JPH04320237A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は照明装置に関し、特に光
源の配光特性によって生じる被投影画像の照明ムラを光
学補正手段を利用して補正し、かつ効率の良い照明を行
なうと共に被投影画像を複写するようにした例えばリー
ダープリンタ等の画像形成装置に好適な照明装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えばリーダープリンタ等の画
像形成装置に用いられる照明装置においては、光源から
の光束を反射鏡やコンデンサーレンズ等の集光手段を用
いて集光しマイクロフィルム等の被投影画像を照明して
いる。

【０００３】図７は従来の照明装置をマイクロフィルム
用のリーダープリンタに適用したときの光学系の要部概
略図である。

【０００４】同図において光源（ランプ）７１から放射
した光束のうち反射鏡７３側へ放射した光束の一部は、
該反射鏡７３により光源７１側方向に反射して戻してい
る。そしてコンデンサーレンズ７２で集光して断熱ガラ
ス７４、コールドミラー（反射ミラー）７５、そしてフ
ィールドレンズ７６を介してマイクロフィルム等から成
る被投影画像Ｆの有効照明領域を照明している。

【０００５】一方、光源７１からの光束のうちコンデン
サーレンズ７２側に放射した光束の一部は、そのままコ
ンデンサーレンズ７２により集光して断熱ガラス７４、
コールドミラー７５、そしてフィールドレンズ７６を介
して被投影画像Ｆの有効照明領域を照明している。

【０００６】そして被投影画像Ｆを投影レンズ７７と像
反転用のプリスム７８等から成るレンズユニットＬによ
り不図示のスクリーン面上に拡大投影したり、あるいは
画像読取り用のＣＣＤ（ラインイメージセンサー）等の
受光素子面上に結像させ、該被投影画像Ｆの画像情報を
読取りプリント（複写）している。

【０００７】このようなリーダープリンタの照明装置に
用いられる光源７１の配光特性は例えば図９（Ａ），（
Ｂ）に示すようにムラが生じてくる。

【０００８】同図において（Ａ）は光源７１を上方から
見たとき、（Ｂ）は光源７１を側方から見たときの配光
特性を各々示している。矢印の長い方向に強い光が放射
されていることを示している。同図では光源７１の前後
の水平方向に強い光が放射されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年マイクロフィルム
等の被投影画像を拡大投影する投影レンズとして倍率可
変のズームレンズが多く用いられるようになってきた。 このズームレンズの瞳位置は変倍に伴ない変化する投影
倍率によって移動し、またそのときの照度及び照度分布
が変倍により大きく変化しないように絞り径も投影倍率
によって変化させている。

【００１０】この為、図９に示した配光特性を有する光
源（ランプ）７１を用いて被投影画像Ｆを照明し、該被
投影画像ＦをレンズユニットＬを介して例えばスクリー
ン面上に拡大投影して観察したとする。このとき該スク
リーン面上では例えば図８に示すように光源７１の発光
部（フィラメント）も被投影画像Ｆと同様にスクリーン
面上に拡大投影されてしまい、これによりスジ状の照明
ムラが現われてくるという問題点があった。

【００１１】そこで従来の照明装置においては光源の発
光部がスクリーン面上に映しだされないようにする為、
該光源の保護ガラスのうちコンデンサーレンズ側の面に
フロスト処理を施している。これにより光源からの光束
の一部を拡散させてスジ状の照明ムラがスクリーン面上
に現われるのを防止している。

【００１２】しかしながら図１１に示すように光源７１
の保護ガラスの片面にフロスト処理を施した光源自体の
配光特性は、光源７１の横方向と縦方向とでは大きく異
なり、この配光特性の違いが例えば図１０に示すように
スクリーン面上の照明ムラにもそのまま現われてくる傾
向があった。

【００１３】尚、図１１（Ａ）は光源７１を上方から見
たときの配光特性、図１１（Ｂ）は光源７１を側方から
見たときの配光特性を示している。

【００１４】このような片面にフロスト処理を施した光
源を用いたときの照明ムラは観察（リーダ）時、即ち被
投影画像を拡大投影してスクリーン面上で観察する場合
はさほど大きな問題となることはない。又、被投影画像
の画像情報をプリント（複写）する場合でも、プリズム
による被投影画像の回転がなければ感光体やＣＣＤ等の
露光量の補正を容易に行なうことができる。

【００１５】しかしながら一般にリーダープリンタ等の
画像形成装置においては、装置を使い易くする為、レン
ズユニット内に像回転プリズム７８と投影レンズ７７を
組み合わせて装着している場合が多く、これにより被投
影画像を所定方向へ回転させ該画像の観察及びプリント
の際の便宜を図っている。

【００１６】その為、被投影画像を像回転プリズム７８
を介して回転させてスクリーン面上に拡大投影させた場
合、スクリーン面上における照明ムラは図１２に示すよ
うに被投影画像の回転に伴なってその方向性が順次変化
してくる。

【００１７】尚、図１２においてスクリーン内に示した
各々の曲線ａ，ｂは照度が等しい点を結んだときの等照
度線を示している。即ち同図においてスクリーン面の中
心部の照度を１００％としたとき曲線ａは９０％、曲線
ｂは８０％となっている。

【００１８】このように被投影画像を像回転プリズムに
より回転させるとスクリーン面上における照明ムラの方
向性も、それに伴ない変化（回転）してくる。この為例
えば被投影画像をプリントさせた場合、該被投影画像の
プリント範囲の光量分布（照度分布）も上記の理由によ
り大きく変化してくる。この為感光体やＣＣＤ等の受光
素子の露光量の補正値は被投影画像の回転に伴なって変
化しくてくる為、制御が難しくなってくるという問題点
があった。

【００１９】特に感光体やＣＣＤ等の受光部材はスクリ
ーン面上で被投影画像を観察する以上に、この照明ムラ
の影響が大きく受けやすく、これが出力画像の濃度ムラ
の原因の一つとなっていた。

【００２０】そこで従来の照明装置では上記の照明ムラ
を補正する為に例えば光源の点灯電圧をプリント中に変
化させ露光量を補正する等の制御を行なっている。

【００２１】しかしながら完全に照明ムラの補正を行な
う為には投影レンズの投影倍率検知や像回転プリズムの
角度検知を細かく行なう必要があった。又、そのとき得
られる補正テーブルも投影倍率検知やプリズムの角度検
知を細かく行なえば行なう程、規模の大きなものなって
くる。この為、露光量補正の為の制御系が複雑化になり
易く安定性に欠けるものとなってしまうという問題点が
あった。又それに伴なってコストアップの要因にもつな
がっていた。

【００２２】本発明は光源手段近傍の被投影画像側に該
光源手段の配光特性によって生じる照明ムラを補正する
適切に構成した光学補正手段を設けることにより、照明
ムラを効果的に補正することができる例えばリーダープ
リンタ等の画像形成装置に好適な照明装置の提供を目的
とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、光
源手段から放射した光束を集光手段により集光し被投影
画像を照明する照明装置において、該光源手段の配光特
性によって生じる照明ムラを補正する光学補正手段を、
該光源手段近傍の該被投影画像側に設けたことを特徴と
している。

【００２４】特に本発明に係る前記光学補正手段は少な
くとも一方の面にフロスト処理を施した平板のフロスト
ガラスより成っていることや、負の屈折力を有するシリ
ンドリカルレンズより成っていること、そして少なくと
も一方の面にフロスト処理を施した半球状のフロストガ
ラス等より成っていることを特徴としている。

【００２５】

【実施例】図１は本発明の照明装置をマイクロフィルム
用のリーダープリンタに適用したときの光学系の要部概
略図である。図２は図１の一部分の要部拡大断面図であ
る。

【００２６】図１、図２において１は光源（光源手段）
であり、発光部としてのフィラメントと該フィラメント
を包み込むガラスとで構成しており、発光部は反射鏡３
の曲率中心位置近傍に配置している。反射鏡３は光源１
から反射鏡３側へ放射する光束の一部を集光し光源１側
方向に戻して照明効率を高めている。

【００２７】Ｇは光学補正手段であり、フロスト処理を
施した平板（板状）のフロストガラスより成っており、
該フロスト処理を施した面（フロスト面）Ｇａをコンデ
ンサーレンズ２に向けて取付けて構成している。４は断
熱ガラスであり、赤外光をカットしている。５はコール
ドミラー（反射ミラー）であり、赤外光をあまり反射せ
ずに可視光を反射させており、光源１からの光束を図面
上上方の被投影画像Ｆ側に導いている。６はフィールド
レンズ、Ｆは拡大投影又はプリント（複写）される被投
影画像であり、例えばマイクロフィルム等から成ってい
る。尚、反射鏡３、コンデンサーレンズ２、そしてフィ
ールドレンズ６は集光手段の一部を構成している。

【００２８】Ｌはレンズユニットであり、被投影画像Ｆ
を拡大投影する投影レンズ群Ｌ１と該被投影画像Ｆを所
定方向に回転させるプリズム部Ｌ２とから構成している
。本実施例においての投影レンズ群Ｌ１は投影倍率を可
変とするズームレンズより構成している。

【００２９】７は固定の反射ミラー、８は回動可能な光
路切り換え用ミラーであり、固定ミラー７で反射した被
投影画像に基づく光束を後述するスクリーン９又はＣＣ
Ｄ（ラインイメージセンサー）１０等へと導光させる為
に光路を切り換えている。

【００３０】本実施例においての光路切り換え用ミラー
８は不図示のモータ等の駆動源に結合されており、支点
８ａを中心に同図に示す矢印Ｂの如く回動可能となるよ
うに構成している。即ち実線で示した位置Ｃに位置して
いるときは固定ミラー７からの反射光束をスクリーン９
面上へ導き、又鎖線で示した位置Ｄの位置に回動したと
きは固定ミラー７からの反射光束をＣＣＤ１０へ導いて
いる。

【００３１】９はスクリーンであり、例えばマイクリフ
ィルムＦに記録されている投影画像を映しだしている。 １０は画像読取り用のＣＣＤ（ラインイメージセンサー
）等の受光部材であり、同図に示す線上Ａ（副走査方向
）を移動しながら例えばマイクロフィルムＦの投影画像
に基づく光束を受光素子面上に結像させて読取っている
。

【００３２】本実施例においては被投影画像Ｆからスク
リーン９までの光路長と被投影画像ＦからＣＣＤ１０ま
での光路長とが光学的に略等価となるように設定してい
る。これにより被投影画像Ｆの結像位置を合致させてい
る。

【００３３】本実施例において光源１から反射鏡３側へ
放射した光束の一部は該反射鏡３で反射し、光源１側方
向へ戻りフロストガラスＧにより拡散した後、コンデン
サーレンズ２、断熱ガラス４、そしてコールドミラー５
を介した後図面上上方へ向かう。そしてフィールドレン
ズ６を経て被投影画像Ｆを照明している。

【００３４】一方、光源１より反射鏡３を介さずに直接
フロストガラスＧ側に放射した光束の一部は、そのまま
該フロストガラスＧにより拡散した後、コンデンサーレ
ンズ２、断熱ガラス４、そしてコールドミラー５を介し
た後、図面上上方へ向かう。そしてフィールドレンズ６
を経て被投影画像Ｆを照明している。その後、被投影画
像Ｆに基づく光束はレンズユニットＬを通過し固定ミラ
ー７を介して光路切り換え用ミラー８の回動に応じてス
クリーン９面上に該画像Ｆを拡大投影し、あるいはＣＣ
Ｄ１０の受光素子面上に結像させて該画像Ｆを読取って
いる。

【００３５】このように本実施例においては光源１から
放射した光束をフロストガラスＧにより拡散させ配光が
均一になるようにしている。これにより従来投影レンズ
の投影倍率によってスクリーン面上に光源の発光部（フ
ィラメント）が拡大投影されスジ状の照明ムラが発生す
るのを防止している。

【００３６】又、光源１の中心、即ち発光部の中心とフ
ロストガラスＧとの距離ＳはフロストガラスＧ上での光
軸中心からの距離ｒによって一律に定まるように構成し
ている為、片面にフロスト処理を施した光源を用いた場
合に比べ光源１の縦方向と横方向の配光特性に差が生じ
ることはない。

【００３７】これによりスクリーン９面上における照明
ムラ（照度分布）は図３に示すように略同心円状となり
、プリズム部Ｌ２によって被投影画像Ｆが回転しても該
スクリーン９面上での照明ムラの方向性はほとんど変化
することはない。

【００３８】従って被投影画像Ｆをプリント（複写）す
る際、プリント範囲の照明ムラ（光量分布）は大きく変
化することはないので、被投影画像Ｆの回転に関わらず
常に適切なるＣＣＤ１０の露光量の補正を容易に行なう
ことができる。

【００３９】尚、図３は本実施例におけるスクリーン９
面上の照度分布（照明ムラ）の説明図であり、スクリー
ン９内の曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはスクリーン９の中心Ｏの
照度を１００％としたとき照度が等しい点を結んだ等照
度線を示している。

【００４０】又、フロストガラスＧのフロスト面Ｇａの
処理工程において、該フロスト面Ｇａはフロストが粗い
程、照明ムラが改善されるが光量は低下してくる。又逆
にフロストが細くなる程光量は増大するが照明ムラが著
しく現われてくる。

【００４１】そこで本実施例においては適切なるフロス
トの度合を得る為に、該フロストの度合を１２５番から
１２００番まで実験してみたところ４００番から８００
番までが照明ムラと光量とのバランスが良好に取れてい
た。

【００４２】又、フロスト面Ｇａをコンデンサーレンズ
２側に向けた場合と、その逆の光源１側に向けた場合と
ではコンデンサーレンズ２側に向けた方がスクリーン９
面上における照度分布は中心部と周辺部との差が小さく
なった。

【００４３】以上の実験結果により本実施例においては
フロストの度合を４００番から８００番までに設定し、
又フロスト面Ｇａをコンデンサーレンズ２側に向けるよ
うに配置している。これにより前記図３に示したような
略同心円状の照度分布が得られ、例えばプリント時に行
なわれる感光体やＣＣＤ等の露光量の補正も簡単であり
、均一なる濃度の出力画像が容易に得られる。

【００４４】図４は本発明の照明装置をマイクロフィル
ム用のリーダープリンタに適用したときの実施例２の要
部断面図である。同図において図２に示した要素と同一
要素には同符番を付している。

【００４５】同図において４１は光源であり、該光源４
１のコンデンサーレンズ２側の面（フロスト面）４１ａ
にフロスト処理を施している。Ｇ１は光学補正手段であ
り、図５に示すような負の屈折力を有するシリンドリカ
ルレンズより構成しており、光源４１とコンデンサーレ
ンズ２との間に設けている。

【００４６】本実施例においての光源４１の配光特性は
前記図１１に示した如く該光源４１の縦方向に狭く横方
向に広くなっており、この配光特性が照明ムラの原因の
一つとなっている。

【００４７】そこで本実施例においては光源４１の配光
特性によって生じる照明ムラをシリンドリカルレンズＧ
１で一方にのみ光束を拡散させ、これにより照明ムラを
効果的に補正し、前記実施例１と同様な略同心円状の照
度分布を得ている。

【００４８】これによりプリスム部Ｌ２による被投影画
像Ｆの回転が行なわれてもスクリーン面上の照度分布は
大きく変化することはない。従ってプリント範囲の照度
分布（光量分布）も大きく変化しない為、プリント時に
行なわれるＣＣＤ等の露光量の補正も容易に行なうこと
ができ、濃度ムラの少ない良好なる出力画像を得ること
ができる。

【００４９】図６は本発明の照明装置をマイクロフィル
ム用のリーダープリンタに適用したときの実施例３の要
部断面図である。同図において図２に示した要素と同一
要素には同符番を付している。

【００５０】Ｇ２は光量補正手段であり、コンデンサー
レンズ２側に面（フロスト面）Ｇ２ａにフロスト処理を
施した半球状のフロストガラスより成っており、光源１
とコンデンサーレンズ２との間に設けている。

【００５１】即ち本実施例においては前記図９に示した
配光特性を有する光源１によって生じる照明ムラをフロ
ストガラスＧ２を用いることにより効果的に補正し、前
記実施例と同様な略同心円状の照度分布を得ている。

【００５２】更に本実施例においては前記実施例１で示
した平板のフロストガラスＧに比べて光源１の発光部中
心から半球状のフロストガラスＧ２までの距離の変化が
小さくなるようにして、又光源１からの光束の入射角も
小さく抑えているように構成しているので光量損失が少
ない。

【００５３】この為、スクリーン面上における照度分布
は略同心円状になるばかりでなく中心部の照度と周辺部
の照度との差を小さくすることができる。従ってプリン
ト（複写）時に行なわれるＣＣＤ等の露光量の補正を不
必要としている。これにより装置全体の簡素化及び信頼
性を向上させ、更には低コスト化にしている。

【００５４】尚、以上の各実施例においてはリーダープ
リンタに本発明の照明装置を適用した例を示したが、リ
ーダープリンタに限らず例えばフィルムプロジェクタ等
の画像形成装置にも本発明は同様に適用することができ
る。

【００５５】又、光学補正部材としては前述した光学部
材の他に光源の配光特性によって生じる照明ムラを前述
の如く補正することができる部材であれば、どのような
光学部材を用いても良い。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば光源手段の配光特性によ
って生じる照明ムラを補正する光学補正手段を、該光源
手段近傍の被投影画像側に設けることにより、以下に示
す効果が得られる照明装置を達成することができる。 （イ）本発明の照明装置を例えばリーダープリンタに適
用したとき使用する光源の種類に関わらずスクリーン面
上での照度分布を略同心円状とすることができる。これ
により従来投影レンズの倍率が変化することによって発
生していたスジ状の照明ムラを防止することができ、又
プリズムによる被投影画像の回転が行なわれてもスクリ
ーン面上における照明ムラの方向性の変化も防止するこ
とができる。従って被投影画像のプリント範囲の光量分
布（照明ムラ）もほとんど変化することはなくプリント
時に行なわれる例えば感光体やＣＣＤ等の露光量の補正
も容易となり均一なる濃度の出力画像を得ることができ
る。 （ロ）光学補正手段を構成する光学部材によっては略同
心円状の照度分布が得られるばかりでなく、その絶対量
も小さくすることができ、これによりプリント時に行な
われる感光体やＣＣＤ等の露光量の補正も省くことがで
き、装置全体の簡素化及び信頼性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の照明装置をマイクロフィルム用の
リーダープリンタに適用したときの実施例１の光学系の
要部概略図

【図２】　　図１の一部分の要部拡大断面図

【図３】　
　本発明の実施例１のスクリーン面上における照度分布
の説明図

【図４】　　本発明の照明装置をマイクロフィルム用の
リーダープリンタに適用したときの実施例２の要部断面
図

【図５】　　図４に示したシリンドリカルレンズの斜
視図

【図６】　　本発明の照明装置をマイクロフィルム
用のリーダープリンタに適用したときの実施例３の要部
断面図

【図７】　　従来の照明装置をマイクロフィルム
用のリーダープリンタに適用したときの要部断面図

【図
８】　　スクリーン面上におけるスジ状の照明ムラの説
明図

【図９】　　通常の光源の配光特性の説明図

【図１０】
　　フロスト処理を施した光源を用いたときのスクリー
ン面上における照明ムラの説明図

【図１１】　　フロス
ト処理を施した光源の配光特性の説明図

【図１２】　　フロスト処理を施した光源を用いたとき
の照明ムラがプリズムの回転によって画像と共に回転す
る様子を示した説明図

【符号の説明】

１，４１　　光源 ２　　　　コンデンサーレンズ ３　　　　反射鏡 ４　　　　断熱ガラス ５　　　　コールドミラー ６　　　　フィールドレンズ ７　　　　固定ミラー ８　　　　光路切り換え用ミラー ９　　　　スクリーン Ｇ　　　　平板のフロストガラス Ｇ１　　シリンドリカルレンズ Ｇ２　　半球状のフロストガラス Ｇａ，Ｇ２ａ　　フロスト面 １０　　ＣＣＤ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源手段から放射した光束を集光手段
   により集光し被投影画像を照明する照明装置において、
   該光源手段の配光特性によって生じる照明ムラを補正す
   る光学補正手段を、該光源手段近傍の該被投影画像側に
   設けたことを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】　　前記光学補正手段は少なくとも一方の
   面にフロスト処理を施した平板のフロストガラスより成
   っていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 【請求項３】　　前記光学補正手段は負の屈折力を有す
   るシリンドリカルレンズより成っていることを特徴とす
   る請求項１記載の照明装置。
4. 【請求項４】　　前記光学補正手段は少なくとも一方の
   面にフロスト処理を施した半球状のフロストガラスより
   成っていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 【請求項５】　　前記フロストガラスのフロスト処理面
   は前記被投影画像側に向けて設けていることを特徴とす
   る請求項２又は４記載の照明装置。