CN103528022A

CN103528022A - 导光体

Info

Publication number: CN103528022A
Application number: CN201310276296.5A
Authority: CN
Inventors: 赤堀优一
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc; Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2014-01-22
Also published as: US20140009967A1; JP2014011152A; US8870435B2

Abstract

本发明提供一种导光体，该导光体能够有效利用光源放射的光。导光体主体（42）具有端面（S1、S2）及侧面（S3），并且沿y轴方向延伸。突起部（44）具有端面（S4）及侧面（S5），并且从端面（S1）向y轴的负方向突出。光源（50）安装在突起部（44）的y轴负方向一侧的端部（84）。光源（50）放射的光的一部分在从突起部（44）的侧面（S5）向突起部（44）外射出之后，从端面（S1）向导光体主体（42）内射入。

Description

导光体

技术领域

本发明涉及一种导光体，更特定地，涉及一种应用于图像读取装置的导光体。

背景技术

作为具有现有导光体的光源装置，已知有例如图8所示的光源装置500。图8是具有现有导光体502的光源装置500的截面结构图。

如图8所示，光源装置500具有导光体502、光源504及反射部件506。导光体502由透明树脂构成，沿图8的左右方向延伸。在导光体502的下表面，形成有将导光体502内的光向上方反射的棱镜。光源504与导光体502的左端相对。另外，反射部件506包围导光体502与光源504之间的间隙。

在如上结构的光源装置500中，光源504放射的光经由导光体502的左端射入导光体502内。此时，要从导光体502与光源504之间的间隙向光源装置500外透出的光在反射部件506上发生反射，从导光体502的左端射入导光体502内。射入导光体502内的光在导光体502内一边反复进行全反射一边向右方前行，在形成于导光体502的棱镜上向上方反射。在光源装置500中，由于设有反射部件506，因此可抑制光从导光体502与光源504之间的间隙向光源装置500外透出。

在光源装置500中，使用反射部件506抑制光的透出。反射部件506在反射光时吸收光的一部分。因此，在光源装置500中，不能有效利用光源504放射的光。

另外，作为涉及现有导光体的发明，已知有例如专利文献1所记载的照明光学系统。在该照明光学系统中，不使用反射部件而通过全反射将光封闭在导光机构内。但是，在专利文献1所记载的照明光学系统中，光不从导光机构的长度方向一端射入，而是从导光机构的下表面射入。因此，在专利文献1中，没有关于在光从长度方向一端射入的导光体中有效利用光源放射的光这种情况的记载。

专利文献1：（日本）特开2005-123675号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种导光体，该导光体是光从长度方向一端射入的导光体，能够有效利用光源放射的光。

本发明一种形态的导光体，其特征在于，具有：导光体主体，其形状为在一个方向上长的形状，该导光体主体具有第一端面、第二端面及将该第一端面与该第二端面连接的第一侧面，并且，该导光体主体在从该第一端面朝向该第二端面的规定方向上延伸；突起部，其是与所述导光体主体连接的突起部，具有位于所述规定方向的相反方向一侧的第三端面及将该第三端面与所述第一端面连接的第二侧面，并且，该突起部从所述第一端面朝向该规定方向的相反方向突出；光源相对于所述第三端面放射光，所述光源放射的光的一部分在从所述第二侧面向该突起部外射出之后，从所述第一端面向所述导光体主体内射入，然后，从所述第一侧面向该导光体外射出。

附图说明

图1是具有本发明一实施方式的导光体的图像读取装置的结构图。

图2是光源装置的导光体的外观立体图。

图3是光源装置的A-A截面结构图。

图4是具有第一变形例的导光体的光源装置的截面结构图。

图5是具有第二变形例的导光体的光源装置的截面结构图。

图6是具有第三变形例的导光体的光源装置的截面结构图。

图7是第四变形例的导光体的截面结构图。

图8是具有现有导光体的光源装置的截面结构图。

附图标记说明

40、40a～40d 导光体

42 导光体主体

44、44’ 突起部

46 反射部

50 光源

52 电路基板

具体实施方式

以下，对具有本发明一实施方式的导光体的图像读取装置进行说明。

<图像读取装置的结构>

图1是具有本发明一实施方式的导光体的图像读取装置10的结构图。以下，将铅直方向定义为z轴，将滑块单元18、20的移动方向(即，副扫描方向)定义为x轴。并且，将与x轴及z轴正交的方向(即，主扫描方向)定义为y轴。

如图1所示，图像读取装置10具有主体12、原稿盖板14、稿台玻璃16、滑块单元18、20、成像透镜22及摄像元件24。

主体12是设有原稿盖板14、稿台玻璃16、滑块单元18、20、成像透镜22及摄像元件24的长方体状的壳体。稿台玻璃16是安装在设于主体12的z轴正方向一侧的开口中的长方形状的透明板。原稿P以读取面朝向z轴负方向一侧的状态载置在稿台玻璃16的上表面上。

如图1所示，原稿盖板14起如下作用，即，覆盖在原稿P上，使原稿P与稿台玻璃16紧密接触。

在读取原稿P时，如图1所示，滑块单元18借助未图示的电动机、皮带及皮带轮等移动机构，沿原稿P向x轴正方向一侧以速度V移动。如图1所示，滑块单元18包括光源装置27及反射镜28、29。

光源装置27向原稿P及反射镜28放射光，例如由LED及导光体的组合构成。在后面对光源装置27的具体情况进行说明。反射镜28使光源装置27放射的光向原稿P反射。如图1所示，反射镜29将在原稿P上反射的光B向x轴负方向一侧(滑块单元18的滑动方向一侧)反射。

在读取原稿P时，如图1所示，滑块单元20借助未图示的电动机、皮带及皮带轮等移动机构，沿原稿P向x轴正方向一侧以速度V/2移动。滑块单元20包括反射镜30、32。

反射镜30使在反射镜29上反射的光B向z轴负方向一侧反射。反射镜32使在反射镜30上反射的光B向x轴正方向一侧反射。

成像透镜22使由光B得到的光学像在摄像元件24中成像。摄像元件24是接受在反射镜32上反射的光B的受光元件。具体来说，摄像元件24是具有沿y轴延伸的一维摄像区域，且通过扫描由成像透镜22形成的光学像来读取原稿P的像的CCD摄像机等的线传感器。

<光源装置的结构>

以下，参照附图对光源装置27的结构进行说明。图2是光源装置27的导光体40的外观立体图。图3是光源装置27的A-A截面结构图。在图3中，x轴及z轴以y轴为中心逆时针旋转约45度而得到的轴分别被称为X轴及Z轴。Z轴与光源装置27向原稿P放射光的方向一致。

如图2及图3所示，光源装置27具有导光体40、光源50及电路基板52。

如图2及图3所示，导光体40具有导光体主体42及突起部44，并且具有在y轴方向上长的形状。导光体主体42是具有端面S1、S2及侧面S3的圆柱状的透明部件。端面S1是位于导光体主体42的y轴负方向一侧的圆形面。端面S2是位于导光体主体42的y轴正方向一侧的圆形平面。侧面S3是将端面S1与端面S2连接的曲面。这样，导光体主体42在从端面S1向端面S2的方向上(即，向y轴正方向)延伸。

另外，如图3所示，导光体4具有反射部46。反射部46设在侧面S3的Z轴负方向一侧的部分，并由沿y轴排列的多个棱镜构成。各棱镜在从X轴方向俯视时形成为三角形状。由此，反射部46将导光体主体42内的光向导光体主体42外反射。在本实施方式中，反射部46使光向Z轴正方向一侧反射而向原稿P放射光，并使光向x轴负方向一侧反射而向反射镜28放射光。另外，反射部46不限于棱镜，也可以是白色树脂面，也可以利用白色树脂面进行漫反射。

突起部44与导光体主体42连接，并且从端面S1的中心向y轴负方向一侧突出。突起部44的与y轴正交的截面越向y轴正方向一侧越变大。在本实施方式中，突起部44形成为越向y轴正方向一侧直径越变大的圆锥台状。另外，突起部44的中心轴与导光体主体42的中心轴一致。

另外，如图2及图3所示，突起部44具有端面S4及侧面S5。端面S4是突起部44的y轴负方向一侧的面。侧面S5是将突起部44的端面S4与导光体主体42的端面S1连接的侧面。如图3所示，端面S4是形成向y轴正方向一侧凹入的凹部的曲面。在本实施方式中，端面S4形成为球面。

电路基板52是设有用于驱动光源50的驱动电路的基板，是矩形状的平板。电路基板52以垂直于y轴的方式与突起部44的端面S4相对配置。另外，除设有光源50的基板以外，还可以将设有驱动电路的基板设于导光体40的外部，设有驱动电路的基板经由电缆与设有光源50的基板连接。

光源50例如由LED构成，安装在电路基板52的y轴正方向一侧的主面上。如图3所示，光源50收纳在由端面S4形成的凹部内。光源50的发光面配置在形成为球面状的端面S4的中心。而且，在由端面S4形成的凹部内填充有透明树脂。另外，在凹部内也可以存在空气层来代替透明树脂。光源50向y轴正方向一侧、Z轴正方向一侧及负方向一侧以及X轴正方向一侧及负方向一侧放射光。即，光源50以y轴为中心向180度的角度范围内放射光。如图3所示，光源50放射的光经由端面S4射入突起部44内。

以下，参照图3对光源装置27的光的路径的具体情况进行说明。

光源50以y轴为中心向180度的角度范围内放射光。并且，如图3所示，相对于侧面S5以空气层与导光体40的临界角以上的角度射入的光B1在侧面S5发生反射而射入导光体主体42内。然后，光Bl在导光体主体42的侧面S3反复发生全反射，同时到达反射部46。然后，光Bl被反射部46向Z轴正方向一侧或者x轴负方向一侧反射，向导光体40外射出。另外，光B1的一部分并未在侧面S3发生全反射，而是直接反射到反射部46，向导光体40外射出。

另外，相对于侧面S5以小于空气层与导光体40的临界角的角度射入的光B2从侧面S5向突起部44外射出。突起部44形成为越向y轴正方向一侧越变粗的圆锥台状。因此，光B2在侧面S5发生折射，光B2的行进方向偏向y轴正方向一侧。然后，光B2从端面S1射入导光体主体42内。然后，光B2在导光体主体42的侧面S3反复发生全反射，同时到达反射部46。然后，光B2被反射部46向Z轴正方向一侧或者x轴负方向一侧反射，向导光体40外射出。另外，光B2的一部分并未在侧面S3发生全反射，而是直接反射到反射部46，向导光体40外射出。

另外，光源50放射的光中的、向与y轴正方向形成最大角度的方向行进的光B0从突起部44的侧面S5向突起部44外射出。在本实施方式中，光源50放射的光中的、向与y轴正方向形成最大角度的方向行进的光B0是光源50向正交于y轴的方向(即，Z轴方向)放射的光。突起部44形成为越向y轴正方向一侧越变粗的圆锥台状。因此，光B0在侧面S5发生折射，光B0的行进方向偏向y轴正方向一侧。由此，光B0向端面S1行进，从端面S1射入导光体主体42内。然后，光B0在导光体主体42的侧面S3反复发生全反射，到达反射部46。然后，光B0被反射部46向Z轴正方向一侧或者x轴负方向一侧反射，向导光体40外射出。另外，光B0的一部分并没有在侧面S3发生全反射，而是直接反射到反射部46，向导光体40外射出。

在此，光B0优选相对于Z轴正方向一侧的侧面S3以空气层与导光体40的临界角以上的角度射入。由此，光B0在侧面S3发生全反射，从光源50放射并向Z轴正方向一侧的侧面S3射入的光全部在侧面S3发生全反射。

<效果>

根据本实施方式的导光体40，与使用现有反射部件的光源装置500相比，能够有效利用光源50放射的光。更详细地说，光源50安装在突起部44的端面S4。因此，光源50放射的光射入突起部44。然后，射入突起部44的光如光B1那样在突起部44的侧面S5发生全反射，或者如光B0、B2那样，通过在侧面S5及端面S1发生折射而被导入导光体主体42内。因此，光源50放射的光并没有被反射部件反射，而是通过全反射或者折射导入导光体主体42内。因全反射及折射而产生的光损失比因反射部件的反射而产生的光损失小。因此，根据导光体40，能够有效利用光源50放射的光。

另外，根据导光体40，基于以下理由，也能够有效利用光源50放射的光。更详细地说，光源50放射的光中的、向与y轴正方向形成最大角度的方向行进的光B0在从突起部44的侧面S5向突起部44外射出之后，从端面S1向导光体主体42内射入。由此，光源50放射的光全部射入到导光体主体42。即，抑制了光在光源50与导光体主体42之间透出。其结果是，根据导光体40，能够有效利用光源50放射的光。

另外，根据导光体40，基于以下理由，也能够有效利用光源50放射的光。更详细地说，光B0优选相对Z轴正方向一侧的侧面S3以空气层与导光体40的临界角以上的角度射入。由此，光B0在侧面S3发生全反射。因此，从光源50放射并向Z轴正方向一侧射入的光全部在侧面S3发生全反射，抑制了没有在侧面S3发生全反射而向导光体主体42外射出的情况。其结果是，根据导光体40，能够有效地利用光源50放射的光。

另外，根据导光体40，基于以下理由，也能够有效利用光源50放射的光。更详细地说，从光源50放射的光射入突起部44，并通过折射或者全反射导入导光体主体42内。由此，到达反射部46的光变多。其结果是，在反射部46发生反射而向原稿P及反射镜28放射的光量变多。另一方面，未在反射部46发生反射而从端面S2向导光体40外放射的光量变少。其结果是，根据导光体40，能够有效利用光源50放射的光。

另外，根据导光体40，能够减小导光体主体42的Z轴方向的宽度。更详细地说，突起部44形成为越向y轴正方向一侧直径越大的圆锥台状。由此，侧面S5相对于y轴倾斜。因此，向突起部44外射出的光B0、B2在侧面S5发生折射以偏向y轴正方向。因此，抑制了向突起部44外射出的光在Z轴方向上发生扩散的情况。其结果是，能够使用Z轴方向的宽度小的导光体主体42。

<第一变形例>

以下，参照附图对第一变形例的导光体40a进行说明。图4是具有第一变形例的导光体40a的光源装置27的截面结构图。

导光体40a在端面S1的形状方面与导光体40不同。更详细地说，在导光体40中，如图3所示，端面S1是垂直于y轴的平面。另一方面，在导光体40a中，如图4所示，端面S1向突起部44倾斜。更详细地说，端面S1的法线向量V的Z轴分量VZ全部朝向突起部44(即，端面S1的中心)。而且，端面S1在yZ截面上形成为直线。由此，导光体40a的光B0、B2与导光体40的光B0、B2相比更容易射入端面S1。因此，在导光体40a中，与导光体40相比，能够更加有效地利用光源50放射的光。而且，导光体40a的光B0、B2射入端面S1的位置比导光体40的光B0、B2射入端面S1的位置近。因此，在导光体40a中，与导光体40相比，能够减小导光体主体42的Z轴方向的宽度。

另外，在导光体40a中，如图4所示，端面S1向突起部44倾斜。由此，导光体40a的光B0、B2向Z轴正方向一侧的侧面S3射入的入射角小于导光体40的光B0、B2向Z轴正方向一侧的侧面S3射入的入射角。因此，导光体40a的光B0、B2比导光体40的光B0、B2更容易向反射部46反射。其结果是，在反射部46发生反射而向原稿P及反射镜28放射的光量变多。

<第二变形例>

以下，参照附图对第二变形例的导光体40b进行说明。图5是具有第二变形例的导光体40b的光源装置27的截面结构图。

导光体40b在端面S4所形成的凹部的形状方面与导光体40不同。更详细地说，导光体40的端面S4形成为球面状的凹部。另一方面，导光体40b的端面S4形成为长方体状的凹部。由此，端面S4形成为平面。因此，如图4所示，光B2在通过端面S4时发生折射。因此，通过对填充在由端面S4形成的凹部内的树脂折射率、凹部形状进行调整，能够调整光B2的行进方向。例如，若使填充在凹部内的树脂折射率高于导光体40折射率，则光B2发生折射以偏向y轴正方向一侧。因此，导光体40b的光B2与导光体40的光B2相比更容易射入端面S1。因此，在导光体40b中，与导光体40相比，能够更加有效地利用光源50放射的光。而且，导光体40b的光B2射入端面S1的位置比导光体40的光B2射入端面S1的位置近。因此，在导光体40b中，与导光体40相比，能够减小导光体主体42的Z轴方向的宽度。

<第三变形例>

以下，参照附图对第三变形例的导光体40c进行说明。图6是具有第三变形例的导光体40c的光源装置27的截面结构图。

导光体40c在端面S1的形状方面与导光体40a不同。更详细地说，在导光体40a中，端面S1在yZ截面上形成为直线。另一方面，在导光体40c中，端面S1在yZ截面上为曲线。在这样的导光体40c中，也能够有效地利用光源50放射的光。

<第四变形例>

以下，参照附图对第四变形例的导光体40d进行说明。图7是第四变形例的导光体40d的截面结构图。

导光体40d在还具有突起部44’方面与导光体40不同。如图7所示，突起部44’设于端面S2。由此，光能够从导光体40d的y轴方向两侧射入。在这样的导光体40d中，也能够有效地利用光源50放射的光。

<其他实施方式>

本发明的导光体不限于所述导光体40、40a～40d，在其主旨的范围内能够进行变更。

另外，在导光体40、40a～40d中，光源50放射的光中的、向与y轴正方向形成最大角度的方向行进的光B0从突起部44的侧面S5向突起部44外射出，并从端面S1射入导光体主体42内。但是，光源50放射的光的至少一部分从突起部44的侧面S5向突起部44外射出并从端面S1射入导光体主体42内即可。即，导光体40、40a～40d构成为从侧面S5向突起部44外射出的光从端面S1射入导光体主体42即可。由此，能够有效地利用从侧面S5射出的光。

另外，光源50以y轴为中心向180度的角度范围内放射光，但也可以向180度以下的角度范围内放射光。

工业实用性

如上所述，本发明对导光体有用，特别是在能够有效利用光源放射的光方面表现优异。

Claims

1.一种导光体，其特征在于，具有：

导光体主体，其形状为在一个方向上长的形状，该导光体主体具有第一端面、第二端面及将该第一端面与该第二端面连接的第一侧面，并且，该导光体主体在从该第一端面朝向该第二端面的规定方向上延伸；

突起部，其是与所述导光体主体连接的突起部，具有位于所述规定方向的相反方向一侧的第三端面及将该第三端面与所述第一端面连接的第二侧面，并且，该突起部从所述第一端面朝向该规定方向的相反方向突出；

光源相对于所述第三端面放射光，

所述光源放射的光的一部分在从所述第二侧面向该突起部外射出之后，从所述第一端面向所述导光体主体内射入，然后，从所述第一侧面向该导光体外射出。

2.如权利要求1所述的导光体，其特征在于，

所述突起部的与所述规定方向正交的截面越向该规定方向越变大。

3.如权利要求2所述的导光体，其特征在于，

所述突起部形成为越向所述规定方向直径越变大的圆锥台状。

4.如权利要求1至3中任一项所述的导光体，其特征在于，

所述第一端面的法线向量在与所述规定方向正交的正交方向上的分量全部朝向所述突起部。

5.如权利要求1至3中任一项所述的导光体，其特征在于，

所述第三端面形成收纳所述光源的凹部。

6.如权利要求5所述的导光体，其特征在于，

所述光源放射的光经由所述第三端面射入所述突起部内。

7.如权利要求6所述的导光体，其特征在于，

所述第三端面形成为曲面。

8.如权利要求7所述的导光体，其特征在于，

所述第三端面形成为球面，

所述光源配置在所述球面的中心。

9.如权利要求6所述的导光体，其特征在于，

所述第三端面形成为平面。

10.如权利要求1至3中任一项所述的导光体，其特征在于，

所述光源放射的光中的、向与所述规定方向形成最大角度的方向行进的光在从所述第二侧面向该突起部外射出之后，从所述第一端面向所述导光体主体内射入。

11.如权利要求10所述的导光体，其特征在于，

所述光源放射的光中的、向与所述规定方向形成最大角度的方向行进的光以临界角以上的角度向所述第一侧面射入。

12.如权利要求1至3中任一项所述的导光体，其特征在于，

所述导光体主体具有反射部，该反射部设于所述第一侧面，并且使所述导光体主体内的光向该导光体主体外反射。