JPS61163313A - 集光系照明装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、近距離照明用の集光系照明装置でろって、例
えば電子複写機、ファクシミ’Ｊ　、０ＣＲ（文字読取
装置）などにおいて原稿を照明する几めに好適に用いる
ことができる集光系照明装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば電子複写機において原稿を照明するｔめに用いら
れる照明装置においては、最近省エネルイーの観点から
光源として消費電力が小さいＬＥＤ（発光ダイオード）
を用いることが研究されている。

ＬＥＤを用い友照明装置としては、従来、（イ）　　Ｌ
ＥＤチップを前面に半球状レンズを有するプラスチック
或いはガラスで封止して形成したＬＥＤランプの複数を
一列に並べて反射鏡と組合せた構成、 （０）　　ＬｎＤチップを一列に並べこれらの前方に半
円柱状のガラス製レンズを配置して反射鏡と組合せ几い
わゆるＬＥＤアレイと称される構成、などが知られ℃い
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しがしながら、従来の構成においては、レンズでは臨界
角範囲内の元軸近彷の−ｔｍを集光し、−力反射鏡では
その開口幅で決まる光軸から離れ上部分の光？ｔｊを集
光するものであって、離散して原稿の照明に寄与しない
光束が多く″′Ｃ果光効率が低く、この几め原稿面照匿
が低くて艮好な照明を行なうことができない問題点があ
る。

〔発明の目的〕

本発明は以上の如き事情に基いてなされ友ものであって
、その目的は、光源からの放射光を高い効革で集光する
ことができて光源の消費電力を小さいものとしながら被
照射面上における照度を高くすることができる集光系照
明装置を提供することにある。

〔問題点を解決する几めの手段及び作用〕本発明集光系
照明装置は、光源と、その反射面のＷＴ面が放物線であ
りこの放物線の焦点上に前記光源が位置するよう配置し
た反射鋭と、前記光源の前方において前記反射鏡の開口
を基ぐよう設は次集光レンズとを具えてなる集光系照明
装置でろって、前記集光レンズは、その入射面の断面形
状が円弧状の下邸凸レンズと、この下部凸レンズの前部
に設けた前記反射鏡の開口に向かつて伸びろ透明柱状体
と、この柱状体の前部に設けた、主として下部凸レンズ
からの光を集光する１ｉ４１の凸レンズと、この第１の
凸レンズの外縁に設は凡その断面において当該第１の凸
レンズよりは曲率半径が大きく主として前記反射鏡から
の反射光を集光する第２の凸レンズとを有し℃なり、前
記下部凸レンズは、七の断面において、前記放物線の焦
点Ｆかも前記反射鏡の開口縁Ｂに至る直線ＦＢと前記焦
点Ｆから光軸ＬＡに直角に伸び℃前記放物息に交わる点
Ｃから光軸ＬＡに平行に伸びる直森ＣＧとの交点Ａにお
いて、前記直線ＦＢに当該下部凸レンズの円弧状入射面
が接するよう配置されていることを％徴とする。

斯かる構成によれば、光源からの放射光のうち、光源の
前方側におい１反射鏡に向かって進行する光は反射鏡に
反射されて光軸に平行に進み曲率半径の大きい第２の凸
レンズにより集光され、反射鏡には向かわず反射鏡の開
口面に直接向かつて進む光と光源の後方側において反射
鏡に向かって進行し反射鏡に反射され九九は、下部凸レ
ンズにより一次集光され交うえさらに曲率半径の小さい
第１の凸レンズにより集光され、この結果光源の放射光
の大部分を集光せしめること搬；できる。

〔実施例〕

以下本発明を電子複写機の原稿照明装置に適用する場合
の一実施例について詳細に説明する。

第１図は集光系照明装置の概略図でらる。ｌは長尺な樋
状の反射鏡であり、この反射鏡ｌの反射［１１は長手方
向に直角な断ｔｉが放物線であり、この放物線を導線と
する放物柱面状に形成されてイル。２はその詳細は後述
する集光レンズ、３は例えばＩＪＤよりなる光源であり
、この光源３の複数が反射鏡ｌの焦点Ｆを結ぶ直線（以
下「焦点軸」という。）上に一列に並んで配置されてい
る。

４は透明ガラス製の原稿台、５は投影光学機構、６は回
転ドラム状の感光体である。

第２図に集光レンズの詳細を示す。この第２図は反射鏡
ｌの焦点軸に直角な切断面を示し、集光レンズ２は、そ
の入射面の断面形状が円弧状で反射鏡ｌの長手方向に伸
びる柱状で反射鏡ｌに対して特定の位置に配置され九下
部凸レンズ２１と、この下部凸レンズ２１の前部に設け
られ反射鏡ｌの開口に向かって伸びる導光用の透明柱状
体２２と、この柱状体２２の前部に設けられ出射面の断
面形状が円弧状で反射鏡１の長手方向に伸びる柱状で主
と（、て下部凸レンズ２１かもの光を集光する第１の凸
レンズ２３と、この第１の凸レンズ２３の外縁に設けら
れ出射面の断面形状が第１の凸レンズ２３よりは曲率半
径の大きい円弧状で反射鏡五の長手方向に伸びる柱状で
主として反射ｍｉからの反射光を集光する第２の凸レン
ズ２４とよりなる。

前記下部凸レンズ２１は、その円弧柱面状の入射面が反
射鏡１０反射面１１に対して特定の位置関係となるよう
配設されている。即ち、第２図に示し丸断面において説
明すると、反射面１１の輪郭でめる放物線の焦点Ｆから
反射面１１の開口縁Ｂに至る直線ＦＢと焦点Ｆから光軸
ＬＡに直角に伸びて放物線に交わる点Ｃから光軸ＬＡに
平行に伸びる直線ＣＧとの交点Ａにおいて、下部凸レン
ズ２五の円弧状入射面が前記直線ＦＢに接するよう当該
下部凸レンズ２１を配設する。そしてこの下部凸レンズ
２１の入射面の端縁はＡ点に一致し、柱状体２２の［＃
２２１は点Ａから光軸ＬＡに平行に伸びている。第１の
凸レンズ２３の外縁は柱状体２２の伸１縁２ユ１の１！
！：長上ｊ（ある。第２の凸レンズ２４は反射鏡ｌの開
口を覆うようその端縁が開口縁Ｂまで伸びており、この
第２の凸レンズ２４０入射面は光軸ＬＡに直角な平坦面
である。そして下部凸レンズ２１の屈折率ｎは、当該下
部凸レンズ２１の円弧状の入射面の中心Ｅと点Ａとを結
ぶ直線ｌと直ＭＣＧとの交角βとの関係においてβ−ａ
ｒｃ　５ｉｎ−を満足するように選定する一第３図は上
記構成の照明装置の配光な示す説明図でらり、この図か
ら理解されるように、光束の集光性が著しく高いもので
める。即ち、焦点Ｆ上に位置され九九源３かもの放射光
のうち光源３の前方側において反射腕ｌに向かって進行
する元は反射Ｉａｌで反射された後元軸り、Ａに平行に
進み曲率半径の大きい出射面を有する第２の凸レンズ２
４により集光されるようになり、一方反射鏡ｌに向かわ
ず反射鏡ｌの開口面に直接向かつて進む光と、光源の後
方側において反射ｆｌ＃、ｌに向かつて進行し反射鏡ｌ
で反射され九九は、下部凸レンズ２１に入射してこれに
より一次集光されながら柱状体２２を通りさらに曲率半
径の小さい出射面を有する第１の凸レンズ２３により集
光され、そして焦点Ｆ’から開口ＭＢに向かう光は下部
凸レンズ２１との接点人において屈折されて光軸に平行
に進み第１の凸レンズ２３にＬり集光され、これにより
原稿台４上に細帯状の照明領域７が形成される。

以上の構成によれば、反射鏡ｌが放物柱面状の反射面ｉ
’ｔを有し、集光レンズ２が反射ｉｌｌの反射Ｉｆｉｌ
ｌに対して既述の如き特定の位置に配置され几下部凸レ
ンズ２１と、この下部凸レンズ２１工りの光を導光する
柱状体２２と、この柱状体２２の前部に設けに曲率半径
の小さな第１の凸レンズ２３と、この第１の凸レンズ２
３の外縁において反射−１の開口を基ぐよう設けた曲率
半径の大きな第２の凸レンズ２４とを有し、複数の光源
を放物柱面状の反射第１１の焦点軸上に一列に並べて配
置し文構成であるから、光源３からの放射光のほとんど
が細帯状の照明領域７に集光されるようになり、この結
果光源３として消費電力の小さいものを用いながら照明
領域７における照度を高くすることかでき、良好な原稿
照明を達成することができる。そしてこのように照明領
域７における照度を高くすることができることから、省
エネルギー化を図りながら高速走査による原稿照明が可
能となり、高速複写機に適用する場合に好適である。

因−）ＧＣコンビ二一タによるシミュレーションを行な
ったところ、上記構成によれば２ｗ幅の照明領域におい
て集光率は約８２ｑｂと著しく高くなることが確認され
友。一方単純な円柱レンズを用い文構成において同様の
シミュレーションを行なったところ２罵幅の照明領域に
おいて集光率は約４３％とかなり低いものでらつ几。

以上の笑施劉は＃Ｉ帯状の照明領域を杉収する照明装置
であるか、？ＩＩえはファクシミリなどの原稿照明装置
におけるようにスポット状の照明光が必安とされる場合
には、スポット状の照明領域をル成するために１反射鏡
１の反射向１１を回転放物面状とし、この回転放物面の
焦点に光ｖ＄、３に配はし、半球状の下部凸レンズ２１
と１円柱状の柱状部ｚ２と、外縁が円形の第１の凸レン
ズｚ８及び第２の凸し／ズｚ４とよりな９．第２図に示
した曲回における朱件を満足する集光レンズ２を設けて
照明装置を構成してもよい。

１ＩＩＪ記果元し／ズ２は、プラスチック或いはガラス
などによシ一体的に形成してもよいし、または複叙の部
材の組合せによって構成されていてもよい。

前記光源８としては、ＬＥＤの他に小型白熱電球を用い
てもよい。

〔発明の効果〕

以上Ｉ？−細に説明したように１本発明は、光源と。

その反射向のｌ＃ｒＩｆ＋が放′＠線でおりこの放ＷＳ
ｔの焦点上に前記光源が位置するよう配置した反射読と
。

前記ｆｔ、源の前方において前記反射説の開口を基ぐよ
う設けｆｃ巣光レンズとを具えてなる集光系照明装置で
ろって、ｉ１］肥果光し／ズは、その入射面のｌｔｈ面
形状が円弧状の下部凸レンズと、この下部凸レンズの…
Ｉ都に設けたＩＪ記反射鋺の開口に向かって伸ひる透明
狂状俸と、この柱状体の前部に設けた。主として下部凸
レンズからの光を集光する第１の凸レンズと、この第１
の凸し／ズの外縁に設けた七の断面において当該第１の
凸レンズよりは＠奉千位か大きく主として一１ｊ記反射
説からの反射元金呆光する第２の凸レンズとｔｌ−肩し
てなり、前２４・・・填２の凸し／ズ 記下部凸しノズは、そのｌＩＴ面において、前記放物線
の焦点Ｆから前記反射鏡の開口縁Ｂに至る直線ＦＢと前
Ｂｄ無焦点から光軸ＬＡに直角に伸びて前記放物麿に又
わる点Ｃから元軸ＬＡに平材に伸ひる直線Ｃ＜ｉとの５
１！点Ａにおいて、前記直線ＦＢに伯該下部レンズの同
弧状入射面が接するよう配置されていることをｑ？似と
する集光系照明装にであるから１元源からの放射光を島
い効率で集光することができて光源の消費電力を小さい
ものとしながら被煕射面上における照度を簡くすること
ができる集光糸照９４装置１ｔを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を下す４Ｅｔ略図、第２図は反射説及
び巣元レンズの帥地を゛示す説明用断面図、第８図り配
光特性を示す説明図である。 ｌ・・・反射１＠　　　　　　２・・・集光レンズ８・
・・元＠　　　　　　　　　４・・・原稿台５・・・投
影光学＆溝　　　６・・・感光体１１・・・反射１１１
０２ｉ１・・・下邸凸し／ズ２２・・・柱状体　　　　
２ａ・・・第１の凸し／ズ代理人　升埋士　太　井　止
　彦　、−゛゛・−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光源と、その反射面の断面が放物線でありこの放物
   線の焦点上に前記光源が位置するよう配置した反射鏡と
   、前記光源の前方において前記反射鏡の開口を基ぐよう
   設けた集光レンズとを具えてなる集光系照明装置であつ
   て、 前記集光レンズは、その入射面の断面形状が円弧状の下
   部凸レンズと、この下部凸レンズの前部に設けた前記反
   射鏡の開口に向かつて伸びる透明柱状体と、この柱状体
   の前部に設けた、主として下部凸レンズからの光を集光
   する第１の凸レンズと、この第１の凸レンズの外縁に設
   けたその断面において当該第１の凸レンズよりは曲率半
   径が大きく主として前記反射鏡からの反射光を集光する
   第２の凸レンズとを有してなり、 前記下部凸レンズは、その断面において、前記放物線の
   焦点Ｆから前記反射鏡の開口縁Ｂに至る直線ＦＢと前記
   焦点Ｆから光軸ＬＡに直角に伸びて前記放物線に交わる
   点Ｃから光軸ＬＡに平行に伸びる直線ＣＧとの交点Ａに
   おいて、前記直線ＦＢに当該下部凸レンズの円弧状入射
   面が接するよう配置されていることを特徴とする集光系
   照明装置。