JPS5852573B2 - スリット照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非常に幅の狭いスリット状の平面領域を光照
射するためのスリット照明装置に関するものである。

例えば、ファクシミリの読取部などにおいては、原稿の
走査を行なうため、原稿の、非常に幅の狭いスリット状
の領域を効率よく照明する必要がある。

幅が極く細いスリット状の領域へ光量を集中させる方法
としては、直線上に発光源を分布させた管灯と、楕円反
射鏡を用いる方法が一般に良く知られている。

第１図は、そのような方式の照明装置を示している。

即ち第１図において、符号１は管灯を、符号２は楕円反
射鏡を、符号３はコンタクトガラスをそれぞれ示してい
る。

管灯１は、第３図に示すように、真直で透明な外管１ａ
内に、発光線１ｂを長手方向に張渡し、外管１ａの中心
部において、発光源１−１，１２、・・・・・・、１−
１．・・・・・・が直線上に分布するようにしたもので
ある。

発光源１−ｉの数や形状、分布は、極細幅のスリット状
の照明部における光量分布が、照明部の長さ方向におい
て一様となるように定められている。

楕円反射鏡２は、長手方向に垂直な断面における反射面
の形状が楕円弧をなすように、且つ上記形状が上記長手
方向において一様であるように形成された一種の凹面鏡
であるが、その鏡面を管灯１に向けて、管灯１の長さ方
向に沿って配設される。

楕円反射鏡２の配設態位は、その反射面が決定する楕円
４０２個の焦点の一方を管灯１の発光源１−ｉが、他方
を照明部Ｐが占めるように定められる。

もちろん、照明部Ｐは、第１図で図面に垂直な方向に長
い、極細幅の領域であって、管灯１における発光線１ｂ
と平行である。

すると、管灯１かも０１なる角度領域に放射された光は
、楕円反射鏡２に反射され、照明部Ｐへ集光される。

以上の説明において、直線、楕円なる語を用いているが
、本明細書を通じて、これらの語および後述する双曲線
なる語も、実際の機材に関しては常に近似的な意味にお
いて用いられるべきことを付記しておく。

従って、例えば楕円反射鏡２としては、その長さ方向に
垂直な断面における反射面の形状が、楕円４の楕円弧を
近似しうるような円弧であるようなものを用いうろこと
は良く知られている。

ところで、第１図に示すような照明装置の場合法の如き
問題点がある。

即ち、楕円反射鏡２の配設位置が、光源である管灯１に
近接しているため、集光に寄与する光束は大きくとれ、
ある程度の幅を有するスリット状部分の照明には有効で
あるが照明部の幅が非常に細い場合には、そのような細
幅の領域への集光力は弱いのである。

これは、第１図に示すように、光源と鏡面との距離ａ１
、鏡面と照明部の距離ｂｔ（＞ａｔ）を定めれば、楕円
反射鏡２の結像作用により、有限の径を有する発光源１
−ｉの像が、およそｂ１／ａ１倍に拡大されて照明部に
結像するためである。

このように、光源部の像が照明部で拡大的であるため、
仮に、管灯１の位置が正常であるべき位置から若干ずれ
たような場合にも、管灯１の発光源１−ｉの像は大きく
変動し、従って定められた照明部における光量分布が大
きく変動してしまうのである。

このような問題は、第２図に示す如き光学配置を採用す
ることにより、ある程度解消できる。

即ち、第２図に符号２ａで示す楕円反射鏡は、その反射
面の形状が、楕円４の楕円弧である点で楕円反射鏡２と
類似的である。

楕円反射鏡２ａは、光源である管灯１からは遠く、照明
部Ｐに近接した位置に、発光源１−１、照明部Ｐをそれ
ぞれ焦点にすえて配置される。

第１図にならって、距離ａ２．ｂ２を第２図に示すよう
に定めれば、第２図に示す光学配置では、ａ ２ ＞
ｂ ２であるから、発光源１−ｉの像は、ｂ２〉３２倍
に縮小されて照明部に結像することになる。

このように、照明部Ｐにおける光源像が縮小的であるか
ら、第２図に示すような光学配置では、光源からの光を
、非常に幅の狭いスリット状の領域に、有効に集束でき
、かつ、光源の位置変動に伴う、照明効率の変動も小さ
く従って照明の安定性も優れている。

しかし乍ら反面、楕円反射鏡２ａは、光源から離れた位
置にあるため、反射面に入射すべき光の放射角度θ２そ
のものが小さくなり、従って照明部に集光する光量自体
が小さいという問題がある。

本発明の目的は、このような問題を解消し、数分の１間
程度の幅のスリット状領域を有効に照明しうるように、
スリット照明装置を改良することである。

以下、図面を参照しながら、実施例を以て、本発明を説
明する。

先ず、第４図によって、本発明の詳細な説明する。

第４図において、符号２１は双曲線の一部、符号２２は
他の双曲線の一部、符号２３は０点を中心とする円２３
０の円弧、符号２４は定直線である。

双曲線２１，２２は互いに全く異なる双曲線であっても
良く、または、一方を平行移動および回転移動させて他
方に重ね合せうるようなものであってもよい。

双曲線２１の焦点と、双曲線２２の焦点とは互いに点ｑ
。

において合致するように、双曲線２１゜２２の位置が定
められている。

双曲線２１に共役な双曲線（図示されず。

）の焦点を９１、双曲線２２に共役な双曲線（図示され
ず。

）の焦点をｑ２で示す。そこで今、双曲線２１，２２、
円弧２３、定直線２４をそれぞれ反射体と考え、ｑｏ点
に点光線をおき、ｐｏ点に集光するのに、円弧２３、定
直線２４をどのように配置すべきかという問題を考え、
第４図で図面のなす平面内で幾何光学の定理を適用する
。

すると、光源は、双曲線２Ｌ２２の共有焦点ｑｏ点に在
るから、双曲線２１，２２を反射体と考えれば、その虚
像が、それぞれ９１点、９２点に生ずる。

換言すれば、光源から放射された光は、これらの反射体
に反射されたのちは、あたかも９１点、９２点から発せ
られたかの如くに進行するのである。

そこで、９１点とＰ。

点、もしくは９２点とＰ。点を焦点とする楕円を考え、
その楕円弧をなす反射体を用いれば、９１点または９２
点を虚光源とする光をＰ。

点に集光しうろことはいうまでもない。第４図に示す例
においては、上記楕円弧による反射体の役割を円弧２３
に付与するのである。

いいかえれば、円弧２３により点ｑ２とＰ。

とを焦点とする楕円弧を近似するのである。

一方、９１点に生ずる虚光源からの光に対しては、円弧
２３は凹面鏡として作用し、定直線２４がなければ、９
１点に在る虚光源の実像を２１点に結像する。

いいかえれば、円弧２３０作用により、双曲線２１によ
る反射光は、２１点に集光する。

そこで、ｑｌ 点に在る虚光源から発せられ、円弧２３
により反射される光束中に定直線２４を反射体として挿
入し、上記光束の進行方向を変更し、上記光束の集束点
をＰ。

点に一致させるのである。このように、双曲線２Ｌ２２
、円弧２３、定直線２４を反射体として第４図に示すよ
うに配置することにより、Ｃ１ｏ点においた光源の光を
照明点Ｐ。

点に集光することができる。以上の説明が、第４図に示
す光学配置を３次元に拡張した場合、即ち、双曲線２１
，２２、円弧２３、定直線２４などを、第４図の図面に
垂直な方向を長さ方向とし、この長さ方向に垂直な断面
における反射面形状が上記長さ方向において一様な反射
鏡と考え、光源をｑ。

を通り上記長さ方向に平行な線状の光源と考え、且つ、
照明部をＰ。

点を通り上記長さ方向に細長いスリット状領域と考えた
場合にもそのまま戒立つことは明らかである。

このとき、これらの反射鏡は、それぞれ、後述する２枚
の双曲線反射鏡および楕円反射鏡および平面鏡となる。

第５図は、本発明を実施したスリット照明装置の１例を
示すものである。

即ち、第５図において符号２１ａおよび２２ａは双曲線
反射鏡、符号２３ａは楕円反射鏡、符号２４ａは平面鏡
をそれぞれ示している。

双曲線反射鏡２１ａ、２２ａは、長さ方向即ち第５図の
図面に垂直な方向に垂直な断面上における反射面形状が
双曲線の一部をなすように形成され、且つ上記反射面形
状が上記長さ方向において変化しないような反射鏡であ
る。

双曲線反射鏡２１ａと２２ａとは、その長さ方向全域に
わたってその焦点を共有している。

このように焦点を互いに共有する一対の双曲線反射鏡を
２焦点型の双曲線反射鏡と呼ぶ。

管灯１は、その発光源１−ｉが、すべて、上記双曲線反
射鏡２１ａ、２２ａの共有焦点に合致するようにして配
設されている。

楕円反射鏡２３ａは、その長さ方向に垂直な断面におけ
る反射面の形状が円弧状であり、この反射面形状は、双
曲線反射鏡２２ａによる光源１−１の虚像である虚光源
の位置と照明部Ｐとをそれぞれ焦点とする楕円の楕円弧
を近似する。

従って前述したところに従って、これを楕円反射鏡と称
する。

これにより、光源から角度θ４中に放射され、双曲線反
射鏡２２ａに反射される光は、楕円反射鏡２３ａにより
照明部Ｐへ集光することは、前述の説明から明らかであ
る。

さて、光源である管灯１の発光源１−１から角度θ３内
に放射される光は、双曲線反射鏡２１ａ、および楕円反
射鏡２３ａに反射され、さらに平面鏡２４ａに反射され
て、照明部Ｐに集光する。

数例においては、双曲線反射鏡２１ａ、２２ａおよび平
面鏡２４ａは互いに一体化されているが、もちろん、こ
れらは互いに別体であっても良い。

このような照明装置を、前述した諸問題に徴して考える
に、先ず、照明部へ集光さるべき光は、光源から、放射
角θ３＋０４の領域へ放射される場合の光であるから十
分な光束を確保できる。

光源の、双曲線反射鏡２１ａ、２２ａによる虚像は、光
源に対して拡大的であるが、楕円反射鏡２３ａはこのよ
うな光学配置からして当然虚光源から遠く、照明部Ｐに
近接して配設されるため、上記虚像の、楕円反射鏡２３
ａによる像は縮小的となり、全体として、光源の、照明
部における像は拡大的とはならない。

従って、このような照明装置を用いることにより、非常
に幅の細いスリット状領域に十分な光量を有効に集光で
き、しかも照明部における照明効率は、光源の位置の微
小な変動に対しても比較的安定的である。

ところで、このような照明装置の場合、微小な照明部領
域に多量の光が集光されるため、照明部における温度上
昇が著しい。

特にファクシミリ装置の情報読取部に用いるような場合
、原稿の走査時間に数１０秒を要するので、このように
長時間、管灯１を発光させた場合、照明中の原稿が、照
明部の温度上昇によりこげる恐れがある。

これを防止するには、楕円反射鏡２３ａをコールドミラ
ー即ち、ガラスの表面に特殊な反射膜を設けて、熱輻射
線を反射させずに透過させ、熱成分の少い波長の光のみ
を反射するような反射媒体にすればよい。

現今の技術では、楕円弧を反射面形状とするコールドミ
ラーは、その製作が若干困難であるが円弧反射面を有す
る近似的な楕円反射鏡をコールドミラーで作製すること
は容易である。

以上、本発明によれば、非常に細幅のスリット状の照明
部を効率よく、十分な光量で安定して照明しうるコンパ
クトなスリット照明装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来知られているスリット照明装
置の光学配置を示す図、第３図は、本発明の実施に用い
られる管灯の１例を示す正面図、第４図は、本発明を説
明するための図、第５図は本発明の１実施例を示す正断
端面図である。 １・・・・・・管灯、２１ａ、２２ａ・・・・・・双曲
線反射鏡、２３ａ・・・・・・楕円反射鏡、２４ａ・・
・・・・平面鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平面上の、幅の極く狭いスリット状領域を光照射す
   る装置であって、直線上に発光源を分布させた管灯と、
   この管灯り長さ方向に沿って設けられ、上記管灯に面す
   る側に鏡面を有し、長手方向に垂直な断面上における上
   記鏡面の形状が上記長手方向において一様である２焦点
   型の双曲線反射鏡および楕円反射鏡と平面鏡とを有し、
   上記管灯の発光源を上記双曲線反射鏡の共有焦点に一致
   させて管灯を配置し、上記双曲線反射鏡の一方の反射面
   による上記発光源の虚像の位置を一方の焦点とし、照明
   すべき部位を第２の焦点として上記楕円反射鏡を配設し
   、上記双曲線反射鏡の他方の反射面による上記発光源の
   虚像を虚光源とする光の上記楕円反射鏡による反射光束
   の焦束位置が照明部に合致するように上記平面鏡を配設
   して上記反射光束の進行方向を変更するようにしたこと
   を特徴とするスリット照明装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 楕円反射鏡を、コールドミラーとしたことを特徴とする
   、スリット照明装置。