JPH0254587A - 光源装置 - Google Patents
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- JPH0254587A JPH0254587A JP1139007A JP13900789A JPH0254587A JP H0254587 A JPH0254587 A JP H0254587A JP 1139007 A JP1139007 A JP 1139007A JP 13900789 A JP13900789 A JP 13900789A JP H0254587 A JPH0254587 A JP H0254587A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V5/00—Refractors for light sources
- F21V5/02—Refractors for light sources of prismatic shape
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
- G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
- G02B6/0073—Light emitting diode [LED]
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明は、光源装置、特に散乱（又は放散）光を放射す
る光源装置に関するものである。
る光源装置に関するものである。
放散光源装置は多くの用途に使われているが、なかには
所定の長さの均一な散乱光を要求されるものがある。こ
れらの光源装置はまた、狭いか又は小さい場所に収まる
ものでなければならない。
所定の長さの均一な散乱光を要求されるものがある。こ
れらの光源装置はまた、狭いか又は小さい場所に収まる
ものでなければならない。
例えば、光源からの光を通過させるスリットを読取る電
荷結合デバイスを使用する場合に、このタイプの光源装
置が必要となる。電荷結合デバイスの長手方向に並ぶ各
画素は、同じ強さの光によって動作するのが望ましい。
荷結合デバイスを使用する場合に、このタイプの光源装
置が必要となる。電荷結合デバイスの長手方向に並ぶ各
画素は、同じ強さの光によって動作するのが望ましい。
これは、特に、米国特許筒４，０７４，２５８号明細書
に示されているような位置読取り装置にあてはまること
である。その装置においては、光の強さ又は方向が異な
ると、光源と電荷結合デバイスによる位置の読取りに誤
差を生じる。
に示されているような位置読取り装置にあてはまること
である。その装置においては、光の強さ又は方向が異な
ると、光源と電荷結合デバイスによる位置の読取りに誤
差を生じる。
現在直線的な散乱光を放射する装置として入手しうるも
のの中に、電界発光板（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓ
ｃｅｎｔｐａｎｅｌｓ）がある。このような発光板は、
米国の会社Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ
及び（ｌｕａｎｔｅｘから購入することができる。しか
し、これらの装置は、光を発生するのに高い交流電圧を
必要とするので、その寿命が短く、使用中に性能が次第
に減退して放射される光の強さが一定でなくなる傾向が
あり、明るさも比較的弱い欠点がある。
のの中に、電界発光板（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓ
ｃｅｎｔｐａｎｅｌｓ）がある。このような発光板は、
米国の会社Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ
及び（ｌｕａｎｔｅｘから購入することができる。しか
し、これらの装置は、光を発生するのに高い交流電圧を
必要とするので、その寿命が短く、使用中に性能が次第
に減退して放射される光の強さが一定でなくなる傾向が
あり、明るさも比較的弱い欠点がある。
したがって、本発明の課題は、上述の欠点が改善された
比較的均一な直線に沿う散乱光を放射する光源装置を提
供することである。
比較的均一な直線に沿う散乱光を放射する光源装置を提
供することである。
本発明による光源装置は、比較的高い屈折率をもつ透明
材料のプリズム（１３）を有し、その形状は、該プリズ
ムに配置された発光手段（１７，１９）により放射され
る光をプリズム内に閉じ込め（ｃａｐｔｕｒｅ）、光が
プリズム内部を長手方向に伝搬するような形状とする。
材料のプリズム（１３）を有し、その形状は、該プリズ
ムに配置された発光手段（１７，１９）により放射され
る光をプリズム内に閉じ込め（ｃａｐｔｕｒｅ）、光が
プリズム内部を長手方向に伝搬するような形状とする。
そして、プリズムの表面をつや消しした窓（５９）を設
け、この窓を通してプリズム（１３）から光を放射する
ようにする。窓（５９）の形状は、発光手段（１７，１
９）に向かって次第に幅を狭くするなどして、直線状で
均一な量又は強さの光が窓（５９）の長手方向に沿って
放射されるようなものとする。
け、この窓を通してプリズム（１３）から光を放射する
ようにする。窓（５９）の形状は、発光手段（１７，１
９）に向かって次第に幅を狭くするなどして、直線状で
均一な量又は強さの光が窓（５９）の長手方向に沿って
放射されるようなものとする。
〔作用］
光源装置をこのような構成にすると、直線状の散乱光が
放射され、所要直流電力が少なくて済み、寿命が比較的
長くなる。
放射され、所要直流電力が少なくて済み、寿命が比較的
長くなる。
また、上記構成の光源装置は、比較的低いコストで製造
することができ、使用期間中比較的明るく一定の強さの
光が保持される。更に、大きさが比較的小さく、取付は
場所が狭い装置に使用することができる。
することができ、使用期間中比較的明るく一定の強さの
光が保持される。更に、大きさが比較的小さく、取付は
場所が狭い装置に使用することができる。
上記のプリズムは、ポリカーボネートで作るのがよい。
窓の形状は、発光手段の方に行くに従って次第に幅が狭
くなるようにすると、窓に沿って長手方向に均一な強さ
の光が得られる。
くなるようにすると、窓に沿って長手方向に均一な強さ
の光が得られる。
発光手段は、プリズムの両端部にそれぞれ配置された２
つの発光ダイオードを有するのがよい。
つの発光ダイオードを有するのがよい。
窓は、放射面の一部につや消しを施し、プリズム内部を
伝搬する光の反射を減少し散乱を増加するようにするの
がよい。窓は、プリズムの両端部に向かって次第に直線
的に細（なるようにしてもよい。光の閉じ込めをよくす
るには、プリズムの放射面に隣接して直交するプリズム
側面を設け、プリズム断面が６角形となるようにするの
がよい。
伝搬する光の反射を減少し散乱を増加するようにするの
がよい。窓は、プリズムの両端部に向かって次第に直線
的に細（なるようにしてもよい。光の閉じ込めをよくす
るには、プリズムの放射面に隣接して直交するプリズム
側面を設け、プリズム断面が６角形となるようにするの
がよい。
本発明の実施例を図面によって説明する。
第１図は本発明による光源装置の具体例を示す分解斜視
図、第２図は第１図装置の一部分の端部を示す正面図、
第３図は第２図の部分の平面図、第４図は第２図の部分
の側面図である。
図、第２図は第１図装置の一部分の端部を示す正面図、
第３図は第２図の部分の平面図、第４図は第２図の部分
の側面図である。
第１図に示すように、光源装置（１１）は、プリズム（
１３）とこれを装着する回路基板（１５）より成る。
１３）とこれを装着する回路基板（１５）より成る。
発光ダイオード（１７）及び（１９）はプリズム（１３
）の端部の中に一体成形され、そのリード線はプリズム
（１３）の外に引出しである。（２１） 、 （２３）
は発光ダイオード（１７）のリード線、（２５） 、
（２７）は発光グイオ−ド（１９）のリード線である。
）の端部の中に一体成形され、そのリード線はプリズム
（１３）の外に引出しである。（２１） 、 （２３）
は発光ダイオード（１７）のリード線、（２５） 、
（２７）は発光グイオ−ド（１９）のリード線である。
リード線（２１）及び（２５）は回路の導電路（２９）
に、リード線（２３）は回路の導電路（３１）に、リー
ド線（２７）は回路の導電路（３３）に接続する。回路
の導電路（３１）及び（３３）の端子（３５）及び（３
７）に直流電源を接続すると、発光ダイオード（１７）
及び（１９）は該電源に直列に接続されて発光する。
に、リード線（２３）は回路の導電路（３１）に、リー
ド線（２７）は回路の導電路（３３）に接続する。回路
の導電路（３１）及び（３３）の端子（３５）及び（３
７）に直流電源を接続すると、発光ダイオード（１７）
及び（１９）は該電源に直列に接続されて発光する。
プリズム（１３）は、長い平行６面体の形を有する。
第２図に示すように、プリズム（１３）の断面は６角形
である。すなわち、プリズム（１３）は、第１の端面（
３９）、第２の端面（４１）、底面（４３）、上面（放
射面） （４５）及び側面（４７，４９，５１，５３）
を有する。端面（３９）及び（４１）は平坦な６角形で
あり、側面（４７，４９゜５１．５３）は平坦な長方形
である。底面（４３）及び上面（４５）は平坦な長方形
であるが、その幅は側面の幅の約２倍である。これらの
面はすべて、光を反射するように磨くか又は滑らかに成
形する。
である。すなわち、プリズム（１３）は、第１の端面（
３９）、第２の端面（４１）、底面（４３）、上面（放
射面） （４５）及び側面（４７，４９，５１，５３）
を有する。端面（３９）及び（４１）は平坦な６角形で
あり、側面（４７，４９゜５１．５３）は平坦な長方形
である。底面（４３）及び上面（４５）は平坦な長方形
であるが、その幅は側面の幅の約２倍である。これらの
面はすべて、光を反射するように磨くか又は滑らかに成
形する。
プリズムの形状は、プリズムの端部内に長手方向に放射
される光を閉じ（封じ）込めるように定める。図の例に
おいては、側面（５１）及び（５３）は直角（５５）に
交わり、プリズム（１３）の内部からこれに向かう光線
を反射する直角プリズムを形成する。
される光を閉じ（封じ）込めるように定める。図の例に
おいては、側面（５１）及び（５３）は直角（５５）に
交わり、プリズム（１３）の内部からこれに向かう光線
を反射する直角プリズムを形成する。
同様に、側面（４７）及び（４９）も直角（５７）に交
わり、プリズム（１３）の内部からの光線を反射する直
角プリズムを形成する。直角プリズム（５５）及び（５
７）は、プリズム（１３）の両側において互いに向き合
い、光が反射されてプリズム（１３）の両側を行ったり
来たりし、光を捕まえて外に出さない働きをする。
わり、プリズム（１３）の内部からの光線を反射する直
角プリズムを形成する。直角プリズム（５５）及び（５
７）は、プリズム（１３）の両側において互いに向き合
い、光が反射されてプリズム（１３）の両側を行ったり
来たりし、光を捕まえて外に出さない働きをする。
側面（４７，４９、５１、５３）は、底面（４３）及び
上面（４５）と１３５°の内角をなして交わる。これに
より、側面の一方から反射される光は、プリズム（１３
）内部に沿う光路をたどりながら確実に反射され続ける
ことになる。発光ダイオード（１７）及び（１９）は、
これらの発光ダイオード（ＬＥＤ）から放射される光の
大部分がプリズム内を長手方向に進むように、６角形端
部（３９）及び（４１）の中央に配置する。すなわち、
少なくとも放射光が面（４３，４５，４７，４９，５１
，５３）を通ることなく反射されるに十分な角度をなす
ように配置する。このようなプリズム（１３）の面の配
置により、実質的な補光管又は筒が得られる。プリズム
（１３）は、透明度が高く屈折率が比較的高い物質で作
るのがよい。特に、ポリカーボネートは成形可能で発光
ダイオード（１７）及び（１９）と一体に成形できるの
で、ポリカーボネートはこの目的には最適である。また
、市販の発光ダイオード（１７）及び（１９）をポリカ
ーボネートでカバーすることもできる。
上面（４５）と１３５°の内角をなして交わる。これに
より、側面の一方から反射される光は、プリズム（１３
）内部に沿う光路をたどりながら確実に反射され続ける
ことになる。発光ダイオード（１７）及び（１９）は、
これらの発光ダイオード（ＬＥＤ）から放射される光の
大部分がプリズム内を長手方向に進むように、６角形端
部（３９）及び（４１）の中央に配置する。すなわち、
少なくとも放射光が面（４３，４５，４７，４９，５１
，５３）を通ることなく反射されるに十分な角度をなす
ように配置する。このようなプリズム（１３）の面の配
置により、実質的な補光管又は筒が得られる。プリズム
（１３）は、透明度が高く屈折率が比較的高い物質で作
るのがよい。特に、ポリカーボネートは成形可能で発光
ダイオード（１７）及び（１９）と一体に成形できるの
で、ポリカーボネートはこの目的には最適である。また
、市販の発光ダイオード（１７）及び（１９）をポリカ
ーボネートでカバーすることもできる。
プリズム（１３）の上面（４５）の中間、すなわち発光
ダイオード（１７）と（１９）の間に長い窓（５９）を
設ける。
ダイオード（１７）と（１９）の間に長い窓（５９）を
設ける。
窓（５９）は、滑らかで反射性のある上面（４５）の表
面の一部につや消しを施して作る。このつや消しは、成
形用の型に砂吹き又は化学食刻をすることにより達成で
きる。つや消しされた面は、プリズム（１３）の内部か
らつや消し面に当たる光を反射しないで通過させ、しか
も、一定方向ではなく多方向に放散するように通過させ
る。窓の所望の形状は、成形用の型に正確な形状を与え
ておき、プリズムを射出成形することにより得ることが
できる。
面の一部につや消しを施して作る。このつや消しは、成
形用の型に砂吹き又は化学食刻をすることにより達成で
きる。つや消しされた面は、プリズム（１３）の内部か
らつや消し面に当たる光を反射しないで通過させ、しか
も、一定方向ではなく多方向に放散するように通過させ
る。窓の所望の形状は、成形用の型に正確な形状を与え
ておき、プリズムを射出成形することにより得ることが
できる。
窓（５９）は横に長い菱（ひし）形を呈し、その両端（
６１）及び（６３）は、発光ダイオード（１７） 、
（１９）に近接し、その先端が切取られた形をしている
。換言すると、窓（５９）は、上面（４５）の長手方向
の中央で幅が最も広く、端部（３９）及び（４１）に向
かうに従って直線的に幅が細くなっている。窓（５９）
の切断形の両端（６１）及び（６３）は、発光ダイオー
ド（１７） 。
６１）及び（６３）は、発光ダイオード（１７） 、
（１９）に近接し、その先端が切取られた形をしている
。換言すると、窓（５９）は、上面（４５）の長手方向
の中央で幅が最も広く、端部（３９）及び（４１）に向
かうに従って直線的に幅が細くなっている。窓（５９）
の切断形の両端（６１）及び（６３）は、発光ダイオー
ド（１７） 。
（１９）から放射されてこれら切断形両端（６１） 、
（６３）より手前で上面（４５）に当たる光がプリズ
ム（１３）の内部に反射されるように配置する。
（６３）より手前で上面（４５）に当たる光がプリズ
ム（１３）の内部に反射されるように配置する。
窓（５９）の両端（６１） 、 （６３）に向かう幅の
漸減量は、窓（５９）の長さに沿って直線的に均一な光
が放射されるよう実験によって決める。光はプリズム（
１３）の内部で、繰返し反射されるが、両端（６３）
、 （６１）がそれぞれ発光ダイオード（１７） 、
（１９）に近接する所は、窓（５９）の幅をその中間部
より狭くする必要がある。こうして、窓（５９）の長さ
に沿って放射される光の強さが一定になるように幅の漸
減量を決定する。
漸減量は、窓（５９）の長さに沿って直線的に均一な光
が放射されるよう実験によって決める。光はプリズム（
１３）の内部で、繰返し反射されるが、両端（６３）
、 （６１）がそれぞれ発光ダイオード（１７） 、
（１９）に近接する所は、窓（５９）の幅をその中間部
より狭くする必要がある。こうして、窓（５９）の長さ
に沿って放射される光の強さが一定になるように幅の漸
減量を決定する。
発光ダイオード（１７）及び（１９）は、どんなタイプ
のものでもよい。特に、位置読取り装置に電荷結合デバ
イスを用いる場合に適するタイプは赤外線ＬＥＤで、例
えばシーメンスの５ＦＨ４８７Ｐがよい。
のものでもよい。特に、位置読取り装置に電荷結合デバ
イスを用いる場合に適するタイプは赤外線ＬＥＤで、例
えばシーメンスの５ＦＨ４８７Ｐがよい。
これは、５０ミリアンペア、１．５ボルト、２０ミリワ
ツトの赤外線放射装置である。周波数が異なるが又は強
さが異なる光を放射させる場合は、他のしＥＤを選ぶこ
とができる。
ツトの赤外線放射装置である。周波数が異なるが又は強
さが異なる光を放射させる場合は、他のしＥＤを選ぶこ
とができる。
本発明は種々の寸法で作ることができるが、図示して説
明したものは長さが６４ミリ（２−１／２インチ）１幅
が８．５ミリ （１７３インチ）、高さが３．２ミリ（
１７８インチ）である。この寸法は、比較的長い直線状
の均一な散乱光を放射させるのに最適である。これは、
比較的小さい大きさを維持しながら達成できる。
明したものは長さが６４ミリ（２−１／２インチ）１幅
が８．５ミリ （１７３インチ）、高さが３．２ミリ（
１７８インチ）である。この寸法は、比較的長い直線状
の均一な散乱光を放射させるのに最適である。これは、
比較的小さい大きさを維持しながら達成できる。
発光ダイオードは比較的安定で寿命が長く所望の周波数
特性を有するので、本発明による光源装置は、発光ダイ
オードより放射される光の長所をすべて備えると共に、
直線的に均一な散乱放射光を発生することができる。Ｌ
ＥＤ放射光の大部分は窓（５９）を通して放射されるが
、これは非常に頑丈な構造の単体で達成できる利点があ
る。所望により、２個以上のＬＥＤをプリズム（１３）
の各端部に設け、光の強さをもつと大きくするようにし
てもよい。また、ＬＥＤをプリズム（１３）の端部に一
体成形したくない場合は、例えばエポキシ接着剤により
ＬＥＤをプリズム端部に接着してもよい。
特性を有するので、本発明による光源装置は、発光ダイ
オードより放射される光の長所をすべて備えると共に、
直線的に均一な散乱放射光を発生することができる。Ｌ
ＥＤ放射光の大部分は窓（５９）を通して放射されるが
、これは非常に頑丈な構造の単体で達成できる利点があ
る。所望により、２個以上のＬＥＤをプリズム（１３）
の各端部に設け、光の強さをもつと大きくするようにし
てもよい。また、ＬＥＤをプリズム（１３）の端部に一
体成形したくない場合は、例えばエポキシ接着剤により
ＬＥＤをプリズム端部に接着してもよい。
先に〔作用〕の項で述べたごとは本発明の効果に外なら
ないので、重複記載を省略する。
ないので、重複記載を省略する。
第１図は本発明による光源装置の具体例を示す分解斜視
図、第２図は第１図装置の一部分の端部を示す正面図、
第３図は第２図の部分の平面図、第４図は第２図の部分
の側面図である。 なお、図面の符号については、特許請求の範囲において
対応する構成要素に付記して示したので、重複記載を省
略する。
図、第２図は第１図装置の一部分の端部を示す正面図、
第３図は第２図の部分の平面図、第４図は第２図の部分
の側面図である。 なお、図面の符号については、特許請求の範囲において
対応する構成要素に付記して示したので、重複記載を省
略する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、その細長い部分に沿って比較的均一な散乱光を放射
する光源装置であって、 両端部（３９、４１）、放射面（４５）及び複数の光反
射面（４３、４７、４９、５１、５３）を有し、比較的
高い屈折率をもつ透光性材料より成り、且つ長手方向に
放射される光を内部に閉じ込めるような形状をしたプリ
ズム（１３）を設け、 光が上記プリズム（１３）の内部に閉じ込められるよう
に光を上記プリズム（１３）内の長手方向に放射する発
光手段（１７、１９）を配置し、上記プリズム（１３）
の放射面（４５）に長手方向に伸びる透光性及び散光性
の窓（５９）を設け、上記発光手段（１７、１９）から
放射され上記プリズム内部に閉じ込められた光が上記窓
（５９）を通して長手方向に均一な散乱光として放射さ
れるように上記窓（５９）の形を定めた光源装置。 ２、上記発光手段は上記プリズム（１３）の両端部に配
置された第１及び第２の発光ダイオード（１７、１９）
を有する請求項１記載の装置。 ３、上記窓（５９）は、上記発光ダイオード（１７、１
９）に向かうに従って幅が狭くなり、反射性を減らし散
光性を増すように上記放射面（４５）の一部がつや消し
されて成る請求項２記載の装置。 ４、上記窓（５９）は上記プリズム（１３）の両端部に
向かって次第に直線的に細くなる形を有する請求項３記
載の装置。 ５、上記プリズム（１３）は、上記放射面（４５）に隣
接して直交する側面（４７、４９；５１、５３）をもつ
６角形の断面を有する請求項４記載の装置。 ６、上記プリズム（１３）がポリカーボネートより成る
請求項５記載の装置。 ７、上記発光ダイオード（１７、１９）はポリカーボネ
ートのプリズム（１３）の両端部の中に一体成形された
請求項６記載の装置。
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