导光单元、使用该导光单元的照明装置和图像读取设备的制造方法_2

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。在本实施例中,使用为容易成型的塑料材料的丙烯酸树脂(PMMA)。
[0036]导光单元
[0037]根据本实施例的导光单元包括导光构件和漫射构件。导光构件具有入射面、第一方向为长边的出射面以及与该出射面相对的导光面。漫射构件与导光面相对。经由导光面和漫射构件将从入射面射入导光构件的光引导至出射面。也就是说,通过从原稿照明装置103中排除光源109a和109b所获取的导光单元包括导光构件110和用作漫射构件的漫射/反射构件116。并且,如图2所示,导光构件110具有端面(入射面)111,其中来自配置在长边方向(第一方向、主扫描方向)上的两个端部的光源109a和109b的光射入该端面111。
[0038]另外,导光构件110具有用作来自光源的光射出至原稿101的出射面的第一侧面112、以及用作导光面的与第一侧面相对的第二侧面115。第二侧面115包括第一区域和第二区域,并且在长边方向(主扫描方向)上延伸。另外,导光构件110具有与第一侧面112和第二侧面115彼此连接的两个相对的反射侧面113。
[0039]在这种情况下,反射面形成在第二侧面115的第一区域中。另外,在第二侧面115的第二区域中,在包括长边方向并且与第二侧面垂直的第一截面中具有矩形形状的棱镜114作为朝向远离第一侧面的一侧(外侧)的突起而形成。然后,在第二侧面115中,在长边方向(第一方向)上交替地形成多个第一区域和多个第二区域。如上所述,在用作导光面的第二侧面115的与漫射/反射构件116相对的侧面上,形成在长边方向(第一方向)上配置的多个棱镜114。
[0040]在本实施例,“矩形形状”不仅指代矩形,也指代大体上矩形的形状。优选地,侧面相对于底面的角度(180° -Θ)为90°彡180° -Θ彡100° (即,80°彡Θ彡90° )。
[0041]导光构件110在本实施例的主扫描方向上的长度为320mm,并且从第二侧面115到第一侧面112的高度T为6mm。
[0042]第二侧而115
[0043]以下,参考图2、图3A和图3B说明第二侧面115。如上所述,在第二侧面115中,反射面形成在第一区域中,其中该反射面用作对入射角在临界角以上的入射光进行反射的反射部(但是对于入射角小于临界角的入射光用作透射部)。另外,在第二侧面115的第二区域中,在包括长边方向并且与第二侧面垂直的第一截面以及与该第一截面垂直的第二截面中具有矩形形状的棱镜(长方体棱镜)114作为远离第一侧面的一侧上的突起部而形成。
[0044]在沿长边方向(主扫描方向),棱镜114的中心间隔(节距)用P表示并且棱镜114的宽度用W表示的情况下,在本实施例中,棱镜114的节距P在主扫描方向的整个320mm的区域中是恒定的。另一方面,棱镜114的棱镜宽度W以在长边方向(主扫描方向)的端部(来自光源109a的光的入射面111)附近具有最小宽度Wmin以及在长边方向(主扫描方向)的中心部附近具有最大宽度Wmax的方式变化。
[0045]注意,在来自与光源109a相对侧的光源10%的光所射入的端面(入射面)111附近的棱镜的宽度W同样在长边方向(主扫描方向)上从Wmin变化为长边方向(主扫描方向)中心部附近的Wmax。
[0046]在棱镜114的长边宽度用W表示(倾斜角为90°,因而与棱镜的平均宽度W相匹配)、与长边方向垂直的方向上的高度用Η表示以及棱镜114的折射率用η表示的情况下,将棱镜114成形为满足以下表达式。
[0047]fftan (sin 1 (1/n))彡 Η 彡 2W...(1)
[0048]条件表达式(1)定义了棱镜114的高度。通过在条件表达式(1)的范围内定义棱镜高度H,可以获得足够的长边(主扫描)照度分布,可以抑制在长边照度分布中生成局部不均匀。以下将长边(主扫描)照度分布中的不均匀称为“长边波动(主扫描波动)”。
[0049]在高度低于条件表达式(1)的下限值的情况下,生成局部主扫描波动,因而不能获取足够的主扫描照度分布。现参考图3A和图3B说明主扫描波动。图3A是用于说明本实施例的反射面的示意图,以及图3B是用于说明高度低于条件表达式(1)的下限值的情况下反射面的示意图。
[0050]在到达棱镜114的光束A1之中,棱镜114的侧面与光束A1所形成的角α的最大值a max为大体上对应于垂直光的90°,以及角α的最小值amin为对应于临界角的sin^l/n)。。到达棱镜114的光束A1的角α落入以下范围。
[0051]sin 1 (I/η)彡 a〈90
[0052]因此,如图3A所示,在棱镜114的高度Η相对于棱镜的宽度W设置为等于或者大于Wtan(sin Wn))的情况下,到达棱镜114的光束能够有效地射出到外部。在本实施例中,导光构件110的材料为丙烯酸树脂(PMMA),因而折射率η为1.49。因此,相同材料所组成的棱镜114的高度Η为0.9W或者更大。
[0053]接着,参考图3Β,说明高度低于条件表达式⑴的下限值Wtan(sin Yl/n))的情形。在棱镜的高度Η小于0.9W的情况下,光完全在棱镜114的底面和侧面反射,使得如图3Β中的光束Α1所示,光向作为出射面的第一侧面112行进而没有从棱镜114射出到外部。在到达第一侧面112的光束之中,不满足全反射角的光从第一侧面112射出,导致意想不到的局部主扫描波动。
[0054]在高度超过条件表达式(1)的上限值2W的情况下,棱镜114相对于宽度W变长且薄。因此,在使导光构件成型时,会引起树脂在模具中不容易流动的问题。因此,希望棱镜高度Η在2W以内。
[0055]在本实施例中,具体的数值如下。配置在长边方向(主扫描方向)上的多个棱镜114的中心间隔(节距)Ρ在主扫描方向的整个320mm的区域中是恒定的(P = 1.5mm)。另夕卜,在来自光源109a或者光源109b的光所射入的端面(入射面)111附近,棱镜114具有
0.15mm的最小宽度Wmin和0.15mm的最小高度Hmin。另外,在导光构件110的长边方向(主扫描方向)的中心部附近,棱镜114具有0.30mm的最大宽度Wmax和0.30mm的最大高度 Hmaxο
[0056]在端面(入射面)111附近,条件表达式(1)的下限值为Wtan(sin1 (1/n)) =0.14,条件表达式(1)的上限值为2W = 0.30。因此,Hmin = 0.15满足条件表达式(1)。另外,在长边方向(主扫描方向)的中心部附近,条件表达式⑴的下限值为Wtan (sin1 (1/n))=0.27,条件表达式(1)的上限值为2W = 0.60。因此,Hmax = 0.3满足条件表达式(1)。
[0057]漫射/反射部116
[0058]接着,参考图4和图5说明漫射/反射构件116。与第二侧面115相对的漫射/反射构件116具有对已经从棱镜114的侧面折射的光进行朗伯(Lambert)反射以使光射入第二侧面115的反射面(第一区域),从而使这种透射光从第一侧面112射出的功能。
[0059]在棱镜114的最大高度用Hmax表示,从第二侧面115到漫射/反射构件116的高度(空气层距离)用D表示的情况下,将漫射/反射构件116配置成满足以下表达式(2)。注意,如上所述,从第二侧面115到第一侧面112的高度用T表示。
[0060]Hmax 彡 D 彡 T/3 …(2)
[0061]优选将漫射/反射构件116配置成满足以下表达式。
[0062]1.lHmax 彡 D 彡 T/3 …(2a)
[0063]条件表达式(2)定义了漫射/反射构件116的配置。通过在条件表达式(2)的范围内定义空气层距离D,可以适当地配置导光构件110和漫射/反射构件116。
[0064]条件表达式(2)的下限值为Hmax (在这种情况下,导光构件110和漫射/反射构件116产生彼此间的接触),并且更理想地为1.lHmaxo在空气层距离低于下限值1.lHmax的情况下,棱镜114的高度Hmax与漫射/反射构件116间的间隔是密集的,这将增加棱镜114和漫射/反射构件116由于导光构件110的位置未对准而产生彼此间的接触的可能性。由于该接触,棱镜114容易损坏,因而理想的情况为空气层距离D大于1.lHmaxo
[0065]在空气层距离超过条件表达式(2)的上限值T/3的情况下,发生以下情况。也就是说,导光构件110与漫射/反射构件116的间隔大,漫射/反射构件116所漫射的光A2在再次到达第二侧面115之前作为漏光从导光构件110与漫射/反射构件116之间的间隙射出至外部。
[0066]在本实施例中,空气层距离D为0.6mm,条件表达式(2)的下限值为Hmax = 0.3 (更优选地,1.lHMax = 0.33),并且条件表达式(2)的上限值为T/3 = 2.0。因此
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