JP4287141B2

JP4287141B2 - ライン光源装置

Info

Publication number: JP4287141B2
Application number: JP2002380592A
Authority: JP
Inventors: 和男袴田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP2004212536A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線状に収束させた光で照射面を照射するライン光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許文献１に示されるように、被写体を透過する等により画像情報を含んでいる放射線が照射されると、その画像情報を静電電荷のパターン（静電潜像）として記録する放射線導電層を含む固体センサが公知となっている。この固体センサに記録された静電潜像は、該センサを読取光によって２次元的に走査し、そのときセンサから流れ出る電流を検出することによって読取り可能である。つまり上記電流の値は、固体センサの光照射部分の蓄積電荷量に対応したものとなるので、この電流値を検出することにより、記録されている静電潜像を読み取ることができる。
【０００３】
ここで、上記固体センサを読取光によって２次元的に走査するには、読取光の光点を２次元的に移動させるいわゆるフライングスポット走査方式や、線状に収束させた光をその延びる方向と直角な方向に移動させるライン走査方式を採用することができる。
【０００４】
この後者の方式により光走査する場合、線状に収束させた光を発生させる装置としては、例えば、複数の発光素子が１列に並設されてなる発光素子アレイと、この発光素子アレイの各発光素子から発せられた発散光を、該発光素子の並び方向に垂直な面内のみで集光して、照射面上で線状に収束させるシリンドリカルレンズとを備えてなるライン光源装置を好適に用いることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５７３３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の発光素子アレイとシリンドリカルレンズとからなるライン光源装置においては、各発光素子から発せられた光が、該発光素子の発光軸から離れるにつれて照射面上で合焦しなくなるという問題が認められる。以下、図３を参照してこの問題を詳しく説明する。
【０００７】
同図はこの種のライン光源装置の一例を示すものであり、（２）は平面形状を、（１）は（２）中のＡ−Ａ線に沿った側断面形状を示している。同図において１は発光素子アレイの一例であるＬＥＤ（発光ダイオード）アレイであり、複数のＬＥＤ_１、ＬＥＤ_２、ＬＥＤ_３・・・が一列に並設されてなる。また２、３はシリンドリカルレンズであり、上記各ＬＥＤ_１、ＬＥＤ_２、ＬＥＤ_３・・・から発散光状態で発せられた光Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３・・・を、それらの並び方向に垂直な面内、つまり同図（１）に示される面内のみで集光して、照射面４上で線状に収束させる。
【０００８】
しかしここで、同図（２）中に破線Ｔ_１、Ｔ_２・・・で示すように、ＬＥＤ_１、ＬＥＤ_２、ＬＥＤ_３・・・の並び方向と平行な面内における光Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３・・・の結像位置は、それぞれＬＥＤ_１、ＬＥＤ_２、ＬＥＤ_３・・・の発光軸から離れるにつれてシリンドリカルレンズ２、３側に近付くようになり、照射面４上で合焦しなくなる。つまり光Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３・・・は、それぞれＬＥＤ_１、ＬＥＤ_２、ＬＥＤ_３・・・の発光軸から離れるにつれて照射面４をより太い径で照射することになる。
【０００９】
このような結像特性の劣化は、照射面４が例えば前述の放射線画像を記録した固体センサである場合は読取画像の鮮鋭度を低下させるものとなり、また、照射面４が光走査記録面であるような場合は記録画像の精細度を低下させるものとなる。さらに、上述のように発光素子の発光軸から離れるにつれて拡がった光が、フレアとなって画像の読取りや記録に悪影響を及ぼすこともある。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、発光素子アレイとシリンドリカルレンズとからなるライン光源装置において、良好な結像特性を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるライン光源装置は、前述したように、
複数の発光素子が１列に並設されてなる発光素子アレイと、
この発光素子アレイの各発光素子から発散光状態で発せられた光を、該発光素子の並び方向に垂直な面内のみで集光して、照射面上で線状に収束させるシリンドリカルレンズとを備えてなるライン光源装置において、
前記発光素子の発光点から、前記シリンドリカルレンズによる前記垂直な面内での前記発光点の結像位置までの距離をＬ、前記シリンドリカルレンズの焦点深度をｚとして、
前記複数の発光素子の各々から前記垂直な面内での前記発光点の結像位置まで直進する光の光路を発光軸とし、該発光軸を中心に発散する光を、
【数２】

なる範囲の拡がり角φに制限するピンホールを複数の発光素子の各々の前記発光軸と同軸に整合して備えたピンホールアレイが設けられ、
前記発光素子から発せられ前記ピンホールにより拡がり角を制限された光のうち、前記発光軸に一致する光および前記発光軸を含みかつ前記並び方向に平行な面において最も前記発光軸から離れた角度の光が、それぞれ、前記シリンドリカルレンズにより発光点を結像する２つの位置の前記発光軸方向のズレΔＬが前記焦点深度ｚ以下となっていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の効果】
上記（数２）式は、後に発明の実施の形態に沿って詳しく示す通り、シリンドリカルレンズの前側結像位置からその後側の合焦位置までの距離をＬ、所望の焦点深度をｚとしたとき、図３（２）中に破線Ｔ_１、Ｔ_２で示した結像位置の照射面４からのズレが、焦点深度ｚ以内に収まる条件を示している。そのようになっていれば、大きくボケた光（つまり、結像位置から焦点深度ｚを上回る距離進行して大きく拡がった光）が照射面に照射されることがなくなるので、良好な結像特性が得られ、またフレアの発生も抑制されるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるライン光源装置の平面形状を示すものであり、また図２はその要部の斜視形状を示している。このライン光源装置は、図３に示した従来のライン光源装置におけるものとそれぞれ同様のＬＥＤアレイ１と、シリンドリカルレンズ２および３とを有し、線状に収束させた光で照射面４を照射するように構成されている。ＬＥＤアレイ１並びにシリンドリカルレンズ２および３の詳細な構成および作用は、先に図３を参照して説明した通りである。なお図１および２において、図３中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。
【００１５】
また上記の照射面４としては、例えば前述したように放射線画像情報を静電電荷のパターンとして記録する固体センサの表面が挙げられ、本装置はそのような固体センサをライン状の光で走査するために使用され得るものであるが、勿論、そのような用途に限定されるものではない。
【００１６】
そして本実施の形態のライン光源装置は、上記要素１〜３に加えてさらにピンホールアレイ６を有しており、基本的にはこの点だけが、図３に示した装置と異なる。このピンホールアレイ６は図２に表示の通り、ＬＥＤアレイ１の複数のＬＥＤ_１、ＬＥＤ_２、ＬＥＤ_３・・・の各発光軸と同軸に整合する複数のピンホールＡＰ_１、ＡＰ_２、ＡＰ_３・・・を備えた光吸収性の板状部材からなり、ＬＥＤ_１、ＬＥＤ_２、ＬＥＤ_３・・・から発せられた光の拡がり角φを各ピンホールＡＰ_１、ＡＰ_２、ＡＰ_３・・・によって制限する作用を果たす。
【００１７】
以下、図１を参照して、この拡がり角φの制限について詳しく説明する。なおここでは、１番目のＬＥＤ_１からの光Ｂ_１を例に挙げて説明するが、その他のＬＥＤ_２、ＬＥＤ_３・・・からの光Ｂ_２、Ｂ_３・・・についても勿論同様である。シリンドリカルレンズ２および３の前側結像位置（ここにＬＥＤ_１の発光点が配置される）からその後側の合焦位置までの距離をＬ、所望の焦点深度をｚとすると、図１中のΔＬ＝Ｌ−ｌが焦点深度ｚ以下になっていれば、光Ｂ_１の結像位置（図１中に破線Ｔ_１で示す）はどの部分でも照射面４から焦点深度ｚを上回って離れることがなく、良好な結像特性が得られることになる。
【００１８】
ここで、
【数３】

であるから、
【数４】

となり、上述したΔＬ＝Ｌ−ｌが焦点深度ｚ以下という条件は、結局、
【数５】

となる。これを変形すると、
【数６】

となり、これから上記（数２）式が得られる。以上より、拡がり角φが（数２）式の範囲に制限されていれば、光Ｂ_１の結像位置はどの部分でも照射面４から焦点深度ｚを上回って離れることがなく、良好な結像特性が得られることが明らかである。
【００１９】
ここで、上記の構成における具体的な数値例を挙げる。焦点深度ｚ＝０．１ｍｍ、光学長Ｌ＝３０ｍｍとすると、その場合は（数６）式より拡がり角φを９．４°以下とすればよい。また焦点深度ｚ＝０．２ｍｍ、光学長Ｌ＝３０ｍｍとすると、その場合は同様に（数６）式より、拡がり角φを１３．２°以下とすればよい。また焦点深度ｚ＝０．０５ｍｍ、光学長Ｌ＝１０ｍｍとすると、その場合は同様にして、拡がり角φを１１．５°以下とすればよい。さらに焦点深度ｚ＝０．０５ｍｍ、光学長Ｌ＝５ｍｍとすると、その場合は同様にして、拡がり角φを１６．２°以下とすればよい。
【００２０】
以上、発光素子アレイとしてＬＥＤアレイを用いた実施の形態について説明したが、本発明のライン光源装置は、このＬＥＤアレイ以外の発光素子アレイを用いて構成することも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるライン光源装置の概略平面図
【図２】図１のライン光源装置の要部を示す斜視図
【図３】従来のライン光源装置を示す側断面図（１）と概略平面図（２）
【符号の説明】
１ＬＥＤアレイ
２、３シリンドリカルレンズ
４照射面
６ピンホールアレイ
ＡＰ_１、ＡＰ_２、ＡＰ_３・・・ピンホール

Claims

複数の発光素子が１列に並設されてなる発光素子アレイと、この発光素子アレイの各発光素子から発散光状態で発せられた光を、該発光素子の並び方向に垂直な面内のみで集光して、照射面上で線状に収束させるシリンドリカルレンズとを備えてなるライン光源装置において、
前記発光素子の発光点から、前記シリンドリカルレンズによる前記垂直な面内での前記発光点の結像位置までの距離をＬ、前記シリンドリカルレンズの焦点深度をｚとして、
前記複数の発光素子の各々から前記垂直な面内での前記発光点の結像位置まで直進する光の光路を発光軸とし、該発光軸を中心に発散する光を、

なる範囲の拡がり角φに制限するピンホールを複数の発光素子の各々の前記発光軸と同軸に整合して備えたピンホールアレイが設けられ、
前記発光素子から発せられ前記ピンホールにより拡がり角を制限された光のうち、前記発光軸に一致する光および前記発光軸を含みかつ前記並び方向に平行な面において最も前記発光軸から離れた角度の光が、それぞれ、前記シリンドリカルレンズにより発光点を結像する２つの位置の前記発光軸方向のズレΔＬが前記焦点深度ｚ以下となっていることを特徴とするライン光源装置。