JP2010020920A - 線状光源装置および画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光体を小さくでき、かつ、出射光の長手方向の出射領域を大きくできて、出射光の照度分布を均一化できる線状光源装置および画像読取装置を提供すること。
【解決手段】この線状光源装置は、光源２と、導光体１とを備え、導光体１は、本体部と、方向変換部３を有する。方向変換部３は、光出射面の法線方向において光出射面と光拡散面との間に位置すると共に、光源２からの光が入射する光入射部５を有する第１側面７と、光入射部５から入射した光のうちの少なくとも一部の光の進行方向を変換して、上記少なくとも一部の光を本体部の方に案内する第２側面８とを有する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、線状光源装置および画像読取装置に関する。

従来、線状光源装置としては、蛍光管等の放電管を使用しているものがある。しかし、光量は、高い一方、消費電力が大きくて、所望の光量を得るまでの立ち上がり時間が長いという課題がある。

そういった背景もあり、近年では、線状光源装置として、ＬＥＤチップを多数アレイ状に並べたＬＥＤアレイを用いるものが使用されることが多くなってきた。また、特に、最近では、ＬＥＤチップの開発が進み、小型で低価格なＬＥＤチップが提供されるようになったことから、ＬＥＤアレイによる線状光源装置の使用頻度が高くなってきた。

しかしながら、ＬＥＤアレイによる線状光源装置では、点光源ともいえるＬＥＤが離散的に配置されているために、ＬＥＤの間隔によっては得られる照度は線状光源の長手方向に渡って周期的に強弱する傾向がある。

ここで、この問題を回避すべく、照度のばらつきをなくすために、ＬＥＤ間隔を狭くすると、この課題に対して一定の改善がなされる一方、多量のＬＥＤを使用することになるから、製造コストがかかるという新たな課題が浮上する。

また、一般的に、ＬＥＤには、個体毎に、光度のバラツキがあるから、線状光源の長手方向においてＬＥＤ光度差に起因する照度の強弱が目立ちやすくなるのを避けがたい。ここで、一般的に線状光源が用いられる画像読取装置などにおいては、原稿面上での照度のバラツキが大きいと、読取画像の質が大きく低下する。

そこで、従来においては、線状光源装置としては、特許第３６７３０６３号（特許文献１）に記載されている構造が提案されている。

図７Ａは、その線状光源装置の長手方向の断面図である。

図７Ａに示すように、上記線状光源装置は、透明部材５１０の端部の補助領域５２０に、光入射部５１５が設けられている。上記補助領域５２０の側面部および上面部には傾斜面５１６ａ、５１６ｂが設けられている。上記傾斜面５１６ａ、５１６ｂは、入射部５１５から入射した光を反射させて、透明部材５１０の主要領域５２１の方向に進行させる役割を担っている。

上記傾斜面５１６ａ、５１６ｂの外側は、光反射率の高い光反射部材５１８によって覆われている。この光反射部材５１８は、上記傾斜面５１６ａ，５１６ｂから漏れ出た光を再び透明部材５１０の内部へ戻す役割がある。上記透明部材５１０の主要領域５２１の底面５２２には、凹部５２５が形成されている。

上記透明部材５１０の主要領域５２１に導かれた光が、底面５２２に形成されている凹部５２５に達すると、光は散乱反射に近い形で反射され、通常の全反射とは異なり急激に光の進行方向が変えられるようになっている。

そして、急激に進行方向が変えられた光は、底面５２２と対向する主要領域５２１の上面５２７において全反射条件を崩された光線となり、透明部材５１０の外へ出射されるようになっている。

図７Ｂは、図７Ａの断面図である。

図７Ｂに示すように、主要領域５２１の凸面形状を有する上面５２７により出射光を集光させ、所望の線的な領域に対して効率よく光を照射させるようにしている。
特許第３６７３０６３号

しかしながら、上記従来の線状光源においては、次のような課題がある。すなわち、上記従来の線状光源においては、底面５２２の凹部５２５にて散乱された光は、その底面５２２に対向する上面５２７から出射されるが、その出射面であるところの上面５２７の長手方向の長さは、透明部材５１０の長手方向の長さから補助領域５２６の部分の長手方向の長さを差し引いた分短くなっている。

というのも、傾斜面５１６ａ、５１６ｂの外側に、光反射部材５１８を配置し、光が透過しないためである。そのため、透明部材５１０の長手方向の長さの大幅な短縮化が困難である。

また、光源５０２が大きくなると、上記傾斜面５１６ａ、５１６ｂを入射光が全反射可能な形状とするためには、傾斜面５１６ａ、５１６ｂの形状を、傾斜面５１６ａ、５１６ｂが長手方向となす角度がより小さくなるように、変更しなければならなくなる。したがって、上記傾斜面５１６ｂが、透明部材５１０の中央に向かって伸びることになり、結果、出射面であるところの上面５２７の長さが短くなる。したがって、透明部材の薄型化・小型化に限界があり、この線状光源装置を備える画像読み取り装置等の装置の小型化が困難になる。

一方、図７Ａに示す装置との比較において、光反射部材を、配置していない線状光源装置を構築した場合、補助領域からの光を透明部材の外へ出射させることが可能である一方、その透明部材の外へ出射した光は、光源からの光が散乱されずに出射した光であるため、主要領域の底面で散乱されて、その底面に対向する上面から出射される光に対して強い光となり、照射領域において長手方向の両端において照度が高くなり、照射光の透明部材の長手方向での照度の均一化をはかれなくなる。

そこで、本発明の課題は、導光体を小さくでき、かつ、出射光の長手方向の出射領域を大きくできて、出射光の照度分布を均一化できる線状光源装置および画像読取装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の線状光源装置は、
光源と、
互いに対向する光出射面および光拡散面を有する本体部と、この本体部につながる一以上の方向変換部とを有する導光体と
を備え、
上記方向変換部は、
上記光源からの光が入射すると共に、上記光出射面の法線方向において上記光出射面と上記光拡散面との間に位置する光入射部を有する第１側面と、
上記光入射部から入射した光のうちの少なくとも一部の光の進行方向を変換して、上記少なくとも一部の光を上記本体部の方に案内する第２側面と
を有することを特徴としている。

本発明によれば、導光体の長手方向の長さに対する光出射面の長手方向の長さの比を大きくすることができる。また、導光体の光出射面に対して垂直方向の長さを短くすることができる。したがって、導光体の薄型化および軽量化を実現することができる。

また、一実施形態では、
上記光入射部から上記方向変換部に入射した光の主光線の光軸と、上記光入射部から上記方向変換部に入射した後、上記方向変換部で変換された光の主光線の光軸とを含む平面は、上記光出射面に対して略平行である。

尚、上記主光線とは、上記光入射部（開口絞り（あるいは物体空間での入射瞳））の中心を通過する光線であり、広義には、斜光線束の中心の光線である。また、上記主光線は、開口絞りを最小にしてもケラレなしに存在する光線で、軸外収差決定の基準光線ともなる。

上記実施形態によれば、光の出射方向の制御性を優れたものにすることができる。

また、一実施形態では、
上記方向変換部の上記第２側面は、上記少なくとも一部の光を全反射することにより上記本体部の方に案内する。

上記実施形態によれば、光源からの光を正確に導光体の本体部の方に案内することができる。また、導光体の外部に光が漏れ出ることによる損失を抑制することができる。

また、一実施形態では、
上記光拡散面は、光拡散性の微小ビーズを含む塗料が塗布された部分を有するか、または、凹凸構造を有する。

上記実施形態によれば、導光体内部の光線の向きを光拡散面にて様々に変えることができて、光拡散面に対向する光出射面にて全反射条件を破って光を取り出すことができる。

また、一実施形態では、
上記導光体の本体部は、略直方体の形状を有し、
上記導光体は、二つの上記方向変換部を備え、
一方の上記方向変換部は、上記本体部の長手方向の一方の側に位置する一方、他方の上記方向変換部は、上記本体部の上記長手方向の他方の側に位置している。

上記実施形態によれば、導光体の両端部に方向変換部が位置しているから、光を、導光体の本体部の長手方向の両側から入射させることができて、出射光の均一化を容易に実現できる。また、白色光などの場合において、色度ばらつき等を緩和させることができる。

また、一実施形態では、
上記導光体の表面において、上記光出射面を除いた部分の少なくとも一部を覆うように配置された第１反射部材を備える。

上記実施形態によれば、上記第１反射部材にて全反射条件が崩れて導光体外へ漏れ出た光を再び導光体内部に戻すことができる。したがって、光出射面からの出射効率を大きくすることができる。

また、一実施形態では、
上記光出射面から出射された光を集光する第２反射部材を備える。

上記実施形態によれば、出射光を光出射面上の所定の領域に集中させることができて、所定領域での照度を飛躍的に向上させることができる。

また、一実施形態では、
上記本体部の上記光出射面の幅方向の寸法が、少なくとも一つの上記方向変換部の上記幅方向の寸法よりも小さい。

上記実施形態によれば、本体部の光出射面の短手方向の長さが小さいから、幅の狭い線状光源を出射することができる。また、光出射面の幅に起因する出射光の拡がりを抑制できるから、光の集光性をよりいっそう向上させることができる。

また、本発明の画像読取装置は、
被画像読取部材の情報を読み取る画像読取部と、
上記線状光源装置から出射された後、上記画像読取部を介して上記被画像読取部材に到達して、上記被画像読取部材で反射された光を受光する受光素子と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、本発明の線状光源装置を備えているから、所定の原稿読取領域に高密度に集光した光を照射することができ、読取のための反射光の光量を大きくすることができる。したがって、読取を正確に行うことができると共に、読取のスピードを上げることができる。また、光源装置の光の出射効率が高いから、光源装置に供給する電力を小さくすることができて、画像読取装置の省電力化を実現することができる。

尚、本発明の線状光源装置において、導光体を構成する全ての面を鏡面とすると、導光体内部の壁面において、光が損失なく反射を繰り返すことができて、光の光出射面からの出射効率を向上させることができる。

また、本発明の線状光源装置において、導光体として透光性部材を用いると、導光体内部での光の損失を抑制できて、光源から出射された光の光量に対する光出射面から出射された光の光量の比を大きくすることができ、光の利用効率を高くすることができる。

また、光源として、個体ばらつきがある発光ダイオードから、より仕様に適切な発光ダイオードを選択すると、最適な発光色を有する光を出射することができる。また、電流・電圧の制御を行うことで光源の明るさ等の制御を行うことが容易になる。また、所望の明るさを得るまでの時間が従来の光源に比べて速いため、光源の起動時間を短縮することができる。

本発明の線状光源装置によれば、導光体の長手方向の長さに対する光出射面の長手方向の長さの比を大きくすることができる。また、導光体の光出射面に対して垂直方向の長さを短くすることができて、導光体の格段なる薄型化を実現することができる。

また、本発明の画像読取装置によれば、所定の原稿読取領域に高密度に集光した光を照射することができ、読取のための反射光の光量を大きくすることができる。したがって、読取を正確に行うことができると共に、読取のスピードを上げることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

以下では、本発明の照明装置の例として、光源としてＬＥＤを用いた照明装置について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態の構成に限定されるもではないことは勿論である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の線状光源装置の一部分を示す長手方向の模式断面図である。

この線状光源装置は、導光体１と、光源２とを備え、上記導光体１は、本体部４と、方向変換部３を有する。

上記導光体１の本体部４は、略直方体状の細長い形状を有している。また、上記方向変換部３は、本体部４につながり、導光体１の端部をなしている。

図１に示すように、上記方向変換部３は、第１側面７および第２側面８を有する。上記第１側面７は、光入射部５を有する。上記光源２は、光入射部５の近傍に配置されている。詳しくは、上記光源２は、光入射部５に直接接触するか、または、光入射部５に接触する透光性の部材に接触するように、光入射部５に間隔をおいて位置している。

上記第２側面８は、その第２側面８に垂直な平面における切断面（図１Ａの断面図）において、導光体１の先端に行くにしたがって、第１側面７からの距離が短くなる曲面からなっている。上記第２側面８は、全反射の原理によって、光源２からの光を、導光体１の長手方向の中央部側に全反射させるようになっている。

図１Ｂは、図１ＡのＡＡ’線断面図である。

図１Ｂに示すように、上記導光体１の本体部４は、光出射面１１、光拡散面１２、端面１３（図１Ａ参照）、第１側面１４および第２側面１５を有する。上記光出射面１１は、図１Ｂの紙面において上側に位置し、光を出射するようになっている。また、上記光拡散面１２は、光拡散部２２を有し、図１Ｂの紙面において下側に位置している。上記光拡散面１２は、光を拡散するようになっている。

上記端面１３は、方向変換部３に導光体１の長手方向に対向する面であり、導光体１の端面を構成している。また、上記第１側面１４および第２側面１５は、略矩形状の面であり、上記第１側面１４および第２側面１５の長手方向は、導光体１の長手方向に一致している。上記第１側面１４および第２側面１５は、導光体１の長手方向の側面を構成している。

上記光源２は、発光ダイオード(ＬＥＤ)からなっている。発光ダイオードは、多数の発光ダイオードのうちから、その出射光の強度や色度が、仕様において好ましいものが選ばれている。発光ダイオードは小型化が進んでいるから、光源２の実装体積を小さくすることができる。また、従来の蛍光管光源等に比べ、立ち上がり特性が早く、省電力化を実現することができる。また、発光ダイオードに比較して、単色性・指向性を有するレーザーダイオード（ＬＤ）を用いても良い。

上記光源２からの光は、方向変換部３にて全反射され、その光の進行方向は、導光体１の長手方向の成分を有する方向に変えられるようになっている。上記光出射面１１は、光入射部５から方向変換部３に入射した光の主光線の光軸と、光入射部５から方向変換部３に入射した後、方向変換部３で変換された光の主光線の光軸とを含む平面に対して略平行になっている。ここで、上記主光線とは、光入射部５（開口絞り（あるいは物体空間での入射瞳））の中心を通過する光線であり、広義には、斜光線束の中心の光線である。また、上記主光線は、開口絞りを最小にしてもケラレなしに存在する光線で、軸外収差決定の基準光線ともなる。尚、上記方向変換部３の第２側面部８は、完全な全反射面であっても良く、また、完全な全反射面でなくて、必ずしも全ての光線を全反射させる形状となっていなくても良い。

上記方向変換部３が、完全な全反射面でない場合、図中には図示していないが、方向変換部３の第２側面８の外側に反射部材を配置することで、方向変換部３から外にもれ出た光を再び導光体１の中に戻すことが可能になる。そうすることにより、光源２の位置がずれる等して、光源２からの光が、第２側面８にて全反射条件を満たさなくなった場合でも、出射光の増減に大きな影響を与えることを防止できる。更に、過度に、上記第２側面８を大きくする必要がないから、導光体１の小型化を促進できる。

尚、曲面からなる第２側面８の外側に反射部材を配置する替わりに、曲面からなる方向変換部の第２側面の外側に金属蒸着を施して、ミラーを形成するようにしても良い。

本実施形態によれば、曲面からなる第２側面８（紙面の法線方向に延在）が、光出射面（紙面に平行な面）１１に対して垂直であるから、第２側面８に沿うように反射部材を配置したり、曲面からなる方向変換部の第２側面に金属蒸着加工を施しても、光出射面１１の面積の大きさに一切影響しない。尚、上記反射部材は、正反射成分の多い金属等でも良いし、例えば、白色樹脂等の拡散成分の多い反射部材であっても良い。

図１Ｃは、図１Ａ,Ｂに１４で示す本体部４の第１側面側から見た際の、導光体１内の光線の進行を示す模式図である。

図１Ｃに示すように、上記光入射部５は、本体部４の第１側面１４につながる方向変換部３の第１側面７に形成されている。また、図１Ｃに示すように、上記方向変換部３により進行方向を変えられた光は、導光体１の内部を、光出射面１１、光拡散面１２、第１側面１４、第２側面で全反射を繰り返しながら進行するようになっている。

尚、上記光出射面１１、光拡散面１２、端面１３、第２側面１４および第２側面１５は、鏡面加工が施されていることが望ましい。ここでいう鏡面加工には、研磨加工による場合や、切削もしくは成型による場合であっても、得られた面が鏡面に類する滑らかな表面になる場合も含まれる。上記光出射面１１、光拡散面１２、端面１３、第２側面１４および第２側面１５を、鏡面加工面とすることで、光が導光体１の内部を進行するときのエネルギー損失を抑制することができる。

上記導光体１の中を進行する光線は、光拡散面１２の拡散部２２に達すると散乱反射され、光線の多くは、大きく進行方向が変化する。具体的には、上記拡散部２２は、鏡面上に微小ビーズを含む塗料の印刷パターンを形成することにより形成されることができる。また、上記拡散部２２は、光拡散面１２に凹凸の立体構造を形成することにより、形成されることができる。

印刷による形成を行った場合においては、拡散部２２を、高速かつ安価に安定して形成できる。一方、凹凸の立体構造の形成を行った場合においては、導光体を成型で作成する場合において、型に予め凹凸を形成しておくことにより、導光体形状の形成と同時に、拡散部２２の形成を行うことができる。

上記拡散部２２の配列パターンは、光出射面１１から出る光の照度分布が、所望の分布となるように、最適化されている。

例えば、配列パターンとしては、導光体１の軸方向（長手方向）に、光源１に近い部分から遠い部分に行くにしたがって、拡散部２２の密度が密になるようなパターンがある。

具体的には、例えば、図１Ａに示すように、拡散部２２を、上記軸方向（長手方向）に繰り返される凹凸形状とした場合、光源２に近い部分から遠い部分に行くにしたがって、凹凸の間隔が徐々に長くなるパターンがある。

上記拡散部２２の構造は、大きさは同じでなくとも良い。例えば、凹凸形状を例に説明すると、凹凸において、本体部４の軸方向（長手方向）における寸法は、同一でなくても良い。また、上記拡散部２２を、凹凸形状で構成する場合には、凸部および凹部の数についての制限もない。上記拡散部２２は、出射光が所望のものになるように、適宜最適な形状で最適な数形成され、また、最適な場所に配置されれば良い。

上記光出射面１１の各部分において、光出射面１１に到達した光の一部は、光出射面１１に到達した際、全反射の条件を満たさず、導光体１から出射される。

また、上記拡散部２２で散乱反射された光の一部は、光出射面１１に達する前に光出射面１１以外の面に達した後、外部に漏れ出ることになる。上記光出射面１１以外の面においては、光が外側に漏れると所望の線状光源を得るうえでは好ましくない。

上記第１側面１４および第２側面１５の外側に、反射部材を設置すると、全反射条件が崩れて面の外側に出る光を再び導光体１の中へ戻すことが可能になり、上記光出射面１１以外の面における光の漏れを抑制することができる。

また、全反射条件を崩さずに導光体１の内部を進行し続ける光は、導光体１の端面１３に達することになる。上記端面１３に達する光の割合は、導光体１の幅、長さおよび拡散面１２の配置等に依存する。

上記端面１３を鏡面加工面とし、その外部に反射部材を配置するか、または、端面１３の外側に金属蒸着等によるミラー加工を行うことで、端面１３からの光の漏れを抑え、端面１３に達した光を、再び導光体１の内部に戻すことができる。このようにして、端面１３に達した光を、導光体１の内部に戻して、出射光として利用可能にすることにより、導光体１から出射する光の光量を増大させることができる。

図２は、上記従来例の線光光源装置の照度分布の一実験例と、本発明の一実施形態の線状光源装置の照度分布の一実験例とを同時に示す比較図である。

図２において、横軸は、導光体の軸方向（長手方向）の原点Ｏからの距離であり、原点０の位置は、導光体の端部の位置である。また、縦軸は、導光体の軸方向の位置における直上の照度である。

図２に示すように、従来の線状光源装置においては、Ａに指し示すように、導光体の端部において、非常に照度が高いピークを示している。

また、本発明の一実施形態の線状光源装置において、均一な照度が得られる軸方向の領域（図２では、この領域をＢで示す）は、従来の線状光源装置において、均一な照度が得られる軸方向の領域（図２では、この領域をＣで示す）よりも格段に長くなっている。

このことから、本発明の線状光源装置によれば、従来例の装置と比較して、従来例の装置と軸方向の長さが同一である場合において、均一な照度が得られる領域を格段に長くすることができて、より広い範囲での均一な照度分布を得ることができる。したがって、従来と比較して、出射光の長手方向の照度の均一性を格段に向上させることができる。

本実施形態の線状光源装置によれば、従来の装置のように、局所的に非常に照度が高くなる領域がないから、照射光を、原点の位置からの距離にあまり依存せずに、軸方向（長手方向）の全域に亘って、略均一にすることができ、美しい線光源を照射することができるのである。

（第２実施形態）
図３Ａは、第２実施形態の線状光源装置における図１Ａに対応する図である。

この線状光源装置は、導光体１０１と、第１光源１０２と、第２光源１０３とを備える。

第２実施形態の線状光源装置は、本体部１０６と、二つの方向変換部（第１方向変換部１０４および第２方向変換部１０５）を備え、導光体１０１の軸方向（長手方向）の両端部に第１方向変換部１０４および第２方向変換部１０５を有している点が、導光体１の一方の端部のみにしか方向変換部３を有さない第１実施形態の線状光源装置と異なる。

上記第２実施形態の線状光源装置は、光線が、導光体１０１の両端部から導光体１の内部に入射される構成となっている。上記光源１０２,１０３を、導光体１０１の両端部に配置することで、片側から光線を入射させる場合と比較して、同等の出射光の照度を得る場合において、二つの光源１０２,１０３の夫々の必要な光量を半減させることが可能になる。

一般的に、光源は、光量が大きなものほど、体積が大きくなったり、発熱が大きくなる傾向がある。

第２実施形態の線状光源装置によれば、導光体１０１の長手方向の両端部に、光源１０２,１０３を配置しているから、第１実施形態の線状光源装置で使用されている光源２と比較して、各光源１０２,１０３のサイズを格段に小さくすることができる。すなわち、第１および第２光源１０２,１０３として、出射光量が、第１実施形態の線状光源装置の光源２の出射光量の約半分の小型の光源を使用することができるから、線状光源装置を、軸方向の対称性に優れた形状にできると同時に、よりコンパクトにすることができる。

また、次に説明するように、軸方向の位置における光量のバラツキや色度のバラツキが小さくなる。

図３Ｂは、第２実施形態の線状光源装置における図１Ｃに対応する図である。

第２実施形態の線状光源装置では、線状光源装置の軸方向の垂直二等分面に対して面対称に光源１０２,１０３を配置し、線状光源装置が、上記垂直二等分面に対して面対称な構成であるから、図３Ｂに示すように、第１光源１０２と、第２光源１０３とが同一である場合、上記垂直二等分面の両側で、出射される光が対称になる。したがって、線状光源装置において、軸方向の位置における光量のバラツキや色度のバラツキが小さくなる。

また、図３Ｂに示すように、第２実施形態の線状光源装置の出射光は、両側の光源１０２,１０３からの光が重なりによって形成される。したがって、両端の光源の間で、すなわち、第１光源１０２と第２光源１０３との間で、出射光量のばらつきや色度のばらつきがあったとしても、出射光ではそれらが混ざり合って平均化された状態となるため、光源の性能バラツキを格段に小さくすることができる。

尚、上記第２実施形態の線状光源装置によれば、線状光源装置の端部の夫々に、１個の光源１０２,１０３を配置したが、この発明では、端部の夫々に２個以上の光源を配置しても良い。また、一方の端部に配置される光源の数と、他方の端部に配置される光源の数とが異なっていても良く、一方の端部に配置される光源の種類と、他方の端部に配置される光源の種類とが、同じであっても良く、また、異なっていても良い。尚、使用する光源に合わせて、導光体の形状と、拡散部の拡散パターンを最適化することは、言うまでもない。そして、最適化を行うことによって、線状光源装置の照度分布を、所望の照度分布にすることができる。

（第３実施形態）
図４Ａは、第３実施形態の線状光源装置の図１Ａに対応する図である。また、図４Ｂは、図４ＡのＡＡ’線断面図であり、第３実施形態の線状光源装置の図１Ｂに対応する図である。また、図４Ｃは、第３実施形態の線状光源装置を、光入射部側の側面の外から見たときの図である。

第３実施形態の線状光源装置は、導光体１の周辺に、第１反射部材４６および第２反射部材４７を配置した点のみが第１実施形態の線状光源装置と異なる。

第３実施形態の線状光源装置では、第１実施形態の線状光源装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第３実施形態の線状光源装置では、第１実施形態の線状光源装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の線状光源装置と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

図４Ａに示すように、上記第１反射部材４６は、導光体１の周囲に配置されている。また、図４Ｂに示すように、上記第２反射部材４７は、第１反射部材４６につながっている。また、図４Ｃに示すように、上記第２反射部材４７は、導光体１の光出射面に対して光拡散面側とは反対側に配置されている。図１Ｂに示す軸方向に垂直な方向の断面において、上記第２反射部材４７は、断面逆八字状の形状、すなわち、光拡散面２１２から光拡散面２１２の法線方向に離れるにしたがって末広がりの形状を有している。

上記第１反射部材４６は、導光体１の外側に光がもれるのを防ぐために配置している。一方、上記第２反射部材４７は、光出射面１１から出射された出射光の向きを制御するために配置している。

光拡散面にて散乱反射された光のうちで、光出射面１１にて全反射条件を満たさない光が、導光体１の外側に出射光として出射されるが、上記第１反射部材４６がない場合においては、出射光の一部が、光出射面の法線方向に出射されず、大きく拡がって出射されることがある。そのような場合だと、長手方向に垂直な方向である幅方向の光線の拡がりが大きくなるから、狭幅の線状の照度分布を得ることが必要である場合に、所望の光を得ることができなくなる。

本実施形態のように、断面略八字状の第２反射部材４７を、導光体１の光出射面に対して光拡散面側とは反対側に配置すると、図４Ｂに示すように、外側に拡がる光線の進行方向を、適宜適切に変更させることができて、光出射面１１に対して法線方向の光線成分を増大させることができる。

尚、図４Ｂに、幅方向の線状の照度分布を得るための第２反射部材４６に示しているが、この発明では、長手方向の線状の照度分布を得るための反射部材を、幅方向に延在する第１反射部材４６の部分（具体的には、図４Ｂに５３で示す部分）に接続するように設けても良いことは、言うまでもない。すなわち、幅方向でなくて、長手方向に対しても、光線の拡がりを抑えるために、第２反射部材を配置することも可能である。

上記第１および第２反射部材４６,４７の材質としては、例えば、アルミ板のような正反射成分が多い材料を用いても良いし、白色樹脂のような拡散成分が多い材料を用いても良い。

尚、長手方向に垂直な方向の平面に対する切断面において、第１反射部材４６の延長面と第２反射部材４７とが成す角度（図４Ｂにθで示す角度）が、仕様に基づいて適宜調整されることは言うまでもない。すなわち、上記θで示す角度は、要求される線状光線特性によって最適化されるものである。尚、上記第２反射部材は、図４Ｂに示す断面において、略逆八字状の形状でなくて、第１反射部材の延長面上に位置していても良く、また、断面略八字状の形状であっても良い。

また、第２反射部材４７の材質は、第１反射部材４６と同様にいかなる反射材料を用いてもよいが、第２反射部材４７の材質として、正反射成分の多い材質を用いると、出射光４３の光線の向きの制御容易性を向上させることができる。

尚、上記第３実施形態の線状光源装置は、第１実施形態の導光体１を覆う第１反射部材４６と、出射光の向きを制御する第２反射部材４７とを有していたが、この発明の線状光源装置では、第１反射部材と第２反射部材とのうちのどちらか一方が省略されても良いことは言うまでもない。

また、上記第３実施形態の線状光源装置では、第１実施形態で使用された導光体１を囲むように、また、導光体１から出射された光の向きを制限するように、反射部材を配置したが、この発明では、第２実施形態で使用された導光体１０１（図３Ａ参照）を囲むように、また、導光体１から出射された光の向きを制限するように、第１反射部材および第２反射部材の少なくとも一方を、導光体１０１の周辺に配置しても良いことは、言うまでもない。尚、第１実施形態および第２実施形態の導光体１,１０１のどちらに反射部材を配置する場合においても、長手方向の両端部または両端部のうちのどちらか一方の端部に、幅方向に延在する第１反射部材を配置する一方第２反射部材を配置しなくても良く、または、幅方向に延在する第１反射部材および第２反射部材を配置しても良いことは、言うまでもない。

（第４実施形態）
図５Ａは、第４実施形態の線状光源装置の図１Ａに対応する図である。また、図５Ｂは、図５ＡのＡＡ’線断面図である。

この線状光源装置では、導光体２０１の本体部２１４における導光体２０１の幅方向の長さが、方向変換部２０３の上記幅方向の長さよりも小さくなっている。すなわち、導光体１は光出射面の幅方向の長さが、方向変換部２０３の光出射面の幅方向の長さに対して小さくなっている。

図５Ａに示すように、方向変換部２０３は、光入射部２０５側の側面に、断面直線状の傾斜面２５８を有している。この傾斜面２５８は、導光体２０１の光入射部２０５側とは反対側において、本体部２１４につながっている。

尚、方向変換部は、光入射部側の側面に、断面直線状のテーパ面を有していても良いし、曲面を有していても良い。方向変換部は、本体部につながる形状であれば如何なる形状を有していても良い。また、図５Ａには、図示していないが、傾斜面２５８の外側に、反射部材を配置したり、傾斜面２５８に金属蒸着等によりミラー加工を行っても良い。尚、上記方向変換部２０３において、光入射部２０５側とは反対側の側面２０９は、第１実施形態で説明したのと同様の曲面からなっている。

また、図５Bに示すように、上記本体部２１４の光出射面２１１の幅は、導光体２０１の高さよりも小さくなっている。このようにすると、出射光２５３の拡がりを抑制することができて、より狭幅の線状光を、出射することができる。すなわち、集光効率を格段に向上させることができるのである。

図５Ｂに示すように、第４実施形態においても、導光体２０１の周辺に、第１反射部材２５６と、第２反射部材２５７とを配置している。このようにして、光の導光体２０１からの漏れに伴う損失を抑制すると共に、出射光の集光効率を向上させるようにしている。

第４実施形態の線状光源装置によれば、導光体２０１の本体部２１４における導光体２０１の幅方向の長さが、方向変換部２０３の上記幅方向の長さよりも小さいから、図５Ｂに示すように本体部２１４の光出射面２１１の幅を狭くしているにも拘わらず、方向変換部２０３のサイズを、大きくすることができて、方向変換部２０３の光入射部２０５側とは反対側の側面２０９に到達した光を、その側面２０９で全反射させることが容易になる。

また、第４実施形態の線状光源装置によれば、方向変換部２０３において本体部２１４の光出射面２１１とつながる方向変換部２０３の面２７０（図５Ａ参照）は、光出射面として使用することができ、また、光出射面２１１と対向する光拡散面２１２における拡散部２５２は、方向変換部２０３において主要領域２１４の光拡散面２１１とつながる面２７１（図５Ａ参照）の少なくとも一部にまで配置されることができる。したがって、方向変換部２０３の光入射部２０５側とは反対側の側面２０９が大きくなり、本体部２１４の光出射面２１１の長手方向の長さが短くなったとしても、光出射面領域の長手方向の長さは短くなることがなく、出射光５３の照射領域の長手方向の寸法が小さくなることがない。

また、第４実施形態の線状光源装置によれば、導光体２０１の大部分を占める本体部２１４を小さくすることができるから、導光体１を、軽量コンパクトに構成することができる。

（第５実施形態）
図６は、第５実施形態の画像読取装置を示す模式図である。

この画像読取装置は、本発明の一実施形態の第１線状光源装置３０１と、本発明の一実施形態の第２線状光源装置３０２と、カバーガラス３０３と、ミラー３６６とを備える。

読取原稿は、カバーガラス３０３上に配置されるようになっている。上記カバーガラス３０３の線状光源装置３００,３０１側とは反対側の表面の一部上には、画像読取部としての画像読取領域３６４が存在している。

上記第１線状光源装置３００と、第２線状光源装置３０１とは、画像読取領域３６４の垂直二等分面に対して略面対称に配置されている。図６に示すように、上記各線状光源装置３００,３０１において、上記垂直二等分面から遠い方の側面側に配置された第２反射部材３７１,３７２は、その遠い方の側面側に配置された第１反射部材３８１,３８２の延長上に位置し、第１反射部材３８１,３８２と一体になっている。上記垂直二等分面から遠い方の側面側に配置された第２反射部材３７１,３７２は、略上記垂直二等分面に対して平行になっている。

一方、上記各線状光源装置３００,３０１において、上記垂直二等分面から近い方の側面側に配置された第２反射部材３７３,３７４は、各導光体３９０,３９１の光拡散面３９３,３９４から離れるにしたがって、上記垂直二等分面側に近づくように傾いている。また、上記垂直二等分面から近い方の側面側に配置された第１反射部材３８３,３８４は、第２反射部材３７３,３７４につながり、略上記垂直二等分面に対して平行になっている。

また、上記ミラー３６６は、略上記垂直二等分面上に位置し、カバーガラス３０３の表面に対して傾いている。

上記構成において、原稿読取領域を挟み込む形で配置された各導光体３９０,３９１から出射された出射光３６２は、各線状光源装置３００,３０１の二つの第２反射部材３７１,３７２,３７３,３７４により進行方向を制限されて、狭幅の原稿読取領域３６４上の原稿に照射される。

照射された原稿からの反射光３６５はミラー３６６で反射され、縮小光学系（図示せず）を通過してラインセンサ（図示せず）に導かれる。この一連の動作を、光源ユニット３５０を走査させながら行うことで、原稿の画像情報を逐次ラインセンサの受光素子で受光して、ラインセンサで読み込む。そして、この読み込みに基づいて、原稿の２次元画像を出力するようになっている。

本構成の画像読取装置においては、線状光源装置３００,３０１を、小型かつ薄型化すると同時に、線状光源装置３００,３０１から、所望の出射光を得ることができるから、光源ユニット３５０の小型化および軽量化を実現することができる。

また、上記線状光源装置３００,３０１において、高効率かつ省電力を実現できるから、画像読取装置全体の消費電力を抑制することができる。

また、上記線状光源装置３００,３０１の光源として発光ダイオードを用いることができるから、従来の蛍光管による線状光源と比較して立ち上がり時間を劇的に短縮させることができる。

また、二つの線状光源装置３００,３０１を備えるから、二つの線状光源装置３００,３０１の間で、照度や色度にばらつきがあったとしても、そのばらつきを、原稿面領域において平均化でき、そのばらつきを緩和させることができる。

尚、本実施形態における、線状光源装置３００,３０１の配置および反射部材３７１,３７２,３７３,３７４,３８１,３８２,３８３,３８４の配置は、あくまでも一例であり、本実施形態に対して、適宜かつ最適に、線状光源装置の配置変更や、線状光源装置自体に変更を施すことができることは言うまでもない。

また、光源ユニット内において、線状光源装置の数は、２本に限らず、１本または３本以上であっても良い。

例えば、縮小型光学系による画像読取装置でなく密着型読取装置においては、原稿面領域での必要照度はより低くてもよいので、線状光源は１本で装置を形成するほうが、装置の簡略化・小型化・低コスト化を行うことが可能である。

尚、本発明による線状光源装置は、上述したように画像読取装置の光源として用いることができる他、例えば、カラーおよびモノクロスキャナ、ファクシミリ、複写機、およびこれらの複合機の原稿読取用光源として使用することができる。また、本発明による線状光源装置は、従来の蛍光管との置き換え利用が可能であり、各種照明および液晶テレビ等で用いられる液晶バックライト用光源として使用することができる。

尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれることは勿論である。

本発明の第１実施形態の線状光源装置の一部分を示す長手方向の模式断面図である。 図１ＡのＡＡ’線断面図である。 図１Ａ,Ｂの第１側面１４から見た際の、導光体１内の光線の進行を示す模式図である。 上記従来例の線光光源装置の照度分布の一実験例と、本発明の一実施形態の線状光源装置の照度分布の一実験例とを同時に示した比較図である。 第２実施形態の線状光源装置における図１Ａに対応する図である。 第２実施形態の線状光源装置における図１Ｃに対応する図である。 第３実施形態の線状光源装置の図１Ａに対応する図である。 図４ＡのＡＡ’線断面図である。 第３実施形態の線状光源装置を、光入射側の側面の外から見たときの図である。 第４実施形態の線状光源装置の図１Ａに対応する図である。 図５ＡのＡＡ’線断面図である。 第５実施形態の画像読取装置を示す模式図である。 従来の線状光源装置の長手方向の断面図である。 従来の線状光源装置の照射光の集光の様子を示す模式図である。

符号の説明

１,１０１,２０１,３９０,３９１ 導光体
２,１０２,１０３ 光源
３,１０４,１０５,２０３ 方向変換部
４,１０６,２１４ 本体部
５,２０５ 光入射部
１１,２１１ 光出射面
１２,２１２,３９３,３９４ 光拡散面
４６ 第１反射部材
４７ 第２反射部材
３０１,３０２ 線状光源装置

Claims (9)

1. 光源と、
   互いに対向する光出射面および光拡散面を有する本体部と、この本体部につながる一以上の方向変換部とを有する導光体と
   を備え、
   上記方向変換部は、
   上記光源からの光が入射すると共に、上記光出射面の法線方向において上記光出射面と上記光拡散面との間に位置する光入射部を有する第１側面と、
   上記光入射部から入射した光のうちの少なくとも一部の光の進行方向を変換して、上記少なくとも一部の光を上記本体部の方に案内する第２側面と
   を有することを特徴とする線状光源装置。
2. 請求項１に記載の線状光源装置において、
   上記光入射部から上記方向変換部に入射した光の主光線の光軸と、上記光入射部から上記方向変換部に入射した後、上記方向変換部で変換された光の主光線の光軸とを含む平面は、上記光出射面に対して略平行であることを特徴とする線状光源装置。
3. 請求項１または２に記載の線状光源装置において、
   上記方向変換部の上記第２側面は、上記少なくとも一部の光を全反射することにより上記本体部の方に案内することを特徴とする線状光源装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の線状光源装置において、
   上記光拡散面は、光拡散性の微小ビーズを含む塗料が塗布された部分を有するか、または、凹凸構造を有することを特徴とする線状光源装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の線状光源装置において、
   上記導光体の本体部は、略直方体の形状を有し、
   上記導光体は、二つの上記方向変換部を備え、
   一方の上記方向変換部は、上記本体部の長手方向の一方の側に位置する一方、他方の上記方向変換部は、上記本体部の上記長手方向の他方の側に位置していることを特徴とする線状光源装置。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の線状光源装置において、
   上記導光体の表面において、上記光出射面を除いた部分の少なくとも一部を覆うように配置された第１反射部材を備えることを特徴とする線状光源装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の線状光源装置において、
   上記光出射面から出射された光を集光する第２反射部材を備えることを特徴とする線状光源装置。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載の線状光源装置において、
   上記本体部の上記光出射面の幅方向の寸法が、少なくとも一つの上記方向変換部の上記幅方向の寸法よりも小さいことを特徴とする線状光源装置。
9. 請求項１から８までのいずれか１項に記載の線状光源装置と、
   被画像読取部材の情報を読み取る画像読取部と、
   上記線状光源装置から出射された後、上記画像読取部を介して上記被画像読取部材に到達して、上記被画像読取部材で反射された光を受光する受光素子と
   を備えることを特徴とする画像読取装置。

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