專利名稱：導光體、線狀照明裝置及圖像讀取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及導光體、線狀照明裝置以及裝入有該線狀照明裝置的緊湊型及縮小型的圖像讀取裝置(圖像傳感器)。
背景技術：
傳真裝置，復印機，圖像掃描裝置等圖像讀取裝置具有在主掃描范圍內(nèi)對原稿面進行線狀照明的線狀照明裝置。該線狀照明裝置使從呈棒狀或板狀的透明導光體的端面入射的光在內(nèi)表面反射，并從出射面射出。
上述線狀照明裝置由于在導光體的一端或兩端配置LED等發(fā)光元件，因而從端部射出的光量大，沿主掃描方向的照度容易不均勻。
因此，在專利文獻1中，提出了下述方案在導光體的一面印刷并涂敷白色顏料形成光散射圖型，并使該光散射圖型的寬度向發(fā)光單元慢慢縮小。另外，在專利文獻2提出了，使形成在靠近發(fā)光單元一側的端部的光散射圖型呈不連續(xù)形狀。
在印刷并涂敷上述白色顏料來形成光散射圖型的方法中，由于采用絲網(wǎng)印刷，因此，絲網(wǎng)網(wǎng)眼的緊密度、溫度、濕度、基于溶劑的稀釋度或因靜電引起的涂料的飛散等諸多因素的影響，致使轉印點的大小發(fā)生變化，不能在多數(shù)導光體的表面再現(xiàn)最佳的光散射圖型，生產(chǎn)的成品率降低。再者，進行絲網(wǎng)印刷時，要得到滿意的均勻性必須反復修改、制作，導致消耗時間和費用。
為了消除上述缺陷，在專利文件3中，提出了在導光體的里面(底面)形成由三角形的凹凸面構成的光反射部的方案。
專利文獻1特開平8-163320號公報專利文獻2特開平10-126581號公報專利文獻3特開平2001-242322號公報圖12為形成作為光反射部的三角形狀的凹凸面時，照射光的散射的說明圖，從LED等發(fā)光元件射出的光自導光體的端面向導光體內(nèi)入射，在三角形的凹凸面反射并到達出射面，以比全反射角小的角度入射到該出射面的光透過出射面射出，以比全反射角大的角度入射的光再次返回到導光體內(nèi)。
這里，在靠近入射端的地方，由于入射到三角形凹凸面的角度不固定，所以反射角度也不固定，光以一定程度均勻的強度射出。但如果離入射端面的距離變大，則入射到三角形的凹凸面處的入射角度幾乎固定，反射角度也幾乎固定，射出的光強度將產(chǎn)生偏差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的導光體，形成了其軸線與導光體的長度方向正交的筒狀凹面并作為光反射部。另外，本發(fā)明所涉及的其它導光體形成了微細凹球面作為光反射部。
這樣，通過采用球面等曲面反射面作為光反射部，從而即使入射到光反射部的光的角度稍微偏移，反射角度也會變化很大，因而，出射光的強度變得均勻。而且，由于不是作為光散射部而是作為光反射部，由此能夠提高反射光的方向性。即，當形成了如專利文獻1所述的光散射圖型時，從導光體的端面看，從出射面射出的光束擴散并成為光量不均勻的原因，但尤其是形成筒狀凹面時，可以使出射光具有方向性。
特別地，在側面和底面間之間取C形面來形成平面部作為導光體的形狀時，由于該平面部作為對出射面的反射面的作用較小，故在底面部形成的光反射部作為圓筒或橢圓筒形的凹面最好分散主掃描方向的光的反射角度。
另外，當導光體的形狀采用兩側面愈靠近底面曲率愈大的曲面時，該兩側面作為對出射面的反射面的作用變大，在底面部形成的光反射部為微細的凹球面，并且最好整體上分散光的反射角度。
在上述光反射部的形成區(qū)域中，采用沿導光體的長度方向連續(xù)形成筒狀凹面或者連續(xù)形成微細凹球面的結構。但在設置發(fā)光元件一側的導光體端部附近，上述光反射部的形成區(qū)域的寬度與導光體中央部的寬度相比，更加向端部慢慢縮短或者使形成區(qū)域中斷，由此實現(xiàn)光量的均勻。此外，可以考慮使上述微細凹球面的排列緊密，但不僅限于此。
可以在上述導光體的出射面設置控制出射光的焦點位置的透鏡或棱鏡片等衍射光學元件，或者在導光體的端面設置用于將來自發(fā)光單元的光導向上述反射部的透鏡或棱鏡片。上述透鏡根據(jù)目的可以使用凸透鏡、凹透鏡、菲涅爾(Fresnel)透鏡。聚光時使用凸透鏡，使光發(fā)散時使用凹透鏡。
另外，組合導光體和發(fā)光單元而構成的線狀照明裝置可以認為是將導光體安裝在具有發(fā)光單元的箱體內(nèi)以便使出射面露出的裝置，或者是在導光體的端面處直接安裝了發(fā)光單元的裝置，再有，裝入在發(fā)光單元內(nèi)的RGB三基色的發(fā)光元件可以考慮配置成與導光體底面的中心線距離相等的結構、以及離導光體底面等距離配置的結構，而且，也可以在發(fā)光單元的背面?zhèn)扰渲梅瓷淦鞯确瓷溲b置。
并且，線狀照明裝置可以采用不僅在一端亦可在兩端配置了光源單元的結構。另外，裝入了上述線狀照明裝置的圖像讀取裝置無論僅包含有1個線狀照明裝置還是包含了2個上述線狀照明裝置的情況均包含在本發(fā)明中。
基于本發(fā)明所涉及的導光體，可以在導光體成形時一體地形成光反射部，與基于絲網(wǎng)的圖形印刷相比，制作容易并能夠降低成本。
另外，與形成作為光反射部的三角凹凸面的現(xiàn)有技術相比，沿主掃描方向(導光體的長度方向)的照射光的強度均勻，無光量不均，且可以消除光量的不足。


圖1是本發(fā)明所涉及的裝入了作為線狀照明裝置的一部分，即導光體的圖像讀取裝置的剖面圖。
圖2是同一導光體的斜視圖。
圖3是本發(fā)明所涉及的裝入了導光體的線狀照明裝置的作用之說明圖。
圖4是導光體的另一實施例的斜視圖。
圖5是圖4的放大圖。
圖6是導光體的其它實施例的斜視圖。
圖7是線狀照明裝置的其它實施例的示意圖。
圖8是線狀照明裝置的其它實施例的示意圖。
圖9是其它實施例所涉及的圖像讀取裝置的剖面圖。
圖10是表示實施例1所涉及的導光體與現(xiàn)有導光體在主掃描方向的照度比的圖表。
圖11是表示實施例2所涉及的導光體與現(xiàn)有導光體在主掃描方向的照度比的圖表。
圖12現(xiàn)有的基于三角凹凸部進行反射的說明圖。
具體實施例方式
以下，基于

本發(fā)明的實施方案。圖1為本發(fā)明所涉及的裝入了作為線狀照明裝置的一部分，即導光體的圖像讀取裝置的剖面圖，圖2為同一導光體的斜視圖。
在圖像讀取裝置中，在形成于框架1(殼體)的凹部1a，1a上配置有線狀照明裝置10，10，在底部安裝具有光電轉換元件(線狀圖像傳感器)2的傳感器基板3，而且在框架1的中央部安裝有使來自線狀照明裝置10的照射光中來自原稿的反射光向上述光電轉換元件2聚光的等倍成像用的透鏡陣列4。此外，在圖示例中，設置有一對線狀照明裝置10，僅設置一個亦可。
在上述透鏡陣列4中，重合多個透鏡片(圖中為2個)構成直立等倍透鏡(正立等倍レンズ)，各透鏡片中多個微小透鏡以規(guī)定間距規(guī)則地成二維排列。通過使用上述結構的透鏡陣列4，從而可以抑制因透鏡光軸與圖像傳感器(光接受元件)的偏離造成的光量級別的降低，還可以防止讀入線狀圖像時發(fā)生圖像失真。另外，透鏡陣列4還可使用棒狀的透鏡陣列。
線狀照明裝置10在白色箱體12中填裝呈棒狀或者板狀的丙烯樹脂制成的透明導光體11，該箱體12的一端安裝有光源單元13。另外，由于光源單元13安裝于箱體12內(nèi)，因此，在圖2中以假想線來表示。該光源單元13具有RGB三基色的LED13a、13b、13c，將導光體11填裝于白色箱體12的狀態(tài)下，設定為從導光體的底面中心線到各LED13a、13b、13c的距離相等?；谶@樣的設置，可以抑制光強度的偏差。
上述LED13a、13b、13c可以配置為分別距離導光體11的底面距離相等。即，可以配置為從底面到各LED13a、13b、13c的垂線的長度相等。
導光體11的端面形狀呈六角形。即，由作為出射面的上面11a、兩側面11b、11c、底面11d、及取兩側面與底面間的C面形成的平面部11e、11f構成了周面。
上述導光體11的周面全部由平面形成，在底面11d處形成有將從端面入射的光沿長度方向均勻分布的光反射部14。該光反射部14的形成區(qū)域在靠近光源單元13側成島狀不連續(xù)，由此主掃描方向的光強度變得均勻。
上述光反射部14的各形成區(qū)域由多個筒狀凹面15構成，該筒狀凹面15的軸線與導光體的長度方向(主掃描方向)正交。如圖3所示，筒狀凹面15的截面形狀為，例如，將直徑0.09mm的圓在0.01～0.02的范圍內(nèi)重合而形成的深度為0.02～0.03mm的圓弧。
由于光反射部14由筒狀凹面15構成，由此，如果從導光體11的內(nèi)部看去，則形成了筒狀凸面的反射面。其結果，如圖3所示，由于來自光源單元13的光的入射角偏移若干，從而筒狀凸面處的反射角變化很大。尤其是，作為現(xiàn)有例子所示的三角凹凸部處的反射如果自光源單元偏離，則向三角凹凸部的入射角幾乎固定，因而反射角也確定，沿主掃描方向難以形成均勻反射，通過采用如該實施例的筒狀凹面15，無遺漏地向作為出射面的上表面11a反射，因此形成均勻反射。
圖示例中表示了作為筒狀凹面15的形狀之圓弧的一部分，也可以是橢圓弧的一部分，或者也可以將二者進行組合。
圖4為導光體的另一實施例(實施例2)的斜視圖，圖5為圖4關鍵部分的放大圖，在該實施例中，將微細的凹球面16緊密地連續(xù)形成光反射部14的各形成區(qū)域，同時使左右的兩側面11b、11c呈曲面。作為曲面可以考慮橢圓面、拋物面等，并且可以令左右側面的曲率不同以增大焦點深度。
凹球面16的截面形狀與上述的筒狀凹面15一樣，例如為，將直徑0.09mm的圓在0.01～0.02的范圍內(nèi)重合形成的深度為0.02～0.03mm的圓弧。
將光反射部14作為微細凹球面16時，由于自端面入射的光不僅在作為出射面的11a也在左右側面11b、11c反射，所以左右的側面11b、11c不象上述實施例1那樣采用平面，而是也可以采用對出射面的反射面起作用的曲面效率更高。
圖6為導光體11的另一實施例的斜視圖，在該實施例中，沿主掃描方向連續(xù)形成構成光反射部14的筒狀凹面15，同時在光源單元13一側，縮短其寬度方向的尺寸，從而實現(xiàn)了反射光量的均勻化。
另外，在圖6所示實施例中，在導光體11的端面設置凹部17，并將光源單元13嵌入該凹部。因此，該實施例中，去掉箱體來構成線狀照明裝置10。此外，當將光反射部14作為微細凹球面16時，也可以考慮與圖6同樣的其它實施例。
圖7為線狀照明裝置的其它實施例的示意圖。該實施例中，在與導光體11的光源單元13方向相對的端部設置凸透鏡20或者棱鏡片，將自光源單元13的入射光導向光反射部14。
圖8也是線狀照明裝置的其它實施例的示意圖，在該實施例中，在光源單元13的背面一側配置反射器21，并使來自光源單元13的光全部入射至導光體11內(nèi)。
圖9為其它實施例所涉及的圖像讀取裝置的剖面圖，在該實施例中，使用上述圖6的線狀照明裝置10，在形成于框架1(殼體)的凹部1a處直接固定有線狀照明裝置10。
而且，在該實施例中，在導光體11的底面11d處粘貼反射片18以提高反射效率，同時在作為出射面的上表面11a處粘貼棱鏡片19以提高出射光的方向性。
圖10及圖11為表示實施例1以及實施例2所涉及的導光體與現(xiàn)有的導光體在主掃描方向的照度比的圖表。另外，現(xiàn)有例1為在圖2所示形狀的導光體中采用白色涂料作為光反射部的裝置，現(xiàn)有例2為在圖4所示形狀的導光體中采用白色涂料作為光反射部的裝置。由這些圖表可知，本發(fā)明涉及的導光體與現(xiàn)有的導光體相比，照度比大幅度提高。
本發(fā)明涉及的線狀照明裝置及圖像讀取裝置可有效地作為復印機，傳真機等使用。
權利要求
1.一種將自端面入射的照射光通過設置于底面的光反射部反射后從出射面射出的呈棒狀或者板狀的導光體，其特征在于其軸線與導光體的長度方向正交的筒狀凹面沿長度方向連續(xù)地形成在所述光反射部。
2.如權利要求1記載的導光體，其特征在于在該導光體的底面與兩側面之間通過取C形面形成了平面部。
3.如權利要求1或權利要求2中記載的導光體，其特征在于在導光體的至少一個端部附近，形成了所述筒狀凹面的區(qū)域的寬度比導光體中央部的寬度小，或者形成區(qū)域發(fā)生中斷。
4.一種將自端面入射的照射光通過設置在底面的光反射部反射后從出射面射出的呈棒狀或板狀的導光體，其特征在于在所述光反射部上連續(xù)地形成有微細凹球面。
5.如權利要求4記載的導光體，其特征在于該導光體的兩側面為越靠近底面曲率越大的曲面。
6.如權利要求4或權利要求5中記載的導光體，其特征在于在導光體的至少一個端部附近，形成了所述微細凹球面的區(qū)域的寬度比導光體中央部的寬度小，或者形成區(qū)域發(fā)生中斷。
7.一種線狀照明裝置，其特征在于將權利要求1至權利要求6中記載的導光體裝入到具有發(fā)光單元的箱體內(nèi)使出射面露出。
8.一種線狀照明裝置，其特征在于在權利要求1至權利要求6中記載的導光體的至少一個端面上直接安裝了發(fā)光單元。
9.如權利要求7或權利要求8中記載的線狀照明裝置，其特征在于所述發(fā)光單元具有RGB三基色的發(fā)光元件，這些發(fā)光元件距導光體底面的中心線距離相等。
10.如權利要求7或權利要求8中記載的線狀照明裝置，其特征在于所述發(fā)光單元具有RGB三基色的發(fā)光元件，這些發(fā)光元件距導光體底面距離相等。
11.如權利要求7或權利要求8中記載的線狀照明裝置，其特征在于在所述發(fā)光單元的背面一側配置有反射器。
12.一種圖像讀取裝置，其特征在于具有權利要求7至權利要求11中記載的線狀照明裝置、由光電轉換元件構成的線狀圖像傳感器、以及使來自所述線狀照明裝置的照射光中來自原稿的反射光向所述線狀圖像傳感器聚光的透鏡陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光量均勻性良好的導光體、線狀照明裝置以及圖像讀取裝置。其解決方法為通過以筒狀凹面15構成光反射部14，由此從導光體11的內(nèi)部來看形成了筒狀凸面的反射面。其結果，由于來自光源單元13的光的入射角產(chǎn)生若干偏移，造成筒狀凸面處的反射角變化很大。尤其是，作為現(xiàn)有例子示出的三角凹凸部分的反射如果偏離光源單元，則對三角凹凸部的入射角幾乎一定，從而反射角也確定，沿主掃描方向難以進行均勻反射，但是，如該實例所示那樣通過筒狀凹面15，無遺漏地地向作為出射面的上表面11a反射，因而形成均勻反射。
文檔編號F21V8/00GK1702484SQ20051007595
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權日2004年5月26日
發(fā)明者根本浩之, 巖瀨世彥, 竹內(nèi)秀光, 岸本隆 申請人:日本板硝子株式會社