JPS63108332A - 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、ファクシミリ装置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、ファクシミリ装置等の事務機
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（以下、高輝線状光という）を
得ることができるものであることが望ましい。

このような要求に応じる高ＩＩ線状光用の光源として、
本出願人は先に特願昭６０−２８４１１５号として、ス
リット付円筒鏡に被覆された光伝送用ロッドをもちいた
光源ユニットを提案している。この光源ユニットは、被
取付体に取付けられる基台と、この基台に支持されると
ともに、一端面に軸方向内方に反射面を有する反射鏡を
設け、かつ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を設けた光伝送用ロッド
と、この光伝送用ロッドを被覆するとともに、光伝送用
ロッドに形成された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と、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
とより構成されている。

以上の構成において、ランプを点灯すると、ランプから
放射された光が、光伝送用ロッドの端面に集光されつつ
入射される。入射された光は、拡散縞によって、スリッ
トから一次ビーム光のみが照射される。これにより、平
行光線に近い光量ムラのない均一な線状光、すなわち高
輝線状光を得ることができる。また、二次ビーム光は、
スリット付円筒鏡により、光伝送用ロンド内の拡散縞へ
反射されて、再度−次ビーム光として利用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記した特願昭６０−２８４１１５号公報に示
された光源ユニットによれば、スリット付円筒鏡が単に
同心円状に光伝送用ロッドを被覆しているため、二次ビ
ーム光を効率よ（拡散縞へ反射するために反射面の曲率
を最適曲率に選定すると、スリット付円筒鏡が大型化し
、ひいては光源ユニット全体が大型化するという欠点が
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、二次ビー
ム光を効率よく拡散縞へ反射させて、−次ビーム光とし
て有効に利用するとともに、光源ユニット全体を小型化
するため、二次ビーム光の反射面のみ最適曲率に形成し
たスリット付反射鏡を有した光源ユニットを提供するも
のである。

すなわち、この光源ユニットは、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を
設けた光伝送用ロッドと、前記光伝送用ロッドに形成さ
れた前記拡散縞と対向する位置にスリットを有し、かつ
前記拡散縞に対向するスリット部分が前記光伝送用ロッ
ドに最も隣接した位置にあり、スリットから外方へ離れ
るに従って前記光伝送用ロッドからも離間するような曲
率たる最適曲率に形成された反射面を有するとともに、
前記反射面以外は前記光伝送用ロッド近傍に添設するよ
うに形成されたスリ７）伸反射鏡と、少なくとも前記光
伝送用ロッドの一端面に光を入射する光源とを配設する
ようにしたものである。

〔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（ａ）、　（ｂ）及び（Ｃ）は、本発明による光
源ユニットの一実施例を示し、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
れるとともに、後述するサポート１２Ｌ、　１２Ｒの脚
部１４Ｌ、　１４Ｒ及びスリット付反射鏡１６の脚部１
８を嵌入固着するための孔２０及び溝２２（なお、脚部
１４Ｒは、溝２２と嵌入固着される。）を有した基台１
０と、光伝送用ロッド２６を貫孔２８に密着挿通して支
持するとともに、基台１０及びスリット付反射鏡１６と
係合同着される脚部１４Ｌ、１４Ｒ及び突部３０Ｌ、３
０Ｒを有した左右一対のサポー）１２Ｌ、　１２Ｒと、
基台１０の孔２０と係合する脚部１８及びサポート１２
Ｌ、１２Ｒの突部３０Ｌ、３０Ｒと係合する切欠３２を
有するとともに、頂部にスリット３４を有した内面が鏡
面状の略逆Ｕ字形のスリット付反射鏡１６とを有してい
る。

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２６の外周面には、軸方向に直線細縞状に高屈折率
の微粉体を塗付して拡散縞３６が形成されるとともに、
一端面には光伝送用ロッド２６の内面に反射面を有する
反射鏡が設けられている。なお、前記拡散縞３６は、組
み立てた状態で、スリット３４とは反対面に位置するよ
うになり、孔２０と貫通係合した脚部１８は、基台１０
の底面で折曲されて固定される。光伝送用ロッド２６の
反射鏡を有する端面とは反対側の端面には、光伝送用ロ
ッド２６への有効入射光以外の散乱光を再びランプ４０
のランプ反射鏡４２へ戻すための反射面を有した反射器
４４が取り付けられている。

ランプ４０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４０及び反射鏡４２として、反射鏡付ハロゲン
電球を使用した。

ランプ４０よりの光が集光されつつ、光伝送用ロッド２
６の反射鏡を有しない端間よりその内部に入射された光
は、光伝送用ロッド２６内で全反射を繰り返しながら軸
方向へ伝送され、反射鏡まで至った伝送光は、この反射
鏡により反射される。光伝送用ロッド２６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３６
が形成されているため、光伝送用ロッド２６を伝送され
た伝送光及び反射鏡により反射された反射光は、拡散縞
３６により光伝送用ロッド２６内に拡散反射され、更に
光伝送用ロフト２６のレンズ作用によ・り拡散縞３６と
反対方向に指向性をもって放出される。第２図は光伝送
用ロッド２６のレンズ作用を示す原理説明図であり、拡
散縞３６は、光伝送用ロッド２６外川面に密着した円弧
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３６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３６の円弧形状に伴う指向特性に
より、光伝送用ロッド２６の中心軸４６に一度集束して
から出射される成分と、中心軸４６に集束しないその他
拡散光のうちで、光伝送用ロッド２６のレンズ作用によ
り角度を減じて拡散縞３６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４６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、光伝送用ロフト２６から放
出されない入射光は光伝送用ロッド２６内で全反射を繰
り返し、再度拡散縞３６により拡散反射されて光伝送用
ロッド２６外に放射される。このように、光伝送用ロッ
ド２６内の伝送光及び反射光は、その伝送途中及び反射
途中において順次拡散縞３６により、これにそって、か
つこの拡散縞３６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２６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
は指向性が強く、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。

高輝線状光源として有用であるのは、光量レベルが強く
、光量分布も均一である一次ビーム光Ａである。二次ビ
ーム光Ｂは、臨界角に近づくにつれて光伝送用ロッド２
６から周囲媒質へ出射する際、光伝送用ロッド２６内部
への界面反射成分が増大し光量レベルが低下するととも
に、出射角も臨界角近傍を除き広がる傾向となる。

従って、この２次ビーム光Ｂを再び拡散縞３６へ戻し、
１次ビーム光Ａに変換せしめることにより、−次ビーム
光Ａの光量の増大を図ることができるものである。スリ
ット付反射鏡１６は、そのため、光伝送用ロッド２６か
らの出射光が再度同一光路を返って拡散縞３６まで戻る
ような曲率を有するように決定されるものである。但し
、その際に、第３図に示されるように、出射光が光伝送
用ロッド中心軸４６より外側へ漏れるにつれて、反射光
がロッドへ再入射する角度αが大（α２〉α１）となり
、光伝送用ロッド２６表面での反射ロスが増える。その
ため、αが大の領域での効果は相対的に減少する。この
ことより、１次ビーム光Ａ近傍におけるスリット付反射
鏡１６の曲率が重要となり１、以下のように決定される
ものである。すなわち、光伝送用ロッド２６の出射光特
性は光伝送用ロッド断面図において座標系を第４図の様
に定め、第１象限について考えると、拡散縞（３６）　
Ｑ点より発し任意Ｐ点よりロッド２６の周囲媒質ｎ２中
に出射する光束について関係式を求めると、 Ｙ＝ｊａｎ（α−ｔ、）Ｘ＋　（Ｙ、−ｔａｎ（α−１
ｚ）　・Ｘｐ）　−（１）但し、Ｘｐ＝Ｒｃｏｓα、Ｙ
ｌ、＝Ｒｓｉｒ＋αとなる。なお、第４象限ついては、
上記第１象点を第４図の様にＦ　（ｘｒ　、　Ｏ）とす
れば（１１式より、 ５ｈｎｅｌｌの法則より、 ｎ、　　・５ｉｎｉ、＝ｎ、　　・５ｉｎｉ、であるか
ら、ｉｔ”９０’より臨界角ｔｉｃは、 ｔｚ＜９ｏ”において１８は、 またＲＭ　＝　ｌ　ｘ、ｌ　＋Ｒ＋δ　　　　・・・（
５）α　＝２１．　　　　　・・・（６） 出射光はｆｌ＜ｆｉｃ又はα＜２１ＩＣの範囲に限定さ
れる。

（２）、（４）、（５）及び（６）式よりＲＭをαに関
して整理すると、 ＋１〕＋δ　　　・・・（７） となり、所望の円筒鏡曲率半径ＲＮが算出される。

例えば、 ｎ＋　−１，４６（石英ロッドの屈折率）ｎ、　−１，
０（ロッドが接する媒質［空気」の屈折率） 従って、αく±８６．４６°の範囲が出射光として寄与
する。

δ＝１ｈｎ）について １）　Ｒ＝３　ｈｎ） ２）　Ｒ＝５　（１Ａｌ） ３）Ｒ＝７．５（龍） 夫々の場合について計算した結果は別表１の通りである
。計算結果よりα≦５０°の範囲において反射鏡の曲率
数値は余り変化せず平均値で代表させることが実用的で
あることがわかる。

また、 ｎ、　＝１．４９　（アクリル樹脂ロッドの屈折率）と
して場合は、αく±８４．３°の範囲で出射光として寄
与する。

δ＝１　（龍）について ４）　Ｒ＝３　（ｗｍ） ５）Ｒ＝５　（ｍ） ６）　Ｒ−７，５（龍） 夫々の場合について計算した結果は、別表２の通りであ
る。これらのことより、０≦α＜２０゜程度の範囲の出
射光は、１次ビーム光とほぼ重複し、そのまま反射鏡１
６のスリット３４を通過して外部へ出光させることにな
る故、曲率ＲＭの値は±２０°＜αく±５０”程度の範
囲を主体的に考慮すれば良い。

従って反射鏡１６のスリット３４を通過しない光束をを
効に拡散縞３６へ戻して再反射させるのに適した反射鏡
１６の形状はエアギャップδを１鶴とした場合、近位的
に下記曲率半径で代表させることができる。

１）石英ロッドの場合 ■　Ｒ，４＝１２．５（ｗ）　　、（Ｒ−３ｍ）■　Ｒ
Ｍ　＝２０　　（ｍ）　　　（Ｒ−５ｗｌ）■　　　　
Ｒエ　　＝３０　　　　　（鶴’）　　　　　　　（Ｒ
−７，５１ｍ）２）アクリル樹脂ロッドの場合 ■　ＲＭ　−１３（ｍ）　　　（Ｒ−３ｍ）■　ＲＭ　
＝２１　　（ｆｌ）　　　（Ｒ＝　５龍）＠　　ＲＭ＝
３２　　（ｍ）　　　（Ｒ＝７．５ｍ）また、第４図の
ロッド断面図において、中心軸に対する出射 限られるのでスリット付反射ｆｉ１６は出射光に面した
部分のみ最適曲率で構成されていればよく、第４図に示
すように、スリット付反射鏡１６の反射面は、拡散縞３
６に対向するスリット３４の部分がロッド２６に最も接
近した位置にあり、スリット３４から離れるに従ってロ
ッド２６からも離間するような曲率たる最適曲率を有し
た反射面に形成されている。そして、反射面以外は、い
かなる曲率でも良いため、コンド２６近傍に添設するよ
うにして、スリット付反射鏡１６を小型化している。

また、出願人による実験によると、光伝送用ロフト１６
の材質として、溶融石英を使用し、ウッド径１０闘、拡
散縞３６の縞幅を３ｍとした場合に、スリット３４の幅
と縞幅との間には以下のような関係があり、別表３の結
果を得た。

但し、実験方法として、第５図に示す方法により、光量
レベルの計測にはマルチモード光通信用石英ファイバー
（コア径５０μ、クラツド径１２５μ、受光角２θ＝２
０°のもの）を使用し、光軸中心に対して垂直方向にス
キャンした。測定距離は、円筒鏡外面より５龍とした。

実験結果より、スリット３４からの出射光量の分布特性
図を示すと、第６図のようになり、従って、スリット３
４の幅と縞幅との関係は、実使用に際しては、（３）と
するのが特性上及び安定性の点で好ましく、鋭い指向特
性と最大の光量レベルを得るには（２）の如くスリット
幅を多少狭くした方が良い。

なお、９０％出射光量分布幅と云うのは第７図中のＸの
ことで、光量レベル９０％以上の出射幅を示す。

以上の構成において、ランプ４０を点灯すると、ランプ
４０により放射された光が直接またはランプ反射鏡４２
及び反射器４４を介して、光伝送用ロフト２６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３６
によって、スリット３４から一次ビーム光Ａのみ出射さ
れ、平行光線に近い光量ムラのない均一な線状光を得る
ことができる。

二次ビーム光Ｂは、スリット付反射鏡１６により、光伝
送用ワンド２６内の拡散縞３６へ反射されて、再度−次
ビーム光として利用される。

第８図（ａ）、　（ｂ）及び（Ｃ）には、スリット付反
射鏡の他の実施例が示されており、符号２１６．３１６
゜４１６で示されている。要は、出射光が反射する部分
（反射面）のみ、最適曲率を有した形状、すなわち、ス
リット３４近傍が光伝送用ロッド２６に量も隣接してお
り、スリット３４から離れるに従って、光伝送用ロッド
２６から離間していく形状であればよく、反射面以外は
適宜選択することができる。

また、第９図は、スリット付反射鏡１１６と基台１００
とを一体成形としたものであって、このものにあっては
、効率よ（生産可能となる。

さらにまた、第１０図に示すように、光伝送用ロフト４
の一端面に設けられた反射鏡に代えて、一端面に光を入
射するランプを設けても良い（すなわち、光伝送用ロッ
ド４の両端にランプを配設する）こと勿論であり、この
ものにあっては、軸方向に対して、より効果的な光量分
布　４を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明による光源ユニットによれば、
外周面に高屈折率の微粉体を軸方向に直線細線状に付着
して形成した拡散縞を設けた光伝送用ロッドと、前記光
伝送用ロッドに形成された、前記拡散縞と対向する位置
にスリットを有するとともに、前記拡散縞に対向するス
リット部分が前記光伝送用ロッドに最も隣接した位置に
あり、スリットから外方へ離れるに従って前記光伝送用
ロフトからも離間するような曲率たる最適曲率に形成さ
れた反射面を有したスリット付反射鏡と、少なくとも前
記光伝送用ロッドの一端面に光を入射する光源とを有す
るようにしたため、二次ビーム光を効率よく拡散縞へ反
射させて、−次ビーム光として有効に利用することがで
きるとともに、光源ユニット全体を小型にすることがで
きるので、装置への取付性を極めて向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、ｔａ）は要部分解斜
視図、（ｂ）はユニット化した状態の正面図、（Ｃ）は
Ｃ−Ｃ線断面図、第２図は光伝送用ロッドのレンズ作用
を示す原理説明図、第３図は出射光と反射鏡の曲率との
関係を示す説明図、第４図は所望の円筒鏡曲率半径につ
いての関係式を求めるための説明図、第５図は拡散縞の
縞幅とスリットの幅との関係を示す実験においての光量
レベル計測方法を示す説明図、第６図はスリットからの
出射光量の分布特性を示す説明図、第７図は９０％出射
光量分布幅を示す説明図、第８図（ａ）、　（ｂｌ、　
（Ｃ）はスリット付反射鏡の他の実施例を示す断面図、
第９区はスリット付反射鏡と基台とを一体成形にしたも
のを示す断面図、第１０区は、光伝送用ロッドの両端に
ランプを配設した実施例を示すユニット化した状態の正
面図。 符号の説明 １０・・・基台　　　　　　１２Ｌ、　１２Ｒ・・・サ
ポート１４Ｌ、　１４Ｒ・・・脚部　　１６・・・スリ
ット付反射鏡１８・・・脚部　　　　　　２０・・・孔
２２・・・溝　　　　　　　２６・・・光伝送用ロッド
２８・・・貫孔　　　　　　３０Ｌ、　３０Ｒ・・・突
部３２・・・切欠　　　　　　３４・・・スリット４０
・・・ランプ　４２・・・ランプ反射鏡　４４・・・反
射器１１６．２１６，３１６．４１６・・・スリット付
反射鏡ｎ＋・・・伝送ロッドの屈折率 Ｒ２・・・ロッド周囲媒質の屈折率 δ・・・ロッド、円筒鏡間のエアギャップＲ・・・伝送
ロッドの半径 Ｒ４・・・所望の円筒鏡曲率半径 Ｑ・・・拡散縞位置　　　Ｆ・・・出射光の見掛は焦点
特許出願人　　近藤シルバニア株式会社同　　　　　日
本石英硝子株式会社 代理人　弁理士　　松　　原　　伸　　２同　　　　同
　　　　村　　　木　　清　　　旬間　　　　同　　　
　上　　　島　　　淳　　　−α（ｄｅｄ　　　　　　
　　　　Ｒ＋＋　（龍）α１ｄｅａｌ　　　　　　　　
　Ｒ＋＋　ｆｕｅｌα（ｄｅｇｌｎｍＩロー） 別表　２ ｅ（ｄａｄ　　　　　　　　　Ｒ＋＋　＋ａｓ１ｇｆｄ
ｅａ）Ｒｍ＋ｍａｌ α（ｄｅｄ　　　　　　　　　Ｒ，（−・）別表３ 第１図 第４図 Ｙ 第５図 第７図　　　　　　第９図 第８図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）　
　　　　　　　　　　　　　　　　（ｃ）第１０図 ６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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を設けた光伝送用ロッドと、 前記光伝送用ロッドに形成された前記拡散縞と対向する
   位置にスリットを有し、かつ前記拡散縞に対向するスリ
   ット部分が前記光伝送用ロッドに最も隣接した位置にあ
   り、スリットから外方へ離れるに従って前記光伝送用ロ
   ッドからも離隔するような曲率たる最適曲率に形成され
   た反射面を有したスリット付反射鏡と、 少なくとも前記光伝送用ロッドの一端面に光を入射する
   光源とを有することを特徴とする光源ユニット。