JP2012220821A - ライトガイド、照明装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】照射対象物に均一に光を照射することができるライトガイド、照明装置及び電子機器を提供すること。
【解決手段】本技術に係るライトガイドは、本体導光部と、分枝導光部とを備える。前記本体導光部は、光源からの光が入射される入射端を有する。前記分枝導光部は、光束を出射する出射端をそれぞれ含む、前記本体導光部から分岐するように設けられた第１の導光部及び第２の導光部を有する。また、前記分枝導光部は、前記第１の導光部から出射された第１の光束が照射対象物に直接向かうように、かつ、第２の導光部から出射された第２の光束が反射部を介して前記照射対象物に向かい前記第１の光束と交わるように、前記第１及び前記第２の光束を前記出射端からそれぞれ出射させる。
【選択図】図１

Description

本技術は、光源からの光を案内して線状に発光させるライトガイド、これを用いた照明装置及び電子機器に関する。

従来から、スキャナや複合機において、照射対象物に均一な光を照射する特殊な形状を有するライトガイドがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献２に記載の照明装置では、１つの光源から出射された光が導光部材に入射し、その導光部材は、主に２つの光束を出射し、それらの光束が照明位置で交わる。これにより、貼り込み原稿などによる影の発生を抑制できる（例えば、特許文献２の段落[００１４]参照）。

特開２００８−１２３７６６号公報 特開２０００−１０１７８８号公報

今後、特許文献２に記載の照明装置のように、照射対象物における影の発生を抑えるために、照射対象物に均一に光を照射できる技術が要求される。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、照射対象物に均一に光を照射することができるライトガイド、照明装置及び電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術に係るライトガイドは、本体導光部と、分枝導光部とを備える。
前記本体導光部は、光源からの光が入射される入射端を有する。
前記分枝導光部は、光束を出射する出射端をそれぞれ含む、前記本体導光部から分岐するように設けられた第１の導光部及び第２の導光部を有する。また、前記分枝導光部は、前記第１の導光部から出射された第１の光束が照射対象物に直接向かうように、かつ、前記第２の導光部から出射された第２の光束が反射部を介して前記照射対象物に向かい前記第１の光束と交わるように、前記第１及び前記第２の光束を前記出射端からそれぞれ出射させる。

本体導光部から第１及び第２の導光部が分岐して設けられ、これらから出射された第１及び第２の光束が交わるので、照射対象物に均一に光を照射することができる。

前記本体導光部は、前記入射端側から前記分枝導光部側に向かうにしたがってその体積が増えるように形成されていてもよい。これにより、本体導光部を通る光の指向性が高められ、光源から入射して拡散する光束を分枝導光部に効率良く導光させることができる。

前記第１及び前記第２の導光部のうち少なくとも一方は、前記本体導光部側から前記出射端側に向かうにしたがってその体積が増えるように形成されていてもよい。これにより、第１及び第２の導光部のうち少なくとも一方を通って出射する光の指向性が高められ、本体導光部側から拡散する光束を効率良く導光させることができる。

前記第１及び第２の導光部のうち少なくとも一方の前記出射面は、集光形状に形成されていてもよい。これにより、形の良い、正確な線形状の光を照射対象物に照射することができる。

前記本体導光部の前記入射端から、前記分枝導光部における前記第１及び前記第２の導光部の分岐部にわたって分割されていてもよい。これにより、分割された別体の導光体を貼り合わせることによりライトガイドを形成することができる。

本技術に係る照明装置は、光源と、反射部と、上述のライトガイドとを備える。

前記照明装置は、前記光源と、前記ライトガイドの前記入射端の間に配置された光拡散部材をさらに具備してもよい。これにより、照度ムラを抑制することができる。

本技術に係る電子機器は、上述の照明装置と、光電変換部とを備えている。光電変換部は、前記照射対象物に反射された、前記ライトガイドからの前記光束を受光し、これを電気信号に変換する。

以上、本技術によれば、照射対象物に均一に光を照射することができる。

図１は、本技術の第１の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。 図２は、そのライトガイドを示す断面図である。 図３Ａは、この照明装置による光束の発生をシミュレーションした図である。図３Ｂは、本技術の別の実施形態に係る照明装置による光束の発生をシミュレーションした図である。 図４Ａは、入射端側から出射端側にかけてその体積が大きく形成されるライトガイド内の１つの光線の表す図である。図４Ｂは、入射端側から出射端側にかけてその体積が実質的に一定に形成されているライトガイド内の１つの光線を表す図である。 図５は、上記第１の実施形態に係る照明装置のより具体的な一実施形態を示す図である。 図６は、本技術の第２の実施形態に係るライトガイドを示す断面図である。 図７は、本技術の第３の実施形態に係る照明装置を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。

[第１の実施形態]
図１は、本技術の第１の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。

この照明装置１００は、例えばスキャナや、いわゆる複合機等の電子機器に用いられる。複合機とは、プリンタ及びコピー機の両方の機能を含む機器である。照明装置１００は、光源５と、ライトガイド１０と、反射部７とを備え、照射対象物Ｇに対向して配置される。図２は、そのライトガイド１０を示す断面図である。

図１及び２等において、ライトガイド１０を断面形状で示している。ライトガイド１０は図１の紙面に垂直方向に延設されており、その垂直方向に実質的に同じ形状を有している。以下、この垂直方向を、ライトガイドの延設方向という。

光源５は、典型的にはＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。ＬＥＤは、基板８上に搭載されている。ＬＥＤは、例えば特開２００８−１２３７６６号公報に記載の内容と同様に、ライトガイド１０の延設方向に複数配列されて設けられている。すなわち、これは、そのライトガイド１０の延設方向に線状の光を形成するためである。この光源５及び基板８は、ライトガイド１０の延設方向に延設されたホルダ６に保持されている。

ホルダ６は、一端部が開口されるように形成され、ライトガイド１０を挟み込むようにして保持している。

図２に示すように、ライトガイド１０は、入射端（あるいは入射面）１３ａを有する本体導光部１３と、分枝導光部１５とを備える。分枝導光部１５は、第１の導光部１１及び第２の導光部１２を有し、これらは本体導光部１３から分岐するように設けられている。第１の導光部１１は出射端１１ａを有し、第２の導光部１２は出射端１２ａを有する。

第１の導光部１１は、本体導光部１３から照射対象物Ｇ側に所定の角度で折れるように形成されている。第１の導光部１１の出射端１１ａから出射された光束（第１の光束）は、照射対象物Ｇに直接向かうような方向となるように、照射対象物Ｇに対するライトガイド１０の配置が設定されるとともに、第１の導光部１１の本体導光部１３からの折れ角が設定されている。

第２の導光部１２は、入射端１３ａから出射端１２ａにかけて直線状となるように形成されている。出射端１２ａから出射される光束（第２の光束）は、反射部７を介して照射対象物Ｇに向かい上記第１の光束と交わるようになっている。

第１の導光部１１及び第２の導光部１２の各出射端１１ａ及び１２ａの面は、集光形状に形成されている。集光形状は、外側に凸形状であって、典型的にはシリンドリカル形状（Ｒ形状）である。集光形状は、球面形状、あるいはトロイダル面形状であってもよい。このように、出射端１１ａ及び１２ａが集光形状に形成されていることにより、形の良い、ライトガイドの延設方向の、正確な線形状の光を照射対象物Ｇに照射することができる。

ライトガイド１０は、典型的にはアクリル樹脂で形成されるが、ガラス、またはその他の透明樹脂でもよい。

図１に示すように、照明装置１００を挟んで、照射対象物Ｇと反対側の位置には、光電変換部としての光電変換素子９が配置されている。光電変換素子９としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）デバイスが用いられる。

照射対象物Ｇは、典型的には紙（原稿、書物、写真等）である。照射対象物Ｇは、図示しないが、ガラス等の光透過の材料でなる支持部材により下方から支持される。

第１の導光部１１から出射された光束は、照射対象物Ｇにより反射され、ライトガイド１０及び反射部７の間の空間を通って光電変換素子９に入射される。

第２の導光部１２から出射された光束は、反射部７により反射され、第１の導光部１１から出射された光束と交わり、照射対象物Ｇにより反射され、ライトガイド１０及び反射部７の間の空間を通って光電変換素子９で受光される。

この照明装置１００は、ライトガイド１０の延設方向に線状の光を発生し、これを照射対象物Ｇに照射する。照明装置１００及び光電変換素子９は、図示しない移動機構により一体的に一方向に移動可能とされており、照明装置１００が移動しながら照射対象物Ｇの全体に光を照射する。これにより、光電変換素子９は、照射対象物Ｇの全体の画像情報に対応する電気信号を生成する。

このように、照明装置１００が移動しながら画像が読み取られるので、照明装置１００による照射範囲は必要最低限である方がよい。この点、例えば、光電変換素子９のサイズ等にもよるが、上述のように出射端１１ａ及び１２ａの面が集光形状に形成されることにより、照射範囲の調整を適切に行うことができる。

また、本体導光部１３は、入射端１３ａ側から分枝導光部１５側に向かうにしたがってその体積（ライトガイド１０の延在方向に垂直な方向の厚さ）が増えるように形成されている。これにより、本体導光部１３を通る光の指向性が高められ、光源５から入射して拡散する光束を分枝導光部１５に効率良く導光させることができる。

第１の導光部１１及び第２の導光部１２の両方も、上記本体導光部１３と同様に、本体導光部１３側から出射端１１ａ及び１２ａ側に向かうにしたがってその体積がそれぞれ増えるように形成されている。これにより、第１の導光部１１及び第２の導光部１２をそれぞれ通って出射する光の指向性が高められ、本体導光部１３側から拡散する光束を効率良く導光させることができる。

図３Ａは、この照明装置１００による光束の発生をシミュレーションした図である。この図より、分枝導光部１５からそれぞれ出射された光束が、このライトガイド１０と照射対象物Ｇとの間の空間で交わり、照射対象物Ｇに均一に照射されているのが分かる。

図３Ｂは、本技術の別の実施形態に係る照明装置よる光束の発生をシミュレーションした図である。この実施形態に係る照明装置のライトガイド２０では、第２の導光部２２の体積が本体導光部２３側から出射端側にわたって実質的に一定に形成されている点で、上記第１の実施形態に係るライトガイド１０と異なる。

図３Ａ及びＢにおけるシミュレーションの条件は、以下の通りである。
<ＬＥＤ>
サイズ：1.6x3.2 mm
指向性：120度（50％光量）
<ライトガイド>
材質：PMMA（アクリル樹脂）
透過率：87%（波長380nm〜760nm）
屈折率：1.4918（波長587.6nm）
臨界角：42度

図４Ａは、入射端５０ａから出射端５０ｂにかけてその体積が大きく形成されるライトガイド５０内の任意の１つの光線の表す図である。図４Ｂは、入射端６０ａから出射端６０ｂにかけてその体積が実質的に一定に形成されているライトガイド６０内の１つの光線を表す図である。両図における、入射角θは同じである。

図４Ａに示したライトガイド５０では、光線がライトガイド５０内で反射するたびにその反射角（界面への入射角）が大きくなっていき、図４Ｂに示したライトガイド６０に比べ、指向性の高い光線を出射可能である。ライトガイド５０の材料がアクリルである場合、アクリルの臨界角は約42度であるため、その角度より鋭角な光は反射せずに透過する。そのため、反射角が大きくなる（鈍角になる）ほど、より多くの光をライトガイド５０内で反射させることができる。

これらのことから、図３Ａに示した実施形態に係るライトガイド１０は、図３Ｂに示したライトガイド２０に比べ、指向性を高く保ち、効率的に光源５（図１参照）からの光を利用することができる。しかしながら、図３Ｂに示したライトガイド２０も、本技術が適用される範囲内である。

以上のように、本実施形態に係る照明装置１００では、本体導光部１３から、第１の導光部１１及び第２の導光部１２が分岐して設けられ、これら導光部１１及び１２から出射された光束が交わるので、照射対象物Ｇに均一に光を照射することができる。

本技術に比較される比較例として、上述のような貼り込み原稿や折り込み原稿などによる影の発生を抑制するために、２つ以上の光源を用いる技術がある。しかし、本技術によれば、１つの光源５で、それと同様の効果を得ることができる。

また、２つ以上の光源５を用いる場合であって、光源５としてＬＥＤが用いられる場合、それらの光源５の光度及び色度等を同程度にしなければ、それら光度及び色度のムラが発生するおそれがある。したがって、この場合は、電子機器がそのムラを抑制する補正を行う等、光度及び色度の管理が必要となる。しかし、本技術によれば、かかる光度及び色度の管理を必要としない。

[第１の実施形態に係る照明装置のより具体的な一実施形態]
図５は、上記第１の実施形態に係る照明装置１００のより具体的な一実施形態を示す図である。

原稿面Ｇ１は実質的に水平とされる。

照射対象物Ｇが載置される面である原稿面Ｇ１から、ライトガイド１０の上部（第１の導光部１１の出射端１１ａの面の実質的に中心位置）までの距離d1は、9mmである。

ライトガイド１０における反射部７側の端部から、反射部７におけるライトガイド１０側の端部までの距離d2は、6mmである。

ライトガイド１０における本体導光部１３及び第２の導光部１２で形成される１つの面（下面）１６は、水平面Ｈから５度下方に傾くように形成されている。

第１の導光部１１における第２の導光部１２側に向く面１１ｂと、第２の導光部１２における第１の導光部１１側に向く面１２ｂとの間の角度は３２度である。また、反射部７の反射面と、水平面Ｈに垂直な軸との角度は４７度である。

出射端１１ａから出射される、最もパワーの強い光束の、照射面への入射角は２５度である。

この図５に示した形態は一例に過ぎず、本技術はこれに限定されない。

[第２の実施形態]
図６は、本技術の第２の実施形態に係るライトガイドを示す断面図である。これ以降の説明では、図１等に示した実施形態に係る照明装置１００及びライトガイド１０が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

このライトガイド３０では、本体導光部３３の入射端３３ａから、本体導光部３３から分岐された第１の導光部４１及び第２の導光部４１の分岐部３４にわたって分割されている。言い換えると、このライトガイド３０は、第１の導光体３１及び第２の導光体３２を備え、これらが接合されることでライトガイド３０が形成されている。

第１の導光体３１は、照射対象物Ｇ（図１参照）側に配置され、第１の光束を出射し、第２の導光体３２は、第１の導光体３１に対して照射対象物Ｇ側の反対側に配置され、第２の光束を出射する。

本実施形態においても、両導光体３１及び３２は、入射端３３ａから出射端４１ａ及び４２ａに向かうにしたがってその体積が増えるようにそれぞれ形成されている。

このように、光束の照射方向別に導光体３１及び３２が別体で設けられることにより、このライトガイド３０の製造時において、両方向における入射光及び出射光のバランス（光量や光束方向などのバランス）を容易に調整することができる。すなわち、両導光体３１及び３２を合わせた外形より、導光体３１及び３２の個別の外形の方が単純であるため、それぞれの導光体３１及び３２で入射光及び出射光のバランスを容易に調整することができる。このため、このライトガイド３０が搭載される電子機器の仕様に沿った照明装置を製造することができる。

また、このような構成により、各導光体３１及び３２の入射端３３ａから入射した光は、その材料の持つ臨界角を下回らない限り、各導光体３１及び３２の内部を反射し続ける。したがって、導光体３１及び３２の入射端３３ａから分岐部３４にわたって分割するだけで、遮蔽板等をその界面に介在させる必要がない。

[第３の実施形態]
図７は、本技術の第３の実施形態に係る照明装置（の一部）を示す断面図である。

この照明装置では、光源５と、ライトガイド１０の入射端１３ａとの間に、光拡散部材（拡散板、または拡散シート）４が配置されている。光拡散部材４としては、表面粗さが比較的粗い、例えばブラスト加工された光透過部材が用いられる。これにより、照度ムラを抑制し、光の均一な照射に寄与する。

[その他の実施形態]
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が実現される。

上記実施形態では、光源５として複数のＬＥＤが用いられたが、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lighting(Lamp)）等の蛍光灯、あるいはＥＬ（Electro-Luminescence）デバイスであってもよい。

上記実施形態に係るライトガイド１０の分枝導光部１５は、２つの導光部（第１の導光部１１及び第２の導光部１２）を有していたが、３つ以上の導光部を有していてもよい。

上記本体導光部１３、第１の導光部１１及び第２の導光部１２のすべてが、光の入射側から出射側に向けてその体積が増えるように形成されていた。しかし、これらのうち少なくとも１つは、そのような形状を有していなくてもよい。このことは、第２及び第３の実施形態でも同様である。

上記各実施形態では、出射端が集光形状に形成されていたが、少なくとも１つの出射端が平面形状であってもよいし、例えば凹形状の拡散形状であってもよい。

電子機器として、スキャナ単体や複合機単体ではなく、例えば携帯電話機、ラップトップ型ＰＣ等の、携帯型電子機器であってもよい。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

本技術は、以下の構成をとることもできる。
（１）光源からの光が入射される入射端を有する本体導光部と、
光束を出射する出射端をそれぞれ含む、前記本体導光部から分岐するように設けられた第１の導光部及び第２の導光部を有し、前記第１の導光部から出射された第１の光束が照射対象物に直接向かうように、かつ、前記第２の導光部から出射された第２の光束が反射部を介して前記照射対象物に向かい前記第１の光束と交わるように、前記第１及び前記第２の光束を前記出射端からそれぞれ出射させる分枝導光部と
を具備するライトガイド。
（２）請求項１に記載のライトガイドであって、
前記本体導光部は、前記入射端側から前記分枝導光部側に向かうにしたがってその体積が増えるように形成されている
ライトガイド。
（３）（１）または（２）に記載のライトガイドであって、
前記第１及び前記第２の導光部のうち少なくとも一方は、前記本体導光部側から前記出射端側に向かうにしたがってその体積が増えるように形成されている
ライトガイド。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載のライトガイドであって、
前記第１及び第２の導光部のうち少なくとも一方の前記出射面は、集光形状に形成されている
ライトガイド。
（５）（１）から（４）のうちいずれか１つに記載のライトガイドであって、
前記本体導光部の前記入射端から、前記分枝導光部における前記第１及び前記第２の導光部の分岐部にわたって分割されている
ライトガイド。
（６）光源と、
反射部と、
ライトガイドであって、
前記光源からの光が入射される入射端を有する本体導光部と、
光束を出射する出射端をそれぞれ含む、前記本体導光部から分岐するように設けられた第１の導光部及び第２の導光部を有し、前記第１の導光部から出射された第１の光束が照射対象物に直接向かうように、かつ、前記第２の導光部から出射された第２の光束が前記反射部を介して前記照射対象物に向かい前記第１の光束と交わるように、前記第１及び前記第２の光束を前記出射端からそれぞれ出射させる分枝導光部と、を有するライトガイドと
を具備する照明装置。
（７）（６）に記載の照明装置であって、
前記光源と、前記ライトガイドの前記入射端の間に配置された光拡散部材をさらに具備する照明装置。
（８）光源と、
反射部と、
ライトガイドであって、
前記光源からの光が入射される入射端を有する本体導光部と、
光束を出射する出射端をそれぞれ含む、前記本体導光部から分岐するように設けられた第１の導光部及び第２の導光部を有し、前記第１の導光部から出射された第１の光束が照射対象物に直接向かうように、かつ、前記第２の導光部から出射された第２の光束が前記反射部を介して前記照射対象物に向かい前記第１の光束と交わるように、前記第１及び前記第２の光束を前記出射端からそれぞれ出射させる分枝導光部と、を有するライトガイドと、
前記照射対象物に反射された、前記ライトガイドからの前記光束を受光し、これを電気信号に変換する光電変換部と
を具備する電子機器。

４…光拡散部材
５…光源
７…反射部
９…光電変換素子
１０、２０、３０…ライトガイド
１００…照明装置
１１、４１…第１の導光部
１１ａ、１２ａ、４１ａ、４２ａ…出射端
１２、４２…第２の導光部
１３、２３、３３…本体導光部
１３ａ、３３ａ…入射端
１５…分枝導光部
３１…導光体
３１…第１の導光体
３２…第２の導光体
３４…分岐部

Claims (8)

1. 光源からの光が入射される入射端を有する本体導光部と、
   光束を出射する出射端をそれぞれ含む、前記本体導光部から分岐するように設けられた第１の導光部及び第２の導光部を有し、前記第１の導光部から出射された第１の光束が照射対象物に直接向かうように、かつ、前記第２の導光部から出射された第２の光束が反射部を介して前記照射対象物に向かい前記第１の光束と交わるように、前記第１及び前記第２の光束を前記出射端からそれぞれ出射させる分枝導光部と
   を具備するライトガイド。
2. 請求項１に記載のライトガイドであって、
   前記本体導光部は、前記入射端側から前記分枝導光部側に向かうにしたがってその体積が増えるように形成されている
   ライトガイド。
3. 請求項１に記載のライトガイドであって、
   前記第１及び前記第２の導光部のうち少なくとも一方は、前記本体導光部側から前記出射端側に向かうにしたがってその体積が増えるように形成されている
   ライトガイド。
4. 請求項１に記載のライトガイドであって、
   前記第１及び第２の導光部のうち少なくとも一方の前記出射面は、集光形状に形成されている
   ライトガイド。
5. 請求項１に記載のライトガイドであって、
   前記本体導光部の前記入射端から、前記分枝導光部における前記第１及び前記第２の導光部の分岐部にわたって分割されている
   ライトガイド。
6. 光源と、
   反射部と、
   ライトガイドであって、
   前記光源からの光が入射される入射端を有する本体導光部と、
   光束を出射する出射端をそれぞれ含む、前記本体導光部から分岐するように設けられた第１の導光部及び第２の導光部を有し、前記第１の導光部から出射された第１の光束が照射対象物に直接向かうように、かつ、第２の導光部から出射された第２の光束が前記反射部を介して前記照射対象物に向かい前記第１の光束と交わるように、前記第１及び前記第２の光束を前記出射端からそれぞれ出射させる分枝導光部と、を有するライトガイドと
   を具備する照明装置。
7. 請求項６に記載の照明装置であって、
   前記光源と、前記ライトガイドの前記入射端の間に配置された光拡散部材をさらに具備する照明装置。
8. 光源と、
   反射部と、
   ライトガイドであって、
   前記光源からの光が入射される入射端を有する本体導光部と、
   光束を出射する出射端をそれぞれ含む、前記本体導光部から分岐するように設けられた第１の導光部及び第２の導光部を有し、前記第１の導光部から出射された第１の光束が照射対象物に直接向かうように、かつ、第２の導光部から出射された第２の光束が前記反射部を介して前記照射対象物に向かい前記第１の光束と交わるように、前記第１及び前記第２の光束を前記出射端からそれぞれ出射させる分枝導光部と、を有するライトガイドと、
   前記照射対象物に反射された、前記ライトガイドからの前記光束を受光し、これを電気信号に変換する光電変換部と
   を具備する電子機器。