(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック部材よりなる屈折率の異なる第１の基材と第２の基材を交互に配置して略矩形状を形成し、この矩形状の一方の長辺の略中央部に、前記第１の基材及び第２の基材の端部を集中させて光源部を形成し、この光源部に対向する他方の長辺全域にわたり、第２の基材の端部を広げて出射面を形成した光源ユニット本体と、この光源ユニット本体の光源部に光源を配設し、この光源から出た光を、屈折率の大きい第２の基材の中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材との境界で反射させ前記出射面にて出光させるライン状照明部において、前記光源は指向性を有する光源であり、かつ前記光源ユニット本体の第２の基材の出射面の幅は、前記光源の中心位置程広く、両端にいくに従い狭くして、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とする線状光源ユニット。
【請求項２】
プラスチック部材よりなる屈折率の異なる第１の基材と第２の基材を交互に配置して略矩形状を形成し、この矩形状の一方の長辺の略中央部に、前記第１の基材及び第２の基材の端部を集中させて光源部を形成し、この光源部に対向する他方の長辺全域にわたり、第２の基材の端部を広げて出射面を形成した光源ユニット本体と、この光源ユニット本体の光源部に光源を配設し、この光源から出た光を、屈折率の大きい第２の基材の中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材との境界で反射させて前記出射面にて出光させるライン状照明部において、前記光源は指向性を有する光源であり、かつ前記光源ユニット本体の光源部における第２の基材の入射面の幅は、前記光源の真上位置程広く、左右両端にいくに従い狭くして、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とする線状光源ユニット。
【請求項３】
前記指向性を有する光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１又は２記載の線状光源ユニット。
【請求項４】
前記光源ユニット本体を複数個積層して光源ユニット集合体を形成し、光源から出た光を、屈折率の大きい第２の基材の中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材との境界で反射させ前記出射面にて出光させることにより、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とする請求項１又は２記載の線状光源ユニット。
【請求項５】
前記光源ユニット本体を長手方向に複数個連続させて光源ユニット集合体を形成し、光源から出た光を、屈折率の大きい第２の基材の中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材との境界で反射させ前記出射面にて出光させることにより、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とする請求項１又は２記載の線状光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はファクシミリやパソコン端末イメージスキャナー装置等の光源に使用される線状光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年パーソナルファクシミリ用読み取り光源としては、現在ＬＥＤ光源が広く使用されている。これら装置の小型化にとってＬＥＤ光源が最も適しているということと、ＣＣＤ型センサの高感度化によって必要とする光量が減少したことと、ＬＥＤ光源の場合光量の低下はＬＥＤチップ数の減少につながり、低コスト化に直接結びつくことによると考えられる。より光量が必要な高速ファクシミリ等では、Ｘｅ冷陰極管や蛍光灯などが使用されている。
【０００３】
ファクシミリ等は、原稿を読み取るために装置内に、原稿面を一定の明るさで照明するための光源として、前述したように、ＬＥＤ、Ｘｅ冷陰極管、蛍光灯等と、原稿からの反射光を読み取るフォトダイオード等の受光素子を集積したＩＣを内蔵している。図５は、一般的な密着型イメージスキャナー装置の断面図、図６、は縮小光学系イメージスキャナー装置の原理図で、その概要を説明する。
【０００４】
図５に示すように、センサーユニットは、光電変換を行う画素が複数配列された原稿読み取り受光素子１と、保護膜２と、これが実装された基板３とから成る受光素子アレイ４と、原稿を照射する線状光源であるＬＥＤ５と、原稿の像をセンサー受光部に結像するレンズアレイ６と、原稿９を載置する透明板７と、これらの部材を支持する外装ケース８より構成されている。
【０００５】
上記密着型イメージセンサーにおける動作は、ＬＥＤ５等により原稿面を照射し、前記原稿面の読み取りライン上の拡散反射光をレンズアレイ６によりセンサー画素列上に結像し、前記反射光のもつ原稿９の濃淡情報、即ち光の強弱を個々のセンサー画素が電気信号に変換し、主走査方向に順次送り出す。そして、前記原稿９とセンサー画素列との相対位置を副走査方向に移動させて前記主走査方向のデータ送出を繰り返すことにより２次元画像情報を時系列電気信号に変換する。
【０００６】
図６に示すように、縮小光学系イメージスキャナー装置においては、原稿９を照射する光源に蛍光灯５ａ等を使用し、原稿９の読み取りラインＢ上の反射光を縮小レンズ６ａを介してＣＣＤ１ａに結像して、原稿面の画像テータを読み取るものである。
【０００７】
図７（ａ）は、面実装型のＬＥＤアレイ光源の斜視図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の反射枠がある状態の断面図である。図において、線状光源を得るために基板１０上に複数個のＬＥＤ５を半田付け等で実装している。
【０００８】
図８は、ＬＥＤの指向特性を示すグラフである。図において、光源の中央部が高く、両サイドにいくに従って低くなり、略卵形状の曲線をしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した線状光源であるＬＥＤ光源には次のような問題点がある。即ち、光出力の均一性を向上させるのに、ＬＥＤの数を多く使用しなければならず、そのために線状光源ユニットのコストが高くなってしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光源からの光を効率良く導き、出射面でライン状に均一に集光させた、光源コストの低減を実現し、安価な線状光源ユニットを提供するするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における線状光源ユニットは、プラスチック部材よりなる屈折率の異なる第１の基材と第２の基材を交互に配置して略矩形状を形成し、この矩形状の一方の長辺の略中央部に、前記第１の基材及び第２の基材の端部を集中させて光源部を形成し、この光源部に対向する他方の長辺全域にわたり、第２の基材の端部を広げて出射面を形成した光源ユニット本体と、この光源ユニット本体の光源部に光源を配設し、この光源から出た光を、屈折率の大きい第２の基材の中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材との境界で反射させ前記出射面にて出光させるライン状照明部において、前記光源は指向性を有する光源であり、かつ前記光源ユニット本体の第２の基材の出射面の幅は、前記光源の中心位置程広く、両端にいくに従い狭くして、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とするものである。
【００１２】
また、プラスチック部材よりなる屈折率の異なる第１の基材と第２の基材を交互に配置して略矩形状を形成し、この矩形状の一方の長辺の略中央部に、前記第１の基材及び第２の基材の端部を集中させて光源部を形成し、この光源部に対向する他方の長辺全域にわたり、第２の基材の端部を広げて出射面を形成した光源ユニット本体と、この光源ユニット本体の光源部に光源を配設し、この光源から出た光を、屈折率の大きい第２の基材の中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材との境界で反射させて前記出射面にて出光させるライン状照明部において、前記光源は指向性を有する光源であり、かつ前記光源ユニット本体の光源部における第２の基材の入射面の幅は、前記光源の真上位置程広く、左右両端にいくに従い狭くして、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とする。
また、前記指向性を有する光源は、ＬＥＤであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記光源部を形成する光源の出射周囲は、前記第２の基材で覆われていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、指向性を有する光源において、前記光源ユニット本体の第２の基材の出射面の幅は、前記光源の中心位置程広く、両端にいくに従い狭くして、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とするものである。
【００１５】
また、指向性を有する光源において、前記光源ユニット本体の光源部における第２の基材の入射面の幅は、前記光源の真上位置程広く、左右両端にいくに従い狭くして、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とする。
【００１６】
また、前記光源ユニット本体を複数個積層して光源ユニット集合体を形成し、この光源ユニット集合体の光源部に光源を配設し、それぞれの光源から出た光を、屈折率の大きい第２の基材中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材との境界で反射させ前記出射面にて出光させることにより、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記光源ユニット本体を長手方向に複数個連続させて光源ユニット集合体を形成し、この光源ユニット集合体の光源部に光源を配設し、それぞれの光源から出た光を、屈折率の大きい第２の基材中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材との境界で反射させ前記出射面にて出光させることにより、ライン状照明部に均一な照明を得ることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明における線状光源ユニットについて説明する。図１、図２は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は、線状光源ユニットの斜視図、図２は、図１の光路を示す線状光源ユニットの正面図である。図において、従来技術と同一部材は同一符号で示す。
【００１９】
図１において、１１は、線状光源ユニットであり、光源ユニット本体１２と、光源であるＬＥＤ５より構成される。光源ユニット本体１２は、プラスチック部材等よりなる屈折率Ｎ１の第１の基材１３が、屈折率Ｎ２の第２の基材１４を挟持するように交互に配置されて、略矩形形状に形成されている。前記第１の基材１３の屈折率Ｎ１と、第２の基材１４の屈折率Ｎ２との間には、Ｎ１＜Ｎ２の関係がある。この光源ユニット本体１２の矩形形状の一方の長辺の略中央部に、前記２つの基材１３、１４の端部が集中した光源部１５を形成し、この光源部１５に対向する他方の長辺全域にわたり、第２の基材１４の端部が広がっている。第２の基材１４が出射面１６を形成している。従って、前記出射面１６の幅Ｂは、隣接する第１の基材１３の幅Ａより広く形成されている。前記光源部１５の基板１０上に光源であるＬＥＤ５が面実装されている。
【００２０】
図２において、上記した構成による線状光源ユニット１１の動作について説明する。光源部１５に配設したＬＥＤ５から出た光Ｃを、屈折率Ｎ２の第２の基材１４の中に光を進行させて、屈折率Ｎ１の第１の基材１４との境界にて反射させ扇状に広がる出射面１６から出光されて、ライン状照射部Ｄを均一に、効率良く照明することができる。
【００２１】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係わる線状光源ユニットの光路を示す正面図である。前述した図８で示すような指向性をもつ光源、例えば、ＬＥＤ５の指向特性を考慮すると、前記光源ユニット本体１２の扇状に広がる出射面１６において、第２の基材１４の端部の出射面１６の大きさは、前記ＬＥＤ５の中心位置程幅Ｂ１を広く、両端にいくに従い幅Ｂ２、Ｂ３を狭くするように形成して、出射面１６の面積で補正することにより、前述と同様にＬＥＤ５から出た光Ｃは、ライン状照射部Ｄを均一に、効率良く照明することができる。尚、光源の指向性により、前記出射面１６の幅、Ｂ１、Ｂ２及びＢ３等を適宜変えるものであり、必ずしも、Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３に限るものではない。
【００２２】
また、指向性を有する光源において、上記したように出射面１６の面積で補正したが、前記光源ユニット本体１２の光源部１５における第２の基材１４の入射面の幅を、前記ＬＥＤ５の真上位置程広く、左右両端にいくに従い狭くして、入射面の面積で補正することにより、ライン状照明部Ｄに均一な照明を得ることができる。
【００２３】
図４は、光源ユニット本体を複数個積層した状態の線状光源ユニットの斜視図である。図４において、１１Ａは、積層型線状光源ユニットである。この積層型線状光源ユニット１１Ａは、前記光源ユニット本体１２を複数個、例えば、３個積層して光源ユニット集合体１２Ａを形成し、この光源ユニット集合体１２Ａの光源部１５に、光源であるＬＥＤ５を実装したものである。前記ＬＥＤ５から出た光を、屈折率の大きい第２の基材１４中に光を進行させ、屈折率の小さい第１の基材１３との境界で反射させ、前記出射面にて出光させることにより、ライン状照明部に均一な照明を効率良く得ることできる。
【００２４】
前記光源部１５を形成するＬＥＤ５の出射周囲は、光をより多く第２の基材１４に取り込む必要があるため、第２の基材１４の入射面の幅を第１の基材１３の入射面の幅より広い方が良い。前記ＬＥＤ５の周囲を、第２の基材１４で覆っても、第２の基材１４中に埋め込んでも良い。
【００２５】
また、前記光源ユニット本体１１を長手方向に複数個連続させて、図示しない光源ユニット集合体を形成し、この光源ユニット集合体の光源部に光源を配設し、それぞれの光源から出た光を、屈折率大きい第２の基材中を進行させて、屈折率の小さい第１の基材１３との境界で反射させ、前記出射面にて出光させることにより、ライン状照明部に均一な照明を得ることができる。
【００２６】
上記の実施の形態において、光源としてＬＥＤを使用したが、ＬＥＤに限るものでなく、蛍光灯等を使用しても良いことは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、線状光源ユニットにおいて、プラスチック部材よりなる屈折率の異なる第１の基材と第２の基材で形成された光源ユニット本体の光源部に光源を配設し、光源から出た光を、屈折率大きい第２の基材中に光を進行させ、屈折率の小さい第１の基材との境界で全反射させることにより、光源の持つ光量を効率良く、ライン状に変換できるため、光源（ＬＥＤ）の使用個数を減少させることができ、低コストの線状光源ユニットを提供することができる。
【００２８】
また、前記光源の出射周囲を、前記第２の基材で覆うことにより、光源の持つ光量をムダ無く使用できる。
【００２９】
また、指向性を有する光源において、前記光源ユニット本体の第２の基材の出射面の面積または、入射面の面積で補正することにより、ライン状照明部に均一な照明を得ることがてきる。
【００３０】
また、前記光源ユニット本体を複数個積層するが、または、長手方向に複数個連続させて線状光源ユニットを構成することにより、更に、光源からの光を効率よく導き出し活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる線状光源ユニットの斜視図である。
【図２】図１の光路を示す線状光源ユニットの正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる線状光源ユニットの光路を示す正面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係わる積層型線状光源ユニットの斜視図である。
【図５】従来の密着型イメージスキャナー装置の要部断面図である。
【図６】従来の縮小光学系のスキャナー装置の原理図である。
【図７】図７（ａ）は、面実装ＬＥＤアレイの斜視図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に反射枠がある状態の断面図である。
【図８】ＬＥＤの指向特性を示すグラフである。
【符号の説明】
５  ＬＥＤ（光源）
１１  線状光源ユニット
１１Ａ  積層型線状光源ユニット
１２  光源ユニット本体
１２Ａ  光源ユニット集合体
１３  第１の基材（屈折率Ｎ１）
１４  第２の基材（屈折率Ｎ２）
１５  光源部
１６  出射面
Ａ  第１の基材の幅
Ｂ  第２の基材の出射面の幅
Ｃ  光路
Ｄ  ライン状照明部
【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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