JPH04500567A - 線形積分空洞光源 - 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】 本発明は線形光源に関し、特に、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 原稿を一時に一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及びフィルムスキャナのような装置は、原稿を一時に 一本の線で照らすための線形光源を使用する。たとえば１白丸たり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、 強力な均等光源が必要とされる。照射の強度は空間的且つ時間的に均等でなけれ ばならない。ある程度時間的に安定した光源を提供するものとして、光学的フィ ードバックアンプを備えたキセノンアークランプのような高輝度伸長形ビーム光 源が知られている。たとえば、カリフォルニア州すニーベイルのＩＬＣテクノロ ジーから出されているＯＥＭＡＸ”ＸＥＮＯＮ照明装置はそのような光源として 知られている。フィードバック制御される光源への光学的フィードバックは、ビ ームスプリッタを用いてビームをサンプリングし、サンプリングしたビームをフ ォトダイオードで検知し、該フォトダイオードによって発生されたフィードバッ ク信号に基づいて光源を制御することにより行う。キセノンアークランプからの 光の強度の変動は主に低い周波数を有しており、この形式の装置においては０． 　６乃至９ｈｚの変化は一５Ｑｄｂに制御することができる。しかし、残りの強 度変動に対してはフィードバックを備えるキセン光源を用いるフィルムスキ〒す の出力にお１プるフリッカ−として可視的なものとなる。

従うて、本発明は、このような欠点のない線形照明の出来る光源を提供すること を目的としている。

発明の要約 本発明によれば、上記目的は、光源と、光源の強度をサンプリングしてフィード バック信号を発生するフォトセンサを備えるサンプリング手段と、フィードバッ ク信号に応答して光源を制御する電源とを有する、時間的に均一な光を発止する 装置であって、上記サンプリング手段が分散反射面を有する積分空洞であって光 源からの光を導入するためのインプットボート及び当該積分空洞からフォトセン サに達する光を通すフィードバックボートとを有する積分空洞を備える信号発生 手段を有することを特徴とする装置によって達成される。

好ましい実施例においては、フィードバック信号を発生する手段は、フィードバ ックボートからフォトセンサに光を伝達するファイバ光ガイドを有している。

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二面２は図 １に示す積分空洞の斜視図； 図３人ないし図３Ｃ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面 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 替態様図：図１０は光ビームを積分空洞内に導入するための面一線光ファイバ変 換器を示す本発明の線形光源の実施態様を示す概略図；図１１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は積分空洞の代替態様の断面図である。

発明の態様モード 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。この装置は強力な先ビーム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 び紫伺線を除くためにフィルタ１４により分光濾波され、また該光ビーム１２は レンズ１６により円筒形積分空洞２０の入力ボート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ＬＸるが、矩形、楕円形のような他の断面 を用いてもよい、１、光は図１に示すように空洞に入った直後の位首に焦点を結 びかつ空洞の反対側の壁に衝突する前１；発散する二とが好ましい。積分空洞の 内面２２は拡散反射を行う。積分空洞２０はフ。ルム２６を照射するた於の線形 光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１′メージセンサのようなリニヤイメージセンサ２８によって一度に１本の ｉＦＴ検知される。フィルムはレンズ２９によっでり；ヤイメ・−ンセニ・す２ ８上にイメーン゛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 ｒワブ２向に送ら第１る。

キセノンアークランプのような明光源は了−り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４光源出力を時間的に安定化するための手段が！でけらｔ ｌでいる。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面化ミラーま 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うづンプリングされてきた。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よ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 ２０の内部にフィードバックボート３０が設けられている８フイ・−ドパツクボ ート３０から出た光はシリコンフォトダイオードのような光センづ３２に導かれ る。

受光照度を制御するためにフォトセル３２上に、−ニートラルフィルタ３６がオ プシ顧ンとして置かれる。フォトセル３２により発生された信号はフィードバッ ク回路３４に導かわ、該フィードバック回路３４は光＃１０からの光度のばらつ きを除去するためにランプ光源３８に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から検出器３２＋：導（ の１゛二光フフイハハンＦル４０が使用されたときさらに３ないし８デシベルだ けＭ　！Ｊ）されることが発見された。

図２はテレビ映画における３５ミリフイルムをスキヤニニアＮ′するための積分 り洞２０の現在の好ましい実施態様を示す。積分空洞はニューハンブンヤ州、ノ ースサットンのラブスフェア、：ｌ−ボＬ／−シ分ン（Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ　Ｃ ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から市販されているスペクトラロン（Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｏｎ）　（商品名）とじ２て知られていイ）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のブロックからＩｌ械加工で製作されることが好ましい。

３５ミリフイルムスキヤニングに使用するためには。

積分空洞は長さが３８ｍｍで直径が２０ｍｍの円筒シリンダである。入力ポート 】８は直径が６−８ｍｍの円ＷＪ孔でありまｍ：フイードパ・〕・′７ポー＋　 ３０は円筒形空洞の端部ｌ″股（寸だ直径４ｍｍの円周孔である。出力スロット ２，４は幅が２ｍｍで長さが３０ｒｎｍである。

代Ｖ態様と１７で空洞／ｌ　Ｑ　（言！ルミ；つへのような材料から楕昨１．． その内面に硫酸バリウムベース！ｌ？料（′−ニー５−り州、ｏ４−：Ｌスタの イーストマン・コダック（Ｅａｓｔａ＋ａｎ　Ｋｏｄａｋ）　２ｉからＫ　シＪ マ＞・ホ’フィト（Ｅａｓｔｉａｎ　１ｌｔｈｊｔｃ）　（商品τ１）として市 鼾されている）のよ・うな拡散反射性の塗料を塗布したものでもよい。

フィルムスキヤナにおいて最適照明を提供するために１式、Ｉ＆遺なスクラッチ 抑制が提供九Ｆｌるよ・：〉に光の角・ａ孔を調整することが重要でおる。光の 角分布への影響したがってスクラッチ抑Ｖ！への影響をめるた於に、出力スリッ ト２４の側部の形状に関し７て実験が行わｉｔた。図３人ないし図３Ｃは出力ス リット２４の側部に対Ｉ、て実験された種々のスリット＃、何形状を示す。図３ ＡＩ−おいては、？洞か瓜！１ｉねる；ン：シたが・−でスリットが開いていく ように七〇側辺が傾斜している、、図３ＲＮ二おＬ・ｒ１嘘、空洞から離れるに し、たがってスリットは狭くなりまた図３０においてはスリットのエツジは円形 空洞にほぼ接する切断面によって形成されている。ｇ４はスリット形状３Ａ、’ ３Ｂおよび３Ｃの各々に対ズるスリット長さ方（パ・ｊに対し垂直方向τ”測定 された光の角分布を示す。図３０に示す形状がＲ遇スクラッチ抑制を提供し、３ 　し、たかりで現在ではこれが好ましいということがこの実験からｔ〕かうた。

図５はスリット２４に沿って測定されｆ：）一度を示すグラフであり８本発明の 線形光１によっ１．良好な均等性が得らｊｌ、ることを示【ｒいる。測ｉされた 不均等度（す中央の２１ｍｍの節回で・−６％の「ひず２６．Ｊであり６両端は 急＋７低下している。

実験から、スリット１＝沿−）ｙ：づデ向の光度の不均等度）Ｊ空洞を晶くブる 。′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ンが低減ざわるこ とフ、＜わかった。

３５ミリテレビ映画フ。・ルムスキャナで使用される！！！ましいモート゛にお いて１虞。

光源はＴ＜　３００ランプホルダ内のセルマックス（Ｃｅｒｍａｘ）　（商品名 ＞Ｌ＞：、３００Ｆキセノンアー・クラシブであった。光源はカリ′、）ｔルニ ア州、→；−ヴ５−ルのアイ・エル・シー・テクノロジー（ＩＬＣ丁ｅｃｈｎｏ ｌｏｇｙ）から市販されているセルマックスＰＳ３００−１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。フィードバック回路はフ 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４ｏを含む。

第２の演算増幅器４２は線形光源の明るさ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＊ｔｙ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れにより１秒当たり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秒当たり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４ｏ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からの出方電 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。

本発明の時間的に安定性を測定するために、以上で説明した装置に関して１、以 下の如き実験を行った。

例１（先行技術） 光源と積分空洞との間のビーム内にビームスプリッタを挿入し、該スプリッタに よって偏向させた光の一部をフォトダイオードで感知し、フォトダイオードから のフィードバック信号を電源に供給することによって、光源を制御させた。（ハ ウレットバラカード社からだされている）ＨＰ３５６１Ａスペクトルアナライザ が積分空洞の出力スリットにおける強度変動を測定するために使用された。測定 されたＲＭＳ強度変動は１ｏ乃至１０００Ｈｚで−５１，７ｄｂであった。

例２ フォトセンサを積分空洞のフィードバックポートに設定した点を除けば、例１と 同じ装置によって光源の制御を行った。測定されたＲＭＳ強度変動は１ｏ乃至１ ０００Ｈｚの間で−６５，８ｄｂであった。

例３ ファイバ光ガイドの直径及び長さは重要ではなく、長さが６０９０ｃ＋ｎで５０ −１００ｇ、のファイバ４００−３ｏｏｏ本からなる直径２−３ｍｍの光フアイ ババンドルが好適な光ガイドである。

フォトセンサとフィードバックボートとの間に上記の如き光ガイドを設定した点 を除けば例２の場合と同じ装置とした。測定されたＲＭＳ強度変動は１０乃至１ ０００）１ｚに右イて−６６，７ｄｂであった。

たとえば５．ｆｆ）ｍより大きい幅の大きなフィルムフォーマットに対して、上 記例におけるごと・く光入力が単一の中央のインプットボートを通して行われた 場合、スリットに沿っまた強度の均一性は所望のもの以上だった。中間的長さ、 例えば５０−７５ｍｍｖ）光源の均一性を改善するために、箪７図に示す如き円 柱形レンズ５０とスロット形インプットボート１８を用いることができる。例え ば７５ｍｍ以上の長い光源・に対しては、第８図に示すように、１以上の光源を 用いて複数のインプットポー、ト１８．１８゛を介して光ビームを導入すること ができる。また、第７図に示す、よう電スリットを介して複数の光ビームを導入 することができ、また、第９図に示すように積分空洞の両端部分を介して導入す ることもできる。

Ｘ線フィルムを走査する光源として、３９ｃｍ長さで４ｍｍ幅のアウトプットボ ートを有する３９．．６ｃｍ長さで、４ｃｍ直径の積分空洞を形成した。

アウトプットボートにおける強度均一性を改善するための積分空洞に光を導入す るための他の手段として、第１０図に示す如赤面−線光ファイバ変換器５２を用 いることができる。該変換器の面端部は光源１０によって照射され、線端部は積 分空洞２０のインプットボート１８に隣接して設定される。

広いフィルムをスキャニングするための１つの応用例において、２１５ｍｍ長さ で３５ｍｍ［径の積分空洞に対して、第１０図に示す如き形式の光源が構成され た。インプットボートは２．０ｍｍ幅で２００ｍｍ長さ、アウトプットボートは １．５ｍｍ幅で２００ｍｍ長さとされた。光源１０はタングステンハロゲンプロ ジェクタランプとされた。

強い単色の線形光源が望まれる場合には、レーザを用いることもできる。従来か ら知られているように、レーザスペクトルを抑制するために、レーザ光路の中に バリニーティングミラーの如き適当なディザ−光学エレメントを用いて、スペク トルをぼかすことができる。

弱い光源が望まれる場合には、フィラメントコイルを有するタングステンランＦ ＩＧ、３Ａ ＦＩＧ、３Ｂ ＦＩＧ、３Ｃ ＦＩＧ、Ｊ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、５ ＦＪＧ、Ｂ ＦＩＧ、ｉ。

ＦＩＧ、１２ ＦＩＧ、ｉｉ 国際調査報告 ＰＣτ／ｌＪＳ　８９１０３６７３ ■ □ □ ｌ　ｉ 特表千４−５００５６７　（５）

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．光源と、光源の強度をサンプリングしてフィードバック信号を発生するフォ トセンサを備えるサンプリング手段と、フィードバック信号に応答して光源を制 御する電源とを有する時間的に均一な光を発生する装置において、上記サンプリ ング手段が分散反射面を有する積分空洞であって光源からの光を導入するための インプットポート及び当該積分空洞からフォトセンサに達する光を通すフィード バックポートとを有する積分空洞を有することを特徴とする装置。
2. ２．フィードバックボートからフォトセンサへ光を伝達する光ファイバガイドを 有する請求の範囲第１項の装置。
3. ３．上記積分空洞が、強い均一な照明のための線形光を発生するためのアウトプ ットポートを有している請求の範囲第１項の装置。
4. ４．フィルムスキャナにおいて使用される請求の範囲第１項の装置。
5. ５．インプットポートがアウトプットポートから位置的にずらされている請求の 範囲第３項の装置。
6. ６．インプットポートがアウトプットポートと対向されており、インプットポー トとアウトプットポートとの間に光がインプットポートからアウトプットポート に直接通されるのを防止する分散手段が設定されている請求の範囲第３項の装置 。
7. ７．光源がアークランプ及び該ランプによって発生された光ビームをインプット ポートに向ける光学的手段を有している請求の範囲第１項の装置。
8. ８．アウトプットポートの縁が円筒形の積分空洞の軸線に平行で同空洞の面に実 質的に接する単一の平面によって画定されている請求の範囲第３項の装置。
9. ９．円筒形の積分空洞が、該空洞の内面上に拡散反射コーティングを有する非抗 散反射材料を有している請求の範囲第１項の装置。
10. １０．積分空洞が、拡散反射材料を有している請求の範囲第１項の装置。
11. １１．拡散反射材料が、拡散反射ポリテトラフルオロエチレンプラスッチクであ る請求の範囲第１０項の装置。
12. １２．積分空洞が３．８ｃｍ長さで２．０ｃｍ直径であり、アウトプットポート が３．０ｃｍ長さで２．０ｍｍ幅を有しており、３５ｍｍフィルムスキャナとと もに使用される請求の範囲第３項の装置。
13. １３．積分空洞が３９．６ｃｍ長さで４ｃｍ直径であり、アウトプットポートが ３９ｃｍ長さで４ｍｍ幅を有しており、ｘ線フィルムスキャナとともに使用され る請求の範囲第３項の装置。
14. １４．積分空洞が２１５ｍｍ長さで３５ｍｍ直径であり、アウトプットポートが ２００ｍｍ長さで１．５ｍｍ幅を有しており、光源がタングステンハロゲンラン プとされている、大型の写真フィルムスキャナとともに使用される請求の範囲第 ３項の装置。
15. １５．インプットポートが積分空洞の軸線に平行なスリットで、光源がランプと 、面入力端及び線出力端を備える面−線ファイバ光ガイドとを有しており、該ガ イドは線出力端がインプットボートに配置され、面出力端が光源からの光を受け 入れるように配置されている請求の範囲第１４項の装置。
16. １６．光源がレーザとされている請求の範囲第１項の装置。
17. １７．インプットポートが円筒形の積分空洞の軸線に平行なスリットとされ、光 源が線形のコイルタングステンフィラメントとされている請求の範囲第１３項の 装置。