JP2005005244A

JP2005005244A - 線状光源

Info

Publication number: JP2005005244A
Application number: JP2003297028A
Authority: JP
Inventors: Rong-Yaw Wu; 呉栄曜; Shimei Gan; 顔志明
Original assignee: KEIDEN KODEN KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: KEIDEN KODEN KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2005-01-06
Also published as: US20040252522A1; US6966664B2; TWI245864B; TW200427947A

Abstract

【課題】発光体から均一に光を照射し、導光棒の反射光線を均一にし、光の輝度を高めて走査の効果を高める線状光源を提供する。
【解決手段】複数の光源を設けてなる光源セットと、該光源セットに一端が当接し、該光源セットから照射される光線の入射する入射面とする導光棒とによって構成し、該光源セットは、開放面となる一面に、位置決め領域と、取り付け領域と、少なくとも１以上の反射領域を形成し、且つ該反射領域に緑色ダイオードと、赤色ダイオードと、青色ダイオードとを、それぞれ少なくとも１以上設けてなる。該導光棒は、円弧状面を有する多角形柱体であって、少なくとも１以上の円弧状出射面と、少なくとも１以上の鋸刃状反射面と、複数の反射層とを具えてなる。
【選択図】図３

Description

この発明は、光源に関し、特に画像処理装置の光源、もしくは液晶表示パネルのバックライトなどに用いられる線状光源に関する。

スキャナ、ファクシミリ、マルチ機能の事務用周辺機器、もしくはコピーマシーンなどの画像読取装置においては、線状の光源を液晶の背面に設けて、画像読み取りの対象物を照射することが必要である。係る方法は、線状の光源から照射される光線を導光棒で線状から面状に転換して液晶表示パネルのバックライトとする。

図１は、本願発明人が発明した先行技術であって、日本国に特許出願した特願２００３−０７３０５９号に開示する画像読み取り装置と、及びその液晶モジュールブロックに用いられる線状光源である。図面によれば、凸状多角形の導光棒と、スプライト状の溝を形成して、反射面とする線状光源とを具える。すなわち、該線状光源１０´は、導光棒２０´と光源セット３０´とを含んでなり、該導光棒２０´は、凸状の多角形柱体で、入射面２２０´と、投射面２４０´と、反射面２３０´と、複数の反射層２５０´とを含んでなり、該光源セット３０´の少なくとも一つの発光ダイオードから照射される光線が、該入射面２２０´に投射され、該凸状多角形柱体の反射層２５０´内において反射して該反射面２３０´に至り、更に該投射面２４０´を透過して光線を照射する。

図２Ａと図２Ｂは、特願２００３−０７３０５９号における反射面の表面模様処理にかかる説明図である。反射面の内表面には表面模様処理を行う。表面模様処理の方式は、二種類に分けられる。一つは、分割処理であって、内表面をそれぞれの部分に分けて、それぞれの部分の表面の粗さが異なるようにして反射、屈折、もしくは吸収の係数を増減させるものである。表面の粗さが高いものは、表面の光拡散能力が大きく、反射角度も大きくなる。逆に表面の粗さが低いものは、光の拡散能力が低く、反射角度も小さくなり、且つその光線の通過する量を変化させることができる。もう一つの方式は、光源から離れた部分の表面の粗さを高くし、光源に近い部分の表面の粗さを低くする方式である。

上述の特許に開示される技術は、主に反射面の表面に処理を行い、光線を均一にすることを目的とする。但し、投射される光線の均一度と、明るさをいかにして高めるかという問題は、なおも解決されていない重要な課題である。係る課題に対して、更に好ましい効果を得るためには、業界では絶え間なく研究を重ね、投射される光線の均一度と明るさの高い線状光源の開発が行われている。

この発明は、均一な反射光線が得られ、且つその明るさを高めることができる線状光源を提供することを課題とする。

また、この発明は、発光体から照射される光線が均一で、且つその明るさを高めることのできる線状光線を提供することを課題とする。

そこで本発明者は、従来の技術に鑑み鋭意研究を重ねた結果、複数の光源を設けてなる光源セットと、該光源セットに一端が当接し、且つ該光源セットから照射される光線の入射する入射面とする導光棒とによってなり、該光源セットは、開放面となる一面に、位置決め領域と、取り付け領域と、少なくとも１以上の反射領域を形成し、且つ該反射領域に緑色ダイオードと、赤色ダイオードと、青色ダイオードとを、それぞれ少なくとも１以上設けてなる。該導光棒は、円弧状面を有する多角形柱体であって、少なくとも１以上の円弧状出射面と、少なくとも１以上の鋸刃状反射面と、複数の反射層とを具えてなる線状光源の構造によって課題を解決できる点に着眼し、係る知見に基づき本発明を完成させた。
以下、この発明について具体的に説明する。

請求項１に記載する線状光源は、開放面となる一面に、位置決め領域と、取り付け領域と、少なくとも１以上の反射領域を形成し、且つ該反射領域に緑色ダイオードと、赤色ダイオードと、青色ダイオードとを、それぞれ少なくとも１以上設けてなる光源セットと、
円弧状面を有する多角形柱体であって、少なくとも１以上の円弧状出射面と、少なくとも１以上の鋸刃状反射面と、複数の反射層とを具えてなり、該多角形柱体の少なくとも一方の末端を、該発光ダイオードから照射される光線の入射する入射面とする導光棒とを具えてなる。

請求項２に記載する線状光源は、請求項１における光源セットの位置決め領域と、円弧状面を有する多角形柱体である導光棒の入射面とが当接する。

請求項３に記載する線状光源は、請求項１における赤色ダイオードが、該青色ダイオードと緑色ダイオードとの間に位置する。

請求項４に記載おける線状光源は、請求項１における赤色ダイオードと、青色ダイオードと、緑色ダイオードとが、直径１．１２ｍｍ±０．１ｍｍの円の範囲内に設けられる。

請求項５に記載する線状光源は、請求項１における鋸刃状反射面は、該鋸刃状反射面によって光線が該出射面に均一に反射されるだけに足りる角度を形成する。

請求項６に記載おける線状光源は、請求項１における鋸刃状反射面の仰角角度が０．０３〜０．１５度の範囲である。

請求項７に記載する線状光源は、請求項１における鋸刃状反射面を２段に分けて、１段目に形成する鋸刃状部の仰角を０．０３〜０．０９度の間とし、２段目に形成する鋸刃状部の仰角を０．０９〜０．１５度の間とする。

請求項８に記載する線状光源は、請求項７における鋸刃状反射面の１段目に形成する鋸刃状部の高さと反射傾斜面の長さを次の数１と数２によって計算し、

上述の数におけるＬ１は、発光ダイオードから照射される光線の焦点が左に延伸し、水平軸と重なった点から１段目の末端に至るまでの距離を指し、その距離を１１４〜１３５の間とし、またθ１は０．０３〜０．０９であって、Ｎ１は１段目の反射面の長さであって、１〜１１１の間とし、Ｘ１は１段目の鋸刃の高さを表わすとともに、Ｙ１は１段目の反射斜面の長さを表わし、且つθ３は反射発光面の角度を表わし、３０度〜４０度の範囲内とする。

請求項９に記載する線状光源は、請求項７における鋸刃状反射面の２段目に形成する鋸刃状部の高さと反射傾斜面の長さを次の数３と数４によって計算し、

上述の数におけるＬ２は、発光ダイオードから照射される光線の焦点が左に延伸し、水平軸と重なった点から２段目の末端に至るまでの距離を指し、その距離を１２７〜１７０の間とし、またθ2は０．０９〜０．１５であって、Ｎ２は２段目の反射面の長さであって、１〜１１１の間とし、Ｘ２は２段目の鋸刃の高さを表わすとともに、Ｙ２は２段目の反射斜面の長さを表わし、且つθ４は反射発光面の角度を表わし、３０度〜４０度の範囲内とする。

請求項１０に記載する線状光源は、請求項１における鋸刃状反射面を多段に分け、それぞれの段における鋸刃状部の仰角角度が、反射面の長さに基づき多段に分かれて分布するように表面処理する。

請求項１１に記載する線状光源は、請求項１における円弧状面を有する多角形柱体の入射面に対向する端面が、光線を反射して該多角形柱体内に戻す。

請求項1２に記載する線状光源は、請求項１における導光棒の円弧状出射面は、円弧線が半径０．７３ｍｍ±０．１ｍｍの範囲内で描かれる。

本発明の線状光源は、発光体から照射される光線が均一になるとともに、導光棒の反射光線が均一になり、光の明るさが増して走査の効果を高めるという利点がある。

この発明は、反射光線を均一にし、光線の明るさを増すことができる線状光源を提供するものであって、複数の発光ダイオードを有する光源セットと、鋸刃状反射面、及び円弧状出射面が形成された導光棒とによって構成する。
係る構成の線状光源について、その構造と特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、以下に説明する。

この発明は、本発明人が発明した先行技術である日本国特許出願第２００３−０７３０５９号に開示される技術を改善したものであって、導光棒の反射面の表面処理、出射面の形状、もしくは光源セットの発光ダイオードを設ける位置などについて改良を加え、光線がより均一化し、且つ輝度が高まるようにするためのものである。

図３に、この発明の好ましい実施例としての線状光源の分解図を開示する。図面によれば、線状光源１０は、光源セット３０と導光棒２０とを含んでなり、該導光棒２０は円弧状の出射面２４０を具える多角形柱体であって、発光ダイオードの光が入射する少なくとも一以上の入射面２２０と、複数の反射層２５０と、及び鋸刃状反射面２３０とを含んでなる。

図４は、導光棒の断面図であって、円弧状の出射面２４０を具える。出射面２４０は、光をフォーカスする機能を具え、光の強度を増加することができる。また、該円弧状の出射面２４０の円弧線は半径を０．７３ｍｍ±０．１ｍｍとする。

図５に、実施例における光源セットを開示する。図面によれば、光源セット３０は、開放面である一方の面に取り付け領域３１０と、位置決め領域３２０と、及び少なくとも１以上の反射領域３３０とを形成する。

図６は実施例における鋸刃状反射面の説明図である。上述する導光棒は、反射面が鋸刃状反射面２３０であって、該鋸刃状を形成する仰角は０．０３〜０．１５度の範囲内とする。鋸刃状反射面２３０は、長手方向に分段してそれぞれ処理を行う。また、仰角の角度についても０．０３〜０．１５の範囲内で分段する。例えば、反射面の長さを２段に分ける場合、１段目の鋸刃の仰角を０．０３〜０．０９度にし、２段目の鋸刃の仰角を０．０９〜０．１５度にする。更に、鋸刃を長手方向に多数分段して処理する場合、それぞれの段の仰角の範囲も上述と同様の方法で分ける。

以下、反射面を長手方向に２段に分けて処理する場合を例とし、その鋸刃の高さと、鋸刃の反射斜面の長さについて説明する。

１段目の、鋸刃の仰角が０．０３〜０．０９度の場合、次の数によって鋸刃の高さと、その反射斜面の長さを計算する。

上述の数におけるＬ１、ＬＥＤから照射される光線の焦点が左に延伸し、水平軸と重なった点から、１段目の末端に至るまでの距離を指す（１１４〜１３５の間）。また、θ１は０．０３〜０．０９であって、Ｎ１は一段目の反射面の長さ（１〜１１１の間）を表わす。Ｘ１は１段目の鋸刃の高さを表わし、Ｙ１は１段目の反射斜面の長さを表わす。θ３は反射発光面の角度(３０度〜４０度)を表わす。

上述の数１に基づき、予め１段目の鋸刃の高さを求めてから、計算によって得られた１段目の鋸刃の高さに基づき、数２で１段目の鋸刃の反射斜面の長さを計算する。

２段目の鋸刃の仰角が０．０９〜０．１５度である場合は、次の数によって鋸刃の高さと、その反射斜面の長さを計算する。

上述の数におけるＬ２は、ＬＥＤから照射される光線の焦点が左に延伸し、水平軸と重なった点から、２段目の末端に至るまでの距離を指す（１２７〜１７０の間）。また、θ２は０．０９〜０．１５であって、Ｎ２は２段目の反射面の長さ（１〜１１１の間）を表わす。Ｘ２は２段目の鋸刃の高さを表わし、Ｙ２は２段目の反射斜面の長さを表わす。θ４は反射発光面の角度(３０度〜４０度)を表わす。

上述の数３に基づき、予め２段目の鋸刃の高さを求めてから、計算によって得られた２段目の鋸刃の高さに基づき、数４で２段目の鋸刃の反射斜面の長さを計算する。

図７に、反射領域３３０を１つだけ形成した光源セット３０の例を挙げ、発光ダイオード（ＬＥＤ）を取り付ける位置について説明する。図面によれば、光源セット３０の発光ダイオードを設ける位置には、３色（赤、緑、青）の発光ダイオードを設け、無效領域（光線の照射が不均一な領域）を効率良く縮小できるように配設する。すなわち、３色の発光ダイオードはそれぞれ波長が異なるため、照射角度が互いに近くなるように、少なくとも１以上の赤色ダイオード４２を、少なくとも１以上の緑色ダイオード４４と青色ダイオード４６との間に設け、且つそれぞれの発光ダイオードを設ける位置の中心点を円心として円を描いた場合、円の直径が１．１２ｍｍ±０．１ｍｍの範囲内にする。よって、導光棒２０と緊密に接触した場合、反射する光線の無效領域を効率良く縮小することができ、光線が導光棒内で反射して均一になり、走査の品質を高めることができる。

前述の日本国特許願２００３−０７３０５９に開示する技術と、この発明の実施例について行った光の均一性にかかる比較テストの結果を図８Ａと図８Ｂに開示する。この発明による鋸刃状反射面と、円弧状出射面を具える構造は、鋸刃状反射面の反射面の面積を変化させて、光線を反射面に均一に分布させることができるとともに、円弧状の出射面のフォーカス効果によって走査対象物の反射面にビームを集中させて最も好ましい発光の効率と均一性が得られる（図８Ｂ参照）。図８Ａと図８Ｂとを比較することによって、この発明の効果と従来の技術の効果との差が明らかに分かる。

この発明は、線状光源を提供するものであって、光源セットと導光棒とを有し、該導光棒は、円弧状出射面と鋸刃状の反射面の構造を具える。このため、発光ダイオードの光線が入射すると、導光棒の複数の反射層によって反射し、鋸刃状反射面に至り、更にフォーカス作用を有する円弧状出射面から出射する。この場合、光線は均一となり、明るさが大幅に高められる。また、光源セットの複数のLEDを設ける位置を調整することによって、光線が不均一となる無效領域を効率良く減少させることができる。

以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。

日本国特願２００３−０７３０５９に開示する線状光源の分解図である。図１に開示する線状光源の反射面の表面模様処理を示した説明図である。図１に開示する線状光源の反射面の他の形態による表面模様処理を示した説明図である。この発明による線状光源の分解図である。この発明における導光棒の断面図である。この発明における光源セットの発光ダイオードを設ける位置にかかる説明図である。この発明における導光棒の鋸刃状反射面の説明図である。この発明における他の形態の光源セットの発光ダイオードを設ける位置にかかる説明図である。従来の技術における光線の均一性をテストした経過を表わす写真である。この発明における光線の均一性をテストした経過を表わす写真である。

符号の説明

１０’ 線状光源
２０’ 導光棒
３０’ 光源セット
２２０’ 入射面
２３０’ 反射面
２４０’ 投射面
２５０’ 反射層
１０線状光源
２０導光棒
２２０入射面
２３０鋸刃状反射面
２４０出射面
２５０反射層
３０光源セット
３１０取り付け領域
３２０位置決め領域
３３０反射領域
４２赤色ダイオード
４４緑色ダイオード
４６青色ダイオード

Claims

開放面となる一面に、位置決め領域と、取り付け領域と、少なくとも１以上の反射領域を形成し、且つ該反射領域に緑色ダイオードと、赤色ダイオードと、青色ダイオードとを、それぞれ少なくとも１以上設けてなる光源セットと、
円弧状面を有する多角形柱体であって、少なくとも１以上の円弧状出射面と、少なくとも１以上の鋸刃状反射面と、複数の反射層とを具えてなり、該多角形柱体の少なくとも一方の末端を、該発光ダイオードから照射される光線の入射する入射面とする導光棒とを具えてなることを特徴とする線状光源。
前記光源セットの位置決め領域と、円弧状面を有する多角形柱体である導光棒の入射面とが当接することを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記赤色ダイオードが、該青色ダイオードと緑色ダイオードとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記赤色ダイオードと、青色ダイオードと、緑色ダイオードとが、直径１．１２ｍｍ±０．１ｍｍの円の範囲内に設けられることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記鋸刃状反射面は、該鋸刃状反射面によって光線が該出射面に均一に反射されるだけに足りる角度を形成することを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記鋸刃状反射面の仰角角度が０．０３〜０．１５度の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記鋸刃状反射面を２段に分けて、１段目に形成する鋸刃状部の仰角を０．０３〜０．０９度の間とし、２段目に形成する鋸刃状部の仰角を０．０９〜０．１５度の間とすることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記鋸刃状反射面の１段目に形成する鋸刃状部の高さと反射傾斜面の長さを次の数１と数２によって計算し、

上述の数におけるＬ１は、発光ダイオードから照射される光線の焦点が左に延伸し、水平軸と重なった点から１段目の末端に至るまでの距離を指し、その距離を１１４〜１３５の間とし、またθ１は０．０３〜０．０９であって、Ｎ１は１段目の反射面の長さであって、１〜１１１の間とし、Ｘ１は１段目の鋸刃の高さを表わすとともに、Ｙ１は１段目の反射斜面の長さを表わし、且つθ３は反射発光面の角度を表わし、３０度〜４０度の範囲内とすることを特徴とする請求項７に記載の線状光源。
前記鋸刃状反射面の２段目に形成する鋸刃状部の高さと反射傾斜面の長さを次の数３と数４によって計算し、

上述の数におけるＬ２は、発光ダイオードから照射される光線の焦点が左に延伸し、水平軸と重なった点から２段目の末端に至るまでの距離を指し、その距離を１２７〜１７０の間とし、またθ２は０．０９〜０．１５であって、Ｎ２は２段目の反射面の長さであって、１〜１１１の間とし、Ｘ２は２段目の鋸刃の高さを表わすとともに、Ｙ２は２段目の反射斜面の長さを表わし、且つθ４は反射発光面の角度を表わし、３０度〜４０度の範囲内とすることを特徴とする請求項７に記載の線状光源。
前記鋸刃状反射面を多段に分け、それぞれの段における鋸刃状部の仰角角度が、反射面の長さに基づき多段に分かれて分布するように表面処理することを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記円弧状面を有する多角形柱体の入射面に対向する端面が、光線を反射して該多角形柱体内に戻すことを特徴とする請求項1に記載の線状光源。
前記導光棒の円弧状出射面は、円弧線が半径０．７３ｍｍ±０．１ｍｍの範囲内で描かれることを特徴とする請求項1に記載の線状光源。