CN102182981A - Led线状光源及读取装置 - Google Patents

Abstract

提供一种LED线状光源及读取装置，包括从棒状导光体的光源周边部射出的光在内的射出光是均匀的，导光体的全长满足作为线状光源所需的有效发光区域程度的长度，本发明的LED线状光源具有端部配置了LED的大致棒状的导光体，其特征在于，该导光体与的作为其长边方向的光轴正交的截面的形状大致为圆弧状，具有包括射出光的光射出面的上表面、及相对该上表面沿光轴平行配置且包括与该上表面相对的反射面的下表面，在和上述导光体的入光端面邻接的外周面的一部分上设置用于使光扩散的扩散体，在形成了上述反射面的导光体的端部附近的导光体外侧设置吸光部件。

Description

LED线状光源及读取装置

技术领域

本发明涉及一种原稿照明装置中使用的LED线状光源及读取装置。尤其涉及一种将LED配置在导光体端部的LED线状光源及读取装置。

背景技术

一直以来，作为原稿照明装置的光源，利用了发光二极管(LED)的技术为人所知。该技术分为以下二种类型：使多个LED跨越原稿面的整个宽度方向地进行配置的阵列型；以及在由透光性的树脂等构成的导光体的端部配置LED，使LED的放射光传送到导光体的类型。近来，随着LED输出的增大，利用导光体的类型受到关注。

作为利用导光体的线状光源，例如包括特开平11-134918。

图7表示上述公报所述的线状光源。LED71配置在导光体72的端部73。使LED71的放射光从端部73入射，在导光体72的内部传送，从沿着长边方向延伸的外表面射出而变为射出光。导光体72上设有由三角波面构成的反射区域74，并具有扩散反射面75，以覆盖反射区域74。并且，在反射区域74和扩散反射面75之间，设有光学不匹配的空间76。

进一步，在导光体72的端面733上设置连接部77，在该连接部77的外周部形成有扩散层771。连接部77的截面形状为圆形，且与导光体72的直径相同或比其小。

专利文献1：日本特开平11-134918公报

在将来自上述线状光源的放射光照射到原稿时，为了保持放射光的均匀性，在上述专利文献1的技术中，提出了以下方案：

(a)在圆筒状的连接部77的外周形成扩散层771，且使导光体72的形状从光源开始逐渐减小的构造；

(b)逐渐增大反射区域74的宽度的构造；

(c)在长边方向上间歇式配置一定宽度的反射区域74的构造。

但是该构造中，因以下原因难以保证来自光源附近的照射光的均匀性。

本发明人试做了和上述装置同样构造的导光体。图6表示导光体72的构成、配置了导光体72的原稿照明装置85的构成、及原稿配置玻璃86上的强度分布。

图6(a)表示从导光体72的入光部侧观察的侧视图。使用的导光体72用透光性的丙烯树脂制造，全长为320mm。导光体72的与作为长边方向的光轴正交的截面的形状大致为椭圆状，由包括射出光的射出面61的上表面62、及和上表面62相对的包括由凹部641及凸部632构成的反射面63的下表面64构成，在导光体72的下表面64中，跨越整体，在与导光体72之间使空气层66介于其间地设置扩散反射面67。并且，导光体72的入光端面上设有圆柱状的突出部68，在其整个外周部上涂布具有光扩散反射性的涂料69。

将使用了LED线状光源的照明装置搭载到复印机、扫描仪等读取装置时，照明装置相对原稿读取区域斜向配置。这是因为，在原稿面的读取区域正下方，为了将来自原稿的反射光取入到CCD等，在紧密结合曝光型装置中配置有自聚焦透镜，在缩小曝光型装置中配置有折返镜等存在机构上的限制。

如图6(b)所示，相对原稿配置用玻璃86(以下仅称为“玻璃”)，导光体72相对其放射光进行聚光的玻璃86上的位置(假想线所示的Y轴的位置)配置在纸面左上侧。通过这一配置，来自导光体72的放射光从相对原稿面斜向倾斜的方向照射。

图6(c)表示图6(b)的A-A’剖视图。导光体72的另一端面722上配置有反射体723，将通过导光体72的内部而到达另一端面722的光通过反射体723进行反射，返回到导光体72。

光源70构成为设置有：放置在基板上的发光二极管701；封固其外周的半球状的封固体702；以及包围该封固体702的具有大致圆锥状的反射面703的反射体704。

图6(b)、(c)的玻璃86上放置的较小的长方形的部件是受光元件88。通过使玻璃86上配置的受光元件88向Z方向移动，可测定玻璃86上的强度分布。

图6(d)表示由受光元件88测定到的从导光体72射出并聚光到玻璃86上的光的强度分布。该图中的纵轴表示，在玻璃86的原稿侧，测定与假想线a的交点a1处的光的强度值，以导光体72的长边方向(Z轴方向)的中央部(Z＝158mm)的强度值为100％时的相对强度(％)，横轴表示玻璃86上的Z轴方向的测定位置(mm)。并且右图表示入光周边部的放大图。

其中，以假想线a为Y轴，以假想线a和玻璃86的原稿侧的交点a1的、从导光体72的入光端面去除了圆柱状的突出部68的位置为原点(0)，使受光元件88从玻璃86上的原点向+Z方向(纸面的右侧方向)和-Z方向(纸面的左侧方向)移动，测定照射到玻璃86侧的光的相对强度(％)(该图中的圆形标记)。

该图所示的测定结果是，从Z＝-10mm开始，射出光逐渐上升，在Z＝2.5mm的位置上获得相对强度135％的峰值。并且可知，直到获得均匀性为止，距离从导光体72的端面73去除圆柱状突出部68的原点有15mm的距离。

如上所述，在导光体72的光源周边部，产生具有射出光的强度峰值的分布，到射出光的强度获得均匀性为止，距导光体72的入光端面需要一定的距离。因此，在专利文献1所述的构成中，难以获得包括光源周边部在内的照射光的均匀性，为了获得均匀性，需要加长导光体的全长，即需要加长线状光源装置。

导光体72的光源周边部的射出光的强度峰值如下文所述进行说明。即，从光源70放射并入射到导光体72内的光分为以下两种光来进行考虑：在导光体72的界面中经过全反射而导光，入射到由凹部631和凸部632构成的反射面63的间接的入射光(间接入射光)；在导光体72的内表面中一次也不反射，直接入射到由凹部631和凸部632构成的反射面63的直接入射光。

在离开光源70的地方，来自任意方向的间接入射光到达反射面63，因此从反射面63向射出面全反射的光、及被反射面63折射并被引导到导光体72外的光，通过位于反射面63后方的扩散反射面67，再次入射到导光体72，并导光到导光体72内，或者从射出面射出。其结果是，变为在原稿面上具有适当的分布的照射形态。

但在光源70的周边，存在来自发光二极管701的光直接入射的直接入射光、及使导光体界面的反射经过数次后被反射面63反射的间接入射光。进一步存在被反射面63折射并引导到导光体72外的光通过位于反射面63后方的扩散反射面67再次入射到导光体并导光到导光体内的光、或从射出面射出的射出光。其结果是，在原稿面上，和射出均匀的光的导光体72的大部分相比，从光源70周边射出的光产生狭窄尖锐强度的峰值。

以上说明了设置由凹部631和凸部632构成的反射面63的情况，向反射面63涂布反光性的涂料也可以说是一样的。

具有该狭窄尖锐强度峰值的射出光因线状光源的安装精度不同，或因读取扫描时的导光体支持基板的振动等，在原稿面中读取的反射光的强度明显变动。进一步出现因原稿浮动、较厚的文件等造成在折叠部分等在深度方向上光量明显变动的问题。

鉴于以上原因，由于难于控制来自光源附近的射出光，所以将狭窄的尖锐强度峰值之后的射出光变平均的区域，作为可读取的发光区域利用。因此难以缩短导光体的全长。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种可获得射出光的均匀性并且紧凑的LED线状光源，上述射出光包括从将发光二极管701配置在导光体72的端面733的LED线状光源的端部73附近射出的光。

第1发明涉及的LED线状光源具有端部配置有LED的大致棒状的导光体，其特征在于，在和导光体的入光端面(使来自LED的光入光的端面)邻接的外周面的一部分上设置用于使光(入光的来自LED的光)扩散的扩散体，在导光体端部的导光体外侧设置有吸光部件。

第2发明涉及的LED线状光源的特征在于，在第1发明中，在和导光体的入光端面邻接的外周面的射出面侧涂布具有光扩散性的涂料。

第3发明涉及的LED线状光源的特征在于，在第1发明中，对和导光体的入光端面邻接的外周面的射出面侧实施用于使光扩散的凹凸处理。

第4发明涉及的LED线状光源的特征在于，在第1发明中，设置有半透明的扩散体，在被与导光体的上表面相对配置的由凹部和凸部构成的反射面折射并被引导到导光体外的光中，该半透明的扩散体使引导到导光体外的光变向。

并且，第5发明涉及的读取装置的特征在于，组装有上述LED线状光源装置。

本发明涉及的LED线状光源的优点是，在将LED配置在导光体的长边方向的端部的光源中，能够获得包括从端部附近射出的光在内的射出光的均匀性，并且导光体的全长满足作为线状光源所需的有效发光长度程度的长度，因此可获得紧凑的线状光源。

根据第1发明的构成，通过与导光体的入光端面(使来自LED的光入光的端面)邻接的外周部的一部分使入射的光线扩散，从而在导光体内可增大入射到入光部附近的反射面的间接的入射光，可从接近导光体入光端部的位置射出更多的光。进一步，使被与导光体的上表面相对形成的反射面折射并被引导到导光体外的光的一部分，通过设在导光体外部的吸收部件进行吸收，从而可减少不均匀的强度区域的部位。

第2发明涉及的LED线状光源中，在第1发明中，向与导光体的入光端面邻接的外周面的射出面侧涂布具有反光性的涂料，从而使入光到导光体内的光线中，到达射出面侧的外周面的光向导光体入光端面附近的反射面方向扩散反射，进一步增大入射到反射面的间接性的入射光。这样一来，由于可从接近导光体入光端部的位置射出，因此可增大从端部放射的光量，结果可形成使导光体的全长接近有效发光长度的紧凑的装置。

第3发明涉及的LED线状光源中，在第1发明中，通过对和导光体的入光端面邻接的外周面的射出面侧实施凹凸处理，使到达射出面侧的外周面的光扩散反射，或扩散透过。扩散反射的光向导光体入光端面附近的反射面方向前进，变为入射到反射面的间接性的入射光。并且，扩散透过的光被反射体反射，再次入射到导光体，上述反射体具有：发光二极管；封固其外周的半球状的封固体；包围该封固体的大致圆锥状的反射面。在此过程中，再次被扩散，向导光体入光端面附近的反射面方向前进，变为入射到反射面的间接性的入射光。因此，可从接近导光体入光端部的位置射出。这样一来，可从接近导光体入光端部的位置射出，因此可增大从端部放射的光量，结果可形成使导光体的全长接近有效发光长度的紧凑的装置。

第4发明涉及的LED线状光源中，在第1发明中，在被与导光体的上表面相对形成的反射面折射并被引导到导光体外的光中，半透明的扩散体使被引导到导光体外的光变向，变向的光透过并扩散，并通过位于后方的扩散反射部件而被反射，再次透过半透明的扩散体，从而可进一步增加扩散成分，降低强度分布的部分性的明暗。

并且，第5发明涉及的读取装置是配置了上述LED线状光源的读取装置，通过从导光体照射均匀的光，可实现良好的重现性、正确的复制等，并且可获得读取装置本身紧凑的效果。

附图说明

图1表示本发明的LED线状光源的第1实施例的构成。

图2表示本发明的LED线状光源的第2实施例的构成。

图3表示本发明的LED线状光源的其他实施例。

图4是表示本发明的LED线状光源的其他构成的概要图。

图5是表示本发明的LED线状光源的其他构成的概要图。

图6表示现有的LED线状光源的构成。

图7是表示现有的LED线状光源的概要图。

具体实施方式

本发明的LED线状光源由大致棒状的导光体构成，具有包括光射出面的上表面、及与上表面相对形成的包括反射面的下表面。

在与导光体的入光端面(来自LED的光入射的端面)邻接的外周面的一部分上，形成有扩散体。进一步，在导光体的反射面中，使一部分光向射出面全反射，并且其他光通过反射面折射，并射出到导光体外。射出到导光体外的光被吸光部件吸收。

其结果是，入光到导光体的光被扩散体扩散，增大了入射到入光部附近的反射面的间接性的光。并且，可从接近导光体的入光端面的射出面射出。进一步，通过吸光部件，可减少不均匀的强度区域的部位。

通过这一构成，可提高从导光体的光源一侧射出的光的均匀性，并且因导光体的全长满足作为线状光源所需的有效发光长度，因此可提供一种非常紧凑的线状光源。

(实施例1)

图1表示本发明的LED线状光源的第1实施例。导光体1由透光性的丙烯树脂制造，全长为320mm。图1(a)表示从与光轴方向正交的导光体1的入光部10观察到的侧视图，图1(b)表示包括受光元件32在内的测定配置图，图1(c)表示图1(b)的A-A’剖视图。

导光体1由包括射出面2的上表面3、和上表面3相对配置的下表面7、及连接上表面3和下表面7的侧面8构成。下表面7上形成有由凹部4和凸部5构成的反射面6。

光源12由放置在基板上的发光二极管13；封固其外周的半球状的封固体14；包围该封固体14，具有圆锥状的反射面15的反射镜16构成。

并且，在来自光源12的放射光入光的导光体1的一个端面上形成突出部17。突出部17是直径5mm、长2mm的圆柱形状。在该圆柱状的突出部17的外周面18上，仅在射出面侧涂布具有透光性的涂料19(扩散体)。涂料19例如是二氧化钛和透明硅树脂的混合体。在导光体1的另一端面20上配置有端部扩散反射体21。通过导光体1的内部并到达另一端面20的光，在该端部扩散反射体21上扩散反射，并再次返回到导光体1。

在导光体1的下表面7和侧面8上，与导光体1之间介有空气层22地配置扩散反射部件23。并且，在稍微离开入光端面的位置，例如在6mm～14mm处，不存在扩散反射部件23，而形成切口部24。到导光体1的入射光到达切口部4时，不被扩散反射，而被支持基板25吸收。扩散反射部件23例如由白色的扩散片形成。具体而言，使用由混入了二氧化钛的细微粒子的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET树脂)构成的白色扩散片，例如東レ(株)制造的ルミラ一E6QD。并且，导光体1和扩散反射部件23通过支持基板25固定。支持基板25例如也可以如下制作：在切口部24上配置黑色的片，或由实施了黑色氧化铝膜处理的铝，或黑色的树脂来制作。

在图1(c)中，玻璃31上放置的小的长方形的部件表示受光元件32。从导光体1放射的光使玻璃31上配置的受光元件32向Z方向移动，从而可测定玻璃31上的光的强度分布。

图1(d)表示玻璃31上的光的强度分布。该图中的纵轴表示，在玻璃31的原稿侧，测定与假想线b的交点b1处的光的强度值，以导光体1的长边方向(Z轴方向)的中央部(以去除圆柱状突出部17的导光体1的光源12侧的位置为0mm时的Z＝158mm的位置)的强度值为100％时的相对强度(％)。并且，横轴表示玻璃31上的Z轴方向的测定位置(mm)。

其中，受光元件32从玻璃31上的原点向+Z方向(纸面的右侧方向)和-Z方向(纸面的左侧方向)运动，测定玻璃31上的光的相对强度(％)(该图中的圆形标记)。此外，以假想线b为Y轴，原点(0)是假想线b和玻璃31的原稿侧的交点b1的位置、且从导光体1的入光端面9侧去除了圆柱状突出部17的位置。

图1(d)表示测定结果。右图表示入光周边部的放大图。由该结果可知，从Z＝-10mm开始，射出光逐渐上升，在Z＝1mm的位置下相对强度变为105％，即，包括从光源12的周边部射出的光在内的向原稿侧射出的射出光，获得了较高的均匀性。

因此，通过在导光体1的突出部的外周面18上设置扩散体，使到达射出面的光扩散反射，增大入射到反射面6的间接性的入射光。因此，可从接近导光体1的入光端面9的位置射出均匀的光。进一步，被导光体1的与上表面3相对形成的反射面6折射并引导到导光体1外的光的一部分，可通过导光体1外部设置的吸光部件11吸收。这样一来，可减少不均匀的强度区域的部位，获得包括从导光体1的光源12周边部射出的光在内的射出光的均匀性。并且，因导光体1的全长满足作为线状光源所需的有效发光长度，因此可提供一种非常紧凑的线状光源。

(实施例2)

图2是本发明的LED线状光源的第2实施例。和第1实施例的不同点是，导光体33的下表面34及侧面35和扩散反射部件36之间，夹着半透明的扩散片37。作为半透明的扩散片37，例如可使用(株)きもと制造的25MBC等。

在图2(a)中，玻璃31上搭载的小的长方形的部件表示受光元件32。受光元件32可向Z方向移动，可测定玻璃31上的强度分布。

图2(b)表示玻璃31上的强度分布。该图中的纵轴表示光的相对强度。具体而言表示，测定玻璃31的原稿侧的、相当于和图1(b)同等配置下的假想线b的交点b1的位置下的光的强度值，设导光体33的长边方向(Z轴方向)的中央部(和图1(b)时相同的位置)的强度值为100％时的相对强度(％)。并且，横轴表示玻璃31上的Z轴方向的测定位置(mm)。

测定和图1(b)一样，以假想线b为Y轴，以假想线b和玻璃31的原稿一侧的交点b1、且从导光体33的入光端面9侧去除圆柱状的突出部17的位置为原点(0)，从玻璃31上的原点开始向+Z方向(纸面中的右侧方向)和-Z方向(纸面中的左侧方向)移动受光元件32，测定照射到玻璃31侧的光的相对强度(％)。

图2(b)是测定结果，右图表示入光端面9侧周边的放大图。由此结果可知，射出光从Z＝-10mm逐渐上升，在Z＝1mm的位置相对强度变为101％。由此可知，包括从光源12的周边部射出的光在内的射出光进一步提高了均匀性。

如上所述，具有半透明的扩散片37，该半透明的扩散片37在被与导光体33的上表面38相对配置的反射面41折射并引导到导光体33外的光中，使引导到导光体33外的光变向。并且，通过该扩散片37，光被透过、扩散，并通过位于其后方的扩散反射部件36反射，再次透过半透明的扩散片37。进一步，可增加扩散成分，降低强度分布的部分性的明暗。其结果是，和第1实施例一样，包括从导光体33的光源12周边部射出的光在内的射出光获得进一步的均匀性，并且因导光体33的全长满足作为线状光源所需的有效发光区域的长度程度，而可提供一种非常紧凑的线状光源装置。

图3是本发明的扩散体的实施例。图3(a)表示，在突出部的外周面18形成具有光扩散性的涂料42。或者表示，粘贴涂布了具有光扩散性的涂料42的胶带状片材的情况。作为光扩散性的材质，例如包括二氧化钛、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝等细微粒子和透明硅树脂的混合体。图3(b)表示对导光体1的突出部的外周面19的射出面侧实施了凹凸处理43(扩散体)的情况。凹凸处理43可通过激光或磨砂(frost)加工进行，或者在导光体1注塑成型时对模具实施凹凸处理并一体成型地进行制作而形成。如图3(a)或图3(b)所示，通过对突出部的外周面18进行涂布或成型，可增大到达与光源12附近的导光体1的上表面相对配置的反射面的光。

并且，在上述第1及第2实施例中，设置在导光体的一个端面的光源12的光量不充分时，例如如图4所示，在导光体44的另一端面45上也可设置光源46。

并且如图5所示，在来自导光体47的射出面的放射光的强度分布中，在入光端面附近之外的地点出现不均匀的强度区域时，例如在导光体47的另一端面53附近强度较高等情况下，可在该位置上设置吸收部件52。

Claims (5)

1.一种LED线状光源，具有端部配置了LED的大致棒状的导光体，其特征在于，

该导光体的与作为其长边方向的光轴正交的截面的形状大致为圆弧状，具有包括射出光的光射出面的上表面以及相对该上表面沿光轴平行配置且包括与该上表面相对的反射面的下表面，

在和上述导光体的入光端面邻接的外周面的一部分上设置用于使光扩散的扩散体，在形成了上述反射面的导光体的端部附近的导光体外侧设置吸光部件。

2.根据权利要求1所述的LED线状光源，其特征在于，上述扩散体是具有光扩散性的涂料。

3.根据权利要求1所述的LED线状光源，其特征在于，上述扩散体是在导光体上实施了凹凸处理的部分。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的LED线状光源，其特征在于，设置有半透明的扩散体，在被与上述导光体的上表面相对配置的由凹部和凸部构成的反射面折射并被引导到导光体外的光中，该半透明的扩散体使被引导到导光体外的光变向。

5.一种读取装置，其特征在于，组装有权利要求1至4的任意一项所述的LED线状光源装置。

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