KR20110020167A

KR20110020167A - 광원 장치

Info

Publication number: KR20110020167A
Application number: KR1020100067339A
Authority: KR
Inventors: 마사키 이노우에; 유타카 시오자키; 히로시게 하타; 기요유키 가부키
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2011-03-02
Also published as: TWI461636B; TW201107664A; CN101994960A; US8371736B2; KR101392519B1; US20110044059A1; JP2011044336A; JP5353556B2; CN101994960B

Abstract

1개의 도광체로부터 2방향으로 광을 출사할 수 있는 광원 장치에 있어서, 광을 취출하는 효율을 높여 광출력을 한층 크게 할 수 있는 광원 장치를 제공하는 것이다. 또한, 광량의 피크 부분 근방의 단면 배광 분포가 피크 부분 근방에 있어서 평탄한 광원 장치를 제공하는 것이다.
길이 방향으로 신장하는 제1 광변향면과 제2 광변향면으로 이루어지는 2개의 광변향면을 구비하고, 그 각각에 대향하여 제1, 제2 광출사면이 형성된 투명한 봉 형상의 도광체와, 이 도광체의 적어도 한쪽의 단면에 배치된 광원을 구비한 광원 장치이며, 상기 도광체는, 상기 제1, 제2 광변향면에 대해 길이 방향으로 신장하는 수직면의 각각이 서로 교차하도록 형성되어 이루어지고, 제1 광변향면과 제2 광변향면 사이에 그 도광체의 길이 방향으로 신장하는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 도광체에 있어서, 상기 홈을 형성하는 면은 당해 도광체의 단면에 있어서 포물 형상인 것이 좋다.

Description

광원 장치{LIGHT SOURCE APPARATUS}

본 발명은, 팩시밀리, 복사기, 이미지 스캐너, 바코드 리더 등으로 사용되는 화상 판독 장치에 있어서, 조명용 광원 등에 이용되는 광원 장치에 관한 것으로, 특히 2분기 선상 광원을 형성하는 광원 장치에 관한 것이다.

최근, 퍼스널 팩시밀리 등의 화상 판독 장치에 있어서, 발광 다이오드(이하, LED라고 한다)의 출력 향상과 수광 소자로서의 CCD형 센서의 고감도화에 의해, 소형이며 저소비 전력의 LED가 판독 광원 장치의 광원으로서 사용되고 있다. 이러한 LED를 광원으로서 구비한 광원 장치에는, 광원의 개수를 저감시키고, 또한 균일한 조명 강도를 얻는 것을 목적으로 하여, 도광체를 이용하여 선상의 광원을 구성하는 것이 있다. 구체적으로는, 광원으로부터 방사된 광을 도광체에 입사시켜 원하는 방향으로 광을 도광시킨다는 것이다.

특허 문헌 1에는, 도광체의 길이 방향의 단부에 있어서 광원이 장착되어 이루어지는 광원 장치를 2개 구비하고, 이 2개의 광원 장치가, 서로 대향하도록 배치되어 구성된 조명 유닛이 기재되어 있다. 도광체는, 아크릴이나 폴리카보네이트 등의 광투과성이 높은 수지, 혹은, 광투과성이 높은 광학 유리로 구성되어 있으며, 길이 방향으로 신장하는 하나의 측면 부분에 광출사면을 구비하고 있다. 광원은, LED가 1개 또는 복수개 장착되어 있으며, LED로부터 방사되어 도광체의 일단부에 입사한 광은, 도광체의 내면에서 반사되면서 길이 방향으로 유도됨과 함께, 프리즘면으로 구성된 광변향면에서 반사되어, 광출사면으로부터 광을 출사한다. 각 광원 장치는, 그들의 광출사면으로부터 출사한 광이 원고면의 원고 판독면을 조사하도록 배치되어 있으며, 각각이, 동일 영역인 원고 판독면을 조사한다. 이러한 조명 유닛에 의하면, 2방향으로부터 원고 판독면에 광을 조사하므로, 종이면에 접은 부분이나 접합에 의한 단차 부분이 있어도, 그늘짐이 발생하는 일 없이, 양호한 판독을 실현할 수 있다.

그러나, 이 조명 유닛에서는, 1개의 조사면을 비추기 위해서 광원 장치를 2개 필요로 한다. 또한, 광원 장치에 배치되는 도광체는 기본적으로 동일한 형상이기 때문에, 광의 출사 방향이 대칭이 되도록 2개의 광원 장치를 소정 거리 이간한 상태로 배치할 필요가 있다. 이 결과, 조명 유닛 전체의 크기가 커진다.

이러한 것을 감안하여, 본 출원인은, 원고 판독면에 대해 2방향으로부터 광을 조사할 수 있음과 함께, 조명 유닛의 소형화를 실현할 수 있는, 도광체 및 2분기 선상 광원 장치를 제안했다. 이 기술은, 특허 문헌 2에 개시되어 있다.

도 8은, 본 출원인이 제안한 특허 문헌 2에 관련된 광원 장치의 기본적인 구조를 설명하기 위한 설명용 단면도이다. 도광체(81) 전체는, φ5~6mm, 전체 길이가 320mm인 봉 형상으로, 바닥면 부분에 상당하는 길이 방향으로 신장하는 측면에, 2개의 프리즘으로 이루어지는 광변향면(82a, 82b)을 구비하고, 광변향면(82a, 82b)으로부터 방사된 광의 진행 방향의 바로 윗쪽에는, 공통의 곡면으로 이루어지는 광출사면(83a, 83b)을 구비하고 있다.

2개의 광변향면(82a, 82b)은, 이 도면에서 나타내는 바와 같이, 광이 진행하는 방향이 서로 교차하도록 구성되어 있어, 즉, 한쪽의 광변향면(82a)의 중심과 이 한쪽의 광출사면(83a)의 중심을 잇는 선분(84a)은, 다른 쪽의 반사면(82b)의 중심과 이 다른 쪽의 광출사면(83b)의 중심을 잇는 선분(84b)과 교차하는 구성을 구비한 것으로 되어 있다.

광원은, 예를 들면 발광 다이오드(LED)로 이루어지고, 도광체(81)의 한쪽의 단면에 있어서, 바로 그 선분(84a, 84b)이 교차하는 위치에 배치되어, 광원으로부터 방사된 광이 도광체(81)의 단면에 입사하면, 그 길이 방향으로 유도되어, 광변향면(82a, 82b)에 효율적으로 입사하도록 구성되어 있다.

이 도면의 예에서는, 광변향면(82a)에 있어서 반사된 광은, 도광체(81) 내를 투과하여 광출사면(83a)으로부터 방사되어, 화살표 P로 나타내는 방향으로 출사되고, 원고 판독면, 즉, 조사 영역(86)을 조사한다. 그리고, 광변향면(82b)에 있어서 반사된 광은, 도광체(81) 내를 투과하여 광출사면(83b)으로부터 방사되어, 화살표 Q로 나타내는 방향으로 출사된다.

그리고, 도광체(81)에 대향하는 위치에, 반사 미러(85)를 배치하여, 화살표 Q로 나타내는 방향의 광을, 화살표 R로 나타내는 방향의 광으로 굴절시킴으로써, 조사면을 통과하는 축 L을 대칭으로, 2방향(P방향, R방향)으로부터 광을 조사할 수 있게 되어, 1개의 광원 장치이면서, 광조사면(86)에 대해 2방향으로부터의 광의 조사를 실현할 수 있게 된다. 이 결과, 고정밀도의 판독을 실현하면서, 조명 유닛의 소형화를 도모할 수 있게 된다.

일본국 공개 특허 2005－229647호 공보 일본국 공개 특허 2008－216409호 공보

그러나, 상기 서술한 광원 장치에 있어서는, 도광체를 1개로 한 만큼, 실장되는 LED의 개수가 적어진다. 이 때문에, 전체적으로 광량이 부족하게 되어 버리는 문제가 있다.

특히, 도 8에서 나타낸 도광체(81)의 경우, 광변향면(82a, 82b)으로부터 그 수직선(84a, 84b)의 방향을 향하는 광 중, 각도 성분이 큰 광은, 광원 장치의 기재에 의해 차광되어 버려, 광출사면(83a, 83b)으로부터 유효하게 방사할 수 없다는 문제가 있다.

광량 부족을 보충하려면, 간단하게는 광원(LED)에 대한 입력 전력을 올림으로써 해결할 수 있지만, 간단히 전력만 크게 한 경우에는, 광원(LED)이 뜨거워짐으로써, 도광체가 그 내열 온도 이상으로 과열된다는 문제가 발생기거나, 광원의 열화를 앞당기거나, 광원의 효율이 나빠지거나 하여, 충분한 해결책이 되지 않는다.

또, 종래의 광원 장치에 있어서는, 제1, 제2 광변향면에 있어서 반사된 광을, 광출사면(83a, 83b)에 있어서 방사시키는 구성이기 때문에, 효율이 좋은 중앙 부분에 있어서, 가장 높은 조도가 얻어진다. 이 결과, 광량의 피크 부분 근방의 단면 배광 분포는, 산형(山型)으로 돌출한 형상이 되어 버린다. 이것은, 피크 부분에 있어서 효율적으로 집광을 실현할 수 있는 한편, 광원 장치를 원고 판독용의 실기(實機)에 장착했을 때, 조도의 피크 부분이 조명 영역으로부터 조금이라도 어긋난 경우에는, 극단적으로 어두워져 버린다는 문제가 발생한다.

그래서, 본 발명이 해결하려고 하는 제1 과제는, 1개의 도광체로부터 2방향으로 광을 출사할 수 있는 광원 장치에 있어서, 광을 추출하는 효율을 높일 수 있어, 광출력을 한층 크게 할 수 있는, 광원 장치를 제공하는 것에 있다.

그리고, 본 발명이 해결하려고 하는 제2 과제는, 광량의 피크 부분 근방의 단면 배광 분포가, 피크 부분 근방에 있어서 평탄하고, 장치의 실기에 장착했을 때의 위치 정밀도에 관해서 허용 범위가 커, 장착이 용이한 광원 장치를 제공하는 것에 있다.

그래서, 본 발명에 관련된 광원 장치는,

길이 방향으로 신장하는 제1 광변향면 및 제2 광변향면과, 상기 제1, 제2 광변향면의 각각에 대향하도록 형성된 제1 광출사면 및 제2 광출사면을 구비한 투명한 봉 형상의 도광체와,

상기 도광체의 적어도 한쪽의 단면에 배치된 광원을 구비한 광원 장치로서,

상기 도광체는, 상기 제1 광변향면에 대한 길이 방향으로 신장하는 제1 수직면과, 상기 제2 광변향면에 대한 길이 방향으로 신장하는 제2 수직면이, 제1 및 제2 광변향면보다도 각각 광출사면측에 있어서 교차하도록 형성되어 이루어지고,

제1 광변향면과 제2 광변향면 사이에 당해 도광체의 길이 방향으로 신장하는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명은, 상기 도광체에 있어서, 상기 홈을 형성하는 면은 당해 도광체의 단면에 있어서 포물 형상인 것이 좋다.

본 발명에 의하면, 제1 광변향면과 제2 광변향면 사이에 도광체의 길이 방향으로 신장하도록 홈이 형성되어 있으므로, 홈을 구성하는 측면 부분에 입사한 광을 광출사면을 향하여 반사시킬 수 있게 되어, 보다 많은 광을 광출사면으로부터 방사시킬 수 있어, 효율이 좋은 광원 장치를 제공할 수 있다.

또한, 홈을 구성하는 측면에 있어서는, 단면에 있어서 포물 형상임으로써, 당해 측면에 입사한 광을 광변향면에 대해 수직 방향으로 진행하는 광으로 할 수 있어, 광출사면에 있어서의 피크 부분의 단면 배광 분포를 평탄하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 도광체의 설명용 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 도광체의 설명용 투영도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 관련된 광원 장치를 횡방향으로부터 본 설명도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 관련된 광원 장치를 원고 조명용 장치에 탑재했을 때의 설명용 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 관련된 광원 장치를 원고 조명용 장치에 탑재했을 때의 설명용 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 관련된 도광체 내부의 광로를 설명한 도이다.
도 7은 실시예 및 비교예에 관련된 광량의 단면 배광 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은 종래 기술에 관련된 2분기 선상 광원 장치를 설명하는 도이며, 원고 조명용 장치에 이 광원 장치를 탑재했을 때의 광로를 설명한 도이다.

본 발명의 제1 실시 형태를, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관련된 광원 장치에 탑재되는 도광체를 설명하는 사시도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 도광체를 길이 방향의 한쪽의 단면으로부터 본 투영도이다. 도 3은, 본 실시 형태에 관련된 광원 장치를, 도 1에 나타낸 도광체에 있어서의 제1 광변향면의 중심으로부터 길이 방향을 따르는 수직면으로 절단한 단면도이다.

도 1에 있어서, 도광체(11)는 가늘고 긴 봉 형상의 투명한 아크릴 수지로 이루어지고, 반경은 예를 들면 φ5~6, 전체 길이는 약 320mm이다.

도광체(11)는, 적어도 한쪽에 있어서의 길이 방향의 단면에, 광입사면(12)이 설치되어 있으며, 길이 방향으로 신장하는 종이면에 있어서 앞측의 측면 부분에, 제1 광변향면(14a)과 제2 광변향면(14b)이, 홈(18)을 사이에 두고 이웃하도록 형성되어 있다. 또, 제1, 제2 광변향면(14a, 14b)과 반대측의 측면 부분에는, 제1 광변향면(14a)에 대향하여 광출사면(15a)이, 제2 광변향면(14b)에 대향하여 광출사면 15b가 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는 광출사면(15a, 15b)은 공통된 면으로 구성되고, 단면은 대략 반원형이다.

또한, 이 도광체(11)의 광변향면(14a)과 광출사면(15b) 사이에는, 조명 유닛의 기재로의 고정 유지를 용이하고 또한 확실히 하기 위한 돌기부(16)가 설치되어 있다.

도 2의 투영도에 있어서, 제1 광변향면(14a) 및 제2 광변향면(14b)은, 선분(14a, 14b)으로서 나타나 있다. 투영도에 있어서, 선분으로서 나타나 있는 제1 광변향면(14a)에 대해 수직이며, 또한, 제1 광변향면(14a)의 중앙으로부터 광출사면(15a)을 향하여 진행하는 선을 제1 수직선(25a)으로 한다. 마찬가지로, 투영도에 있어서 선분으로서 나타나 있는 제2 광변향면(14b)에 대해 수직이며, 또한, 제2 광변향면(14b)의 중앙으로부터 광출사면(15b)을 향하여 진행하는 선을 제2 수직선(25b)으로 한다. 이 2개의 수직선, 제1 수직선(25a)과 제2 수직선(25b)은, 교차 각도 θ1(θ1≤90°)을 이루어 교차하도록 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 광변향면(14a) 및 제2 광변향면(14b)은, 제1 광변향면(14a)에 대한 길이 방향으로 신장하는 수직면과 제2 광변향면(14b)에 대한 길이 방향으로 신장하는 수직면이, 광의 진행 방향으로 광취출 방향에 있어서 교차하도록 형성되어 있다.

도광체(11)에 있어서의 제1 광변향면(14a)과 제2 광변향면(14b) 사이에는, 당해 도광체(11)의 길이 방향으로 신장하도록 홈(18)이 형성되어 있다. 이러한 홈(18)이 형성됨으로써, 제1 광변향면(14a)과, 제2 광변향면(14b) 사이에 측면(170a, 170b)이 형성되게 된다. 여기서, 제1 광변향면(14a)에 인접하여 형성되는 측면(170a)에 있어서는, 제1 광변향면(14a)으로부터 광출사면(15a)을 향함에 따라, 수직선(25a)으로부터 멀어지도록, 바꾸어 말하면 폭 a1가 서서히 커지도록 형성되어 있다. 또, 한쪽의, 제2 광변향면(14b)에 인접하여 형성되는 측면(170b)에 있어서도, 제2 광변향면(14b)으로부터 광출사면(15b)을 향함에 따라, 수직선(25b)으로부터 멀어지도록, 바꾸어 말하면 폭 b1가 서서히 커지도록 형성되어 있다.

이와 같이 하여 제1 광변향면(14a)과 제2 광변향면(14b) 사이에 홈(18)을 형성함으로써, 특정의 측면(170a, 170b)의 상면에 반사면을 형성할 수 있기 때문에, 제1 또는 제2 광변향면(14a, 14b)으로부터 특정의 측면(170a, 170b)을 향하여 광이 반사된 경우에, 광이 특정의 측면(170a, 170b)에 있어서 반사되어, 광출사면(15a, 15b)의 방향을 향하여 방사할 수 있게 된다.

이러한 특정의 측면(170a, 170b)에 있어서는, 평면, 단면이 원 또는 타원으로 이루어지는 곡면, 단면이 포물선으로 이루어지는 곡면 중 어느 면으로 구성해도 되고, 이들을 적절히 조합하여 구성할 수도 있다. 보다 바람직하게는, 도광체(11)의 단면도에 있어서, 수직선(25a, 25b) 상에 초점을 가지는 포물선으로 이루어지는 곡면을 구비하여 구성되어 있는 것이 좋다.

또한, 제1 광변향면(14a), 또는, 제2 광변향면(14b)에 있어서, 홈(18)과는 반대측에 형성된 측면(171a, 171b) 부분은, 각각, 제1 수직선(25a) 또는 제2 수직선(25b)의 방향과 평행한 방향으로 광을 반사하는 성분을 구비한 포물 형상인 것이 좋다.

이와 같이, 제1 광변향면(14a), 또는, 제2 광변향면(14b)을 따라 형성되는 특정의 측면에, 단면이 포물선으로 이루어지는 곡면을 구비시킴으로써, 각 광출사면에 있어서의 광량의 피크 부분의 근방에, 제1 수직선(25a) 또는 제2 수직선(25b)과 평행한 성분의 광을 방사할 수 있기 때문에, 피크 부분의 단면 배광 분포를 대략 평탄하게 할 수 있게 된다.

광원 장치(10)에 있어서의 도광체(11)에는, 제1 광변향면(14a) 및 제2 광변향면(14b)을 형성하는 부분에는, 도 3의 제1 광변향면의 단면 형상으로부터 이해되는 바와 같이, 산형의 요철홈이 다수 길이 방향으로 병렬로 형성되어 있으며, 단일의 제1 광변향면(14a) 및 제2 광변향면(14b)은 1개의 평면에 의해 구성되어 있다. 구체적 수치를 나타내면, 제1 광변향면(14a)과 제2 광변향면(14b)은, 폭 방향의 길이가 0.5mm~2mm이며, 예를 들면, 1mm폭의 평면 형상으로 형성되어, 교차 각도 θ1이 45°~65°, 예를 들면, 55°이 되도록 배치되어 있다. 또한, 제1 광변향면(14a)과 제2 광변향면(14b)은, 제1 수직선(25a)과 제2 수직선(25b)이 도광체(11)의 광출사면(15a, 15b)측의 반원형의 곡률 중심선과 교차하도록 구성된다. 이와 같이 함으로써, 광출사면(15a, 15b)으로부터의 출사광의 수속성을 좋게 할 수 있다.

제1 광변향면(14a) 및 제2 광변향면(14b)에는, 상술한 바와 같이 길이 방향으로 산형의 요철홈이 다수 병렬로 형성되어 있기 때문에, 예를 들면 광입사면(12)로부터 입사한 광은, 도광체(11)의 내부를 전반사를 반복하면서, 도광체(11)의 길이 방향, 즉, 타단면(13) 방향으로 효율적으로 도광된다. 도광된 길이 방향의 각도 성분의 광은, 제1 광변향면(14a) 및 제2 광변향면(14b)에 의해, 각각에 대향하는 광출사면 15a 및 광출사면 15b 및 약 90°방향으로 방향을 바꿀 수 있어, 광출사면 15a 및 광출사면 15b로부터 스넬 법칙에 따라 출사한다.

도광체(11)의 입사측 단면에는, 광입사면(12)에 광을 조사하는 방향으로, 예를 들면 LED로 이루어지는 광원(19)이 배치되어 있다. 광원(19)과 도광체(11)는 근접한 상태이며, 또한, 양자가 이간한 상태로 설치되어 있으며, 광원(19)으로부터 방사된 광은 대기중에 방사되고, 그 후, 도광체(11)의 내부에 입사하게 된다. 광원(19)이 배치되는 위치는, 먼저 도 2에서 설명한 제1 광변향면(14a), 제2 광변향면(14b)의 각 수직선(25a, 25b)가 교차하는 점 C의 위치이며, 이러한, 각 광변향면(14a, 14b)에 있어서의 수직선 상에 상당하는 위치에 광원을 배치함으로써, 광변향면(14a, 14b)에 입사하는 직접광이 증가하여, 광의 취출 효율을 개선할 수 있게 된다.

도 3을 참조하여, 길이 방향의 광의 경로에 대해서 설명한다. 광원(19)으로부터 도광체(11)에 입사된 광은, 도광체(11)의 내부를 전반사하여, 길이 방향 X로 도광된다. 도광되는 과정에서, 광변향면 14a의 산형의 요철홈의 경사면에 입사한 광은, 도광체(11)의 폭 방향 Y로 방향을 바꾸어, 광출사면 15a로부터 출사된다. 광변향면 14a의 산형의 요철홈의 경사면은, 광원(19)으로부터의 광 A1을 광출사면 15a에 대해 대체로 수직 방향으로 방사하는 광 A2이 되도록, 각도가 조정되어 있으므로, 광변향면 14a의 요철홈의 경사면에 입사한 광 A1은, 광변향면 14a로부터 광출사면 15a를 향하는 도광체(11)의 폭방향 Y로 진행하는 광 A2가 된다. 또, 광원(19)으로부터 광출사면 15a에 입사한 광 B1는, 광출사면 15a에서 전반사하여, 입사각의 각도를 가진 채로 길이 방향 X로 진행하는 광 B2가 된다. 그 후, 반사광 B2는, 광변향면 14a의 요철홈의 경사면에 입사하여, 광변향면 14a로부터 광출사면 15a를 향하는 도광체(11)의 폭 방향 Y로 진행하는 광 B3가 된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 광변향면 14a의 산형의 요철홈의 정점의 간격은, 광원(19)에 가까운 쪽은 넓고, 먼 쪽에서는 좁아지도록 형성되어 있다. 즉, 광변향면 14a의 산형의 요철홈의 정점의 간격은 광원(19)으로부터 멀어질수록 작아지도록 조정되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 광원(19)으로부터 입사된 광이 변향할 확률을, 일정 또는 임의로 조정할 수 있어, 이 결과, 원하는 조도 분포가 얻어진다. 또, 광변향면 14a가 형성된 부분의 도광체(11)의 외측면에는, 도시하고 있지 않지만 알루미늄의 필름이 설치되어 있다. 알루미늄의 필름은 반사막으로서 기능하여, 광변향면 14a로부터 도광체(11)의 외부로 광이 출사하지 않도록 하여, 피조명측으로 효율적으로 조사시킴과 함께, 미광을 막을 수 있다.

도 4 및 도 5는, 도 1 내지 도 3에 나타낸 도광체를 적용한 광원 장치의 일부를 나타내는 사시도 및 도광체의 폭 방향을 따라 절단한 2분기 선상 광원 장치의 단면도이다.

케이스(20)의 바닥면에는, 대략 コ자 형상으로 형성된 유지부(22)를 구비하고 있으며, 도광체(11)는 유지부(22)에 의해 기계적으로 고정되고, 한 쌍의 돌기부(16)가 유지부(22)의 걸림쇠(22a)에 걸어 맞춰짐으로써, 회동 불가능하게 유지된다. 도광체(10)의 대향측에는 반사경(21)이 배치되어 있다. 반사경(21)은, 원고 판독면에 있는 조사 영역(30)의 중심에 수직인 면에 대해 도광체(11)와 대략 대칭인 위치에 배치되어 있다.

또, 도 5에 있어서 케이스(20)의 상부에는, 광투과성을 가지는 투명한 창(23, 24)이 설치되어 있다. 또, 이 도면에 있어서 부호 H는, 홈(18)을 가짐으로써 유지부(22)와의 사이에 형성된 공기층이다. 그 외의 구성은 도 3에 나타낸 동일 부호의 구성에 대응한다.

반사경(21)은, 제1 광변향면(14a) 및 제2 광변향면(14b)의 길이 방향의 길이와 동일 길이를 가지는 홈통 형상의 미러로 구성되어 있으며, 예를 들면, 광휘 알루미늄판, 또는, 기재 표면에 증착막이 형성된 반사경으로 구성된다. 그 형상은, 단면 타원 형상 또는 단면 포물선 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 도광체(11)의 광출사면 15b로부터 출사한 광의 방향을 바꾸어, 조사 영역(30)에 유도할 수 있다. 반사경(21)은, 도광체(11)의 제2 광출사면(15b)로부터 출사한 광의 거의 모두를 포착하여, 조사 영역(30)을 향하여 반사시키기 위해, 케이스(20)의 상면에서 바닥면에 걸리는 정도의 크기를 가지고 있다. 또, 반사광을 차단하지 않도록, 케이스(20)의 반사경(21)으로부터 도광체(11)측은 창(24)으로 하는 것이 바람직하다.

도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도광체(11)와 광원(19)은 약간 이간한 상태로 배치되어 있으며, 맞닿은 상태는 아니다. 도광체(11)가 폴리카보네이트, 또는, 아크릴 수지로 이루어지는 경우, 굴절률이 약 1.5이기 때문에, 도광체(11)에 입사하는 광은, 입사 각도 90°에 가까운 경우여도, 입사 후의 도광체 내부에서의 각도는, 도광체(11)의 측면에 대해 임계 각도(42°)를 넘게 된다. 그 때문에, 도광체(11)의 측면으로부터 직접 출사하는 광은 없고, 광원(19)으로부터, 도광체(11)에 입사한 광의 모두가 전반사하는 광이 된다.

이와 같은 구성을 구비함으로써, 도 4에서 나타내는 바와 같이, 도광체(11)에 입사한 광은, 도광체(11) 내를 통과하여 제1 광변향면(14a) 및 제2 광변향면(14b)에서 반사되어, 각각 광출사면(15a, 15b)으로부터 2방향의 광 P, Q로서 출사하고, 직접광 P와 광 Q가 반사경(21)에서 반사된 반사광 R이 원고 판독면에 있는 조사 영역(30)에 조사되게 된다.

여기서, 도 6을 참조하여, 본 발명에 관련된 광원 장치의, 도광체의 단면 방향에 있어서의 광로에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저 설명한 바와 같이, 도광체(11)에 있어서의 제1 광변향면(14a)과 제2 광변향면(14b) 사이에는 홈(18)이 형성되어 있으며, 상기 서술한 특정의 측면(170a, 170b)이 형성되어 있다.

이들 특정의 측면(170a, 170b)은, 평면, 단면이 원 또는 타원으로 이루어지는 곡면, 단면이 포물선으로 이루어지는 곡면 중 어느 면으로 구성해도 되고, 이들을 적절히 조합하여 구성해도 된다. 여기에서는, 제1 광변향면(14a)을 예를 들어 설명한다. 또한, 이 도면에 있어서, 실선, 파선, 일점 쇄선으로 나타낸 화살표는 모두 도광체(11)에 입사하여 광변향면(14a)에 있어서 굴절한 광의 경로를 가상적으로 나타내는 선분이다.

실선에서 나타낸 화살표는, 광변향면(14a)을 거쳐 직접 광출사면(15a)에 입사하고, 도광체(11)로부터 출사되는 광이다. 이 광속은, 광변향면(14a)에서 굴절한 광 중에서 가장 효율적으로 외부로 방사되게 된다.

파선으로 나타낸 화살표는, 광출사면(15a)에 직접 입사할 수 없는 광이며, 인접하는 제2 광변향면을 향하여 진행하는 광이다. 이 광은, 도광체(11)에 있어서 광변향면(14a)과 광변향면(14b) 사이에 홈(18)이 형성됨으로써 형성된 특정의 측면(170a) 부분에 입사한다. 이 특정의 측면(170a)에 있어서는, 홈(18) 부분에 있어서 공기층 H가 개재하기 때문에, 전반사가 발생하고, 예를 들면 이 면이 포물 형상 곡면에 의해 구성됨으로써, 제1 수직선(25a)에 대해 평행 방향으로 굴절하여, 광출사면(15a)으로부터 출사되게 된다.

만일, 제1 광변향면(14a)과 제2 광변향면(14b) 사이에 공기층 H를 가지지 않고, 수지에 의해 연속적으로 몰드되어 있던 경우에는, 제2 광변향면(14b) 내지 다른 쪽의 특정의 측면(171b)에 입사해 버리기 때문에, 이용되지 않는 광이 되어 버린다. 그러나, 홈(18)을 형성함으로써, 제1 광변향면(14a)으로부터 대향하는 광출사면(15a)을 향하여, 수직선(25a)으로부터 서서히 멀어지는 면이 형성됨과 함께, 공기층 H가 형성되기 때문에, 측면(170a)에 입사한 광을, 제1 광출사면(15a)을 향하여 반사시킬 수 있어, 광출사면으로부터 방사되는 광을 한층 증대시킬 수 있다.

이어서, 이 도면 중 일점 쇄선으로 나타낸 화살표에 대해서 설명한다. 이 일점 쇄선으로 나타낸 광속도 또, 제1 광출사면(15a)에 직접적으로 입사시킬 수 없는 광이다. 이들 광은, 먼저 설명한 특정의 측면(170a)에 대향하는 위치에 형성된, 외측의 측면(171a) 부분에 입사한다. 이 측면(171a) 부분에 있어서는, 포물 형상 곡면을 구비하여 구성되어 있다. 특정의 측면(171a)에 입사한 광은, 당해 측면(171a)의 표면에서 전반사가 발생하고, 수직선(25a)에 대해 거의 평행한 광으로 변환되어, 제1 광출사면(15a)을 향하여 방사되게 된다.

만일, 특정의 측면(171a)이, 이러한 포물 형상 곡면을 구비하고 있지 않은 경우에는, 수직선(25a)에 대해 각도 성분이 큰 광이 되어 버리기 때문에, 광출사면(15a)으로부터 방사시킬 수 없어, 유효하게 이용할 수 없다. 본 발명에 의하면, 제1 수직선(25a) 상에 초점을 가지는 포물 형상 곡면을 구비하여 구성되어 있기 때문에, 확실히 광출사면을 향하여 광을 방사할 수 있게 된다.

이러한 제1 광변향면(14a)의 주위에 설치된 특정의 측면(170a, 171a)은, 제2 광변향면(14b)측에도 동일한 구성을 구비하고 있다. 특정의 측면(170b)이 반사면으로서 작용함으로써, 직접 광출사면(15b)으로부터 추출할 수 없는 광이어도, 확실히 광출사면(15b)을 향하여 반사시킬 수 있어, 광의 이용률을 높일 수 있다. 또한 특정의 측면(171b)이, 포물 형상 곡면을 구비하여 구성됨으로써, 당해 측면(171b)에 입사한 광을, 수직선(25b)과 평행한 방향으로 광을 반사하는 것이 가능해져, 한층 광출력을 증대시킬 수 있게 된다.

이상, 본 발명에 대해서, 실시 형태를 바탕으로 설명했다. 본 발명의 실시 형태에 있어서의 광원 장치에 있어서는, 상기의 실시의 형태에 한정되지 않으며, 다양한 변경을 더할 수 있다.

예를 들면, 제1 또는 제2 광변향면에 연속하도록 설치된 특정의 측면에 있어서는, 포물 형상 곡면으로 구성한 경우에는, 조도 피크 부분에 있어서, 평탄한 단면 배광 분포가 얻어지지만, 이 예에 한정되지 않고, 평면, 단면이 원 또는 타원으로 이루어지는 곡면, 단면이 포물 형상의 곡면 중 어느 면을 이용하여 구성해도 되고, 이들을 적절히 조합하여 구성해도 된다. 또한, 상술한 포물 형상 곡면을 구성하는 경우에, 적절한 곡면이나 평면을 이용하여 의사적인 포물 형상을 형성한 경우에도, 조도 피크 부분에 있어서, 평탄한 단면 배광 분포를 얻을 수 있게 된다.

광원으로서는 LED를 예로 들었지만, 그 외의 광원을 이용해도 되는 것은 말할 필요도 없다.

이하, 본 발명의 원고 조명 장치의 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

도 3에서 설명한 구성에 따라, 광원 및 도광체로 이루어지는 광원 장치를 제작했다.

도광체(11)는, 굴절률은 1.5의 투명한 폴리카보네이트제이며, 반경은 φ5mm, 전체 길이 320mm의 로드 형상이었다. 제1, 제2 광변향면(14a, 14b)으로부터 각각 광출사면(15a, 15b)을 향하여 그은 제1, 제2 수직선(25a, 25b)이 교차하는 각도(θ1)는 55°이며, 이 제1 광변향면(14a)과 제2 광변향면(14b) 사이에, 도광체(11)의 길이 방향 전체 길이에 걸쳐 긴 홈(18)을 형성함으로써, 제1 광변향면(14a)으로부터, 광의 출사 방향(제1 수직선(25a)의 방향)으로 진행함에 따라, 이 제1 수직선(25a)으로부터 멀어지도록 구성된 특정의 측면(170a, 171a)을 형성함과 함께, 제2 광변향면(14b)으로부터, 광의 출사 방향(제2 수직선(25b)의 방향)으로 진행함에 따라, 제2 수직선(25b)으로부터 멀어지도록 구성된 특정의 측면(170b, 171b)을 형성했다.

본 실시예에 있어서, 제1, 제2 광변향면(14a, 14b)의 주위에 형성한 특정의 측면 부분(170a, 171a)(170b, 171b)에 대해서는, 제1, 제2 광변향면(14a, 14b)에 근접한 위치에 포물 형상 곡면을 형성하고, 제1, 제2 광변향면(14a, 14b)으로부터 멀어진 부분에는, 일부, 평면을 형성하여, 전체적으로 의사적인 포물 형상의 면을 구성했다.

이 도광체(11)에 있어서의 한쪽의 단면(12)에, 백색광을 방사하는 LED 소자를 구비한 광원(19)을 배치했다. 광원(19)의 위치는, 제1, 제2 광변향면(14a, 14b)의 각각의 면으로부터 그은 수직선(25a, 25b)이 교차하는 위치이며, 도 2에서 나타내는 점 C의 위치에 상당하는 곳이었다.

<비교예 1>

도 8에서 나타낸 구성에 관련된 도광체(81)를, 상기 실시예 1과 동일한 재질을 이용하여 제작했다. 즉, 이 도광체(81)에 대해서는, 제1 광변향면(82a)과 제2 광변향면(82b) 사이는 연속하여 형성되어 있으며, 홈을 구비하고 있지 않았다.

상기 실시예 1과 마찬가지로, 광원을 배치하여, 비교예 1에 관련된 광원 장치를 제작했다.

이와 같이 하여, 실시예 1 및 비교예 1에 관련된 광원 장치를 구성했다. 각 광원 장치에 대해서, 대표적으로, 제1 광변향면(14a, 84a)의 바로 윗쪽의 단면 배광 분포를 측정했다. 조도계를 제1 광출사면(15a, 83a)으로부터, 8mm 이간한 위치에 배치하고, 제1 수직선(25a, 84a)의 위치를 0(제로) 지점으로 하여, 좌우 방향 ±10mm의 위치에 있어서 조도를 측정했다. 이 결과를 도 7에 나타낸다.

도 7은, 실시예 1, 비교예 1의 광량의 단면 배광 분포를 나타내는 그래프이며, 횡축은, 측정 영역의 중심선의 위치를 0(mm)으로 했을 때의, 그 좌우 방향에 있어서의 거리(mm)를 나타내고, 종축은, 비교예 1에 관련된 측정 영역의 위치 0(mm)에 있어서의 조도의 강도를 1로 했을 때의 상대 강도를 나타내고 있다. 도 7에 있어서 (a)는 실시예 1에 관련된 상대 강도, (b)는 비교예 1에 관련된 상대 강도를 각각 나타낸다.

이 도 7의 결과로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1에 관련된 광원 장치는, 비교예 1에 관련된 광원 장치에 비해, 조사 영역(30, 86)에 대응하는 분포에 대해서, 그 위치가 Omm인 중앙 영역의 부근에 있어서, 비교예 1에 관련된 조도에 비해 약 20%나 증가된 큰 조도가 얻어지고, 또한, 비교예 1에 있어서 최고 조도(즉, 상대값이 1인 부분) 이상이 되는 부분을, ±2mm 이상으로 넓힐 수 있었다.

따라서, 종래 이용할 수 없었던 광을 효율적으로, 조사 부분에 집광할 수 있어, 광량을 증대시킬 수 있음과 함께, 조도 피크값 근방에 있어서, 평탄한 배광 분포를 얻을 수 있다고 확인되었다.

10 : 광원 장치 11 : 도광체
12 : 광입사면 14a : 제1 광변향면
14b : 제2 광변향면 15a : 제1 광출사면
15b : 제2 광출사면 16 : 돌기부
170a : 특정의 측면 170b : 특정의 측면
171a : 특정의 측면 171b : 특정의 측면
18 : 홈 19 : 광원
20 : 케이스 21 : 반사경
22 : 유지부 23 : 창
24 : 창 25a : 제1 수직선
25b : 제2 수직선 30 : 조사 영역

Claims

길이 방향으로 신장하는 제1 광변향면 및 제2 광변향면과, 상기 제1, 제2 광변향면의 각각에 대향하도록 형성된 제1 광출사면 및 제2 광출사면을 구비한 투명한 봉 형상의 도광체와,
상기 도광체의 적어도 한쪽의 단면에 배치된 광원을 구비한 광원 장치로서,
상기 도광체는, 상기 제1 광변향면에 대한 길이 방향으로 신장하는 제1 수직면과, 상기 제2 광변향면에 대한 길이 방향으로 신장하는 제2 수직면이, 제1 및 제2 광변향면보다도 각각 광출사면측에서 교차하도록 형성되어 이루어지고,
제1 광변향면과 제2 광변향면 사이에 당해 도광체의 길이 방향으로 신장하는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 도광체에서, 상기 홈을 형성하는 면은 당해 도광체의 단면에서 포물 형상인 것을 특징으로 하는 광원 장치.