JPH05232325A - 線状照明用素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部光源から光を入射させることにより、均
一な照度分布の線状照明光が得られ、しかも安価に製作
できる線状照明用素子を提供する。 【構成】 内部に、中心から周辺に向けて次第に屈折率
が増大するような屈折率分布を与えたガラス等からなる
透明棒状体２０の側周面に銀メッキ膜３１を施し、側周
面の稜線に沿って一定幅部分を研磨スリ加工して放光部
３２を形成する。 【作用】 この素子３０の一端から光源光を入射させる
と、光は内部で徐々に屈折率の高い周辺部に曲げられ、
外周の銀膜による全反射を繰り返しながら他端に向けて
進行し、この光路曲げと反射の過程で放光部３２に到達
した光が散乱光となって外部に放出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、端面から光を入射させ
ることにより側周面を通して外部に光を放射するように
した線状照明用素子に関し、特に光放射効率および光放
射均一性を高めた線状照明用素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ファクシミリやスキャナーあるい
は複写機などの読み取り部において原稿を照射したり感
光面を部分露光する照明具として、発光ダイオードを用
いた線状照明装置が用いられている。

【０００３】上記従来の線状照明装置は、基本的に図１
に示すように長尺の基板１１の上に発光ダイオード素子
１２群を１列ないし２列に整列して配置し、これを反射
枠１３で囲い、その上方に光源光を集光させる棒状レン
ズ１４を配置した構造を成している。

【０００４】近年、より低コスト、軽量、コンパクト化
が進み、発光ダイオード素子の数を減らしたり、反射枠
あるいは棒状レンズを有しない線状照明装置も使用され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような線状照明
装置においては、間隔を置いて配置された個々の発光ダ
イオード素子ごとに発光するため、有効照射長範囲での
照度のムラが大きく、ファクシミリなどの照明として使
う場合、出力信号補正を行なう必要があり、複写機など
に使う場合は、感光面での露光ムラが生じる。照度のム
ラを小さくするためには、配置する発光ダイオード素子
の数を多くすれば有効だが、製造コストが上がることと
消費電力が増加する問題点がある。

【０００６】また、特に棒状レンズを有した線状照明装
置では、全体が大きくなりコンパクトにできない。反対
に棒状レンズを取り除くと光源光の集光効率が落ちて、
指向性が落ちる問題点がある。加えて、発光ダイオード
素子は単一波長の光を発光するため、カラー化に向かな
い。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】前記従来の問題点を解
決するために本発明では、その断面内で中心から周辺に
かけて屈折率が次第に増大する分布を与えたガラス、有
機樹脂等からなる透明棒状体を素子本体として用い、そ
の側周面に銀メッキ等で反射被膜を施すとともに、側周
面上の一稜線に沿ってスリ加工等で粗面化した放光部を
設けて線状照明用素子を構成した。

【０００８】ここで、素子本体の材質がガラスの場合、
その中心から周辺にかけてしだいに屈折率を大きくさせ
る方法として、イオン交換法が一般的である。イオン交
換法では、高温に保持された一価陽イオンを含む塩に、
その塩の陽イオンとは異なる一価陽イオンを含むガラス
を浸漬して、一価陽イオン同士を交換することで、ガラ
ス中にその一価陽イオンの屈折率に寄与する割合が異な
るために生じる屈折率の分布を付ける。

【０００９】本発明に用いる素子本体ガラス棒を成形す
るに当たっては、塩に含まれる一価陽イオンの屈折率に
寄与する割合が、素子ガラスに含まれる一価陽イオンの
屈折率に寄与する割合より高いものを選んでおくこと
で、所期の屈折率分布をつけることができる。

【００１０】本発明素子への光入射は両端面あるいは片
端面から行なうが、光放射均一性を高めるためには、両
端面からの同時光入射が望ましい。光源としてはハロゲ
ンランプあるいは発光ダイオード素子などが使用でき
る。その際の光源から素子への光入射の方法は、直接入
射であってもよいしあるいは間接的に入射させてもよ
い。

【００１１】ただし、集光効率を上げるためには間接の
光入射が望ましい。例えば光ファイバーバンドルを用い
たり、あるいは集光レンズを用いた方法などがある。

【００１２】

【作用】本発明によれば、素子の端面から入った光は、
その内部周囲の反射被膜面で全反射を繰り返しながら粗
面化された放光部に到達する。その際、粗面の作用で光
は乱反射され、放光部から放射していき、高い均一性が
得られる。

【００１３】しかも、素子本体がその中心から周辺にか
けて連続的に増加するような屈折率分布を持つために、
端面から入った光は徐々に屈折率の高い素子周辺に曲げ
られる効果も加わるため、素子内部に屈折率の分布を有
しない場合よりもさらに多くの光を放射させる。

【００１４】そして本発明の構造によれば、放光部の全
長にわたって端面から入射した光の放射効率をさらに上
げることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。 実施例１ 図２に示すように、ガラス組成がＳｉＯ₂：６０ｍｏｌ
％、Ｂ₂Ｏ₃：２０ｍｏｌ％、Ｎａ₂Ｏ：２０ｍｏｌ％で
ある直径４ｍｍ、長さ２３０ｍｍの丸棒状のガラス２０
を、熱処理炉２１の中で５００℃に保持された硝酸カリ
ウム（ＫＮＯ₃）と硝酸タリウム（ＴｌＮＯ₃）の割合が
重量パーセントで６０：４０の混合塩２２中に２週間浸
漬して、ガラス棒２０内に中心から周辺にかけて屈折率
が次第に増加する分布を付けた。

【００１６】次に、図３に示すように上記処理で得られ
た屈折率分布ガラス棒２０の側周面に銀メッキにより反
射被膜３１を施し、その側面上一稜線を幅２ｍｍで研削
した後、表面をＪＩＳ規格粒度１０００番の研磨砥粒で
スリ加工して放光部３２を形成し、線状照明用素子３０
を製作した。これを実施例１とする。

【００１７】また性能比較のために、直径４ｍｍ、長さ
２３０ｍｍの市販石英ガラス丸棒（屈折率一様）にも上
記実施例と同様に銀メッキによる反射被膜形成、研削、
研磨による放光部の形成を行って線状照明用素子を製作
した。これを比較例１とする。

【００１８】このようにして作った実施例および比較例
の素子の放射光強度を、図４に示す装置を使用して測定
した。図４の装置において、ハロゲン光源４１から外径
２ｍｍの二分岐光ファイバーバンドル４２Ａおよび４２
Ｂを用いて素子３０の両端から光を入射した。素子３０
の放光部３２からの放射光強度は、光パワーメータ４３
を放光部の長さ方向に沿って走査させることで測定し
た。

【００１９】その測定結果を図５のグラフ中に「実施例
１、比較例１」として示した。また発光ダイオード素子
を長尺方向に３０個並べた長さ２３０ｍｍの従来型線状
照明装置についても放射光強度を測定し、その測定結果
を図５中に「比較例２」として示した。

【００２０】図５の結果から、実施例１は比較例１に比
べて全体に放射光強度が高く、効率よく入射光が放光部
から放射しており、ガラス中の屈折率分布の効果が現わ
れていることがわかる。

【００２１】また比較例２では発光ダイオード素子に対
応して大きな光強度ムラを生じているのに対して、実施
例１は素子長手方向における光強度の均一性が極めて高
い。

【００２２】以上のように本発明の線状照明用素子は、
本発明外の比較例１および２に比べて放射光強度も高く
かつ光放射均一性に極めて優れていることがわかる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、光放射の効率および均
一性を高めた線状照明用素子が得られる。したがって、
ファクシミリやスキャナーあるいは複写機などの読み取
り部において原稿を照射したり感光面を部分露光する照
明として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の発光ダイオード素子を使った線状照明装
置を示す側断面図

【図２】本発明で用いる屈折率分布付き素子本体を製作
する方法の一例を示す断面図

【図３】本発明の一実施例を示す平面図及び横断面図

【図４】素子の放射光強度を測定する装置を示す概略図

【図５】本発明素子、屈折率一様な石英ガラスを用いた
素子、及び発光ダイオードを使った従来の線状照明装置
の放射光強度の比較を示す図

【符号の説明】

１１ 長尺の基板 １２ 発光ダイオード素子 １３ 反射枠 １４ 棒状レンズ ２０ ガラス棒（素子本体） ２１ 電気加熱炉 ２２ 二種混合溶融塩 ３０ 線状照明用素子 ３１ 銀膜（反射被膜） ３２ 放光部 ４１ ハロゲン光源 ４２Ａ、４２Ｂ 二分岐光ファイバーバンドル ４３ 光パワーメータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端面から光を入射させることにより側周
   面を通して外部に光を放射するようにした照明用素子で
   あって、棒状の素子本体に、断面内で中心から外周に向
   けて次第に屈折率が増大する分布を与え、この本体側周
   面を銀膜等の反射被膜で被覆するとともに、側周面上の
   長手方向一稜線に沿って粗面化した放光部を設けてなる
   線状照明用素子。