JP2008276976A - 導光体および線状光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸方向の一方の端部が光取込部3となり、他方の端部が平滑面4となり、側面に軸方向に伸びる反射ローレット溝5が形成された棒状の導光体1において、前記反射ローレット溝5に対向する側面が光出射面9となり、前記光出射面の平滑面側に屈折ローレット溝10が形成されている。
【選択図】図1
Description
線状光源装置は透明樹脂等よりなる導光体1、LEDよりなる光源2を備えて構成される。導光体1は、軸方向の一端に光取込部3が設けられ、他端に反射膜が形成された平滑面4が設けられている。光源2は、光取込部3に対峙するように配置される。また、導光体1の照射方向と反対側の外周面に、軸方向にのびる反射ローレット溝5が設けられている。反射ローレット溝5は、切り込み方向が軸方向と直交し、軸方向に沿う断面が二等辺三角形形状となっている。
光源2の出射光は、光取込部から導光体1の内部に入射し、導光体1内で反射を繰り返し、反射ローレット溝5の反射面6で反射され、所定の角度を持って導光体1から出射される。
一方、光源2の出射光のうち、光取込部3に対する入射角が小さい光β1は、導光体1の軸方向に沿って進み、光取込部3から遠く、平滑面4に近いローレット溝5の反射面6で反射される(光β2)。光取込部3に対する入射角が小さい光β1は、ローレット溝5の反射面6に対する入射角が大きい(光β2)ので、平滑面4方向に傾いた角度をもって導光体1から出射される(光β3)。
画像読取装置には、線状光源装置の光出射面9に対向して、光透過性部材よりなる載置面41が設けられ、線状光源装置から出射した光が載置面41に対して照射される。画像読取装置は、取り込みたい画像が記載された読取対象42を載置面41に載置して使用され、読取対象42の投影像を検出して読取画像とする。
書籍等の厚みのあるものを読取対象42とするとき、読取対象42の光照射面と原稿カバー43との間に、厚みが生じる。読取対象42は光を透過しないので、読取対象42の端部を照射する光β3aは原稿カバー43を照射しない。読取対象42の端部を照射する光β3aから軸方向にわずかにずれて照射する光β3bは、原稿カバー43を照射するが、角度を有するので、読取対象42の端から軸方向にずれて照射することになる。したがって、光β3aと光β3bの間は、光が照射されない影44となり、読取画像において黒い筋となって表れる。
また、同様のことが読取対象42に折れ線等の段差がある場合にも起こる。
導光体1および光源2は、ケース31およびケース蓋32により形成される空間内に格納される。ケース蓋32に設けられた開口部から出射された光を屈折させるため、偏向フィルム33を備える。偏向フィルム33は出射光を屈折・透過させるものであり、出射光の角度に応じて屈折率が設定されている。具体的には、出射光が有する角度を相殺して、導光体1の軸方向に対して垂直な光となるように屈折させている。線状光源装置の出射光は読取対象に対して垂直に照射するため、光が照射されない影が発生せず、読取画像において黒い筋が表れない。
したがって、偏向フィルム33は、例えば、板状のケース蓋32に長尺状のスリットを設けて、偏向フィルム33をスリットの間に配置し、短手方向にも支持できるようにしなければならない。このような構造をとると、装置が大きくなるため、原稿読取装置全体の小型化のための省スペース化を求める市場ニーズに対応することができない。
また、本願第2の発明は、第1の発明において、前記屈折ローレット溝は、軸方向に沿う断面において断面矩形状の複数の溝部からなることを特徴とする。
また、本願第3の発明は、第1の発明において、前記屈折ローレット溝には、軸方向に沿う断面において断面三角形状の複数の溝部からなることを特徴とする。
また、本願第4の発明は、第1の発明において、前記光出射面と前記光取込部を有する面とのなす角度が90°以下であることを特徴とする。
また、本願第5の発明は、第1〜4に記載の導光体と、前記導光体の前記光取込部に対向して設けられた光源とを有することを特徴とする。
図1に示すように、線状光源装置は透明樹脂等よりなる導光体1、LEDよりなる光源2を備えて構成される。導光体1は、円柱状の部品で、軸方向の一端に光取込部3が設けられ、他端は平滑面4となっている。導光体1の外周面には、軸方向にのびる反射ローレット溝5が設けられており、反射ローレット溝5に対向する位置が光出射面9となっている。反射ローレット溝5は、切り込み方向が導光体1の軸方向と直交する溝部7が複数形成されている。平滑面側の光出射面9には、光を屈折させることを目的とした、屈折ローレット溝21が設けられている。
反射ローレット溝5は、導光体の軸方向Xに垂直で、反射ローレット溝5から光出射面9に進む深さ方向Yに切込みが入った溝部7が複数設けられ、各溝部7の頂部に平坦面8が形成されている。平坦面8の軸方向の長さを光取込部3から遠ざかるにつれて小さくしている。また、各溝部7の深さ方向Yの長さは光取込部3近傍から平滑面4近傍に近づくに従って深くなるように形成されている。
光取込部3に対する入射角が小さい光B1は、導光体1の軸方向に沿って進み、光取込部3から遠く、平滑面4に近い反射ローレット溝5の反射面6で反射される。入射光B1は、反射ローレット溝5の反射面6に対する入射角が大きいので、光取込部3から平滑面4に進む軸方向Xに傾いた角度をもって反射される。
導光体1の深さ方向の断面は、完全な円形ではなく、一部に直線部が設けられている。導光体1全体で見ると、外周面に軸方向に伸びる水平面が設けられている。反射ローレット溝5は、この水平面に設けられている。水平面の方が、精度の高い溝加工を容易にすることができるためである。
反射ローレット溝5は、幅方向Zにわたって深さ方向Yに同一長さ切込みが入った溝部7を形成する。深さ方向Yと幅方向Zの平面の投影図において、溝部7は台形状になっている。
屈折ローレット溝10は、反射ローレット溝5と深さ方向Yに対向して形成される。屈折ローレット溝10の幅方向Zの中央部と反射ローレット溝5の幅方向Zの中央部とが、深さ方向Yに対向するように形成することが好ましい。屈折ローレット溝10は、光出射面9となっている円弧状の導光体1の外周面に設けられ、導光体1の軸中心に向かって光出射面9から同一長さ切込みが入った溝部11を形成する。深さ方向Yと幅方向Zの平面の投影図において、溝部11は扇状になっている。屈折ローレット溝10は、光出射面9の延長上に形成されるため、溝部11を扇状となるように切込みを入れて形成することが好ましい。
前述したように、入射角が臨界角θCより大きい場合は、入射した光Bは損失無く全反射する。反射ローレット溝5の幅方向中央部から反射されて、導光体1の外部に出射できる光Aは、角度θが臨界角θCより小さい時である。したがって、屈折ローレット溝10の溝部11の幅方向両端をS、Tとし、導光体1の中心軸をOとするとき、屈折ローレット溝10の幅方向Zの一端Sと軸中心Oを結ぶ線分SOと屈折ローレット溝10の幅方向Zの他端Tと軸中心Oを結ぶ線分TOとがなす角度θaは4θC以下となるように形成することが好ましい。また、十分な光量が屈折ローレット溝10を透過できるように、θaは8/3・θC以上であることが好ましい。
屈折ローレット溝10は、軸方向Xに切断した断面において断面矩形状の溝部11が設けられている。溝部11は、光取込部側の側面12、底面13、平滑面側の側面14により構成され、溝部11と溝部11の間は頂面15が形成される。
反射ローレット溝5で反射した光(A1、B1、C1)が、どのようにして屈折ローレット溝10を透過するか、光線追跡を用いて説明する。
光A1は、底面13を透過して軸方向Xに屈折して導光体1の外部に出射して光A2となる。光A2は、平滑面側の側面14を透過して軸方向Xに屈折して導光体1の内部に入射して光A3となる。光A3は、光取込部側の側面12を透過して軸方向Xと反対方向に屈折して導光体1の外部に出射して光A4となる。光A4は、深さ方向Yから軸方向Xに傾いた方向に進む。
光B1は、頂面15を透過して軸方向Xに屈折して導光体1の外部に出射して光B2となる。光B2は、深さ方向Yから軸方向Xに傾いた方向に進む。
光C1は、光取込部側の側面12を全反射して光C2となる。光C2は、頂面15を透過して軸方向Xの反対方向に屈折して導光体1の外部に出射して光C3となる。光C3は、深さ方向Yから軸方向Xの反対方向に傾いた方向に進む。
光A4、B2は、深さ方向Yから軸方向Xに傾いた角度を有するが、光C3は、深さ方向Yから軸方向Xの反対方向に傾いた角度を有する。このため、屈折ローレット溝10からは、軸方向Xに傾いた角度を有する光A4、B2と、軸方向Xの反対方向に傾いた角度を有する光C3が出射する。
したがって、屈折ローレット溝10を光出射面9の平滑面側に設けて、導光体1内部に入射した光を軸方向Xに効率よく導光できるようにしている。
図4に示す屈折ローレット溝10を透過した光A4、C3は、導光体1の外部に出射して、図5に示す読取対象42を照射する。画像読取装置には、線状光源装置の光出射面9に対向して、光透過性部材よりなる載置面41が設けられ、線状光源装置から出射した光が載置面41に対して照射される。画像読取装置は、取り込みたい画像が記載された読取対象42を載置面41に載置して使用され、載置面41に載置された読取対象42の投影像を、検出して読取画像とする。
書籍等の厚みのあるものを読取対象42とすると、読取対象42の光照射面と原稿カバー43との間に、厚みが生じる。読取対象42は光を透過しないので、軸方向Xに傾いた角度成分をもつ光A4は読取対象42の端部を照射すると原稿カバー43を照射しない。しかし、軸方向Xの反対方向に傾いた角度をもつ光C3が、原稿カバー43において光A4が照射できない箇所を、照射することができるので、光が照射されない影が発生しない。
同様にことが読取対象42に折れ線等の段差がある場合にもいえる。
第2の実施形態は、第1の実施形態の線状光源装置において、屈折ローレット溝10の溝部11の形状を変更したものである。
屈折ローレット溝10は、光出射面9の平滑面4側に設けられ、切り込み方向が深さ方向Yの反対方向であり、軸方向Xに沿う断面において断面三角形状となる溝部11が複数形成されている。平滑面4側において反射ローレット溝5で反射された光は、屈折ローレット溝10に入射する。
第2の実施形態の屈折ローレット溝10も、第1の実施形態の屈折ローレット溝10と同様に、導光体1の中心方向に向かって切込みが入った扇状の溝部11を有し、幅方向の中央部は、反射ローレット溝5の幅方向の中央部と深さ方向に対向するように形成されている。
屈折ローレット溝10の溝部11は、光取込部側の側面である光透過面17と、光透過面17の他方の側面となる平滑面側の側面である切替面16により構成される。切替面16は、反射ローレット溝5で反射された光の進む方向と略平行となるように形成されることが好ましい。このように構成することによって、反射ローレット溝5で反射された光は、切替面16に入射することなく、略全ての光が光透過面17に入射させて屈折することができる。また、光透過面17の傾斜角度θbは、軸方向Xの180°反対方向から光透過面17までの時計回りに回転した時の角度を示し、反射ローレット溝5で反射された光の角度によって調整することが好ましい。例えば、反射ローレット溝5の反射光は、平滑面4側に近づくにしたがって、平滑面方向に傾く角度が大きくなるので、光透過面17の傾斜角度θbを大きくして、導光体1の軸方向に対して略垂直な光となるように屈折できるようにすることもできる。
屈折ローレット溝10に断面三角形状の溝部11を形成すると、溝部11の光透過面17から出射する光A2は、軸方向Xの反対方向に進むように屈折される。屈折ローレット溝10から出射する光A2は、読取対象42の端部を照射する向きになっているので、原稿カバー43に影を発生させない。また、出射光の進む方向を調整するために別部材を必要しないので、線状光源装置をコンパクトにまとめて、原稿読取装置全体の小型化のための省スペース化を求める市場ニーズに対応することができる。
第3の実施形態は、第2の実施形態の線状光源装置において、光出射面9と光取込部3を有する面とのなす角度θdが90°以下となるように構成したものである。なお、反射ローレット溝5が形成された面と光取込部3を有する面とのなす角度は90°になっている。
2 光源
3 光取込部
4 平滑面
5 反射ローレット溝
6 反射面
7 溝部
8 平坦面
9 光出射面
10 屈折ローレット溝
11 溝部
31 ケース
32 ケース蓋
33 偏向フィルム
41 載置面
42 読取対象
43 原稿カバー
Claims (5)
- 軸方向の一方の端部が光取込部となり、他方の端部が平滑面となり、側面に軸方向に伸びる反射ローレット溝が形成された棒状の導光体において、
前記反射ローレット溝に対向する側面が光出射面となり、前記光出射面の平滑面側に屈折ローレット溝が形成されていることを特徴とする導光体。 - 前記屈折ローレット溝は、軸方向に沿う断面において断面矩形状の複数の溝部からなることを特徴とする請求項1に記載の導光体。
- 前記屈折ローレット溝は、軸方向に沿う断面において断面三角形状の複数の溝部からなることを特徴とする請求項1に記載の導光体。
- 前記光出射面と前記光取込部を有する面とのなす角度が90°以下であることを特徴とする請求項1に記載の導光体。
- 請求項1〜4に記載の導光体と、前記導光体の前記光取込部に対向して設けられた光源とを有することを特徴とする線状光源装置。
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