、概ね一定の入射角度範囲（例えば、−３５°〜＋３５°）に集中している。プリズムを有しないライン光源では、このような一定の角度範囲内の入射光５５が、図１８の入出射関係５８に従って、より広い角度範囲（例えば、−５９°〜＋５９°）に拡がって出射する。従って、プリズムを有しないライン光源の指向性は低くなる。このため、一対のライン光源により照らされる領域（光照射領域）の面積が広くなり、その輝度は小さくなる。
【００６０】
一方、本実施の形態のライン光源２の指向性は、図１３に示すように、プリズムを有しないライン光源より高い。このため、一対の本ライン光源３により照らされる領域（光照射領域４１）の面積が狭くなり、光照射領域４１（図４参照）の輝度が高くなる。以下、図１９乃至図２２を参照して、本ライン光源２の指向性が、プリズムを有しないライン光源より高くなる理由を説明する。
【００６１】
図１９は、三角柱状の光出射部（プリズム）６に入射する光の進行方向と光出射面２２,２４の関係を説明する図である。光出射部６に入射する光は、ライン光源２の中心線７（図１参照）の反対側に傾いた光６０と、ライン光源の中心線に傾いた光（図示せず）に分類することができる。
【００６２】
図１９に示すように、ライン光源２の中心線７の反対側に傾いた光６０は、（ライン光源２とは反対の方向を向いた）第１光出射面２２と大きな角度で交差する。一方、ライン光源２に傾いた光６０は、（ライン光源の中心線７側を向いた）第２光出射面２４とは小さな角度で交差する。このため、ライン光源２の中心線７の反対側に傾いた光６０は、主に第１光出射面２２から出射する。同様に、ライン光源２の中心線７側に傾いた光（図示せず）は、主に第２光出射面２４から出射する。
【００６３】
図２０は、ライン光源２の中心線７の反対側に傾いた状態で光出射部６（プリズム）に入射する光６０と、ライン光源２の中心線７側に傾いた状態で光出射部６（プリズム）に入射する光６２の挙動を説明する図である。図１９を参照して説明したように、ライン光源２の中心線７の反対側に傾いた状態で光出射部６に入射する光６０は、主に第１出射面２２に入射する。この時、入射光６０は、図２０に示すようにスネルの法則に従い、進行方向をライン光源２の中心線７側寄りに変えて出射する。
【００６４】
一方、ライン光源２の中心線７側に傾いた状態で光出射部６に入射する光６２は、主に第２出射面２４に入射する。この時、入射光６２は、図２０に示すようにスネルの法則に従い、進行方向をライン光源２の中心線７の反対側寄りに変えて出射する。このため、ライン光源２から出射する光６０ａ,６２ａは、プリズムを有しないライン光源より、第１側面１２に垂直な方向（θ＝０）に片寄った方向に進行する。故に、本来ライン光源２の指向性は高くなる。
【００６５】
次に、本ライン光源２の指向性が高くなる理由を、スネルの法則に従って定量的に説明する。図２１は、第１側面１２の垂線５４ａを基準とした、第１光出射面２２における入射角度θｉｎと出射角度θｏｕｔの関係を説明する図である。ここで、入射角度θｉｎおよび出射角度θｏｕｔは、図２１に示すように、第１側面１２の垂線５４ａから右回りに計った角度である。
【００６６】
第１光出射面２２の垂線５４ｂを基準として計った入射角度φｉｎ及び出射角度φｏｕｔは、上記入射角度θｉｎおよび出射角度θｏｕｔを用いると、次式により表すことができる。
【００６７】
φｉｎ＝α-θｉｎ        ・・・・・（１）
θｏｕｔ＝α-φｏｕｔ      ・・・・・（２）
ここで、αは、第１側面１２に対する第１光出射面２２の傾斜角度である。本ライン光源２では、αは４５°である。
【００６８】
一方、φｉｎとφｏｕｔは、スネルの法則に従い、次式を満たしている。
【００６９】
１．４９×sinφｉｎ＝sinφｏｕｔ      ・・・・・（３）
従って、出射角度θｏｕｔは、次式により表すことができる。
【００７０】
θｏｕｔ＝α-arcsin{１．４９×sin(α-θｉｎ)}      ・・・・・（４）
第２光出射面２４における光の出射角度θｏｕｔも、式（４）により表すことができる。但し、αの代わりに、第１側面１２に対する第２光出射面２４の傾斜角度βが用いられる。本ライン光源２では、βは−３４.２８°である。
【００７１】
図２２は、プリズムに入射する光６０,６２（図２０参照）の入射角度θinと、プリズムから出射する光６０ａ,６２ａ（図２０参照）の出射角度θｏｕｔとの入出射関係を説明する図である。図２２には、式（４）に従って導出した第１光出射面２２における入出射関係６４と、同じく式（４）に従って導出した第２光出射面２４における入出射関係６６が示されている。また、図２２には、プリズムを有しないライン光源の入出射関係５８（図１８参照）も図示されている。ここで、第１光出射面２２における入出射関係６４は、プリズムを有しないライン光源の入出射関係５８を(θｉｎ, θｏｕｔ)＝（＋４５°，＋４５°）だけ平行移動した曲線である。また、第２光出射面２４における入出射関係６６は、上記入出射関係５８を(θｉｎ, θｏｕｔ）＝（−３４.２８°，−３４.２８°）だけに平行移動した曲線である。
【００７２】
今、プリズム６に入射する光の入射角度θｉｎが、例えば−３５°〜＋３５°の範囲に分布していると仮定する。この場合、入射角度θｉｎが０°〜＋３５°に分布する光の出射角度θｏｕｔは、入出射関係６４に従い−４４°〜＋３０°に分布する。同様に、入射角度θｉｎが−３５°〜０°に分布する光の出射角度θｏｕｔは、入出射関係６６に従い−３５°〜＋２３°に分布する。従って、本ライン光源２によれば、プリズム６に入射する光６０,６２の出射角度θｏｕｔは、−４４°〜＋３０°になる。一方、プリズムを有しないライン光源では、平坦な光出射部４７ｄに入射する光の出射角度θｏｕｔは、上述したように−５９°〜＋５９°に分布する。
【００７３】
以上の出射角度の分布から明らかなように、本ライン光源の光出射角度の幅は７４°(＝４４°＋３０°）である。一方、プリズムを有しないライン光源の光出射角度の幅は、１１８°（＝５９°＋５９°）である。このため、本ライン光源２の指向性は、プリズムを有しないライン光源より高くなる。故に、一対の本ライン光源３により照らされる光照射領域の輝度は、プリズムを有しない一対のライン光源より高くなる。尚、上記光出射角度の幅は、上述した仮定に基づくものであり、図１３及び１５の視角特性を正確にシミュレーションしたものではない。
【００７４】
以上の説明における、第１光出射面２２および第２光出射面２４の傾斜角度は、それぞれ４５°および−３４.２８°である。しかし、第１光出射面２２および第２光出射面２４の傾斜角度が変わっても、本ライン光源２の指向性は、プリズムを有しないライン光源より高くなる。すなわち、第１光出射面２２および第２光出射面２４の傾斜角度は、４５°および−３４.２８°以外の角度であってもよい。
【００７５】
以上のように、本ライン光源２によれば、少数の発光素子（例えば、２つ）により、光照射領域４１における輝度が十分に高くなり、しかも光照射領域４１に輝度むらが生じ難くなる。
【００７６】
図２３は、本ライン光源２ａ,２ｂを有する、イメージスキャナーの一例を説明する概略図である。図４を参照して説明したイメージスキャナーでは、ライン光源２ａ,２ｂ、結像レンズ３４、およびラインセンサ３６が、全て光源ケース３２ａに格納されている。一方、図２３に示す例では、ラインセンサ３６と結像レンズ３４は、光源ケース３２ａではなく、イメージスキャナー６８の筐体７０に固定されている。
【００７７】
そして、原稿３７により拡散反射された光は、光源ケース３２ａに格納されたコリメートレンズ（図示せず）により平行光線に変換され、複数のミラー７２により結像レンズ３４に導かれる。結像レンズ３４に導かれた光は、ラインセンサ３６に結像され電気信号に変換される。このような光電変換を繰り返しながら、光源ケース３２ａに格納されたライン光源２ａ,２ｂが移動することで、原稿３７の２次元画像データが読み取られる。
【００７８】
図４及び２３のいずれの例でも、原稿３７は固定され、ライン光源が移動する。しかし、ライン光源およびラインセンサ等が固定され、原稿が移動してもよい。
【００７９】
（実施の形態２）
図２４は、本実施の形態のライン光源２ｄの平面図である。図２５は、図２４のXXV-XXV線に沿った断面図である。図２４から明らかなように、本ライン光源２ｄの構造は、実施の形態１のライン光源２（図１参照）と略同じである。但し、図２５に示すように、本ライン光源２ｄの光出射部６ｄは、実施の形態１のライン光源２とは異なり、直角三角形状の断面を有している。更に、光出射部６ｄの第１斜面７４は、第１側面１２ｄに垂直になっている。このため、第１側面１２ｄの長辺１４（図２４参照）とは反対側の第２斜面７６が、第１斜面７４より広くなっている。その他の点は、実施の形態１のライン光源２と略同じである。
【００８０】
実施の形態１では、光出射部６に入射する光の入射角度θｉｎが比較的広い範囲（−３５°〜３５°）に分布している場合を想定して、ライン光源２の動作を説明した。しかし、光出射部６に入射する光の入射角度θｉｎが狭い範囲に分布している場合、第１光出射面２２が第２光出射面２４より広い、実施の形態１のライン光源２（図２参照）は、好ましくない。
【００８１】
例えば、光出射部６に入射する光の入射角度θｉｎが−１２°〜１２°という狭い範囲に分布していると仮定する。この場合、第１出射面２２に入射する光の入射角度θｉｎは、図１９を参照して説明したように、０°〜１２°の範囲に分布する。このような分布に対応する出射角度θｏｕｔの範囲は、図２２の入出射関係６４によれば−４４°〜−９°になる。このような負の出射角度θｏｕｔを有する光は、略全て導光部４の第１側面１２の中心線７側に傾いた方向に進行する。このような光が原稿３７に到達して拡散反射されても、ライン光源２ａ,２ｂに遮られてラインセンサ３６には届かない(図４参照)。すなわち、第１出射面２２から出射する光は、略全て無駄になる。
【００８２】
一方、第２光出射部２４から出射する光は、光出射部６に入射する光の入射角度θｉｎが狭い場合、第１側面１２の中心線７の反対側の方向に進行するので殆ど無駄にならない。例えば、光出射部６に入射する光の入射角度θｉｎが−１２°〜１２°の範囲に分布している場合、第２光出射部２４に入射する光は、図２２の入出射関係６６によれば−１２°〜０°の範囲に分布する。このような分布に対応する出射角度θｏｕｔの範囲は、０°〜２３°になる。このような正の出射角度θｏｕｔを有する光は、略全て第１側面１２の中心線７の反対側の方向に進行する。このため、第２光出射部２４から出射する光は、無駄にならない。
【００８３】
このように、光出射部６に入射する光の入射角度θｉｎが（θｉｎ＝０°を中心とする）狭い範囲に分布している場合、第２出射面２４を第１光出射面２２より広くすることで、無駄な光の出射を抑制することができる。
【００８４】
本実施の形態のライン光源２ｄでは、実施の形態１の第２光出射面２４に対応する第２斜面７８が、実施の形態１の第１光出射面２２に対応する第１斜面７４より広くなっている。従って、本ライン光源２ｄによれば、第２斜面７４に入射する光が少なくなり、ラインセンサ３６に届かない無駄な光の出射が抑制される。
【００８５】
本ライン光源２ｄでは、図２５に示すように、第１斜面７４は、第１側面１２ｄに垂直である。このため、第１斜面７４に入射する光は、全反射され易くなっている。このため、無断な光が更に出射され難くなっている。
【００８６】
但し、第１斜面７４は、第１側面１２ｄに対して傾いていてもよい。このような場合であっても、光出射部６ｄが、長辺１４側の第１斜面７４と、この第１斜面７４より広い第２斜面７８を有していれば、ラインセンサ３６に届かない無駄な光の出射を抑制することができる。
【００８７】
本実施の形態では、光出射部６ｄに入射する光の入射角度θｉｎは、狭い範囲（例えば、−１２°〜１２°）に分布していると仮定した。このようにθｉｎが狭い範囲に分布するか、広い範囲に分布するかは、導光部４ｄの形状等により決まる。従って、導光部４ｄの形状等に応じて、好ましい光出射部の構造も変化すると考えられる。
【００８８】
（実施の形態３）
図２６は、本実施の形態のライン光源の断面図２ｅである。本ライン光源２ｅは、図２６に示すように、光出射部６ｅの、第１側面１２の長辺１４側の第１斜面７４ｅに設けられた反射部３０ｅを有している。ここで、反射部３０ｅは、第１斜面７４ｅに入射した光を反射する部材であり、例えばＡｌ膜や鏡面仕上げされたＡｌ板である。
これにより、ラインセンサ３に届かない無駄な光が、第１斜面７４ｅから出射されなくなる。その他の点は、実施の形態１のライン光源２と略同じである。
【００８９】
尚、実施の形態２では、第１斜面７４に反射部３０ｅが設けられていないが、本実施の形態のように第１斜面７４に反射部３０ｅを設けてもよい。これにより、更に無駄な光の出射を抑制することができる。
【００９０】
以上の実施の形態では、発光素子１０ａ,１０ｂはLEDである。しかし、発光素子１０ａ,１０ｂは、LEDには限られない。例えば、発光素子１０ａ,１０ｂは、面発光レーザや有機EL（エレクトロルミネッセンス）発光素子であってもよい。
【００９１】
また、以上の実施の形態では、導光体８は、樹脂で形成されている。しかし、導光体８は、他の材料で形成されていてもよい。例えば、導光体８は、パイレックス（登録商標）で形成されてもよい。
【００９２】
また、以上の実施の形態では、導光部４は、角柱状の形状を有している。しかし、導光部４は、他の形状を有していてもよい。例えば、導光部４は、断面が半円となる半円柱状の形状を有していてもよい。
【００９３】
また、以上の実施の形態では、導光部４は、光出射部６と一体成型されている。しかし、導光部４と光出射部６を別々に成形し、その後一体化してもよい。
【００９４】
また、以上の実施の形態では、本ライン光源を、イメージスキャナーの光源として用いられる。しかし、本ライン光源を、他の用途に用いることもできる。例えば、本ライン光源を、ファクシミリ、コピー機等の光源に用いてもよい。或いは、本ライン光源を、照明装置に用いても良い。ここで、本ライン光源２は、指向性が強い一般的なライン光源２ｃより、照明装置に適している。この場合、光出力部６は、例えば第１側面１２の中央に設けてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
２・・・ライン光源
４・・・導光部
６・・・光出射部
８・・・導光体
１０ａ,１０ｂ・・・発光素子
２８・・・拡散反射部
３０・・・反射部
４４・・・LED
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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