JPS6255973A

JPS6255973A - Ｌｅｄ光源

Info

Publication number: JPS6255973A
Application number: JP60194749A
Authority: JP
Inventors: Chiharu Katagiri; 千春片桐; Yasuyuki Kumomura; 雲村　恭行; Yoshihiro Ooyama; 大山　吉博
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1985-09-05
Filing date: 1985-09-05
Publication date: 1987-03-11
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH0736450B2

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】［発明の技術分野］本発明は、ＬＥＤチップを光源部としたＬＥＤ光源に関
し、例えば、複写機のイレーサ用ライン光源等に用いて
好適なＬＥＤ′Ｘ、源に関する。

［従来技術およびその問題点］近時、複写機、プリンタ等のＯＡ種機器小型化、インテ
リジェント化に伴ない、発光源として小型高寿命のＬＥ
Ｄを利用したライン光源の応用が拡大してきている。

特に新聞等の必要部位のみを画像処理して複写し、他を
余白とする高級な複写機が出現してきており、この場合
、イレーサ光源は複写しない部分をイレーズするため部
分発光させる必要があり、発光部分と非発光部分とが混
在することになる。

このため、従来の蛍光ランプに変わり、ＬＥＤを用いる
ことにより低消費電力、高照度でかつ部分露光のできる
小型のライン光源を構成したものが出現してきている。

この種従来のライン光源としてのＬＥＤアレイは、ステ
ム上にＬＥＤチップをポンディングし、且つＬＥＤチッ
プを覆うようにステム上に平凸レンズを回前してなる発
光素子部品を用いており、この発光素子部品を各仕切枠
内に配置・植設する構成となっていたため、小型化、換
言するなら微細ピッチの選択発光には一定の限度がある
ものであった。

そこで、本発明者等は、ＬＥＤチップを例えばプリント
基板に直付けし、ライン光源の光源部ピッチの微細化を
余ることを本発明の創案前に案出した。このＬＥＤアレ
イの基本構造と光学的利用範囲を第５図に示す。

図中１はＬＥＤチップ２の実装されたプリント基板、２
は発光源であるＬＥＤチップ、３は隣接する他のＬＥＤ
チップ２よりの光を遮光する反射枠（スリット）で上方
から見て略正方形を呈して”　　いる、４は平凸レンズ
である。実際のライン光源はこのユニット光源をライン
状に複数配設して構成されている。

反射枠３としては一般にノリル、ＡＣ３ＰＢＴ等のプラ
スチックが使用されており、これは表面が白色であるた
め、ＬＥＤチップ２よりの光がこの反射枠３の内面で反
射される。第５図におけるＣＩ）部分は平凸レンズ４へ
の直接入射光、（ＩＩ　）部分は１次反射光、（ｍ）部
分は多重反射光の領域を示している。

上記第５図図示の構成において、平凸レンズ４の凸部曲
面は、ＬＥＤチップ２からの直接入射光を、略平行にタ
ーゲット領域に対して照射するように設計されるが、反
射枠３によって上述の反射光が平凸レンズ４の下面に入
射すると、この光は平凸レンズ４によって屈折して目標
とするターゲット領域外にも照射されるという問題が依
然として生じた。また、ＬＥＤチップ２のもつ指向性の
故に、ＬＥＤチップのＬ部（ターゲット領域）の中央の
光が強く、ターゲット領域の中央部と燗辺部との光強度
差が大きいという問題もあった。

このため、第５図図示のＬＥＤ光源を用いて単一発光を
行なった場合、第６　図示のような発光特性を示し、周
辺部への散乱光の存在と、ターゲット領域内での光強度
の不均一さが見られ、今後予想されるより信頼性の高い
ＬＥＤアレイとしては未だ問題のあるものであった。

［発明の目的］本発明はに述の従来技術の欠点を除去することを目的と
し、非発光部分と対応するターゲット領域への不要な光
の拡散のない、また１発光部と対応するターゲット領域
には略均−な強度で光の照射される、ＬＥＤ光源を提供
することにある。

［発明の概要］本発明によるＬＥＤ光源は上記目的を達成するため、Ｌ
ＥＤチップよりなる光源部は、この光源部から照射すべ
きターゲット領域に略見合った形状の仕切枠の中央部に
位置し、該仕切枠の上部には、下面全面をＶ担面とした
平凸レンズにしてその−上面の凸部頂部を略平担として
截頭型の平凸レンズを載置し、平凸レンズは截頭前の凸
形状が、光源部からの直接入射光がターゲット領域に対
して略平行に照射するべく設定されていると共に、平凸
レンズの平担とした截頭部は、該截頭部から照射する光
が、ターゲット領域内においてターゲット領域の中央部
から若干外よりに投射されるように設定されており、一
方、仕切枠は、光源部からの直接入射光のみが平凸レン
ズの下面に入射されるように、少なくとも仕切枠内面が
吸光構造とされている。

［発明の実施例」以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳説する
。

第１図は本発明に係る一実施例のライン光源を構成する
１つのアレイ構造を示す断面図であり、図中１１は基板
、１２は基板１１上に所定の間隔でライン状に実装され
た光源部であるＬＥＤチップであり１本実施例ではＬＥ
Ｄチップ１２として波長６１００Ａで発光するものを用
いている。また、１３は内面が黒色に着色された相隣接
するＬＥＤチップ１２を遮蔽し、且つ遮光板として機１
毛する仕切枠で、第２図に示すように正方形の収納部を
Ｍａして形成してなるプラスチック製の成形品からなる
。そして、図示の実施例ではその表面を黒色着色したも
のとして示しているが、黒色カーボネイト等で成形する
と、材料自体が吸光性があるので、大量製造に際しては
この方が有利である。

また、中位収納部を形成する仕切枠ユニット（第２図で
２点鎖線で示す）１３′は、各ＬＥＤチップ１２（発光
源）が照射すべきターゲット領域（各ＬＥＤチップ１２
が各々受けもつ被照射面、例えば感光ドラム面の一定領
域）に略見合った同等の形状とされており、この仕切枠
ユニット１３′の中央部にＬＥＤチップ１２が位置して
いる。

１４は各仕切枠ユニット１３′の上部に載１δ・固着さ
れた截頭型の平凸レンズで、その−Ｅ面の突部頂部を平
担な截頭部１４ａとしている。また、平凸レンズ１４の
下面全面は平担部とされ、この平凸レンズ１４の下部に
おいて隣接平凸レンズ１４と一体となった連結部１４ｂ
が設けられていて、該平凸レンズ１４は各個が一列に連
なったものとしてプラスチックによって一体に成形され
ている。そして、この平凸レンズ１４は、截頭前の凸レ
ンズ形状がＬＥＤチップ１２からの直接入射光を前記タ
ーゲット領域に対して略平行に照射するように設定され
ていると共に、前記截頭前１４ａから照射する光が前記
ターゲット領域内において、該ターゲット領域の中央部
から若干外よりに照射されるように設定されている（第
３図参照）。

そして、」二連のように直接入射光をターゲット領域に
平行照射するように設定しているため、前記した第５図
の如き反射光が乎凸レンズ１４の下面に入射するのを防
止するため、仕切枠１３を吸光構造として直接入射光の
みが入射されるようにしている。このため、反射光入光
による散乱光が目標ターゲット領域外に照射される虞れ
がなく、境界部のキレの改善が期待できる。また、仕切
枠１３の高さを従前より低くしており、この結果、ター
ゲットへの距離が短くなるため、低電流駆動で効率良く
照射が行なえるようにもなっている。

（一般に複写機のイレーズ光源としで用いた場合には光
の照射される感光ドラム面はイレーズ光源の上凸レンズ
１４の上方２〜４層ｍ程度に配設されることが多い、）ここでＸ施例の乎凸レンズ１４は、同一レンズを多数（
例えば１００個）ライン状に連ねられるよう下部に約０
．５　ｍｍの厚みを持たせ、容易に連続したレンズが製
作できるよう加工性を向上させている。第３図において
示される光路は、仕切枠１３の高さを約１．１　ａｍと
した場合であって、乎凸レンズ１４の上方的４ｍｍにタ
ーゲットをおき、レンズの曲率を径Ｒを１．３ｍｍ、レ
ンズ系全体の厚みＳを１．４ｍｍとした場合の光の光路
を示している。なお、ＬＥＤチップ１２１！Ｊｌのピッ
チは２．５厘塵となっている。

この第３図の構成のライン光源のうち、巾−のＬＥＤチ
ップ１２のみを発光させた場合の光強度特性が第４図（
Ａ）に示されており、隣接ターゲット領域への漏れ光量
が殆どなく、また、目標ターゲット内の中央で２つのピ
ークをもつ緩やかな頂部をもつ略均−な光強度分布をも
つことが同図から確認できる。

また、第４図（Ｂ）、（Ｃ）は隣接する３ドツト分のＬ
ＥＤチップ１２を連続発光させた場合の光強度分布を示
しており、ターゲットへの距離は上述と同条件である。

そして、レンズ系の厚さが１．４ｍｍの場合の特性を第
４図（Ｂ）に、厚さが１．３ｍｍとした場合の特性が第
４図（Ｃ）に示されている。この特性図から明らかなよ
うに第４図（Ｂ）、（Ｃ）の光強度分布は（連続するタ
ーゲット領域における光強度分布は）、両者とも略均−
で緩やかであり、実用上両者とも全く問題はないが、第
４図（Ｂ）の如くレンズ系の厚さを１．４ｍｍとした場
合（截頭部４ａの面積を小さくした場合）の方が連続発
光時にはより均一な光強度分布を示す。しかし、単−発
光時には截頭部４ａの面積を大きくした方が均一な光強
度分布を示す、そこで、本発明を実施するにあたっては
、重−発光時と連続発光時の特性とを対比し、僅かな変
化で光学特性に大きく影響をかえるレンズ系全体の厚み
（截頭部４ａの面積）を、多種類のものを試作して、最
も良好なものを光学特性の実測から決定している。勿論
、ターゲットへの距離も重要なファクタで、これが変更
される毎に適正形状を選択することが肝要である。

なお参考までに述べると、第４図（Ｂ）。

（Ｃ）の連続発光時において、目標位置における到達光
量の（最強光強度）／（最低光強度）で示される均一度
Ｚはレンズ系全体の厚さ１．３ｍｍで１．６４、同じ＜
１．４ＩＩＩｌで１．４３と良好な値を示している。

以上説明したように本実施例によれば、各乎凸レンズ１
４には直接光のみが入射され、これを乎凸レンズ、１４
上方の対応するターゲット領域のみに向って照射するこ
とができる。このため、ライン光源の−・部のみ発光さ
せた場合にも、隣接する非発光部分と対Ｉ５するターゲ
ット領域に余分な光の拡散することのない、非常に境界
部の羊しのよいライン光源とすることができる。

また、１Ｌ凸レンス１４の中央部をモ担として截頭部４
ａを設けたことにより、ターゲット領域において、その
中央部の光のみか強くなることのない、均一な光強度を
得ることかできる。

このため、本実施例のライン光源は複写機のイレーズ光
源としての用途のみならず、均一な光を必要とする各種
光情報処理装置用光源としても広く使用することができ
る。

また、各ＬＥＤチップのピッチ幅を２．５ｍｍとした例
について述へたが、仕切枠の高さ、及び、レンズ形状を
適時選択することにより、各種のピッチのライン光源と
することができることは勿論、？ｉｉ−、−光源として
の利用、或いはマトリックス配置の複合光源としても用
いることが可能で（例えばディスプレイとして利用でき
る）、本発明の精神を逸脱しない範囲での種々の変形は
総へて本件請求の範囲に含まれることは勿論である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、発光部の光が不要
領域にまで拡散することのない、キレのよい、かつ光強
度にバラツキのない、均一な光の照射の行えるＬＥＤ光
源が提供できる。

【図面の簡単な説明】

７５１図は本発明に係る一実施例のライン光源としての
ＬＥＤアレイ構造を示す図、第２図は本実施例の仕切枠を示す図、第３図は本実施例におけるＬＥＤアレイの光の光路を示
す図、第４図（Ａ）は本実施例によるＬＥＤチップ１個のみの
発光特性を示す図、第４図（Ｂ）、（Ｃ）は本実施例による隣接するＬＥｏ
　３個を同時に発光させた時の発光特性を示す図、第５図は従来の本発明の前提となったライン光源として
のＬＥＤアレイの構造を示す図、第６図は第５図におけ
る屯−発光時の発光特性を示す図である。図中、１０・・・プリント基板、１２・・・ＬＥＤチッ
プ、１３・・・仕切枠、１４・・・平凸レンズ、１４ａ
・・・截頭部、１６・・・黒色着色部である。第１図第２図第３図第５図第６図憚俵〜Ｉ￥。未傾螢　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＬＥＤチップよりなる光源部は、この光源部から
照射すべきターゲット領域に略見合つた形状の仕切枠の
中央部に位置し、該仕切枠の上部には下面全面を平担面
とした平凸レンズにしてその上面の凸部頂部を略平担と
した截頭型の平凸レンズを載置し、前記平凸レンズは截
頭前の凸形状が前記光源部からの直接入射光が前記ター
ゲット領域に対して略平行に照射するべく設定されてい
ると共に、前記平担とした截頭部は該截頭部から照射す
る光が前記ターゲット領域内においてターゲット領域の
中央部から若干外よりに投射されるように設定されてお
り、一方、前記仕切枠は前記光源部からの直接入射光の
みが前記平凸レンズの下面に入射されるように少なくと
も仕切枠内面が吸光構造とされていることを特徴とする
ＬＥＤ光源。
（２）前記ＬＥＤチップ、仕切枠、截頭型の平凸レンズ
よりなる単位光源を、直線上又はマトリックス上に隣接
して複数個配設したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のＬＥＤ光源。
（３）前記複数のＬＥＤチップを各個に収納する仕切枠
は、光吸収性材料よりなるプラスチックで一体成形され
、また、前記複数のＬＥＤチップに各々対応する截頭型
の平凸レンズは、その下部側が一体に連なつたものとし
てプラスチックより一体成形されることを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載のＬＥＤ光源。