JPH05505252A - 光放出および色平衡を改善するため蛍光リフレクタを利用する積分光源 - 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】 光放出および色平衡を改善するため蛍光リフレクタを利用する積分光源技術分野 本発明は積分光源に関するものであり、更に詳細にはイメージセンサを利用する フィルムスキャナ用の光源に関するものである。

発明の背景 文書およびフィルム用スキャナのような、原画の検知によって電子イメージ信号 を発生させるためのイメージ検出アレーを有する装置はしばしば原画照明用に拡 散光源を使用している。ブリッジス（Ｂｒｉｄｇｅｓ）に発行された１９８９年 ９月５日付米国特許第４．８６４．４０８号は、先箱から出てフィルム枠を透過 した光ヲ検知するためのフィルム・ツー・ビデオプレーヤ内の電荷結合デバイス イメージセンサを示している。先箱は一端にタングステン・ハロゲン電球を、そ してフィルムに近い反対側の一端にディフューザを収納している。中間の不透明 ビラ　−ミッド形表面（「フラッグ」という）が電球からディフューザへの直接 光を防ぐ。

ピラミッド形フラッグはディフューザ表面に均一な光強度を与えるのを助けてい る。

通常のフィルム映写速度、すなわち２４枠／秒で作動するフィルムスキャナにお いては、原画エラインを同時に照明するために強力な均一光源が必要である。

最適のかき傷抑制のため、光が拡散することおよび光の角分布がほぼ均一である こと（すなわちランベルト体）もまた必要である。米国特許系４．　８６４．　 ４０８号に記述された光源は別の用途、すなわち静止枠のイメージングのため設 計されており、したがって白熱光源は高解像度フィルム用スキャナでしばしば必 要とされるほど明るくないという欠点を持っている。キセノンアーク灯およびレ ーザのような強力な光源は伸長白熱ランプのような直線状の形状には製造できず 、モして先箱の内部に配置するには不便である。

強力な照明源を持つフィルムスキャナが、クルッ（Ｋｕｒｔｚ）らに発行された １９８９年９月１９日付米国特許第４．８６８．３８３号に記述されている。本 特許に開示されたフィルムスキャナ用の直線光源は、キセノンアーク灯のような 強力光ビーム源および拡散反射！を持つ伸長円筒状の積分空胴を含んでいる。こ の空胴は強力ビームを空洞中に導入するための入力口、および光の均一な１ライ ンを放出するための円筒状積分空胴の長軸と平行な出力スリットを含んでいる。

フィルムスキャナにおいて最適な照明を提供するためには、スリットからの光の 分布および色平衡を適合させることが重要である。多くのイメージング用途にお いてイメージ平面の均一な照明を発生するために拡散可視光源が必要である。

従ってたいていのランプは拡散装置に内臓するかまたはその方向に配向させるこ とを必要としている。拡散器は光源前方のつや消し透明または半透明の板でも。

米国特許第４，８６８．３８３号に記述されているような中空エンクロージャま たは積分容積でもよい。上記開示で積分空胴は望ましくは拡散反射を行うポリテ トラフルオロエチレン樹脂ブロックから機械加工したものである。代わりとして エンクロージャはさらに光を拡散するため拡散反射を行う化合物を付与するが。

または塗布してもよい。一般Ｉ：該化合物は可視スペクトルの波長については比 較的均一な屈折率を持つ。たとえば空胴はアルミニウムのような材料で組立て、 内部表面に硫酸バリウム基塗料のような塗料で拡散反射ｐ！！膜を施してもよい 。

米国特許第４．８６４．４０８号では箱を形成するハウジングおよびバッフル部 品は陽極処理費である。箱の内側表面から反射された光は青の部分を拾う。箱が 責なので、すべての他の色は吸収される。このことはこの用途に用いられるシリ コーン基ＣＣＤには好都合であり、その理由はこの種類の装置が青領域で比較的 レスポンス不良なことである。陽極処理工程で使用される染料の濃度が、どの程 度前の光が反射可能かおよびどの程度性の色が吸収されるかを決定する。このよ うにして追加のスペクトルフィルタ部品を使うことなく、ランプ箱の波長スペク トル出力はＣＣＤの要求に対して調整できる。

多（の場合９選択された照明源は使用可能な電磁スペクトルの一部では不十分な 放射線しか発生しないが、どこかで相当な放射線を発生する。不必要な放射線は 吸収または反射フィルタで減衰され、有用な放射線がイメージング機構へ通過す る。追加のフィルタが要求される照明スペク］・ルを達成するために用いられる 。

しかしこのスペクトル発生方法は潜在的に有用な放射線エネルギの浪賛を生じて いる。

発明の開示 本発明の目的は積分光容積からの光出力の照明スペクトルを平衡させることであ る。本発明によればこの目的は容積を規定するをの中に、電磁スペクトルの不用 領域Ｉこおいて不必要な電磁放射線を吸収し、そして他の有用スペクトル領域に おいて放射線を放出する材料を付与することによって達成される。

本発明による積分光源はイメージ平面に同かう拡散放射線ビームを利用する。

光ンエネレータは有用および不用両方の電磁スペクトル領域で放射線を発生する 。

積分容積は該容積の出力口を通して放射線をイメージ平面に伝達する。該放射線 は出力口を出る前に１個またはそれより多くの拡散反射壁から少なくとも１回の 拡散反射を受ける。効率は１個またはそれより多くの拡散反射壁の中に、不用ス ペクトル領域では放射線を吸収し、有用スペクトル領域でそれｊこ応答する放射 線を発生する材料を付与することにより改良される。

図面の簡単な説明 以下本発明を図面と関連させて説明する。

図１は本発明による積分空洞を持つフィルムスキャナ用光源を示す概略図。

図２は本発明による積分空胴を持つタングステン光源を示すさらに詳細な実施態 様の概略図。

図３は１図２に示した形式の積分空調の内部壁から反射した放射線についての反 射値対波長の例示線図であり、硫酸バリウム塗料単独および本発明による硫酸バ リウム塗料にリン光体混合の両方を示した線図、および図４は本発明により先箱 中に配！した光源を示し、また本発明により少なくとも１個の壁に蛍光リン光体 を利用した他の実施態様の概略図である。

発明を実施するための最良の方式 図１を参照すると１本発明によるフィルムスキャナにおける照明の１ラインを発 生するための装置が略図で示されている。該装置は強力光ビーム１２を発生する ためのキセノンアーク灯のような光源１０を含む。光ビーム１２は、赤外線除去 のためフィルタ１４でスペクトル的にフィルタされ１円筒状積分空胴２０の入力 口１８の上にレンズ１６によって焦点を合わせる。真円筒状積分空胴の断面を示 したが、長方形状、楕円、その他のような他の断面を採用してもよい。光は図１ に示したように空胴のすぐ内側の無点に送られ、空胴の反対側の壁に当たる前に 発散するのが好ましい。

積分空胴の内部壁２２は、硫酸バリウム基塗料（イーストマン・コダソク社（Ｅ ａｓｔ−ｍａｎ　Ｋｏｄａｋ　Ｃｏｍｐａｎｙ、　Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ、Ｎｅｗ 　Ｙｏｒｋ）からＥａｓｔｍａｎ　Ｔｈ１ｔｅとして入手可能）のような該内部 壁の拡散反射塗膜によって拡散反射性である。本発明によれば、特定の用途に対 して照明スペクトルを色平衡させることおよび有用光強度を増大することの両方 のため、拡散反射塗膜は蛍光材料を含む化合物を付与されるか、または塗布され 、該蛍光材料は電磁スペクトルの不用領域、たとえば紫外領域から不必要な放射 線を吸収し、かつ有用なスペクトル領域、たとえば責の可視領域から放出する。

積分空胴の内部壁２２は通常の蛍光リン光体を含んでもよく、該蛍光リン光体は 典型的には紫外領域で放射線を吸収し、配合に応じて４５０ｎｍないし６３０ｎ ｍの範囲に極大応答を持つ広帯域で放出する。これらの性質を有する周知の蛍光 リン光体は硫化亜鉛リン光体であり：たとえばノー・ティー・イー・シルバニア ・プロダクツ社ケミカル・アンド・メタラジカルｉＥ　（ＧＴＥ　Ｓｙｌ、ｖａ ｎｉａＰｒｏｄｕｃｔｓ　Ｃｏ、　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　＆　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇ ｉｃａｌ　Ｄｉｖ、　、　Ｔｏｗａｎｄａ、　Ｐａ、　１W８４８）のカ タログ情報から、多くの他のよく知られたリン光体が選択できる。特定のスペク トル領域の「不用性」および「有用性」は特定の走査用途（たとえば走査される 特定フィルムのフィルム染料のスペクトル応答および使用される特定センサのス ペクトル応答）に依存することは明らかである。

積分窓＄ｉ２０は、たとえばフィルム条片が配！されたイメージ平面２６を照明 する光の１ライン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リニアイメージエンサのようなリニアイメージセンサ２８によって 一時に１ラインずつ検知される。フィルムはレンズ２９によってリニアイメージ センサ２８に影像され、フィルムイメージの区域走査を行うため矢印Ａの方向に 進められる。キセノンアーク灯のような高輝度光源はアーク中のプラズマのふら つきのために強度が変動するので、光源出力をちょうどよい時間内に安定化する 手段が設けられている。参考資料として本明細書に含まれる米国特許第４．８６ ８．３６３号に開示されているように、照明強度の一時的な制御が積分空調から の拡散光を試料採取することにより達成される。したがって拡散光の試料を採取 するため積分窓１ｉ！２０中に帰還口３０が設けられている。帰還口３０を出た 光はシリコン光ダイオード３２のような光センサに導かれる。オプションとして 、受けた光の強度を制御するため光電池３２の上に中性密度フィルタ３６を置い てもよい。光電池３２が発生した信号は帰還回路３４内で検知され、該回路は光 源１０からの強度変動を除去するためランプ電源３８への制御信号を発生する。

米国特許第４．８６８，３６３号に開示したように実験によって、光を積分空胴 ２０から検出器３２へ導くためにファイバ光バンドル４０を採用した場合、出力 スリットからの光強度分布のノイズはさらに減少することがわかった。

本発明の長所は、必要なスペクトルの外側の波長におけるエネルギーが利用でき ること、システムの効率を向上すること、電源の電力要求を減少すること、低費 用の照明手段を許容すること、およびシステムの信号対ノイズ比を増大すること である。たとえばフィルムスキャナに用いられるキセノンアーク灯は多量の紫外 線を放出する。紫外を吸収し、スペクトルの必要部分で放出する蛍光化合物の光 学系（積分空胴）への付与は照明スペクトルを平衡させる有効な手段を供給す　 ・る。このような利用において、光学フィルタ１４の通常の機能である紫外線の 阻止は重要性を減少するか、あるいは図１に示すようにフィルタ１４は赤外放射 線の阻止だけのために用いることができる。

あまり強力でない光源が必要な場合、コイルフィラメント付のタングステン灯が 光源１０として採用される。たとえば図２はコイルフィラメント５６を持つタン グステン灯５４を光源として採用した伸長光積分空胴２０を示す。光は伸長口１ ８を通して空胴２０に導入される。タングステン光源の効率および色平衡はさら に改善され、これは該光源がある程度紫外線を放出するためである。リン光体の 適切な選択は特定用途にだいしタングステン光源を利用可能とし、高価かつかさ ばったアークまたはガス放電光源の使用に対する代替手段を提供する。タングス テン放射線に関連する効果を図３に示す。本図では、　（１）硫酸バリウム（Ｂ ａ３Ｑ４）　ｐ料の内部塗膜および（２）　５ｙｌｖａｎｉａ　２４６１リン光 体（バリウムマグネシウムアルミネート：　Ｅｕｒｏｐｉｕｍ　’Ｊン光体）を 硫酸バリウム塗料に混合（配合はリン光体２５グラムと塗料２８６グラムの混合 ）について、屈折率対波長特性をプロットした。図３のようにリン光体を含む塗 膜では光は紫外領域で吸収され、可視スペクトルの青領域で放出される。

やはり参考資料として本明細書に含まれる米国特許第４．８６４．４０８号で開 示されているように、照明源はある場合には拡散放射線を発生する先箱の内部に 含めてもよい。これは本発明と関連して図４に示す。本図において光源１０は積 分容積を形成する先箱６０の中に実際に配置されたタングステン光源である。

光は出力口６４を通ってイメージ平面６８に向は放出される。本図からやはり明 かなように、積分容積は円筒形以外でもよく１本例では斜方晶系容積であり、が つ１個またはそれ以上の壁は蛍光材料を含んでもよい。たとえば図４に示すよう に、背面壁６０ａは蛍光材料を含む。代替態様として、出力口６４自身が蛍光化 合物を含む半透明材料で形成されてもよい。図１の実施態様のように、内部壁２ ２または６０ａに含まれる蛍光材料は塗膜と説明されているが１代替態様として 該材料が壁自身の組成を構成してもよい。

＋＋　−−−Ｈ７ＬＳｏ４＋２５２　ＰＨ日Ｇ、３ ＦＩＧ、　４ 要約書 光放出および色平衡を改善するため蛍光リフレクタを利用する積分光源積分空胴 ２０は、電磁スペクトルの不用領域で放射線を吸収し、スペクトルの有用領域で そこに応答する放射線を放出する蛍光材料を含む拡散反射壁２２を有する。光源 １０は両領域で放射線を提供し、この放射線は入力口１８を通って空胴２０に入 り、壁２２で反射し、そして出力スリット２６を通りイメージ平面２６に向かっ て出ていく。少なくとも一部の不用放射線は壁２２を被覆する蛍光材料により吸 収され、有用放射線としてイメージ平面２６に向かって再放出される。

国際調査報告 ＋１１−−−−１１＃ｌ→絢、ｋＰ口“／１１〜９１／ｎ９ら０３ゝ−−°″” −″−°″ニー＝＝＝二＝七＝−７−°−−荀陀喫°“°−１ｎ−−−呻−−− −−ｗｎｅａ　ｈ　Ｉｓ　ｗ　ｗａｖ　Ｎ峠輸麺ｒｍｅｓｗｍ＊ｍｍ４＋ｗｍ− ｗｅ＠１ｍｗｗｗ−１

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．イメージ検知のため電磁スペクトルの有用領域における放射線が用いられる イメージ平面（２６）に向けて拡散放射線ビーム（１２）を適用するための装置 であって，前記装置は電磁スペクトルの有用および不用の両領域で放射線を発生 する光源（１０）および放射線をイメージ平面（２６）に伝達するための光積分 容積（２０）を含むものであって，前記容積（２０）は１個またはそれ以上の拡 散反射壁（２２）および該壁の１つに拡散放射線ビームが通過して出ていくため の出力口（２４）を有し，該放射線は出力口（２４）を出ていく前に少なくとも １回の拡散反射を受けるところの装置において：１個またはそれ以上の前記拡散 反射壁（２２）が不用スペクトル領域で放射線を吸収し，かつ有用スペクトル領 域でそこに応答する放射線を放出する材料を含むことを特徴とする拡散放射線ビ ームを適用するための装置。
2. ２．前記光積分容積（２０）が入力口（１８）を含むものであって，前記放射線 が該入力口を通って該容積（２０）中に導入される請求項１の装置。
3. ３．前記壁（２２）に含まれる材料が蛍光材料である請求項１の装置。
4. ４．前記蛍光材料が，スペクトルの紫外領域で吸収しかつ可視領域で放出するリ ン光体である請求項３の装置。
5. ５．前記出力口（２４，６４）が前記蛍光材料を含む半透明材料からなる請求項 ３の装置。
6. ６．前記光積分容積（２０）が，拡散反射壁（２２）を有しまたそれを通して前 記光ビームを空胴に導入させる入力口（１８，図２）とおよび空胴（２０，図２ ）の長軸に平行でありかつ照明がそれを通って出る出力スリット（２４，図２） とを規定する伸長光積分空胴（２０，図２）からなるものであり，光ビームは光 が出力スリット（２４，図２）を出る前に少なくとも１回拡散反射を受けるよう に空胴に導入される照明の１ラインである請求項１の装置。
7. ７．前記光積分容積（２０）が放射線をイメージ平面（６８）に伝達するための 光源（６０）からなり，前記光源（６０）は放射線を拡散する能力を持つ１個ま たはそれ以上の壁（６０ａ）および１つの壁に拡散放射線ビームが通過して出て いく出力口（６４）を有し該放射線拡散壁（６０ａ）の１個またはそれ以上が不 用スペクトル領域で放射線を吸収し，かつ有用スペクトル領域でそこに応答する 放射線を放出する材料を含む請求項１の装置。
8. ８．前記光源（１０）が前記光源（６０）の内部に配置された請求項７の装置。