JPS62142465A - 光源ユニツト - 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〕 本発明は光源ユニットに関し、特に、イメージスキャナ
ー、オプティカル・プリンター、モノクロ複写機、カラ
ー複写機、ファクシミリ等の事務機器用の光源として用
いて好適な光源ユニットに関する。

（従来の技術〕 イメージスキャナー、オプティカル・プリンター、モノ
クロ複写機、カラー複写機、ファクシミリ等の事務機器
用の光源としては、解像度及び読み取り速度を向上させ
るために、光量レベルが大きく、光量ムラ及び偏りのな
い均一な線状光であるとともに、配光ビーム角が小さい
平行光線に近い照射光を得ることができるものであるこ
とが望まれている。

従来、このような要求をもったスキャナー等の事務機器
用の光源ユニットとしては、一般には反射鏡の内面にい
わゆる両日タイプと呼ばれる管状電球を配置させたもの
が用いられている。

この管状電球は、反射鏡内面において焦点調整したのち
、所定位置に固定されている。

以上の構成において、電源スィッチをオンすると、管状
電球より発せられた光が反射鏡に反射して、所定位置に
設定された焦点上に光が照射されることになる。

管状電球が使用により劣化した場合は、反射鏡より管状
電球を取りはずし、再度新しい管状電球を、反射鏡内面
において焦点調整をしたのち所定位置に固定するもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の光源ユニットによれば、両日タイプの管
状電球を使用しているため、光量ムラ及び偏りのない均
一な線状光であって、配光ビーム角の小さい平行光線に
近い照射光を得ることは極めて困難であった。

さらにまた、管状電球の使用により、ユニットが大型化
するので、スペースのない場所に使用することが困難で
あり、また発光長を大きくする必要があるため、電球の
設計電圧が高電圧となるので、絶縁状態を良好に維持す
るのに絶縁材料を選択する必要があるとともに、俄り扱
いに危険があり、さらには、管状電球の交換の際に、再
度反射鏡内面において焦点調整を行なう必要があるため
、電球交換作業に長時間要するという恐れがあった。

さらにまた、管状電球を使用しているため、照射効率が
悪いので消費電力が多くなる（一般には、約２００Ｗ〜
５０（Ｖ）とともに、照射光に赤外線が含まれるため、
熱による装置あるいは複写紙の劣化が生じたり、集光効
率が悪くなっていた。

また、実用上、両目タイプの管状電球においては、長尺
のものを作ることは、極めて困難であった。

〔問題点を解決するための手段および作用〕゛本発明は
上記に鑑みてなされたものであり、光量ムラ及び偏りの
ない均一な線状光であって、配光ビーム角の小さい平行
光線に近い照射光を得るとともに、光源ユニット全体を
小型化し、かつ低電圧で発光長を大きくすることができ
、さらに電球交換作業時の作業時間の短縮を図り、かつ
消費電力を少なくし、赤外線を照射光より取り除くこと
ができるとともに、長尺の光源を得ることができるよう
にするため、本発明の発明者による特願昭５８−２２６
５７１を応用したものである。すなわち、被取付体に取
付けられる基台と、前記基台に支持されるとともに、一
端面に反射鏡を設けた光伝送用ロッドと、前記光伝送用
ロッドの外周面に高屈折率の微粉体を軸方向に直線細縞
状に付着して形成した拡散縞と、前、配光伝送用ロッド
の他端面に設けられるとともに、この他端面に光を入射
するランプとを有した光源ユニットを擢供するものであ
る。

光伝送用ロッドの端面から入射された光は、拡散縞によ
り反射されて拡散縞と反対方向に放出され、照射光とな
る。

拡散縞が付着された光伝送用ロッドの配光ビーム角及び
照射光の光伝送用ロッドの表面における出射中（後述す
る光伝送用ロッド表面における一次ビーム光の巾）は、
光伝送用ロッドの直径と拡散縞の鎖中を調整することに
より、所望の配光ビーム角及び光伝送用ロッドからの照
射光の前記出射中を得ることができる。光伝送用ロッド
の直径を大にして、拡散縞の鎖中を小にするに従って、
配光ビーム角は小になる。また前記出射中については、
鎖中と同程度となるものである。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明による光源ユニットを詳細
に説明する。

第１図、第２図、第３図、第４図（ａ）（ｂｌ　ｔＣ）
、第５図及び第６図（ａ）　ｌｂｌは、本発明による一
実施例を示し、光源ユニッ目Ｏは、スキャナー等の被取
付体にビス、ボルト等の任意の固着手段によって取り付
けられる基台１２の両側に、支持腕１４Ｌ、１４Ｒが立
設されており、これらの支持腕１４Ｌ、　１４Ｒの対応
する位置には、各々、上下に孔１６Ｌ、１８Ｌ及び１６
Ｒ，１８Ｒが穿設されている。

前記孔１６Ｌ、１６Ｒ間には、照明用サブユニット２０
が、回転自在に懸架されている。この照明用サブユニッ
ト２０は、一端から入射された光を他端方向へ伝送する
光伝送用ロッド２２の外周面に、軸方向に直線細縞状に
高屈折率の微粉体を塗布して拡散縞２４を形成するとと
もに、一端面には光伝送用ロッド２２の内面に反射面を
有する反射鏡２６が設けられており、前記拡散縞２４と
対向する位置にスリット２８を有したアルミ部製のスリ
ット付円筒鏡３０が、両端をサポート３２により少許の
周隙３４をもって被覆固定され、光伝送用ロッド２２の
外周面が保護されている。

光伝送用ロッド２２は、中実でかつ円形断面を有し、材
質としてはできるだけ透明度が高くて耐光性のよいもの
が良く、例えば石英ガラスロッド、光学ガラスロッド、
シリコーン樹脂口・ノド、アクリル樹脂ロッド等を使用
できる。

拡散縞２４は、光伝送用ロッド２２よりも高屈折率であ
り、かつ耐光性のある微粉体よりなり、このような微粉
体としては、例えば硫酸バリウム、マグネシア、チタニ
ア等を使用することができる。

微粉体を光伝送用ロッド２２に対して縞状に付着するた
めの手段としては、例えば微粉体をシリコーン樹脂のよ
うな耐光性透明バインダーを用いて付着するような手段
、微粉体が分散混入されたシリコーン樹脂成形材をシリ
コーン樹脂系の透明接着剤を用いて接着する手段などを
適宜選択することができる。

ハロゲンランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、フラン
シュランプ等の光源よりの光が集光されつつ、スリット
付円筒鏡３０が被覆されていない光伝送用ロッド２２の
反射鏡２６を有しない端面よりその内部に光軸に対して
入射角θ−３０゜程度の角度で入射された光は、光伝送
用ワンド２２内で全反射を繰返しながら軸方向へ伝送さ
れ、反射鏡２６まで至った伝送光は、この反射鏡２６に
より反射される。光伝送用ロッド２２の外周面には、軸
方向に沿って高屈折率の微粉体からなる拡散縞２４が形
成されているため、光伝送用口・ノド２２を伝送された
伝送光及び反射鏡２６により反射された反射光は、拡散
縞２４により光伝送用ロッド２２内に拡散反射され、更
に光伝送用口・ノド２２のレンズ作用により拡散縞２４
と反対方向に指光性をもって放出される。第３図におい
て、矢印２００は光の放出方向を示している。第７図Ａ
は光伝送用ロッド２２のレンズ作用を示す原理説明図で
あり、拡散縞２４は、光伝送用口・ノド２２外周面に密
着した円弧状の拡散性反射鏡として作用することになる
。

従って、拡散縞２４の反射鏡作用により拡散反射された
拡散光の中で、拡散縞２４の円弧形状に伴う指向特性に
より、光伝送用ロッド２２の中心軸１０２に一度集束し
てから出射される成分と、中心軸１０２に集束しないそ
の他拡散光のうちで、光伝送用ロッド２２のレンズ作用
により角度を減じて拡散縞２４と反対方向に集束して放
射されたもののうち、前記中心軸１０２に一度集束して
から出射される成分と重なる範囲の成分とが合成合体し
て、光量レベルの大きい一次ビーム光Ａを構成すること
になる。そして、前記−次ビーム光Ａを構成する成分以
外の拡散光成分により光量レベルの小さい二次ビーム光
Ｂが構成されることになる。また、光伝送用ロッド２２
から放出されない入射光は、光伝送用ロッド２２内で全
反射を繰り返し、再度拡散縞２４により拡散反射されて
光伝送用ワンド２２外に放射される。このように、光伝
送用ロッド２２内の伝送及び反射光は、その伝送途中及
び反射途中において順次拡散縞２４により、これにそっ
て、かつこの拡散縞２４の塗付された側とは反対方向に
指向性をもって放射されるので、光量ムラのない線状光
を得ることができるものである。また、光伝送用ロッド
２２のレンズ作用は光の波長によって異なるため、可視
光成分は指光性が強く、近赤外線から赤外線までの成分
は指向性が弱く拡散されるため、有害な熱線放射を避け
ることができる。

出願人において実験したところ、スリット付円筒鏡３０
を被覆していない光伝送用ロッド２２より放射された光
は、第７図Ｂ　＋ａｌ　（ｂｌ　（ｃｌに示すように、
光量レベルの大きい事務機器用の光源として有用な一次
ビーム光Ａ１光量レベルの小さい二次ビーム光Ｂとに分
光されて放射されることが確誹忍された。

ただし、 第７図Ｂ　（ａ） ロンド材質：石英ガラス ロッド径　：６１ｍφ ロッド長さ：２４０１ 拡散縞材質：チタニア微粉体 拡散線巾　：２鶴 光源の種類：ハロゲン電球 一次ビーム角：約３７゜ 二次ビーム角：約６０“ 第７図Ｂ　（ｂ） ロンド材質：石英ガラス ロッド径　＝１０龍φ ０ッド長さ：３００曹１ 拡散縞材質：チタニア微粉体 拡散線巾　：１．７ｉ＋■ 光源の種類：ハロゲン電球 一次ビーム角：約１７゜ 二次ビーム角：約４１゜ 第７図Ｂ　（ｃ） ロッド材質：石英ガラス ロッド径　：１０龍φ ロッド長さ：３００鰭 拡散縞材質：チタニア微粉体 拡散線巾　：２．８ｆｉ 光源の種類：ハロゲン電球 一次ビーム角：約３０゜ 二次ビーム角：約５３゜ また、光伝送用ロッド２２の軸線方向の照明光（光伝送
用ロッド２２より放出された光）の配光分布特性の測定
結果は、第８図に示す円座標に示されるようになった。

ただし、 ０ンド材質二石英ガラス ロッド径　？　１０ｗｍφ ロッド長さ：２４０ｍｍ 拡散縞材質：チタニア微粉体 拡散線巾　８２．８龍 光源の種Ｍ：ハロゲン電球 測定距離　：１５鶴 さらに第９図は、輝度計において測定した光量のワット
数に対する輝度レベルを示すグラフである。

ただし、 ロンド材質：石英ガラス ロッド径　ｉ１０鶴φ ロッド長さ：３２０龍 拡散縞材質：チタニア微粉体 拡散線巾　：２．Ｅｌｎ 光源の種類：ハロゲン電球 また、−次ビーム光の光伝送用ロッド２２の軸方向の光
量ムラを測定したところ、第１０図に示すように、極め
て光量ムラのない均一な線状光を得ることができた。

ただし、 ロンド材質：石英ガラス ロッド径　：１０璽曹φ ロッド長さ：３２０■■ 拡散縞材質：チタニア微粉体 拡散線巾　：　２．８　ｎ＋ 光源の種類：ハロゲン電球 測定圧Ｍ　：５龍 また、前記実験の結果よりスリット付円筒鏡３０を被覆
していない、拡散縞２４が付着された光伝送用ロッド２
２の一次ビーム光の出射角度（以下、−次ビーム角とい
う）ａ及び二次ビーム光の出射角度（以下、二次ビーム
角という）ｂと、光伝送ロッドの直径の関係は、第７図
Ｂ　（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）に示すような実験の結果、
以下の式がなりたつことが判明した。

一次ビーム角（ｄｅｇ）　”−２ｓｉｎ　−’　（拡散
縞の幅／光伝送用ロッドの断面の直径〕 二次ビーム角（ｄｅｇ）　＃　１次ビーム角＋２３゜す
なわち、光伝送用ロッド２２の直径を大にして、拡散縞
２４の巾を小にするに従って、−次ビーム角の小である
平行光線に近い光を得ることが可能であり、光伝送用ロ
ッド２２の直径及び拡散縞２４の巾を調整することによ
り、所望の一次ビーム角を得ることができる。

また、−次ビーム光の光伝送用ロッド２２からの出射中
Ｃ（光伝送用ロッド２２表面における一次ビーム光の巾
）は、拡散縞２４の線巾と同程度であった。

実用的には、−次ビーム角は１５”程度が望ましいため
、光伝送用ロッド２２の直径が１０龍φであり、拡散縞
２４の巾り月、５龍であるものを使用することが有利で
ある。

スリット２８巾は、拡散縞２４の巾と同程度であるが、
スリット中２８の方が拡散縞２４の巾より若干広くされ
てあり、これにより、二次ビーム光をスリット付円筒鏡
３０により光伝送用ロッド２２内に反射させ、拡散縞２
４に戻して、再度−次ビーム光として利用して、事務機
器用の光源として有用な一次ビーム光のみ放出させるこ
とになる。

サポート３２としては、耐光性と適度の機械的強度を有
するものであれば良く、例えば、フッ素樹脂系のものを
もちいることができる。

光伝送用ロッド２２の反射鏡２６を有する端面とは反対
側の端面には、光伝送用ロッド２２への有効入射光以外
の散乱光を再びランプ４４の反射鏡へ戻すための反射面
を有した反射器３８が取り付けられており、この反射器
３８に、ランプ取付台４０が設けられ、さらにこのラン
プ取付台４０にランプホルダー４２が装着されており、
ランプホルダー４２の弾性部材によりランプ４４が着脱
自在に保持され、固定されている。ランプ４４は、ハロ
ゲン電球、キセノンランプ、フラッシュランプ等のラン
プを使用でき、本実施例においては、ランプ４４として
反射鏡付ハロゲン電球を使用した。

なお、孔１６Ｌ、１６Ｒの上方に位置する孔１８Ｌ。

１８Ｒ間には、拡散縞２４が下方に位置し、スリント２
８が上方に位置したとき、光伝送用ロッド２２から放出
される一次ビーム光Ａを集光する集光器として、ロッド
レンズ４６が懸架されている。

なお、集光器としては、ロッドレンズの他、シリンドリ
カルレンズ、反射鏡等を使用してよいこと勿論である。

以上の構成において、ランプ４４を点灯すると、ランプ
４４により放射された光が直接または反射器３８を介し
て、光伝送用ロッド２２の端面に集光されつつ入射され
る。入射された光は、拡散縞２４によって、スリット２
８から一次ビーム光Ａのみがロッドレンズ４６に入射さ
れ、このロッドレンズ４６により、−次ビーム光Ａがさ
らに集光され、より一層平行光線に近い光量ムラのない
均一な線状光として照射されることになる。

二次ビーム光Ｂは、スリット付円筒鏡２６により、光伝
送用ロッド２２内の拡散縞２４へ反射されて、再度−次
ビーム光として利用される。

−次ビーム光Ａの照射方向を変更するには、ランプサブ
ユニット２０を回動させてやれば良い。

また、ランプ４４交換時には、ランプホルダー４２の弾
性部材を解除してランプ４４を取りはずし、新しいラン
プをランプホルダー４２の弾性部材により再度固定すれ
ば良い。

第１１図（ａ）　（ｂｌには、集光器を反射鏡とした第
二の実施例が示されており、第一の実施例と同一の部分
は同一の引用数字で示したので重複する説明は省略する
が、光源ユニソ）　１００は、基台１１０の両側に立設
された支持腕１１４Ｉ１．１１４Ｒ間に光伝送用ロッド
２２を懸架している。基台１１０の内面は、断面が二次
曲面の反射＠１１２となっている。

以上の構成において、光伝送用ロッド２２より放出され
た光は、反射鏡１１２により集光されて、所定位置に照
射されることになる。

また、第４図（ｄ）　ｔｅ＋には照明用サブユニット２
゜の他の実施例がそれぞれ示されており、スリット２８
には、板ガラス及びアクリル樹脂などのライトガイド３
６ａ、３（ｉｌ）がそれぞれ嵌装されている。

このライトガイド３６ａ、３６ｂにより、光伝送用ロッ
ド２２より放出された一次ビーム光を所定の位置まで、
導光することができるので、−次ビーム光の方向を任意
に制御でき、−次ビーム光を所定の位置へ放射すること
が可能となる。

なお、これらの実施例において、光伝送用ロッド２２に
スリット付円筒鏡３０を被覆しなくも良いことは勿論で
あり、集光器として、ロッドレンズ４６、反射鏡１１２
等を配設しなくても良いことは勿論である。

また、光伝送用ロッド２２の断面は、円形に限られるも
のではなく、第１２図及び第１３図に示すように拡散縞
２４を塗付する部分を平滑面とした略円形や楕円形等の
二次曲面を有するもの等を適宜選択することができる。

なお、ランプ４４の光を光伝送用ロッド２２へ入射する
には、本実施例に示したものに限られず、光ファイバー
あるいは石英ロッド等により、ランプ４４と光伝送用ロ
ン１２２間を接続し、ランプ４４の光を前記光ファイバ
ーあるいは石英ロッド等により導光して、入射してもよ
いこと勿論である。この場合においては、ランプ４４と
光伝送用ロッド２２とが離間していたり、曲がっていた
りあるいは位置がズしていた場合においても、容易に光
を入射できる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明の光源ユニットによれば、被取
付体に取付けられる基台と、前記基台に、支持されると
ともに、一端面に反射鏡を設けた光伝送用ロッドと、前
記光伝送用ロッドの外周面に高屈折率の微粉体を軸方向
に直線細縞状に付着して形成した拡散縞と、前記光伝送
用ロッドの他端面に設けられるとともに、この他端面に
光を入射するランプとを有する光源ユニットとしたため
、光量ムラ及び偏りのない均一な線状光であって、配光
ビーム角の小さい平行光線に近い照射光を得ることがで
きるとともに、光源ユニット全体を小型化し、かつ低電
圧で発光長を大きくできるとともに、さらにランプ交換
作業時の作業時間の短縮を図ることかできる。

さらに、管状電球を使用せず、かつ照射効率を良くする
ことができるので、消費電力が少なくなり、また照射光
中の近赤外線及び赤外線を除去することができるととも
に、長尺のもの等の所望の長さの光源を容易に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した斜視図、第２図は側
面図、第３図は光伝送用ロッドを示す斜視図、第４図（
ａｌ　（ｂｌは照明用サブユニットの両端面を示す斜視
図、（Ｃ）は断面図、ｆｄｌ　（ｅ）は照明用サブユニ
ットの他の実施例を示す断面図、第５図は照明用サブユ
ニットに反射器を取付けた状態を示す斜視図、第６図（
ａｌ　ｆｂ）は、ランプ取付台にランプを配設した状態
を示す斜視図、第７図Ａは光伝送用ロッドのレンズ作用
を示す原理説明図、第７図Ｂ　＋ａ）　（ｂ）　（Ｃ１
は一次ビーム角と二次ビーム角とを示した説明図、第８
図は光伝送用ロッドの軸線方向の配光分布特性の測定結
果を円座標に示した図、第９図は入射光源ワンド数によ
る輝度レベルを示した図、第１０図は光量ムラ特性を示
した図、第１１図（ａｌは第二の実施例を示す斜視図、
（ｂｌは正面図、第１２図及び第１３図は光伝送用ロッ
ドの他の断面形状を示す図である。 符号の説明 １０、１００・・・光源ユニット、１２．１１０・・・
基台、１４１１．１４Ｒ，１１４１１，１１４Ｒ・・・
支持腕、１６１４．１６Ｒ，１８Ｌ、　１８Ｒ・・・孔
２０・・・照明用サブユニット、 ２２・・・光伝送用ロッド、　　２４・・・拡散縞、２
６・・・反射鏡、　　　　　　２８・・・スリット３０
・・・スリット付円筒鏡、　３２・・・サポート３４・
・・周隙、　　　　３６ａ、３６ｂ・・・ライトガイド
、３８・・・反射器、　　　　　　４０・・・ランプ取
付台、４２・・・ランプホルダー、　　４４・・・ラン
プ、４６・・・ロッドレンズ、　　１０２・・・中心軸
、１１２・・・反射鏡、　　　　２００・・・光の放出
方向。 第１図 第２図 第８図 Ｒ （ｄｏｇ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被取付体に取付けられる基台と、 前記基台に支持されるとともに、一端面に反射鏡を設け
   た光伝送用ロッドと、 前記光伝送用ロッドの外周面に高屈折率の微粉体を軸方
   向に直線細縞状に付着して形成した拡散縞と、 前記光伝送用ロッドの他端面に設けられるとともに、こ
   の他端面に光を入射するランプとを有することを特徴と
   する光源ユニット。 ２、前記光伝送用ロッドは、前記基台に回転自在に支持
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   源ユニット。 ３、前記光伝送用ロッドは、前記拡散縞と対向する位置
   にスリットを有したスリット付円筒鏡により被覆されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の光源ユニット。 ４、前記スリット付円筒鏡のスリットに、ライトガイド
   を嵌挿してなることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の光源ユニット。 ５、被取付体に取付けられる基台と、 前記基台に支持されるとともに、一端面に反射鏡を設け
   た光伝送用ロッドと、 前記光伝送用ロッドの外周面に高屈折率の微粉体を軸方
   向に直線細縞状に付着して形成した拡散縞と、 前記光伝送用ロッドの他端面に設けられるとともに、こ
   の他端面に光を入射するランプと、前記光伝送用ロッド
   から放出される光を集光する集光器とを有することを特
   徴とする光源ユニット。 ６、前記光伝送用ロッドは、前記基台に回転自在に支持
   されることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の光
   源ユニット。 ７、前記光伝送用ロッドは、前記拡散縞と対向する位置
   にスリットを有したスリット付円筒鏡により被覆されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項
   記載の光源ユニット。 ８、前記スリット付円筒鏡のスリットに、ライトガイド
   を嵌挿してなることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   記載の光源ユニット。