JP2902024B2 - 積分空洞による線形光源 - Google Patents

積分空洞による線形光源

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は線光源に関しさらに詳細には線イメージセン
サを使用するフィルムスキャナにおいて使用される線光
源に関する。
発明の背景 原稿を一度に１本の線で検知することにより電子イメ
ージ信号を発生する線イメージ検知列を有する文献およ
びフィルムスキャナのような装置は、原稿を一度に１本
の線で照らすための線光源を使用する。1980年１月29日
付でエンゲル（Engel）ほかに発行された米国特許第4,1
86,431号は文献スキャナに使用される線光源を開示す
る。光源は球面反射管の内部に伸長形白熱電球を含む。
反射管には、線形光線を放射するためのスリットとおよ
び該スリットに沿って均一強度のパターンを形成するた
めにスリットの上方に設けられた光拡散ストリップとが
設けられている。
たとえば１秒当たり24コマ（フレーム）の通常のフィ
ルム照射速度で操作されるフィルムスキャナに対して
は、強力な均等光源が必要とされる。最適なスクラッチ
（かき傷）抑制を得るためには、光が拡散すること、す
なわち角分布がほぼ均一であること（すなわちランバー
ティアン（Lambertian;均等拡散）もまた望ましい。米
国特許第4,186,431号に記載の直線の光源は、白熱光源
が高解像度フィルムスキャナに対して望ましい明るさが
なくまたカラーフィルムをスキャニングするための良好
な色温度を有しないという欠点を有する。キセノンアー
クランプおよびレーザのような高輝度光源は伸長形白熱
電球のような線形形状には形成されえない。さらに、光
源によって形成される光度分布は改善の余地がある。
したがって、上記の欠点を取り除いた線照明を形勢す
るための装置を提供することが本発明の目的である。
発明の要約 本発明によれば、この目的は、強力な光ビームを形成
するための光源とおよび伸長円筒形光積分空洞とからな
る線照明を形成するための装置であり、該積分空洞が拡
散反射壁を有しかつ該空洞に強力な光ビームがそこから
導入されるところの入力ポートとおよび円筒形積分空洞
の軸に平行であり線形拡散照明がそこから空洞を離れる
ところの出力スリットとを規定するところの該装置を提
供することによって達成される。好ましい実施態様にお
いては、入力ポートはその軸が出力スリットの軸とは一
致しないように前記空洞の長軸に平行な面に配置されて
いるので、強力な光ビームは空洞内で少なくとも１回の
拡散反射を行うことなしには直接スリットから出ること
はない。本発明の装置を用いれば、光源は積分空洞の寸
法より大きくすることができるので、伸長形状を有しな
いキセノンアークランプまたはレーザのような強力な光
源を使用することが可能である。
出力スリットを出る光の角分布は、スリットのエッジ
が円筒空洞の表面に接する面内に存在するように出力ス
リットのエッジの形状を形成することによりフィルムス
キャニングに対して最適化される。本装置の好ましい実
施態様においては、空洞は反射性のあるポリテトラフル
オロエチレン材料から形成される。
図面の簡単な説明 図１はフィルムスキャナにおける本発明による線光源
を示す概略図； 図２は図１に示す積分空洞の斜視図； 図3Aないし図3Cは積分空洞内の出力スリットの種々の
形状の部分断面図； 図４は種々の出力スリット形状から出る光の角光度分
布を示すグラフ図； 図５は光のスリット方向に沿った光度分布を示すグラ
フ図； 図６は図１に示すフィードバック回路の開路図； 図７は中間幅フィルムスキャナに使用される光源の実
施態様を示す斜視図； 図８は広幅フィルムスキャナに使用される本発明の実
施態様を示す斜視図； 図９は入力ポートを積分円筒の端部に設けた図８に類
似の代替態様図； 図10は光ビームを積分空洞内に導入するための面−線
光ファイバ変換器を示す本発明の線光源の実施態様を示
す概略図； 図11はコイルフィラメントタングステン電球を使用し
た本発明の実施態様を示す概略図；および 図12は積分空洞の代替態様の断面図である。
発明の態様モード 図１を参照すると、フィルムスキャナにおいて線照明
を形成するための本発明による装置が略図で示されてい
る。この装置は強力な光ビーム12を形成するためのキセ
ノンアークランプのような光源10を含む。光ビーム12は
赤外線および紫外線を除くためにフィルタ14により分光
濾波され、また該光ビーム12はレンズ16により円筒形積
分空洞20の入力ポート18上に焦点が合わせられる。図に
は真円の円筒形空洞が示されているが、矩形、楕円形の
ような他の断面を用いてもよい。光は図１に示すように
空洞に入った直後の位置に焦点を結びかつ空洞の反対側
の壁に衝突する前に発散することが好ましい。積分空洞
の内面22は拡散反射を行う。積分空洞20はフィルム26を
照射するための線光源を放出する出力スリット24を規定
する。フィルム上のイメージはCCDリニヤイメージセン
サのようなリニヤイメージセンサ28によって一度に１本
の線で検知される。フィルムはレンズ29によってリニヤ
イメージセンサ28上にイメージ化されかつフィルムイメ
ージの面スキャンを行うために矢印Ａの方向に送られ
る。
キセノンアークランプのような明光源はアーク内のプ
ラズマのふらつきによりその輝度が変化するので、光源
出力を時間的に安定化するための手段が設けられてい
る。従来技術においては光源からの光は光ビーム内に部
分銀面化ミラーまたはビームスプリッターを置きかつフ
ィードバック信号用に光ビームのサンプルを抽出するこ
とによりサンプリングされてきた。本発明は実験によ
り、積分空洞からの拡散光をサンプリングすることによ
って照度のより優れた一時的制御が達成されることを発
見した。したがって、拡散光のサンプルをとるために積
分空洞20の内部にフィードバックポート30が設けられて
いる。フィードバックポート30から出た光はシリコンフ
ォトダイオードのような光センサ32に導かれる。受光照
度を制御するためにフォトセル32上にニュートラルフィ
ルタ36がオプションとして置かれる。フォトセル32によ
り発生された信号はフィードバック回路34に導かれ、該
フィードバック回路34は光源10からの光度のばらつきを
除去するためにランプ光源38に対する制御信号を発生す
る。実験から、出力スリットからの光度内のノイズは、
光を積分空洞20から検出器32に導くのに光ファイババン
ドル40が使用されたときさらに３ないし８デシベルだけ
減少されることが発見された。
図２はテレビ映画における35ミリフィルムをスキャニ
ングするための積分空洞20の現在の好ましい実施態様を
示す。積分空洞はニューハンプシャ州，ノースサットン
のラブスフェア，コーポレーション（Labsphere Corpor
ation）から市販されているスペクトラロン（Spectralo
n）（商品名）として知られている拡散反射性のポリテ
トラフルオロエチレンプラスチックのブロックから機械
加工で製作されることが好ましい。35ミリフィルムスキ
ャニングに使用するためには、積分空洞は長さが38mmで
直径が20mmの円筒シリンダである。入力ポート18は直径
が６−8mmの円筒孔でありまたフィードバックポート30
は円筒形空洞の端部に設けた直径4mmの円筒孔である。
出力スロット24は幅が2mmで長さが30mmである。
代替態様として空洞20はアルミニウムのような材料か
ら構成し、その内面に硫酸バリウムベース塗料（ニュー
ヨーク州，ロチェスタのイーストマン・コダック（East
man Kodak）社からイーストマン・ホワィト（Eastman W
hite）（商品名）として市販されている）のような拡散
反射性の塗料を塗布したものでもよい。フィルムスキャ
ナにおいて最適照明を提供するためには、最適なスクラ
ッチ抑制が提供されるように光の角分布を調整すること
が重要である。光の角分布への影響したがってスクラッ
チ抑制への影響を求めるために、出力スリット24の側部
の形状に関して実験が行われた。図3Aないし図3Cは出力
スリット24の側部に対して実験された種々のスリット幾
何形状を示す。図3Aにおいては、空洞から離れるにした
がってスリットが開いていくようにその側辺が傾斜して
いる。図3Bにおいては、空洞から離れるにしたがってス
リットは狭くなりまた図3Cにおいてはスリットのエッジ
は円形空洞にほぼ接する切断面によって形成されてい
る。図４はスリット形状3A,3Bおよび3Cの各々に対する
スリット長さ方向に対し垂直方向で測定された光の角分
布を示す。図3Cに示す形状が最適スクラッチ抑制を提供
し、したがって現在ではこれが好ましいということがこ
の実験からわかった。
図５はスリット24に沿って測定された光度を示すグラ
フであり、本発明の線光源によって良好な均等性が得ら
れることを示している。測定された不均等度は中央の21
mmの範囲で−６％の「ひずみ」であり、両端は急に低下
している。実験から、スリットに沿った方向の光度の不
均等度は空洞を長くすることによりさらに改善可能であ
るがこれにより系の光放射効率が低減されることがわか
った。35ミリテレビ映画フィルムスキャナで使用される
好ましいモードにおいては、光源はR300ランプホルダ内
のセルマックス（Cermax）（商品名）LX300 Fキセノン
アークランプであった。光源はカリフォルニア州，サニ
ーヴェールのアイ・エル・シー・テクノロジー（ILC Te
chnology）から市販されているセルマックスPS300-1で
ある。
図６にフィードバック回路34が略図で示されている。
フィードバック回路はフォトセルからの電流信号を電圧
に変換するための第１の演算増幅器40を含む。第２の演
算増幅器42は線光源の明るさを抑制するための直流基準
電圧を発生する。演算増幅器42は基準電圧VREFから第１
の抵抗器R1を介してスイッチS1から基準電圧を受けこれ
により１秒当たり30コマでフィルムスキャナを作動する
ように光源を制御し、また抵抗器R2を介して第２の基準
電圧を受けることにより１秒当たり24コマでフィルムス
キャナの作動を制御する。演算増幅器42により供給され
る基準電圧および演算増幅器40により供給されるフォト
セルからの電圧は加算ノード44で結合されて積分器とし
て設けられた演算増幅器46に入力される。演算増幅器46
は一定の直流レベル出力電圧を維持しかつフォトセルか
らの信号の瞬間的変動を補償する。演算増幅器46からの
出力電圧はバッファ増幅器として作動するトランジスタ
48のベースに供給される。トランジスタ48からの出力は
ランプ電源の制御入力に加えられる。
たとえば50mm幅より大きい大型フィルムフォーマット
に対しては、スリットに沿った方向の光度の均等度は、
もし光入力が上記の実施例におけるように中央に配置さ
れた単一の入力ポートから行われる場合、希望する値以
上に変動することがわかった。たとえば50-75mmの中間
長さの光源における均等度を改善するために、図７に示
すように円筒レンズ50およびスロット形状入力ポートを
用いてもよい。たとえば75mm以上のさらに長い光源に対
しては、図８に示すように２つ以上の入力光源10および
10′を用いて図８に示すように複数の入力ポート18,1
8′から光ビームを導入してもよい。複数の光ビームは
図７に示すようにスリットを通して積分空洞内に導入し
てもよいしまたは図９に示すように空洞の端部から導入
してもよい。
出力スリットにおける均等度を改善するために光を積
分空洞内に導入する代替手段は、図10に示すように面−
線光ファイバ変換器52を使用することである。面−線光
ファイバ変換器52の面端部は光源10により証明され、ま
た面−線光ファイバ変換器52の線端部は光ファイバ積分
空洞20内の入力スリット18に隣接して配置されている。
広幅フィルムをスキャニングするための１つの応用に
おいては、図10に示すタイプの光源は215mm長さ×35mm
直径の積分空洞を有するように構成された。入力スリッ
トは2mm幅×200mm長さでありまた出力スリットは1.5mm
幅×200mm長さであった。光源10はハロゲン投光用電球
であった。
強力な光ビームを形成するための光源は、強力な単色
光の線光源が必要な場合にはレーザからなるものであっ
てもよい。当業者には周知のように、レーザスペックル
（斑点状干渉パターン）を抑制するためには、スペック
ルを「ぼかす」ためにレーザ光路内に振動ミラーのよう
な適切なディザリング（dithering）光学要素を使用す
ることができる。
強度の弱い光源が必要な場合には、光源としてコイル
フィラメントを有するタングステン電球が使用可能であ
る。図11は一実施態様を示し、この場合光源10はコイル
フィラメント56を有するタングステン電球54である。
上記実施例においては、入力ポートは出力スリットの
軸と芯が一致しないように配置されているので、光源か
らの直接照明が積分空洞内で少なくとも１回拡散反射を
することなしには出力スリットから出ることはできな
い。積分空洞の内部で入力ポートと出力ポートとの間に
バッフルを配置することによって光の出力スリットから
の直接放射に対する追加保護を提供してもよい。代替態
様として、入力ポートを出力ポートの反対側に配置して
もよいが、この場合には入力光を遮蔽したりまたは拡散
したりするための手段が積分空洞内に設けられる。図12
は入力ポート18が出力ポート24のちょうど反対側に配置
された場合の積分空洞20の概略断面図である。光が入力
ポート18から出力ポート24へ直接通過するのを防止する
ために拡散反射面を有するガラスボールまたはロッドの
ようなディフューザ58が入力ポート18と出力ポート24と
の間に置かれる。
産業上の適用および利点 本発明の線光源はリニヤイメージセンサを使用するタ
イプのフィルムスキャナにおいて有用である。この光源
は線に沿ってきわめて均等な光源とおよびフィルムスキ
ャナにおける最適スクラッチ抑制のためのほぼ均等な角
分布とを有する強力な線光源が形成されるという点にお
いて有利である。この線光源はさらに、積分空洞からの
光を光源を操作するためのフィードバック信号として利
用することによって一時的な変動が低減されるという利
点を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホワイティング，ブルース・アール アメリカ合衆国ニューヨーク州14534, ピッツフォード，グレンダウワー・サー クル 17 (72)発明者 ボウテット，ジョン・シー アメリカ合衆国ニューヨーク州14619, ロチェスター，メルローズ・ストリート 280 (72)発明者 ミルチ，ジェームス・アール アメリカ合衆国ニューヨーク州14534, ピッツフォード，バーンコート・ウェイ 20 (72)発明者 ガスパー，ジョン アメリカ合衆国ニューヨーク州14468, ヒルトン，ノース・グリース・ロード 465 (56)参考文献 特開 昭62−131407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−216117（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−271301（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03B 27/52 - 27/56 G03B 27/66 - 27/70

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】強力な光ビームを形成する光源、 伸長円筒形光積分空洞であって、該空洞は拡散反射壁を
    有し、前記光ビームが前記空洞内に導かれる入力ポート
    及び前記空洞の長軸に平行な線照明が出る出力スリット
    を規定しており、前記導かれた光ビームが前記出力スリ
    ットを出る前に少なくとも１回拡散反射を受けるよう
    に、前記入力ポートはその軸が前記出力スリットの軸と
    一致しないように前記空洞の長軸に平行な面に配置され
    ている伸長円筒形光積分空洞、 を有する線照明を形成する装置。
  2. 【請求項２】前記空洞の拡散反射壁は断面円形である、
    請求項１に記載の線照明を形成する装置。
  3. 【請求項３】出力スリットのエッジが円筒形空洞の長軸
    に平行である単一の切断面により規定され、かつ該スリ
    ットのエッジは空洞から離れるに従ってスリットが開い
    ていくように傾斜している、請求項１に記載の線照明を
    形成する装置。
  4. 【請求項４】出力スリットのエッジが円筒形空洞の長軸
    に平行である単一の切断面により規定され、該スリット
    のエッジは空洞から離れるに従ってスリットが狭くなる
    ように傾斜している、請求項１に記載の線照明を形成す
    る装置。
  5. 【請求項５】出力スリットのエッジが円筒形空洞の長軸
    に平行である単一の切断面により規定され、かつ該スリ
    ットのエッジが円形空洞にほぼ接する切断面によって形
    成されている、請求項１に記載の線照明を形成する装
    置。
  6. 【請求項６】前記入力ポートは細長い形状であり、該入
    力ポートと光源の間に円筒レンズが配置された、請求項
    １に記載の線照明を形成する装置。
  7. 【請求項７】前記入力ポートを複数配置し、各入力ポー
    トはレンズと光源を有している、請求項１に記載の線照
    明を形成する装置。
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