(57)【要約】【課題】  光源の近傍における軸方向の変位に対する幅方向の断面に係る照度分布（副走査分布）の変動が抑制された帯状の光を放射することができる原稿読み取り用の照明装置の提供。【解決手段】  本発明の照明装置は、光源と、当該光源からの光がその端面から入射されて軸方向に伸びる帯状の光を放射する棒状の導光体とが、当該光源の光軸および当該導光体の軸が一致する状態に設けられてなる照明装置であって、前記導光体が、その端面に光制御手段が形成されてなるものであり、前記光制御手段は、その中心軸が前記導光体の軸上に位置された軸方向外方に凹状の円錐面に多数の光方向制御素子が形成されてなるものであることを特徴とする。光方向制御素子は、入射光を当該導光体の軸方向に係る放射方向と交わる方向に拡散するプリズムであることが好ましい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、当該光源からの光がその端面から入射されて軸方向に伸びる帯状の光を放射する棒状の導光体とからなる照明装置であって、
前記導光体が、その端面に光制御手段が形成されてなるものであり、
前記光制御手段は、その中心軸が前記導光体の軸上に位置された凹状の円錐面に多数の光方向制御素子が形成されてなるものであることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光制御手段の光方向制御素子が、入射光を当該導光体の軸方向に係る放射方向と交わる方向に拡散するプリズムであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光制御手段を構成するプリズムが、形状が三角錐状であるものであって、当該プリズムの一つの稜線が前記導光体の軸方向に係る放射方向に伸びると共に、前記導光体の軸中心から離間するに従って当該プリズムの幅が大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機の原稿読み取り用光源として用いられる照明装置、詳しくは、ＬＥＤなどの光源および当該光源からの光をその端面から伝播させて帯状の光を放射する棒状の導光体からなる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機の原稿読み取り用光源として、ＬＥＤなどの光源と、当該光源からの光を端部から伝播させて帯状の光を放射する棒状の照明装置が用いられている。
【０００３】
このように複写機の原稿読み取り用光源として利用される照明装置においては、原稿情報を正確に読み取るために、長手方向および幅方向の全体にわたって照度の均一性の高い光を出射することが求められる。
しかしながら、従来の照明装置においては、出射される光に、光源の近傍において長手方向および幅方向に非常に急峻な照度変化を示す場所が存在しており、このような照明装置を利用した複写機においては、原稿の正確な複写ができず、形成される画像にムラが生じてしまう、という問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、光源に対する導光体内部の反射部材の位置をずらすことによって、光源の近傍における長手方向の照度変化の急峻さを抑制する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような照明装置においては、放射される帯状の光の幅方向の断面に係る照度分布（副走査分布）に左右の対称性が得られず、また、光源の近傍における軸方向の変位に対する副走査分布の変動が大きい。これらのことから、読み取り位置がずれた場合に急激な照度低下に起因する画像ムラが発生してしまう、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１５５９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、光源の近傍における軸方向の変位に対する幅方向の断面に係る照度分布（副走査分布）の変動が抑制された帯状の光を放射することができる原稿読み取り用の照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の照明装置は、光源と、当該光源からの光がその端面から入射されて軸方向に伸びる帯状の光を放射する棒状の導光体とからなる照明装置であって、
前記導光体が、その端面に光制御手段が形成されてなるものであり、
前記光制御手段は、その中心軸が前記導光体の軸上に位置された凹状の円錐面に多数の光方向制御素子が形成されてなるものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の照明装置においては、前記光制御手段の光方向制御素子が、入射光を当該導光体の軸方向に係る放射方向と交わる方向に拡散するプリズムであることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の照明装置においては、前記光制御手段を構成するプリズムが、形状が三角錐状であるものであって、当該プリズムの一つの稜線が前記導光体の軸方向に係る放射方向に伸びると共に、前記導光体の軸中心から離間するに従って当該プリズムの幅が大きくなるよう形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の照明装置によれば、光源からの光が、多数の光方向制御素子を介して導光体の内部に入射される。従って、入射光の導光体内での反射回数が増加されるので、導光体の断面における照度分布の均一化が極めて光源に近い位置において達成され、その結果、光源の近傍における軸方向の変位に対する副走査分布の変動が抑制された帯状の光を放射することができる。これにより、原稿読み取り用の光源として用いたときに画像ムラの発生が抑制される。
【００１２】
また、光方向制御素子が入射光を導光体の軸方向に係る放射方向と交わる方向に光を拡散するプリズムである構成の照明装置によれば、導光体の入射端面における光がいろいろな角度成分の光路を持った光となって、入射端面の近傍における長手方向および幅方向の照度変化の急峻さが抑制されてブロードなものとされた、長手方向および幅方向の全体にわたって照度の均一性の高い帯状の光を放射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の照明装置の構成の一例を、光源を省略した状態で模式的に示す概略説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１の照明装置の端部を拡大して示す概略説明図である。
【図３】図１の光制御手段の部分を拡大した側面図である。
【図４】導光体の軸方向および放射方向を説明するための模式図である。
【図５】本発明に係る光方向制御素子の構成の一例を示す斜視図である。
【図６】入射光の１回目の反射点を説明するための模式図である。
【図７】実験例および比較実験例における導光体、ミラーおよびコンタクトガラスの配置関係を示す模式断面図である。
【図８】実験例および比較実験例における測定位置を説明するための、図７の白抜き矢印方向から見た模式図である。
【図９】実験例の結果を示す副走査方向の照度分布曲線である。
【図１０】比較実験例の結果を示す副走査方向の照度分布曲線である。
【図１１】本発明に係る光方向制御素子の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について具体的に説明する。
図１は、本発明の照明装置の構成の一例を、光源を省略した状態で模式的に示す概略説明図であり、図２は、図１の照明装置の端部を拡大して示す概略説明図であり、図３は、図１の光制御手段の部分を拡大した側面図である。
本発明の照明装置は、光源１１と、当該光源１１からの光が導光体１５の端面（入射端面）から入射されて軸方向に伸びる帯状の光を放射する棒状の導光体１５とが、本実施例においては、当該光源の光軸と当該導光体１５の軸Ｐとが、一致する状態に設けられてなるものである。
この例の照明装置においては、光源１１が導光体１５の両端面側にそれぞれ配置され、導光体１５の両端面に各々光制御手段１２が形成されている。
【００１５】
導光体１５は、導光体本体１５Ａと、当該導光体本体１５Ａに形成された、その長手方向に沿って、当該長手方向に垂直な断面における外周輪郭が円弧状の光出射面１５Ｆと、当該導光体本体１５Ａの光出射面１５Ｆに対向する周面に、光源１１からの光を光出射面１５Ｆに向かって反射する、例えば微小のプリズム群が形成されてなる光反射面１５Ｄ，１５Ｅとを有するものである。図１において、１５Ｂ，１５Ｃは、導光体１５にその長手方向に沿って形成された保持用突状部である。
導光体本体１５Ａにおける光出射面１５Ｆおよび光反射面１５Ｄ，１５Ｅは、導光体１５の軸方向に垂直な断面において、光反射面１５Ｄ，１５Ｅの中間点および導光体１５の軸に係る点を通る直線について、線対称な形状を有する。
【００１６】
導光体１５を構成する材料としては、ポリメチルメタクリレート樹脂などのアクリル系樹脂、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマーなどを用いることができ、このような材料を用いることにより、射出成形法によって導光体１５を作製することができる。
導光体１５の寸法の一例を挙げると、全長が３４０ｍｍ、光出射面１５Ｆを形成する円弧の半径が２．８ｍｍ、光反射面１５Ｄ，１５Ｅの幅がそれぞれ１．０ｍｍである。
【００１７】
光源１１としては、例えば白色ＬＥＤ、ＲＧＢ単色ＬＥＤなどを用いることができ、具体的には、例えば、基板および当該基板上にＬＥＤチップが実装され、反射枠によって当該ＬＥＤチップからの光が反射されて発光指向性を有する光が出射される表面実装型のＬＥＤを用いることが好ましい。
【００１８】
〔光制御手段〕
光制御手段１２は、その中心軸が導光体１５の軸Ｐ上に位置された凹状の円錐面１２βに、多数の光方向制御素子１２ａが形成されてなるものである。（実際には、光方向制御素子１２ａ間の谷底に相当する線を軸Ｐを中心に当該導光体１５の円周方向に回転させた面が円錐面１２βとなる。）
また、具体的な製法としては、導光体１５が、例えば射出成型によって、光方向制御素子１２ａの形状も含めて一体的に作製される。
導光体１５の入射端面は、多数の光方向制御素子１２ａの表面によって構成されている。
【００１９】
円錐面１２βと導光体１５の軸Ｐとの角度θは、１°〜１０°であることが好ましく、より好ましくは２．５°〜７．５°である。
【００２０】
光方向制御素子１２ａは、光を導光体１５の軸方向に係る放射方向ｑと交わる方向ｓに拡散するプリズムである。
ここに、導光体１５の軸方向に係る放射方向ｑとは、図４に示されるように、導光体１５の軸Ｐと交わり、かつ、当該軸Ｐから外方に向かう方向をいう。
【００２１】
光方向制御素子１２ａが入射光を導光体１５の軸方向に係る放射方向ｑと交わる方向ｓに光を拡散するプリズムであることにより、導光体１５の入射端面における光がいろいろな角度成分の光路を持った光となる。これにより、照明装置において、導光体１５の入射端面の近傍における長手方向および幅方向の照度変化の急峻さが抑制されてブロードなものとされ、長手方向および幅方向の全体にわたって照度の均一性の高い帯状の光を放射することができる。
【００２２】
光方向制御素子１２ａを構成するプリズムは、形状が三角錐状であるものであって、光制御手段１２においては、当該プリズムの一つの稜線ｆが導光体１５の軸方向に係る放射方向ｑと同一方向であり、導光体１５の軸Ｐとの交点から円周方向に向けて徐々に傾斜する方向に沿って伸びると共に、導光体１５の軸中心から離間するに従って当該プリズムの幅が大きくなるよう形成されている。
【００２３】
この例の光制御手段１２においては、４０個のプリズムよりなる光方向制御素子１２ａが、各々、光方向制御素子１２ａの底面が円錐面１２βに一致し、隣接する光方向制御素子１２ａ間が接触し、さらに、導光体１５の軸中心に対応する位置を中心として回転対称となるよう形成されている。そして、このような光制御手段１２は、光方向制御素子１２ａの各々の稜線が光源１１と対向する状態に、配設されている。
光方向制御素子１２ａが回転対称に形成されていることにより、幅方向の断面に係る照度分布（副走査分布）に左右の対称性が得られる。
【００２４】
光方向制御素子１２ａの数は、３個以上とされることが好ましく、より好ましくは２４〜１００個である。
【００２５】
この例の光制御手段１２の寸法の一例を図５を参照して説明すると、各光方向制御素子１２ａのプリズム高さ（光制御手段１２の円錐面１２βから垂直方向高さが最も高い頂点の高さ）Ｈが０．１６ｍｍ、各光方向制御素子１２ａを構成する三角錐の面のうち軸Ｐ方向外方を向いたプリズム側面１２γによって形成される略二等辺三角形の底角θ１が３５°、隣接する光方向制御素子１２ａ間の開き角（隣接する光方向制御素子１２ａ，１２ａの稜線ｆ，ｆの軸Ｐ方向への投影線ｇ，ｇのなす角）θ２が９°各光方向制御素子１２ａのプリズム角度（光方向制御素子１２ａの稜線ｆと、円錐面１２βにおける当該稜線ｆの軸Ｐ方向への投影線ｇとのなす角度）θ３が３．７°である。
【００２６】
このような照明装置においては、光源１１から放射される光が、当該光制御手段１２を構成する各光方向制御素子１２ａにおいて、導光体１５の軸方向に係る放射方向ｑと交わる方向ｓに光が拡散された状態とされて、導光体１５に入射される。
そして、導光体１５に入射された光は、この導光体１５によってその周面に反射されながら当該導光体１５の長手方向に導かれると共に、光反射面１５Ｄ，１５Ｅによって反射され、この反射光が導光体１５の光出射面１５Ｆから出射され、これにより導光体１５から帯状の光が放射される。
【００２７】
本発明の照明装置においては、図６に示されるように、光源１１から放射される光の、導光体本体１５Ａの周面への１回目の反射点Ｌ1 が、光制御手段として導光体１５の軸Ｐとの角度θが９０°である平面Ｘを有する円盤の一面に多数の光方向制御素子が形成されたものを用いた場合の光の、導光体本体１５Ａの周面への１回目の反射点Ｌ2 と比較して、導光体１５の入射端面側に位置される。従って、入射光の導光体本体１５Ａ内での反射回数が増加されるので、導光体本体１５Ａ内の光の強度分布がより光源１１側において均一化され、その結果、光源の近傍における軸方向の変位に対する幅方向の断面に係る照度分布（副走査分布）の変動が抑制される。
【００２８】
＜実験例１＞
光源として白色ＬＥＤを用い、下記の条件により、図１に示す照明装置（Ａ）を作製した。
導光体（１５）は、材質がアクリル系樹脂で、全長が３４０ｍｍ、光出射面（１５Ｆ）を形成する円弧の半径が２．８ｍｍ、光反射面（１５Ｄ，１５Ｅ）の幅がそれぞれ１．０ｍｍである。
【００２９】
＜比較実験例１＞
本発明に係る光制御手段（１２）の代わりに、平面を有する円盤に三角錐状のプリズムが多数形成されてなる光制御手段を設けたことの他は実験例１と同様にして、照明装置（Ｂ）を作製した。
【００３０】
これらの照明装置（Ａ），（Ｂ）を、図７に示すようにミラー（Ｍ）およびコンタクトガラス（Ｇ）と共に配置し、図８に示すように導光体本体（１５Ａ）の中央位置ｔ０から長手方向にそれぞれｔ（ｔ＝３０ｍｍ、７０ｍｍ、１１０ｍｍ、１５０ｍｍ）の位置の断面に係るコンタクトガラス（Ｇ）上の副走査方向（ｗ）の照度分布（副走査分布）を測定した。照明装置（Ａ）に係る結果を図９に示す。また、照明装置（Ｂ）に係る結果を図１０に示す。なお、図８は、図７のコンタクトガラス（Ｇ）と導光体（１５）を白抜き矢印Ａの方向から見た図である。
コンタクトガラス（Ｇ）の厚みは３ｍｍ、コンタクトガラス（Ｇ）の表面とミラー（Ｍ）の中心との距離、および、コンタクトガラス（Ｇ）の表面と導光体（１５）の軸Ｐとの距離ｓ１はいずれも１２ｍｍ、導光体（１５）の軸Ｐとコンタクトガラス（Ｇ）の主走査方向に平行な中心線との距離ｓ２は６ｍｍ、導光体（１５）のコンタクトガラス（Ｇ）に対する傾きαは６０°とした。
【００３１】
図９、図１０において、縦軸は任意強度、横軸はコンタクトガラス（Ｇ）の長手方向に伸びる中心線からの副走査方向への距離であり、それぞれ、■がマークされた曲線はｔ＝１５０ｍｍ、◇がマークされた曲線はｔ＝１１０ｍｍ、▲がマークされた曲線はｔ＝７０ｍｍ、×がマークされた曲線はｔ＝３０ｍｍの、それぞれ副走査方向の照度分布曲線である。
【００３２】
図９、図１０から明らかなように、照明装置（Ａ）においては、照明装置（Ｂ）に比較して、測定位置の軸方向の変位（ｔの変位）に伴う副走査分布の変動（バラツキ）が抑制されていることがわかる。
【００３３】
以上のような照明装置によれば、光源１１からの光が、多数の光方向制御素子１２ａを介して導光体１５の内部に入射される。従って、入射光の導光体１５内での反射回数が増加されるので、導光体１５の断面における照度分布の均一化が極めて光源１１に近い位置において達成され、その結果、光源１１の近傍における軸Ｐ方向の変位に対する副走査分布の変動が抑制された帯状の光を放射することができる。これにより、原稿読み取り用の光源として用いたときに画像ムラの発生が抑制される。
【００３４】
以上、本発明の照明装置の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
【００３５】
例えば、光制御手段１２は、これを構成する複数の光方向制御素子１２ａが、互いに同じ形状のものであることに限定されず、プリズム高さ、プリズム角度、プリズム側面の傾斜角度などが互いに異なるものであってもよい。
【００３６】
また例えば、光制御手段は、これを構成する光方向制御素子が、図１１に示されるように、半円錐状プリズム１２ｂであって、その稜線ｆ’が導光体の軸方向に係る放射方向に伸びると共に、導光体の軸中心から離間するに従ってその幅が大きくなるよう形成されたものであってもよい。
このような光制御手段が複数の半円錐状プリズム１２ｂによって構成される場合は、半円錐状プリズム１２ｂは、互いに同じ形状のものであってもよく、互いに異なった曲率半径を有するものであってもよい。
【００３７】
さらに例えば、導光体１５の一端面側にのみ光源１１が配置されていればよく、照明装置としては、他端面に、光源１１からの光を拡散反射する光拡散反射板が配置された構成とすることもできる。この場合、光拡散反射板としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂中に、酸化チタン、炭酸カルシウム、ガラスビーズなどが含有されてなるものを用いることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１１  光源
１２  光制御手段
１２ａ  光方向制御素子
１２ｂ  半円錐状プリズム
１２β  円錐面
１２γ  プリズム側面
１５  導光体
１５Ａ  導光体本体
１５Ｂ，１５Ｃ  保持用突状部
１５Ｄ，１５Ｅ  光反射面
１５Ｆ  光出射面
ｆ，ｆ’  稜線
Ｐ  軸
ｑ  放射方向
ｓ  放射方向と交わる方向
【図１】
2013073889.tif 000003
【図２】
2013073889.tif 000004
【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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