CN1702484A - 导光体、线状照明装置及图像读取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光量均匀性良好的导光体、线状照明装置以及图像读取装置。其解决方法为：通过以筒状凹面15构成光反射部14，由此从导光体11的内部来看形成了筒状凸面的反射面。其结果，由于来自光源单元13的光的入射角产生若干偏移，造成筒状凸面处的反射角变化很大。尤其是，作为现有例子示出的三角凹凸部分的反射如果偏离光源单元，则对三角凹凸部的入射角几乎一定，从而反射角也确定，沿主扫描方向难以进行均匀反射，但是，如该实例所示那样通过筒状凹面15，无遗漏地地向作为出射面的上表面11a反射，因而形成均匀反射。

Description

导光体、线状照明装置及图像读取装置
技术领域
本发明涉及导光体、线状照明装置以及装入有该线状照明装置的紧凑型及缩小型的图像读取装置(图像传感器)。
背景技术
传真装置，复印机，图像扫描装置等图像读取装置具有在主扫描范围内对原稿面进行线状照明的线状照明装置。该线状照明装置使从呈棒状或板状的透明导光体的端面入射的光在内表面反射，并从出射面射出。
上述线状照明装置由于在导光体的一端或两端配置LED等发光元件，因而从端部射出的光量大，沿主扫描方向的照度容易不均匀。
因此，在专利文献1中，提出了下述方案：在导光体的一面印刷并涂敷白色颜料形成光散射图型，并使该光散射图型的宽度向发光单元慢慢缩小。另外，在专利文献2提出了，使形成在靠近发光单元一侧的端部的光散射图型呈不连续形状。
在印刷并涂敷上述白色颜料来形成光散射图型的方法中，由于采用丝网印刷，因此，丝网网眼的紧密度、温度、湿度、基于溶剂的稀释度或因静电引起的涂料的飞散等诸多因素的影响，致使转印点的大小发生变化，不能在多数导光体的表面再现最佳的光散射图型，生产的成品率降低。再者，进行丝网印刷时，要得到满意的均匀性必须反复修改、制作，导致消耗时间和费用。
为了消除上述缺陷，在专利文件3中，提出了在导光体的里面(底面)形成由三角形的凹凸面构成的光反射部的方案。
专利文献1特开平8-163320号公报
专利文献2特开平10-126581号公报
专利文献3特开平2001-242322号公报
图12为形成作为光反射部的三角形状的凹凸面时，照射光的散射的说明图，从LED等发光元件射出的光自导光体的端面向导光体内入射，在三角形的凹凸面反射并到达出射面，以比全反射角小的角度入射到该出射面的光透过出射面射出，以比全反射角大的角度入射的光再次返回到导光体内。
这里，在靠近入射端的地方，由于入射到三角形凹凸面的角度不固定，所以反射角度也不固定，光以一定程度均匀的强度射出。但如果离入射端面的距离变大，则入射到三角形的凹凸面处的入射角度几乎固定，反射角度也几乎固定，射出的光强度将产生偏差。
发明内容
为了解决上述课题，本发明所涉及的导光体，形成了其轴线与导光体的长度方向正交的筒状凹面并作为光反射部。另外，本发明所涉及的其它导光体形成了微细凹球面作为光反射部。
这样，通过采用球面等曲面反射面作为光反射部，从而即使入射到光反射部的光的角度稍微偏移，反射角度也会变化很大，因而，出射光的强度变得均匀。而且，由于不是作为光散射部而是作为光反射部，由此能够提高反射光的方向性。即，当形成了如专利文献1所述的光散射图型时，从导光体的端面看，从出射面射出的光束扩散并成为光量不均匀的原因，但尤其是形成筒状凹面时，可以使出射光具有方向性。
特别地，在侧面和底面间之间取C形面来形成平面部作为导光体的形状时，由于该平面部作为对出射面的反射面的作用较小，故在底面部形成的光反射部作为圆筒或椭圆筒形的凹面最好分散主扫描方向的光的反射角度。
另外，当导光体的形状采用两侧面愈靠近底面曲率愈大的曲面时，该两侧面作为对出射面的反射面的作用变大，在底面部形成的光反射部为微细的凹球面，并且最好整体上分散光的反射角度。
在上述光反射部的形成区域中，采用沿导光体的长度方向连续形成筒状凹面或者连续形成微细凹球面的结构。但在设置发光元件一侧的导光体端部附近，上述光反射部的形成区域的宽度与导光体中央部的宽度相比，更加向端部慢慢缩短或者使形成区域中断，由此实现光量的均匀。此外，可以考虑使上述微细凹球面的排列紧密，但不仅限于此。
可以在上述导光体的出射面设置控制出射光的焦点位置的透镜或棱镜片等衍射光学元件，或者在导光体的端面设置用于将来自发光单元的光导向上述反射部的透镜或棱镜片。上述透镜根据目的可以使用凸透镜、凹透镜、菲涅尔(Fresnel)透镜。聚光时使用凸透镜，使光发散时使用凹透镜。
另外，组合导光体和发光单元而构成的线状照明装置可以认为是将导光体安装在具有发光单元的箱体内以便使出射面露出的装置，或者是在导光体的端面处直接安装了发光单元的装置，再有，装入在发光单元内的RGB三基色的发光元件可以考虑配置成与导光体底面的中心线距离相等的结构、以及离导光体底面等距离配置的结构，而且，也可以在发光单元的背面侧配置反射器等反射装置。
并且，线状照明装置可以采用不仅在一端亦可在两端配置了光源单元的结构。另外，装入了上述线状照明装置的图像读取装置无论仅包含有1个线状照明装置还是包含了2个上述线状照明装置的情况均包含在本发明中。
基于本发明所涉及的导光体，可以在导光体成形时一体地形成光反射部，与基于丝网的图形印刷相比，制作容易并能够降低成本。
另外，与形成作为光反射部的三角凹凸面的现有技术相比，沿主扫描方向(导光体的长度方向)的照射光的强度均匀，无光量不均，且可以消除光量的不足。
附图说明
图1是本发明所涉及的装入了作为线状照明装置的一部分，即导光体的图像读取装置的剖面图。
图2是同一导光体的斜视图。
图3是本发明所涉及的装入了导光体的线状照明装置的作用之说明图。
图4是导光体的另一实施例的斜视图。
图5是图4的放大图。
图6是导光体的其它实施例的斜视图。
图7是线状照明装置的其它实施例的示意图。
图8是线状照明装置的其它实施例的示意图。
图9是其它实施例所涉及的图像读取装置的剖面图。
图10是表示实施例1所涉及的导光体与现有导光体在主扫描方向的照度比的图表。
图11是表示实施例2所涉及的导光体与现有导光体在主扫描方向的照度比的图表。
图12现有的基于三角凹凸部进行反射的说明图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方案。图1为本发明所涉及的装入了作为线状照明装置的一部分，即导光体的图像读取装置的剖面图，图2为同一导光体的斜视图。
在图像读取装置中，在形成于框架1(壳体)的凹部1a，1a上配置有线状照明装置10，10，在底部安装具有光电转换元件(线状图像传感器)2的传感器基板3，而且在框架1的中央部安装有使来自线状照明装置10的照射光中来自原稿的反射光向上述光电转换元件2聚光的等倍成像用的透镜阵列4。此外，在图示例中，设置有一对线状照明装置10，仅设置一个亦可。
在上述透镜阵列4中，重合多个透镜片(图中为2个)构成直立等倍透镜(正立等倍レンズ)，各透镜片中多个微小透镜以规定间距规则地成二维排列。通过使用上述结构的透镜阵列4，从而可以抑制因透镜光轴与图像传感器(光接受元件)的偏离造成的光量级别的降低，还可以防止读入线状图像时发生图像失真。另外，透镜阵列4还可使用棒状的透镜阵列。
线状照明装置10在白色箱体12中填装呈棒状或者板状的丙烯树脂制成的透明导光体11，该箱体12的一端安装有光源单元13。另外，由于光源单元13安装于箱体12内，因此，在图2中以假想线来表示。该光源单元13具有RGB三基色的LED13a、13b、13c，将导光体11填装于白色箱体12的状态下，设定为从导光体的底面中心线到各LED13a、13b、13c的距离相等。基于这样的设置，可以抑制光强度的偏差。
上述LED13a、13b、13c可以配置为分别距离导光体11的底面距离相等。即，可以配置为从底面到各LED13a、13b、13c的垂线的长度相等。
导光体11的端面形状呈六角形。即，由作为出射面的上面11a、两侧面11b、11c、底面11d、及取两侧面与底面间的C面形成的平面部11e、11f构成了周面。
上述导光体11的周面全部由平面形成，在底面11d处形成有将从端面入射的光沿长度方向均匀分布的光反射部14。该光反射部14的形成区域在靠近光源单元13侧成岛状不连续，由此主扫描方向的光强度变得均匀。
上述光反射部14的各形成区域由多个筒状凹面15构成，该筒状凹面15的轴线与导光体的长度方向(主扫描方向)正交。如图3所示，筒状凹面15的截面形状为，例如，将直径0.09mm的圆在0.01～0.02的范围内重合而形成的深度为0.02～0.03mm的圆弧。
由于光反射部14由筒状凹面15构成，由此，如果从导光体11的内部看去，则形成了筒状凸面的反射面。其结果，如图3所示，由于来自光源单元13的光的入射角偏移若干，从而筒状凸面处的反射角变化很大。尤其是，作为现有例子所示的三角凹凸部处的反射如果自光源单元偏离，则向三角凹凸部的入射角几乎固定，因而反射角也确定，沿主扫描方向难以形成均匀反射，通过采用如该实施例的筒状凹面15，无遗漏地向作为出射面的上表面11a反射，因此形成均匀反射。
图示例中表示了作为筒状凹面15的形状之圆弧的一部分，也可以是椭圆弧的一部分，或者也可以将二者进行组合。
图4为导光体的另一实施例(实施例2)的斜视图，图5为图4关键部分的放大图，在该实施例中，将微细的凹球面16紧密地连续形成光反射部14的各形成区域，同时使左右的两侧面11b、11c呈曲面。作为曲面可以考虑椭圆面、抛物面等，并且可以令左右侧面的曲率不同以增大焦点深度。
凹球面16的截面形状与上述的筒状凹面15一样，例如为，将直径0.09mm的圆在0.01～0.02的范围内重合形成的深度为0.02～0.03mm的圆弧。
将光反射部14作为微细凹球面16时，由于自端面入射的光不仅在作为出射面的11a也在左右侧面11b、11c反射，所以左右的侧面11b、11c不象上述实施例1那样采用平面，而是也可以采用对出射面的反射面起作用的曲面效率更高。
图6为导光体11的另一实施例的斜视图，在该实施例中，沿主扫描方向连续形成构成光反射部14的筒状凹面15，同时在光源单元13一侧，缩短其宽度方向的尺寸，从而实现了反射光量的均匀化。
另外，在图6所示实施例中，在导光体11的端面设置凹部17，并将光源单元13嵌入该凹部。因此，该实施例中，去掉箱体来构成线状照明装置10。此外，当将光反射部14作为微细凹球面16时，也可以考虑与图6同样的其它实施例。
图7为线状照明装置的其它实施例的示意图。该实施例中，在与导光体11的光源单元13方向相对的端部设置凸透镜20或者棱镜片，将自光源单元13的入射光导向光反射部14。
图8也是线状照明装置的其它实施例的示意图，在该实施例中，在光源单元13的背面一侧配置反射器21，并使来自光源单元13的光全部入射至导光体11内。
图9为其它实施例所涉及的图像读取装置的剖面图，在该实施例中，使用上述图6的线状照明装置10，在形成于框架1(壳体)的凹部1a处直接固定有线状照明装置10。
而且，在该实施例中，在导光体11的底面11d处粘贴反射片18以提高反射效率，同时在作为出射面的上表面11a处粘贴棱镜片19以提高出射光的方向性。
图10及图11为表示实施例1以及实施例2所涉及的导光体与现有的导光体在主扫描方向的照度比的图表。另外，现有例1为在图2所示形状的导光体中采用白色涂料作为光反射部的装置，现有例2为在图4所示形状的导光体中采用白色涂料作为光反射部的装置。由这些图表可知，本发明涉及的导光体与现有的导光体相比，照度比大幅度提高。
本发明涉及的线状照明装置及图像读取装置可有效地作为复印机，传真机等使用。

Claims (12)

1.一种将自端面入射的照射光通过设置于底面的光反射部反射后从出射面射出的呈棒状或者板状的导光体，其特征在于：
其轴线与导光体的长度方向正交的筒状凹面沿长度方向连续地形成在所述光反射部。
2.如权利要求1记载的导光体，其特征在于：在该导光体的底面与两侧面之间通过取C形面形成了平面部。
3.如权利要求1或权利要求2中记载的导光体，其特征在于：在导光体的至少一个端部附近，形成了所述筒状凹面的区域的宽度比导光体中央部的宽度小，或者形成区域发生中断。
4.一种将自端面入射的照射光通过设置在底面的光反射部反射后从出射面射出的呈棒状或板状的导光体，其特征在于：在所述光反射部上连续地形成有微细凹球面。
5.如权利要求4记载的导光体，其特征在于：该导光体的两侧面为越靠近底面曲率越大的曲面。
6.如权利要求4或权利要求5中记载的导光体，其特征在于：在导光体的至少一个端部附近，形成了所述微细凹球面的区域的宽度比导光体中央部的宽度小，或者形成区域发生中断。
7.一种线状照明装置，其特征在于：将权利要求1至权利要求6中记载的导光体装入到具有发光单元的箱体内使出射面露出。
8.一种线状照明装置，其特征在于：在权利要求1至权利要求6中记载的导光体的至少一个端面上直接安装了发光单元。
9.如权利要求7或权利要求8中记载的线状照明装置，其特征在于：所述发光单元具有RGB三基色的发光元件，这些发光元件距导光体底面的中心线距离相等。
10.如权利要求7或权利要求8中记载的线状照明装置，其特征在于：所述发光单元具有RGB三基色的发光元件，这些发光元件距导光体底面距离相等。
11.如权利要求7或权利要求8中记载的线状照明装置，其特征在于：在所述发光单元的背面一侧配置有反射器。
12.一种图像读取装置，其特征在于：具有权利要求7至权利要求11中记载的线状照明装置、由光电转换元件构成的线状图像传感器、以及使来自所述线状照明装置的照射光中来自原稿的反射光向所述线状图像传感器聚光的透镜阵列。
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