JPH01264164A - 螢光管及びカラー画像読み取り装置 - 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】 ［産業上の利用分野　］ 本発明は、コンピューター等の入力に用いられるカラー
画１’Ａ読み取り装置、及びそれに用いられる光源に関
する。

［従来の技術　］ 従来この様な異なる色の光源を線順次で切り換えること
により色分解を行ういわゆる光源切り換え形のカラー画
ｆ采読み取り装置では、赤、緑、肖の発光色を持つ光源
を並べて用いていた。　例えば　電子情報通信学会技術
研究報告　ＥＤ８７−３８　に見られるように等倍形結
像系の屈折下分布レンズアレイの片側に赤、青の光源と
して冷陰極蛍光管２本を、反対の側に緑の光源として蛍
光パネルを配置していた。

［発明が解決しようとする課題　］ しかし、この様に異なる発光色を１搏るために全く別体
の光源を並べて用いることはスペース上非常に不利であ
る。　　単に光源の占める体積が大きくなるのみでなく
原稿面と光源との距離を離して配置することを余儀なく
されるためである。　　また先に示した例のように蛍光
管（もしくはパネル）を用いる場合にはそれぞれの光源
毎に昇圧用のトランスや自励発振回路等が必要であり、
これらの占める体積も大きなものとなってしまう。

そこでこの様な用途に用いる光源として小型で発光色を
変えることのできる可変色の光源が求められている。　
　そのような光源としては異なる発光色を持つＬＥＤを
配列し、一体形とした複台形のＬＥＤアレイやＥＬパネ
ル等が考えられるが、現状では短波長側で十分な輝度を
持つものができず実用となるものが無い。

本発明は以上のような課題を解決するためのもので、小
型で十分な輝度を持ち発光色を変えることの出来る光源
を実現することを目的とする。

更にはそのようなか変色の光源を用いることにより低コ
ストで小型の光源切り換え、型カラー画像読み取り装置
を実現することを目的とする。

［課題を解決するための手段　］ 本発明は以上述べたような課題を解決するため、本発明
の蛍光管は、　（１）複数の裏電極を設は各裏電極の電
位を制御することにより放電領域を移動させることによ
り変調を行うことを特徴とする。

更に（２）管内の各裏電極上に相当する部分に、電極毎
に異なる発光色を持つ蛍光体を配し各裏電極の電位を制
御することにより発光色を変化させることを特徴とする
。

また、本発明のカラー画像読み取り装置は（３）上記の
可変色な蛍光管により光源の発光色を切り換えることに
より色分解を行うことを特徴とする。

［実施例　］ 一般にＸｅ、Ａｒ等の稀ガスを励起ガスとして用いてい
る冷陰極蛍光管の場合、その放電領域は非常に狭い。　
管内全体に蛍光体を塗布しである場合でも、その放電領
域の近傍のみが輝線状に見える。　　このためこの種の
冷陰極蛍光管は管内全体に蛍光体を塗布することはせず
に、一部に蛍光体の開口部を設は輝線状に光る領域を光
源として用いている。　　この輝線状に光る領域が管内
て移動すると光量や光量の均一性が変化するため、それ
を防ぐために蛍光管の側面に裏電極が設けられている。

　　この裏電極を適当な電位に固定することで、輝線状
の発光領域が管内のこの裏電極上に相当する部分に固定
され光源としての安定かが図られている。

そこで、本発明の蛍光管はこの裏電極による発光領域（
放電領域）の制御を積極的に利用して。

光源の変調を行おうとするものである。　　つまり複数
設けられた裏電極の電位を適当に制御することにより放
電領域を移動させ、その位置的な変化により変調を行お
うと言うものである。　　この位置的な変化は入射面と
光源との距離の変化や光学系の集光点の変化をもたらし
、入射面での照度を変えることができる。　通常この様
な蛍光管の変調を行うには駆動に用いる交流波形や電圧
を変える必要があるため点灯回路が［１になるが、この
方法では簡単な回路で変調を行うことができる。

また、この位置の変化は明るさの変化のみならず、フィ
ルターやプリズム等の色分解能力のある光学素子と組み
合わせて色の変化とすることもできる。　　例えば上記
裏電極をＩＴＯや酸化スズ等の透明導電膜で形成し、こ
の電極上に電着法等でフィルターを形成すれば、各電極
上に放電領域が固定されたときに裏電極の反対側では異
なる色の光を得ることができる。

しかし、上述の外側の光学素子によって色を選択する方
法は効率や大きさの面で物足りない。

そこでより有効に色を変える方法として蛍光体の発光段
階で変化させる方法が考えられる。　　この方法による
光源色の変調はカラー画像読み取り装置に応用した場合
に非常に有効であるため、以下そのカラー画像読み取り
装置として応用した例を説明する。

第１図（ａ）は本発明の実施例におけるカラー画像読み
取り装置の断面図で、原稿上をｔｉ像系が移動して読み
取りを行うハンディスキャナータイプの例である。　　
１０１は固体撮像装置、１０２は屈折率分布レンズアレ
イであり、これらで等倍形のＦｌ＆ＶＪ系を構成してい
る。　　１０３は発光色を変化させることのできる蛍光
管で、この発光色を上記固体撮像装置の走査毎に切り換
えて発光させ色分解を行う、　　　１０６は光学系を保
護するためのカバーガラス、１０７は原稿面上を安定し
て移動するためのローラーで、副走歪方向の走査速度検
出もこれで行う。

第１図（ｂ）は第１図（ａ）の光ｓ、　ｌ　Ｏ３周りの
拡大図である。　　光源である可変色の蛍光管はその断
面図として示しである。　　１１１．１１２．１１３は
蛍光管の裏電極で、管内の各電極上に相当する部分に赤
色の発光色を持つ蛍光体１２１、緑色の発光色を持つ蛍
光体１２２、青色の発光色を持つ蛍光体１２３が配置さ
れている。

電極（ａ）１１１を適当な電位に固定すると蛍光管内の
放電領域はこの電極上のＸ印で示される部分に固定され
る。　　この放電領域から等方向に紫外線が発せられる
がその大部分が近接した赤色の蛍光体１２１に入射し蛍
光管は赤色に発光する。

他の色の蛍光体にも一部の紫外線が飛び込むが、放電領
域を望む角度が非常に小さいためその強度は赤色の蛍光
体に飛び込むものに比べて非常に小さい。　　同様に電
極（ｂ）１１２を選択することで緑色に、電極（ｃ）１
１３を選択することで青色に発光させることができる。

この様な発光色の変化を固体撮像素子１０１の走査と線
順次に同期させて高速で行うことによりカラー画像の読
み取りを行うことができる。　　その場合に各色の蛍光
体の残光時間が問題となり、これがなるだけ短いことが
望ましい。　　゛しかし現状でも残光時間が数百μＳｅ
Ｃ程度の蛍光体が存在しており、これは通常用いられる
センサのＷ！１時間時間数ｍ５ｅｃに比較して十分小さ
い。　　このため空読み走査時間を含めても１０ｍ５ｅ
ｃ程度のライン走査時間を実現でき、ハンディスキャナ
ータイプの読み取り装置にも適用可能である。

この読み取り方式の場合、高速度で原稿面上を移動させ
た場合色ずれを起こし易くなるため、ローラー１０７に
なんらかの速度制御の機構を設けることが好ましい。

第２図（ａ）はこの蛍光管の点灯回路の例を模式的に示
したもので、簡略化のために蛍光管の裏電極が２つの場
合を示しである。　　２０３は蛍光管の本体、２４１．
２４２が放電のための電極で、フィラメントによる予熱
を必要としない冷陰極型である。　　この様な蛍光管の
駆動は寿命と電源効率の点から数十ＫＨｚ程度の周波数
で高周波点灯される。　　２３４がそのための交流電源
、２３５が昇圧のためのトランスである。　裏電極２１
１．２１２は片側の電極にコンデンサー２３１，２３２
を介し結合することにより電位の固定を行っている。　
　どの裏電極を選択するかは明り換えスイッチ２３６に
よっている。　　このスイッチの切り換えを撮像装置の
走査と同期させることで線順次の信号として各発光色に
色分解されたカラー１Ｍ号を得ることが出来る。　　そ
の際、電源のスイッチ２３８を光源の切り換えに同期さ
せて動作させることで、撮像装置の空読み期間中に消灯
させ、電源の効率の向上を図ることが出来る。　　この
様な回路を用いることが出来るため、点灯回路に要する
部品が少なくて済み、ハンディスキャナー等の容積の限
られる用途に対しても利用することが可能となった。

第２図（ｂ）は点灯回路の他の例の模式図である。　　
上述した例では２次側つまり高電圧側に裏電極を選択す
るためのスイッチを設けていたがそれを１次側で行うよ
うにしたものである。　　この様にすることで高耐圧の
切り換えスイッチを用いなくても切り換えを行うことが
できる。

第３図（ａ）は本発明の他の実施例を示す光源の周囲の
断面図で、可変色の蛍光管の断面の形状を楕円形とした
ものである。　裏電極３１１．３１２．３１３をその長
軸方向に沿って並べ、短軸方向を原稿面３０５に向けて
用いている。　　この様な形状とすることで、原稿面と
発光領域の距離が縮まること、原稿面からみた発光領域
の望み角が増大することにより、原稿面上の照度が増大
する効果がみられる。　　また、ある蛍光体上に放電領
域を固定したときに他の蛍光体から見た放電領域の望み
角がより小さくなるため、発光色の選択性も向上する。

第３図（ｂ）は本発明の池の実施例を示す光源の周囲の
断面図で、蛍光管からの光を集光するロッドレンズを設
けたものである。

この様な発光部が輝線状となる光源を用いる場合、面状
に発光する光源に比べて照度の距離依存性が非常に大き
い。　　このためこの様な光源はできるたけ原稿面に近
づけて用いることが望ましい。

しかし、実際には他の光学系との配置の関係や、３０６
に示すようなカバーガラスの存在のために十分な距離に
近づけることができないことが多い。

特にこの様に複数の裏電極を設けたりした場合には蛍光
管の管経を細くすることが難しいため、その配置上の制
約は大きい。　　そこでこの実施例で示すようにロッド
レンズを用いることは非常に有効で、光源と原稿面との
距離が離れた場合における照度の低下を防ぐことができ
る。　　ロッドレンズの断面形状としては集光効果のあ
るものであれば円、楕円、片凸、フレネルレンズ型等の
いずれも利用できる。　性能的には蛍光管の外周の形状
に合致させたフレネルレンズ型（小さなプリズムの集ま
りでも可能）のものが最も期待できるが、作製や調整の
しやすさから円形のものが便利である。

以上光学系としては等倍形のものに関して説明してきた
が、縮小形の光学系に対しても本発明の蛍光管及び色分
解の方法が有効であることは言うまでもない。　　また
、読み取り装置の形態としてもハンディスキャナーのみ
を例として説明したが、シートフィードタイプ及びフラ
ットベツドタイプの読み取り形態を取るものに対しても
有効である。

また、後者の場合線順次のカラー読み取りばかりでなく
、面順次で行う読み取りに対しても撮像ユニットの小型
化等の面で利点がある。

［発明の効果　］ 以上述べたように本発明によれば小型で実用的な輝度を
持つ可変色な光源を実現することができる。　　またこ
の可変色光源を利用することにより低コストで小型の光
源切り換え型カラー画１ｇ！読み取り装置を実現するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例におけるカラー画像読み
取り装置の断面図で、第１図（ｂ）はその光源の周囲の
拡大図である。 第２図（ａ）、　（ｂ）は本発明の可変色蛍光管の点灯
回路の例である。 第３図（ａ）、　（ｂ）は本発明の実施例におけるカラ
ー画像読み取り装置の他の例の光源の周囲の断面図であ
る。 １０１　　　　　・・・・・・・・・　固体撮像装置１
０２．３０２ ・・・・・・・・・　屈折率分布レンズアレイ１０３　
　　　　・旧・・・・・　光源１０５．３０５　・旧・
・・・・　原稿面１０６．３０６　・・・・・・・・・
　カバーガラス１０７　　　　　　・・・・旧・・　ロ
ーラー１１１．３１１　・・・・・・・・・　裏電極（
ａ）１１２．３１２　・・・・・・・・・　裏電極（ｂ
）１１３．３１３　・・・・・・・・・　裏電極（ｃ）
１２１．３２１　・・・・・・・・・　赤色の蛍光体１
２２．３２２　・・・・・・・・・　緑色の蛍光体１２
３．３２３　・・・・・・・・・　青色の蛍光体２０３
　　　　　・・・・・・・・・　蛍光管２１１．２１２
　・・・・・・・・・　裏電極２２１、２２２、２３３ ・・・・・・・・・　コンデンサー ２３４　　　　　・・・・・・・・・　交流電源２３５
　　　　　・・・・・・・・・　トランス２３６．２３
７　・・・・・・・・・　切り換えスイッチ２３８　　
　　　・旧・・・・・　電源スィッチ２４１．２４２　
・・・・・・・・・　電極以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　上柳雅誉（他１名） （ａ） 第１図 第２図 第２図 （ａ） 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の裏電極を設け各裏電極の電位を制御するこ
   とにより放電領域を移動させ変調を行うことを特徴とす
   る蛍光管
2. （２）上記蛍光管内の各裏電極上に相当する部分に、電
   極毎に異なる発光色を持つ蛍光体を配し各裏電極の電位
   を制御することにより発光色を変化させることを特徴と
   する蛍光管。
3. （３）第２項記載の可変色な蛍光管により発光色を切り
   換えることにより色分解を行うことを特徴とするカラー
   画像読み取り装置。