JP2010114044A - 線状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光部から放射される光を効率よく利用して高い照度の線状照明光を形成することができる線状照明装置を提供する。
【解決手段】所望長さの直線状に配置された発光部１２からの放射光を線状光に変換する光学部材３を、発光部１２に対応して延在する入射面２１を備えた導光部２０と、入射面２１に対向する導光部の出射側に一体形成されたシリンドリカルレンズ部２２と、入射面２１に連続する導光部２０の短手方向両側に一体形成された反射面２３とを具備して構成する。直線状の発光部１２から放射されて導光部２０に入射した光のうち主として短手方向の放射角が所定角度未満の狭角に放射する光をシリンドリカルレンズ部２２によって線状に集光させるとともに、主として短手方向の放射角が所定角度以上の広角に放射する光を各反射面２３の全反射によってシリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに集光させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、連続的な直線状の範囲に照明光を狭い幅で線状に集光させる線状照明装置に関する。

複写機やファクシミリ装置等には、画像読取用の照明光として、細長な線状の照明光を形成する線状照明装置が用いられる。この線状照明装置には、一般に、入射側に対して１軸方向のみ変化を与えて焦点で線状のビームを形成するための集光レンズとしてシリンドリカルレンズが用いられる。

このような線状照明装置として、例えば、特許文献１には、シリンドリカルレンズ部の入射側に直方体形状の導光部を一体的に設け、この導光部の長手方向の両端面にＬＥＤチップ等からなる光源を取り付けると共に、光源から導光部に入射された光を拡散反射する拡散反射部をシリンドリカルレンズ部に対向する導光部上の面に設けた技術が開示されている。
特開２０００−２１２２１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、導光部の長手方向の端面にＬＥＤチップ等を配置して線状の照明光を形成する場合、高い照度の線状照明光を広範囲に亘って形成するには限界がある。

これに対処し、シリンドリカルレンズ部に対向して延在する導光部の面上に入射面を設定し、当該入射面に沿って発光部を直線状に配置することも考えられるが、一般に、ＬＥＤ等の発光部で発光された光は広範囲に放射されるため、全ての光をシリンドリカルレンズ部によって線状に集光することが困難となり、光の利用効率を低下させる虞がある。特に、発光部が所定の幅を有して形成されることが一般的な有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の面光源を、ＬＥＤ等のの点光源に代えて採用した場合、より多くの光がシリンドリカルレンズ部の光路外に拡散されてしまうため、光の利用効率の低下は顕著となる。

本発明は、発光部から放射される光を効率よく利用して高い照度の線状照明光を形成することができる線状照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、発光部が直線状に配置された光源と、前記発光部に対向して延在する入射面を備えた導光部と、前記入射面に対向する前記導光部の出射側に一体形成され、前記導光部に入射された光を屈折によって線状に集光するシリンドリカルレンズ部と、前記入射面に連続する前記導光部の短手方向両側に一体形成され、前記導光部に入射された光のうち前記シリンドリカルレンズ部への光路外に放射された光を全反射によって前記シリンドリカルレンズ部の焦点に集光する反射面と、を備えたことを特徴とする。

本発明の線状照明装置によれば、発光部から放射される光を効率よく利用して高い照度の線状照明光を形成することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は線状照明装置の概略構成を示す分解斜視図、図２は有機ＥＬを底面側から見た平面図、図３は線状照明装置の短手方向に沿う要部断面図、図４は照明光の挙動を線状照明装置の短手方向に沿って示す説明図、図５は照明光の照度分布を線状照明装置の短手方向に沿って示す説明図である。

図１に示す線状照明装置１は、例えば、複写機用の線状照明光を形成するためのものであり、この線状照明装置１は、例えば、発光部が直線状に配置された光源ユニット２と、この光源ユニット２からの光を直線状の光束に変換する光学部材３とを有する。

光源ユニット２は、例えば、平面視形状が細長な略矩形形状をなす透明基板としてのガラス基板１０を有し、このガラス基板１０上に、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）からなる光源１１が配設されている。

具体的には、本実施形態の光源１１は、ガラス基板１０の裏面側に積層された正電極１５と負電極１６との間に、発光部１２が介装されて要部が構成されている（図１，２参照）。

正電極１５は、例えば、ＩＴＯ等からなる帯状の透明電極膜で構成され、ガラス基板１０の長手方向に沿って延在するよう直線状に配置されている。また、正電極１５の中途からは、ガラス基板１０の短手方向の一側に延在する端子部１５ａが一体形成されている。

一方、負電極１６は、例えば、アルミニウム等の高反射性を有する金属導電膜からなる帯状の電極膜で構成され、正電極１５の上層でガラス基板１０の長手方向に沿って延在するよう直線状に配置されている。また、負電極１６の両端部からは、ガラス基板１０の短手方向の一側に延在する端子部１６ａが一体形成され、これら端子部１６ａは、正電極１５の端子部１５ａ対して所定間隔離間されている。

また、これら正電極１５と負電極１６との重畳領域に介装される発光部１２は、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層等（何れも図示せず）からなる多層構造をなし、正電極１５と負電極１６との間に電圧が印加された際に、正孔輸送層を通過した正孔と電子輸送層を通過した電子とが結合することにより発光される。そして、この発光部１２から発光された光は、負電極１６で反射されると共に正電極１５及びガラス基板１０と透過して、或いは、直接的に正電極１５及びガラス基板１０を透過して、放射される。これにより、ガラス基板１０の表面側では、発光部１２に略対応した所定の幅を有する直線状の発光領域Ａから光が放射される。

光学部材３は、発光部１２に沿って長尺に形成された導光部２０を中心として構成されている。この導光部２０は、ガラス基板１０との対向面側に、発光部１２からの放射光を入射するための入射面２１を有する。図１，２に示すように、入射面２１は、その長手方向及び短手方向の長さが発光部１２よりも長尺に形成されている。そして、この入射面２１が、ガラス基板１０上の発光領域Ａを含む領域に透明接着剤２５を介して固設されることにより、導光部２０内には発光部１２からの光が入射される。この場合において、ガラス基板１０側から光学部材３側に入射する光の損失を低減するため、透明接着剤２５には、その屈折率が光学部材３及びガラス基板１０の屈折率に近いものが用いられることが望ましい。

また、入射面２１に対向する導光部２０の出射側には、シリンドリカルレンズ部２２が一体形成されている。図１，３に示すように、シリンドリカルレンズ部２２は、光学部材３の短手方向（すなわち、導光部２０の延在方向に直交する方向）において、発光部１２の幅よりも広く形成され、その出射面２２ａが外方に突出する断面略円弧状の曲面で構成されている。そして、図４に示すように、シリンドリカルレンズ部２２は、導光部２０に入射された光のうち、主として導光部２０の短手方向の放射角が所定角度未満の狭角で放射する光を屈折によって焦点Ｆに集光させ、線状の照明光を形成する。

また、入射面に連続する導光部２０の短手方向の両側には、反射面２３が一体形成されている。図１，３に示すように、各反射面２３は、光学部材３の短手方向において、その断面形状が楕円円弧状に形成されている。より具体的には、各反射面２３は、光源１１の近傍に第１焦点Ｆ１を有し且つシリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに一致する第２焦点Ｆ２を有する楕円円弧に沿った形状に形成されている。ここで、図示のように、本実施形態の発光部１２が所定の幅を有して構成されていることに対応し、各反射面２３を定義する楕円の第１焦点Ｆ１は、光源１１よりも後方に退避した位置に設定されている。そして、図４に示すように、各反射面２３は、導光部２０に入射された光のうち、主として導光部２０の短手方向の放射角が所定角度以上の光（すなわち、シリンドリカルレンズ部２２への光路外に放射された光）を全反射し、シリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆへと集光する。

このような実施形態によれば、光源１１の発光部１２を所望の長さの直線状に配置すると共に、この発光部１２からの放射光を線状光に変換する光学部材３を、発光部１２に対応して延在する入射面２１を備えた導光部２０と、入射面２１に対向する導光部の出射側に一体形成されたシリンドリカルレンズ部２２と、入射面２１に連続する導光部２０の短手方向両側に一体形成された反射面２３とを具備して構成することにより、発光部から放射される光を効率よく利用して高い照度の線状照明光を形成することができる。すなわち、発光部１２を直線状に配置することにより広範囲に亘って長尺な線状照明光を形成する場合にも光量不足等を解消することができ、このような直線状の発光部１２から放射されて導光部２０に入射した光のうち主として短手方向の放射角が所定角度未満の狭角に放射する光をシリンドリカルレンズ部２２によって線状に集光させるとともに、主として短手方向の放射角が所定角度以上の広角に放射する光を各反射面２３の全反射によってシリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに集光させることにより、発光部１２から放射される光を線状照明光として無駄なく利用して高い照度の線状照明光を実現することができる（図５参照）。なお、図５中において、２点鎖線は、光学部材３を用いない場合の照明光の照度分布を示す。

ここで、各反射面２３を、光源１１の近傍に第１焦点Ｆ１を有し且つシリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに第２焦点Ｆ２を有する楕円円弧に沿う形状に形成することにより、発光部１２から広角に放射される光を精度よくシリンドリカルレンズ部２２の焦点に集光させることができる。この場合において、特に、本実施形態の光源１１のように発光部１２が所定の幅を有する場合、この幅に見合った量だけ第１焦点Ｆ１を発光部１２の後方にシフトさせることにより、所定の幅を有して延在する面光源から放射される光であっても精度良くシリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに集光させることができる。

また、有機ＥＬ等を用いて光源１１を構成することにより、発光部１２を直線状に連続して形成することができ、導光部２０の入射面２１に対し直線状に連続する光を供給することができる。

なお、上述の実施形態においては、有機ＥＬを光源１１として採用した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、発光ダイオード等の点光源を直線状に複数配置して光源ユニット（ＬＥＤ）を構成することも可能である。この場合、例えば、反射面２３の形状を定義する楕円の第１焦点Ｆ１をＬＥＤの発光部と略一致する位置に設定することにより、シリンドリカルレンズ部２２の焦点Ｆに反射光を精度よく集光させることができる。

線状照明装置の概略構成を示す分解斜視図 有機ＥＬを底面側から見た平面図 線状照明装置の短手方向に沿う要部断面図 照明光の挙動を線状照明装置の短手方向に沿って示す説明図 照明光の照度分布を線状照明装置の短手方向に沿って示す説明図

符号の説明

１…線状照明装置、２…光源ユニット、３…光学部材、１０…ガラス基板（透明基板）、１１…光源、１２…発光部、１５…正電極、１５ａ…端子部、１６…負電極、１６ａ…端子部、２０…導光部、２１…入射面、２２…シリンドリカルレンズ部、２２ａ…出射面、２３…反射面、２５…透明接着剤、Ｆ…焦点（シリンドリカルレンズ部の焦点）、Ｆ１…第１焦点（反射面を定義する楕円の第１焦点）、Ｆ２…第２焦点（反射面を定義する楕円の第２焦点）

Claims (4)

1. 発光部が直線状に配置された光源と、
   前記発光部に対向して延在する入射面を備えた導光部と、
   前記入射面に対向する前記導光部の出射側に一体形成され、前記導光部に入射された光を屈折によって線状に集光するシリンドリカルレンズ部と、
   前記入射面に連続する前記導光部の短手方向両側に一体形成され、前記導光部に入射された光のうち前記シリンドリカルレンズ部への光路外に放射された光を全反射によって前記シリンドリカルレンズ部の焦点に集光する反射面と、を備えたことを特徴とする線状照明装置。
2. 前記反射面は、前記導光部の延在方向に直交する断面の形状が、前記光源の近傍に第１焦点を有し且つ前記シリンドリカルレンズ部の焦点に第２焦点を有する楕円円弧に沿った形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の線状照明装置。
3. 前記光源は、透明基板上に所定の幅を有して直線状に延在する有機材料からなる発光層を前記発光部として備えた有機エレクトロルミネッセンスで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線状照明装置。
4. 前記透明基板は、前記導光部と近い屈折率の透明材料で構成され、前記導光部と近い屈折率の透明接着剤を介して前記導光部の入射面に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の線状照明装置。

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