(57)【要約】【課題】透光性部材よりなる導光体と、前記導光体の端部の入射端面に対向配置されるＬＥＤとを備えた線状光源装置において、導光体の長手方向における色度分布に大きな差を生じることなく、全体として色度均一性の高い線状光源装置を提供線とするものである。【解決手段】前記導光体の入射端面には、前記ＬＥＤからの光のうち、前記入射端面に対して入射角度の小さな光に対する長波長カットフィルタ、及び／又は、前記入射端面に対して入射角度の大きな光に対する短波長カットフィルタ、が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性部材よりなる導光体と、前記導光体の端部の入射端面に対向配置されるＬＥＤとを備えた線状光源装置において、
前記導光体の入射端面には、前記ＬＥＤからの光のうち、前記入射端面に対して入射角度の小さな光に対する長波長カットフィルタ、及び／又は、前記入射端面に対して入射角度の大きな光に対する短波長カットフィルタ、が設けられていることを特徴とする線状光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は線状光源装置に関するものであり、特に、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナー、バーコードリーダ等に使用される画像読取装置の照明用光源として利用される線状光源装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、上述の画像読取装置において、ＬＥＤ素子（発光ダイオード）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素子を利用した線状光源装置が読取装置の光源として使用されるようになってきていて、例えば、特開２００８−２１６４０９号公報（特許文献１）にその技術が開示されている。
【０００３】
その構造が図６に示されていて、図６（Ａ）において、線状光源装置１は、アクリル樹脂等からなる透光性の棒状の導光体２と、基板４に取り付けられたＬＥＤ（光源）３と備えており、該ＬＥＤ３は前記導光体の入射端面２ａに対向配置されている。この導光体２には、長手方向に沿ってプリズム等の反射部５が設けられていて、導光体２の入射端面２ａから入射した光は、導光体内部を、全反射を繰り返しながら伝播し、その間に反射部５に到達した光が、導光体外に取り出されて、原稿読取面Ｗに向かうものである。また、前記基板４には前記ＬＥＤ３を取り囲むように反射鏡６が設けられ、これら導光体２および基板４などが、支持台７に支持されている。このとき、導光体２と支持台７の間には拡散反射体８が設けられていて、導光体２から漏れ出た光を導光体２内に戻す役割を担っている。
そして、図６（Ｂ）に示すように、前記導光体２には反射部５が２箇所形成されていて、第１反射部５ａからの反射光は直接原稿読取面Ｗに向かい、第２反射部５ｂからの反射光は、導光体２に対向するように並列配置されたリフレクタ部材２０に向かい、ここで反射されて原稿読取面Ｗに向かうものである。
【０００４】
しかして、このような線状光源装置では、導光体２の光源３から近い一端部側からの出力光と、光源３から離れた他端部側からの出力光とで、光の色度が変わってしまうという不具合があった。
導光体２は伝播する光を一定程度吸収するが、特に短波長側の光成分をより吸収する性質を有しており、導光体２内を伝播していく距離が長いほど短波長側の光成分の吸収が大きくなる。このため、光源の近くで導光体外に出射される光と、光源から離れた位置で導光体外に出射される光を比べると、後者のほうが短波長側の光成分が導光体でより吸収されるため、光源からの距離が離れるに従って、より長波長側の成分が多い、黄色みがかった色になる。このことにより、導光体の長手方向で均一な色分布をもつ線状光が得られないという問題が生じる。
【０００５】
このような問題に対して、特開２０１１−２４９１９０号公報（特許文献２）では、フィルタによって色分布を均一化する技術が開示されている。
図７にその構造が示されており、導光体２と拡散反射体８の間に、前記導光体２の長手方向で透過率が変化する複数のフィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを設けることで、長手方向での色分布を均一にしようとするものである。
しかしながら、この先行技術では、複数のフィルタを導光体の長手方向に取り付けるものであるために、使用する部材が大きくなり、透過率を変化させるために使用する部材が複雑化するという問題がある。
【０００６】
また、特開２０１１−２１０５３０号公報（特許文献３）では、光源（ＬＥＤ）の周囲に設けられる反射鏡にフィルタを設ける技術が開示されている。
図８にその構造が示されていて、光源（ＬＥＤ）３を取り囲む反射鏡６の反射面に、該ＬＥＤ３からの光のうち長波長域（黄色）の光の透過率が低いフィルタ２１を設けたものである。
しかしながら、ＬＥＤ３の配光特性は、発光面の垂直方向が最も光強度が大きく、発光面に水平な方向になるに従って光強度が小さくなる。このため、この特許文献２のように発光面の水平方向にフィルタを設けたとしても、光強度の大きな光の波長変換できないため、長手方向に亘って十分に色度を調節することが困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１６４０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４９１９０号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１０５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、導光体と、該導光体の端部の入射端面に対向配置されるＬＥＤとを備えた線状光源装置において、簡単な構造で導光体の長手方向における色分布の均一化を図ることのできる線状光源装置を提供せんとするものである。
【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、この発明に係る線状光源装置は、前記導光体の入射端面に、前記ＬＥＤからの光のうち、前記入射端面に対して入射角度の小さな光に対する長波長カットフィルタ、及び／又は、前記入射端面に対して入射角度の大きな光に対する短波長カットフィルタ、が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の線状光源装置によれば、導光体の入射端面に、入射角度に応じてカットする波長が異なるフィルタを設けたので、ＬＥＤからの入射角度が小さくて導光体の長手方向の遠くの領域まで到達する光の長波長成分（黄色成分）を予めカットして、短波長成分（青色成分）の多い光としてあるので、導光体内を伝播していく際に短波長成分（青色成分）が吸収されたとしても、導光体外部に出射する光の色度は、ＬＥＤに近い領域から出射される光の色度とバランスが取れたものとなる。
また、同様の趣旨で、ＬＥＤからの入射角度が大きく導光体の長手方向の近い領域から導光体外部に出射する光を、その短波長成分（青色成分）を予めカットして、長波長成分（黄色成分）の多い光とすることで、導光体のＬＥＤから遠く離れた領域にまで伝播する光が、長波長成分（黄色成分）が多くなったとしても、導光体の長手方向では色度が均一化しているものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の線状光源装置の断面図（Ａ）、そのＸ−Ｘ横断面図（Ｂ）。
【図２】本発明の他の実施例の断面図（Ａ）、そのＸ−Ｘ横断面図（Ｂ）。
【図３】本発明の更に他の実施例の断面図（Ａ）、そのＸ−Ｘ横断面図（Ｂ）。
【図４】本発明の原理を説明する説明図。
【図５】本発明の効果を表すグラフで、（Ａ）従来例、（Ｂ）本発明。
【図６】従来の線状光源装置。
【図７】他の従来の線状光源装置。
【図８】更に他の従来の線状光源装置。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を説明する前に、まず、本発明の原理を図４に基づいて説明する。
図４（Ａ）に示すように、ＬＥＤ３からの光線を、導光体の入射端面２ａに対する入射角度αによって区分して考える。即ち、入射端面２ａに入射する光を、小さな入射角度α１を有する光線群Ｘ（以下、小角度光線群Ｘという）と、大きな入射角度α２を有する光線群Ｙ（以下、大角度光線群Ｙという）とに区分する。
このうち、図４（Ｂ）に示すように、小角度光線群Ｘは導光体２の外表面となす角度が小さいために、導光体２の入射端面２ａに近い側では該導光体２外に出射する成分が少なく、多くの成分が長手方向の遠い領域まで伝播していき、ここで出射する。その照度分布が図４（Ｂ）に模式的に表されている。
一方、図４（Ｃ）に示すように、大角度光線群Ｙは、導光体２の外表面との角度が大きいため、入射端面２ａに近い領域で多くの成分が導光体外部に出射される。その照度分布が図４（Ｃ）に表されている。
【００１３】
このように、入射角度α１の小さな光線群Ｘは、導光体２内を長い距離に亘って伝播することになるが、導光体２は、光のうち、より短波長側の光、即ち、青色成分を吸収する性質があり、導光体２の入射端面２ａから遠い端部で出射するときには、長波長成分の多い黄色みがかった色度となっている。
このとき、入射端面２ａ近くで出射される大角度光線群Ｙは、導光体２による吸収の影響が少なく、その色度は、ほぼＬＥＤ３からの出射光のままである。このため、導光体２からの出射光は、その長手方向において色度が異なってしなうことになる。
【００１４】
以上のような識見に基づいて本願発明の実施例を説明する。
図１に示すように、導光体２の入射端面２ａには、ＬＥＤ３からの白色光における長波長側の光をカットする長波長カットフィルタ（以下、青色フィルタともいう）１０が設けられている。この青色フィルタ１０は、前記ＬＥＤ３からの光のうち、導光体２の入射端面２ａに対して入射角度α１の小さな光（小角度光線群Ｘ）に対する領域に設けられている。
ＬＥＤ３からの白色光は、ＬＥＤ素子からの発光（４５０ｎｍ近傍にピーク波長を有する）と、その周囲に設けられた黄色蛍光体からの発光（５５０ｎｍ近傍にピーク波長を有する）で構成されているため、前記青色フィルタ１０は、例えば、カラー撮影用補正フィルタのような、５００ｎｍ〜６００ｎｍを吸収するフィルタであっても十分に目的を果たすことができる。
これにより、導光体２における入射端面２ａから遠い距離まで伝播する小角度光線群Ｘの光を、予め長波長成分（黄色成分）をカットしておくので、導光体２内を進行する際に短波長成分（青色成分）が吸収されることがあっても、導光体から出射される光は、黄色成分と青色成分のバランスが取れた白色光となり、導光体２の入射端面２ａの近傍からの出射光と色度が大きく異なることがない。
【００１５】
図２に他の第２の実施例が示されていて、この実施例では導光体２の入射端面２ａには、ＬＥＤ３からの白色光における短波長側の光をカットする短波長カットフィルタ（以下、黄色フィルタともいう）１１が設けられている。この黄色フィルタ１１は、前記ＬＥＤ３からの光のうち、導光体２の入射端面２ａに対して入射角度α２の大きな光（大角度光線群Ｙ）に対する円環状の領域に設けられている。
この実施例では、前記第１の実施例とは逆に、入射角度の大きな光の青色成分をカットして、導光体２の入射端面２ａの近傍からの出射光を黄色成分の多い光として、導光体２内部を伝播して入射端面２ａから遠い領域から出射する光が青色成分を吸収されて黄色がかった光となっても、両者の間に大きな色度変化が生じないようにしたものである。
【００１６】
また、図３に更に他の第３の実施例が示されていて、この実施例は、前記第１および第２の実施例を組み合わせたものである。即ち、導光体２の入射端面２ａには、ＬＥＤ３からの白色光における長波長側の光をカットする長波長カットフィルタ（青色フィルタ）１０と、短波長側の光をカットする短波長カットフィルタ（黄色フィルタ）１１とが設けられている。
青色フィルタ１０は、導光体２に入射する光のうち、小角度光線群Ｘに対応する領域に、そして、黄色フィルタ１１は、大角度光線群Ｙに対応する円環状領域に、それぞれ設けられているものである。
その作用については、前記第１の実施例と第２の実施例の両方の作用を併せもつことで、導光体２の長手方向での出射光の色度変化を抑制するものである。
【００１７】
本発明の第１の実施例の具体的な一数値例を以下に記載する。
＜導光体＞
材質：アクリル系樹脂、全長３４０ｍｍ、直径φ５ｍｍ
反射部：長手方向に並ぶ複数の凹部で構成
＜光源＞
導光体の入射端面に対向配置したＬＥＤ
ＬＥＤ素子：１ｍｍ角
ＬＥＤ素子は青色に発光し、その光軸上の黄色蛍光体を励起
ＬＥＤ素子の青色と蛍光体の黄色を混色して白色光を得る
ＬＥＤ素子と黄色蛍光体は、Ｒ１．３ｍｍの半球状の透光性シリコーン樹脂製レンズで封止
樹脂レンズと導光体の入射端面との距離：１．１５ｍｍ
＜反射鏡＞
入射端面側に向かって拡開する円錐状（円錐角３０°）でアルミニウム製
＜青色フィルタ＞
直径φ３ｍｍの円板形状。導光体の入射端面に同心状に配置
ＬＥＤからの白色光における長波長成分（５００〜６００ｎｍ）を吸収
【００１８】
以上の本発明の線状光源装置を、図６（Ｂ）に示すような読取装置に組み込み、図６（Ａ）に示す従来の線状光源装置を組み込んだものとの比較を行った。
＜光学配置＞
その際の光学配置は以下のようである。
水平方向における導光体２の中心軸から原稿読み取り軸までの距離が６．２ｍｍ
リフレクタ部材２０は、長尺な矩形の板状の平面ミラー。縦横の寸法が１０ｍｍ×３２０ｍｍで、水平面（原稿載置面）に対する傾斜角度が６０°
導光体の中心軸から原稿載置面までの垂直方向の距離１２ｍｍ
以上の光学配置において、原稿載置面上に設置された分光器の受光部を、導光体２の長手方向に沿って移動させ、各位置の分光分布（色度）を測定した。
【００１９】
図５にその結果が示されていて、図５（Ａ）は図６に示す従来の線状光源装置を組み込んだもの、図５（Ｂ）は図１に示す本発明の線状光源装置を混み込んだものである。
図５（Ａ）で分かるように、従来技術では、導光体の入射端面から離れるに従がって、色度差Δｘ、Δｙがともに大きくなっている。
これに対して、図５（Ｂ）で分かるように、本発明では、色度変化Δｘ、Δｙの振れ幅が共に小さく抑えられている。
【００２０】
なお、上記の実施例においては、ＬＥＤは導光体の一端面に設けられたものを説明したが、導光体の両端面に設けるものであってもよい。その場合には、長波長カットフィルタ、及び／又は、短波長カットフィルタもＬＥＤが対向配置される導光体の両端面に設けられるものである。
【００２１】
以上のように、本発明においては、導光体と、該導光体の端部の入射端面に対向配置されるＬＥＤとを備えた線状光源装置において、前記導光体の入射端面には、前記ＬＥＤからの光のうち、入射角度の小さな光に対する長波長カットフィルタ、及び／又は、入射角度の大きな光に対する短波長カットフィルタ、が設けられていることにより、導光体の入射端面に近い領域から外部に出射される光と、導光体内を進行して入射端面から遠い領域から外部に出射される光との間に大きな色度差が生じることが抑制され、導光体の長手方向における色度分布の均一化を図ることができるものである。
【符号の説明】
【００２２】
１      線状光源装置
２      導光体
２ａ    入射端面
３      ＬＥＤ
４      基板
５      反射部
５ａ    第１反射部
５ｂ    第２反射部
６      反射鏡
７      支持台
１０    長波長カットフィルタ（青色フィルタ）
１１    短波長カットフィルタ（黄色フィルタ）
２０    リフレクタ部材
α１    小入射角度
α２    大入射角度
Ｘ      小角度光線群
Ｙ      大角度光線群
【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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