JP2006337760A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源装置におけるムラを防止するとともに、効果的な冷却も可能とすること。
【解決手段】本発明の光源装置では、光源から照射される光の光軸上に、光軸を変化させる光軸変化手段を配置するとともに、ファンを前記光軸変化手段に一体に設け、これらの光軸変化手段とファンとを回転させる回転機構を備えた。なお、前記光軸変化手段は、入射方向が前記光軸上に配設されたダブプリズムとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光照射対象面に対してムラの少ない光を照射可能な光源装置に関するものである。

従来より、液晶ディスプレイ装置のバックライト等に用いられる光源装置や、現像済みの写真フィルムへの透過光を得るための光源装置においては、ムラの無い光が要求される。ところが、光源装置に用いられている光源としては、光源が小さな面積であるハロゲンランプ等の電球や、光源が細い線状の放電管等が用いられているため、液晶ディスプレイ装置や写真フィルム等の光照射対象面においては、光源の真正面部分と周辺部分とでは明るさにムラがあるという問題があった。
そこで、従来より、光軸上にすりガラス状の拡散板を配して、光を拡散させてムラを少なくすることが行われていた。（例えば、特許文献１参照）

特開平８−７６２７２号公報

特許文献１には、光源からの光を均一化するために、光軸上にすりガラス及び拡散板を備えた構成が開示されている。

ところが、上述したように光軸上にすりガラス状の拡散板を配すると、確かに、ムラは減少するが、拡散板を通過することによる光の損失が発生する。従って、光源の光量を増やさなければならず、そのために発熱量も増大するので、光源装置回りの冷却問題が発生する。

そこで、本発明は、光源装置におけるムラを防止するとともに、効果的な冷却も可能とすることを目的としてなされたものである。

本発明にかかる光源装置の請求項１では、
光源から被照射対象へ照射される光の光軸上に、透光性を有するとともに光軸を変化させる光軸変化手段を配置するとともに、
前記光軸変化手段を前記光軸と平行な回転軸を中心として回転させる回転機構を備えたことを特徴としている。
請求項２では、
前記光軸変化手段と一体に設けられたファンを備え、前記回転機構によって前記光軸変化手段と前記ファンとを回転させることによって、光軸を変化させるとともに、光源の近傍の気体を移動させるように構成したことを特徴としている。
請求項３では、
前記光軸変化手段は、入射方向が前記光軸上に配設されたダブプリズムとしたことを特徴としている。

請求項１の発明では、
光源から被照射対象へ照射される光の光軸上に、透光性を有するとともに光軸を変化させる光軸変化手段を配置するとともに、
前記光軸変化手段を前記光軸と平行な回転軸を中心として回転させる回転機構を備えたので、光源のムラが均らされて均一化された光が得られる。
請求項２の発明では、
前記光軸変化手段と一体に設けられたファンを備え、前記回転機構によって前記光軸変化手段と前記ファンとを回転させることによって、光軸を変化させるとともに、光源の近傍の気体を移動させるように構成したので、光源のムラが均らされて均一化された光が得られるとともに、光源にて発生する熱を移動させて、周囲のより低温の気体と入れ替えることによって光源を冷却することができる。
請求項３の発明では、前記光軸変化手段は、ダブプリズムとしたので、前記回転機構によって回転されることにより、光源からの光が普通のプリズムの２倍の割合で回転し、ムラが良く均されて、さらに均一化された光が得られる。

以下に、本発明にかかる光源装置を、その実施の形態を採用した写真処理装置の焼付け部の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、前記写真処理装置の全体構成を示した図であり、図２は、図１に示した写真処理装置における焼付け部の光学系の構成図である。
図１において、Ａは画像入力部であり、フィルムスキャナや各種記録媒体の読み取り装置を備えている。Ｂは前記画像入力部Ａから入力された画像データを印画紙に焼き付ける焼付け部であり、本発明に係る光源装置１が使用されている。Ｃは前記焼付け部Ｂにて画像が焼き付けられた印画紙を所定の薬液によって現像処理して乾燥して排出する現像部である。なお、前記画像入力部Ａおよび前記現像部Ｃは公知の構成であるので詳細な説明は省略する。また、前記焼付け部Ｂに関しても、光源装置１以外の構成は公知の構成であるので詳細な説明は省略する。

図２において、１は光源装置、２は焼付け部を示している。
前記光学装置１は、ハロゲンランプ等の光源１１と、プリズムとファンとが一体化された回転部１２とを備えている。
前記焼付け部２は、別途スキャナや記録媒体や画像生成装置等から直接もしくは通信手段を介して受け取った画像が表示される透過形の液晶装置２１、前記画像を焼付け対象の印画紙Ｐ上に結像させるためのレンズ群２２とを備えている。

前記回転部１２は、光源１１からの光軸上に入射面が配設されたダブプリズム１２１と、前記ダブプリズム１２１の周囲に形成されたファン１２２とから構成され、前記光軸を回転中心として回転駆動される。なお、ここでは回転機構は省略している。
このように、光源のムラは後述するように均されるとともに、前記ファン１２２によって、光源１１の近傍の空気等の気体を移動させると、周囲の気体の温度が光源の温度より低いので光源１１が冷却される。また、液晶装置２１の近傍の気体も動き、液晶装置２１も冷却される。前記ファン１２２は光源装置１の内部の空気を攪拌して局部的な温度上昇を防ぎ、光学的に安定した特性を得る作用もある。
なお、前記ファン１２２による気体の移動方向は、前記光源１１に向かう方向でも、逆の方向でもよく、光源１１の近傍の空気等の気体を移動させるものであればよい。

図３を参照して、前記ダブプリズム１２１の機能を説明する。
図３に示したように、前記ダブプリズム１２１の入射面から入射した光は、入射面で屈折するとともに、反射面で全反射し、出射面で屈折して出射する。このダブプリズム１２１を光軸を中心に回転させると、ダブプリズム１２１を通過する像は通常の三角プリズムの２倍の割合で回転する。
従って、入射光のムラがあっても、そのムラが回転することによってムラが出射側では全面に均一に均されることになり、前記液晶装置２１に照射される光はムラの少ないほぼ均一な光となる。
ダブプリズムを用いることにより、光軸回りの回転速度が２倍になるので、短時間で光のムラが均一化されるのである。

このようにして、前記光源装置１から出射される光は前記プリズムを内蔵した回転部１２によって、ムラの少ないほぼ均一な光となるので、液晶装置２１に形成された画像は高精度で印画紙Ｐ上に焼き付けられるのである。
画像が焼き付けられた印画紙Ｐは現像部で現像処理されて乾燥処理等必要な処理が施されて排出される。

なお、前記ダブプリズム１２１に代えて通常の三角プリズムも使用可能である。しかし、ダブプリズム１２１の場合には、光軸回りの回転速度が２倍になるとともに、入射光と出射光とをほぼ平行にすることができるので、高品質の光学系の設計が容易になる。

通常の三角プリズムを使用する場合には、図４に示したように、ファンを構成する翼を三角プリズムで構成するとよい。
図４に示した回転部１２Ｂは、８個の三角プリズムでファンの翼１２２Ｂを８枚構成したものである。前記翼１２２Ｂの断面は、図５に示したように、光軸方向に対してプリズムの表面が傾斜した形状となっており、回転運動によって矢印ａの方向に移動するとき、矢印ｂの方向に空気を移動させるように構成されている。
従って、前記回転部１２Ｂを回転駆動することによって、光源からの光は、三角プリズムの翼１２２Ｂで屈曲される場合と、前記翼１２２Ｂの隙間を通って直進する場合とが混在することになる。よって、光源のムラは前記回転部１２Ｂを通過するときに均されてムラが減少する。
また、同時に、前記翼１２２Ｂの回転によって生成された矢印ｂの方向への空気流が、前記光源１１を冷却するので、安定して長時間運転することができる。
このとき発生した空気流は前記液晶装置２１の近傍の空気も入れ替えることになるので、液晶装置２１の温度上昇も抑制する効果が得られる。
なお、翼の枚数は８枚に限定されるものではないことは言うまでもない。

前記回転部１２、１２Ｂを回転駆動するための回転機構は、回転軸の近傍に備えられたモータによって構成してもよいが、翼の外周部に形成された環状のフレームをベルト、ローラ、歯車等で駆動することによって構成してもよい。
その一例を図６に示した。図６においては、回転部１２Ｃの外周部に形成された環状のフレーム１２１Ｃにベルト１２２Ｃを掛け、このベルト１２２Ｃをモータ１２３Ｃの軸に固定された駆動プーリ１２４Ｃで駆動するように構成した。なお、前記フレーム１２１Ｃを支持するためのコロ１２５Ｃを適宜配設することによって、前記回転部１２Ｃの中心軸を支持する必要が無くなり、光路への障害を排除できる。

なお、前記回転部１２Ｂ、１２Ｃの中心軸近傍の部分は、ガラス等の透光材で構成するとよい。

上記ダブプリズムもしくは三角プリズムは、特許請求の範囲に記載された光軸変化手段に相当する構成である。
前記フレーム１２１Ｃ、ベルト１２２Ｃ、モータ１２３Ｃおよび駆動プーリ１２４Ｃは、特許請求の範囲に記載された回転機構に相当する構成である。
また、前記回転部１２、１２Ｂ、１２Ｃを筒状のダクトで囲うことによって、空気流をより効果的に前記光源１１に供給して、冷却効果を高めることができる。

なお、光軸変化手段としては、以上の例に限らず、図７に示したように、プリズム、反射鏡、光ファイバーを組み合わせて構成することもできる。
図７の（ａ）は、三角プリズムを２個組み合わせた例であり、図７の（ｂ）は２枚の反射鏡を組み合わせた例であり、これらの場合には、出射側の光軸を照射対象面の中心と合わせるとよい。また、図７の（ｃ）は入射側と出射側とで光軸がずれるように配置した光ファイバー束を用いた例である。

このようにして、プリズム、反射鏡、光ファイバー等による光軸変化手段によって、光源からの出射する光の光軸を屈曲させたり、シフトさせたりさせたりして変化させることによって、光源のムラがあっても、瞬間的には照射対象面においてもムラができるが、所定時間経過する間では、前記ムラが照射対象面の前面に分配されて、結果的にムラを均して均一化することができるのである。

なお、光軸変化手段は、ダブプリズムのように光軸を回転させて変化させるもの、三角プリズムや反射鏡を組み合わせて光軸を平行移動させて変化させるもの、各種プリズムのように光軸を屈曲させて変化させるもの等のように、光軸を入射側と出射側で変化させる手段であればどのような手段を用いてもよい。

実施例１の光源装置においては、ダブプリズムの入射面の角度を４５度とし、この入射面に対して４５度の角度で光源からの光が入射するように構成した。

本発明に係る光源装置は、写真処理装置における焼付け部の光源に限らず、スキャナ装置や、液晶ディスプレイ装置のバックライト等の種々の光源に応用することができる。

本発明にかかる光源装置の実施の形態を採用した写真処理装置の全体構成図である。 図１に示した写真処理装置における焼付け部の光学系の構成図である。 前記光源装置に用いるダブプリズムの説明図である。 通常の三角プリズムを用いた光源装置の構成図である。 図４に示した翼の作用を説明する図である。 回転部の回転機構の一例を説明する図である。 光軸変化手段の各種の例を示す図である。

符号の説明

１ 光学装置
１１ 光源
１２、１２Ｂ、１２Ｃ 回転部
１２１ ダブプリズム
１２２ ファン
１２１Ｃ フレーム、回転機構
１２２Ｃ ベルト、回転機構
１２３Ｃ モータ、回転機構
１２４Ｃ 駆動プーリ、回転機構
２ 焼付け部
２１ 液晶装置
２２ レンズ群
Ｐ 印画紙

Claims (3)

1. 光源から被照射対象へ照射される光の光軸上に、透光性を有するとともに光軸を変化させる光軸変化手段を配置するとともに、
   前記光軸変化手段を前記光軸と平行な回転軸を中心として回転させる回転機構を備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記光軸変化手段と一体に設けられたファンを備え、前記回転機構によって前記光軸変化手段と前記ファンとを回転させることによって、光軸を変化させるとともに、光源の近傍の気体を移動させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光軸変化手段は、入射方向が前記光軸上に配設されたダブプリズムとしたことを特徴とする請求項１、２の何れか１項に記載の光源装置。

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