JPH063528A

JPH063528A - 棒状照明体

Info

Publication number: JPH063528A
Application number: JP4161423A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kikko; 重雄橘高; Kiyosumi Fujii; 清澄藤井; Masami Kitano; 雅巳北野
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ファクシミリ、コピー機等に使用される走査
装置のように線状の部分を照明する場合に有用な高照度
の得られる光ガイドタイプの照明素子を提供する。【構成】照明体３は角柱状の透明ガラスあるいは透明
樹脂からなり、断面を長方形として対象物５に対する奥
行き方向の辺の長さＰを、対象物５に対向する辺の長さ
Ｑに対して１．５倍以上とする。そして照明体３の四周
側面のうち、対象物５に対向する面とは反対側の側面全
体を粗面化することにより光散乱面３ａとしてある。ま
た、内面が反射面６Ａとなっていて上部が開口している
断面チャンネル形状の反射板６を照明体３を囲むように
配置する。発光ダイオードの発光部分は透明体端面と密
着させるかあるいはごく近接させて透明体断面の略中央
に置き、かつ発光ダイオードの光軸と透明体の長さ方向
を一致させ、発光ダイオードの周辺を反射板で覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ、コピー
機等に使用される走査装置等において、線状の部分を照
明する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ、コピー機等では、原稿を
読み取るために走査装置が用いられている。走査装置に
は縮小型、密着型、完全密着型といった種類があるが、
密着型走査装置の一例を図１に示す。密着型走査装置１
は、照明系１ｂ、結像光学系１ｃ、センサー１ｄの各部
分をハウジング内に取り付けて構成され、ハウジング上
部のカバーガラス１ａ表面に原稿面２を密着させ、照明
系１ｂで原稿面２を照明し、この照明領域の原稿画像が
光学系１ｃによりセンサー１ｄ上に結像し、検出され
る。

【０００３】走査装置の照明系１ｂは、原稿面２の照度
をセンサー１ｄによる読み取りが可能な明るさ以上にし
なければならない。照明すべき範囲は走査方向（以下、
縦方向と呼ぶ）には極めて狭く、走査方向と直角をなす
方向（以下、横方向と呼ぶ）には広い、線状である。横
方向に原稿面照度のむらがあると読み取りエラーの原因
となるため、照度は一様であることが望ましい。

【０００４】現在照明系１ｂとしては、発光ダイオード
（ＬＥＤ）を横方向に並べたＬＥＤアレイが用いられて
いる。ＬＥＤチップの間隔が開くと周期的な照度のむら
が大きくなるため、ＬＥＤチップの数は幅２１６ｍｍ
（Ａ４版）に対して３０個程度必要となる。ＬＥＤアレ
イは充分な光量を確保することができるが、ＬＥＤチッ
プを多数配置するのでコストと電力消費が大きくなると
いう問題点がある。また、照度のむらを避けるためには
ＬＥＤチップと原稿面の間隔をある程度大きく取る必要
があるので、走査装置全体を小型化するための障害とな
る。

【０００５】ＬＥＤアレイに代わる方法として、滑らか
な表面を有する角柱あるいは円柱といった棒状の透明体
を照明体となす方法がある。図２は照明体３として透明
な四角柱を用いた一例である。照明体３の端にはＬＥＤ
等の光源４が配置され、光源４から出射した光は、照明
体３の表面で全反射を繰り返しつつ照明体３中を伝播す
る。ここで照明体３の一面を光散乱面３ａとしておけ
ば、照明体３中を伝播しつつある光を少量ずつ、照明体
３の長さと直角をなす方向に取り出すことができる。

【０００６】上記のような棒状の照明体３はＬＥＤアレ
イと比較すると、ＬＥＤチップの数を少なくすることが
できるという利点がある。また照明体３が横方向に連続
的に発光するため、照明すべき対象物（たとえば原稿
面）と照明体の間隔を近づけて対象物の照度を大きくし
ても照度のむらが生じにくい、といった長所がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の棒状照
明体３は光源４を片端もしくは両端にしか置くことがで
きない。従って光の絶対量が少ないために、対象物の照
度が不足するという問題点がある。また、照明体３の散
乱面３ａの輝度は光源４に近いほど大きくなりがちであ
るため、両端に光源４を設置すると照明体中央部の輝度
が落込み、対象物の照度が長さ方向に不均一となる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するため、以下の条件を満たす構造とする。（１）透明体の断面形状を長方形とし、その短辺をなす
一面を光散乱面とし、かつ長方形の長辺と短辺の比率を
１．５以上とする。（２）光散乱面を、照明すべき対象物の反対側に配置す
ることにより、光散乱面から射出された光線が透明体内
部を透過してから対象物を照射する様に配置する。（３）透明体の両端面および照明すべき対象物と向かい
合う面を除く各面に近接させて反射板を設置することに
より、できるだけ多くの光が対象物に向かうようにす
る。（４）ＬＥＤの発光部分は透明体端面と密着させるかあ
るいはごく近接させて透明体断面の中央付近に置き、Ｌ
ＥＤの光を無駄なく透明体に入射させる。（５）ＬＥＤの光軸と透明体の長さ方向を一致させる。（６）ＬＥＤの周辺を反射板で覆い、透明体以外に洩れ
る光を少なくする。ただし、ＬＥＤと透明体端面の間に
は光の障害物となるものを設置しない。（７）光源としてのＬＥＤを両端面にそれぞれ２個以上
並べて照明体の輝度を大きくする。

【０００９】

【作用】照明体として正方形断面を有する棒状の透明体
を用い、その一側面を光散乱面とした場合の断面図を図
３に示す。図３（ａ）は散乱面３ａを照明すべき対象物
５と向い合わせに配置した場合、図３（ｂ）は散乱面３
ａを対象物５の反対側に配置した場合をそれぞれ表わ
す。どちらの場合も、対象物５の逆方向に向かう光を反
射して対象物５に向かわせるための反射板６を設置して
対象物５の照度を大きくしている。

【００１０】本発明者らの研究によると、図３（ｂ）に
示す様に対象物５と反対側に散乱面３ａを配置すると透
明体３内部の全反射により散乱光の広がりが小さくな
り、光の指向性が向上する。従って、図３（ａ）の場合
と比較して、照明される範囲は狭くなるかわりに対象物
の照度を大きくすることができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明を図面に示した好適実施例に基づ
き詳細に説明する。図４は本発明の一実施例を示す断面
図であり、従来のものと共通する部分については同一の
参照番号を使用している。照明体３は角柱状の透明ガラ
スあるいは透明樹脂からなり、断面を長方形として対象
物５に対する奥行き方向の辺の長さＰを、対象物５に対
向する辺の長さＱよりも大きくしている。そして照明体
３の四周側面のうち、対象物５に対向する面とは反対側
の側面全体を粗面化することにより光散乱面３ａとして
ある。また、内面が反射面６Ａとなっていて上部が開口
している断面チャンネル形状の反射板６を照明体３を囲
むように配置する。すなわち、対象物５と対向する面を
除く三面に対向させて反射面６Ａを設ける。

【００１２】本発明者らの研究によると、Ｐを大きくす
るに従って散乱光の広がりが小さくなり、対象物の照度
が大きくなる。また、Ｐを大きくすると照明体の横方向
における照度むらが改善される効果もある。これらの効
果を充分に発揮させるためにはＰ／Ｑの値を１．５以上
とすることが望ましい。本発明で用いる透明体の材質と
しては、着色の少ない光学ガラス、あるいはアクリル等
のプラスチックが適している。また、光源は透明体の両
側に設置した方が、片側のみに設置するよりも対象物照
度の大きさと長さ方向の均一性の点で有利である。

【００１３】光源としては、消費電力の少ないＬＥＤが
適している。本発明者らの研究によると、通常市販され
ている凸レンズ部を設けて指向性を良くしたＬＥＤ４を
透明体の端面に置く（図５（ａ））よりも、ＬＥＤ発光
部４ａを透明体３の端面にできるだけ近づける（図５
（ｂ））方が、透明体３に入射する光量が多くなり照明
体の輝度が向上する。

【００１４】また、ＬＥＤ発光部４ａの位置は、光源か
ら広がる光をできるだけ多く透明体３に取り込むため
に、透明体断面の中心付近にすることが最良であり、ま
た、ＬＥＤ４の光軸は透明体３の長さ方向と一致させる
と照明体の輝度が最も大きくなる（図６（ａ））。ＬＥ
Ｄ発光部４ａの位置が透明体端面の中心からずれていた
り、光軸が傾いていると照明体の輝度が低下する（図６
（ｂ）、（ｃ））。

【００１５】さらに、ＬＥＤ４の周辺を反射板で覆い、
透明体以外にもれる光を減らすことも照明体の輝度を向
上させるために有効である。もちろん、ＬＥＤと透明体
端面のあいだには光の障害物となるものを設置してはな
らない。

【００１６】透明体の端面に設置するＬＥＤは各１個に
限るものではなく、端面の大きさに余裕があれば２個以
上のＬＥＤを並べて発光させることにより照明体の輝度
を高めることができる。この場合は、並べたＬＥＤの対
称中心を透明体断面の中心付近に置くことが望ましい。
もちろん、１個のチップ上に複数のＬＥＤを集積させた
ものでも同様の効果が得られる。

【００１７】次に、本発明の具体的数値例について説明
する。＜実施例１、比較例１＞透明体として、断面形状４ｍｍ
×８ｍｍ、長さ２３０ｍｍの四角柱を使用した。透明体
の材質は屈折率ｎ_d＝１．５４９１、アッベ数 ν_d＝５
０．１の光学ガラスである。透明体の一側面は日本工
業規格（ＪＩＳ）砥粒粒度＃１０００で砂摺り研磨して
散乱面とし、残りの三側面および両端面はポリッシュ仕
上げとした。散乱面とその両側の面については、白色ツ
ヤ消しラッカーで塗装したステンレス薄板で覆って反射
板とした。

【００１８】透明体の両端には高輝度ＬＥＤ（スタンレ
ー電気社製ＨＰＹ５０６６Ｘ）を各１個設置して光源と
した。ＬＥＤのピーク波長は５７０ｎｍである。本実施
例で使用したＬＥＤは本来図５（ａ）に示す形状である
が、凸レンズ部を削って図５（ｂ）の形状とし、発光部
と透明体端面の距離を０．２ｍｍにまで近づけて使用し
た。ＬＥＤの発光部は透明体端面の中央に設置して、Ｌ
ＥＤの光軸は透明体の長さ方向と一致させた。さらにＬ
ＥＤの周辺をアルミ箔の反射板で覆い、より多くの光が
透明体に送りこまれるようにした。

【００１９】対象物の照度を測定するために、透明体か
ら４ｍｍ離れた位置に光強度計のセンサーを置き、光強
度を測定した。光強度計センサーの受光部の大きさは１
ｍｍ径である。透明体とセンサーの配置を図７に示す。
Ｐ／Ｑの値は２．０である。暗室中で２個のＬＥＤにそ
れぞれ２０ｍＡの直流電流を流して発光させ、光強度計
のセンサーを照明体の長さ方向に移動させて光強度を連
続的に測定した。その結果を図９に示す。

【００２０】また比較例として、透明体と反射板は実施
例１と同じものを使用し、光源のＬＥＤは図５（ａ）に
示す形状の未加工のものを両端に各１個ずつ使用した。
凸レンズ部の頂点を透明体端面の中央に接触させ、ＬＥ
Ｄの光軸は透明体の長さ方向と一致させた。ＬＥＤの周
辺はアルミ箔で覆わなかった。光強度計のセンサーと透
明体の配置は実施例１と同じとし、実施例と同じ条件で
光強度を連続的に測定した。その結果を図９中に「比較
例１」として示した。図９のように、本実施例ではＬＥ
Ｄの発光部を透明体端面に近接させ、かつＬＥＤ周辺を
アルミ箔の反射板で覆ったため、比較例１の場合と比べ
て、照明体の中央部で５０％程度大きい光強度が得られ
た。

【００２１】＜実施例２＞透明体と反射板は実施例１と
同じものを使用した。光源としては、実施例１と同じＬ
ＥＤの凸レンズ部分を削り、発光部を２個並べたものを
使用した（図８（ａ））。並べた２個のＬＥＤ発光部は
透明体端面の中央をはさんで対称に設置して、ＬＥＤの
光軸は透明体の長さ方向に一致させた。さらにＬＥＤの
周辺をアルミ箔の反射板で覆い、より多くの光が透明体
に送りこまれるようにした（図８（ｂ））。光強度計の
センサーと透明体の配置は実施例１と同じである。

【００２２】暗室中で４個のＬＥＤにそれぞれ２０ｍＡ
の電流を流して発光させ、光強度計のセンサーを照明体
の長さ方向に移動させて光強度を連続的に測定した。そ
の結果を図１０に示す。実施例１と比較してＬＥＤの数
を２倍に増やしたため、照明体中央部の照度も約２倍と
なった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の照明体を用いれば、少数のＬＥ
Ｄ光源によって線状の範囲を均一に明るく照明すること
ができる。従って、走査装置のコスト切下げに大きく貢
献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明体の用途としての密着型走査装置
の一例を示す断面図

【図２】従来の棒状照明体の一例を示す側面図および断
面図

【図３】棒状照明体における光線の挙動を、従来構造
（ａ）と本発明（ｂ）について比較説明する断面図

【図４】本発明の一実施例を示す断面図

【図５】（ａ）は凸レンズ部を設けて指向性を良くした
ＬＥＤを透明体の端面に置く場合を表わす図、（ｂ）は
ＬＥＤ発光部を透明体端面に近接させる場合を表わす図

【図６】（ａ）はＬＥＤ発光部が透明体端面の中心付近
に設置され、かつＬＥＤの光軸を透明体の長さ方向と一
致させた状態を表わす図、（ｂ）はＬＥＤ発光部の位置
が透明体端面の中心からずれた状態を表わす図、（ｃ）
はＬＥＤ発光部の光軸が傾いた状態を表わす図

【図７】本発明の実施例１における照明体とセンサーの
配置を説明する断面図

【図８】（ａ）は本発明の実施例２における２個並べた
ＬＥＤを説明する図、（ｂ）は本発明の実施例２におけ
る光源の透明体端面への取り付け状態を説明する図

【図９】本発明の実施例１と比較例１における光強度分
布を表わす図

【図１０】本発明の実施例２における光強度分布を表わ
す図

【符号の説明】

１・・・密着型走査装置１ａ・・・カバーガラス１ｂ・・・ＬＥＤアレイ照明系１ｃ・・・レンズアレイ結像光学系１ｄ・・・センサー２・・・原稿３・・・棒状透明体３ａ・・・光散乱面４・・・ＬＥＤ４ａ・・・ＬＥＤの発光部５・・・照明すべき対象物６・・・反射板７・・・光強度測定用センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状の透明体の一部側面を光散乱面、残
りのすべての面を平滑面とし、かつ透明体の片側もしく
は両側の端面に光源を配置することにより上記散乱面を
発光面となす照明体において、光源として発光ダイオー
ドを使用し、かつ以下の条件を満たすことを特徴とする
棒状照明体。透明体の断面形状を長方形とし、その短辺をなす一面
を光散乱面とし、かつ長方形の長辺と短辺の比率を１．
５以上とする。光散乱面を、照明すべき対象物の反対側に配置するこ
とにより、光散乱面から射出された光線が透明体内部を
透過してから対象物を照射する様に配置する。透明体の両端面および照明すべき対象物と向かい合う
面を除く各面に近接させて反射板を設置する。発光ダイオードの発光部分は透明体端面と密着させる
かあるいはごく近接させて透明体断面の略中央に置き、
かつ発光ダイオードの光軸と透明体の長さ方向を一致さ
せる。発光ダイオードの周辺を反射板で覆う。
【請求項２】前記光源として、発光ダイオードを透明体
の両端面にそれぞれ２個以上並べた請求項１に記載の棒
状照明体。