JPH04500565A - 積分空洞による線形光源 - 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】 積分空洞による線形光源 発明の分野 本発明は線形光源に関しさらに詳細には線形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形光源に関する。

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形イ 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形光源を使用する。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４．１８６，４３１号は文献ス キャナに使用される線形光源を開示する。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１；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１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、すなわち角分布力＜１ ；ぼ均一であること（すなわちランプ（−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形照明を形成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０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形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、入力ポートは出力スリット の軸とは芯が一致しないように配置されているので１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、スリットのエツ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ツ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形光源を示す概略図。

図２は図１に示す積分空洞の斜視図： 図３人ないし図３０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二図 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回路図；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Ｖ態様図；図１０は光ビームを積分空洞内に導入するだめの 面一線光ファイバ変換器を示す本発明の１形光源の実施態様を示す概略図。

図】１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Ｖ態様のλ丁面図でちる１、図１を参照すると、フィルム スキャナにおいて線形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！１′！強力な光ビーノ・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！Ａ１２はレンズ１６により円 筒形積分空洞２０の入カポ−１・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ｔ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ｉＩＩ後の泣１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ｅ１５Ｌｅ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形）シ２線を放出す 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によつＣ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の方向に送らズ］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ｉ化ニラ−または ビームスプリッタ−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１、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Ｊ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洞２ ０の内部にフィードバックポート３０が設けられている。フイ・−ドパツクホー ド３０から出た光はシリコンフｔ　ｉ・ダイオードのような光センサ３２；：″ 導か叡る。。

受光照度を制御するためにフ−ｔ　ｔ・セル３２上に二λ−・トラルフィルタ３ ６がオブシーンとして置かわる。フォトセル３２ｊ：より発生された信号はフィ ー１’バツク回路３４に導かれ、しフィード・れノｊｙ回路３４は光源」０から の光度のばら・つ六を除去するためにラ一・ブ光源３８１こ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１３２に導くのに光フアイババンドル４０が使用されたときさらに３ない り、８デシベルだけ減少されることが発見された。

図２１嘘テレビ映における３５々リフイ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１、積分空洞は二、−ノ＼〕・ブシャ州６ 　、／−スサッｉ−ンのラブスーフー、ア、コーポレーシ３ン（Ｌａｂｓｐｈｅ ｒｅＣｏｒｒｌｎｒａｔｉｏｎ：＋から市販されているスベケト・ラロン（Ｓｐ ｅｅｔマａｌｏｒ＋）　（商品名）と１、て知られている拡散反射セーのボｌ（ テ・トラブルオＩ）ご、チし）ブラ、ス千−助のプロかバフから機械加工で製作 され己ことが好＊Ｌ、い。３５′：リフイルムスキ陶・ニングに使用するために は。

積分空洞は長さが３８ｍｍ″′Ｃ″ｅ径が２０　ｍ　ｍの円筒、リングである。

入力ポート１８はＣｇが６−８ｍｍの円筒孔でありまたフィードバックボー・ト ３０は円筒形空洞の端部に設置＋だ直径４ｍｍの円筒孔である。出力℃トド２４ は幅が２ｒｒ＋ｍ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ｍ成Ｉ７１．その内 面にａ＊／＜’ｉウムベース塗料（二ニーヨーク州、ロチェスタのイーストマン ・コダック（Ｅａｓｔｍａｎ　Ｋｏｄａｋ）社からイーストマン・ホワイト（Ｅ ａｓｔｍａｎ　Ｔｈ１ｔｅ）　（商品名）どし、て市販されている）のような拡 散反射せの塗料を箆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倉要である。光の角分布への影 響し７たがってスクラッチ抑制への影響をめるために、出力スリット２４の側部 の形状に関して実験が行われた。ＰＫ３Ａないし図３Ｃは出力スリット２４の側 部ｌ″：対して実験された種々のスリット幾何形状を示す。図３八においては、 空洞から離第１るにしｍ：がってスリットが問いていく誹うにその側辺が炉側し ている。図３８においては、空洞から離れる＋ニア：Ｌ、たがってスリットは狭 くなりまた図３Ｃにおいではスリー・トの℃ツジは円形空洞２：はぼ接する切断 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３ｃｚ＞冬々 に対するスリット長さ方向に対し位に１：ち向で＃Ｉ定された光の角・分布を示 ４゛、図３Ｃに示オ形状が最適スクラ・・・ギ抑１）ｌｌｊ　％提供！４．。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＾わかった。

図５はスリ”、／　）　２４に沿って測定された光寥を示すグラフであり１本発 明の線形光源によって良好な均等性が得られることを示；５ている７没ｊＴされ た不均等度は中央の２１ｍｍの範囲で一６％、の「ひずみ」であり１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゛ヤナで一用される好ましいモードにおいては 。

光源はＲ３００ランプホルダ内やセルマックス（Ｃｅｒｍａｘ）　（商品名）Ｌ Ｘ３００Ｆキセノンアー多ランプでありた。光源はカリ、フォルニア州、サニー ヴエールのアイ・エル・シー・テクノロジー（ルＣＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）’か ら市販されているセルマックスＰ　Ｓ　３０，０−１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　ドパツク回路は 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は線形光源の明るきを制御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ｖ■Ｆ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ｉにより１２秒白丸り３０コマでフィルムスキャナを 作動するように光度を制御し、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白画たり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９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１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 カポ−）１８．１８’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７図１０に示すように面一線光ファイバ変換器５２を使用することである。

面一線光ファイバ変換器５２０面端部は光源１０により照明され、また面一線光 ファイバ変換器５２の線端部は光フアイバ積分空洞２０内の入力スリット１８１ ＝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１図１０に示すタ イプの光源は２１５ｍｍ長さＸ３５ｍｍ直径の積分空洞を有するように構成され たつ入力スリットは２ｍｍ幅Ｘ２００ｍｍ長さでありまた出力スリットは１゜５ ｍｍ１！Ｘ２００ｍｍ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１強力な単色光の線形光線が必要な場合 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力咄カボート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ポールまたはロッドのようなディフ ユーザ５８が入力ポート１８と出力ポート２４との間に置かれる。

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度とおよびフィ ルムスキャナにおける最適スクラッチ抑制のための１；１す均等な角分布とを有 する強力な線形光線が形成されるという点におＬＸて有和ｊである。この線形光 源：嘘さらに、積分空洞からの光を光源を操作するためのフィードＩくツク信号 として」ｊ用することによって一時的な変動が低減されるとＬλう利点を有する 。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３Ａ ＦＩＧ、３Ｂ ＦＩＧ、Ｊ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、Ｂ ＦＩＧ、ｊ。

ＦＩＧ、ｉｉ 国際調査報告 国際調査報告 第 中

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．光を放射するための出力スリットを有する管形円筒形光反射エレメント内に 光源を有ずるタイプの線形照明を形成する装置において：光反射エレメントの外 部に設けられかつ強力な光ビームを形成する光源と；光源からの光ビームが空洞 内に導入される入力ポートを有する光反射エレメントと；および拡散反射内面を 有する光反射空洞と；を特徴とする線形照明を形成するための装置。
2. ２．出力スリットのエッジが円筒形空洞の縦軸に平行でかつ空洞の面に実質的に 接する単一切断面により規定されることをさらに特徴とする請求項１の装置。
3. ３．前に入力ポートが前記出力スリットの軸と芯が一致しないように配置されて いる請求項１の装置。
4. ４．前記入力ポートが前記出力スリットの反対側に配置されかつ前記入力ポート と前記出力ポートとの間の光路内に拡散手段をさらに含みこれにより光が前記入 力ポートから前記出力ポートへ直接通過するのを防止する請求項１の装置。
5. ５．光源がアークランプとおよび該ランプによって形成されたビームを入力ポー ト上に焦点を結ばせるためのレンズとを含む請求項１ないし４のいずれかの装置 。
6. ６．空洞が空洞から拡散光のビームを抽出するためのフィードバックポートをさ らに有したフィードバックビームの強さを検知しそれに応答して光源を制御する ためのフィードバック回路手段をさらに含む請求項１ないし５のいずれかの装置 。
7. ７．円筒形光積分空洞が空洞の内部に拡散反射塗料を有する非拡散反射材料から なる請求項１ないし６のいずれかの装置。
8. ８．光積分空洞が拡散反射材料からなる請求項１ないし７のいずれかの装置。
9. ９．拡散反射材料が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であ る請求項８の装置。
10. １０．積分空洞が３．８ｃｍ長さ×２．０ｃｍ直径であり，出力スリットが３． ０ｃｍ長さ×２．０ｍｍ幅である３５ミリフィルムスキャナに使用される請求項 １の装置。
11. １１．積分空洞が３９．６ｃｍ長さ×４ｃｍ直径でありまた出力スリットが３９ ｃｍ長さ×４ｍｍ幅であるＸ線フィルムスキャナに使用される請求項１の装置。
12. １２．強力な光ビームを形成するための第２の光源と、第２の光源からビームを 受けるための第２の入力ポートを有する前記伸長円筒形光積分空洞とをさらに含 む請求項１１の装置。
13. １３．入力ポートが円筒形空洞の軸に平行なスリットでありまた前記光源がラン プとおよび面−線光ファイバ光導波路とを含み，該面−線光ファイバ光導波路は 面入力端と線出力端とを有し，該光導波路の線出力端は入力ポートに配置されま た面入力端は光源から光を受けるように配置されている請求項１１の装置。
14. １４．光源がレーザである請求項１の装置。
15. １５．光源が線形コイルフィラメントタングステン電球である請求項１の装置。
16. １６．前記フィードバック回路手段がフィードバック光を検知するためのフォト セルを含みまた光をフィードバックポートからフォトセルに伝送するための光フ ァイバ光導波路をさらに含む請求項６の装置。