(57)【要約】【課題】導光体と、該導光体の両端面に対向配置されるＬＥＤ素子と、前記導光体を支持する支持台と、を備えた線状光源装置において、線状光源を長尺化させても、導光体が伸縮しても該導光体に歪が入ることがなく、ＬＥＤ素子との離間距離を適正に保つことができるようにし、かつ、導光棒間での局所的な照度上昇を抑制して、全体として照度均一性に優れた線状光源装置を提供せんとするものである。【解決手段】前記導光体は、直線状に配置された第１の導光棒と第２の導光棒とからなり、前記第１および第２の導光棒は、前記入射端面とは反対側の対向する端面が対向するように、互いに離間し所定の間隙を形成して配置されるとともに、該端面に光吸収材が塗布さ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、前記導光体の両端面に対向配置されるＬＥＤ素子と、前記導光体を支持する支持台と、を備えた線状光源装置において、
前記導光体は、直線状に配置された第１の導光棒と第２の導光棒とからなり、
前記第１および第２の導光棒は、それぞれ前記ＬＥＤ素子と対向する入射端面を備えており、
前記第１および第２の導光棒は、前記入射端面とは反対側の端面が対向するように、互いに離間し所定の間隙を形成して配置されるとともに、
前記第１および第２の導光棒の前記入射端面とは反対側の対向する端面には光吸収材が塗布されている、
ことを特徴とする線状光源装置。
【請求項２】
前記間隙には、前記第１の導光棒の端面から、隣接する前記第２の導光棒の端面まで延設される減光板が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】
前記減光板は、前記第１および第２の導光棒の対向する端部を保持していることを特徴とする請求項２に記載の線状光源装置。
【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２０１１−１２４０６３号公報（特許文献１）にその技術が開示されている。
図７に、この従来技術の線状光源装置が示されている。
【０００３】
図７（Ａ）において、線状光源装置５０は、ＬＥＤ素子５１と、棒状の導光体５２とからなり、ＬＥＤ素子５１は、この導光体５２の長手方向（軸方向）端面５２ａに対向するように配置されている。図７（Ｂ）に示すように、棒状の導光体５２の側面には、長手方向に沿って伸びる第１の反射面５３と、同じく長手方向に沿って伸びる第２の反射面５４とが形成されている。
【０００４】
上記構成において、ＬＥＤ素子５１より発せられた光は、棒状の導光体５２の長手方向端面（入射端面）５２ａから導光体５２の内部に入射する。導光体５２に入射した光は、該導光体５２の内部を、反射を繰り返しながら軸方向に進行する。
導光体５２の内部を進行する光は、一部が第１の反射面５３または第２の反射面５４に反射されて、導光体５２の長手方向に対して垂直な方向に出射される。
第１の反射面５３によって反射された光は、原稿面（不図示）に向かい、一方、第２の反射面５４によって反射された光は、これに対向配置された反射鏡（不図示）により反射されて原稿面に向かうものである。
【０００５】
ところで、このような読取装置においては、読み取り対象となるメディアの原稿サイズに応じて読み取り幅を広げる必要があり、それに応じてより長尺な導光棒を有する線状光源装置が必要となる。
しかしながら、長尺な線状光源装置を実現しようとして単に導光体を長尺化することは、製造コストや加工精度の観点から困難であり、また、導光体を長尺化できたとしても、湿度や温度の変化の影響で長手方向に膨張・収縮して、導光体に歪が生じやすいという問題がある。
このような導光体の伸縮は、該導光体の入射端面と、これに対向配置されたＬＥＤ素子との離間距離が変動し、配光分布特性が変動してしまうという不具合もある。
【０００６】
ところで一方で、棒状の導光体を複数本直列に配設して導光体ユニットとしたものがＷＯ２０１３／１２５５０１で開示されている。この従来技術では、複数本の導光体は、その端部において互いに密接させて連結されたものであって、一方の導光体の端部から出射した光を、これと密接する他の導光体の端部に入射させるものである。
つまり、このような導光体ユニットは、複数本の導光体を長手方向に密接配置して、あたかも１本の長尺の導光体と同等にしようとするものであって、その構造上の制約から、前述した、湿度や温度の変化による長手方向の伸縮を吸収できるものではなく、上記した1本の導光体を長尺にした場合での問題点と同様に、長手方向の伸縮によって導光体に歪が生じたり、ＬＥＤ素子と導光体端部との離間距離が変動したりするという問題を抱えている。
更には、密着した導光体間での光の伝達に損失があって、光が減衰してしまうという不具合もある。
【０００７】
そこで、本発明者等は、導光体を２本の導光棒から構成し、この導光棒を互いに密接させることなく、所定の間隙を形成して直線状に配置し、この２本の導光棒からなる導光体の両端部にＬＥＤ素子を対向配置してなる線状光源装置の開発を検討した。
この構成とすることで、導光棒が湿度や温度の変化により長手方向に伸縮しても、導光棒間の間隙によって吸収して、導光棒に歪が生じたり、ＬＥＤ素子と導光体端部との離間距離が変動したりすることがないという効果が期待される。
しかしながら、２本の導光棒を、間隙を介して連設した場合、導光棒の連設部分（間隙部分）において、照度が局所的に高くなってしまい、長手方向の照度分布が不均一になるという新たな問題点が発生することが判明した。
【０００８】
この現象を鋭意検討したところ、図４のような現象に基づくものであることを突き止めた。
図４（Ｂ）において、導光体１は、第１の導光棒２と第２の導光棒３とからなり、各導光棒２、３の入射端面２ａ、３ａに対向してＬＥＤ素子４、５がそれぞれ配置されている。第１の導光棒２と第２の導光棒３とは、前記入射端面２ａ、３ａとは反対側の端面（以下、自由端面という）２ｂ、３ｂが互いに離間して対向するように配置され、その間には所定の間隙Ｓが形成されている。
各ＬＥＤ素子４、５から第１の導光棒２と第２の導光棒３に導入された光は、反射部２ｃ、３ｃによって反射されつつ各導光棒内を進み、光出射面２ｄ、３ｄから原稿面に出射される。
【０００９】
ところで、上記の自由端面２ｂ、３ｂを通過しようとする光は、図４（Ｃ）に示すように、その一部は、この自由端面２ｂ、３ｂを透過光Ｌｔとして透過し、他の一部は、該端面２ｂ、３ｂに形成された微小凹凸２ｘによって拡散光Ｌｄとなって拡散される。この拡散光Ｌｄは、微小凹凸内部で多重反射を繰り返して放射されるものと、凹凸の界面での界面反射により放射されるものとの複合として拡散されるものである。
その結果、図４（Ａ）に示すように、自由端面２ａ、３ａからの透過光Ｌｔによる影響と、拡散光Ｌｄによる影響とが複合されて、間隙Ｓに対応する照射面（原稿面）での照度分布は、他の部分での照度よりも、局所的に高くなってしまい、全体としての照度均一性がもたらされない。
【００１０】
そこで、上記のような導光棒の自由端面間の間隙Ｓでの局所的な照度アップへの対策として、図５（Ｂ）に示すように、導光棒の自由端面間の間隙Ｓに遮光部材を配設することを検討した。
即ち、第１の導光棒２と第２の導光棒３の連設部分、つまり、自由端面２ｂ、３ｂ間の間隙Ｓに対応する位置に、遮光部材３０を設けて、導光棒２、３の自由端面２ｂ、３ｂからの透過光Ｌｔや拡散光Ｌｄを遮光して照射面に照射されないようにしたものである。
ところが、この構成を採用すると、自由端面２ｂ、３ｂからの光がすべて遮光されるため、図５（Ａ）に示すように、今度は、導光棒２、３の間隙Ｓに対応する照射部分での照度が低下してしまって、全体としての照度均一性が得られず、実効的な解決手段とはなりえないことが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１２４０６３号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１３／１２５５０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、導光体と、該導光体の両端面に対向配置されるＬＥＤ素子と、前記導光体を支持する支持台と、を備えた線状光源装置において、線状光源を長尺化させた場合でも、導光体が伸縮しても該導光体に歪が入ることがなく、かつ、ＬＥＤ素子との離間距離を適正に保つことができるようにし、均一な照度分布が得られ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】
【００１３】
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、前記導光体が、直線状に配置された第１の導光棒と第２の導光棒とからなり、前記第１および第２の導光棒は、それぞれ前記ＬＥＤ素子と対向する入射端面を備えており、前記入射端面とは反対側の端面が対向するように、互いに離間し所定の間隙を形成して配置されるとともに、前記第１および第２の導光棒の前記入射端面とは反対側の対向する端面には光吸収材が塗布されていることを特徴とする。
また、前記間隙には、前記第１の導光棒の端面から、隣接する前記第２の導光棒の端面まで延設される減光板が設けられていることを特徴とする。
また、前記減光板は、前記第１および第２の導光棒の対向する端部を保持していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の線状光源装置によれば、導光体を一対の第１と第２の導光棒により構成し、その入射端面とは反対側の端面を対向して、互いに離間し間隙を形成して配置したので、導光棒が湿度や温度の変化によって長手方向に膨張しても、前記間隙によって吸収して、導光棒に歪が生じることがない。
また、前記第１および第２の導光棒における前記入射端面とは反対側の対向する端面に光吸収材を塗布したので、当該端面における微小凹凸が光吸収材によって充填されており、凹凸内での多重反射による拡散光はこの光吸収剤中を進行するうちに吸収され、また、光吸収材と凹凸との間に空気層が介在しないために、凹凸での界面反射そのものが抑制されるので、界面反射による拡散光の発生が抑制される。
そのため、図４（Ａ）で示した拡散光Ｌｄによる照度の急峻なピークの発生を抑制できて、より均一な照度分布が得られる。更には、この光吸収材は透過光Ｌｔの光量も抑えることができるので、光吸収材の塗布量、層厚を調整することで、より均一な照度分布とすることができる。
【００１５】
また、第１および第２の導光棒の対向する端面間の間隙に減光板を設けることにより、透過光の照射面への照射を調整できる。導光棒の自由端面に光吸収材を塗布するだけでは配光分布の調整が困難な場合に有効な手段となる。更に、導光棒間の間隙や、光吸収材の部分がこの減光板によって覆われるため、装置外観上で美観性が向上するという副次的効果もある。
加えて、減光板が導光棒の端部を保持する構成とすることで、全体の部品点数を減らすことができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の線状光源装置の断面図（Ａ）および部分拡大断面図（Ｂ）。
【図２】本発明の他の実施例の断面図。
【図３】本発明の更に他の実施例の部分図。
【図４】本発明の課題を説明する説明図。
【図５】本発明の他の課題を説明する説明図。
【図６】本発明の効果を表すグラフ。
【図７】従来の線状光源装置。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１（Ａ）は、本発明の線状光源装置を示す断面図であり、線状光源装置における導光体１は、直線状に配置された第１の導光棒２と第２の導光棒３とからなり、各導光棒２、３の入射端面２ａ、３ａに対向してＬＥＤ素子４、５がそれぞれ配置されている。第１の導光棒２と第２の導光棒３とは、前記入射端面２ａ、３ａとは反対側の対向する端面（以下、自由端面という）２ｂ、３ｂが互いに離間して対向するように配置されて支持台６に支持され、その間には所定の間隙Ｓが形成されている。
そして、前記第１および第２の導光棒２、３の自由端面２ｂ、３ｂには、黒インクなどからなる光吸収材７、８が塗布されている。図１（Ｂ）に示すように、この光吸収材７は、導光棒２の自由端面２ｂに形成されている微小凹凸２ｘを埋めるように充填されていて、該光吸収材７と導光棒２の自由端面２ｂとの間には空気が存在しない状態となる。
【００１８】
各ＬＥＤ素子４、５から第１の導光棒２と第２の導光棒３の入射端面２ａ、３ａに導入された光は、それぞれ、反射部２ｃ、３ｃによって反射されつつ各導光棒２、３内を進み、光出射面２ｄ、３ｄから原稿面に向けて出射される。
そして、導光棒２の自由端面２ａに至った光は、凹凸２ｘ内で多重反射する拡散光となるが、凹凸２ｘ内に充填された光吸収材７内を進行する光路長が著しく長くなって、この拡散光は光吸収材７に吸収される。
一方、凹凸２ｘの界面では多方向に界面反射される拡散光が発生するが、この界面が光吸収材７で覆われることで、導光棒２の自由端面２ｂと光吸収材７の間に空気が介在しないため、前述した界面反射が起こりにくくなり拡散光の発生が抑えられる。
こうして、導光棒２の自由端面２ｂからは拡散光が出射されることがなく、光吸収材７を減衰して透過する透過光のみが出射される。
これにより、図４（Ａ）で示した拡散光による急峻なピークが抑えられ、より均一な配光分布が得られる。
【００１９】
また、前記したように、透過光Ｌｔも光吸収材７、８によって吸収されるので、この光吸収材７、８の塗布量、膜厚を調整することでより均一な配光分布を得ることができる。
そして、透過光の制御は、光吸収材７、８の吸収機能にのみ依存することなく、図２に示したように、間隙Ｓに対応した位置に減光板１０を設けることによっても行える。
すなわち、第１の導光棒２の自由端面２ｂと第２の導光棒３の自由端面３ｂとの間の間隙Ｓに対応して、被照射体（原稿面）側に、ポリカーボネートなどの白色樹脂製の減光板１０が配置されているものである。この減光板１０は、第１の導光棒２の自由端面２ｂから第２の導光棒３の自由端面３ｂにまで延設されているが、厳密な意味合いで、両自由端面２ｂ、３ｂに被さることが必要なわけではなく、間隙Ｓから原稿面に出射される透過光Ｌｔの全体を適切な光量に減光すればよいものである。
前述した自由端面２ｂ、３ｂの光吸収材７、８による透過光の吸収と、減光板１０による吸収とを適宜に調整することで、原稿面での長さ方向の配光分布を均一化することができる。
また、減光板１０の採用は、第１と第２の導光棒２、３間の間隙Ｓを覆い隠すので、装置の全体の美観を向上させる。
【００２０】
図３に減光板の他の実施例が示されていて、この実施例では、減光板１０は第１の導光棒２と第２の導光棒３の端部を保持する機能を併せもつものである。
減光板１０は、平板部１０ａと円弧部１０ｂとからなり、前記平板部１０ａが支持台６に固着され、円弧部１０ｂが導光棒２、３の対向する端部を覆うようにして保持するものである。
この構造により、減光板１０は、本来的な減光機能と、導光棒２、３の支持台６への保持機能とを合わせ持つことができる。
【００２１】
本発明の効果を実験によって確認した。
＜本発明（図２に対応する装置）＞
第１および第２導光棒：直径φ５ｍｍ、長さ２２２ｍｍ、材質：アクリル樹脂、自由端面に黒インク（光吸収材）塗布
間隙距離：１ｍｍ
ＬＥＤ素子：第１導光棒および第２導光棒の入射端面にそれぞれ対向配置
減光板：幅２ｍｍ×厚さ０．８５ｍｍ、材質：白色樹脂（ポリカーボネート）
導光棒との距離：０．１５ｍｍ、導光棒との重なり代：０．５ｍｍ
＜比較例（図４に相当する装置）＞
本発明装置から、第１および第２導光棒の自由端面の黒色インクと、減光板を取り除いた構成のもの
実験結果が図６のグラフに示されていて、比較例が、第１導光棒２と第２導光棒３間の間隙Ｓに対応する位置で、局所的に照度が上昇していて、全体の照度分布（配光分布）が悪いのに対して、本発明においては、当該部分の照度の局所的上昇が抑制され、照度分布が全体として均一化されている。
【００２２】
以上のように、本発明においては、ＬＥＤ素子と導光体と支持台とからなる線状光源装置において、前記導光体を、間隙を置いて直線状に配置された第１の導光棒と第２の導光棒とから構成したことにより、導光棒が湿度や温度の変化により長手方向に伸縮しても、導光棒に歪を生じさせることがなく、ＬＥＤ素子と入射端面との離間距離を所定のままに維持できるので、長尺な導光体を実現できるものである。
そして、各導光棒の自由端面に光吸収材を塗布することで、該自由端面の凹凸に起因する拡散光を抑制し、透過光を減衰して透過するので、間隙に対応する位置での照度の局所的な上昇を抑えて、長手方向の配光分布を均一なものとすることができる。
併せて、間隙に対応する位置に減光板を配置することで、導光棒の自由端面の光吸収材との協同により、当該部分での透過光の調整ができて、より均一な配光分布を容易に得ることができるものである。
【符号の説明】
【００２３】
１      導光体
２      第１の導光棒
２ａ    入射端面
２ｂ    自由端面
２ｃ    反射部
２ｄ    光出射面
２ｘ    凹凸
３      第２の導光棒
３ａ    入射端面
３ｂ    自由端面
３ｃ    反射部
３ｄ    光出射面
４、５  ＬＥＤ素子
６      支持台
７、８  光吸収材
１０    減光板
Ｓ      間隙
【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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