JP5251328B2

JP5251328B2 - 線状光源装置

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Publication number: JP5251328B2
Application number: JP2008188215A
Authority: JP
Inventors: 宏市亀井; 一晃矢野; 清幸蕪木; 博成羽田
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-07-22
Also published as: JP2010027419A

Description

本発明は、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダ等に使用する画像読取装置の照明用光源に用いられる線状光源装置に関する。

近年、パーソナルファクシミリ等の画像読取装置において、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う）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が読み取り光源装置の光源として使用されるようになってきている。このようなＬＥＤを光源として備えた従来の線状光源装置は、光源の個数を低減させ、且つ均一な照明強度を得ることを目的として、光源から放射される光を導光部材に入射させて所望の方向に光を導光させる構成のものが知られている。

図８は、従来の線状光源装置として特開２００４−９５３９０号公報に開示された線状光源装置１の構成を示す図である。
線状光源装置１は、導光部材２と、光源４と、導光部材２と光源４との間に位置する接続部材３とからなる。接続部材３は、導光部材側端面３１と、導光部材側端面３１より小さい光源側端面３２と、導光部材側端面３１と光源側端面３２との間の斜面３３とを有する。光源４は接続部材３の光源側端面３２に密着して配置され、導光部材２は接続部材３の導光部材側端面３１に密着して配置され、光源４の発光部から導光部材２まで空気層を介さずに光が伝達するようになっている。

接続部材３の軸中心と平行な線と斜面３３との間の角度は３０°から４５°の範囲となるように形成されている。接続部材３の導光部材側端面３１と光源側端面３２との間を斜面３３とすることによって、光源４から外方に広がるように放射された光を、接続部材３と外部との屈折率の差を利用して斜面３３で全反射させることができる。光源４から放射された光を接続部材３から突き抜けることを抑制して、導光部材２に取り込むことができる光の量を多くすることができる。
特開２００４−９５３９０公報

近年のＬＥＤ光源の高出力化によりＬＥＤ光源からの放熱が問題になっている。高出力ＬＥＤを使用し接続部材と光源が密着した状態では、光源からの放熱により接続部材の温度が上昇し溶融するため、光の利用効率が低下する。また、導光部材や接続部材の軸中心と、光源の光軸とが完全に一致するように設置することは難しく、導光部材や接続部材と、ＬＥＤとの設置角度が僅かにずれて設置されることがある。導光部材と接続部材との境界面や、接続部材と光源との境界面は平坦な面なので、導光部材と接続部材との設置角度がずれて、導光部材の軸中心と接続部材の軸中心とがずれた状態で設置されると、導光部材と接続部材との間や、接続部材と光源との間に隙間が生じる。隙間が空気層となるため、光源から大きな角度で出射した光は、導光部材に再び入射せずに抜け出てしまい、光の利用効率が低下する。

本発明は、上記の問題点に鑑み、導光部材や接続部材と、導光部材の軸中心と接続部材の軸中心とがずれた状態で設置されたとしても、またＬＥＤからの放熱により接続部材の温度が上昇しても、照射面に照射する光の利用効率が維持できる線状光源装置を提供することを目的とする。

本願第１の発明は、一方の端部が光取込部となり、軸方向にのびる軸方向側面にローレット溝と、当該ローレット溝に対向する位置に光出射面とが形成された導光部材と、前記導光部材の光取込部に対向するように、接続部材を介して配置される光源とを備える線状光源装置において、
前記接続部材の前記導光部材との境界面が接続部材の軸中心まわりに回転対称な曲面となっており、前記導光部材の光取込部が、当該導光部材の軸中心まわりに回転対称な曲面となっており、前記接続部材の導光部材との境界面が前記導光部材の光取込部に対してヒンジのように滑ることを特徴とする。

また、本願第２の発明は、第１の発明において、前記接続部材の前記導光部材との境界面が半球曲面となっており、前記導光部材の光取込部が半球曲面となっていることを特徴とする。

また、本願第３の発明は、第１または第２の発明において、前記ローレット溝は、軸方向側面に帯状に２本設けられてい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、前記接続部材は耐熱性を有する部材により形成されていることを特徴とする。

また、本願第５の発明は、第１の発明において、前記接続部材の前記導光部材との境界面が前記導光部材に向かって突出する凸曲面となっており、前記導光部材の光取込部が当該導光部材の内方に向かって陥没する凹曲面となっており、前記接続部材を構成する部材の屈折率は、前記導光部材を構成する部材の屈折率より大きいことを特徴とする。

また、本願第６の発明は、第１の発明において、前記接続部材の前記導光部材との境界面が当該接続部材の内方に向かって陥没する凹曲面となっており、前記導光部材の光取込部が前記接続部材に向かって突出する凸曲面となっており、前記接続部材を構成する部材の屈折率は、前記導光部材を構成する部材の屈折率より小さいことを特徴とする。

また、本願第７の発明は、第１の発明において、前記接続部材は、光源との境界面となる光源側端面と導光部材との境界面となる導光部材側端面との間を、導光部材側端面に向かって広がる傾斜がつけられた斜面によって連接される錐体状に形成されていることを特徴とする。

また、本願第８の発明は、第１の発明において、前記接続部材の周囲に、当該接続部材の軸中心に平行な筒状に形成され一端が接続部材と導光部材との界面の近傍となるように構成された位置決め部材が配置されていることを特徴とする。

本願第１の発明によれば、接続部材の導光部材との境界面となる導光部材側端面を接続部材の軸中心まわりに回転対称な曲面とし、導光部材の接続部材との境界面となる光取込部を、導光部材の軸中心まわりに回転対称な曲面とすることによって、導光部材の軸中心と接続部材の軸中心とがずれた状態で設置されたとしても、接続部材の導光部材側端面が導光部材の光取込部に対してヒンジのように滑るため、接続部材と導光部材との間に隙間が生じないようにすることができ、また、導光部材の軸中心に対して接続部材の軸中心がずれても照射面に照射する光として利用できるため、光源から出射した光の利用効率を維持することができる。

本願第２の発明によれば、球面はあらゆる箇所において曲面の曲がり具合が等しくなるので、接続部材の導光部材との境界面となる導光部材側端面を半球曲面とし、導光部材の光取込部を半球曲面とすることによって、互いの軸中心がずれたときも球面ヒンジのように滑って、導光部材側端面と光取込部とが密着した状態を維持することができる。

本願第３の発明によれば、線状光源装置から２方向に光が出射するように、導光部材の軸方向側面にローレット溝を２つ形成し、これらのローレット溝に対向する位置に光出射面が形成されているので、導光部材の軸中心と接続部材の軸中心とがずれた状態が、接続部材の軸中心が光出射面に向かう方向かローレット溝に向かう方向となる場合が多くなり、より効率よく光を利用することができる。

本願第４の発明によれば、接続部材が耐熱性を有する部材により形成されているので、光源と密接して配置しても光源から放出される熱によって溶融することがなく、接続部材と光源との間に隙間が生じないように配置することができる。

本願第５の発明によれば、接続部材の導光部材との境界面を凸曲面とし、光取込部を凹曲面としているので、接続部材を構成する部材の屈折率が導光部材を構成する部材の屈折率より大きくなるように形成することによって、接続部材から導光部材に入射した光が集光する方向に導光するようになり、より効率よく光を利用することができる。

本願第６の発明によれば、接続部材の前記導光部材との境界面を凹曲面とし、光取込部を凸曲面としているので、接続部材を構成する部材の屈折率が導光部材を構成する部材の屈折率より小さくなるように形成することによって、接続部材から導光部材に入射した光が集光する方向に導光するようになり、より効率よく光を利用することができる。

本願第７の発明によれば、接続部材が導光部材側端面に向かって広がる傾斜がつけられた斜面によって連接される錐体状に形成されているので、斜面に対する光源から出射した光の入射角は、軸中心に平行な境界面に対する入射角より大きくなり、入射角が臨界角より大きくなるので、接続部材の空気層との界面から突き抜ける光が減少し、接続部材の内部に取り込まれる光を増大させることができる。

本願第８の発明によれば、接続部材の軸中心に平行な筒状に形成され一端が接続部材と導光部材との界面の近傍となるように構成された位置決め部材が配置されているので、位置決め部材の一端をガイドにして導光部材を組み合わせることによって、接続部材の軸中心に導光部材の軸中心を容易に合わせることができる。

本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明の線状光源装置１と凹面鏡７とを組み合わせたときの光路図を示す斜視図であり、図２は、本発明の線状光源装置１の構成を示す斜視図である。
本発明の線状光源装置１は凹面鏡７と組み合わせて使用される。線状光源装置１の導光部材２の光出射面２１からは、照射面８の方向に出射する光Ａと、凹面鏡７の方向に出射する光Ｂとが放射される。凹面鏡７は、導光部材２の光出射面２１の長手方向の長さと同じ長さを有する樋状ミラーであり、導光部材２の光出射面２１からの出射した光Ｂの進む向きを変え、照射面８に向かう光Ｃとする。このような構成から、１つの線状光源装置１で照射面８に２方向から光を照射することができる。

図２に示すように、線状光源装置１は透明樹脂よりなる導光部材２、ＬＥＤよりなる光源４、導光部材２と光源４との間に配置される接続部材３、および、導光部材２の周囲に配置される反射板５を備えて構成される。導光部材２は、略円柱状の部品で、軸方向に伸びる軸方向側面２４に帯状にのびるローレット溝２５ａ、２５ｂが２本設けられており、ローレット溝２５ａ、２５ｂに対向する位置に光出射面２１が設けられている。ローレット溝２５ａ、２５ｂは、切り込み方向が導光部材２の軸中心と直交する溝が複数形成されて構成されている。

光源４には、白色光を放射する白色ＬＥＤが用いられる。白色ＬＥＤとして現在、普及されている方式は、青色ＬＥＤと青色の光を吸収して黄色の光を放射するYAG蛍光体（ＹＡＧ；ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｕｍＧａｒｎｅｔ）を組み合わせたＣｏｓ配光のＬＥＤであり、レンズが取り付けられているレンズタイプと樹脂にて封止れているフラットタイプがある。青色ＬＥＤチップの周辺にＹＡＧ系蛍光体を樹脂に混ぜ込んで覆うことにより、青色光と青色光源から発光した光がＹＡＧ粒子に衝突し、励起された黄色の光の混色で白色光が得られる。さらにＹＡＧ系蛍光体の蛍光色は、青色ＬＥＤの発光色に対し補色関係であり効率よく白色光が得ることが可能となる。

接続部材３は、錐体状の部品で、光源４に密着して配置されるので、接続部材３を耐熱性の透明部材により構成することが好ましい。例えば、接続部材３をシリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂もしくはガラス部材により形成し、導光部材２をポリメタクリル酸メチル樹脂で形成される。

反射板５は、導光部材２の光出射面２１を除く軸方向側面２４を覆うようにして配置され、導光部材２の軸方向にのびる軸方向側面２４を覆う樋状に形成される。具体的には、導光部材２に対向する表面に凹凸が形成された薄板を樋状に曲げることにより形成される。また、導光部材２の他端に対向して略円状反射板６も配置される。

図３は、本発明の線状光源装置１を軸方向に切断した拡大断面図である。
導光部材１は、軸方向の一端に光取込部２２が設けられ、他端は平滑面２３となっている。導光部材２の軸方向に伸びる軸方向側面２４には、光取込部２２が形成された一端から平滑面２３となっている他端に向かって光出射部２１とローレット溝２５ａ、２５ｂとが形成されている。ローレット溝２５ａ、２５ｂは、導光部材２の軸方向に垂直で、ローレット溝２５ａ、２５ｂから光出射面２１に進む径方向に切込みが入った溝部が複数設けられ、各溝部の頂部に平坦面２６が形成されている。導光部材２内を導光する光量は、光取込部２２から遠ざかるにしたがって減少するので、平坦面２６の長さを光取込部２２から遠ざかるにつれて短くして、軸方向全体にわたって、ローレット溝２５ａ、２５ｂで反射される光量を均一にしている。また、より光量を均一にするために、各溝部の高さを光取込部２２近傍から平滑面４近傍に近づくに従って大きくなるように形成し、溝部の幅を広げることもできる。

光源４から入射した光は、導光部材２内壁を反射しながら、ローレット溝２５ａ、２５ｂに到達し、入射角が臨界角を越えた場合は全反射して光出射面２１に進み、導光部材２から外部に出射する。

図４は、本発明の接続部材３の近傍を導光部材２の軸方向に沿って切断した拡大断面図である。図４（ａ）は、導光部材２の軸中心Ａと接続部材３の軸中心Ｂとが一致したときを示し、図４（ｂ）（ｃ）は、導光部材２の軸中心Ａと接続部材３の軸中心Ｂとがずれているときを示す。なお、導光部材２の軸中心Ａを２点鎖線、接続部材３の軸中心Ｂを１点鎖線で示す。
接続部材３は、円形断面の導光部材側端面３１と、導光部材側端面３１より小さい径を有する円形断面の光源側端面３２と、導光部材側端面３１と光源側端面３２との間をつなぐ斜面３３とを有する錐体状の部品で、導光部材２との境界面となる導光部材側端面３１が、導光部材２に向かって突出する接続部材３の軸中心まわりに回転対称な凸半球曲面となっている。導光部材２も接続部材３の導光部材側端面３１に対応して、接続部材３との境界面となる光取込部２２が導光部材２の内方に向かって陥没する導光部材２の軸中心まわりに回転対称な凹半球曲面となっている。

接続部材３を構成する部材の屈折率が、導光部材２を構成する部材の屈折率より大きくなるように形成される。例えば、接続部材３をポリカーボネート樹脂により形成し、導光部材２をポリメタクリル酸メチル樹脂により形成される。導光部材側端面３１を軸中心まわりに回転対称な曲面とし、光取込部２２を軸中心まわりに回転対称な曲面としているので、接続部材３を構成する部材の屈折率が導光部材２を構成する部材の屈折率より大きくなるように形成することによって、接続部材３から導光部材２に入射した光が集光する方向に導光するようになる。

導光部材２の光取込部２２の軸中心まわりに回転対称な曲面の曲率は、接続部材３の導光部材側端面３１の軸中心まわりに回転対称な曲面の曲率と同等、もしくはより大きく形成され、導光部材２の光取込部２２に接続部材３の導光部材側端面３１を挿入できるようになっている。接続部材３と導光部材２とは接着剤で接合され、接続部材３と導光部材２との間に空気層となる隙間が生じないようにしている。

また、光源４としてレンズタイプのＬＥＤを採用しているので、光の放射面４１に半球状のレンズが配置されている。光源４から放射される光を効率よく導光部材２に取り込むため、接続部材３との間に空気層となる隙間が生じないように配置している。具体的には、接続部材３の光源４との境界面となる光源側端面３２が、接続部材３の内方に向かって陥没する接続部材３の軸中心まわりに回転対称な凹半球曲面となっている。接続部材３の光源側端面３２の軸中心まわりに回転対称な曲面の曲率は、光源４のレンズの曲率と同等、もしくはより大きく形成され、接続部材３の光源側端面３２に光源４のレンズを内部に挿入できるようになっている。

また、接続部材３が耐熱性を有する部材により形成されているので、光源４と密接して配置しても光源から放出される熱によって溶融することがない。したがって、接続部材３と光源４とは接着剤で接合して、接続部材３と光源４との間に空気層となる隙間が生じないように構成することができる。

このように光源４と接続部材３と導光部材２とを密接して配置することにより、光源４から放射された光が、接続部材３との境界面や導光部材２との境界面において漏れ出ることを防止し、接続部材３を介して導光部材２に効率よく取り込むことができる。

なお、接続部材３の光源側端面３２の軸中心まわりに回転対称な曲面と、導光部材２の光取込部２２の軸中心まわりに回転対称な曲面とは、曲面が形成される角度が、断面１８０°となる半球状が好ましいが、１８０°以下とすることもできる。曲面が形成される角度が断面１８０°以下のときは光の伝達効率が落ちるが、接続部材３と導光部材２とを密接して配置することができ、境界面において光が漏れ出ることを防止できる。

また、接続部材３を形成する透明樹脂の屈折率が空気の屈折率より大きいため、接続部材３の空気層との界面となる斜面３３において、光の入射角が一定以上であれば全反射する。例えば、ポリカーボネートにより接続部材３を形成すると、屈折率は１．５９になるので、臨界角は３９°となる。斜面３３に対して入射角が３９°以上となる角度で入射する光は、斜面３３で全反射し、接続部材３から突き抜けずに取り込むことができる。

接続部材３の空気層との界面となる斜面３３が、光源４に近い光源側端面３２から導光部材側端面３１に向かって広がる傾斜がつけられている。接続部材３の軸線と平行な線と斜面３３との間の角度をαとするとき、角度αは３０°から４５°の範囲となるように形成されている。このような傾斜がつけられた斜面３３に対する光源４から出射した光の入射角は、軸中心に平行な境界面に対する入射角より大きくなる。したがって、入射角が臨界角より大きくなる光量が多くなるので、接続部材３の空気層との界面から突き抜ける光が減少し、接続部材３の内部に取り込まれる光を増大させることができる。

図４（ｂ）に示す図は、光源４を有する接続部材３の軸中心Ｂが、導光部材２の軸中心Ａに対して光出射面２１に向かう方向にずれた状態を示す。
導光部材２の接続部材３との境界面となる光取込部２２が半球曲面となっており、接続部材３の導光部材２との境界面となる導光部材側端面３１が光取込部２２の半球曲面に対応する半球曲面となっているため、光源４を有する接続部材３の軸中心Ｂが、導光部材２の軸中心Ａに対してずれても、導光部材側端面３１の半球曲面が光取込部２２の半球曲面に対してヒンジのように滑るので、接続部材３と導光部材２との間に空気層となる隙間が生じないようにすることができる。

光源４からＣｏｓ配光の均一な光が接続部材３に導光されているので、接続部材３の軸中心Ｂが光出射面２１に向かう方向にずれると、光出射面２１に向かって進む光量が増加する。また、接続部材３から出射する光の角度が同一でも、接続部材３の軸中心Ｂと導光部材２の軸中心Ａとが一致する場合に比較して、光出射面２１に対する入射角が小さくなる。したがって、接続部材３の軸中心Ｂと導光部材２の軸中心Ａとが一致する場合では空気層との界面となる光出射面２１で全反射された光が、接続部材３の軸中心Ｂが光出射面２１に向かう方向にずれているために光出射面２１で全反射されずに突き抜けてしまうことがある。しかしながら、光出射面２１は一方の端部である光取込部２２から始まって他端に向かって形成されているので、外方に向かう光は光出射面２１から出射することになり、照射面８を照射する光として有効に利用できるので、照射面８に照射する光の利用効率は低下しない。

図４（ｃ）に示す図は、光源４を有する接続部材３の軸中心Ｂが、導光部材２の軸中心Ａに対してローレット溝２５ａ、２５ｂに向かう方向にずれた状態を示す。
接続部材３の軸中心Ｂがローレット溝２５ａ、２５ｂに向かう方向にずれると、ローレット溝２５ａ、２５ｂに向かって進む光量が増加する。また、接続部材３から出射する光の角度が同一でも、接続部材３の軸中心Ｂと導光部材２の軸中心Ａとが一致する場合に比較して、ローレット溝２５ａ、２５ｂに対する入射角が小さくなる。

しかしながら、ローレット溝２５ａ、２５ｂに形成された溝部に照射された光は、入射角が僅かに小さくなったとしても突き抜けず、光出射面２１に向かって反射される。また、たとえローレット溝２５ａ、２５ｂの平坦面２６に光が入射したとしても、導光部材２を覆う反射板５に反射されて再び導光部材２の内部に取り込まれる。したがって、接続部材３の軸中心Ｂがローレット溝２５ａ、２５ｂに向かう方向にずれても、照射面８に照射する光の利用効率は低下しない。

接続部材３の軸中心Ｂが、光出射面２１もローレット溝２５ａ、２５ｂも形成されていない導光部材２の軸方向側面２４に向かう方向にずれたとしても、導光部材２の軸方向側面２４が反射板５で覆われているので、導光部材２から突き抜けた光は反射板５で反射されて再び導光部材２の内部に取り込まれる。したがって、接続部材３の軸中心Ｂが光出射面２１もローレット溝２５ａ、２５ｂも形成されていない方向にずれても、照射面８に照射する光の利用効率は低下しないことがいえる。

以上より、接続部材３の導光部材２との境界面となる導光部材側端面３１を半球曲面とし、導光部材２の接続部材３との境界面となる光取込部２２を、接続部材３の導光部材２との境界面である導光部材側端面３１に対応する半球曲面とすることによって、導光部材２の軸中心Ａと接続部材３の軸中心Ｂとがずれた状態で設置されたとしても、照射面８に照射する光の利用効率を維持することができる。

接続部材３の光源側端面３２の軸中心まわりに回転対称な曲面と、導光部材２の光取込部２２の軸中心まわりに回転対称な曲面とが半球状のときは、互いの軸中心がずれたときも球面ヒンジのように滑って、導光部材側端面３１と光取込部２２とが密着した状態を維持するので最も好ましい。しかし、光源側端面３２の軸中心まわりに回転対称な曲面を回転放物面や楕円面とし、光取込部２２を光源側端面３２に対応する曲面とすることもできる。

回転放物面や楕円面では、接続部材３と導光部材２との軸中心がずれたときに導光部材側端面３１と光取込部２２との間に隙間が生じるので、接続部材３と導光部材２とをシリコーンなどの透光性接着剤により接合することが好ましい。透光性接着剤が凝固する前に導光部材２と接続部材３とを位置決めすれば、透光性接着剤が流動して隙間を埋めて導光部材側端面３１と光取込部２２との間に空気層が形成されることを防ぐ。また、回転放物面や楕円面は、半球面に比べて光の集光効果が高いので、導光部材２の軸中心に沿った光を増やし、光の利用効率を高めることができる。

また、図１に示すように、線状光源装置１から２方向に光が出射するように、導光部材２の軸方向側面２４にローレット溝２５ａ、２５ｂを２つ形成し、これらのローレット溝に対向する位置に光出射面２１が形成されているので、導光部材２の軸方向側面２４の多くの領域にローレット溝２５ａ、２５ｂか光出射面２１が形成されることになる。したがって、ローレット溝２５ａ、２５ｂが軸方向側面２４に帯状に２本設けられた導光部材２を有する線状光源装置１において、接続部材３の導光部材２との境界面と、導光部材２の接続部材３との境界面とを半球曲面とすると、導光部材２の軸中心Ａと接続部材３の軸中心Ｂとがずれた状態が、接続部材３の軸中心Ｂが光出射面２１に向かう方向かローレット溝２５ａ、２５ｂに向かう方向となる場合が多くなり、導光部材２と接続部材３との軸中心がずれてもより効率よく光を利用することができる。

つづいて、第１の実施形態の変形例を示す。図５は第１の実施形態に示す導光部材２と接続部材３に、異なる形態の光源４を組み合わせた拡大断面図である。図５（ａ）は、いわゆるフラットタイプのＬＥＤを適用した場合を示し、図５（ｂ）は、フラットタイプのＬＥＤに位置決め機構を設けた場合を示す。
図５（ａ）に示すように、光源４としてフラットタイプのＬＥＤを用いることもできる。フラットタイプのＬＥＤは、図３、４に示すレンズタイプのＬＥＤのような半球状のレンズが配置されていないので、光の放射面４１が平坦な面となる。パッケージ内に青色ＬＥＤチップを配置され、青色ＬＥＤチップの周辺にＹＡＧ系蛍光体が樹脂に混ぜ込んで覆われている。光源４の放射面４１が平坦な面なので、接続部材３の光源４との境界面となる光源側端面３２をフラットな面として形成し、接続部材３と光源４との間に空気層となる隙間が生じないようにしている。

図５（ｂ）に示すように、光源４として光の放射面４１に窪み４２を設けたフラットタイプのＬＥＤを用い、光源４の窪みの形状にあわせた凸部３４が接続部材３の光源側端面３２に設けられている。光源４の窪み４２に接続部材３の凸部３４を突き合わせることにより、接続部材３の軸中心に対する光源４の位置と、接続部材３の軸中心に対して垂直方向の光源４の位置とを容易に決めることができる。

第１の実施形態のさらなる変形例を示す。図６は第１の実施形態に示す導光部材２と接続部材３と光源４に、位置決め部材７を組み合わせた拡大断面図である。
位置決め部材７は、接続部材３と導光部材２との界面の近傍に配置された一端を開口とするすり鉢状に内部がくり貫かれた円柱状の部材であり、光源４と接続部材３との界面から接続部材３と導光部材２との界面までの間で、接続部材３の斜面３３の周囲に配置されている。位置決め部材７の一端が、接続部材３と導光部材２との界面の近傍となるように構成され、導光部材２の外径よりわずかに大きい内径を有し、接続部材３の軸中心に平行な筒状の爪部７２が形成されている。

光源４の基板４３は、接続部材３の光源側端面３２より径方向に突出するように形成され、位置決め部材７の他端となる底面７１が光源４の基板４３に当接して配置されている。図６に示すように、接続部材３が接続された光源４に位置決め部材７を組合せ、位置決め部材７の一端に形成された爪部７２をガイドにして導光部材２を組み合わせることによって、接続部材３の軸中心に導光部材２の軸中心を容易に合わせることができる。接続部材３の軸中心を導光部材２の軸中心に合わせることによって、より効率よく光を利用することができる。

本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本発明の接続部材３の近傍を導光部材２の軸方向に沿って切断した拡大断面図である。
接続部材３は、導光部材２との境界面となる導光部材側端面３１が、接続部材３の内方に向かって陥没する半球状の凹半球曲面となっている。導光部材２も接続部材３の導光部材側端面３１に対応して、接続部材３との境界面となる光取込部２２が導光部材２に向かって突出する半球状の凸半球曲面となっている。接続部材３と導光部材２とをこのような形状で構成することにより、光源４を有する接続部材３の軸中心が導光部材２の軸中心に対してずれても、導光部材側端面３１の半球曲面が光取込部２２の半球曲面に対して滑るので、接続部材３と導光部材２との間に空気層となる隙間が生じないようにすることができる。

接続部材３を構成する部材の屈折率が、導光部材２を構成する部材の屈折率より小さくなるように形成される。例えば、接続部材３をシリコーン樹脂により形成し、導光部材２をポリメタクリル酸メチル樹脂により形成される。導光部材側端面３１を凹半球曲面とし、光取込部２２を凸半球曲面としているので、接続部材３を構成する部材の屈折率が導光部材２を構成する部材の屈折率より小さくなるように形成することによって、接続部材３から導光部材２に入射した光が集光する方向に導光するようになる。

また、光源４を有する接続部材３の軸中心が導光部材２の軸中心に対してずれた状態で設置されたとしても、照射面８に照射する光として利用でき、光源４から出射した光の利用効率が維持できる。具体的には、光出射面２１に向かう方向にずれた場合には、光出射面２１から抜け出す光を照射面８に照射する光として利用でき、ローレット溝２５ａ、２５ｂに向かう方向にずれた場合には、溝部によって光出射面２１に向かって反射される。たとえ、光出射面２１もローレット溝２５ａ、２５ｂも形成されていない導光部材２の周面に向かう方向にずれたとしても、導光部材２から突き抜けた光は反射板５で反射されて再び導光部材２の内部に取り込まれる。

また、第２の実施形態に示す線状光源装置１においても、図５に示すようなフラットタイプのＬＥＤや位置決め機構を設けたものを光源４として適用することができる。

本発明の線状光源装置と凸面鏡とを組み合わせたときの光路図を示す斜視図本発明の線状光源装置の構成を示す斜視図本発明の線状光源装置を軸方向に切断した拡大断面図本発明の接続部材の近傍を導光部材の軸方向に沿って切断した拡大断面図本発明の接続部材の近傍を導光部材の軸方向に沿って切断した拡大断面図本発明の導光部材と接続部材と光源に、位置決め部材を組み合わせた拡大断面図本発明の接続部材の近傍を導光部材の軸方向に沿って切断した拡大断面図従来の線状光源装置の構成を示す断面図

符号の説明

１線状光源装置
２導光部材
３接続部材
４光源
５反射板
２１光出射面
２２光取込部
２３平滑面
２４軸方向側面
２５ａ、２５ｂローレット溝
３１導光部材側端面
３２光源側端面
３３斜面

Claims

一方の端部が光取込部となり、軸方向にのびる軸方向側面にローレット溝と、当該ローレット溝に対向する位置に光出射面とが形成された導光部材と、前記導光部材の光取込部に対向するように、接続部材を介して配置される光源とを備える線状光源装置において、
前記接続部材の前記導光部材との境界面が当該接続部材の軸中心まわりに回転対称な曲面となっており、前記導光部材の光取込部が、当該導光部材の軸中心まわりに回転対称な曲面となっており、前記接続部材の導光部材との境界面が前記導光部材の光取込部に対してヒンジのように滑ることを特徴とする線状光源装置。
前記接続部材の前記導光部材との境界面が半球曲面となっており、前記導光部材の光取込部が半球曲面となっていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
前記ローレット溝は、軸方向側面に帯状に２本設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の線状光源装置。
前記接続部材は耐熱性を有する部材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
前記接続部材の前記導光部材との境界面が前記導光部材に向かって突出する凸曲面となっており、前記導光部材の光取込部が当該導光部材の内方に向かって陥没する凹曲面となっており、前記接続部材を構成する部材の屈折率は、前記導光部材を構成する部材の屈折率より大きいことを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
前記接続部材の前記導光部材との境界面が当該接続部材の内方に向かって陥没する凹曲面となっており、前記導光部材の光取込部が前記接続部材に向かって突出する凸曲面となっており、前記接続部材を構成する部材の屈折率は、前記導光部材を構成する部材の屈折率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
前記接続部材は、光源との境界面となる光源側端面と導光部材との境界面となる導光部材側端面との間を、導光部材側端面に向かって広がる傾斜がつけられた斜面によって連接される錐体状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
前記接続部材の周囲に、当該接続部材の軸中心に平行な筒状に形成され一端が接続部材と導光部材との界面の近傍となるように構成された位置決め部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。