WO2007099838A1 - 線状光源装置、並びに、これを用いた画像読取装置および平面ディスプレイ装置 - Google Patents

線状光源装置、並びに、これを用いた画像読取装置および平面ディスプレイ装置 Download PDF

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source device
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linear light
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Hisayoshi Fujimoto
Takaya Nagahata
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Rohm Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a linear light source device, and an image reading device and a flat display device using the linear light source device.
  • This linear light source device is suitably used as an illumination light source for an image reading device such as an image scanner, or a knock light illumination device for a flat display device such as a liquid crystal display device.
  • Patent Document 1 discloses a so-called flatbed image scanner.
  • This image scanner uses an image sensor unit (hereinafter simply referred to as “CCD image sensor unit”) U equipped with a CCD line sensor.
  • CCD image sensor unit U generally includes an illumination light source 1, a plurality of mirrors 21 to 25, a lens 3 and a CCD line sensor 4 in a case 5 as illustrated in FIG. 11 of the present application. It is composed of Further, in the flat bed type image scanner S, the CCD image sensor unit U is installed so as to move in the sub-scanning direction (left and right in FIG. 11) below the document placing table DP having a force such as transparent glass.
  • the original D illuminated by the light emitted from the illumination light source 1 is reflected by the multiple mirrors 21 to 25 and then condensed on the CCD line sensor 4 via the lens 3. It is done. At this time, the image is formed on the one-line image force CC D line sensor 4 extending in the main scanning direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 11) on the document D and read. Such an operating force is repeated every time the CCD image sensor unit U moves by a predetermined pitch in the sub-scanning direction, whereby a two-dimensional image of the document is read.
  • the depth of field of the lens 3 having a long optical path length to the original D force CCD line sensor 4 is increased. Can be set. For this reason, there are advantages such as being able to read clear images with reduced blurring even if the document D slightly rises from the document table DP.
  • Patent Document 1 JP 2000-134413 A
  • a cold cathode tube that emits white light is generally employed.
  • the reason for this is that, as a linear light source device for illuminating a document with a uniform illuminance over the entire length of the scanning width in the main scanning direction in order for the cold-cathode tube to read a color image, the cost is considered at present. But they are considered to be the best.
  • a cold cathode tube is suitable for the environment because harmful mercury vapor is contained inside.
  • the cold cathode tube emits light uniformly in various places in the longitudinal direction, but the light receiving element of the CCD line sensor 4 decreases in the amount of light received toward the end.
  • the reading width of the A4 width is finally focused on the CCD line sensor 4 of several tens of millimeters, so the angle of view seen from the CCD line sensor 4 or the lens 3 is, for example, This is about 50 ° (see Fig. 12), and is the force that reduces the amount of reflected light from the document toward the ends of the scanning width.
  • Such a decrease in the amount of received light can be corrected, but a complicated correction circuit is required particularly when reading a color image.
  • cold cathode fluorescent lamps have poor utilization efficiency of emitted light. This is because although the direction to be illuminated is one direction, the cold cathode tube also emits all peripheral force, so a lot of light is wasted. Further, in order to solve this problem, it is necessary to take a measure such as disposing the reflecting member behind the cold cathode tube, which increases the cost.
  • the present invention has been conceived under the circumstances described above, and uses a cold cathode tube as an illumination light source for an image reading apparatus or the like equipped with a CCD line sensor such as a CCD image sensor unit.
  • a CCD line sensor such as a CCD image sensor unit.
  • Another object of the present invention is to provide an image reading apparatus using the linear light source device as an illumination light source, and a plane using the linear light source device as an illumination light source as a so-called backlight.
  • Another issue is to provide a display device.
  • the present invention employs the following technical means.
  • the linear light source device is formed in a columnar shape having a substantially uniform cross section by a transparent body and has a predetermined length, and both ends of the main body portion.
  • a light guide member having a formed first end and a second end, and an LED element disposed to face the first end and the second end, respectively.
  • the main body portion has a smooth outer peripheral surface, and a plurality of concave portions or convex portions are formed in a predetermined range in the circumferential direction over the longitudinal direction.
  • a main body portion formed in a columnar shape with a substantially uniform cross section by a transparent body and having a predetermined length, and both ends of the main body portion.
  • a light guide member having a first end and a second end formed, an LED element disposed opposite to the first end, and formed at the second end
  • the main body part is formed in a mirror surface with a smooth outer peripheral surface, and a plurality of concave parts or convex parts are formed in a predetermined range in the circumferential direction over the longitudinal direction.
  • the concave portion or the convex portion on the peripheral surface of the main body portion is formed over the longitudinal direction of the main body portion along the light power of the LED element force incident on the main body portion from the first end portion. It is characterized by being given a tendency to emit a region force facing the range.
  • a specific form of the reflecting portion formed at the second end is a reflecting surface orthogonal to the axis of the main body, and is inclined at an angle of approximately 45 degrees with respect to the axis of the main body 2
  • a conical shape having two reflecting surfaces, or a generating line inclined at an angle of about 45 degrees with respect to the axis of the main body, or a pyramid shape having a ridgeline can be employed.
  • the reflecting portion is covered with a white resin and formed by vapor-depositing a strong metal.
  • transparent body that should form the main body of the light guide member transparent resin or transparent glass can be preferably used.
  • columnar main body having a substantially uniform cross section a polygonal columnar shape, an elliptical columnar shape, or the like can be employed in addition to the columnar shape.
  • the plurality of concave portions or convex portions are formed by providing a plurality of concave grooves extending in a direction intersecting the longitudinal axis of the main body portion at predetermined intervals.
  • the concave groove has a substantially circular arc shape in cross section.
  • the plurality of concave portions or convex portions may be formed by providing a plurality of concave spherical recesses.
  • the LED element is an LED chip, and the LED chip is directly mounted on an aluminum nitride substrate! RU
  • the substrate also includes an LED element mounting portion on which the LED element is mounted, and a heat radiating portion continuous with the LED element mounting portion.
  • the substrate further includes a common electrode pattern and a plurality of individual power supply electrode patterns
  • the LED element mounting portion includes a plurality of LED chips on the common electrode pattern. Are densely bonded, and each LED chip and the corresponding individual power supply electrode pattern are connected by wire bonding.
  • the substrate has a longitudinal shape, and the LED element mounting portion is formed in one end region in the longitudinal direction, and the common electrode is formed in the remaining region.
  • the pattern and the plurality of individual power supply electrode patterns are formed to extend in the longitudinal direction of the substrate while maintaining a parallel relationship with each other.
  • the plurality of LED chips further includes at least one red light emitting LED chip, at least one green light emitting LED chip, and at least one blue light emitting LED chip.
  • At least a portion corresponding to the LED element mounting portion in the common electrode pattern and the plurality of individual power supply electrode patterns is formed by printing and baking silver paste.
  • a frame-like reflecting member formed so as to surround the plurality of LED chips is attached to the LED element mounting portion of the substrate.
  • the reflection member has an inner surface inclined so as to increase in diameter toward the upper opening, and the inner surface is a reflection surface.
  • the reflecting member may be entirely formed of white resin and the inner surface thereof may be used as a reflecting surface, or an aluminum vapor deposition layer may be formed on the inner surface of the reflecting member formed of resin to form a mirror surface. You can do some processing!
  • the end portion of the light guide member on which the LED chip is opposed is provided with a socket portion that is fitted to the frame-shaped reflective member so as to enclose it.
  • the body is formed.
  • the outer surface of the socket portion is covered with a non-light-transmitting layer.
  • the predetermined range in the circumferential direction in which a plurality of recesses or projections should be formed in the longitudinal direction on the outer peripheral surface of the main body is more preferably 3 to 45 ° of the main body. Is set to a central angle range of 5 to 30 °.
  • a predetermined range in the circumferential direction in which a plurality of concave portions or convex portions is to be formed in the longitudinal direction on the outer peripheral surface of the main body portion is 120 to
  • the central angle range is set to 270 °, more preferably 120 to 200 °.
  • An image reading apparatus includes a light source device, a plurality of mirrors, a lens, and a CCD line sensor in a case, and is based on light emitted from the light source device. Then, the reflected light of the original document illuminated is guided onto the CCD line sensor through the plurality of mirrors and the lens, and a line-shaped image in the main scanning direction on the document is read by the CCD line sensor.
  • the linear light source device is preferably a plurality of concave portions provided on the outer peripheral surface of the main body portion in the longitudinal direction as the light source device.
  • the predetermined range force in the circumferential direction in which the convex portion is to be formed is set to a central angle range of 3 to 45 ° of the main body portion, and is used.
  • the convex portion is formed so that the amount of emitted light is larger as it is directed to both ends in the longitudinal direction of the main body than in the central portion in the longitudinal direction.
  • a flat display device is a flat display device including a flat display panel, and an illuminating device that illuminates the flat display panel with back force.
  • the illuminating device includes:
  • the linear light source device according to the first aspect of the present invention has a predetermined range in the circumferential direction in which a plurality of recesses or projections provided in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the main body portion should be formed.
  • the main body is characterized in that it is set in a central angle range of 120 to 270 ° and is provided side by side.
  • a light diffusing sheet or a light diffusing panel is arranged.
  • a light reflecting surface is arranged on the side of the lighting device opposite to the flat display panel.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional front view showing an overall configuration of a first embodiment of a linear light source device according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the linear light source device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of the substrate, and corresponds to the view taken along the arrow ⁇ - ⁇ in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional front view showing the overall configuration of a second embodiment of the linear light source device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view taken along arrow VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing a modification of the second embodiment of the linear light source device according to the present invention, and is an enlarged view of the main part of the tip of the linear light source device.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing another modification of the second embodiment of the linear light source device according to the present invention, and is an enlarged view of the main part of the tip portion of the linear light source device.
  • FIG. 10 is a view showing still another modification of the second embodiment of the linear light source device according to the present invention. It is a clear figure and is a principal part enlarged view of the front-end
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the overall configuration of an image reading apparatus using the linear light source device shown in FIG. 1 or FIG. 6.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the optical path to the CCD line sensor as well as the document force in the image reading apparatus shown in FIG.
  • FIG. 13 is an enlarged view of a main part of a third embodiment of the linear light source device according to the present invention.
  • FIG. 14 is an enlarged sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a flat display device using the linear light source device shown in FIG.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing a modification of the third embodiment of the linear light source device according to the present invention, and corresponds to FIG.
  • FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a flat display device using the linear light source device shown in FIG. 16.
  • FIG. 18A is a cross-sectional view showing a modified example of the concave portion to be provided in the main body portion of the light guide member.
  • FIG. 18B is a cross-sectional view showing a modification of the concave portion to be provided in the main body of the light guide member.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIGS. 18A and 18B.
  • FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view showing a modification of the main body of the light guide member.
  • FIG. 21 is an enlarged sectional view showing another modification of the main body of the light guide member.
  • FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view showing still another modification of the main body of the light guide member.
  • the linear light source device 100 includes a light guide member 120 and LED elements 200 disposed at both ends of the light guide member 120.
  • the light guide member 120 includes a columnar body portion 130 having a uniform circular cross section over the entire length, and first end portions 121 formed at both ends of the body portion 130. And a second end 122.
  • the light guide member 120 is made of, for example, PMMA or polycarbonate. It is formed integrally with a transparent body such as transparent resin or transparent glass.
  • the cylindrical main body 130 is set to a length corresponding to the A4 size reading width, for example, and the diameter is about 3 mm, for example. Further, at least the peripheral surface of the main body 130 is a smooth mirror surface.
  • the main body 130 is formed with a plurality of recesses 131 arranged in the longitudinal direction within a certain range in the circumferential direction.
  • the recess 1 31 is formed in a cylindrical inner surface extending in a direction transverse to the main body 130.
  • the shape is about RO. 3 mm.
  • the inner surface of this cylinder has a maximum depth of about 0.15 mm.
  • the entrance of the recess 131 is also rounded.
  • the angular range a see FIG.
  • a rectangular socket 140 is formed in the first end 121 and the second end 122 of the light guide member 120.
  • the bottom surface of the rectangular socket portion 140 substantially becomes the end surface 141 of the main body portion 130.
  • the end surface 141 serves as a light incident portion from the LED element 200 to the main body 130.
  • the outer surface of the socket part 140 is preferably covered with a non-light-transmitting layer 142 such as a white paint or a metal film so that light leakage can be prevented.
  • the LED element 200 includes red (R), green (G), and blue (B) LED bear chips (hereinafter simply referred to as LED chips) 201, 202, and 203 on a substrate 210. A total of three are mounted so that their centers form the vertices of a triangle (see Fig. 3). Such LED chips 201, 202, and 203 have a size of about 0.3 mm square and a similar thickness in plan view. As shown in FIG. 3, the substrate 210 has a long rectangular shape. As the material of the substrate 210, aluminum nitride having an extremely excellent thermal conductivity is particularly employed.
  • An LED element mounting portion 211 is formed in one end region of the substrate 210 in the longitudinal direction, and the above three LED chips 201, 202, 203 are mounted on the LED element mounting portion 21. Ma The area other than the LED element mounting portion 211 on the substrate 210 functions as the heat radiating portion 212.
  • one end portion 215a of the common electrode pattern 215 is arranged as a chip bonding pad on the LED element mounting portion 211 of the substrate 210.
  • one LED chip 201, 202, 203 each for R, G, B is bonded in close proximity to each other.
  • one end 216a, 217a, 218a of each electrode chip 216, 217, 218 of the individual U power supply corresponding to each LED chip 201, 202, 203 is arranged so that the chip bonding nod 215a is placed close to each other.
  • the LED chips 201, 202, 203 and the one end portions 216a, 217a, 218a are connected by bonding wires 219, respectively.
  • the amount of light emitted from each LED chip 201, 202, 203 can be adjusted individually to adjust the amount of emitted light, so the white light emitted from the light guide member 120 can be easily adjusted.
  • the common electrode pattern 215 and the other end electrodes 215b, 216b, 217b, and 218b of the individual power supply electrode patterns 216, 217, and 218 extend in the longitudinal direction while maintaining a parallel relationship with each other as a heat sink in the substrate 210. It is being done.
  • the heat radiating portion 212 on the substrate 210 can be conveniently used as a region for routing the wiring pattern.
  • these electrode patterns 215, 216, 217, 218 are preferably formed by printing and baking silver paste, and as a result, the chip bonding pad 215a and each one end 216a adjacent thereto are formed. , 217a, 218a have excellent reflection efficiency. In addition, the current capacity of these terminal portions can be secured.
  • the LED element mounting portion 211 on the substrate 210 is also provided with a frame-shaped reflecting member 220 formed so as to surround the three LED chips 201, 202, 203 and the bonding wire 219, for example, by bonding. Installed.
  • the reflecting member 220 has a rectangular shape in plan view and has a predetermined thickness dimension.
  • a tapered reflecting surface 221 is formed which increases in diameter toward the upper part (on the opening side, right side in FIG. 2).
  • the reflecting member 220 is preferably obtained by molding white resin.
  • This reflection The external dimensions of the member 220 are made to correspond to the internal dimensions of the socket part 140 at the end of the light guide member 120.
  • the light guide member 120 and the substrate 210 on which the LED chips 201, 202, and 203 are mounted are integrated by fitting the socket part 140 and the reflective member 220 to each other and bonding appropriate parts. Assembled to.
  • the LED chips 201, 202, 203 mounted close to the LED element mounting portion 211 are connected to the end of the main body portion 130 of the light guide member 120 having a diameter of about 3 mm as described above. Rather than projecting, it is made to face the center (see Fig. 4).
  • the protective resin 222 such as a transparent silicone resin is filled so as to enclose the LED chips 201, 202, 203 and the bonding wire 219.
  • the inner surface or upper surface of the base material of the reflecting member made of resin is made of a metal such as aluminum.
  • a vapor deposition layer may be formed.
  • each LED chip 201, 202, 203 is mounted on the common electrode pattern 215 by printing and baking a silver paste with good reflection efficiency, light traveling toward the substrate 210 is also present. The light is reflected by the surface of the common electrode pattern 215 and is incident on the end surface 141 of the main body 130.
  • a rectangular socket part 140 integral with the light guide member 120 is fitted to the reflecting member 220, and the surface of the socket part 140 is non-light-transmitting with a white paint or a metal film. Since it is covered with the layer 142, no light leaks from the socket part 140 to the outside. Therefore, the light from each LED chip 201, 202, 203 is incident on the light guide member 120 with extremely high efficiency.
  • the light guide member 120 enters the light guide member 120 from the first end 121 and the second end 122 as described above. As schematically shown in FIG. 2, the light travels in the longitudinal direction in the main body 130 while being totally reflected by its smooth surface. As schematically shown in FIG. 5, a part of such light is reflected by the concave portion 131 and the traveling direction is changed in a direction to cross the main body portion 130. As schematically shown in FIG. 4, the light whose traveling direction has been changed in this way generally travels toward a region of the main body 130 facing the region where the recess 131 is provided. Then, the light that reaches this region reaches the peripheral surface of the main body 130 at an angle smaller than the total reflection critical angle, and is emitted to the outside.
  • the circumferential range of the main body portion 130 in which the concave portion 131 is formed is set to a limited central angle range of 3 to 45 °, preferably 5 to 30 °, Due to the convex lens effect due to the cylindrical portion 130, the emitted light is prevented from spreading in the circumferential direction of the main body 130, and the emitted light is directed to a region A having a predetermined predetermined width (see FIG. 4). ).
  • the recess 131 provided in the main body 130 is provided over the entire length in the longitudinal direction of the main body 130, the optical action as described above is realized in various places over the entire length in the longitudinal direction of the main body 130.
  • the white light as a result of the mixture of R, G, and B light is intensively emitted toward the target region A from a predetermined region of the peripheral surface over the entire length in the longitudinal direction of the main body 130. be able to.
  • the linear light source device 100 having the above configuration guides light emitted from the LED chips 20 1, 202, and 203 disposed at both ends thereof in the longitudinal direction of the light guide member 120.
  • the amount of internal light is a tendency for the amount of internal light to decrease with increasing power.
  • the emitted light quantity distribution in the longitudinal direction of the light guide member 120 can be adjusted by changing the interval or depth of the recesses 131 provided in the main body 130 in the longitudinal direction. For example, by narrowing the distance between adjacent recesses 131 from the end of the main body part 130 toward the central part, the center part has an opportunity to change the light traveling in the longitudinal direction to the transverse direction of the main body part 130. The more you can, the more you can do.
  • the decrease in the amount of internal light at the center in the longitudinal direction of the main body 130 can be compensated, and the amount of emitted light can be averaged over the length of the main body 130. Further, the same effect can be obtained by increasing the depth of the recess 131 from the end of the main body 130 toward the center by the direction of force.
  • the linear light source device 100 is also disposed at the end of the light guide member 120. Since the three LED chips 201, 202, and 203 are arranged densely on the substrate 210, the light emission colors of R, G, and B are mixed evenly and proceed through the light guide member 120. As a result, white light can be emitted in the longitudinal direction of the light guide member 120 without uneven color.
  • LED chips 201, 202, 203 are directly bonded.
  • LED chips generally have a characteristic that they are significantly deteriorated by heat. In other words, the LED chip emits light according to the amount of electricity that is emitted according to the amount of electricity applied, so it generates heat according to the amount of electricity supplied. . For this reason, when an LED chip is used for a resin package type LED lamp or mounted on a substrate made of glass epoxy or alumina ceramic, the standard energization is generally 20 mA at most. It is said to be about.
  • the linear light source device 100 configured as described above has the LED chips 201, 202, 203 directly bonded to the substrate 210 made of aluminum nitride having an extremely high thermal conductivity of, for example, 200 WZm'K. Even if the energization amount for the chips 201, 202, 203 is increased, the generated heat can be immediately released to the substrate 210. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the LED chips 201, 202, 203 while suppressing the temperature rise while keeping the amount of emitted light high.
  • one end region in the longitudinal direction of the substrate 210 is the LED element mounting portion 211, and the heat radiating portion 212 continuous therewith is integrally provided.
  • the effect is further enhanced.
  • an aluminum heat dissipation fin (not shown) is attached to the heat dissipation portion 212 on the substrate 210, or the metal of the device in which the linear light source device 100 is incorporated. It is effective to bring the heat radiation part 212 into contact with the housing.
  • electrode patterns 215 to 218 made of silver paste with a thickness of 10 ⁇ m were formed on a substrate 210 made of aluminum nitride having a width of 5. Omm, a length of 18. Omm, and a thickness of 0.6 mm.
  • R, G, B LED chips 201, 202, 203 with a rated current of about 20mA and a rated current of 20mA when used is about 0.22mm X O. 29mm X 0.29mm. ⁇
  • the light quantity deterioration was within 10%.
  • This continuous light emission time is set so that when the linear light source device 100 is used as the illumination light source of the image reading device, 50,000 originals can be read in about 10 seconds per sheet. It is taken into consideration.
  • each LED chip 201, 202, 203 was allowed to emit light continuously by energizing 50 mA. After 150 hours, It has been found that the deterioration of the light intensity of this product exceeds 20%, and it cannot be fully used.
  • FIG. 6 and 7 show a second embodiment of the linear light source device according to the present invention.
  • the LED element 200 is disposed at one end (first end) 121 of the light guide member 120 and the other end (second end) 122 is provided.
  • a reflective surface 124 is provided.
  • the linear light source device 100A is different from the linear light source device 100 according to the first embodiment shown in FIGS. In the following, differences between the linear light source device 100A and the linear light source device 100 will be described. For the common points, the same reference numerals as those used for the linear light source device 100 according to the first embodiment are attached, and detailed description thereof is omitted.
  • the socket part 140 is formed only at the first end part 121, and the reflection surface 124 is formed at the second end part 122.
  • the form of the main body 130 and the socket 140 is basically the same as that of the first embodiment.
  • the reflection surface 124 can be formed by fitting a cap 125 made of a white resin on the second end 122 of the light guide member 120 or depositing a metal.
  • the reflecting surface 124 is preferably configured to reflect 100% of the light traveling toward the second end 122 of the main body 130.
  • a plurality of LED chips 201, 202, and 203 mounted on the substrate 210 are disposed at the first end 121 of the main body 130.
  • a total of six LED chips 201, 202, 203, each of two red (R), green (G), and blue (B), are provided.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • Each LED chip 201, 202, 203 also has a separate U-feed electrode pattern 216, 217, 218 for each color.
  • One end portions 216a, 217a, and 218a are connected by bonding wires 219.
  • the amount of light incident on the main body 130 from the first end 121 of the light guide member 120 can be increased. Therefore, even though the LED chips 201, 202, and 203 are disposed only at the one end 121 of the light guide member 120, a sufficient amount of light is spread over the entire longitudinal direction of the light guide member 120. Can be.
  • the light emitted from the LED chips 201, 202, 203 is not wasteful by the action of the reflecting member 220 or the action of the electrode pattern 215 whose light reflection efficiency is improved by using a silver paste.
  • the light is incident on the part 130 and can be advanced inside the main body part 130.
  • the light thus propagated or the light that is reflected by the reflecting surface 124 of the second end 122 of the light guide member 120 and travels in the opposite direction is provided along the longitudinal direction of the main body 130. Reflected by the plurality of recesses 131, the traveling direction is changed in the direction opposite to the side where the recesses 131 are provided, and the light is emitted to the outside.
  • the second end 122 of the light guide member 120 in the second embodiment only needs to efficiently reflect the light that has traveled inside the main body 130. It is not limited to.
  • the second end 122 is a second end 122a having a triangular cross section composed of two reflecting surfaces inclined at an angle of approximately 45 degrees with respect to the axis of the main body 130. May be. By doing so, most of the light that has traveled in the main body portion 130 in the axial direction travels in the opposite direction by performing total reflection twice on the two reflecting surfaces. This is because there is little light reaching each of the reflecting surfaces at an angle smaller than the total reflection critical angle.
  • the second end 122 is a conical second end 122b having a generatrix inclined at an angle of about 45 degrees with respect to the axis of the main body 130, as shown in FIG.
  • the same effect can be obtained with the pyramid-shaped second end portion 122c having a ridge line inclined at an angle of approximately 45 degrees with respect to the axis of the main body 130.
  • the outer periphery of the main body 130 is used as the recess 131 provided in the main body 130 of the light guide member 120.
  • the concave portion 131 may be formed as a concave spherical recess 131a as shown in FIGS. 18A, 18B and 19. It can also be.
  • a plurality of depressions 131a may be arranged within a range of a predetermined angle oc in the circumferential direction of the main body part 130.
  • the main body part One depression 131a may be arranged at a fixed position in the circumferential direction of 130.
  • these depressions 131a are formed so as to be arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the main body 130.
  • the illumination light is emitted at various locations in the longitudinal direction of the main body 130.
  • the ability to adjust the amount of light is the same as in the previous embodiment.
  • the linear light source devices 100 and 100A having the above configuration can be suitably used as an illumination light source of the image reading device 300 such as a CCD image sensor unit in place of the conventional cold cathode tube.
  • the image reading apparatus 300 is configured by incorporating a linear light source device 100, a plurality of mirrors 21 to 25, a lens 3, and a CCD line sensor 4 in a case 5.
  • the image reading apparatus 300 is moved in the sub-scanning direction below the document placing table DP made of transparent glass or the like.
  • the reflected light of the original D force illuminated by the light emitted from the linear light source device 100 is reflected by the plurality of mirrors 21 to 25 and then condensed on the CCD line sensor 4 through the lens 3. At this time, an image is formed on a one-line image force CCD line sensor 4 extending in the main scanning direction on the document D and read.
  • Such operation force is repeated each time the image reading apparatus 300 moves by a predetermined pitch in the sub-scanning direction, whereby a two-dimensional image of the document is read.
  • the main body 130 of the light guide member 120 serving as the light-emitting portion has a cylindrical shape. It can be conveniently integrated into the area where the cold-cathode tube was installed without much changes.
  • the linear light source device 100 can efficiently irradiate light in a direction in which the peripheral surface force on the side opposite to the portion where the concave portion 131 is formed in the main body 130 is also limited (see FIG. 4). Such an emission direction is set to be directed to a certain area in the sub-scanning direction of the document D on the document reading table DP in the flat bed type image scanner S.
  • the linear light source device 100 differs from the cold cathode tube in which light is emitted from the entire surface of the peripheral surface with a certain limitation in the total length in the longitudinal direction that requires the addition of a reflecting member. It is possible to irradiate the light in the specified direction.
  • the optical path folded by mirrors 21 to 25 extending from the document D through the lens 3 to the CCD line sensor 4 is schematically drawn as shown in FIG. become.
  • the angle of view of the reading width of the document D as viewed from the CCD line sensor 4 or the lens 3 is increased to, for example, about 50 °.
  • the optical path length from the end of the reading width to the CCD line sensor 4 is clearly longer than the force near the center of the reading width of the original to the optical path length to the CCD line sensor 4. Therefore, even if the original is illuminated with uniform brightness over the entire reading width, the image read on the CCD line sensor 4 becomes darker at the end of the reading width.
  • the linear light source device 100 it is possible to correct the brightness of the read signal from the CCD line sensor 4 in the main scanning direction, but in this case, the correction circuit becomes complicated.
  • the amount of emitted light is larger at both ends with respect to the central portion of the light guide member 120 in the longitudinal direction (corresponding to the main scanning direction).
  • the document D can be illuminated brighter at both ends than at the center of the reading width.
  • the brightness of the image read on the CCD line sensor 4 without requiring a correction circuit as described above can be equalized in the main scanning direction.
  • the distance between adjacent ones of the recesses 131 provided in the main body 130 of the light guide member 120 is taken into account the reduction in the amount of light inside due to the distance from the end of the light guide member 120.
  • the linear light source device 100 emits white light by causing the R, G, and B LED elements to emit light simultaneously, but the wavelength distribution of each color draws a steep peak.
  • the color characteristics of the color image reproduced easily by performing color processing on the read color image can be made favorable.
  • FIG. 13 and 14 show a third embodiment of the linear light source device according to the present invention.
  • the linear light source device 100B according to the third embodiment differs from that of the first embodiment (FIGS. 1 to 5) and the second embodiment (FIGS. 6 and 7) in that the light guide
  • the circumferential range a in which the concave portions 131 aligned in the longitudinal direction are formed on the outer peripheral surface of the main body portion 130 of the member 120 is expanded to 120 to 270 °, preferably 120 to 200 °. It is a point. Since the rest of the configuration is the same, the corresponding members or portions are assigned the same reference numerals as those used in the first and second embodiments, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • the outer diameter of the main body 130 is made thicker than that exemplified in the first and second embodiments, and accordingly, the LED chips 201, 202, 203 to be arranged at the end of the light guide member 120 There is nothing wrong with increasing the number of each color. Further, the LED chips 201, 202, 203 are provided at the first end 121 and the second end 122 of the light guide member 120 as in the first embodiment shown in FIGS. Alternatively, it may be provided only at one end (first end) 121 of the light guide member 120, as in the second embodiment shown in FIGS.
  • the second end 122 of the light guide member 120 is the same as that of the second embodiment shown in FIGS.
  • the second end portion is 122a. , 122b, 122c.
  • the light traveling in the longitudinal direction of the main body 130 is reflected by the respective recesses 131 and the traveling direction crosses the main body 130. Since the light reflected in the wide central angle range is emitted to the outside after traversing the main body 130, the luminous flux after the emission is wide (for example, as the central angle of the main body 130). It will be expanded to the range of 120-200 °. However, as in the first embodiment, the amount of light leaking to the side where the concave portion 131 is provided can be efficiently emitted within a certain range with a small amount.
  • a plurality of linear light source devices 100B according to the third embodiment are provided as a backlight (illumination device) for a flat display device 400 such as a liquid crystal display device.
  • a flat display device 400 such as a liquid crystal display device.
  • a plurality of the linear light source devices 100B are provided behind the flat display panel 410 at predetermined intervals so that the emission direction from the main body 130 faces the back surface direction of the flat display panel 410.
  • the linear light source device 100B since the linear light source device 100B has a wide range of emitted light, it is possible to illuminate a wide band-like range in spite of being a linear light source device. It becomes. Therefore, the linear light source device 100B can illuminate the flat display panel 410 of any size with an average amount of light even if it is installed so as to connect the band-like areas. It becomes possible to do.
  • a light diffusing sheet or a light diffusing plate 420 is installed between the back surface of the flat display panel 410 and each linear light source device 100B to recognize the flat display panel 410 from the front side. The brightness to be obtained can be averaged more.
  • each linear light source device 100B when the circumferential range ex where the recess 131 of the main body 130 of the light guide member 120 is to be formed is expanded to 270 °, the light is emitted from each linear light source device 100B.
  • the illumination light to be applied is applied to the reverse side of the flat display panel 410 and to the opposite side of the flat display panel 410.
  • a white reflective surface or a specular reflective surface is provided behind each linear light source device 1 OOB.
  • the light reflecting plate 430 having a surface, the light emitted to the back side of each linear light source device 100B is transmitted to the flat display panel. It can be reflected toward the back side of the channel 410. Thereby, it is possible to irradiate the back surface side of the flat display panel 410 with a light amount more averaged in the surface.
  • the linear light source device 100B having the main body 130 of the form shown in FIGS. 14 and 16 is used in parallel, and FIG. 18A and FIG.
  • the linear light source device 100 having the main body 130 of the form shown in 18B can be used side by side.
  • the linear light source device of this form employs a concave spherical recess 131a as the recess 131, and the reflected light on the inner surface of the recess 13la is given a tendency to diffuse.
  • the outgoing light from the main body 131 is also given a tendency to diffuse. As a result, it is possible to irradiate the back surface of the flat display panel 410 with more average illumination light.
  • a conventional cold cathode tube is used as an illumination light source in an image reading device using a CCD line sensor. Instead, it can be suitably used. In other words, there is no need to worry about environmental pollution caused by mercury vapor, and it is possible to provide white illumination that can perform color processing more appropriately that requires a power supply circuit such as a booster inverter, and its luminous efficiency is excellent. Moreover, the problem of deterioration of the LED chip due to heat due to heat can be properly solved! Second, an illumination device as a knock light for a flat display device can be suitably configured.
  • the recess 131 provided in the main body 130 of the light guide member 120 in the longitudinal direction extends in a direction intersecting the longitudinal axis of the main body 130 and is cut off.
  • the shape of a concave groove 131a having a concave spherical surface is adopted. Not determined. The important point is that by defining the formation range ⁇ in the circumferential direction of the main body 130 where such a recess 131 should be provided, the illumination light is emitted only within a predetermined circumferential range of the main body 130.
  • the formation density of the recesses 131 in the longitudinal direction of the main body 130 the amount of light emitted at each position in the longitudinal direction of the main body 130 can be adjusted as desired. That is.
  • the concave portion 131 is formed, but a convex portion may be provided.
  • the main body 130 of the light guide member 120 is not limited to such a columnar shape as long as it is a 1S columnar shape as shown in FIGS. 20 and 21. It may be in the form of a polygonal column such as a hexagonal column or an octagonal column. In this case, it is desirable to round the ridge line portion of the polygonal column in the cross section. Furthermore, as shown in FIG. 22, it may of course be an elliptical cylinder.
  • the power of mounting the same number (one or two) of LED chips 201, 202, 203 on the LED element mounting portion 211 of the substrate 210 at least one for each color
  • the number of LED chips can be installed, and the number is not limited.
  • the blue (B) light emitting LED is said to have a lower light intensity than other LEDs, but in this case, only two blue (B) light emitting LED chips are mounted, For red (R) and green (G), it is possible to install one each!
  • a force white LED chip in which R, G, and B LED chips 201, 202, and 203 are mounted may be mounted on the LED element mounting portion 211.
  • the white LED may be mounted at a position that does not hinder the mounting of the reflecting member 220. Moreover, the number is not limited.

Abstract

透明体により断面略一様な柱状に形成されるとともに所定長さを有する本体部（１３０）、および、この本体部（１３０）の両端に形成された第１の端部（１２１）と第２の端部、を備えた導光部材（１２０）と、上記第１の端部（１２１）および第２の端部に対向して配置されたＬＥＤ素子（２００）と、を備え、上記本体部（１３０）は外周面がなめらかな鏡面状に形成されているとともに、その周方向の一定箇所において、長手方向に並ぶ複数の凹部（１３１）または凸部が形成されていることにより、上記第１の端部（１２１）および第２の端部から上記本体部（１３０）に入射した上記ＬＥＤ素子（２００）からの光が、上記本体部（１３０）の長手方向全長において、上記本体部（１３０）の周面における上記凹部（１３１）または凸部が形成された部位と対向する領域から出射する傾向が与えられている。

Description

明 細 書
線状光源装置、並びに、これを用いた画像読取装置および平面ディスプ レイ装置
技術分野
[0001] 本願発明は、線状光源装置、並びに、これを用いた画像読取装置および平面ディ スプレイ装置に関する。この線状光源装置は、イメージスキャナ等の画像読取装置の 照明光源、あるいは、液晶ディスプレイ装置等の平面ディスプレイ装置のノ ックライト 用照明装置として好適に用いられるものである。
背景技術
[0002] たとえば特許文献 1には、いわゆるフラットベッド型のイメージスキャナが開示されて いる。このイメージスキャナには、 CCDラインセンサを搭載したイメージセンサユニット (以下、これを単に「CCDイメージセンサユニット」という。）Uが用いられている。この ような CCDイメージセンサユニット Uは一般に、本願の図 11に例示するように、照明 光源 1と、複数のミラー 21〜25と、レンズ 3と、 CCDラインセンサ 4とをケース 5内に組 み込んで構成されている。また、フラットベッド型イメージスキャナ Sにおいて、 CCDィ メージセンサユニット Uは、透明ガラスなど力もなる原稿載置台 DPの下方を副走査方 向（図 11では左右方向)に移動するように設置される。原稿の読取動作において、照 明光源 1が発する光によって照明された原稿 D力もの反射光が複数のミラー 21〜25 で反射された後、レンズ 3を介して CCDラインセンサ 4上に集光させられる。このとき、 原稿 D上の主走査方向（図 11では紙面に垂直な方向)に延びる 1ラインの画像力 CC Dラインセンサ 4上に結像させられ、かつ読み取られる。このような動作力この CCDィ メージセンサユニット Uが副走査方向に所定ピッチ移動する毎に繰り返されることによ り、原稿の 2次元画像が読み取られることになる。
[0003] 上記のような CCDイメージセンサユニット Uを用いてフラットベッド型イメージスキヤ ナ Sを構成する場合、原稿 D力 CCDラインセンサ 4までの光路長が長ぐレンズ 3の 被写界深度を深く設定することができる。そのため、原稿台 DPから原稿 Dが多少浮 き上がってもピンぼけを抑制した鮮明な画像を読み取ることができる、等の利点があ る。
[0004] 特許文献 1：特開 2000— 134413号公報
[0005] ところで、上記の CCDイメージセンサユニット Uにおける照明光源 1は、白色光を発 する冷陰極管が採用されるのが一般である。その理由は、当該冷陰極管が、カラー 画像を読み取るために、主走査方向の読み取り幅の全長にわたって均等な照度で 原稿を照明するための線状光源装置として、現状においてはコスト面を考慮しても最 適であると考えられて ヽるカゝらである。
[0006] し力しながら、 CCDイメージセンサユニット Uにおける線状光源装置として冷陰極管 を用いるにあたっては、次のような問題がなお存在する。
[0007] 第 1に、冷陰極管の駆動にはインバータ等を用いて昇圧した放電電圧が必要となる ので、電源回路がコスト高となる。
[0008] 第 2に、冷陰極管は、有害な水銀蒸気が内部に封じ込められているため、環境にと つて適切であるとは 、えな 、。
[0009] 第 3に、冷陰極管は長手方向各所において均一発光するが、 CCDラインセンサ 4 における受光素子は端部ほど受光量が低下する。なぜなら、 CCDイメージセンサュ ニット Uの場合、たとえば A4幅の読み取り幅が最終的に数 10mmの CCDラインセン サ 4上に集束させられるため、 CCDラインセンサ 4あるいはレンズ 3からみた画角がた とえば 50° 程度となり（図 12参照）、読み取り幅の両端ほど、原稿からの反射光量が 低下する力 である。かかる受光量の低下は、補正が可能であるが、とりわけカラー 画像を読み取る場合には、複雑な補正回路が必要となる。
[0010] 第 4に、冷陰極管は、発光する光の利用効率が悪い。なぜなら、照明するべき方向 は一方向であるのに、冷陰極管は全周力も発光するので多くの光が無駄になるから である。また、この問題を解消するためには、反射部材を冷陰極管の背後に配置す るなどの対策が必要となり、コスト高となる。
発明の開示
[0011] 本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、 CCDイメージセン サユニット等の CCDラインセンサを搭載した画像読取装置等の照明光源として、冷 陰極管を用いる場合の上記した問題を解消した新たな線状光源装置を提供すること をその主たる課題とする。本願発明はまた、この線状光源装置を照明光源として用い た画像読取装置を提供することをもその課題とし、かつ、この線状光源装置をいわゆ るバックライトとしての照明光源として用いた平面ディスプレイ装置を提供することをも その課題とする。
[0012] 上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を採用している。
[0013] すなわち、本願発明の第 1の側面に係る線状光源装置は、透明体により断面略一 様な柱状に形成されるとともに所定長さを有する本体部、および、この本体部の両端 に形成された第 1の端部と第 2の端部、を備えた導光部材と、上記第 1の端部と上記 第 2の端部にそれぞれ対向して配置された LED素子と、を備え、上記本体部は外周 面がなめらかな鏡面状に形成されているとともに、長手方向にわたり、その周方向の 所定の範囲において、複数の凹部または凸部が形成されていることにより、上記第 1 の端部と上記第 2の端部とから上記本体部に入射した上記 LED素子からの光力 上 記本体部の長手方向にわたって、上記本体部の周面における上記凹部または凸部 が形成された範囲と対向する領域力 出射する傾向を与えられたことを特徴とする。
[0014] 上記第 1の側面に係る線状光源装置の変形例としては、透明体により断面略一様 な柱状に形成されるとともに所定長さを有する本体部、および、この本体部の両端に 形成された第 1の端部と第 2の端部、を備えた導光部材と、上記第 1の端部に対向し て配置された LED素子と、上記第 2の端部に形成された反射部と、を備え、上記本 体部は外周面がなめらかな鏡面状に形成されているとともに、長手方向にわたり、そ の周方向の所定の範囲において、複数の凹部または凸部が形成されていることによ り、上記第 1の端部から上記本体部に入射した上記 LED素子力 の光力 上記本体 部の長手方向にわたって、上記本体部の周面における上記凹部または凸部が形成 された範囲と対向する領域力 出射する傾向を与えられたことを特徴とする。
[0015] なお、上記第 2の端部に形成された反射部の具体的形態としては、本体部の軸線 に直交する反射面、本体部の軸線に対して略 45度の角度で傾斜する 2つの反射面 、又は、本体部の軸線に対して略 45度の角度で傾斜する母線を有する円錐形状、 若しくは稜線を有する角錐形状を採用することができる。更に、この反射部は、白色 系の樹脂で覆われて 、る力 金属を蒸着することにより形成されて 、るとなおよ 、。 [0016] なお、上記導光部材の本体部を形成するべき透明体としては、透明榭脂または透 明ガラスを好適に採用することができる。
[0017] また、断面略一様な柱状の本体部の具体的形態としては、円柱状のほか、多角柱 状、楕円円柱状等を採用することができる。
[0018] 好ましい実施の形態では、上記複数の凹部または凸部は、上記本体部の長手軸 線と交差する方向に延びる凹溝を所定間隔ごとに複数設けて形成されている。この 場合、上記凹溝は、略断面凹円弧状とするのがよい。
[0019] 上記複数の凹部または凸部は、凹球面状の窪みを複数設けて形成することもでき る。
[0020] 好ましい実施の形態では、上記 LED素子は、 LEDチップが用いられており、この L EDチップは、窒化アルミニウム製の基板に直接搭載されて！、る。
[0021] 好ましい実施の形態ではまた、上記基板は、上記 LED素子が搭載される LED素 子搭載部と、この LED素子搭載部に連続する放熱部とを備えている。
[0022] 好ましい実施の形態ではさらに、上記基板には、共通電極パターンと、複数の個別 給電用電極パターンとが形成されており、上記 LED素子搭載部において、上記共通 電極パターンに複数の LEDチップが密集してボンディングされているとともに、各 LE Dチップとこれらに対応する上記個別給電用電極パターンとの間が、それぞれワイヤ ボンディングによって結線されて 、る。
[0023] 好ましい実施の形態ではまた、上記基板は、長手状をしており、その長手方向一端 部領域に上記 LED素子搭載部が形成されているとともに、その余の領域には、上記 共通電極パターン、および、上記複数の個別給電用電極パターンが互いに平行関 係を維持しつつ上記基板の長手方向に延びるように形成されて 、る。
[0024] 好ましい実施の形態ではさらに、上記複数の LEDチップは、少なくとも 1個の赤色 発光 LEDチップと、少なくとも 1個の緑色発光 LEDチップと、少なくとも 1個の青色発 光 LEDチップとで構成されて!、る。
[0025] 好ましい実施の形態ではまた、上記共通電極パターンと上記複数の個別給電用電 極パターンにおける少なくとも上記 LED素子搭載部に対応する部位は、銀ペースト を印刷焼成して形成されて ヽる。 [0026] 好ましい実施の形態ではさらに、上記基板の上記 LED素子搭載部には、上記複数 の LEDチップを囲むように形成された枠状の反射部材が取付けられて 、る。
[0027] 好ま 、実施の形態ではまた、上記反射部材は、上部開口に向かうほど拡径する ように内面が傾斜させられているとともに、この内面が反射面とされている。この反射 部材は、たとえば、全体を白色系の榭脂によって形成してその内面を反射面としても よいし、あるいは、榭脂によって形成された反射部材の内面にアルミニウムの蒸着層 を形成して鏡面処理を施すなどしてもよ!ヽ。
[0028] 好ましい実施の形態ではさらに、上記導光部材の上記 LEDチップが対向させられ る端部には、上記枠状の反射部材に対してこれを内包するように嵌合するソケット部 がー体形成されている。
[0029] 好ま 、実施の形態ではまた、上記ソケット部の外面は、非透光層で覆われて 、る
[0030] 好ましい実施の形態ではまた、上記本体部の外周面に長手方向にわたって複数の 凹部または凸部が形成されるべき周方向の所定範囲が、上記本体部の 3〜45° 、よ り好ましくは 5〜30° の中心角範囲に設定されている。
[0031] 他の好ましい実施の形態においては、上記本体部の外周面に長手方向にわたつ て複数の凹部または凸部が形成されるべき周方向の所定範囲が、上記本体部の 12 0〜270° 、より好ましくは 120〜200° の中心角範囲に設定されている。
[0032] 本願発明の第 2の側面に係る画像読取装置は、ケース内に、光源装置と、複数のミ ラーと、レンズと、 CCDラインセンサとを備え、上記光源装置から発せられる光によつ て照明された原稿力 の反射光を上記複数のミラーおよび上記レンズを介して上記 CCDラインセンサ上に導き、上記原稿における主走査方向のライン状の画像を上記 CCDラインセンサによって読み取るように構成された画像読取装置であって、上記 光源装置として、本願発明の第 1の側面に係る線状光源装置が、好適には、上記本 体部の外周面に長手方向にわたって設けられる複数の凹部または凸部が形成され るべき周方向の所定範囲力 上記本体部の 3〜45° の中心角範囲に設定されて用 V、られて 、ることを特徴として 、る。
[0033] 好ましい実施の形態では、上記導光部材の上記本体部に設ける上記複数の凹部 または凸部は、上記本体部の長手方向両端部に向力うほど、長手方向中央部にお けるよりも出射光量が多くなるように形成されて 、る。
[0034] 本願発明の第 3の側面に係る平面ディスプレイ装置は、平面ディスプレイパネルを 備え、この平面ディスプレイパネルを背後力 照明する照明装置を備えた平面ディス プレイ装置であって、上記照明装置は、本願発明の第 1の側面に係る線状光源装置 力 好適には、上記本体部の外周面に長手方向に長手方向にわたって設けられる 複数の凹部または凸部が形成されるべき周方向の所定範囲が、上記本体部の 120 〜270° の中心角範囲に設定されて複数併設して構成されていることを特徴として いる。
[0035] 好ま 、実施の形態では、上記平面ディスプレイパネルと上記照明装置との間には
、光拡散シートまたは光拡散パネルが配置されて 、る。
[0036] 好ましい実施の形態ではまた、上記照明装置の上記平面ディスプレイパネルと反 対側には、光反射面が配置されている。
図面の簡単な説明
[0037] [図 1]本願発明に係る線状光源装置の第 1の実施形態の全体構成を示す一部断面 正面図である。
[図 2]図 1に示す線状光源装置の要部拡大図である。
[図 3]基板の拡大平面図であり、図 2の ΠΙ-ΠΙ矢視図に相当する図である。
[図 4]図 2の IV-IV線に沿う拡大断面図である。
[図 5]図 4の V-V線に沿う断面図である。
[図 6]本願発明に係る線状光源装置の第 2の実施形態の全体構成を示す一部断面 正面図である。
[図 7]図 6の VII-VII矢視図である。
[図 8]本願発明に係る線状光源装置の第 2の実施形態の変形例を示す説明図であり 、線状光源装置の先端部の要部拡大図である。
[図 9]本願発明に係る線状光源装置の第 2の実施形態の他の変形例を示す説明図 であり、線状光源装置の先端部の要部拡大図である。
[図 10]本願発明に係る線状光源装置の第 2の実施形態の更に他の変形例を示す説 明図であり、線状光源装置の先端部の要部拡大図である。
[図 11]図 1または図 6に示す線状光源装置を用 ヽた画像読取装置の全体構成略示 図である。
[図 12]図 11に示す画像読取装置における、原稿力も CCDラインセンサまでの光路を 示す略示図である。
[図 13]本願発明に係る線状光源装置の第 3の実施形態の要部拡大図である。
[図 14]図 13の XIV- XIV線に沿う拡大断面図である。
[図 15]図 13に示す線状光源装置を用 ヽた平面ディスプレイ装置の模式的構成図で ある。
[図 16]本願発明に係る線状光源装置の第 3の実施形態の変形例を示す説明図であ り、図 14に相当する。
[図 17]図 16に示す線状光源装置を用 ヽた平面ディスプレイ装置の模式的構成図で ある。
[図 18A]導光部材の本体部に設けるべき凹部の変形例を示す断面図である。
[図 18B]導光部材の本体部に設けるべき凹部の変形例を示す断面図である。
[図 19]図 18A及び図 18Bの XIX- XIX線に沿う断面図である。
[図 20]導光部材の本体部の変形例を示す拡大断面図である。
[図 21]導光部材の本体部の他の変形例を示す拡大断面図である。
[図 22]導光部材の本体部のさらに他の変形例を示す拡大断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0038] 以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する
[0039] 図 1ないし図 5は、本願発明に係る線状光源装置 100の第 1の実施形態を示してい る。この線状光源装置 100は、導光部材 120と、この導光部材 120の両端部に配置 された LED素子 200とを備えて構成されて 、る。
[0040] 図 1に示すように、導光部材 120は、全長にわたって一様な円形断面を有する円柱 状をした本体部 130と、この本体部 130の両端に形成された第 1の端部 121と第 2の 端部 122とを有する。導光部材 120は、たとえば、 PMMAやポリカーボネートなどの 透明榭脂、あるいは透明ガラス等の透明体により一体成形されたものである。円柱状 の本体部 130は、たとえば、 A4サイズの読み取り幅と対応した長さに設定され、直径 は、たとえば 3mm程度である。また、少なくとも本体部 130の周面は、なめらかな鏡 面状とされている。
[0041] 図 4および図 5からよく理解されるように、上記本体部 130には、その周方向の一定 範囲において、長手方向に並ぶ複数箇所の凹部 131が形成されている。この凹部 1 31は、たとえば図 2、図 4および図 5に詳示するように、本体部 130を横断する方向に 延びる円筒内面状に形成されており、たとえば、その形状は、 RO. 3mm程度の円筒 内面状の溝が最大深さ 0. 15mm程度に形成されたものである。また、この凹部 131 の入口部にも、アールが付けられている。このような凹部 131を形成するべき上記本 体部 130における周方向の角度範囲 a (図 4参照）は、たとえば、 3〜45° 、好ましく は 5〜30° の範囲に設定するのがよい。この凹部 131の隣接するものどうしの間隔 については、本体部 130からの出射光量の分布を考慮して決定すればよいが、この 点については後述する。
[0042] 上記導光部材 120の第 1の端部 121および第 2の端部 122には、図 2に詳示するよ うに、角状のソケット部 140がー体形成されている。この角状のソケット部 140の底面 が実質的に上記本体部 130の端面 141となる。この端面 141が、 LED素子 200から 上記本体部 130への光の入射部となる。なお、このソケット部 140の外面は、好ましく は白色塗料や金属膜などの非透光層 142で覆 、、光の漏れを防止できるようにして おくのがよい。
[0043] 上記 LED素子 200は、基板 210上に赤色 (R)、緑色（G)、青色（B)の LEDベアチ ップ（以下、単に LEDチップといとう。） 201, 202, 203を 1つずつ、それらの中心が 三角形の頂点をなすようにして合計 3個搭載して構成されている（図 3参照)。このよう な LEDチップ 201, 202, 203の大きさは、平面視において 0. 3mm角程度、厚みも 同程度である。基板 210は、図 3に表れているように、長矩形状をしている。基板 210 の材質は、熱伝導性にきわめて優れた窒化アルミニウムが特に採用されている。この 基板 210の長手方向一端部領域に LED素子搭載部 211が形成されていて、この L ED素子搭載部 21に上記の 3個の LEDチップ 201, 202, 203が搭載されている。ま た、基板 210における上記 LED素子搭載部 211以外の領域は、放熱部 212として 機能する。
[0044] より詳細には、図 3に表れているように、上記基板 210における LED素子搭載部 21 1には、共通電極パターン 215の一端部 215aがチップボンディング用パッドとして配 置されている。このチップボンディング用パッド 215a上に R、 G、 Bそれぞれ各 1個の LEDチップ 201, 202, 203が互いに近接してボンディングされている。一方、このチ ップボンディング用ノッド 215a【こ近接するよう【こして、各 LEDチップ 201, 202, 203 と対応した個另 U給電用電極ノターン 216, 217, 218の一端咅 216a, 217a, 218a が配置されている。そして、各 LEDチップ 201, 202, 203と上記各一端部 216a, 2 17a, 218aとの間は、それぞれボンディングワイヤ 219により結線されている。これに より、各 LEDチップ 201, 202, 203の通電量を個別に調整してそれぞれの発光量を 調整することができるので、導光部材 120から出射される白色光の調整を容易に行う ことができる。上記共通電極パターン 215と各個別給電用電極パターン 216, 217, 218の各他端咅 215b, 216b, 217b, 218bは、基板 210における放熱咅 として 、互いに平行関係を維持しながら、長手方向に延ばされている。これにより、基板 21 0における放熱部 212を配線パターンのとりまわしのための領域として都合よく利用 することができる。また、これらの電極パターン 215, 216, 217, 218は、好ましくは、 銀ペーストを印刷焼成して形成されており、その結果、上記チップボンディング用パ ッド 215aおよびこれに隣接する各一端部 216a, 217a, 218aの表面は、反射効率 の優れた面となっている。また、これらの端子部の電流容量を確保することができるよ うになつている。
[0045] 上記基板 210における上記 LED素子搭載部 211にはまた、上記 3個の LEDチッ プ 201, 202, 203およびボンディングワイヤ 219を取り囲むように形成された枠状の 反射部材 220がたとえば接着により搭載される。図 2および図 3に表れているように、 この反射部材 220は、平面視四角形状をしており、所定の厚み寸法を有している。こ の枠状の反射部材 220の内面には、上部（開口側であり、図 2においては右側）に向 力 ほど拡径するテーパ状の反射面 221が形成されている。そして、この反射部材 2 20は、好ましくは、白色系の榭脂を成形することによって得られる。さらに、この反射 部材 220の外形寸法は、上記導光部材 120の端部のソケット部 140の内部の寸法と 対応させられている。このソケット部 140と上記反射部材 220とを相互に嵌合させて 適部を接着するなどすることにより、上記 LEDチップ 201, 202, 203が搭載された 基板 210と上記導光部材 120とが一体に組付けられる。このとき、上記のように LED 素子搭載部 211に互いに近接して搭載されている LEDチップ 201, 202, 203は、 上記したように 3mm程度の直径を有する導光部材 120の本体部 130の端部に対し 、はみ出すことなぐむしろ、その中心付近に対向させられる（図 4参照)。なお、この 反射部材 220が基板 210上に搭載された後、各 LEDチップ 201, 202, 203および ボンディングワイヤ 219を包み込むようにして、透明シリコーン榭脂等の保護榭脂 22 2が充填される。上記反射部材 220の内面あるいは上面（開口側の面）を高効率の反 射面とするために、榭脂で形成した反射部材の母材の内面あるいは上面に、アルミ -ゥム等の金属の蒸着層を形成するなどしてもよい。
[0046] 次に、上記構成の線状光源装置 100の作用について説明する。
[0047] 導光咅材 120の 2つの端咅 122【こお!ヽて、それぞれ、 3つの LEDチップ 201 , 202, 203が点灯させられると、各色の光は、導光部材 120の本体部 130の端面 1 41に入射させられる（図 2参照）。このとき、各 LEDチップ 201, 202, 203の頂面力 ら発せられた光は直接的に上記本体部 130の端面 141に入射させられるが、各 LE Dチップ 201, 202, 203の側面力 発せられた光もまた、反射部材 220の反射面 22 1で反射させられ、上記本体部 130の端面 141に向けて入射させられる。さらには、 各 LEDチップ 201, 202, 203は、反射効率のよい銀ペーストの印刷焼成による共 通電極パターン 215上に搭載されていることから、基板 210に向けて進行する光もま た、この共通電極パターン 215の表面で反射させられ、上記本体部 130の端面 141 に入射させられる。また、反射部材 220には上記導光部材 120と一体的な角状のソ ケット部 140が嵌合させられているとともに、このソケット部 140の表面は白色塗料ま たは金属膜による非透光層 142で覆われているので、このソケット部 140から無駄に 光が外部に漏れ出ることもない。したがって、各 LEDチップ 201, 202, 203からの光 は、きわめて効率よぐ導光部材 120に入射させられる。
[0048] 上記のようにして導光部材 120にその第 1の端部 121と第 2の端部 122から入射し た光は、図 2に模式的に示すように、本体部 130内を、その滑らかな表面で全反射し つつ長手方向に進行する。図 5に模式的に示すように、このような光の一部は、上記 の凹部 131にお 、て反射させられて本体部 130を横断しようとする方向に進行方向 を転換させられる。こうして進行方向を転換させられた光は、図 4に模式的に示すよう に、概して、本体部 130における上記凹部 131が設けられた領域と対向する領域に 向けて進行する。そして、この領域に到達した光のうち全反射臨界角より小さい角度 で本体部 130の周面に到達したものが外部に出射させられる。そうして、上記凹部 1 31が形成される上記本体部 130の周方向の範囲が 3〜45° 、好ましくは 5〜30° の限定的な中心角範囲に設定されて 、ることと、本体部 130が円柱状をして 、ること による凸レンズ効果とにより、出射する光が本体部 130の周方向に広がることが抑制 され、出射光を、目標とする所定幅の領域 A (図 4参照）に集中させることができる。
[0049] 本体部 130に設けられる凹部 131は、本体部 130の長手方向の全長にわたって設 けられるので、上記したような光学的作用が本体部 130の長手方向全長にわたる各 所において実現される。その結果、本体部 130の長手方向全長において、その周面 の所定領域から、 R、 G、 Bの光が混合した結果としての白色光を、目標とする領域 A に向けて集中的に出射させることができる。
[0050] ところで、上記構成の線状光源装置 100は、その両端部に配置した LEDチップ 20 1, 202, 203が発する光を導光部材 120の長手方向に導いているため、長手方向 中央部に向力うほど内部光量が低下する傾向が生じる。し力しながら、導光部材 120 の長手方向についての出射光量分布は、本体部 130に設ける凹部 131の間隔、あ るいは深さを長手方向について変化させることにより調整することができる。たとえば 、凹部 131の隣接間隔を本体部 130の端部より中央部に向力 ほど狭くすることによ り、長手方向に進行してきた光を本体部 130の横断方向に転換させる機会を中央部 に向力うほど多くすることができる。これにより、本体部 130の長手方向中央部での内 部光量低下を補償して、出射光量を本体部 130の長手方向につ ヽて平均化すること ができる。また、凹部 131の深さを本体部 130の端部より中央部に向力 ほど深くする ことによつても、同様の効果を得ることができる。
[0051] 上記した構成の線状光源装置 100においてはまた、導光部材 120の端部に配置さ れる 3つの LEDチップ 201 , 202, 203力 基板 210上で密集配置されているため、 R、 G、 Bの発光色がむらなく混合して導光部材 120内を進行する。その結果、導光 部材 120の長手方向にっ 、て色むらのな 、白色光を出射させることができる。
[0052] さらに、上記構成の線状光源装置 100においては、 LEDチップ 201 , 202, 203を 搭載するべき基板 210の材質として、窒化アルミニウムが特に採用されており、また、 この基板 210上に上記 LEDチップ 201 , 202, 203が直接的にボンディングされて いる。 LEDチップは、一般に、熱による劣化が著しいという特性をもつ。すなわち、 L EDチップは、通電量に応じた光量の光を出射する力 通電量に応じて発熱するため 、通常は熱による寿命劣化が考慮され、使用時標準通電量を低い値に設定される。 このようなことから、 LEDチップを榭脂パッケージ型の LEDランプに用いる場合、ある いはガラスエポキシ製やアルミナセラミック製の基板上に搭載する場合、一般的にそ の標準通電量は、たかだか 20mA程度とされる。し力しながら、上記構成の線状光源 装置 100は、熱伝導率がたとえば 200WZm'Kときわめて高い窒化アルミニウム製 の基板 210に LEDチップ 201 , 202, 203を直接ボンディングしているため、各 LED チップ 201 , 202, 203に対する通電量を増加させても、発生する熱を即座に基板 2 10に逃がすことができる。そのため、出射光量を高く維持しつつも、昇温を抑制して 、 LEDチップ 201 , 202, 203の劣化を抑制することができるのである。
[0053] 上記構成の線状光源装置 100においては、基板 210の長手方向の一端部領域を LED素子搭載部 211とし、これに連続する放熱部 212を一体に設けているので、上 記した放熱効果はさらに高められる。なお、このような放熱効果をより高めるためには 、基板 210上の放熱部 212に、たとえばアルミニウム製の放熱フィン（図示略)を取付 けたり、この線状光源装置 100が組み込まれる装置の金属筐体に上記の放熱部 212 を接触させるといったことが効果的である。
[0054] 実験によれば、幅 5. Omm、長さ 18. Omm、厚み 0. 6mmの窒化アルミニウム製の 基板 210に厚み 10 μ mの銀ペーストによる電極パターン 215〜218を形成し、大き さが 0. 22mm X O. 29mm X 0. 29mm程度であり、使用時定格電流が 20mAであ る、 R、 G、 Bの LEDチップ 201 , 202, 203を図 3【こ示すよう【こして密集酉己置して、各 LEDチップ 201 , 202, 203に 50mAの通電による連続発光をさせたところ、 150時 間後の光量劣化は 10%以内であった。なお、この連続発光時間の設定は、画像読 取装置の照明光源として上記線状光源装置 100を採用する場合、 1枚 10秒程度で 5 万枚の原稿を読み取ることができるようにすることを考慮したものである。
[0055] なお、上記の実験結果と比較するため、基板 210の材質のみガラスエポキシ基板 に変更して、各 LEDチップ 201, 202, 203に 50mAの通電による連続発光をさせた ところ、 150時間後の光量劣化は 20%を超え、到底使用に耐えることができないこと が判明している。
[0056] 図 6および図 7は、本願発明に係る線状光源装置の第 2の実施形態を示している。
この第 2の実施形態に係る線状光源装置 100Aは、導光部材 120の一端部（第 1の 端部） 121に LED素子 200が配置され、他端部 (第 2の端部） 122に反射面 124が設 けられている。この点において、線状光源装置 100Aは、図 1ないし図 5に示した第 1 の実施形態に係る線状光源装置 100と異なる。以下においては、この線状光源装置 100Aの線状光源装置 100と異なる点について説明する。共通する点については、 第 1の実施形態に係る線状光源装置 100について付した符号と同一の符号を付すこ とにより、詳細な説明を省略する。
[0057] 導光部材 120は、第 1の端部 121のみにソケット部 140が形成されており、第 2の端 部 122には、反射面 124が形成されている。本体部 130およびソケット部 140の形態 は、基本的に、第 1の実施形態に力かるものと同様である。反射面 124は、上記導光 部材 120の第 2の端部 122に、白色系の樹脂でできたキャップ 125を嵌着させたり、 金属を蒸着させたりすることにより形成することができる。この反射面 124は、本体部 130を第 2の端部 122に向けて進行してきた光を、 100%反射できるようにするのが 好ましい。
[0058] 上記本体部 130の第 1の端部 121には、第 1の実施形態と同様、基板 210に搭載 された複数の LEDチップ 201, 202, 203が配置されている。し力し、この第 2の実施 形態では、図 7に示すように、それぞれ 2個ずつの赤色 (R)、緑色 (G)、青色 (B)の 合計 6個の LEDチップ 201, 202, 203が 3個ずつ 2列となるようにして、共通電極パ ターン 215のチップボンディング用パッド 215a上に密集配置されている。各 LEDチ ップ 201, 202, 203はまた、各色用の個另 U給電用電極ノターン 216, 217, 218の 一端部 216a, 217a, 218aに対してボンディングワイヤ 219によって結線されている 。これにより、導光部材 120の第 1の端部 121から本体部 130に入射させる光量を増 大させることができる。従って、導光部材 120の一端部 121のみに LEDチップ 201, 202, 203を配置しているにもかかわらず、導光部材 120の長手方向全域にわたつ て、十分な量の光を行きわたらせることができる。
[0059] 上記 LEDチップ 201, 202, 203から出射させられた光は、反射部材 220の作用 や、銀ペーストを用いることにより光反射効率を向上させられた電極パターン 215の 作用により、無駄なく本体部 130に入射させられ、この本体部 130の内部を進行させ られる。こうして進行させられた光、あるいは、導光部材 120の第 2の端部 122の反射 面 124で反射させられて逆方向に進行させられる光は、本体部 130の長手方向にわ たり設けられた複数の凹部 131によって反射させられ、この凹部 131が設けられた側 と反対側方向へと進行方向を転換させられ、外部に出射させられる。このようにして、 本体部 130の長手方向全長にわたる各所において、その周面の所定領域から、 R、 G、 Bの光が混合した白色光を、目標とする領域に向けて集中的に出射させることが できる点は、第 1の実施形態について説明したのと同様である（図 4参照)。ただし、こ の第 2の実施形態においては、導光部材 120の一端部 121のみに複数の LEDチッ プ 201, 202, 203を設けているので、 R、 G、 Bの光の混合害 ij合力導光咅材 120の 長手方向についてより均一となり、色調にムラのない白色光を導光部材の全長にわ たって出射することができるという利点がある。
[0060] なお、上記第 2の実施形態における導光部材 120の第 2の端部 122は、本体部 13 0の内部を進行してきた光を効率良く反射させればよいのであって、上記構成に限定 されない。例えば、図 8に示すように、第 2の端部 122を本体部 130の軸線に対して 略 45度の角度で傾斜する 2つの反射面からなる断面三角形状の第 2の端部 122aと してもよい。このようにすることで、本体部 130内部をその軸線方向に進行してきた光 の多くは、当該 2つの反射面で 2回の全反射をすることにより、逆方向に進行すること になる。全反射臨界角より小さい角度で当該各反射面に到達する光は少ないからで ある。この構成であれば、第 2の実施形態における第 2の端部 122と大差ない効果を 得ることができるうえに、第 2の端部 122aの形状を上記のように形成するだけなので 、製造工程を簡略ィ匕することができる。なお、光の反射効率を更に良くするために、 上記のように形成された第 2の端部 122aに白色系の樹脂でできたキャップを嵌着さ せたり、金属を蒸着させたりしても構わない。なお、第 2の端部 122を、図 9に示すよう に本体部 130の軸線に対して略 45度の角度で傾斜する母線を有する円錐形状の第 2の端部 122bや、図 10に示すように本体部 130の軸線に対して略 45度の角度で傾 斜する稜線を有する角錐形状の第 2の端部 122cとしても、同様の効果を得ることが できる。
[0061] なお、上記した第 1の実施形態および第 2の実施形態に係る線状光源装置 100, 1 OOAにおいては、導光部材 120の本体部 130に設ける凹部 131として、本体部 130 の外周面の長手軸線と交差する方向に延びる円筒内面状の凹溝の形態としている 力 この凹部 131の形態としては、図 18A、図 18Bおよび図 19に示すように、凹球面 状の窪み 131aの形態とすることもできる。この場合、図 18Aに示すように、本体部 13 0の周方向の所定角度 ocの範囲内に、複数の窪み 131aが配置されるようにしてもよ いし、図 18Bに示すように、本体部 130の周方向の一定箇所に一つの窪み 131aが 配置されるようにしてもよい。そして、図 18A、図 18Bのいずれの場合であっても、こ れらの窪み 131aは、本体部 130の長手方向に所定間隔を開けて並ぶようにして形 成されるのである。また、これらの窪み 131aの本体部 130の長手方向についての間 隔を調整し、あるいは長手方向について窪みの深さ、大きさを変化させることにより、 本体部 130の長手方向各所における照明光の出射光量を調整することができること は、前述の実施形態と同様である。このように、凹部 131として、凹球面状の窪み 13 laの形態とすることにより、この窪み 131aを形成するための金型の製作が容易となる という利点がある。
[0062] 上記構成の線状光源装置 100, 100Aは、 CCDイメージセンサユニット等の画像 読取装置 300の照明光源として、従前の冷陰極管に代えて好適に用いることができ る。この画像読取装置 300は、図 11に示すように、線状光源装置 100と、複数のミラ 一 21〜25と、レンズ 3と、 CCDラインセンサ 4とをケース 5内に組み込んで構成される 。画像読取装置 300は、フラットベッド型イメージスキャナ Sにおいて、透明ガラスなど からなる原稿載置台 DPの下方を副走査方向に移動させられる。動作においては、 上記線状光源装置 100が発する光によって照明された原稿 D力 の反射光が複数 のミラー 21〜25で反射された後、レンズ 3を介して CCDラインセンサ 4上に集光させ られる。このとき、原稿 D上の主走査方向に延びる 1ラインの画像力CCDラインセン サ 4上に結像させられ、かつ読み取られる。このような動作力この画像読取装置 300 が副走査方向に所定ピッチ移動する毎に繰り返されることにより、原稿の 2次元画像 が読み取られる。
[0063] 前述したように、本願発明に係る上記構成の線状光源装置 100は、その発光部分 たる導光部材 120の本体部 130が円柱状をして 、るため、上記画像読取装置 300に おける冷陰極管が装備されていた部位に、さほど変更を加えることなぐ都合よく組み 込むことができる。そして、この線状光源装置 100は、本体部 130における上記凹部 131を形成した部位と反対側の周面力も限定された方向に効率よく光を照射すること ができる（図 4参照)。このような出射方向を、フラットベッド型イメージスキャナ Sにお ける原稿読取台 DP上の原稿 Dの副走査方向の一定領域に向けるようにする。このよ うに、本願発明に係る線状光源装置 100は、周面全面カゝら光が放射される冷陰極管 とは異なり、反射部材を追加する必要なぐ長手方向の全長において、一定の限定さ れた方向に向けて光を照射することができる。
[0064] なお、 CCDイメージセンサユニット Uの場合、原稿 Dからレンズ 3を介して CCDライ ンセンサ 4に至る、ミラー 21〜25で折り畳まれる光路を展開して模式的に描くと図 12 に示すようになる。この図力も判るように、 CCDラインセンサ 4ないしレンズ 3からみた 原稿 Dの読取幅の画角は、たとえば 50° 程度となるように広がっている。これにより、 原稿の読取幅の中央付近力 CCDラインセンサ 4までの光路長に対し、読取幅の端 部から CCDラインセンサ 4までの光路長が明らかに長くなる。従って、原稿を読取幅 全体にわたって均等な明るさで照明したとしても、 CCDラインセンサ 4上で読み取ら れる画像は、上記読取幅の端部ほど暗くなる。
[0065] このような場合、 CCDラインセンサ 4による読み取り信号を主走査方向について明 るさを補正することができるが、この場合、補正回路が複雑化する。しカゝしながら、本 願発明における線状光源装置 100においては、導光部材 120の長手方向（主走査 方向に対応）中央部に対して両端部のほうが出射光量が大となるようにすることにより 、原稿 Dをその読取幅中央部よりも両端部を明るく照明することができる。その結果、 上記のように補正回路を必要とすることなぐ CCDラインセンサ 4上で読み取られる画 像の明るさを、主走査方向にっ 、て均等化することができる。
[0066] そのためには、たとえば、上記導光部材 120の本体部 130に設ける凹部 131の隣 接するものどうしの間隔を、導光部材 120の端部からの距離による内部の光量低下 を考慮しつつ、適切な間隔に設定する、あるいは、上記凹部 131の深さを、上記と同 じく導光部材 120の端部力 の距離による内部の光量低下を考慮しつつ、適切に変 ィ匕させて設定することにより、容易に実現することができる。
[0067] さらには、本願発明に係る線状光源装置 100は、 R、 G、 Bの LED素子を同時発光 させることにより、白色光を出射するが、各色の波長分布は急峻なピークを描くため、 読み取られたカラー画像の色処理を行い易ぐ再現されたカラー画像の色特性を良 好とすることができる。
[0068] 図 13および図 14は、本願発明に係る線状光源装置の第 3の実施形態を示す。こ の第 3の実施形態に係る線状光源装置 100Bの第 1の実施形態（図 1ないし図 5)お よび第 2の実施形態（図 6および図 7)のものとの相違は、導光部材 120の本体部 13 0の外周面に長手方向に並ぶ凹部 131が形成されるべき周方向の範囲 a (図 14参 照）が、 120〜270° 、好ましくは 120〜200° に拡大されている点である。その余の 構成は同じであるので、対応する部材または部分には、第 1および第 2の実施形態に おいて付したのと同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。なお、本体部 130 の外径を、第 1および第 2の実施形態において例示したものより太くすること、これに 応じ、導光部材 120の端部に配置するべき LEDチップ 201, 202, 203の各色の個 数を増大させることは、何ら差し支えない。また、この LEDチップ 201, 202, 203は、 図 1ないし図 5に示した第 1の実施形態のように、導光部材 120の第 1の端部 121お よび第 2の端部 122に設けてもよいし、図 6および図 7に示した第 2の実施形態のよう に、導光部材 120の一端部（第 1の端部） 121のみに設けてもよい。このように第 1の 端部 121のみに LEDチップ 201, 202, 203を設ける場合、導光部材 120の第 2の 端部 122に、図 6および図 7に示した第 2の実施形態と同様の反射面 124を形成する 力 図 8ないし図 10に示した第 2の実施形態の変形例と同様に、第 2の端部を 122a , 122b, 122cの形状にすることになる。
[0069] 図 14に表れているように、この実施形態の場合、本体部 130を長手方向に進行し てきた光が各凹部 131で反射させられてその進行方向が本体部 130を横断する方 向に転換させられるとき、広い中心角範囲で反射させられた光が本体部 130を横断 した後に外部に出射させられるため、出射後の光束は、広い範囲（たとえば、本体部 130の中心角として 120〜200° の範囲）に拡大されることになる。ただし、上記凹部 131が設けられた側に漏れ出る光の量は少なぐ一定の範囲に効率よく光を出射す ることができる点は、第 1の実施形態と同様である。
[0070] この第 3の実施形態に係る線状光源装置 100Bは、図 15に示すように複数併設さ れることにより、液晶ディスプレイ装置などの平面ディスプレイ装置 400のためのバッ クライト (照明装置）として好適となる。すなわち、平面ディスプレイパネル 410の背後 に、上記線状光源装置 100Bを、その本体部 130からの出射方向が平面ディスプレ ィパネル 410の裏面方向を向くようにして所定間隔で複数併設するのである。
[0071] 上記したように、この線状光源装置 100Bは、出射光の範囲が広げられているので 、線状光源装置であるにもかかわらず、幅の広い帯状の範囲を照明することが可能と なる。従って、この帯状の範囲をつなげるように併設されることにより、これらの線状光 源装置 100Bは、どのような広さの平面ディスプレイパネル 410あっても、それを背後 力も平均的な光量で照明することが可能となる。この場合、好ましくは、平面ディスプ レイパネル 410の裏面と各線状光源装置 100Bとの間に、光拡散シート、あるいは光 拡散板 420を設置しておくことにより、この平面ディスプレイパネル 410の表面側から 認識される明るさを、より平均ィ匕することができる。
[0072] また、図 16に示すように、導光部材 120の本体部 130の凹部 131が形成されるべ き周方向の範囲 exを 270° にまで拡大すると、各線状光源装置 100Bから出射させ られる照明光は、平面ディスプレイパネル 410の裏面に向力うほ力、平面ディスプレ ィパネル 410と反対側にも照射させられる。しかし、この場合には、上記光拡散シート 、あるいは光拡散板 420を設けることに加え、図 17に示すように、各線状光源装置 1 OOBの背後側に、白色反射面や、鏡面状の反射面を有する光反射板 430を設けるこ とにより、各線状光源装置 100Bの背後側に出射させられた光を平面ディスプレイパ ネル 410の裏面側に向けて反射させることができる。これにより、平面ディスプレイパ ネル 410の裏面側を、その面内においてより平均化された光量で照射することができ る。
[0073] 従来、この種の平面ディスプレイ装置のバックライト光源としても、冷陰極管が採用 されて ヽたが、上記のようにして線状光源装置 100Bを用いた照明装置に置き換える ことにより、単に省電力が達成できるだけではなぐ R、 G、 B各色の波長分布が急峻 な 3色発光による白色光で照明を行うことができるので、カラー液晶ディスプレイ装置 の発色をより鮮明なものとすることができるという優れた効果を享受することができる。
[0074] なお、平面ディスプレイ装置 400のバックライト照明光源としては、図 14および図 16 に示した形態の本体部 130をもつ線状光源装置 100Bを並設して用いるほか、図 18 A,図 18Bに示した形態の本体部 130をもつ線状光源装置 100を並設して用 、るこ ともできる。この形態の線状光源装置は、凹部 131として、凹球面状の窪み 131aの 形態が採用されており、この窪み 13 laの内面での反射光が拡散する傾向が与えら れるので、それに伴って本体部 131からの出射光も拡散する傾向が与えられて 、る。 その結果、平面ディスプレイパネル 410の裏面に対して、より平均化した照明光を照 射することがでさるよう〖こなる。
[0075] 以上説明したことから明らかなように、本願発明に係る線状光源装置によれば、第 1 に、 CCDラインセンサを用いた画像読取装置における照明光源として、従来の冷陰 極管に代えて、好適に用いることができる。すなわち、水銀蒸気に起因する環境汚染 の心配はなぐ昇圧インバータ等の電源回路をも必要なぐカラー処理がより適切に 行える白色照明をすることができ、し力も、その発光効率は優れており、カロえて、使用 する LEDチップの熱による寿命劣化の問題もが適切に解決されて!ヽるのである。そ して第 2に、平面ディスプレイ装置のノ ックライトとしての照明装置を好適に構成する ことができるのである。
[0076] もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなぐ各請求 項に記載した範囲でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
[0077] 上記の各実施形態では、導光部材 120の本体部 130に長手方向にわたって設け る凹部 131の形態として、本体部 130の長手軸線と交差する方向に延び、かつ、断 面略円弧内面状の凹溝の形態を採用したり、図 18A、図 18Bおよび図 19に示すよう に、凹球面状の窪み 131aの形態を採用した力 凹部 131の形態としては、これに限 定されない。重要な点は、このような凹部 131を設けるべき本体部 130の周方向にお ける形成範囲 αを規定することにより、照明光を、本体部 130の所定の周方向範囲 に限定して出射することができることであり、また、本体部 130の長手方向についての 凹部 131の形成密度を調整することにより、本体部 130の長手方向各所における出 射光量を所望のように調整することができると 、うことである。
[0078] また、上記の各実施形態では、凹部 131を形成したが、凸部を設けてもよい。
[0079] さらに、上記の各実施形態では、導光部材 120の本体部 130は、円柱状としている 1S 柱状であれば、このような円柱状に限らず、図 20および図 21に示すように、 6角 柱や 8角柱等の多角柱の形態としてもよい。この場合、多角柱の稜線部分について は、断面においてラウンドさせておくことが望ましい。さらには、図 22に示すように、楕 円円柱状としても、もちろんよい。
[0080] 力！]えて、上記の各実施形態では、基板 210における LED素子搭載部 211に R、 G 、 Bそれぞれ同数（1個または 2個）の LEDチップ 201, 202, 203を搭載した力 各 色少なくとも 1個の LEDチップを搭載すればよいのであり、数は限定されない。たとえ ば、現時点において、青色（B)発光 LEDは、他の色の LEDに比較して光量が低い とされているが、この場合、青色 (B)発光の LEDチップのみを 2個搭載し、赤色 (R)と 緑色 (G)につ 、ては各 1個搭載すると!/、つたことも考えられる。
[0081] また、上記の各実施形態では、 LED素子搭載部 211に R、 G、 Bの LEDチップ 201 , 202, 203を搭載した力 白色 LEDチップを搭載してもよい。この場合、白色光を 出射させるために各色の LEDチップの光量を調整する必要が無ぐ給電用電極パタ ーンは 1つだけで済む。従って、製造工程及び使用する部材数が減少するので、製 造コストを削減することができる。なお、白色 LEDは反射部材 220の搭載の妨げにな らないような位置に搭載されればよい。また、その数は限定されない。

Claims

請求の範囲
[1] 透明体により断面略一様な柱状に形成されるとともに所定長さを有する本体部、お よび、この本体部の両端に形成された第 1の端部と第 2の端部、を備えた導光部材と 、上記第 1の端部と上記第 2の端部にそれぞれ対向して配置された LED素子と、を 備え、
上記本体部は外周面がなめらかな鏡面状に形成されているとともに、長手方向に わたり、その周方向の所定の範囲において、複数の凹部または凸部が形成されてい ることにより、
上記第 1の端部と上記第 2の端部とから上記本体部に入射した上記 LED素子から の光が、上記本体部の長手方向にわたって、上記本体部の周面における上記凹部 または凸部が形成された範囲と対向する領域力 出射する傾向を与えられたことを 特徴とする、線状光源装置。
[2] 透明体により断面略一様な柱状に形成されるとともに所定長さを有する本体部、お よび、この本体部の両端に形成された第 1の端部と第 2の端部、を備えた導光部材と 、上記第 1の端部に対向して配置された LED素子と、上記第 2の端部に形成された 反射部と、を備え、
上記本体部は外周面がなめらかな鏡面状に形成されているとともに、長手方向に わたり、その周方向の所定の範囲において、複数の凹部または凸部が形成されてい ることにより、
上記第 1の端部から上記本体部に入射した上記 LED素子力 の光力 上記本体 部の長手方向にわたって、上記本体部の周面における上記凹部または凸部が形成 された範囲と対向する領域力も出射する傾向を与えられたことを特徴とする、線状光 源装置。
[3] 上記反射部は、本体部の軸線に直交する反射面である、請求項 2に記載の線状光 源装置。
[4] 上記反射部は、本体部の軸線に対して略 45度の角度で傾斜する 2つの反射面で ある、請求項 2に記載の線状光源装置。
[5] 上記反射部は、本体部の軸線に対して略 45度の角度で傾斜する母線を有する円 錐形状である、請求項 2に記載の線状光源装置。
[6] 上記反射部は、本体部の軸線に対して略 45度の角度で傾斜する稜線を有する角 錐形状である、請求項 2に記載の線状光源装置。
[7] 上記反射部は、白色系の樹脂で覆われている、請求項 2に記載の線状光源装置。
[8] 上記反射部は、金属を蒸着することにより形成されている、請求項 2に記載の線状 光源装置。
[9] 上記透明体は、透明榭脂または透明ガラス力もなる、請求項 1または 2に記載の線 状光源装置。
[10] 上記導光部材の上記本体部は、断面略一様な円柱状である、請求項 1または 2に 記載の線状光源装置。
[11] 上記導光部材の上記本体部は、断面略一様な多角柱状である、請求項 1または 2 に記載の線状光源装置。
[12] 上記断面略一様な多角柱状の本体部における稜線は、断面においてラウンド部が 形成されている、請求項 11に記載の線状光源装置。
[13] 上記導光部材の上記本体部は、断面略一様な楕円円柱状である、請求項 1または
2に記載の線状光源装置。
[14] 上記複数の凹部または凸部は、上記本体部の長手軸線と交差する方向に延びる 凹溝を所定間隔ごとに複数設けて形成されている、請求項 1または 2に記載の線状 光源装置。
[15] 上記凹溝は、略断面凹円弧状である、請求項 14に記載の線状光源装置。
[16] 上記複数の凹部または凸部は、凹球面状の窪みを複数設けて形成されている、請 求項 1または 2に記載の線状光源装置。
[17] 上記 LED素子は、 LEDチップが用いられており、この LEDチップは、窒化アルミ- ゥム製の基板に直接搭載されている、請求項 1または 2のいずれかに記載の線状光 源装置。
[18] 上記基板は、上記 LED素子が搭載される LED素子搭載部と、この LED素子搭載 部に連続する放熱部とを備えている、請求項 17に記載の線状光源装置。
[19] 上記基板には、共通電極パターンと、複数の個別給電用電極パターンとが形成さ れており、上記 LED素子搭載部において、上記共通電極パターンに複数の LEDチ ップが密集してボンディングされているとともに、各 LEDチップとこれらに対応する上 記個別給電用電極パターンとの間力 それぞれワイヤボンディングによって結線され ている、請求項 18に記載の線状光源装置。
[20] 上記基板は、長手状をしており、その長手方向一端部領域に上記 LED素子搭載 部が形成されているとともに、その余の領域には、上記共通電極パターン、および、 上記複数の個別給電用電極パターンが互いに平行関係を維持しつつ上記基板の 長手方向に延びるように形成されて ヽる、請求項 19に記載の線状光源装置。
[21] 上記複数の LEDチップは、少なくとも 1個の赤色発光 LEDチップと、少なくとも 1個 の緑色発光 LEDチップと、少なくとも 1個の青色発光 LEDチップとで構成されている
、請求項 19に記載の線状光源装置。
[22] 上記共通電極パターンと上記複数の個別給電用電極パターンにおける少なくとも 上記 LED素子搭載部に対応する部位は、銀ペーストを印刷焼成して形成されて!、る
、請求項 21に記載の線状光源装置。
[23] 上記基板の上記 LED素子搭載部には、上記複数の LEDチップを囲むように形成 された枠状の反射部材が取付けられて 、る、請求項 21に記載の線状光源装置。
[24] 上記反射部材は、上部開口に向力うほど拡径するように内面が傾斜させられている とともに、この内面が反射面とされている、請求項 23に記載の線状光源装置。
[25] 上記反射部材は、白色系の榭脂によって形成されている、請求項 24に記載の線状 光源装置。
[26] 上記反射部材は、榭脂によって形成されているとともに、その内面に鏡面処理がな されている、請求項 24に記載の線状光源装置。
[27] 上記導光部材の上記 LEDチップが対向させられる端部には、上記枠状の反射部 材に対してこれを内包するように嵌合するソケット部が一体形成されて 、る、請求項 2
3に記載の線状光源装置。
[28] 上記ソケット部の外面は、非透光層で覆われている、請求項 27に記載の線状光源 装置。
[29] 上記本体部の外周面に長手方向に並ぶ複数の凹部または凸部が形成されるべき 周方向の所定範囲は、上記本体部の 3〜45° の中心角範囲に設定されている、請 求項 1または 2に記載の線状光源装置。
[30] 上記本板部の外周面に長手方向に並ぶ複数の凹部または凸部が形成されるべき 周方向の所定範囲は、上記本体部の 120〜270° の中心角範囲に設定されている
、請求項 1または 2に記載の線状光源装置。
[31] ケース内に、光源装置と、複数のミラーと、レンズと、 CCDラインセンサとを備え、上 記光源装置力 発せられる光によって照明された原稿力 の反射光を上記複数のミ ラーおよび上記レンズを介して上記 CCDラインセンサ上に導き、上記原稿における 主走査方向のライン状の画像を上記 CCDラインセンサによって読み取るように構成 された画像読取装置であって、
上記光源装置として、請求項 29に記載の線状光源装置が用いられていることを特 徴とする、画像読取装置。
[32] 上記導光部材の上記本体部に設ける上記複数の凹部または凸部は、上記本体部 の長手方向両端部に向力うほど、長手方向中央部におけるよりも出射光量が多くな るように形成されて 、る、請求項 31に記載の画像読取装置。
[33] 平面ディスプレイパネルを備え、この平面ディスプレイパネルを背後から照明する 照明装置を備えた平面ディスプレイ装置であって、
上記照明装置は、請求項 30に記載の線状光源装置を複数併設して構成されてい ることを特徴とする、平面ディスプレイ装置。
[34] 上記平面ディスプレイパネルと上記照明装置との間には、光拡散シートまたは光拡 散パネルが配置されて 、る、請求項 33に記載の平面ディスプレイ装置。
[35] 上記照明装置の上記平面ディスプレイパネルと反対側には、光反射面が配置され ている、請求項 33に記載の平面ディスプレイ装置。
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