JP2008270885A - Lighting device and document reader using the same - Google Patents

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Yuzo Kawano
裕三 川野
Masakazu Mizusaki
正和 水崎
Hidetoshi Matsuo
英俊 松尾
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting device having high efficiency by reducing loss of a light quantity, providing uniform and stable light irradiation and having a deep light quantity depth. <P>SOLUTION: The lighting device is equipped with a light guide body 1 made of a transparent material and light sources provided at both ends of the light guide body, and the light guide body has an optical area provided on a surface in a length direction; a light exit portion R3 configured such that light emitted from a light source is made incident into the light guide body and light having passed through the optical area is emitted from a surface on one side in the length direction facing the optical area of the light guide; and a tapered portion R2 which is connected to the light exit portion and light sources and forms a tapered surface such that an external surface gradually expands from the light source to the light exit portion. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明装置およびこれを用いた原稿読取り装置に係り、特に導光体を用いた照明装置に関する。   The present invention relates to an illumination device and a document reading device using the illumination device, and more particularly to an illumination device using a light guide.

一般に、ファクリシミリやイメージリーダ等においては、原稿面を画情報として読取る密着型イメージセンサを備えた原稿読取り装置が用いられる。   In general, a facsimile reader, an image reader, or the like uses a document reading device including a contact image sensor that reads a document surface as image information.

原稿読取り装置は図8にその一例を断面図で示すように、原稿101を密着させ、読取るための透光性のガラスプレートからなるプラテン100と、このプラテン100を介して、前記原稿101を照射する光源104a、104bと、原稿面からの反射光(二次反射光)を受光するロッドレンズアレイ200と受光素子201とで構成される。   As shown in a cross-sectional view of an example in FIG. 8, the document reading apparatus irradiates the document 101 through the platen 100, and a platen 100 made of a light-transmitting glass plate for closely reading and reading the document 101. Light sources 104a and 104b, a rod lens array 200 that receives reflected light (secondary reflected light) from the document surface, and a light receiving element 201.

次にこの原稿読取り装置の動作原理について説明する。光源104a、104bより発せられた光をプラテン100に載置した原稿に照射する。そこで原稿の濃度や色に対応した反射光がロッドレンズアレイ200を通り受光素子201に結像する。そしてこの受光素子201において、光信号は電気信号に変換されて増幅され、最終的にセンサ出力信号として出力される。   Next, the operating principle of this document reading apparatus will be described. The light emitted from the light sources 104 a and 104 b is applied to the document placed on the platen 100. Therefore, the reflected light corresponding to the density and color of the original passes through the rod lens array 200 and forms an image on the light receiving element 201. In the light receiving element 201, the optical signal is converted into an electric signal, amplified, and finally output as a sensor output signal.

従来、原稿読取り装置の光源としては、キセノンランプ(Xe)が用いられるが、キセノンランプは駆動にインバータ回路などを必要とし、光源を構成するシステムとして高価であるという問題がある。   Conventionally, a xenon lamp (Xe) is used as a light source of an original reading apparatus. However, the xenon lamp requires an inverter circuit for driving, and has a problem that it is expensive as a system constituting the light source.

そこで、回路導体を形成した基板上にLEDチップを複数個、直線状に所定間隔を配置したLEDアレイが用いられている。
しかしながら上記のようなLEDアレイでは、LEDチップの指向特性のため、照明効率が低く、また原稿面照度のばらつきが大きくなるため、画像読取りの性能を低下させる原因となっていた。また原稿面からLEDアレイまでは、ある程度距離をおく必要があり、ユニット自体のサイズも大きなものとなり、さらに数多くのLEDチップを使用するためコストの高騰の要因となっていた。
Thus, an LED array is used in which a plurality of LED chips are linearly arranged at predetermined intervals on a substrate on which circuit conductors are formed.
However, in the LED array as described above, due to the directivity characteristics of the LED chip, the illumination efficiency is low and the variation in the illuminance on the document surface is large, which has been a cause of reducing the image reading performance. Further, it is necessary to provide a certain distance from the document surface to the LED array, the size of the unit itself becomes large, and the use of a large number of LED chips has caused a cost increase.

そこで本出願人は、導光体を用い、その端部(両端または一端)表面から光を入射させ、導光体の一側表面に設けた多数の三角波状の光屈折領域及びまたは反射領域により屈折または反射させ、線状に出射させるようにした線状照明装置を提案している(特許文献1)。これにより、原稿面照度のばらつきの心配がなくなり、線状照明装置から原稿面までの距離を短くすることができるとともに、光の伝送効率を飛躍的に向上させることができ、さらに光源としてのLEDチップ数の飛躍的削減も可能となり低コスト化を図ることができる。   Therefore, the present applicant uses a light guide, makes light incident from the end (both ends or one end) surface thereof, and uses a large number of triangular wave-shaped light refraction areas and / or reflection areas provided on one side surface of the light guide. A linear illumination device has been proposed that is refracted or reflected and emitted linearly (Patent Document 1). As a result, there is no need to worry about variations in illuminance on the document surface, the distance from the linear illumination device to the document surface can be shortened, light transmission efficiency can be dramatically improved, and an LED as a light source can be used. The number of chips can be drastically reduced and the cost can be reduced.

図27に示すように、この線状照明装置は、透光性材料よりなり、両端から中央部へ行くに従い断面積(円の径)が小さくなるように構成した導光体301の長手方向の一側表面に多数の三角波状のプリズム302からなる光屈折/反射領域を設け、この導光体301の端部にもうけられたLEDチップ304からの光を、導光体301内部を伝搬させるとともに、このプリズム302によって出射させ、導光体301の長手方向に沿った線上を照射するものである。ここで光源としてのLEDチップ304は導光体301の端部に設けられた回路基板303上に搭載され、回路基板303の表面上に形成した凹反射面305によって導光体301に光を入射させ、接続部306を介して導光体301に導かれるようになっている。この接続部306は円筒状に形成されこの外周に光拡散層307が設けられて、LEDチップ304からの光を導光体301に導く接続部である。   As shown in FIG. 27, this linear illumination device is made of a light-transmitting material and has a longitudinal direction of a light guide 301 configured such that the cross-sectional area (diameter of the circle) decreases from both ends toward the center. A light refracting / reflecting region comprising a large number of triangular wave prisms 302 is provided on one surface, and light from the LED chip 304 provided at the end of the light guide 301 is propagated through the light guide 301. The light is emitted by the prism 302 and irradiated on a line along the longitudinal direction of the light guide 301. Here, the LED chip 304 as a light source is mounted on a circuit board 303 provided at an end of the light guide 301, and light is incident on the light guide 301 by a concave reflection surface 305 formed on the surface of the circuit board 303. Thus, the light guide 301 is led through the connection portion 306. The connection portion 306 is formed in a cylindrical shape, and a light diffusion layer 307 is provided on the outer periphery thereof, and is a connection portion that guides light from the LED chip 304 to the light guide 301.

この構成により、接続部306に入射した光のうち、この接続部306の側面に到達する光成分は、光拡散層307により拡散され、その大部分を導光体301に入射できるようになっている。この導光体301に入射した光の成分は、同じく導光体301の側面から直接出射するか、または何回か側面で全反射を繰り返しながら光屈折/反射領域を構成するプリズム302に到達し、急激に角度を曲げられ(即ち角度変換を施され)、導光体301から上方へ出射して原稿を照明する。   With this configuration, the light component that reaches the side surface of the connection portion 306 out of the light incident on the connection portion 306 is diffused by the light diffusion layer 307, and most of the light component can enter the light guide 301. Yes. The light component incident on the light guide 301 is emitted directly from the side surface of the light guide 301 or reaches the prism 302 constituting the light refraction / reflection region while repeating total reflection several times on the side surface. The angle is suddenly bent (that is, angle conversion is performed), and the light is emitted upward from the light guide 301 to illuminate the document.

この光拡散層307によって、光は接続部306の側面から直接外側へ出射されることなく、接続部306内で、反射を繰り返し導光体301に導かれ、この導光体301の光屈折/反射領域で、出射せしめられるようになっているため、原稿面での照度の均一化をはかることができる。   By this light diffusion layer 307, light is not emitted directly from the side surface of the connection portion 306, but is repeatedly reflected in the connection portion 306 and guided to the light guide 301. Since the light is emitted in the reflection region, the illuminance on the document surface can be made uniform.

しかしながら、この接続部306では拡散により、光はあらゆる方向の成分を持つようになるため光の損失が大きく、導光体の中央部すなわち、LEDから遠い部分では、得ることのできる光量に限界があった。   However, the diffusion of light at this connection portion 306 causes components of light in all directions, resulting in a large loss of light. There is a limit to the amount of light that can be obtained at the center of the light guide, that is, the portion far from the LED. there were.

また、図28に示すように、接続部を設けることなく、LEDチップ304を備えた光源から直接光出射部を構成した導光体も提案されている。
この場合は、光源の近傍で直接光の多くが出射されてしまうことになり、導光体の両端部では光量が大きいが、導光体の中央部では十分な光量を得る事ができないという問題があった。
In addition, as shown in FIG. 28, a light guide body is also proposed in which a light emitting portion is configured directly from a light source including an LED chip 304 without providing a connection portion.
In this case, much of the direct light will be emitted in the vicinity of the light source, and the amount of light is large at both ends of the light guide, but sufficient light cannot be obtained at the center of the light guide. was there.

特開平10−150526号公報JP-A-10-150526

近年、原稿読取り装置においても高画質化への要求は高まっており、光量の損失を低減し、原稿面に対してより均一で安定な光の供給を行うことのできる照明装置が求められている。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、光量の損失を低減し、高効率の照明装置を実現することを目的とする。
また、本発明は、均一で安定な光照射を行うことのできる照明装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、光量深度の高い照明装置を提供することを目的とする。
In recent years, there has been an increasing demand for higher image quality in document reading devices, and there is a need for an illumination device that can reduce light loss and supply more uniform and stable light to the document surface. .
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the loss of light amount and realize a highly efficient lighting device.
It is another object of the present invention to provide an illumination device that can perform uniform and stable light irradiation.
Another object of the present invention is to provide an illumination device with a high light intensity depth.

そこで本発明の照明装置は、光源と、前記光源から出射された光を導き、更に、この光に角度変換を施して、外部に光を出射する導光体と、前記光源からの光を前記導光体に導くように、前記光源と前記導光体の間に、断面積が、前記光源部側より前記導光体側を大きく構成された光路部とを具備したことを特徴とする。
この構成によれば、光源からの光を出来る限り前方(導光体の長手方向)に導き、大半の光を導光体内に取り込むことができるため、効率の向上をはかり、高い照度を得ることができる。例えば、側面に配置された光源からの光を正面から平行光として出射させるような場合にも高効率で均一な光を得る事が可能となる。
Therefore, the illumination device of the present invention guides the light emitted from the light source and the light source, further converts the angle of the light, emits the light to the outside, and the light from the light source. An optical path portion having a cross-sectional area larger than the light source side than the light source side is provided between the light source and the light guide so as to be guided to the light guide.
According to this configuration, light from the light source can be guided as far forward as possible (longitudinal direction of the light guide), and most of the light can be taken into the light guide, thereby improving efficiency and obtaining high illuminance. Can do. For example, even when light from a light source disposed on the side surface is emitted as parallel light from the front, it is possible to obtain uniform light with high efficiency.

また本発明は、透光性材料からなる導光体と、前記導光体の両端部に設けられた光源とを具備した照明装置であって、前記導光体が、長手方向の表面に設けられた光学的領域と、前記光源から出射された光を導光体内部に入射させ、前記光学的領域を経た光が、前記導光体の前記光学的領域に対向する長手方向の一側表面から外部に出射されるように構成した光出射部と、前記光出射部と、前記光源に接続され、前記光源から前記光出射部に向けて外表面が次第に広がるテーパ面を構成するテーパ部とを具備したことを特徴とする。
この構成により、テーパ部により、光源からの光を出来る限り前方に導き、大半の光を導光体内に取り込むことができるため、効率の向上をはかり、高い照度を得ることができる。
Moreover, this invention is an illuminating device provided with the light guide which consists of a translucent material, and the light source provided in the both ends of the said light guide, Comprising: The said light guide is provided in the surface of a longitudinal direction And the light emitted from the light source is incident on the inside of the light guide, and the light passing through the optical region is one side surface in the longitudinal direction facing the optical region of the light guide A light emitting part configured to be emitted to the outside from the light source, the light emitting part, and a tapered part connected to the light source and forming a tapered surface whose outer surface gradually spreads from the light source toward the light emitting part; It is characterized by comprising.
With this configuration, since the light from the light source can be guided forward as much as possible by the tapered portion and most of the light can be taken into the light guide, efficiency can be improved and high illuminance can be obtained.

また、本発明は、上記照明装置において、前記テーパ部は、円錐面であるものを含む。
この構成により、周方向にもなだらかなテーパ面を得ることができ、より効率よく光源からの光を光出射部に導くことができる。
Moreover, this invention includes the said illuminating device in which the said taper part is a conical surface.
With this configuration, a gentle tapered surface can be obtained in the circumferential direction, and light from the light source can be more efficiently guided to the light emitting portion.

また、本発明は、上記照明装置において、前記テーパ部は前記光源の中心からの光が、前記光出射部の前記光学的領域に鈍角で入射するようなテーパ角をもつものを含む。
この構成により、発光装置の内部にまで光を取り込むことができる。
In the illumination device according to the aspect of the invention, the taper portion may include a taper angle that allows light from the center of the light source to enter the optical region of the light emission portion at an obtuse angle.
With this configuration, light can be taken into the light emitting device.

また、本発明は、上記照明装置において、前記テーパ部は、不連続部をもつテーパ部であるものを含む。
この構成により、不連続部をもつテーパ部の形状を最適化することで、光源からの光を出来る限り前方に導き、大半の光を導光体内に取り込むことができるため、効率の向上をはかり、高い照度を得ることができる。
Moreover, this invention includes the said illuminating device in which the said taper part is a taper part with a discontinuous part.
With this configuration, by optimizing the shape of the tapered part with discontinuous parts, the light from the light source can be guided as far forward as possible, and most of the light can be taken into the light guide, thus improving efficiency. High illuminance can be obtained.

また、本発明は、上記照明装置において、前記テーパ部は、前記光出射部と一体的に形成されたものを含む。
この構成により、接続部での光の減衰もなく、より簡単な形状で高効率化を図ることができる。
Moreover, this invention includes the said illuminating device in which the said taper part is integrally formed with the said light-projection part.
With this configuration, there is no attenuation of light at the connection portion, and high efficiency can be achieved with a simpler shape.

また、本発明は、上記照明装置において、前記テーパ部の外表面は、反射性面を構成したものを含む。
この構成により、効率よく光の取り込みをはかることができる。
Moreover, this invention includes the said illuminating device in which the outer surface of the said taper part comprised the reflective surface.
With this configuration, it is possible to efficiently capture light.

また、本発明は、上記照明装置において、前記テーパ部の長さは、5.5から6.5mmであるものを含む。
この構成により、より高効率化をはかることができる。実験結果からテーパ部の長さが、5.5から6.5mmであるとき、より高輝度を得ることができた。
Moreover, this invention includes the said illuminating device in which the length of the said taper part is 5.5 to 6.5 mm.
With this configuration, higher efficiency can be achieved. From the experimental results, it was possible to obtain higher brightness when the length of the tapered portion was 5.5 to 6.5 mm.

また、本発明は、上記照明装置において、前記導光体は、前記光出射部において、長手方向に垂直な断面が楕円状であるものを含む。
この構成により、楕円の焦点に一旦集光し、ここから外部に取り出すことにより、平行光を得ることができる。
Moreover, this invention WHEREIN: The said light guide includes the thing in which the cross section perpendicular | vertical to a longitudinal direction is elliptical in the said light-projection part in the said illuminating device.
With this configuration, it is possible to obtain parallel light by once condensing at the focal point of the ellipse and taking it out from here.

また、本発明は、上記照明装置において、前記導光体は、長手方向に垂直な断面が、前記光出射部の光出射面側で楕円状をなすとともに、前記光出射面に対向する面側では、円であるものを含む。
この構成により、より効率よく前面に光を取り出すことができる。
In the illumination device according to the aspect of the invention, the light guide may have a cross section perpendicular to the longitudinal direction having an elliptical shape on the light emission surface side of the light emission portion, and the surface side facing the light emission surface. Then, including what is a circle.
With this configuration, light can be extracted to the front more efficiently.

また、本発明は、上記照明装置において、前記導光体は、前記光出射部において、
前記光学的領域が前記楕円の焦点であるものを含む。
この構成により、平行光を効率よく出射させることができる。
Further, the present invention provides the above lighting device, wherein the light guide is in the light emitting unit,
Including the optical region being the focal point of the ellipse.
With this configuration, parallel light can be emitted efficiently.

また、本発明は、上記照明装置において、前記光学的領域は、反射面であるものを含む。
この構成により、光学的領域で光を反射し、効率よく前面に光を取り出すことができる。
Moreover, this invention includes the said illuminating device in which the said optical area | region is a reflective surface.
With this configuration, it is possible to reflect light in the optical region and efficiently extract light to the front surface.

また、本発明は、上記照明装置において、前記光学的領域は、高屈折率を有する面であるものを含む。
この構成により、光学的領域で光の閉じ込めを効率よく実現することができる。
Further, the present invention includes the illumination device, wherein the optical region is a surface having a high refractive index.
With this configuration, it is possible to efficiently realize light confinement in the optical region.

また、本発明は、上記照明装置において、前記光学的領域は、プリズムを構成するスリットを具備したものを含む。
この構成により、プリズムの面で反射を生ぜしめ、発光を生じることができる。
Moreover, this invention includes the said illuminating device with the said optical area | region provided with the slit which comprises a prism.
With this configuration, light can be emitted by causing reflection on the surface of the prism.

また、本発明は、上記照明装置において、前記光出射部は、中心にいくほど外径が小さくなるように構成されたものを含む。
この構成により、光の閉じ込めにより、より均一な光照射を実現することが可能となる。
Further, the present invention includes the illumination device, wherein the light emitting portion is configured such that the outer diameter decreases toward the center.
With this configuration, it is possible to realize more uniform light irradiation by confining light.

また、本発明は、上記照明装置において、前記スリットは、中心にいくほど、前記導光体の長手方向に垂直な方向の幅が小さくなるように構成されたものを含む。
従来、十分に光の閉じこめを行うことができなかった場合、中心に行くほどスリットを大きくして、出来るだけ多くの光を出射する必要があるが、この場合ピーク幅が小さくなる。そこで、導光体の中心にいくほどスリット幅を小さくし、ピーク幅をより大きくし、光量深度の向上をはかることが出来る。
Further, the present invention includes the above-described illumination device, wherein the slit is configured such that a width in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the light guide becomes smaller toward the center.
Conventionally, when the light cannot be sufficiently confined, it is necessary to enlarge the slit toward the center and emit as much light as possible, but in this case, the peak width is reduced. Therefore, the slit width can be reduced toward the center of the light guide, the peak width can be increased, and the depth of light can be improved.

また、本発明は、上記照明装置において、上記導光体の両端面に平行な切断面の形状が全ての切断面において全て相似形であるものを含む。
この構成により、
Moreover, this invention includes the said illuminating device in which all the shapes of the cut surface parallel to the both end surfaces of the said light guide are similar in all the cut surfaces.
With this configuration,

また、本発明は、上記照明装置において、前記光出射部からの光が出射する長手方向が両端面に対して垂直な面であるものを含む。
この構成により、
Further, the present invention includes the above illumination device in which the longitudinal direction in which the light from the light emitting portion is emitted is a surface perpendicular to both end surfaces.
With this configuration,

また、本発明は、上記照明装置において、前記光源は発光ダイオードであるものを含む。
この構成により、キセノンランプを用いる場合に比べて安価である。
Further, the present invention includes the illumination device, wherein the light source is a light emitting diode.
This configuration is less expensive than using a xenon lamp.

また、本発明は、上記照明装置において、上記発光ダイオードは、回路基板上に形成された凹反射面に実装されるものを含む。
この構成により、光をより効率よく取り出すことができる。
Further, the present invention includes the illumination device, wherein the light emitting diode is mounted on a concave reflecting surface formed on a circuit board.
With this configuration, light can be extracted more efficiently.

また、本発明は、上記照明装置において、前記凹反射面の形状は、逆円錐台形であり、上記発光ダイオードは上記逆円錐台形の底面に実装されるものを含む。   In the illumination device according to the present invention, the concave reflection surface may have an inverted truncated cone shape, and the light emitting diode may be mounted on the bottom surface of the inverted truncated cone shape.

また、本発明は、上記照明装置において、前記発光ダイオードは、前記導光体と同じ屈折率を持つ透明樹脂で光学的マッチングをとるように前記導光体に接続されたものを含む。
この構成により、減衰なしに、より効率よく光の取り出しをはかることができる。
Further, the present invention includes the above lighting device, wherein the light emitting diode is connected to the light guide so as to optically match with a transparent resin having the same refractive index as the light guide.
With this configuration, it is possible to extract light more efficiently without attenuation.

また、本発明は、上記照明装置において、前記光源はエレクトロルミネッセント素子であるものを含む。
この構成により、コストの低減をはかることができる。
Moreover, this invention includes the said illuminating device in which the said light source is an electroluminescent element.
With this configuration, the cost can be reduced.

また、本発明は、前記導光体が、角度変換部を具備し、2次元光を出射しうるように形成されたものを含む。
この構成により、設計に自由度をもたせることができ、より均一な光を得る事が可能となる。
Further, the present invention includes the light guide that includes an angle conversion unit and is formed so as to emit two-dimensional light.
With this configuration, it is possible to provide a degree of freedom in design, and it is possible to obtain more uniform light.

また、本発明は、原稿照射用光源として配置された上記照明装置と、原稿の面からの反射光を伝達する光学系と、前記光学系を介して前記反射光を受光する受光素子とを具備した、原稿読取り装置を提供する。
小型でかつ均一でかつ高輝度の照射面を得ることができ、安価な原稿読取装置を提供することが可能となる。
In addition, the present invention includes the above-described illumination device disposed as a light source for irradiating a document, an optical system that transmits reflected light from the surface of the document, and a light receiving element that receives the reflected light through the optical system. An original reading apparatus is provided.
A small, uniform and high-luminance irradiation surface can be obtained, and an inexpensive document reading apparatus can be provided.

本発明の照明装置によれば、導光体の端部に、前記光源から前記光出射部に向けて外表面が次第に広がるテーパ面を構成するテーパ部を具備しているため、端部での光の損失を低減し、導光体の内方に導くことができ、導光体端部での光の損失を低減し、高効率の照明装置を提供することができる。
また、本発明の照明装置によれば、均一で安定な線状照明装置を提供することができる。
According to the illumination device of the present invention, the end portion of the light guide has a tapered portion that forms a tapered surface whose outer surface gradually spreads from the light source toward the light emitting portion. Light loss can be reduced and guided to the inside of the light guide, light loss at the end of the light guide can be reduced, and a highly efficient lighting device can be provided.
Moreover, according to the illuminating device of this invention, a uniform and stable linear illuminating device can be provided.

(実施の形態1)
以下本発明の実施の形態1の線状照明装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態1における線状照明装置の構成を示す構成図であり、図1(a)は、この線状照明装置の側面図、図1(b)および図1(c)は、それぞれ図1(a)の正面A−A’断面図および要部拡大説明図である。図2は図1における線状照明装置の側面断面図(a)の拡大図であり、光の進路を矢印b1、b2等で示したものである。図3はこの線状照明装置の要部形状説明図である。図4及び図5は、本実施の形態の線状照明装置の光学的領域2側を示す図、およびその照度分布を示す図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the linear illumination device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the linear illumination device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 (a) is a side view of the linear illumination device, and FIG. 1 (b) and FIG. 1 (c). ) Are a front AA ′ cross-sectional view and an enlarged explanatory view of a main part in FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a side sectional view (a) of the linear illumination device in FIG. 1, and shows the light path by arrows b1, b2, and the like. FIG. 3 is an explanatory view of the main part shape of the linear illumination device. 4 and 5 are diagrams showing the optical region 2 side of the linear illumination device of the present embodiment and a diagram showing the illuminance distribution.

この線状照明装置は、透光性のアクリル樹脂からなる導光体1と、この導光体1の両端部に設けられたLEDチップ4(図1、図2には図示せず)を搭載した光源部R1とを具備し、この導光体1が、長手方向の表面に所定の間隔で設けられたスリットS(図2参照)を有する反射面で構成された光学的領域2と、光源部R1から出射された光を導光体1内部に入射させ、光学的領域2を経た光が、光学的領域2に対向する長手方向の一側表面から外部に出射されるように構成された光出射部R3と、この光出射部R3と、光源部R1とに接続され、光源部R1から前記光出射部R3に向けて外表面が次第に広がるテーパ面を構成するテーパ部R2とを具備したことを特徴とする。このテーパ部R2の外表面は電鋳により形成された例えばアルミニウム層からなる反射層7を構成している。そして、光源部R1から入射する光は、このテーパ部R2の反射層で反射し、光出射部R3の反射面に設けられたスリットSによって形成されたプリズムの1面に、鈍角となって入射し、光出射面側に出射するように構成されている。つまり、テーパ部R2の絞られた側から入射された光が、テーパ部R2が広がる方向に導かれる場合、光はその反射面7で反射を繰り返す度に、導光体1の長手方向に沿う方向(即ち導光体1の長手方向と平行に近づくよう)に角度変換を受ける。   This linear illumination device is equipped with a light guide 1 made of translucent acrylic resin and LED chips 4 (not shown in FIGS. 1 and 2) provided at both ends of the light guide 1. An optical region 2 comprising a reflecting surface having slits S (see FIG. 2) provided at predetermined intervals on the surface in the longitudinal direction, and a light source. The light emitted from the portion R1 is incident on the inside of the light guide 1, and the light that has passed through the optical region 2 is emitted to the outside from one longitudinal surface facing the optical region 2. A light emitting portion R3, and a tapered portion R2 connected to the light emitting portion R3 and the light source portion R1 and constituting a tapered surface whose outer surface gradually spreads from the light source portion R1 toward the light emitting portion R3 are provided. It is characterized by that. The outer surface of the tapered portion R2 constitutes a reflective layer 7 made of, for example, an aluminum layer formed by electroforming. The light incident from the light source part R1 is reflected by the reflective layer of the taper part R2, and is incident at an obtuse angle on one surface of the prism formed by the slit S provided on the reflective surface of the light emitting part R3. And it is comprised so that it may radiate | emit to the light-projection surface side. That is, when the light incident from the narrowed side of the taper portion R2 is guided in the direction in which the taper portion R2 spreads, the light is reflected along the longitudinal direction of the light guide 1 every time the light is repeatedly reflected by the reflection surface 7. An angle conversion is performed in the direction (that is, to approach parallel to the longitudinal direction of the light guide 1).

この光出射部R2は、図1(b)にA−A断面図を示すように、導光体1の長手方向に垂直な断面が、光出射部R3の光出射面側D2で楕円状をなすとともに、光出射面に対向する面側すなわち光学的領域2の側D1では、円を構成しており、スリットSはこの楕円の焦点位置に相当する位置に設けられスリットSによって形成されたプリズムで反射された光が、この導光板の光出射面側D2から平行光に近い状態の光として出射するように構成されている。図2は光源部R1からの光の導光体1内での振舞いを矢印で示す。この図2から明らかなように、光源部R1からの光が導光体1に導かれる前にテーパ部R2によって角度変換を受け、光出射面D2側に均一な光量分布をもつ光が出射される。   As shown in the AA cross section of FIG. 1B, the light emitting portion R2 has an elliptical cross section perpendicular to the longitudinal direction of the light guide 1 on the light emitting surface side D2 of the light emitting portion R3. At the same time, the surface side opposite to the light exit surface, that is, the side D1 of the optical region 2 forms a circle, and the slit S is a prism formed by the slit S provided at a position corresponding to the focal position of this ellipse. Is reflected as light in a state close to parallel light from the light emission surface side D2 of the light guide plate. FIG. 2 shows the behavior of light from the light source unit R1 in the light guide 1 by arrows. As is apparent from FIG. 2, the light from the light source R1 is subjected to angle conversion by the taper R2 before being guided to the light guide 1, and light having a uniform light quantity distribution is emitted to the light exit surface D2 side. The

また、光源部R1は、図3に示すようにLEDチップ4が回路基板3の表面に図示しない絶縁層を介して装着され、LEDチップ4の周りは凹反射面5を構成し、LEDチップ4からの光が導光体1のテーパ部R2に向けて効率よく出射するように構成されている。   In addition, as shown in FIG. 3, the LED chip 4 is mounted on the surface of the circuit board 3 via an insulating layer (not shown), and the LED chip 4 has a concave reflecting surface 5 around the LED chip 4. Light is efficiently emitted toward the tapered portion R2 of the light guide 1.

この線状照明装置について、さらに具体的に説明する。
光源部R1は、以下のようにして形成される。まず厚み0.6〜2.0mmのAl基板の表面上に膜厚100μm程度の有機膜を塗布することにより絶縁層を形成し、その上に銅箔(厚み35〜70μm)を貼着し、これをエッチングによりパターニングして回路パターンを形成し、その上に金(Au)を0.3μm程度電解(または無電解)メッキにより形成して回路基板3を形成する。
This linear illumination device will be described more specifically.
The light source part R1 is formed as follows. First, an insulating layer is formed by applying an organic film having a thickness of about 100 μm on the surface of an Al substrate having a thickness of 0.6 to 2.0 mm, and a copper foil (thickness of 35 to 70 μm) is pasted thereon and etched. Then, a circuit pattern is formed by patterning and gold (Au) is formed thereon by electrolytic (or electroless) plating to form a circuit board 3.

次に、金型を用いたスタンピング法により回路基板3の表面に凹反射面5を形成する。この凹反射面の形状としては、逆円錐台形が望ましく、逆円錐台形を用いることにより効率よくLEDチップ4からの光を前方へ、しかも必要な角度分布で放射することができる。   Next, the concave reflecting surface 5 is formed on the surface of the circuit board 3 by a stamping method using a mold. The shape of the concave reflecting surface is preferably an inverted frustoconical shape, and by using the inverted frustoconical shape, light from the LED chip 4 can be efficiently emitted forward and with a necessary angular distribution.

この後、ダイマウンターを用いて、LEDチップ4を回路基板3に凹反射面5の逆円錐台形の奥にある底面上に実装する。ここで用いるLEDチップ4としては、モノクロ画像読取用としてはGaP、高輝度のものが必要な場合には4元系の例えばAlGaInP等の緑色のベアチップを用いる。また、カラー画像読取用の線状照明装置の場合にはR(赤),G(緑),B(青)の3色のLEDチップを並べて実装すればよい。このようにして光源部R1を作製する。このRGBの3色の光源を同時に発光させることで、白色光源として利用でき、線状照明装置から出射される光によって照明された原稿の反射光(より正しくは原稿表面によって散乱された二次反射光)を、例えばR,G,B各色のフィルタを長手方向(主走査方向)に構成したイメージセンサで検出することで、原稿を読み取ることができる。   Thereafter, the LED chip 4 is mounted on the circuit board 3 on the bottom surface of the inverted frustoconical shape of the concave reflecting surface 5 by using a die mounter. As the LED chip 4 used here, GaP is used for monochrome image reading, and a green bare chip such as a quaternary system such as AlGaInP is used when a high luminance one is required. In the case of a linear illumination device for reading color images, LED chips of three colors R (red), G (green), and B (blue) may be mounted side by side. In this way, the light source part R1 is produced. By simultaneously emitting light of these three colors of RGB, it can be used as a white light source and reflected light of the original illuminated by the light emitted from the linear illumination device (more correctly, secondary reflection scattered by the original surface) The original can be read by detecting the light) with an image sensor in which, for example, R, G, and B color filters are configured in the longitudinal direction (main scanning direction).

次に、導光体1すなわち、テーパ部R2および光出射部R3、及びこれに設けられている光屈折/反射を行う光学的領域2を構成する多数の断面三角形状のスリットSに関しては、透光性樹脂であるアクリル樹脂によるインジェクション成形により一体的に形成される。光屈折/反射を行う光学的領域2を構成する多数のスリットSは、導光体1の一表面に形成される。ここで透光性樹脂材料としては、透光性,耐熱性,インジェクション成形時の樹脂の流れ性を考慮すると、耐熱アクリルのほか、ポリカーボネイト、非晶質ポリオレフィン等が適用可能である。   Next, regarding the light guide 1, that is, the tapered portion R2 and the light emitting portion R3, and the many slits S having a triangular cross-section constituting the optical region 2 that performs light refraction / reflection are provided therethrough. It is integrally formed by injection molding with an acrylic resin which is a light resin. A large number of slits S constituting the optical region 2 that performs light refraction / reflection are formed on one surface of the light guide 1. Here, as the translucent resin material, in consideration of translucency, heat resistance, and resin flow at the time of injection molding, in addition to heat-resistant acrylic, polycarbonate, amorphous polyolefin, or the like can be applied.

さらに、テーパ部R2の外表面には電鋳によってアルミニウム層を形成し反射面7を構成する。反射面は、例えば鏡面を有するシートを貼り付けて構成してもよい。   Further, an aluminum layer is formed on the outer surface of the taper portion R2 by electroforming to constitute the reflecting surface 7. The reflective surface may be configured by attaching a sheet having a mirror surface, for example.

そして最後に、光源部R1と導光体1を、導光体材料と同一の屈折率(約1.5)を持つ透光性樹脂を介して接続する。この透光性樹脂に関しては、エポキシ系や変性アクリレート系のUV硬化型樹脂を用いている。
実施の形態1では、上述のように複雑な形状を有する導光体1を、インジェクション成形により一体形成しているが、例えばテーパ部R2と光出射部R3を別体に形成しておき、これを直接接合するかあるいは接着剤を用いて接着して導光体1を製作し、この導光体1に、更に光源部R1を接着するような工程で製造してもよい。
Finally, the light source unit R1 and the light guide 1 are connected via a translucent resin having the same refractive index (about 1.5) as the light guide material. As the light-transmitting resin, an epoxy-based or modified acrylate-based UV curable resin is used.
In the first embodiment, the light guide 1 having a complicated shape as described above is integrally formed by injection molding. For example, the tapered portion R2 and the light emitting portion R3 are formed separately, The light guide body 1 may be manufactured by directly bonding or bonding using an adhesive, and the light source section R1 may be further bonded to the light guide body 1.

このようにして形成した本実施の形態1の線状照明装置の動作原理及び特性について図2を参照しながら説明する。図2は図1における線状照明装置の側面断面図(a)の拡大図であり、光の進路を矢印b1,b2等で示したものである。図3はこの線状照明装置の要部形状説明図である。   The operation principle and characteristics of the linear illumination device according to the first embodiment formed as described above will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a side sectional view (a) of the linear illumination device in FIG. 1, and shows the path of light by arrows b1, b2, and the like. FIG. 3 is an explanatory view of the main part shape of the linear illumination device.

まず、LEDチップ4から放出された光のうち、前方に出射した一部の光成分は直接テーパ部R2に入射し、横方向に出射した光成分は、凹反射面5で反射されてテーパ部R2に入射する。ここでは、この凹反射面5のテーパ角を調整し、テーパ部R2の光源側の端部の中心点Oに集光され、この中心点から出射するように調整される。この中心点Oから、前方に出射した光成分b1は直接導光体の光出射部R3に入射し、横方向に出射した光成分b2は、テーパ部R2で反射されて光出射部R3に入射する。この光出射部R3に入射した光成分のうち、直接光出射部R3に入射した光成分b1は、光出射部R3の側面で全反射を繰り返しながら、いずれ光屈折/反射面を構成する光学的領域2に到達し、ここでスリットSによって形成されたプリズム面で反射されることにより急激に角度を曲げられる。このプリズム面は導光体1の原稿面側の外表面を構成する楕円の焦点位置を含むように構成されており(例えばプリズム面の中央部が焦点位置と一致するように構成すればよい)、このプリズム面から出射した光は例えば光成分b3となって出射され、この矢印前方に配置される原稿面を照射する。テーパ部R2から直接導光体1へ入射した殆ど全ての光成分が導光体1の光出射部R3の側面で全反射するように、テーパ部を構成する逆円錐台の径r1、r2、テーパ部の長さL、導光体1の屈折率nLGの各々ディメンジョンを決定している(図10参照。図10において、r1=3.2mm、r2=4.5mm、L=6mmに設定されている)。 First, of the light emitted from the LED chip 4, a part of the light component emitted forward is directly incident on the tapered portion R2, and the light component emitted in the lateral direction is reflected by the concave reflecting surface 5 to be tapered. Incident to R2. Here, the taper angle of the concave reflecting surface 5 is adjusted, and the light is condensed at the center point O at the end of the tapered portion R2 on the light source side, and adjusted so as to be emitted from this center point. From this center point O, the light component b1 emitted forward is directly incident on the light emitting part R3 of the light guide, and the light component b2 emitted laterally is reflected by the taper part R2 and incident on the light emitting part R3. To do. Of the light components incident on the light emitting portion R3, the light component b1 incident on the direct light emitting portion R3 is optically constituting a photorefractive / reflective surface while repeating total reflection on the side surface of the light emitting portion R3. The angle is rapidly bent by reaching the region 2 and being reflected by the prism surface formed by the slit S. This prism surface is configured to include an elliptical focal position that forms the outer surface of the light guide 1 on the side of the document surface (for example, the central portion of the prism surface may be configured to coincide with the focal position). The light emitted from the prism surface is emitted, for example, as a light component b3, and irradiates the document surface arranged in front of the arrow. The diameters r1, r2, and r2 of the inverted truncated cone constituting the tapered portion so that almost all the light components directly incident on the light guide 1 from the tapered portion R2 are totally reflected by the side surface of the light emitting portion R3 of the light guide 1. The dimensions of the length L of the tapered portion and the refractive index n LG of the light guide 1 are determined (see FIG. 10. In FIG. 10, r1 = 3.2 mm, r2 = 4.5 mm, and L = 6 mm are set. Have been).

テーパ部R2に入射した光のうち、このテーパ部R2の側面に到達する光成分b2は、全反射(あるいは鏡面反射)により、そのほぼ全部が光出射部R3に入射できるようにしている。この光出射部R3に入射した光の成分b2は、同じく光出射部R3の側面から直接出射するか、または何回か側面で全反射を繰り返しながらこの光学的領域2に到達し、プリズム面で反射され、導光体1を構成する光出射部R3から光成分b3として原稿を照明する。   Of the light incident on the tapered portion R2, the light component b2 reaching the side surface of the tapered portion R2 can be almost entirely incident on the light emitting portion R3 by total reflection (or specular reflection). The light component b2 incident on the light emitting portion R3 is emitted directly from the side surface of the light emitting portion R3 or reaches the optical region 2 while repeating total reflection on the side surface several times. The original is illuminated as the light component b3 from the light emitting portion R3 that is reflected and constitutes the light guide 1.

次にこの光成分b3を線上に均一に出射する構成について説明する。図4及び図5は、本実施の形態の線状照明装置の光学的領域2を示す図、およびその照度分布を示す図である。
本実施の形態では中心にいくほど外径が小さくなるように構成された光射出部R3にスリットSが所定の間隔dで形成されているが、その中心部に近づくにつれてその間隔dは小さくなるように形成されており、このスリットSは、導光体1の長手方向中心部に近づくほど、前記導光体1の長手方向に垂直な方向の幅Wが小さくなるように構成されている。なお、導光体1の両端面に平行な切断面の形状は全ての切断面において全て相似形である。
Next, a configuration for uniformly emitting the light component b3 on the line will be described. 4 and 5 are diagrams showing the optical region 2 of the linear illumination device of the present embodiment and the illuminance distribution thereof.
In the present embodiment, the slits S are formed at a predetermined interval d in the light emitting portion R3 configured such that the outer diameter decreases toward the center, but the interval d decreases as the distance from the center increases. The slit S is configured such that the width W in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the light guide 1 decreases as the distance from the central portion in the longitudinal direction of the light guide 1 decreases. In addition, the shape of the cut surface parallel to the both end surfaces of the light guide 1 is similar in all cut surfaces.

このように、テーパ部R2により、光源部R1からの光を出来る限り前方(導光体1の長手方向)に導き、これをスリットSによって形成されたプリズムで,この光の大半を全反射させ、平行光に近づけて原稿面(図示せず)に導くものであるが、テーパ部R2によって効率よく大半の光を前方に導くことができるため、中心部近傍でスリット幅Wを小さくしても十分な光量を出射することができる。そして副走査方向(導光体の長手方向に垂直な方向)に対する照度分布を図5(b)及び図6(b)に示す。図5(b)は導光体1の長手方向(主走査方向)中心部における照度分布であり、ピーク近傍で幅をもつ分布となっている。一方図6(b)は導光体1の端部における照度分布であり、ピーク近傍で中心部と同程度の幅をもつ分布となっている。
これはスリット幅Wを調整したことにより得られたもので、従来のように中心部でスリット幅Wを大きくした場合のように、副走査方向の照度分布において平坦な領域が大きすぎるようなことがなく、結果的に総光量をむやみに大きくすることなく、十分な光量深度を得ることができる。
一方、導光体1の長手方向における端部と中央部における光量分布の不均一性を解消するため、端部において中心部よりもスリット幅Wを大きくする。これは従来より、若干スリット幅Wを大きくすることにもなる。これは図27に示したように、中心部でスリット幅Wを大きく、端部で小さくした場合の逆の構成に相当する。
このようにスリット幅を調整することにより、副走査方向および主走査方向の両方について理想的な照度分布を得ることができる。
In this manner, the light from the light source part R1 is guided as far as possible (longitudinal direction of the light guide 1) by the taper part R2, and this is totally reflected by the prism formed by the slit S. However, since most of the light can be efficiently guided forward by the taper portion R2, the slit width W can be reduced in the vicinity of the center portion. A sufficient amount of light can be emitted. The illuminance distribution in the sub-scanning direction (direction perpendicular to the longitudinal direction of the light guide) is shown in FIGS. FIG. 5B shows the illuminance distribution in the central portion of the light guide 1 in the longitudinal direction (main scanning direction), which has a width in the vicinity of the peak. On the other hand, FIG. 6B shows the illuminance distribution at the end of the light guide 1, which is a distribution having the same width as the central portion in the vicinity of the peak.
This is obtained by adjusting the slit width W, and the flat area is too large in the illuminance distribution in the sub-scanning direction as in the conventional case where the slit width W is increased at the center. As a result, a sufficient depth of light quantity can be obtained without unnecessarily increasing the total light quantity.
On the other hand, in order to eliminate the non-uniformity of the light amount distribution at the end portion and the center portion in the longitudinal direction of the light guide 1, the slit width W is made larger at the end portion than at the center portion. This also slightly increases the slit width W as compared with the prior art. As shown in FIG. 27, this corresponds to a reverse configuration in which the slit width W is increased at the center and decreased at the end.
By adjusting the slit width in this way, an ideal illuminance distribution can be obtained in both the sub-scanning direction and the main scanning direction.

このような動作原理に基づき、図7に外観図、図8に断面説明図を示すようにA4サイズ用のスキャナ用線状照明装置を用いた原稿読取り装置を作製し、その特性を評価した。
この原稿読取り装置は、図8にその一例を断面図で示すように、原稿101を密着させ、読取るための透光性のガラスプレートからなるプラテン100と、このプラテン100を介して、前記原稿101を照射する光源104a、104bと、原稿面からの反射光を受光するロッドレンズアレイ200と受光素子201とで構成される。
Based on this principle of operation, an original reading apparatus using an A4 size linear illumination device for a scanner as shown in FIG. 7 and an explanatory cross-sectional view in FIG. 8 was manufactured and its characteristics were evaluated.
As shown in a sectional view of an example in FIG. 8, the document reading apparatus has a platen 100 made of a light-transmitting glass plate for closely contacting and reading the document 101, and the document 101 via the platen 100. Light sources 104a and 104b, a rod lens array 200 that receives reflected light from the document surface, and a light receiving element 201.

次に、この原稿読取り装置の動作原理について説明する。光源104a、104bより発せられた光をプラテン100に載置した原稿に照射する。そこで原稿の濃度や色に対応した反射光がロッドレンズアレイ200を通り受光素子201に結像する。そしてこの受光素子201において、光信号は電気信号に変換されて増幅され、最終的にセンサ出力信号として出力される。   Next, the operating principle of this document reading apparatus will be described. The light emitted from the light sources 104 a and 104 b is applied to the document placed on the platen 100. Therefore, the reflected light corresponding to the density and color of the original passes through the rod lens array 200 and forms an image on the light receiving element 201. In the light receiving element 201, the optical signal is converted into an electric signal, amplified, and finally output as a sensor output signal.

これにより、光源104a、104bとしてLED素子(GaP、λ=565nm)を4素子用いたとき、原稿面照度8,000lx、照度ばらつき±10%以下を実現した。これを従来の複数のLEDを主走査方向に配置したLEDアレイと比較するとLED素子数を約1/10に削減することができ、また照明装置から原稿面までの距離では、従来LEDアレイの場合、約8〜10mm程度必要であったのが、本線状照明装置では1.5mmに近づけても十分照度ばらつきを抑えることができた。これにより、メンテナンスが容易となり、低コスト化を実現することができた。   As a result, when four LED elements (GaP, λ = 565 nm) are used as the light sources 104a and 104b, an original surface illuminance of 8,000 lx and an illuminance variation of ± 10% or less are realized. Compared with a conventional LED array in which a plurality of LEDs are arranged in the main scanning direction, the number of LED elements can be reduced to about 1/10, and the distance from the illumination device to the document surface is the case of the conventional LED array. Although about 8 to 10 mm was necessary, the main line illumination device was able to sufficiently suppress the illuminance variation even when approaching 1.5 mm. As a result, the maintenance is easy and the cost can be reduced.

また、赤色LED(GaAlAs)素子、純緑色LED(GaN)素子、青色LED(GaN)素子を各々1素子ずつ実装し、赤→緑→青と順次点灯することにより光源切替型のカラー画像読取装置用の線状照明装置を実現することもできる。   In addition, a red LED (GaAlAs) element, a pure green LED (GaN) element, and a blue LED (GaN) element are mounted one by one, and light source switching type color image reading device is turned on sequentially from red → green → blue. It is also possible to realize a linear illumination device for use.

(実施の形態2)
なお、前記実施の形態1ではスリットSが光射出部R3の下部を構成する円部分に収まるように形成したが、図9(および図10)に示すように光射出部R3の円部分から突出するように形成してもよい。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the slit S is formed so as to be accommodated in the circular portion constituting the lower portion of the light emitting portion R3. However, as shown in FIG. 9 (and FIG. 10), the slit S protrudes from the circular portion of the light emitting portion R3. You may form so that it may do.

次に本発明の実施例1について説明する。
本実施例1では、線状照明装置について説明する。
本実施例1の線状照明装置は、実施の形態1で図1乃至図4に示した構造を持つもので、図10に示すように、導光体1の端部のテーパ部R2の形状が円錐台をなし、上底r1=3.2mm、下底r2=4.5mm、長さL=6mmである。
この形状を用いた場合における、テーパ部端部での端部光線をシミュレーションにより追跡した結果を図11(a)に示す。ここで図11(a)は端部光線の追跡結果を示す、図11(b)はこのときの端部スリットからのロス光線の追跡結果を示す拡大図である。
また図12(a)、(b)に、このときの主走査方向の照度分布及び副走査方向の照度分布をシミュレーションした結果を示す。
これらの図から明らかなように、端部に照度の高い部分が存在はしているが、従来例の場合に比べて端部のピークが若干は低くなっており、導光体1の中心部の照度が向上している。また、長さ方向についても同様にシミュレーションを行ったが、均一な照度を得ることができることがわかった。
Next, Example 1 of the present invention will be described.
In the first embodiment, a linear illumination device will be described.
The linear illumination device of Example 1 has the structure shown in FIGS. 1 to 4 in Embodiment 1, and as shown in FIG. 10, the shape of the tapered portion R2 at the end of the light guide 1 is used. Forms a truncated cone, and has an upper base r1 = 3.2 mm, a lower base r2 = 4.5 mm, and a length L = 6 mm.
FIG. 11A shows the result of tracing the end ray at the end of the taper portion by simulation when this shape is used. Here, FIG. 11A shows the tracking result of the end ray, and FIG. 11B is an enlarged view showing the tracking result of the loss beam from the end slit at this time.
FIGS. 12A and 12B show simulation results of the illuminance distribution in the main scanning direction and the illuminance distribution in the sub-scanning direction at this time.
As is clear from these figures, although there is a portion with high illuminance at the end, the peak at the end is slightly lower than in the case of the conventional example, and the central portion of the light guide 1 The illuminance is improved. Moreover, although the simulation was similarly performed about the length direction, it turned out that uniform illumination intensity can be obtained.

このときの原稿面総照度は約8000lx、効率は20%であり、従来のテーパ部なしの場合に比べて6%の効率改善を達成することができた。   At this time, the total illuminance on the original surface is about 8000 lx and the efficiency is 20%, and an improvement in efficiency of 6% can be achieved as compared with the conventional case without the tapered portion.

次に本発明の実施例2について説明する。
実施例2では、線状照明装置のテーパ部の長さLについて説明する。
前記実施例1では導光体1の端部のテーパ部R2の形状が円錐台をなし、上底r1=3.2mm、下底r2=4.5mm、長さL=6mmとしたが、この長さLを変化させた場合について実験を行った。
テーパ部の長さL=5mm及び4mmとして同様のシミュレーションを行った。本実施例2の線状照明装置は、前記実施例1と同様、実施の形態1で図1乃至4に示した構造を持つもので、図13に示すように、前記実施例1と同じ形状の円錐台状をなすように形成し、導光体1の端部のテーパ部R2の形状が円錐台をなし、上底r1=3.2mm、下底r2=4.5mm、長さL=5mmである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In Example 2, the length L of the tapered portion of the linear illumination device will be described.
In the first embodiment, the shape of the tapered portion R2 at the end of the light guide 1 is a truncated cone, and the upper base r1 = 3.2 mm, the lower base r2 = 4.5 mm, and the length L = 6 mm. An experiment was conducted for the case where the length L was changed.
The same simulation was performed with the length L of the tapered portion L = 5 mm and 4 mm. The linear illumination device of Example 2 has the structure shown in FIGS. 1 to 4 in Embodiment 1 as in Example 1, and has the same shape as Example 1 as shown in FIG. The shape of the tapered portion R2 at the end of the light guide 1 is a truncated cone, the upper base r1 = 3.2 mm, the lower base r2 = 4.5 mm, and the length L = 5 mm.

この形状を用いた場合における、テーパ部端部での端部光線をシミュレーションにより追跡した端部光線の追跡結果を図13に示す。
また図14(a)、(b)に、このときの主走査方向の照度分布及び副走査方向の照度分布をシミュレーションした結果を示す。また、長さ方向についても同様にシミュレーションを行ったが、均一であることがわかった。
FIG. 13 shows a tracking result of the end ray obtained by tracing the end ray at the end of the taper portion in the case of using this shape.
14A and 14B show the simulation results of the illuminance distribution in the main scanning direction and the illuminance distribution in the sub-scanning direction at this time. Moreover, although the simulation was similarly performed about the length direction, it turned out that it is uniform.

また、図15に示すように、前記実施例1と同じ形状の円錐台状をなすように形成し、導光体1の端部のテーパ部R2の形状が円錐台をなし、上底r1=3.2mm、下底r2=4.5mm、長さL=4mmである導光体を用いた線状照明装置を作成した。
この形状を用いた場合における、テーパ部端部での端部光線をシミュレーションにより追跡した端部光線の追跡結果を図15に示す。
また図16(a)および(b)に、このときの主走査方向の照度分布及び副走査方向の照度分布をシミュレーションによって測定した結果を示す。また、長さ方向についても同様にシミュレーションを行ったが、均一であることがわかった。
これらの結果から、L=6mmの場合、端部の出射光のうちスリットSを介した反射光が相対的に多いため、端部光量は確保しながらスリットピッチの変更で端部光量を調整可能であり、有効である。
Further, as shown in FIG. 15, it is formed so as to form a truncated cone shape having the same shape as in the first embodiment, and the shape of the tapered portion R2 at the end of the light guide 1 forms a truncated cone, and the upper base r1 = A linear illumination device using a light guide with 3.2 mm, lower base r2 = 4.5 mm, and length L = 4 mm was created.
FIG. 15 shows a tracking result of the end ray obtained by tracing the end ray at the end of the taper portion by simulation when this shape is used.
FIGS. 16A and 16B show the results of measuring the illuminance distribution in the main scanning direction and the illuminance distribution in the sub-scanning direction at this time by simulation. Moreover, although the simulation was similarly performed about the length direction, it turned out that it is uniform.
From these results, when L = 6mm, there is relatively much reflected light through the slit S among the emitted light at the end, so the end light quantity can be adjusted by changing the slit pitch while ensuring the end light quantity. It is effective.

これに対し、L=5の場合は端部の出射光のうちスリットSによる反射を介さない直接光がやや多くなり、端部光量を確保しながらスリットピッチの変更で端部光量を調整するのがやや困難となる。
また、L=4の場合は直接光が支配的であるため、端部光量は確保できるが、スリットピッチの変更で端部光量を調整するのは困難である。
以上の結果からL=6mmが、端部光量を確保しながらスリットピッチで端部光量を調整することができ、望ましい。また、光量深度についてもスリット幅を調整することができる。
On the other hand, in the case of L = 5, the amount of direct light that does not pass through the reflection by the slit S of the outgoing light at the end is slightly increased, and the end light amount is adjusted by changing the slit pitch while ensuring the end light amount. Is somewhat difficult.
Further, when L = 4, the direct light is dominant, so that the edge light amount can be secured, but it is difficult to adjust the edge light amount by changing the slit pitch.
From the above results, L = 6 mm is desirable because the end light amount can be adjusted with the slit pitch while securing the end light amount. Further, the slit width can be adjusted with respect to the light intensity depth.

このようにL=6mmのとき、端部に照度の高い部分が存在はしているが、従来例の場合に比べて端部のピークが若干は低くなっており、導光体の中心部の照度が向上している。
このときの原稿面総照度は8,000lx、効率は20%であり、従来のテーパ部なしの場合に比べて6%の効率改善を達成することができた。
Thus, when L = 6 mm, there is a portion with high illuminance at the end, but the peak at the end is slightly lower than in the case of the conventional example, and the center of the light guide The illuminance is improved.
The total illuminance on the original surface at this time was 8,000 lx and the efficiency was 20%, and an improvement in efficiency of 6% was achieved compared to the conventional case without a tapered portion.

次に本発明の実施例3について説明する。
次に、このL=6mmとした実施例1の導光体を用い、スリットを形成するとともにスリットピッチを変更したときの主走査方向の照度分布及び副走査方向の照度分布をシミュレーションによって測定した結果を図17(a)及び(b)に示す。
なおシミュレーションを行うにあたって、プリズム面を備えたスリットSの配列ピッチは0.4mmとし、このピッチで連続的に形成されたスリットSの一部を平坦に埋めた状態を想定した。つまりスリットピッチ2というときは、0.4mmピッチで連続して形成されたスリットSの5つのうち1つが有効に存在し、残りの4つは存在しないと考える。同様にスリットピッチ1.6は連続するスリット4つのうち1つが有効に存在し、残り3つを存在しないものと考える。
図17(a)及び(b)はスリットピッチ2の時のときの主走査方向の照度分布及び副走査方向の照度分布を示す図であり、原稿面平均照度は8000lxで照度ムラは±10%程度であることがわかる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
Next, using the light guide of Example 1 with L = 6 mm, the result of measuring the illuminance distribution in the main scanning direction and the illuminance distribution in the sub scanning direction when the slit is formed and the slit pitch is changed by simulation. Is shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b).
In performing the simulation, it was assumed that the arrangement pitch of the slits S provided with the prism surfaces was 0.4 mm, and a part of the slits S continuously formed at this pitch was filled flat. That is, when the slit pitch is 2, it is considered that one of the five slits S formed continuously at a pitch of 0.4 mm is effectively present and the remaining four are not present. Similarly, it is considered that the slit pitch 1.6 is effectively one of four consecutive slits and the remaining three do not exist.
FIGS. 17A and 17B are diagrams showing the illuminance distribution in the main scanning direction and the illuminance distribution in the sub-scanning direction when the slit pitch is 2, where the original surface average illuminance is 8000 lx and the illuminance unevenness is ± 10%. It turns out that it is a grade.

図示はしていないが、同様に、それぞれスリットピッチ1.6,2,2.4の時の長さ方向の原稿面照度分布をシミュレーションした。その結果、長さ方向の原稿面照度分布は、それぞれスリットピッチ1.6および2.4の時よりも、スリットピッチ2の時により均一となっていることが分かった。
この結果から導光体の中心部においても十分な照度を得られることがわかる。また、スリットピッチ2のときの光源部R1から出射される全光束に対する効率は20%程度であった。
Although not shown, similarly, the original surface illuminance distribution in the length direction when the slit pitches were 1.6, 2, and 2.4 were simulated. As a result, it was found that the document surface illuminance distribution in the length direction was more uniform when the slit pitch was 2 than when the slit pitch was 1.6 and 2.4, respectively.
From this result, it can be seen that sufficient illuminance can be obtained even in the central portion of the light guide. Further, the efficiency with respect to the total luminous flux emitted from the light source part R1 at the slit pitch 2 was about 20%.

次に本発明の実施例4について説明する。
本実施例では導光体1の光出射部R3の形状を変化させたときの原稿面照度分布をシミュレーションした。図18は光出射部R3の断面形状を示す図であり、外側が両端部、内側が中心部であり、いずれも楕円と円の組み合わせであり、楕円中心と円中心が一致するように形成されている。この例ではスリット形成面がフラットになっており、このフラット部の中央部の幅が、0.9mmとしたとき、端部の幅が0.6、0.9、1.1、1.3と変化したときの、原稿面照度分布をシミュレーションによって測定した結果を示す。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the document surface illuminance distribution was simulated when the shape of the light emitting portion R3 of the light guide 1 was changed. FIG. 18 is a diagram showing a cross-sectional shape of the light emitting portion R3, the outer side being both end portions and the inner side being a central portion, both being a combination of an ellipse and a circle, and being formed so that the center of the ellipse and the center of the circle coincide. ing. In this example, the slit forming surface is flat, and when the width of the central portion of this flat portion is 0.9 mm, the width of the end portion is 0.6, 0.9, 1.1, 1.3. The result of measuring the illuminance distribution on the original surface by simulation is shown.

また、それぞれ端部の幅bが0.6、0.9、1.1、1.3と変化したときの、原稿面照度分布をシミュレーションによって測定した。この測定結果から、端部の幅bが0.6、1.3では、照度分布にばらつきがあるのに対し、端部の幅bが0.9はやや均一となり、1.1ではより均一となっている。   Further, the illuminance distribution on the document surface was measured by simulation when the width b of the edge was changed to 0.6, 0.9, 1.1, and 1.3, respectively. From this measurement result, the illuminance distribution varies when the edge width b is 0.6 and 1.3, whereas the edge width b is slightly uniform when 0.9 and 1.1 when the edge width b is 1.1. It has become.

この結果から中央で0.9、両端部で1.1のとき、原稿面照度分布はより均一であることがわかった。   From this result, it was found that the document surface illuminance distribution was more uniform when the center was 0.9 and both ends were 1.1.

次に本発明の実施例5について説明する。
本実施例では導光体1の光出射部R3の形状を変化させたときの原稿位置が図8においてプラテンの面から0mm、1mm、2mmの時の副走査方向位置と照度との関係を示す。図19(a)に導光体1の光出射側を楕円形状としたもの、(b)に光出射側を円形状としたものを示す(ただしいずれの場合も導光体1の下部、即ちスリットSが配置されている側の形状は、既に説明した円形状としている。なお、以下の説明では、簡単のため、単に「導光体1が楕円」のように記載する)。これらの比較からも楕円の場合に照度ムラが大幅に低減されていることがわかる。s1、s2、s3(図20参照)はそれぞれプラテンの面から0mm、1mm、2mmの時の照度を測定した結果を示す。
図19(a)によれば、プラテンの面から2mm程度離間しても、センタ位置(即ち、原稿による散乱光が図示しないイメージセンサ上に結像される位置)では、十分な原稿面照度が確保されることがわかる。即ち導光体1の光出射面側を楕円形状とすることで、光量深度の改善ができることが分かる。このように光量深度が深いということは、副走査方向においては、光の平行度が非常に高くなっていることを意味している。
また、図20に、導光体が楕円である場合と円である場合について、プラテンの面から0mm、1mm、2mmの時の主走査方向位置と照度との関係を測定した結果を示す。図20(a)は導光体が楕円であるもの、(b)は円であるものを示す。これらの比較からも楕円の場合に照度ムラが大幅に低減されていることがわかる。ここでもs1、s2、s3はそれぞれプラテンの面から0mm、1mm、2mmの時の照度を測定した結果を示す。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the relationship between the illuminance and the position in the sub-scanning direction when the original position when the shape of the light emitting portion R3 of the light guide 1 is changed is 0 mm, 1 mm, and 2 mm from the surface of the platen in FIG. . FIG. 19 (a) shows an elliptical light emitting side of the light guide 1, and FIG. 19 (b) shows a circular shape of the light emitting side (in either case, the lower part of the light guide 1, ie, The shape on the side where the slit S is disposed is the circular shape already described. In the following description, for the sake of simplicity, it is simply described as “the light guide 1 is an ellipse”). From these comparisons, it can be seen that the illuminance unevenness is greatly reduced in the case of an ellipse. s1, s2, and s3 (see FIG. 20) show the results of measuring the illuminance at 0 mm, 1 mm, and 2 mm from the surface of the platen, respectively.
According to FIG. 19A, even if it is separated from the surface of the platen by about 2 mm, at the center position (that is, the position where the scattered light from the original is imaged on an image sensor not shown), there is sufficient original surface illumination. It can be seen that it is secured. That is, it can be seen that the light depth can be improved by making the light exit surface side of the light guide 1 into an elliptical shape. The deep depth of light in this way means that the parallelism of light is very high in the sub-scanning direction.
FIG. 20 shows the results of measuring the relationship between the main scanning direction position and the illuminance when the light guide is an ellipse and a circle when the light guide is 0 mm, 1 mm, and 2 mm from the platen surface. FIG. 20 (a) shows a light guide having an ellipse, and FIG. 20 (b) shows a circle. From these comparisons, it can be seen that the illuminance unevenness is greatly reduced in the case of an ellipse. Here, s1, s2, and s3 indicate the results of measuring the illuminance at 0 mm, 1 mm, and 2 mm from the platen surface, respectively.

以上の結果からも、断面楕円状の線状の導光体をもちいることで均一な照射を行うことができることがわかる。   From the above results, it can be seen that uniform irradiation can be performed by using a linear light guide having an elliptical cross section.

(実施の形態3)
なお、前記実施の形態1および2では、テーパ部R2が円錐形であるものについて説明したが、本実施の形態では、テーパ部は、基本的に円錐形をなすものの、最適化したテーパ面を有するもので、図21に示すように、不連続部をもつテーパ部であるようにしたものである。図21(a)は要部斜視図、図21(b)乃至(d)は側面および断面図であり、図21(e)は側面図である。図21(a)は、図21(e)のD方向から見た斜視図、図21(b)は、図21(e)のC方向から見た側面図、図21(c)は、図21(e)のA−A断面図、図21(d)は、図21(e)のB−B断面図である。
本実施の形態では、シミュレーションを重ねながら、テーパ部の反射面を最適化し、不連続部を形成することで、光源からの光を出来る限り前方に導くようにしている。
この構成によれば、大半の光を導光体内に取り込むことができるため、効率の向上をはかり、高い照度を得ることができる。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, the tapered portion R2 has a conical shape. However, in this embodiment, the tapered portion basically has a conical shape, but an optimized tapered surface is used. As shown in FIG. 21, it is a tapered part having a discontinuous part. FIG. 21A is a perspective view of a main part, FIGS. 21B to 21D are side views and cross-sectional views, and FIG. 21E is a side view. 21A is a perspective view seen from the direction D in FIG. 21E, FIG. 21B is a side view seen from the direction C in FIG. 21E, and FIG. 21 (e) is an AA cross-sectional view, and FIG. 21 (d) is a BB cross-sectional view of FIG. 21 (e).
In the present embodiment, while repeating simulations, the reflection surface of the tapered portion is optimized and the discontinuous portion is formed so that light from the light source is guided as far forward as possible.
According to this configuration, since most of the light can be taken into the light guide body, efficiency can be improved and high illuminance can be obtained.

(実施の形態4)
なお、前記実施の形態1乃至3では線状の照明装置について説明したが、本実施の形態では、二次元の照明装置について説明する。
図22乃至23に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した光源基板24と、光源基板24から出射された光を導き、更に、この光に角度変換を施して、外部に光を出射する導光体21と、この光源基板24と導光体21の間に、光源基板24からの光を導光体21に導くように、断面積が、光源基板24側より導光体21側で大きくなるように構成された光路部25とを具備したものである。図22はこの照明装置の斜視図、図23(a)は、この照明装置の上面図、図23(b)は(a)のA−A断面図、図23(c)は図23(b)のB部の要部拡大図、図24は光源基板の平面図である。
なお導光体21の裏面側は凹凸を有する光学領域22を構成しており、光を反射させほぼ平行な光で表面側に出射させることができる。
この構成によれば、側面に設けられた光源からの光を正面側に均一に取り出すことができる。
(Embodiment 4)
In the first to third embodiments, the linear lighting device has been described. In the present embodiment, a two-dimensional lighting device will be described.
As shown in FIGS. 22 to 23, the light source substrate 24 on which the organic electroluminescence element is mounted and the light emitted from the light source substrate 24 are guided, and the light is further subjected to angle conversion to emit light to the outside. Between the light source 21 and the light source substrate 24 and the light guide 21, the cross-sectional area is larger on the light guide 21 side than on the light source substrate 24 side so as to guide the light from the light source substrate 24 to the light guide 21. And an optical path portion 25 configured as described above. FIG. 22 is a perspective view of the lighting device, FIG. 23A is a top view of the lighting device, FIG. 23B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 23A, and FIG. FIG. 24 is a plan view of the light source substrate.
In addition, the back surface side of the light guide 21 constitutes an optical region 22 having projections and depressions, and light can be reflected and emitted to the surface side with substantially parallel light.
According to this configuration, light from the light source provided on the side surface can be uniformly extracted to the front side.

なお、光源基板24としては、ガラス、あるいは樹脂で構成された基板上に有機エレクトロルミネッセンス素子を形成したものなどが用いられる。この光源基板24は図24に平面図を示すようにRGBの3色のライン状の発光素子が配置された構造となっている。
また、有機EL素子はRGB三色を設けることで白色光源とすればよい。
In addition, as the light source substrate 24, what formed the organic electroluminescent element on the board | substrate comprised with glass or resin is used. The light source substrate 24 has a structure in which light emitting elements of three colors of RGB are arranged as shown in a plan view in FIG.
The organic EL element may be a white light source by providing three colors of RGB.

また、この光源基板24はボトム出射型すなわち、基板側から出射するように、基板面上に素子領域を形成する。このため素子形成面Aに対向する基板側の面は、何も配置されておらず、極めて平坦性が高いので、光源基板24を光路部25に密着させることができる。この密着部位は光を散乱させることがないため、効率よく光源基板24の出射光を導光板に導くことができる。   The light source substrate 24 is a bottom emission type, that is, an element region is formed on the substrate surface so as to emit from the substrate side. For this reason, nothing is arranged on the substrate side surface facing the element formation surface A, and the flatness is extremely high, so that the light source substrate 24 can be brought into close contact with the optical path portion 25. Since the close contact portion does not scatter light, the light emitted from the light source substrate 24 can be efficiently guided to the light guide plate.

また、光源基板24に設けられる有機EL素子は、長尺に構成された単一の素子であってもよいが、複数の素子で構成することが望ましい。このようにすると、非発光の素子があっても、他の素子で光量をカバーすることができ、均一な発光を得ることができる。
さらにまた、この照明装置において適用される光源としては有機エレクトロルミネッセンス素子に限定されるものではなく、LEDなど他の光源にも適用可能であることはいうまでもない。
In addition, the organic EL element provided on the light source substrate 24 may be a single element that is configured to be long, but it is preferably configured by a plurality of elements. In this way, even if there is a non-light emitting element, the amount of light can be covered by another element, and uniform light emission can be obtained.
Furthermore, the light source applied in this illumination device is not limited to the organic electroluminescence element, and it is needless to say that it can be applied to other light sources such as LEDs.

(実施の形態5)
また、本実施の形態では、他の二次元の照明装置について説明する。
図25および26に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した光源基板34と、光源基板34から出射された光を導き、更に、この光に角度変換を施して、外部に光を出射する導光体31と、この光源基板34と導光体31の間に、光源基板34からの光を導光体31に導くように、断面積が、光源基板34側より導光体31側で大きくなるように構成された光路部35とを具備してなり、この導光体31は、光路部35との間に、光路変換部32を具備し、光源基板34から出射された光は、光路変換部32で一旦90度の角度変換を施され、長手方向に均一な光となった後、さらに導光体31で光路変換するようにしたものである。図25はこの照明装置を示す図であり、(a)は斜視図、(b)はA部の要部拡大図、図26(a)は、この照明装置の上面図、図26(b)は(a)の下側面図、図26(c)は右側面図である。
なお導光体31の裏面側および光路変換部32の端面(図25(c))は凹凸を有する光学領域を構成しており、光を反射させほぼ平行な光で表面側に出射させることができる。
この構成によれば、側面に設けられた光源からの光を2回変換して上面側に均一に取り出すことができる。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, another two-dimensional illumination device will be described.
As shown in FIGS. 25 and 26, the light source substrate 34 on which the organic electroluminescence element is mounted and the light emitted from the light source substrate 34 are guided, and the light is further subjected to angle conversion to emit light to the outside. Between the light source 31 and the light source substrate 34 and the light guide 31, the cross-sectional area is larger on the light guide 31 side than on the light source substrate 34 side so that the light from the light source substrate 34 is guided to the light guide 31. The light guide 31 includes an optical path conversion unit 32 between the optical path unit 35, and the light emitted from the light source substrate 34 is an optical path. An angle conversion of 90 degrees is once performed by the conversion unit 32, and after the light is uniform in the longitudinal direction, the light path 31 further converts the optical path. FIG. 25 is a view showing the lighting device, in which (a) is a perspective view, (b) is an enlarged view of a main part of part A, FIG. 26 (a) is a top view of the lighting device, and FIG. FIG. 26A is a lower side view, and FIG. 26C is a right side view.
Note that the back surface side of the light guide 31 and the end surface of the optical path changing unit 32 (FIG. 25C) constitute an optical region having irregularities, and light can be reflected and emitted to the front surface side with substantially parallel light. it can.
According to this configuration, light from a light source provided on the side surface can be converted twice and extracted uniformly on the upper surface side.

なお、光源基板としては、ここでもガラス、あるいは樹脂で構成された基板上に有機エレクトロルミネッセンス素子を形成したものなどが用いられる。この光源基板34において有機エレクトロルミネッセンス素子はRGBの3色が積層された構造となっている。これにより、導光体31においても3色の光が出射面に対して層状をなす。
また、有機EL素子はRGB三色を設けることで白色光源とすればよい。
Here, as the light source substrate, a substrate in which an organic electroluminescence element is formed on a substrate made of glass or resin is used. In the light source substrate 34, the organic electroluminescence element has a structure in which three colors of RGB are laminated. Thereby, also in the light guide 31, the three colors of light are layered with respect to the emission surface.
The organic EL element may be a white light source by providing three colors of RGB.

以上説明してきたように、本発明によれば、原稿面の光量を十分に確保することができ、原稿面の照度が均一で光量深度の比較的大きい線状照明装置を提供することができることから、スキャナ用光源として、特に小型の照明用光源として極めて有効である。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a linear illumination device that can secure a sufficient amount of light on the original surface, has a uniform illuminance on the original surface, and a relatively large light intensity depth. It is extremely effective as a light source for a scanner, particularly as a small light source for illumination.

本発明の実施の形態1の線状照明装置を示す図The figure which shows the linear illuminating device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の線状照明装置の要部を示す図The figure which shows the principal part of the linear illuminating device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の線状照明装置の要部を示す図The figure which shows the principal part of the linear illuminating device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の線状照明装置の光学的領域を示す図The figure which shows the optical area | region of the linear illuminating device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の線状照明装置のスリット幅と照度分布との関係を示す図The figure which shows the relationship between the slit width of the linear illuminating device of Embodiment 1 of this invention, and illumination intensity distribution. 本発明の実施の形態1の線状照明装置のスリット幅と照度分布との関係を示す図The figure which shows the relationship between the slit width of the linear illuminating device of Embodiment 1 of this invention, and illumination intensity distribution. 本発明の実施の形態1の線状照明装置を用いたスキャナを示す外観図1 is an external view showing a scanner using the linear illumination device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1の線状照明装置を用いたスキャナの断面説明図Sectional explanatory drawing of the scanner using the linear illuminating device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の線状照明装置の導光体を示す図The figure which shows the light guide of the linear illuminating device of Embodiment 2 of this invention. 導光体のテーパ部R2の形状を示す図The figure which shows the shape of taper part R2 of a light guide L=6のときの端部光線の追跡結果及び端部スリット光線の追跡結果を示す図The figure which shows the tracking result of the edge ray when L = 6, and the tracking result of the edge slit ray 原稿面の主走査方向の照度分布、副走査方向の照度分布を示す図、及び長さ方向をシミュレーションによって測定した結果を示す図The figure which shows the illuminance distribution in the main scanning direction of the document surface, the illuminance distribution in the sub-scanning direction, and the figure which shows the result of having measured the length direction by simulation L=5のときの端部光線の追跡結果及び端部スリット光線の追跡結果を示す図The figure which shows the tracking result of the edge ray when L = 5, and the tracking result of the edge slit ray 原稿面の主走査方向の照度分布、副走査方向の照度分布をシミュレーションによって測定した結果を示す図The figure which shows the result of having measured the illuminance distribution in the main scanning direction of the original surface, and the illuminance distribution in the sub scanning direction by simulation L=4のときの端部光線の追跡結果及び端部スリット光線の追跡結果を示す図The figure which shows the tracking result of the edge ray at the time of L = 4 and the tracking result of the edge slit ray 原稿面の主走査方向の照度分布、副走査方向の照度分布を示す図をシミュレーションによって測定した結果を示す図The figure which shows the result of having measured the figure which shows the illuminance distribution of the main scanning direction of the original surface, and the illuminance distribution of the sub scanning direction by simulation スリットピッチを変化させたときの原稿面の主走査方向の照度分布、副走査方向の照度分布を示す図をシミュレーションによって測定した結果を示す図The figure which shows the result of having measured the figure which shows the illuminance distribution of the main scanning direction of the original surface at the time of changing slit pitch, and the illuminance distribution of the sub scanning direction by simulation 導光体の断面形状を示す図The figure which shows the cross-sectional shape of a light guide 楕円状の導光体と円状の導光体の場合の副走査方向の照度分布を測定した結果を示す図The figure which shows the result of having measured the illumination intensity distribution of the subscanning direction in the case of an elliptical light guide and a circular light guide 楕円状の導光体と円状の導光体の場合の主走査方向の照度分布を測定した結果を示す図The figure which shows the result of having measured the illuminance distribution of the main scanning direction in the case of an elliptical light guide and a circular light guide 本発明の実施の形態2の照明装置を示す図、(a)は斜視図、(b)はC方向側面図、(c)は(e)のA−A断面図、(d)は(e)のB−B断面図,(e)は側面図The figure which shows the illuminating device of Embodiment 2 of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a C direction side view, (c) is AA sectional drawing of (e), (d) is (e) ) BB sectional view, (e) is a side view 本発明の実施の形態3の照明装置の斜視図The perspective view of the illuminating device of Embodiment 3 of this invention. (a)は、同照明装置の上面図、(b)は(a)のA−A断面図、(c)は(b)のB部の要部拡大図(A) is a top view of the illuminating device, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of (a), and (c) is an enlarged view of a main part of B part of (b). 同照明装置の光源基板の平面図Plan view of the light source board of the illumination device 本発明の実施の形態4の照明装置を示す図、(a)は斜視図、(b)はAの要部拡大図The figure which shows the illuminating device of Embodiment 4 of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a principal part enlarged view of A. (a)は、同照明装置の上面図、(b)は(a)の下側面図、(c)は(b)の右側面図(A) is a top view of the illumination device, (b) is a lower side view of (a), and (c) is a right side view of (b). 従来例の線状照明装置を示す図The figure which shows the linear illuminating device of a prior art example 従来例の線状照明装置を示す図The figure which shows the linear illuminating device of a prior art example

符号の説明Explanation of symbols

1 導光体
2 光学的領域
3 回路基板
4 LEDチップ
5 凹反射面
7 反射面
21 導光体
22 光学領域
24 光源基板
25 光路部
31 導光体
32 光路変換部
34 光源基板
35 光路部
100 プラテン
101 原稿
104a、104b 光源
200 ロッドレンズアレイ
201 受光素子
R1 光源部
R2 テーパ部
R3 光出射部
S スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light guide 2 Optical area 3 Circuit board 4 LED chip 5 Concave reflective surface 7 Reflective surface 21 Light guide 22 Optical area 24 Light source board 25 Optical path part 31 Light guide 32 Optical path conversion part 34 Light source board 35 Optical path part 100 Platen 101 Document 104a, 104b Light source 200 Rod lens array 201 Light receiving element R1 Light source part R2 Taper part R3 Light emitting part S Slit

Claims (24)

光源と、
前記光源から出射された光を導き、更に、この光に角度変換を施して、外部に光を出射する透明部材で構成された導光体と、
前記光源からの光を前記導光体に導くように、前記光源と前記導光体の間に配設され、
断面積が、前記光源部側より前記導光体側を大きく構成された光路部と、
を具備した照明装置。
A light source;
A light guide body made of a transparent member that guides the light emitted from the light source, further converts the angle of the light, and emits the light to the outside;
Arranged between the light source and the light guide so as to guide the light from the light source to the light guide,
An optical path portion having a cross-sectional area configured to be larger on the light guide side than on the light source side;
A lighting device comprising:
請求項1に記載の照明装置であって、
前記光源は、前記導光体の少なくとも一端部に設けられ、
前記導光体は、長手方向の表面に設けられた光学的領域と、前記光源から出射された光を導光体内部に入射させ、前記光学的領域を経た光が、前記導光体の前記光学的領域に対向する長手方向の一側表面から外部に出射されるように構成した光出射部とを含み、
前記光路部が、前記光出射部と前記光源とに接続され、前記光源から前記光出射部に向けて外表面が次第に広がるテーパ面を構成するテーパ部を具備した照明装置。
The lighting device according to claim 1,
The light source is provided at least at one end of the light guide;
The light guide has an optical region provided on a surface in a longitudinal direction and light emitted from the light source is incident on the inside of the light guide, and the light that has passed through the optical region is Including a light emitting portion configured to be emitted to the outside from one longitudinal surface facing the optical region,
An illumination device comprising a tapered portion, wherein the optical path portion is connected to the light emitting portion and the light source, and constitutes a tapered surface whose outer surface gradually spreads from the light source toward the light emitting portion.
請求項2に記載の照明装置であって、
前記テーパ部は、円錐面である照明装置。
The lighting device according to claim 2,
The taper portion is a lighting device having a conical surface.
請求項2に記載の照明装置であって、
前記テーパ部は、前記光源の中心からの光が、前記光出射部の前記光学的領域に鈍角で入射するようなテーパ角をもつ照明装置。
The lighting device according to claim 2,
The taper portion is an illuminating device having a taper angle such that light from the center of the light source is incident on the optical region of the light emitting portion at an obtuse angle.
請求項2に記載の照明装置であって、
前記テーパ部は、不連続部をもつテーパ部である照明装置。
The lighting device according to claim 2,
The said taper part is an illuminating device which is a taper part with a discontinuous part.
請求項2乃至5のいずれかに記載の照明装置であって、
前記テーパ部は、前記光出射部と一体的に形成された照明装置。
A lighting device according to any one of claims 2 to 5,
The taper portion is a lighting device formed integrally with the light emitting portion.
請求項2乃至6のいずれかに記載の照明装置であって、
前記テーパ部の外表面は、反射性面を構成した照明装置。
The illumination device according to any one of claims 2 to 6,
An illuminating device in which an outer surface of the tapered portion forms a reflective surface.
請求項1乃至7のいずれかに記載の照明装置であって、
前記導光体は、前記光出射部において、
長手方向に垂直な断面が楕円状である照明装置。
The illumination device according to any one of claims 1 to 7,
The light guide in the light emitting part,
A lighting device whose cross section perpendicular to the longitudinal direction is elliptical.
請求項8に記載の照明装置であって、
前記導光体は、長手方向に垂直な断面が、前記光出射部の光出射面側で、
楕円状をなすとともに、
前記光出射面に対向する面側では、円である照明装置。
The lighting device according to claim 8,
The light guide has a cross section perpendicular to the longitudinal direction on the light exit surface side of the light exit section,
With an oval shape,
An illumination device that is a circle on the side facing the light exit surface.
請求項8または9に記載の照明装置であって、
前記導光体の前記光出射部において、
前記楕円の焦点を、前記光学的領域内に設けるようにした照明装置。
The lighting device according to claim 8 or 9, wherein
In the light emitting part of the light guide,
An illuminating device in which the focal point of the ellipse is provided in the optical region.
請求項2乃至10のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光学的領域は、反射面である照明装置。
It is an illuminating device in any one of Claim 2 thru | or 10, Comprising:
The illuminating device, wherein the optical region is a reflective surface.
請求項2乃至10のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光学的領域は、高屈折率を有する面である照明装置。
It is an illuminating device in any one of Claim 2 thru | or 10, Comprising:
The illuminating device, wherein the optical region is a surface having a high refractive index.
請求項2乃至12のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光学的領域は、プリズムを構成するスリットを具備した照明装置。
The lighting device according to any one of claims 2 to 12,
The optical area is an illumination device including a slit constituting a prism.
請求項13に記載の照明装置であって、
前記光出射部は、中心にいくほど外径が小さくなるように構成された照明装置。
The lighting device according to claim 13,
The light emitting unit is an illuminating device configured such that the outer diameter decreases toward the center.
請求項14に記載の照明装置であって、
前記スリットは、中心にいくほど、前記導光体の長手方向に垂直な方向の幅が小さくなるように構成された照明装置。
The lighting device according to claim 14,
The lighting device is configured such that the width of the slit in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the light guide decreases as it goes to the center.
請求項1乃至15のいずれかに記載の照明装置であって、
上記導光体の両端面に平行な切断面の形状が全ての切断面において全て相似形である照明装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 15,
The lighting device in which the shape of the cut surface parallel to both end faces of the light guide is similar in all cut surfaces.
請求項2乃至16のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光出射部からの光が出射する長手方向が両端面に対して垂直な面である照明装置。
The illumination device according to any one of claims 2 to 16,
The illuminating device whose longitudinal direction which the light from the said light emission part radiate | emits is a surface perpendicular | vertical with respect to both end surfaces.
請求項1乃至17のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光源は発光ダイオードである照明装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 17,
The lighting device, wherein the light source is a light emitting diode.
請求項18に記載の照明装置であって、
上記発光ダイオードは、回路基板上に形成された凹反射面に実装される照明装置。
The lighting device according to claim 18,
The light emitting diode is a lighting device mounted on a concave reflecting surface formed on a circuit board.
請求項19に記載の照明装置であって、
前記凹反射面の形状は、逆円錐台形であり、上記発光ダイオードは上記逆円錐台形の底面に実装される照明装置。
The lighting device according to claim 19,
The concave reflection surface has an inverted truncated cone shape, and the light emitting diode is mounted on the bottom surface of the inverted truncated cone shape.
請求項18乃至20のいずれかに記載の照明装置であって、
前記発光ダイオードは、前記導光体と同じ屈折率を持つ透明樹脂で光学的マッチングをとるように前記導光体に接続された照明装置。
21. The lighting device according to any one of claims 18 to 20,
The lighting device is connected to the light guide so that the light emitting diode is optically matched with a transparent resin having the same refractive index as the light guide.
請求項1乃至17のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光源はエレクトロルミネッセント素子である照明装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 17,
The illuminating device, wherein the light source is an electroluminescent element.
請求項1乃至12のいずれかに記載の照明装置であって、
前記導光体は、角度変換部を具備し、2次元光を出射しうるように形成された照明装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 12,
The light guide includes an angle conversion unit and is configured to emit two-dimensional light.
原稿照射用光源として配置された請求項1乃至23のいずれかに記載の照明装置と、
原稿の面からの反射光を伝達する光学系と、
前記光学系を介して前記反射光を受光する受光素子とを具備した、原稿読取り装置。
The illumination device according to any one of claims 1 to 23 disposed as a light source for irradiating a document,
An optical system that transmits reflected light from the surface of the document;
A document reading device comprising: a light receiving element that receives the reflected light through the optical system.
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