JP2016015240A - Linear light source device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は線状光源装置に関するものであり、特に、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナー、バーコードリーダ等に使用される画像読取装置用の線状光源装置に係わるものである。 The present invention relates to a linear light source device, and more particularly to a linear light source device for an image reading device used for a facsimile, a copying machine, an image scanner, a barcode reader, and the like.
近年、上述の画像読取装置において、LED素子(発光ダイオード)の出力向上と受光素子としてのCCD型センサの高感度化により、小型で低消費電力のLED素子を利用した線状光源装置が読取装置の光源として使用されるようになってきていて、例えば、特開2011−124063号公報(特許文献1)にその技術が開示されている。
図10に、この従来技術の線状光源装置20の概略構造が示されている。
図10(A)においては、透光性の棒状導光体21の一端面にLED素子22を配置し、このLED素子22からの光をこの端面から導光体21に導入し、上方に向けて出射するものである。
しかして、この種の線状光源装置には、画像読取装置側の設置スペースのコンパクト化に伴い、さらなる小型化の要請がなされている。
しかしながら、上記線状光源装置20においては、導光体21の端面にLED素子22を対向配置するという構成上、導光体の端部においてどうしてもデッドスペースDが生じてしまい、有効発光領域が広く取れないという問題があった。
また、図10(B)のように、高光量を得るために導光体21の両端面にLED素子22を配置する場合には、両端部においてデッドスペースDが生じて、上記問題が更に大きくなっている。
In recent years, in the above-described image reading apparatus, a linear light source device using a small and low power consumption LED element is improved due to an improvement in output of an LED element (light emitting diode) and an increase in sensitivity of a CCD sensor as a light receiving element. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-124063 (Patent Document 1) discloses the technique.
FIG. 10 shows a schematic structure of this conventional linear
In FIG. 10A, an
Thus, this type of linear light source device is required to be further reduced in size as the installation space on the image reading device side is made smaller.
However, in the linear
Further, as shown in FIG. 10B, when the
他方で、図11に示すように、複数個のLEDを用いる場合の明るさの不均一や色ムラを解消するために、導光部材31の中央部にLED素子32を配置し、その上方に反射部材33を設けて導光部材31の両側に光を反射・指向させるものが、特開2000−184135号公報(特許文献2)で開示されている。
しかしながら、このような複雑な装置形態ではLED素子32から導光した光を導光部材31の左右に均一に広げることが難しく、また、該導光部材31の中央部の構造が複雑な形状となり、精度のよい反射特性を得ることが困難な上に、装置製造上でのコスト的にも好ましいものとは言えなかった。
On the other hand, as shown in FIG. 11, in order to eliminate uneven brightness and color unevenness when using a plurality of LEDs, an
However, in such a complicated device form, it is difficult to uniformly spread the light guided from the
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、導光体と、該導光体の入射端面に光を導入するLED素子とを備え、前記導光体からの出射光を被照射体に照射する線状光源装置において、導光体の長手方向にデッドスペースを生じさせることなく、有効発光領域の長い効率的な線状光源装置を提供せんとするものである。 In view of the above-described problems of the prior art, the present invention includes a light guide and an LED element that introduces light into an incident end face of the light guide, and emits light from the light guide to an irradiated body. In the linear light source device to irradiate, an efficient linear light source device having a long effective light emitting region is provided without causing a dead space in the longitudinal direction of the light guide.
上記課題を解決するために、この発明に係る線状光源装置は、前記導光体が、互いに間隙をおいて直線状に配置された複数の導光棒からなり、該隣接する導光棒の対向する各端面が入射端面を構成するとともに、各導光棒間の間隙に臨んで、LED素子が該導光棒に直交する方向に向けて配置され、前記間隙には、前記被照射体に対向するように透光性の拡散部材が配置されていて、前記LED素子からの光が、該拡散部材の内面により拡散されて前記両側の導光棒に入射されるとともに、該拡散部材を透過した光は、被照射体に向けて照射されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, in the linear light source device according to the present invention, the light guide body includes a plurality of light guide bars arranged linearly with a gap between each other, and Each facing end surface constitutes an incident end surface, and faces the gap between the light guide bars, and the LED elements are arranged in a direction perpendicular to the light guide bars. A translucent diffusing member is disposed so as to face each other, and the light from the LED element is diffused by the inner surface of the diffusing member and is incident on the light guide rods on both sides and is transmitted through the diffusing member. The irradiated light is irradiated toward the irradiated object.
また、前記拡散部材が、間隙を置いて配置される導光棒を接続支持する接続部材を兼ねていることを特徴とする。
また、前記LED素子が、前記導光棒間の間隙から退避した位置にあって該間隙に臨んで配置されていることを特徴とする。
また、前記拡散部材が、前記被照射体側の拡散部と、前記LED素子側の遮光部によって構成されていることを特徴とする。
また、前記導光棒が3本以上備えられ、該各導光棒間の間隙のいずれにもLED素子が配置されていることを特徴とする。
The diffusing member also serves as a connecting member for connecting and supporting a light guide bar arranged with a gap.
Further, the LED element is disposed at a position retracted from the gap between the light guide bars and facing the gap.
Further, the diffusing member is constituted by a diffusing portion on the irradiated body side and a light shielding portion on the LED element side.
Further, three or more light guide bars are provided, and LED elements are disposed in any gaps between the light guide bars.
この発明の線状光源装置によれば、導光体を直線状に間隙をおいて配置された複数の導光棒より構成し、その間隙にLED素子を配置するようにしたので、導光棒の長手方向におけるデッドスペースを極力小さなものとすることができて、線状光源装置をコンパクト化できる。
また、LED素子に対向して拡散部材を配置したので、LED素子からの光を拡散して両側の導光棒に入射させるので、光の有効利用が図れるとともに、前記LED素子からの光の一部を透過させて被照射体に照射させるので、導光棒間の間隙に相当する位置での照度の落ち込みをなくすことができ、均一な照度分布が得られる。
また、拡散部材が導光棒の接続部材を兼ねているので、部品点数の低減化を図れて、構造が簡素化するものである。
According to the linear light source device of the present invention, the light guide is constituted by a plurality of light guide bars arranged in a straight line with a gap, and the LED elements are arranged in the gap. The dead space in the longitudinal direction can be made as small as possible, and the linear light source device can be made compact.
In addition, since the diffusing member is disposed facing the LED element, the light from the LED element is diffused and incident on the light guide rods on both sides, so that the light can be used effectively and one of the light from the LED element can be used. Since the portion to be transmitted is irradiated to the irradiated object, a drop in illuminance at a position corresponding to the gap between the light guide bars can be eliminated, and a uniform illuminance distribution can be obtained.
In addition, since the diffusing member also serves as a connecting member for the light guide rod, the number of parts can be reduced and the structure is simplified.
図1は、本発明の線状光源装置を示す斜視図で、図2(A)はその側断面図、図2(B)は横断面図である。
図1および図2(A)で示されるように、線状光源装置1における導光体2は、その長さ方向において分割して形成された第1の導光棒3と第2の導光棒4とからなり、全体として直線状に配置されるように支持台15上に支持されている。
前記第1および第2の導光棒3、4は、図2(A)で示すように、間隙Sをおいて直線状に配置されており、その間隙には拡散部材11が配置されている。この拡散部材11は、例えば、白色のポリカーボネートなどの透光性材料からなり、LED素子10からの光の一部をその内面で反射するとともに、他の一部を透過する。
この実施例では、前記拡散部材11は第1の導光棒3と第2の導光棒4とを接続支持する接続部材を兼ねているものが示されているが、接続部材と拡散部材とを別部材としてもよい。
FIG. 1 is a perspective view showing a linear light source device of the present invention, FIG. 2 (A) is a side sectional view thereof, and FIG. 2 (B) is a transverse sectional view thereof.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2A, the
As shown in FIG. 2A, the first and second
In this embodiment, the
前記導光棒3、4間の間隙S内にはLED素子10が配置されている。この実施例では、LED素子10は、導光体2の光の出射方向と同方向に向けて、つまり、被照射体に対向するように配置されている。
このLED素子10からの光は、第1の導光棒3と第2の導光棒4の対向する入射端面3a、4aから直接各導光棒3、4に入射するとともに、その一部は、前記拡散部材(兼接続部材)11に向かう。このLED素子10から前記拡散部材11に向かう光は、その一部が内面で拡散反射されて拡散光となって入射端面3a、3bから各導光棒3、4に入射するとともに、他の一部は拡散部材11を透過して被照射体に向けて照射される。
そして、LED素子10から直接に、および、拡散部材11から拡散反射されて導光棒3、4に入射した光は、各導光棒3、4内を進んで反射部3d、4dによって反射されて光出射面3e、4eから出射して被照射体に向かう。
An
The light from the
Then, the light that is diffusely reflected from the
図3には、他の実施例2が示されていて、この実施例2では、LED素子10が、導光棒3、4の入射端面3a、4a間の間隙Sから少し退避した位置、即ち、導光棒3、4から半径方向にずれた位置にあって、前記間隙Sに臨むように配置されている。
つまり、拡散部材(接続部材)11には、間隙Sに形成された主開口部12aと、これに連通する連通開口部12bを介して収容部12cが形成されていて、この収容部12c内にLED素子10が配置されるものである。
LED素子10からの光は、連通開口部12bを経て主開口部12aに至り、入射端面3a、4aから各導光棒3、4に入射する。また、拡散部材11に向かう光が、一部が拡散反射されて導光棒3、4に入射し、一部が透過して被照射体に向かうことは、図2の実施例を同様である。
このような配置とすることで、導光棒3、4間の間隙S内にLED素子10を直接設置するスペースを設ける必要がなくなり、前記間隙Sをより小さなものとする設計が可能となる。
FIG. 3 shows another
That is, the diffusing member (connecting member) 11 is formed with a
The light from the
With such an arrangement, it is not necessary to provide a space for directly installing the
なお、この実施例2においては、図3(B)に示されるように、拡散部材(接続部材)11は、上方部分(被照射体側)を透光拡散部11aとし、下方部分(LED素子側)を遮光部11bとしてもよい。この拡散透光部11aは、例えば、白色のポリカーボネートなどの透光性材料からなり、遮光部11bは、例えば、アルミニウム板や黒色塗料を塗布したポリカーボネートなどの遮光性材料からなる。
図4(A)に示すように、LED素子10が導光棒3の入射端面3aから退避した位置にあると、LED素子10からの光の一部が導光棒3の入射端面3aから入射されず、導光棒3の端部において下方から直接入射し、これが直接出射されてしまい、その端部近傍が著しく照度が高くなり、均一な配光特性を得ることが難しくなる。
図4(B)に示すように、拡散部材11のLED素子側の一部を遮光部11bとすることで、LED素子10からの光が直接導光棒3の下方から透過することを防止できる。
In Example 2, as shown in FIG. 3B, the diffusing member (connecting member) 11 has an upper portion (illuminated side) as a light
As shown in FIG. 4A, when the
As shown in FIG. 4 (B), the light from the
上記の実施例1、2では、導光棒が2本からなる導光体を示したが、これに限られず、所望の照射幅に応じて設置本数を増やすことができる。例えば図5には、導光棒を3本備えた実施例3が示されている。この実施例3は、第1、第2、第3の導光棒3、4、5を備え、それぞれの導光棒間の間隙にはいずれもLED素子10と拡散部材(接続部材)11が設けられている。
尚、この配置の場合、中央に位置する第2の導光棒4には両端面のLED素子から光が導入されることから、両側の第1および第3導光棒3、5よりも長尺とされている。
勿論、3本以上の導光棒とすることも可能である。
In said Example 1, 2, although the light guide which consists of two light guide bars was shown, it is not restricted to this, The number of installation can be increased according to a desired irradiation width. For example, FIG. 5 shows a third embodiment provided with three light guide bars. The third embodiment includes first, second, and third
In this arrangement, since light is introduced from the LED elements on both end faces into the second
Of course, it is possible to use three or more light guide bars.
図6には、上記実施例1〜3の線状光源装置を面状に配置した実施例4が示されている。
図6(B)(C)で示されるように、線状光源装置1を複数本並列配置したものである。この実施例4では、拡散部材11は、各線状光源装置に共通する部材とすることができる。なお、この実施例でも、拡散部材11は、透光拡散部11aと遮光部11bとからなる例が示されている。
このような配置とすることで、略平行な光を平面状に出射することができ、例えば、ワーク(被照射体)の表面検査などに利用できる。
FIG. 6 shows a fourth embodiment in which the linear light source devices of the first to third embodiments are arranged in a planar shape.
As shown in FIGS. 6B and 6C, a plurality of linear
With such an arrangement, substantially parallel light can be emitted in a planar shape, and can be used, for example, for surface inspection of a workpiece (irradiated body).
更に、図7には他の実施例5、6が示されていて、前記した図1〜6の実施例1〜4では、LED素子10が、導光体2からの光の出射方向と同方向に向けて、被照射体に対向して間隙S内に臨むように配置されているが、図7(A)に示す実施例5では、導光体2からの光の出射方向に対して直交する方向にLED素子10が配置されている。また、図7(B)に示す実施例6では、光の出射方向に直交する方向の両側にLED素子10、10が配置されている。
Further, FIG. 7 shows
本発明の効果を実証する実験を行った。
<本発明>
図3に従う構造として、図8(A)に示すように、それぞれ長さ39mm、直径φ5mmの導光棒3、4を、間隙S:2mmを有するように配置して全長を80mmとし、その間隙に臨むようにLED素子10を配置した。このLED素子10は、導光棒3、4の中心から6mmだけ退避した位置に配置。
そして、前記間隙には、拡散部材(接続部材)11として、光出射側が透光機能を有する拡散部とされ、LED素子側が遮光部とされたものを配置した。その幅は4mmで、導光棒3、4は端部の1mmがこの拡散部材11に挿入されていて、前記導光棒3、4の発光長は38mmである。
<従来例>
図8(B)に示すように、長さ80mm、直径φ5mmの導光体の一端面側にLED素子を対向配置したものを準備。
<比較例>
比較例として、前述の図8(A)に示す本発明の構造において、導光棒間の間隙の拡散部材を全て非透光性の遮光部材に置き換えたものを準備(不図示)。
これらを、導光棒の光出射面から5mmの位置に照度計の受光器を配置してそれぞれの照度を測定した。
An experiment was conducted to demonstrate the effect of the present invention.
<Invention>
As shown in FIG. 8 (A), the
In the gap, a diffusing member (connecting member) 11 having a light emitting side as a diffusing portion having a light transmitting function and an LED element side as a light shielding portion is disposed. The width of the
<Conventional example>
As shown in FIG. 8 (B), a light guide having a length of 80 mm and a diameter φ of 5 mm and an LED element facing each other is prepared.
<Comparative example>
As a comparative example, in the structure of the present invention shown in FIG. 8A described above, a structure in which all the diffusion members in the gap between the light guide rods are replaced with a non-light-transmissive light shielding member (not shown) is prepared.
These were measured by measuring the illuminance by placing a light receiver of the illuminometer at a
その結果が図9に示されている。
本発明と従来例との照度配光の比較が図9(A)に示されていて、従来例でのLED素子配置側を示す左側(−40mm側)での照度低下に比べて、本発明ではその部分での照度低下が明らかに減少していて、従来例ではデッドスペースの影響が明らかである。
また、本発明と比較例との照度配光の比較が図9(B)に示されていて、拡散部材を備えた本発明では、長手方向の中央部での照度低下がみられない。これに対して、拡散部材を持たない比較例では、当該部位での照度低下が大きいことが分かる。
The result is shown in FIG.
A comparison of the illuminance light distribution between the present invention and the conventional example is shown in FIG. 9A, and the present invention is compared with the decrease in illuminance on the left side (−40 mm side) showing the LED element arrangement side in the conventional example. Then, the illuminance drop in that portion is clearly reduced, and the influence of dead space is clear in the conventional example.
In addition, a comparison of the illuminance light distribution between the present invention and the comparative example is shown in FIG. 9B, and in the present invention provided with the diffusing member, there is no decrease in illuminance at the central portion in the longitudinal direction. On the other hand, in the comparative example which does not have a diffusion member, it turns out that the illumination fall in the said site | part is large.
以上のように、本発明においては、棒状導光体と、該導光体の入射端面に光を導入するLED素子とを備えた線状光源装置において、前記導光体が、互いに間隙をおいて直線状に配置された複数の導光棒からなり、該隣接する導光棒の入射端面間の間隙に臨んで、LED素子が該導光棒に直交する方向に向けて配置され、前記間隙には、前記LED素子に対向するように透光性の拡散部材が配置されていて、前記LED素子からの光が、該拡散部材の内面により拡散されて前記両側の導光棒に入射されるとともに、該拡散部材を透過した光は、前記被照射体に向けて照射されるようにしたことにより、光の有効利用が図られ、導光体の長手方向でのデッドスペースが少なくなり、有効発光領域の長い効率的な線状光源装置を提供できるものである。 As described above, in the present invention, in the linear light source device including the rod-shaped light guide and the LED element that introduces light into the incident end surface of the light guide, the light guides are spaced from each other. A plurality of light guide rods arranged in a straight line, and facing the gap between the incident end faces of the adjacent light guide rods, the LED element is arranged in a direction perpendicular to the light guide rod, and the gap Includes a translucent diffusion member disposed so as to face the LED element, and the light from the LED element is diffused by the inner surface of the diffusion member and is incident on the light guide rods on both sides. At the same time, the light transmitted through the diffusing member is irradiated toward the irradiated object, so that the light can be effectively used, the dead space in the longitudinal direction of the light guide is reduced, and effective. It can provide an efficient linear light source device with a long light emitting area. That.
1 線状光源装置
2 導光体
3 第1の導光棒
3a 入射端面
3d 反射部
3e 光出射面
4 第2の導光棒
4a 入射端面
4d 自由端面
4e 光出射面
5 第3の導光棒
10 LED素子
11 拡散部材
11a 拡散部
11b 遮光部
12 開口部
12a 主開口部
12b 連通開口部
12c 収容部
15 支持台
S 間隙
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記導光体は、互いに間隙をおいて直線状に配置された複数の導光棒からなり、
該隣接する導光棒の対向する各端面が入射端面を構成するとともに、各導光棒間の間隙に臨んで、LED素子が該導光棒に直交する方向に向けて配置され、
前記間隙には、前記被照射体に対向するように透光性の拡散部材が配置されていて、
前記LED素子からの光が、前記拡散部材の内面により拡散されて前記両側の導光棒に入射されるとともに、該拡散部材を透過した光は、前記被照射体に向けて照射されることを特徴とする線状光源装置。 In a linear light source device that includes a light-transmitting rod-shaped light guide and an LED element that introduces light into an incident end face of the light guide, and irradiates an irradiated body with light emitted from the light guide.
The light guide comprises a plurality of light guide bars arranged in a straight line with a gap between each other,
Each facing end surface of the adjacent light guide rod constitutes an incident end surface, facing the gap between the light guide rods, the LED element is arranged in a direction orthogonal to the light guide rod,
In the gap, a translucent diffusion member is disposed so as to face the irradiated body,
The light from the LED element is diffused by the inner surface of the diffusing member and incident on the light guide rods on both sides, and the light transmitted through the diffusing member is irradiated toward the irradiated body. A characteristic linear light source device.
The linear light source device according to claim 1, wherein three or more light guide bars are provided, and LED elements are disposed in any gaps between the light guide bars.
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