专利名称：导光体以及线状光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在传真机、复印机、图像扫描仪、条形码读取器等中使用 的图像读取装置的照明用光源或在液晶面板的使用了导光板的背光的边缘 照明用光源等中所使用的导光体以及线状光源装置。
背景技术：
近年，在个人传真机等的图像读取装置中，随着发光二极管(以下，
称为LED)的功率提高和作为受光元件的CCD型传感器的高灵敏度化，小型 且低消耗电力的LED逐渐被用作读取光源装置的光源。众所周知，具有这 样的LED作为光源的现有的线状光源装置以减少光源个数、且得到均匀的 照明强度为目的，是使从光源放射的光入射到导光体并沿着所希望的方向 导光的结构的装置。
图8是示出作为现有的线状光源装置在(日本)特开平9一1630S0号 公报中公开的线状光源装置的结构的图。
线状光源装置构成为具备包含透明树脂等的导光体1、包括LED的光 源2。导光体1在轴向的一端设置光取入部3，在另一端设置形成了反射膜 的平滑面4。光源2配置为与光取入部3对峙。另外，在导光体1的与照射 方向相反侧的外周面上设置沿轴向延伸的滚花槽5。滚花槽5为切槽方向与 轴向正交、沿轴向的剖面是等腰三角形形状。
光源2的出射光从光取入部3入射到导光体1的内部，在导光体1内 反复反射，在滚花槽5的反射面6反射，以规定的角度从导光体l射出。
在光源2的出射光中，相对于光取入部3的入射角大的光a 1在接近 于光取入部3的滚花槽5的反射面6反射(光a 2)。由于相对于光取入部3 的入射角大的光a 1相对于滚花槽5的反射面6的入射角小(光a 2)，因此 以接近于垂直(多少偏向平滑面4方向)的出射角度从导光体l射出(光 a 3)。另一方面，光源2的出射光中，相对于光取入部3的入射角小的光P1 沿着导光体1的轴向前进，在远离光取入部3、接近平滑面4的滚花槽5 的反射面6反射(光P 2)。由于相对于光取入部3的入射角小的光P 1相对 于滚花槽5的反射面6的入射角大(光P2)，因此以偏向平滑面4方向的 角度从导光体l射出(光P3)。
专利文献l:(日本)特开平9 — 163080号公报。
但是，图8中示出的线状光源装置，由于射出具有偏向平滑面4方向 的角度的光P3，因此存在读取图像中产生黑条纹的情况。图9是为了说明 影子44而示出了读取对象42和光线的图像读取装置的部分剖面图。
在图像读取装置中，与线状光源装置的光出射面9相对地设置包括光 透过性构件的放置面41，将记载有想读取的图像的读取对象42放置在放置 面41上来使用。从导光体l的光出射面9射出的光对放置面41照射，检 测出读取对象42的投影像作为读取图像。
在将书籍等有厚度的物体作为读取对象42时，在读取对象42的光照 射面和原稿盖43之间产生厚度。因为读取对象42不透光，所以照射读取 对象42的端部的光P 3a不照射原稿盖43。从照射读取对象42的端部的光 3 3 沿轴向稍微偏离地照射的光3&照射原稿盖43，但因为有角度，所以 从读取对象42的端部沿轴向偏离地照射。因此，在光^3u和光P3b之间有 未被光照射的影子44，读取图像中表现为黑条纹。
另外，同样的情况也在读取对象42上有折线等阶差时发生。
发明内容
本发明鉴于上述的问题点，目的在于提供一种导光体以及线状光源装 置，即使在读取对象有厚度或阶差的情况下，也放射光使得读取图像上不 产生黑条纹。
本申请的第l发明是一种导光体，其特征在于，该导光体为棒状，轴 向的一方的端部为光取入部，侧面形成有沿轴向延伸的滚花槽，上述滚花 槽具有多个槽部，上述槽部的光取入部侧的侧面为反射面，上述槽部中至 少1个槽部的反射面由1次反射面和2次反射面构成。
另外，本申请的第2发明，在第l发明中，其特征在于，在上述l次反射面的轴向端部形成有上述2次反射面，且上述2次反射面的倾斜角度 大于上述1次反射面的倾斜角度。
另外，本申请的第3发明，在第1发明中，其特征在于，上述槽部由
上述反射面、平坦面以及透光面构成，上述槽部的上述透光面由1次透光
面和2次透光面构成，其中上述槽部具有构成有上述1次反射面和上述2 次反射面的上述反射面。
另外，本申请的第4发明，在第3发明中，其特征在于，在上述2次 透光面的轴向端部形成有上述1次透光面，且上述2次透光面的倾斜角度 大于上述1次透光面的倾斜角度。
另外，本申请的第5发明，在第1发明中，其特征在于，上述槽部由 上述反射面、平坦面以及透光面构成，上述平坦面从轴向向逆时针回转方 向倾斜。
另外，本申请的第6发明，其特征在于，具有在第1 5发明中记载的 导光体、和与上述导光体的上述光取入部相对设置的光源。
根据本发明涉及的导光体以及线状光源装置，通过由1次反射面和2 次反射面构成滚花槽的槽部的反射面，可以从线状光源装置向读取对象射 出在轴向具有不同的2个角度成分的光，因此即使在读取对象有厚度或阶 差的情况下，在原稿盖上也不产生影子，读取图像上不出现黑条纹。
图1是示出本发明的线状光源装置的结构的立体图。
图2是本发明的线状光源装置的放大剖面图。
图3是沿径向切断本发明的导光体的投影图。
图4是本发明的导光体的滚花槽的各槽部的放大剖面图。
图5是示出光线照射到读取对象的状态的图像读取装置的部分剖面图。
图6是本发明的导光体的滚花槽的各槽部的放大剖面图。
图7是本发明的导光体的滚花槽的槽部的部分放大剖面图。
图8是示出现有的线状光源装置的结构的剖面图。
图9是示出光线照射到读取对象的状态的图像读取装置的部分剖面
5图。
符号说明
1导光体
2光源
3光取入部
4平滑面
5滚花槽
6反射面
7槽部
8平坦面
9光出射面
10透光面
111次反射面
122次反射面
41放置面
42读取对象
43原稿盖
具体实施例方式
对本发明的第1实施方式进行说明。图1是示出本发明的线状光源装 置的结构的立体图。
线状光源装置构成为具备包含透明树脂等的导光体1、包括LED的光 源2。导光体l是圆柱状的构件，在轴向的一端设置有光取入部3，另一端 为平滑面4。在作为导光体1的侧面的外周面上设置着沿轴向延伸的滚花槽 5，与滚花槽5相对的位置为光出射面9。滚花槽5形成有多个切槽方向与 导光体1的轴向正交的槽部7。
光源2在例如包含树脂的封装内部，配置1个至多个蓝色LED元件， 且利用铸型材固定蓝色LED并使蓝色LED与外界空气隔断而受到保护，利 用荧光体层将蓝色LED发出的蓝色光变换成白色光。而且， 一般地，LED 元件在光输出中有偏差，但当在光源2中配置多个LED元件时，光源2的光输出不受各个LED元件的光输出影响，可确保固定的光输出。光源2配 置为与光取入部3对峙。
从光源2射出的光具有朗伯(lambertian)型的配光分布，向导光体 1照射。来自光源2的出射光在入射到高折射质媒介的情况下，根据斯内尔 定律，发生折射成为角度小的光线。例如，来自光源2的出射光在通过空 气入射到折射率n = l. 49的导光体1时，只要入射面相对于导光体1的中 心轴是垂面，则即使是入射角度为89。的光线，也成为相对于导光体l的 轴倾斜42°的光线，g卩，相对于导光体l的侧面(外周面)入射角度为48 ° ，超过临界角。因此，若导光体的侧面是镜面且相对于轴是平行的，则 入射到导光体1的光就全部被全反射且无损失地导光。
图2是将本发明的线状光源装置沿轴向X切断的放大剖面图。
滚花槽5设置有多个槽部7，该槽部7与导光体的轴向X垂直、且切 槽沿着从滚花槽5向光出射面9前进的径向Y切入，在各槽部7的顶部形 成有平坦面8。因为导入导光体l内的光量随着远离光取入部3而减少，所: 以使平坦面8的轴向X的长度随着远离光取入部3而变短，在轴向整体上， 使在滚花槽5被反射的光量均匀。另外，为了使光量更加均匀，也有这样 的方法，即各槽部7的径向Y的长度形成为随着从光取入部3附近接近平 滑面4附近而变深，并扩大槽部7的宽度。
从光源2入射的光在经过导光体1内壁反射、到达滚花槽5、相对于 反射面6的入射角超过临界角的情况下，发生全反射向光出射面9前进， 从导光体1射出到外部。相对于光取入部3的入射角大的光Al在接近于光 取入部3的滚花槽5的反射面6反射。由于入射光Al相对于滚花槽5的反 射面6的入射角小，因此向相对于光出射面9大致垂直的方向被全反射。 相对于光取入部3的入射角小的光Bl沿着导光体1的轴向X前进，在远离 光取入部3、接近平滑面4的滚花槽5的反射面6反射。由于入射光B1相 对于滚花槽5的反射面6的入射角大，因此以偏向从光取入部3向平滑面4 前进的轴向X的角度被反射。
图3是将本发明的导光体1沿着图2所示的线段A—A'在径向Y切断 的投影图。实线示出线段A—A'上的导光体l的形状，虚线示出滚花槽5 的槽部7。导光体1的径向的剖面不是完整的圆形，而在一部分设置着直线部。 若整体看导光体1，则在外周面设置着沿轴向延伸的水平面。滚花槽5设置 在该水平面上。用水平面是因为能够容易地进行精度高的槽加工。
滚花槽5形成跨宽度方向Z沿径向Y切入相同长度切槽的槽部7。在 径向Y和宽度方向Z的平面的投影图中，槽部7为梯形。
图4是将本发明的导光体的滚花槽5沿轴向X切断的各槽部7的放大 剖面图。
各槽部7的光取入部3侧的侧面为反射面6，平滑面4侧的侧面为透 光面10。反射面6由1次反射面11和2次反射面12构成，在1次反射面 11的轴向X端部形成有2次反射面12。槽部7在从光取入部3向平滑面4 前进的轴向X上，被构成为形成有突入径向Y的l次反射面ll，接着l 次反射面11形成有2次反射面12，接着2次反射面12形成有平坦面8， 接着平坦面8形成有向径向Y的反方向突出的透光面IO。 S口，槽部7为面 向轴向X按1次反射面11、 2次反射面12、平坦面8、透光面10的顺序形 成。
e ,示出从轴向x到i次反射面11的向逆时针方向转动时的角度，e 2
示出从轴向X的180°反方向到透光面10的向顺时针方向转动时的角度， e :,示出从轴向X到2次反射面12的向逆时针方向转动时的角度。
为了使来自光源2的光至少一半以上在导光体1中发生全反射并同行， 需要使从光源2以45。射出的光、即在导光体1内相对于导光体1的轴具 有28°的倾斜的光发生全反射。为此，1次反射面11的倾斜角度9 ,在光 取入部3附近形成为20° 。另外，透光面10的倾斜角度e 2为了不挡住具 有28°的倾斜的光，形成为28°以上。
2次反射面12的倾斜角度e 3变为大于l次反射面ii的倾斜角度e ,。
因此，发生在1次反射面11反射的光在2次反射面12再反射的情况。
入射到远离2次反射面12的位置的1次反射面11的光Al被反射成具 有偏向轴向X的角度的光A2。另一方面，入射到2次反射面12附近的1 次反射面11的光Bl在2次反射面12再度反射，并被反射成具有偏向轴向 X的反方向的角度的光B2。若倾斜角度93为75° 90° ，则出射光B2以 优选的方向前进。
8通过由1次反射面11和2次反射面12构成反射面6，即使从光源到 导光体内部导入沿1个方向前进的光A1、 Bl，也可以在反射面6被反射为 沿2个方向前进的光A2、 B2。为了适当分配光A2和光B2的光量，进行酌 情调整，但优选构成为这样的2次反射面12的高度，使具有15° 20°的 倾斜的光的一半左右碰到2次反射面12。
图5是示出光线A2、 B2照射到读取对象42的状态的图像读取装置的 部分剖面图。
在图4所示的反射面6被反射的光A2、B2透过光出射面9射出到导光 体1的外部，照射图5所示的读取对象42。在图像读取装置中，与线状光 源装置的光出射面9相对地设置包括光透过性构件的放置面41，将记载有 想读取的图像的读取对象42放置在放置面41上来使用。从导光体1的光 出射面9射出的光对放置面41照射。图像读取装置将记载有想读取的图像 的读取对象42放置在放置面41上来使用，检测出放置在放置面41上的读 取对象42的投影像作为读取图像。
若将书籍等有厚度的物体作为读取对象42，则在读取对象42的光照 射面和原稿盖43之间产生厚度。由于读取对象42不透光，因此具有偏向 轴向X的角度成分的光A2若照射读取对象42的端部，则不照射原稿盖43。 但是，由于具有偏向轴向X的反方向的角度成分的光B2能够照射在原稿盖 43上光A2不能照射的部位，因此不会发生不被光照射的影子。
同样也适用于读取对象42上有折线等阶差的情况。
因此，通过由1次反射面11和2次反射面12构成滚花槽5的槽部7 的反射面6，可以从线状光源装置向读取对象42射出在轴向X具有不同的 2个角度成分的光，因此即使在读取对象42有厚度或阶差的情况下，在原 稿盖43上也不产生影子，读取图像上不出现黑条纹。
对本发明的第2实施方式进行说明。图6是本发明的导光体的滚花槽 5的各槽部7的放大剖面图。
第2实施方式是在第1实施方式的线状光源装置中，改变滚花槽5的 槽部7的形状的方式。交替形成有槽部7a和槽部7b，其中槽部7a形成有 包括一个面的反射面6，槽部7b形成有包括1次反射面11以及2次反射面 12的反射面6。槽部7b设置从槽部7a的平坦面8突入径向Y的矩形的槽。在槽部7b上形成的2次反射面12相比第1实施方式的2次反射面12，突 入径向Y的长度变大，其表面积也变大。另外，在槽部7b上形成的透光面 10也由1次透光面13和2次透光面14构成。1次透光面13的倾斜角度e ,示出从轴向X的反方向到1次透光面13的向顺时针方向转动时的角度， 与槽部7a的透光面10的倾斜角度e 2大致相同。2次透光面14与2次反射 面12相对设置。2次透光面14的倾斜角度e s示出从轴向X的反方向到2 次透光面14的向顺时针方向转动时的角度，大于1次透光面13的倾斜角
度e。。
槽部7a在轴向X上，被构成为形成有突入径向Y的反射面6，接着 反射面6形成有平坦面8，接着平坦面8形成有向径向Y的反方向突出的透 光面IO。即，槽部7a面向轴向X按反射面6、平坦面8、透光面10的顺序 形成。
另一方面，槽部7b在轴向X上，被构成为形成有突入径向Y的1次 反射面ll，接着1次反射面11形成有2次反射面12，接着2次反射面12 形成有平坦面8，接着平坦面8形成有向径向Y的反方向突出的2次透光面 14，接着2次透光面14形成有1次透光面13。 gfl，槽部7b面向轴向X按 1次反射面11、 2次反射面12、平坦面8、 2次透光面14、 1次透光面13 的顺序形成。
入射到槽部7a的反射面6的光Al被反射成具有偏向轴向X的角度的 光A2。另一方面，入射到槽部7b的1次反射面11的光Bl通过加长2次反 射面12的向径向Y的突入长度(高度)，与向1次反射面11的入射角度或 入射位置无关，大致都会被再次反射，并被反射为具有偏向轴向X的反方 向的角度的光B2。尽管光Al入射到反射面6的高度和光Bl入射到1次反 射面ll的高度大致相同，但被反射的光A2、 B2向不同方向前进。
另外，从高于Al、 Bl的位置照射到槽部7b的光Cl入射到2次反射面 12。因为2次反射面12的倾斜角度大，所以光C1的入射角度小于临界角， 光Cl透过2次反射面12。光Cl的透过光从2次透光面14再次入射到导光 体内部，成为沿轴向X导入的光C2。
这样，通过交替形成槽部7a和槽部7b，其中槽部7a形成有由一个面 构成的反射面6，槽部7b形成有由1次反射面11以及2次反射面12构成的反射面6，即使从光源向导光体内部导入沿一个方向前进的光Al、 Bl， 但也可以向读取对象42射出在槽部7a的反射面6被反射的光A2、和在槽 部7b的1次反射面11和2次反射面12被反射的光B2这样的，在轴向X 具有不同的2个方向的角度成分的光A2、 B2。另外，因为透过2次反射面 12的光C1也再次入射到导光体内部，成为沿轴向X导入的光C2，因此能 够有效地利用光。
而且，槽部7a和槽部7b被形成的间隔也可以不一定必须交替，其中 槽部7a形成有由一个面构成的反射面6，槽部7b形成有由1次反射面11 以及2次反射面12构成的反射面6，也可以在形成有由一个面构成的反射 面6的多个槽部7a被形成的地方，仅插入适当数量的形成有由l次反射面 11以及2次反射面12构成的反射面6的槽部7b，来构成滚花槽5。另外， 也可以相反。
为了防止原稿盖上在读取对象的端部产生的影子，也可以在导光体的 轴向X的平滑面侧的一部分的滚花槽5的槽部7上，形成槽部7b，该槽部 7b形成有由1次反射面11以及2次反射面12构成的反射面6。
对本发明的第3实施方式进行说明。图7是本发明的导光体的滚花槽 5的槽部7的部分放大剖面图。图7 (a)对图6所示的槽部7a，示出从轴 向X向逆时针方向倾斜而形成平坦面8的情况。图7 (b)对图6所示的槽 部7b，示出使2次反射面12和2次透光面14的倾斜角度小于等于90°的 情况。
如图7 (a)所示，第3实施方式是在第2实施方式的线状光源装置中， 从轴向X向逆时针方向倾斜而形成槽部7a的平坦面8的方式。平坦面8以 与反射面6的接点作为支点，形成为从轴向X向逆时针方向稍微转动的状 态。光A1入射到平坦面8时，相比平坦面8平行于轴向X的情况，入射角 度e a变小。光Al在平坦面8以对应于入射角度e J勺角度进行全反射成为 光A2。光A2与轴向X的角度6 b相比平坦面8平行于轴向X的情况变大， 可使光A2的径向Y的角度成分变大。
如图7 (b)所示，第3实施方式是在第2实施方式的线状光源装置中， 使槽部7b的2次反射面12和2次透光面14的倾斜角度小于等于90°的方 式。若使2次反射面12的倾斜角度6 3小于等于90° ，则当光Bl在1次反射面11反射而入射到2次反射面12时，与2次反射面12的倾斜角度6 :, 为90°的情况相比，相对于2次反射面12的入射角度0 d变大。因为2次 反射面12的出射光B2的出射角度也对应于入射角度6 d，所以与径向Y的 角度6。变小。因为光B2与倾斜角度e3为90。的情况相比，轴向X的反方 向的角度成分变小，径向Y的角度成分变大，所以沿接近径向Y的方向前 进。
权利要求
1.一种导光体，其特征在于，该导光体为棒状，轴向的一方的端部为光取入部，侧面形成有沿轴向延伸的滚花槽，上述滚花槽具有多个槽部，上述槽部的光取入部侧的侧面为反射面，上述槽部中至少1个槽部的反射面由1次反射面和2次反射面构成。
2. 根据权利要求1记载的导光体，其特征在于，在上述1次反射面的轴向端部形成有上述2次反射面，且上述2次反 射面的倾斜角度大于上述1次反射面的倾斜角度。
3. 根据权利要求1记载的导光体，其特征在于， 上述槽部由上述反射面、平坦面以及透光面构成，上述槽部的上述透光面由1次透光面和2次透光面构成，其中上述槽部具有由上述1次反射 面和上述2次反射面所构成的上述反射面。
4. 根据权利要求3记载的导光体，其特征在于，在上述2次透光面的轴向端部形成有上述1次透光面，且上述2次透 光面的倾斜角度大于上述1次透光面的倾斜角度。
5. 根据权利要求l记载的导光体，其特征在于， 上述槽部由上述反射面、平坦面以及透光面构成，上述平坦面从轴向向逆时针回转方向倾斜。
6. —种线状光源装置，其特征在于，具有在权利要求1 5中任一项记载的导光体、和与上述导光体的上述 光取入部相对设置的光源。
全文摘要
提供一种导光体以及线状光源装置，即使在读取对象有厚度或阶差的情况下，也放射光使得读取图像上不出现黑条纹。一种导光体，其特征在于，该导光体为棒状，轴向的一方的端部为光取入部，侧面形成有沿轴向延伸的滚花槽，上述滚花槽具有多个槽部，上述槽部的光取入部侧的侧面为反射面，上述槽部中至少1个槽部的反射面由1次反射面和2次反射面构成。
文档编号F21V8/00GK101634427SQ200810144338
公开日2010年1月27日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者羽田博成, 芜木清幸, 龟井宏市 申请人:优志旺电机株式会社