JPH09186825A

JPH09186825A - 照明装置およびこれを有する情報処理装置

Info

Publication number: JPH09186825A
Application number: JP8000586A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ogura; 誠小倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1996-01-08
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の小型化を達成し、メンテナンスフリー
を実現するために、ＬＥＤチップを採用するが、この
際、低コスト、低電力消費であり、しかも、照明ムラの
ない照明装置を提供する。【解決手段】多数の発光光源を配列してアレイ状に構
成される照明装置において、前記発光光源は、それぞ
れ、対応する導光体と組み合わされて、各照明単位を構
成しており、前記導光体は、前記発光光源から射出する
光束を入射し、内部で反射・散乱して、線状あるいは面
状に展開した光束を出射するように構成されていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数の発光光源を
配列してアレイ状に構成される照明装置、および、これ
を有する情報処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ファクシミリ装置や電子複写
機、スキャナーなどに利用する原稿読取装置の照明装置
としては、蛍光管などの放電管やＬＥＤチップを多数、
アレイ状に並べたＬＥＤアレイが用いられている。特
に、近年、一般家庭へのファクシミリの普及により、小
型で低コストの製品を提供する必要から、放電管に代え
てＬＥＤアレイの使用が多くなっている。

【０００３】このようなＬＥＤアレイを使用した照明装
置は、例えば、図３の（Ａ）に示すような構成になって
いる。ここで、符号３１はＬＥＤアレイ、３２は読取装
置の原稿面のような被照明面である。また、符号３３は
ＬＥＤアレイを構成する個々のＬＥＤチップであり、発
光光源となる。また、図３の（Ｂ）には、前述のＬＥＤ
アレイ３１から原稿面に照射される光束の照度分布が示
されている。

【０００４】原稿面の照度を実質的に均一化すると共に
高い照度を得るには、ＬＥＤチップの数を増し、緻密に
配列することが有効であるが、ＬＥＤチップの使用個数
が増大すると、当然、コスト高となり、電力消費も多く
なる。しかし、一層のコストダウンを意図して、ＬＥＤ
チップの使用個数を減らして、粗の配列とすると、図３
の（Ｂ）の場合のように、ＬＥＤチップの配列間隔が大
きくなるために、原稿面上の照度にムラが生じ、照明の
均一化が達成できなくなる。

【０００５】そこで、このような照明の不均一を補正す
るために、適当な補正回路を用意することも考えられる
が、その結果として、寧ろ、ＬＥＤチップを節減した効
果以上にコスト高となる虞がある。

【０００６】一方、タングステンランプやハロゲンラン
プなどの電球やＬＥＤランプを光源として、ここから照
射した光束を導光体に入射し、該導光体から線状（一次
元）に展開した光束を射出する照明装置も提唱されてい
る。これは図４の（Ａ）に示すような形態であり、ここ
で、符号４１はハロゲンランプなどの発光光源、４３は
断面が円形状である、例えば、石英ロッドなどの透光性
部材よりなる導光体、４４は発光光源４１から発した光
束が導光体４３に入射する入射面、また、４５は、導光
体４３内を伝播する光束が反射・散乱された後、外部に
射出される領域である。

【０００７】この領域４５は、導光体４３の一部に、そ
の表面を粗面化し、あるいは、光拡散反射性の塗料を塗
布することなどの手段で、形成される。なお、符号４６
は導光体４３の、入射面４４と対向する反射面である。
この反射面４６は導光体４３の端面にアルミなどの金属
を蒸着し、あるいは、上述のように光拡散反射性の塗料
を塗布することで、もしくは、同効の別部材を設けるこ
とで、構成することができる。なお、一般的に、導光体
４３は、その断面形状が正方形あるいは長方形のものが
知られている。

【０００８】而して、光源４１から発した光束は、導光
体４３の入射面４４より導光体４３内に入射され、導光
体４３の内面で反射を繰り返して、伝播され、反射面４
６で反射され、更に、反射・散乱されて、領域４５に到
り、その一部の光１₁ が前記領域とは反対側の射出面か
ら外部に射出される。なお、他の部分の光１₂ は、前記
射出面に斜めに入射するので、全反射し、導光体４３内
を伝播する。

【０００９】その伝播の過程で、最終的に入射面４４に
到達した光は、入射面４４から外部に射出されるが、上
述のように発光光源として、タングステンランプなどの
電球が用いられる場合、入射面から外部に射出されるよ
うな光束のロスがあっても、予め、ロスを見越して、多
くの電力を投入することで、発熱量を多くできるから、
それなりに高い照度を得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
球の使用は、高い照度と引き替えに、大きな消費電力を
必要としており、発熱量を増すために装置を大型化する
ことが許されない事情からすると、設計が困難である。
加うるに、電球の寿命は、蛍光管などに比べてかなり短
く、光量低下や断線などに応じた保守のための交換が必
要である。従って、ＬＥＤチップを発光光源とするよう
な、メンテナンスフリーにすることができない。

【００１１】一方、ＬＥＤには、多くの種類があり、一
概に説明することはできないが、近年、表面実装型と称
するＬＥＤチップが、照明装置の一層の小型化を達成
し、実装に都合の良い光源として、使用されるようにな
った。このようなＬＥＤは、光源自体の大きさが２〜３
ｍｍ以下、高さが２ｍｍ以下のものであり、小型化がか
なり進んでいる。また、実装に際しては、単にクリーム
半田を印刷した実装用の基板の上に置いて、リフロー炉
を通して加熱（リフロー）するだけでよく、効率の良い
実装が行える。

【００１２】従って、ファクシミリのような情報処理装
置の読取光源として、照明装置にＬＥＤ光源を採用し、
例えば、ＬＥＤチップをアレイ状に配置して、線状に光
束を射出することができる。ところが、図４（Ａ）に示
すように、導光体４３を使用して、ＬＥＤ光源からの光
束を導光、反射、拡散して、原稿面に照射しようとする
と、図（Ｂ）に示すように、光源４１側の照度が高く、
他の部分が低くなるといった、照度分布の不均一が問題
となる。これは、光源４１から斜めに射出された光束が
導光体４３の領域４５に直接入射し、そこで散乱され
て、導光体４３の外部に取り出されてしまうためであ
る。

【００１３】このように、従来の照明装置において、Ｌ
ＥＤチップを採用する場合、使用個数を多くすることに
よるコストアップや消費電力の増大などの問題があり、
また、ＬＥＤアレイで、ＬＥＤチップを節約した場合に
はＬＥＤチップ間の照度が低下し、原稿面の照明の不均
一をもたらす問題があり、この照度不均一を解消するた
めに導光体や補正回路などを必要とする場合には、矢張
り、コストアップになるという問題がある。

【００１４】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところは、装置の小型化を達成
し、メンテナンスフリーを実現するために、ＬＥＤチッ
プを採用するが、この際、低コスト、低電力消費であ
り、しかも、照明ムラのない照明装置を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は、これら従来の問題を解消するため、ＬＥＤチップと
導光体とを組み合わせて、１つの照明単位とし、これを
線状あるいは面状に配列して、原稿面などに対応する発
光光源とすることを特徴とする。

【００１６】この場合、本発明の実施の形態として、前
記発光光源からの光束の射出方向は、導光体からの光束
の射出方向と直交している。また、線状あるいは面状に
構成される照明は、異なる発光波長の光源を備えた照明
単位を混在させて、構成している。なお、上述の照明装
置は、光学的読取装置の照明に、あるいは、透過型表示
装置の照明に採用される。

【００１７】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）図１は本発明の照明装置の１つの
実施の形態を示すもので、（Ａ）には本発明の照明装置
と、この被照明面である原稿面とが模式的に示され、ま
た、（Ｂ）には前記照明装置の、原稿面での照度分布の
一例が示されている。

【００１８】ここでは、光源１１が多数、回路基板１６
上に実装されており、この各光源に対応して導光体１３
が組み合わされ、１つの照明単位１７となっている。な
お、光源１１には、小型化、軽量化、低消費電力、低コ
ストなどの効果を達成する観点からＬＥＤチップが採用
されることが好ましいが、それ以外の光源であっても、
良いことは勿論であって、それなりの効果は達成でき
る。

【００１９】而して、光源１１から発した光束は、導光
体１３の入射面１４より導光体１３内に入射され、導光
体１３の内面で反射を繰り返して、伝播され、反射面１
６で反射され、更に、反射・散乱されて、領域１５に到
り、その一部の光１₁ が前記領域とは反対側の射出面か
ら外部に射出される。なお、他の部分の光１₂ は、前記
射出面に斜めに入射するので、全反射し、導光体１３内
を伝播する。その伝播の過程で、最終的に入射面１４に
到達した光は、入射面１４から外部に射出される。この
関係は、図４の線状照明の場合と同様であるが、本発明
では、これが個々の照明単位１７で行われる。この場
合、照明単位１７は、要求される照度分布の均一性に応
じた大きさに設定すればよい。

【００２０】この、光源１１と導光体１３との組合せ単
位である照明単位１７は、一列（一次元）に複数個、配
列することで、従来では、限界のあった照明長を十分に
延長できると共に、原稿面などの被照明面での照度分布
を均一化でき、良好な線状照明が可能となる。なお、こ
の実施の形態では、導光体１３の端面部は、クサビ形状
で、隣接の光源の光も入射することができるが、このよ
うな機能を無視すれば、どのような形状にしても良いこ
とは勿論である。例えば、導光体１３の端部に反射面を
設けて、光源１１と導光体１３との照明単位１７が独立
したものとしても良いし、クサビの向きを揃えた形状に
しても良い。

【００２１】また、光源にＬＥＤチップを採用する場
合、ＬＥＤチップは、導光体１３への光束の効率的な入
射のために、光照明方向が、照明装置の照明方向と直交
する向きであることが望ましい。一般的には、このタイ
プのＬＥＤチップは、側面発光型と呼ばれ、図３で説明
したような照明方向と平行なものは、上面発光型と呼ば
れている。

【００２２】また、光源１１には、異なる発光波長を有
する複数個のＬＥＤチップが使用されても良い。具体的
には、赤色、青色、緑色に対応したＬＥＤチップを１つ
の照明単位１７に配置し、これを複数個、一列に並べ、
波長の異なる光源を一定順序で付勢して、同一光電変換
素子で読み取る、光源切替型カラー読取装置の照明に利
用できる。（第２の実施の形態）図２は、本発明の別の実施の形態
を示すものであり、外観を斜視的に示している。ここで
は、図１にて示された照明単位１７を回路基板２６上に
縦横の面状（２次元）に配列した構成であって、面状照
明として使用される。これにより、メンテナンスフリー
の面状照明が得られるが、更に、前述のように、赤色、
青色、緑色に対応したＬＥＤチップを１つの照明単位に
組み込むことで、面状カラー照明も低価格で、しかも、
小型、軽量化して構成することができる。

【００２３】この面状カラー照明装置は、透過型ＬＣＤ
バックライトとして使用し、カラー情報を光源の波長の
切替にて行えば、小型軽量で、低価格なカラー表示装置
が可能となる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、多数の
発光光源を配列してアレイ状に構成される照明装置にお
いて、前記発光光源は、それぞれ、対応する導光体と組
み合わされて、各照明単位を構成しており、前記導光体
は、前記発光光源から射出する光束を入射し、内部で反
射・散乱して、線状あるいは面状に展開した光束を出射
するように構成されているので、以下のような効果が得
られる。

【００２５】（１）原稿面照度を低下させることなく、
低消費電力とすることができる。

【００２６】（２）小型で、メンテナンスフリーにする
ことが可能である。

【００２７】（３）均一な照度分布が得られる。

【００２８】（４）設計上、照明長の本質的な制約が解
消された。

【００２９】（５）低価格なカラー読取装置用の照明が
得られる。

【００３０】（６）低価格、メンテナンスフリーのカラ
ー表示装置用の照明が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置の第１の実施の形態を示す概
略的な構成図および対応する原稿面での照度分布を示す
グラフである。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概略的な構成
図である。

【図３】従来のＬＥＤアレイを用いた照明装置の概略的
構成図と照度分布グラフである。

【図４】従来の線状照明装置の概略構成図と照度分布グ
ラフである。

【符号の説明】

１１、４１光源１２、３２、４２被照明面１３、４３導光体１４、４４光入射面１５、４５反射・散乱領域１６、２６回路基板１７照明単位３１ＬＥＤアレイ３３ＬＥＤチップ４６反射面Ｌ、１₁、１₂ 光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の発光光源を配列してアレイ状に構
成される照明装置において、前記発光光源は、それぞ
れ、対応する導光体と組み合わされて、各照明単位を構
成しており、前記導光体は、前記発光光源から射出する
光束を入射し、内部で反射・散乱して、線状あるいは面
状に展開した光束を出射するように構成されていること
を特徴とする照明装置。
【請求項２】前記照明単位を、複数個、１次元に配列
して、線状の照明を構成することを特徴とする請求項１
に記載の照明装置。
【請求項３】前記照明単位を、複数個、２次元に配列
して、面状の照明を構成することを特徴とする請求項１
に記載の照明装置。
【請求項４】前記発光光源は、ＬＥＤで構成されてい
ることを特徴とする請求項１〜３に記載の照明装置。
【請求項５】前記発光光源からの光束の射出方向は、
導光体からの光束の射出方向と直交していることを特徴
とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】線状あるいは面状に構成される照明は、
異なる発光波長の光源を備えた照明単位を混在させて、
構成していることを特徴とする請求項２〜５に記載の照
明装置。
【請求項７】請求項１〜６に記載の前記照明装置を光
学的読取装置の照明に採用していることを特徴とする情
報処理装置。
【請求項８】請求項１〜６に記載の前記照明装置を透
過型表示装置の照明に採用していることを特徴とする情
報処理装置。