JPH04248245A - 照明装置及び画像入力装置 - 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、及び画像入力
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年コンピューターに写真などの画像を
入力する際に使用するイメージスキャナーは、卓上出版
の普及につれその需要が増している。また電話回線によ
り画像を送受信することのできるファックスが世界的な
普及の時期にさしかかっている。これらの画像入力装置
は一次元配列のＣＣＤ等のセンサーを用いており、安価
で小型で高分解能な装置を構成することができる最も普
及した読み取り方式である。この方式の画像入力装置の
照明装置は、光電気変換素子の配列方向に画像を照らす
必要があり、ＬＥＤアレーや蛍光ランプ、ラインハロゲ
ンランプ等が用いられている。特に蛍光ランプは発光効
率、及び演色性が優れており画像入力装置の照明装置と
して頻繁に用いられている。

【０００３】また、カラーイメージスキャナーを構成す
る際に最も安価で高性能な機構として、光源による色分
解方式が上げられる。この方式は、３本の３原色を発す
る蛍光ランプにより順次カラー画像を照射し、時系列的
にモノクロセンサーによりカラー画像を読み取る方式で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来技術である
ところの蛍光ランプは、内部に封入された水銀の蒸気圧
が温度に対して大きく変動するため、使用環境温度に対
する光量の変動が大きいという欠点があった。また、光
源による色分解方式において、３本の３原色蛍光ランプ
を配置した画像入力装置により画像の読み取りを行うと
、写真を切り貼りしたような段差を持つ原稿の場合、段
差の部分に実在しない色付きの影が生じるという不具合
があった。

【０００５】そこで本発明は、このような課題を解決す
るもので、その目的とするところは、光量が環境温度に
関係しな、い安定した照明装置を提供するところにある
。そして、光量の安定した読み取り精度の高い画像入力
装置を提供するところにある。

【０００６】また、凹凸のあるカラーの画像を読みとる
場合においても、原画像に忠実な再生画像を得る画像入
力装置を提供するところにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の照明装置は、密閉した真空空洞内に、加熱す
ることにより熱電子を放出する陰極と、この陰極に対し
て電圧を印加する陽極とこの陽極に密着して塗布した蛍
光体からなることを特徴とする。

【０００８】また、本発明による画像入力装置は、前記
照明装置を具備したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の上記の構成によれば、加熱された陰極
から放射された熱電子は、陽極との間に印加された電圧
により加速された後、蛍光体に突入する。この電子は蛍
光体を励起して可視光を発光する。この光は、導光部材
内部を通って光放出面に集められ放出される。

【００１０】

【実施例】以下に図面を用いて詳細に説明する。図１は
本発明による第１の実施例を示す照明装置の正面図であ
る。また図２は図１に示した発光管１のＡ−Ａ断面図で
ある。

【００１１】まず発光管１の構成を説明する。図１及び
図２において、発光管１の中心には、導光部材であると
ころのガラス棒９があり、そのガラス棒９の外壁には、
蛍光体８を形成してある。更にその上には、アルミニウ
ム等の導電性薄膜が真空蒸着してあり陽極７を形成して
ある。そのガラス棒９を取り囲むようにらせん状に陰極
４が配置しており、その端部は支持棒３に接合している
。陰極４は例えばタングステンからなる直径５〜１５ミ
クロンの細線であり、その表面は酸化バリウム等の電子
放射物質１１にて被覆してある。また発光管１の内部は
真空度１０−３〜１０−７Ｔｏｒｒに排気した後、電極
台６により封止し真空の空洞を形成している。

【００１２】ガラス棒９は図１中、左端のガラス管２と
接合していて、その接合部は開口部５を成している。ま
た、ガラス棒９の図１中、右端には反射板１０が取り付
けてあり、光を開口部５の方に反射するようにしてある
。電極台６の４−ａと４−ｂとはそれぞれに接続してあ
り、外部より電圧を印加できる。また、７−ａは陽極７
と接続している。

【００１３】次に発光するまでの動作を順を追って説明
する。図３は本発明による第１の実施例の点灯回路図で
ある。図３の回路中の電源Ｅａにより陰極４に電力を供
給するとジュール熱により加熱された陰極４が、その表
面に塗布した電子放射物質１１を４００〜６００度に加
熱する。ここでスイッチＳを閉じて電源Ｅｂの電圧を陽
極７に印加すると、電子放射物質１１により熱電子が陽
極７にむけて放出される。発光管１内は上述したように
１０−３〜１０−７Ｔｏｒｒの真空度に保ってあるため
、前述の熱電子は散乱することなく陽極７に向けて加速
される。そしてこの加速された電子が陽極７を突き抜け
て蛍光体８に当りこれを励起することとにより可視光を
発する。電源Ｅｂの電圧は発光効率を上げるために５〜
３０ｋＶを必要とするが、最適には１０ｋＶ程度が良い
。

【００１４】蛍光体８は使用する蛍光色により選択する
必要がある。具体的に蛍光体の例を挙げると、赤色用蛍
光体としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、青色用蛍光体として
ＺｎＳ：Ａｇ、緑色用蛍光体としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ
等が挙げられる。白色光を必要とする場合にはこれら赤
、青、緑各色の蛍光体を発光輝度バランスを考慮して混
合し塗布することにより実現できる。

【００１５】本発明による照明装置は、蛍光体の電子線
励起による発光を用いているため■瞬間発光が可能であ
ること ■環境温度による光量変動が殆どないこと■光量が投入
電力に比例して増加すること■数マイクロ秒程度でのパ
ルス点灯が可能なこと（ハロゲンランプは不可能）■発
光率が８０ｌｍ／Ｗ程度と高いことなどの利点を有する
。ここで、導光部材の機能を説明する。陰極４からでた
熱電子が陽極７にあたると光を放出する。その光はあら
ゆる方向に向かって放出されるが、蛍光体の外側はアル
ミニウム薄膜からなる陽極７が形成してあるので、光は
その陽極７によってガラス棒９に中央に向かって反射さ
れる。また、反射板１０の方向に出た光は反射板１０に
よって反射される。このようにして光はガラス棒９内で
反射散乱を繰り返す。その結果、導光部材であるところ
のガラス棒９の光放出面であるところの開口部５から光
が出てくることになる。つまり、この開口部５以外から
は光は出ない。

【００１６】本実施例では蛍光体層８に硫化亜鉛系や希
土類系等の高電圧印加用の蛍光体を用いたが、硫化亜鉛
系等の低電圧発光用蛍光体を用いて低電圧を印加して発
光させても同等の結果が得られる。

【００１７】図４は本発明による第２の実施例を示す照
明装置の断面図である。第１の実施例におけるガラス棒
９の代わりに中空のガラス棒１２を用いている。ドーナ
ツ状のガラス棒１２とガラス管２とが真空シールにある
のでガラス棒１２の内部の空洞は外気とつながっている
。このことにより蛍光体８に蓄積される熱を逃がしやす
くすることが可能となる。真空蛍光管の発光量をあげる
ために消費電力を上げて蛍光体を発光させた際に発生す
る熱が熱伝導性の悪いガラス管に蓄熱される。その結果
、蛍光体の温度消光特性のために温度上昇と共に輝度が
さがってしまうという問題が生ずる。だが、本発明によ
る構造を用いると放熱効率が上がり蛍光体の輝度劣化が
減少し、より安定した発光効率を維持することが可能に
なる。

【００１８】図５は本発明による第３の実施例の断面図
である。ガラス棒９の表面にそれぞれほぼ１２０度づつ
３原色の赤色用蛍光体８ーＲ、緑色用蛍光体８ーＧ、青
色用蛍光体８ーＢ、を形成しており、その表面に陽極７
としてアルミニウム薄膜を形成している。蛍光体膜８ー
Ｂ，８ーＲ，８ーＧの形成方法としては、例えば電気泳
動法があげられる。前述陰極４と陽極７との間にはグリ
ッド１３ーＲ，１３−Ｇ，１３−Ｂが陽極７の円周方向
に対してほぼ１２０度づつの角度で配列してあり陰極４
から陽極７に向かう電子の流れを制御する。蛍光体８ー
Ｒ，８−Ｇ，８−Ｂより発せられた光は中心のガラス棒
９に集められ、第１実施例と同様な原理でここでは図示
していないが反射板１０に対向する開口部５から光が集
中して放出される。

【００１９】図６は第３の実施例の回路図である。図６
により点灯手順を説明する。まず陰極４に対し電源ｅ１
により電流を流しジュール熱により加熱する。その結果
、前記陰極４に塗布された電子放射物質１１は加熱によ
り熱電子を放射しやすい状態になっている。陽極７には
５〜３０ｋＶの高電圧を電源ｅ３により印加しており、
陰極４より放出された熱電子を加速する役割を果たして
いる。ここで蛍光体８ーＲを発光する場合を例にとって
説明する。まずスイッチングトランジスタ１６−ａを点
灯制御手段１７によりオン動作とする。この時、電源ｅ
２の電圧が前記グリッド１３ーＲに印加される。すると
陰極４とグリッド１３ーＲとの間に電界が発生し、電子
放射物質１１により電子がグリッド１３ーＲに向けて加
速される。ここでグリッド１３ーＲは格子状になってお
り、ほとんどの熱電子は通り抜けて陽極７に向けて更に
加速される。そして熱電子は陽極７に到達して蛍光体８
ーＲにあたりこれを励起して可視光を発光する。他の蛍
光体８ーＧ，８ーＢも同様に点灯制御手段１７により発
光を制御することができる。ところで抵抗１５ーａ，１
５−ｃ，１５ーｄはそれぞれスイッチングトランジスタ
１０−ａ，１０ーｃ，１０ーｄ動作時の動作電流を制御
する。導光部材であるところのガラス棒９の機能は、第
１の実施例で述べた導光部材の機能と全く同じである。 本実施例によれば、同一開口部から赤、青、緑、の３種
類の光を切り替えることにより放出することができるこ
とである。

【００２０】また、この第３の実施例は、液晶テレビプ
ロジェクターの光源として使用することができる。すな
わち、１枚のモノクロ液晶パネルの背後より本実施例に
よる照明装置により照射し時系列的に３原色の高速点灯
と液晶パネルの切り換えを同期に行う事によりカラー表
示が可能となるのである。

【００２１】図７は本発明による第４の実施例を示す照
明装置の斜視図である。ガラス棒９の表面にそれぞれ青
色用蛍光体３０ーＢ，赤色用蛍光体３０ーＲ，緑色用蛍
光体３０ーＧがガラス棒の長軸方向に対して３等分した
表面に左側から順に３６０度全周塗布してある。そして
そのうえにアルミ薄膜を真空蒸着して陽極７を形成して
いる。回りに電子放射物資１１が塗布してある陰極４と
陽極７との間にはグリッド３１ーＢ，３１ーＲ，３１ー
Ｇがそれぞれ蛍光体を覆うように配置してあり、陰極４
から陽極７へ向かう電子の流れを制御することができる
。電子線照射により蛍光体３０ーＢ，３０ーＲ，３０ー
Ｇより発せられた光は、中心にあるガラス棒９に集めら
れて反射板１０に対向する開口部５から集中して光を放
出する。図６に示した第３の実施例と同様の点灯回路を
用いて３原色の高速切り換えが可能となる。また、本実
施例はガラス棒９の表面に塗布されている３色の蛍光体
の幅をそれぞれ簡単に変えることができるので、光量比
率を簡単に調整することができるという利点を有する。

【００２２】図８は本発明による照明装置を用いた画像
入力装置の実施例を示す斜視図であり、図９は図８に示
したキャリッジ２０の部分近傍の断面図である。

【００２３】図１０は図９の照明装置２３の斜視図であ
る。図７に示す照明装置の開口部５にガラスロッド２７
を取り付けて使用する。ガラスロッド２７は、図１０に
示すように照明装置と対向する端面に反射板２９を取り
付けてある。また、円筒型のガラスの長軸方向の一側面
に幅２〜３ｍｍ程度の白色縞２７−ａを形成した特開昭
６０ー１１８８０６号公報に示すような光学部品を用い
る。

【００２４】以下画像を読み取るための動作を図９によ
って説明する。キャリッジ２０内には上述した本発明に
よる第４の実施例である図７と同等な照明装置２３を搭
載しており、ガラスロッドを経てガラス台に載せた画像
１９の一部の行Ｌを照射する。そしてその反射散乱光を
ミラー２４を介して縮小レンズ２５により光電気変換素
子であるところのＣＣＤ２６上に結像する。ＣＣＤ２６
は一次元のイメージセンサーであり、ここでは図示しな
い電子回路により１行分の画像データを読み込むことが
できる。照明装置２３及びミラー２４、縮小レンズ２５
、ＣＣＤ２６を一式固定したキャリッジ２０を図８中矢
印方向に読み取り分解能に応じた距離だけ駆動装置２１
によりタイミングベルト２２を介して移動する。以上の
動作を繰り返すことにより画像１９の全面を読み取るこ
とができる。

【００２５】本発明による照明装置を用いることにより
光源の始動性が優れ、起動と同時に安定した光量が得ら
れるために読み取る画像の濃度値に対して忠実な出力を
得ることが可能となり、また、段差を持つ画像を読み込
む場合に段差の部分に色付きの影が生じるという不具合
もなくなり、凹凸のある画像を忠実に読み込むことも可
能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、その
光量が環境温度に関係なく安定した照明装置を得ること
ができるという効果を有する。また、本発明による照明
装置を用いた画像入力装置は使用環境温度によらず始動
性と光量安定性がよく高性能で、凹凸のある画像も忠実
に読み込むことが可能であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による照明装置の第１実施例を示す正面
図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明の第１実施例の点灯回路図。

【図４】本発明による照明装置の第２実施例を示す断面
図。

【図５】本発明による照明装置の第３実施例を示す断面
図。

【図６】本発明の第３実施例の点灯回路図。

【図７】本発明による照明装置の第４実施例を示す断面
図。

【図８】本発明による画像入力装置の斜視図。

【図９】本発明による画像入力装置の断面図。

【図１０】図９における照明装置の斜視図。

【符号の説明】

１　　発光管 ２　　ガラス管 ３　　陰極支持棒 ４　　陰極 ７　　陽極 ８　　蛍光体 １１　　電子放射物質 ２３　　照明装置 ２４　　ミラー ２５　　縮小レンズ ２６　　光電気変換素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　密閉した真空空洞内に、加熱すること
   により熱電子を放出する陰極と、この陰極に対して電圧
   を印加するこの陽極に密着して塗布した蛍光体からなる
   照明装置において、蛍光体を導光部材の一部の表面に形
   成し、前記導光部材の他の一面を光放出面としたことを
   特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】　　少なくとも２種類以上の発光色の異な
   る蛍光体を塗布したことを特徴とする請求項１記載の照
   明装置。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の照明装置を具備したこ
   とを特徴とする画像入力装置。