JPH0630195A - 画像入力装置用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １台の照明装置において、同じ発光面から３
色（赤、緑、青）の独立発光が可能であるとともに、光
量むらを小さくすることが可能な画像入力装置用照明装
置を提供する。 【構成】 カソードルミネッセンスによる発光におい
て、複数種類の蛍光体３−Ｒｎ、３−Ｇｎ、３−Ｂｎ
と、蛍光体表面に形成した陽極２と、電子を放出する陰
極１を配置する。さらに、陰極１に対して陽極２とは異
なる側に背面電極５を、陽極２と陰極１との間にグリッ
ド電極４を配置する。又、複数種類の蛍光体３−Ｒｎ、
３−Ｇｎ、３−Ｂｎは蛍光体塗布面上において、互いに
独立した領域に塗布してあり、かつその形状は、蛍光体
塗布面上において、発光管の長手軸に垂直な方向に少な
くとも２種類以上の蛍光体が塗布されている様に発光面
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として画像を読み込
む際に使用するイメージスキャナー、デジタル複写機、
ファクシミリ等の画像入力装置の照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光ダイオードを画像入力装置用照明装
置として使用する従来技術は、特開平２−２８４５７２
に開示されている。図９に画像入力装置のキャリッジ７
８内部の構成図を、図１０に図９中の照明装置であると
ころの光源６２の断面図を示す。図において、基板６６
上に、点光源であるところの発光ダイオード８１を、光
源６２の長手方向へ直線状に複数配置し、その上に拡散
集光レンズ６７を設置することにより線光源となり、画
像入力装置用照明装置を形成する。又、図９において
は、光源６２にて画像６１を照射し、画像から反射され
た光をミラー６３で反射し、レンズ６４により１個のラ
インセンサー６５上に結像させる。ラインセンサー６５
は、入射光量に比例した電気信号に変換し、ここでは図
示しないホストコンピューターにその電気信号を順次出
力することにより画像の読み取りを行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の光源は、読
み取りがモノクロの場合なので、１色の発光ダイオード
で済む。しかし、カラーイメージスキャナーの場合を考
えると、カラーイメージスキャナーの色分解方式として
光源による色分解方式を採用する場合、赤、青、緑の３
色独立発光が可能な光源が必要となる。

【０００４】図１１に、発光ダイオードを用いて３色独
立発光が可能な光源６８を実現する方法を示す。図１１
において、赤色発光ダイオード８１−Ｒ、緑色発光ダイ
オード８１−Ｇ、青色発光ダイオード８１−Ｂを交互に
配置し、各色独立して通電を行なうことにより、３色独
立発光が可能となる。

【０００５】ここで、標準的な発光ダイオードの場合、
その直径は２.０〜２.５ｍｍであるため、約３ｍｍ間隔
でＡ４サイズ分（約２１６ｍｍ）に配置すると、７２個
配置できる。しかし、３色分発光ダイオードを配置しな
ければならないため、７２個の３分の１となり、１色あ
たり２４個配置となる。その結果、同色の間隔は約９ｍ
ｍになる。

【０００６】図１２に、図１１において３色独立発光が
可能な光源６８で、緑色を独立発光させた時の光量分布
を示す。測定条件は、画像６１と光源６８の距離を２０
ｍｍとし、光源６８を用いて画像６１を照射した場合の
画像６１上での所定読み取り領域内の照度分布とする。
又、下式により得られる値を光量むらと定義する。

【０００７】

【数１】

【０００８】図１２において、緑色の光量分布が波形に
なる。つまり、発光管の長手方向において光量むらが１
０％以上も発生している。これは、同色の発光ダイオー
ド間の距離が９ｍｍあるために発生するもので、この間
隔はこれ以上短くすることはできない。又同様に他の赤
色や青色を独立発光させた場合においても、必ず生じ
る。

【０００９】対策として、光源６８と画像６１との距離
を離すことにより、光量分布を一様にすることは可能で
ある。しかし、距離を離すと、画像６１上での光量は下
がり暗くなる。その結果、画像入力装置の読み取り速度
が遅くなるという欠点を生じる。

【００１０】もし光量むらが数％程度であれば、電気的
補正手段を用いることにより、画像６１の階調精度を維
持することができる。しかし、光量むらが１０％を越え
る場合においては、ラインセンサーの出力に対するノイ
ズの比率（Ｓ／Ｎ比）が低下し、読み取り画像データの
階調精度が下がってしまうという問題が生じる。

【００１１】そこで、本発明は、上述した課題を解決す
るためになされたもので、画像入力装置用照明装置の光
量むらを小さくすることにより、読み取り画像データの
階調精度を高めることが可能となる画像入力装置用照明
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の画像入力装置用
照明装置は、複数種類の蛍光体と、前記蛍光体表面に形
成した陽極と、電子を放出する陰極と、前記陽極と前記
陰極との間に配置したグリッド電極と、所定真空度に保
たれた容器からなる画像入力装置用照明装置において、
前記複数種類の蛍光体は蛍光体塗布面上において、互い
に独立した領域に塗布してあり、かつその形状は、前記
蛍光体塗布面上において、発光管の長手軸に垂直な方向
に少なくとも２種類以上の蛍光体が塗布されていること
を特徴とする。

【００１３】

【作用】所定真空度に保たれた容器内において、陰極に
電圧を印加すると、ジュール熱により加熱し、電子を放
出する。電子は、複数種類の蛍光体を選択的に発光する
電子制御手段により、所定の発光色の蛍光体に照射され
る。蛍光体は、カソードルミネッセンス発光を成し、可
視光を放射する。所定の発光色の蛍光体を発光させた
時、蛍光体塗布面上に塗布された蛍光体は、発光管の長
手軸に垂直な方向に少なくとも２種類以上の蛍光体が塗
布されているため、画像上において、照射光不足を補う
機能を果たす。

【００１４】

【実施例】以下に図面を用いて詳細に本発明を説明す
る。図１は、本発明による第１の実施例による画像入力
装置用照明装置の光源部であるところの発光管１１の斜
視図である。図２は図１中のＡ−Ａ’の断面図、図３は
正面図である。以下に発光管１０の構成を説明する。

【００１５】図３を用いて蛍光体の塗布方法を説明す
る。各色の蛍光体をスクリーン印刷等の方法を用いて、
透明ガラス板７の発光管１０の内側であるところの蛍光
体塗布面７９上に、順次塗布する。ここで、互いに１０
ｍｍ離れた、２４ヶ所の領域からなる赤色蛍光体３−Ｒ
１，３−Ｒ２．．３−Ｒ２４は、全て図３に示すごとく
平行四辺形の同形状である。他の緑色蛍光体３−Ｇ
１．．３−Ｇ２４と青色蛍光体３−Ｂ１．．３−Ｂ２４
においても同様に、全て図３に示すごとく平行四辺形の
同形状である。さらに、各色の蛍光体は、それぞれ蛍光
体塗布面７９上において、互いに重ならない独立した領
域に塗布する。その結果、１０ｍｍ毎に赤色、緑色、青
色の蛍光体が３色周期的に配置された塗布形状となる。
ここで使用する蛍光体は、カソードルミネッセンスによ
る発光可能な蛍光体であり、塗布厚は１〜２０ｍｇ／ｃ
ｍ²の均一な厚さにて塗布する。又、蛍光体の材料とし
ては、赤色蛍光体としてＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍ、緑色蛍
光体としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、青色蛍光体としてＺｎ
Ｓ：Ａｇ，Ａｌなどを用いる。

【００１６】図２を用いて各電極の形成方法を説明す
る。陽極２は、真空蒸着法等により厚さ０.１〜１０μ
ｍのアルミニウムを、蛍光体が塗布してある蛍光体塗布
面７９上に蒸着することにより形成する。

【００１７】陰極１は、各色蛍光体と後述する各色背面
電極との間に１本ずつ、合計７２本架張する。陰極１は
例えばタングステンからなる直径５〜１５μｍの細線
で、表面には図示しない酸化バリウム等の電子放射物質
にて被覆してあり電子放射効率を高める働きをする。

【００１８】本実施例では、後述するグリッド電極４、
並びに各色用背面電極、及び点灯制御回路６０により電
子制御手段を構成する。この電子制御手段の一部である
ところのグリッド電極４は、ステンレス鋼やしんちゅ
う、アルミニウム等の導電性がありかつ非磁性の材料か
らなる１枚の板を台形状に折曲げて陰極１と陽極２の間
に配置し、図１中のガラス側板７１、７２とガラス底板
７３でグリッド電極４をはさんで固定する。又、グリッ
ド電極４には、陰極１から発生した電子が通過できるよ
うに網目状又は、複数のスリット状からなる赤色用開口
部９−Ｒ１，９−Ｒ２．．，９−Ｒ２４、緑色用開口部
９−Ｇ１．．９−Ｇ２４、青色用開口部９−Ｂ１．．９
−Ｂ２４が各蛍光体ごとに形成されている。

【００１９】電子制御手段の一部であるところの背面電
極は、陰極１とガラス底板７３との間に形成する。又、
赤色用背面電極５−Ｒ１．．５−Ｒ２４，緑色用背面電
極５−Ｇ１．．５−Ｇ２４，青色用背面電極５−Ｂ
１．．．５−Ｂ２４の合計７２個の背面電極は、図３に
示す蛍光体塗布形状と同順序かつほぼ同形状であり、真
空蒸着等の方法でガラス底板１０上に直接、アルミニウ
ム等を蒸着することにより形成する。

【００２０】最後に、低融点ガラス等により各ガラス部
の接触面及び各電極から発光管１０外部に引き出される
リード線の境界部をふさぎ、５００度〜６００度の高温
槽に入れ、融着することにより、透明ガラス板７とガラ
ス板７１，７２，７３，７４，７５からなる容器８を形
成する。しかる後に排気管６より排気し、真空度１０^ー3
〜１０^ー6パスカルとなった状態で封止し、容器８中を真
空状態に保持する。

【００２１】次に発光するまでの動作を順を追って説明
する。図４は本発明による第１の実施例の部分断面図及
び電子制御手段の一部であるところの点灯回路６０の概
略図である。陰極１に電圧Ｖ₄を印加するとジュール熱
により加熱された陰極１は、その周りに塗布した電子放
射物質を４００度〜８００度に加熱し、電子を出し易い
状態となる。ここで、グリッド電極４に正電圧Ｖ₂を印
加すると電子が陰極１より引き出される。引き出された
電子は、グリッド電極４で止まってしまうが、グリッド
電極４の開口部９−Ｒ２４，９−Ｇ２４，９−Ｂ２４か
ら漏れた電子のみが陽極２に印加されている５〜３０ｋ
Ｖ、最適値は１０ｋＶの高電圧Ｖ₁によって生じる電界
によってさらに加速され、陽極２を突き抜けて各色蛍光
体３を励起し、可視光を放射する。

【００２２】次に、任意の１色のみを独立して発光する
ための電圧制御方法を説明する。ここでは、赤色蛍光体
３−Ｒ２４，緑色蛍光体３−Ｇ２４，青色蛍光体３−Ｂ
２４を１組とし、緑色蛍光体３−Ｇ２４のみを発光させ
る場合を例にとり図４を用いて説明する。陰極１に
Ｖ₄、陽極２にＶ₁の電圧を印加した状態で、グリッド電
極４に正の電圧Ｖ₂を印加し、背面電極５−Ｒ２４，５
−Ｂ２４に負の電圧Ｖ₆，Ｖ₁₀を、５−Ｇ２４に陰極と
同電位もしくは正の電圧Ｖ₇を印加する。この時、背面
電極５−Ｒ２４，５−Ｂ２４に負の電圧が印加してある
ために、赤、青色蛍光体の陰極１から電子は放出され
ず、赤色及び青色の蛍光体は発光しない。よって、緑色
蛍光体３−Ｇ２４のみが励起され発光する。同様に、赤
色蛍光体３−Ｒ２４のみを発光させる時は、背面電極５
−Ｇ２４，５−Ｂ２４に負の電圧Ｖ₈，Ｖ_{1 0}を、５−Ｒ
２４に陰極と同電位もしくは正の電圧Ｖ₅を印加すれば
よい。又、青色蛍光体３−Ｂ２４のみを発光させる時
は、背面電極５−Ｒ２４，５−Ｇ２４に負の電圧Ｖ₆，
Ｖ₈を、５−Ｂ２４に陰極と同電位もしくは正の電圧Ｖ₉
を印加すればよい。

【００２３】図５は、本発明による第１の実施例によっ
て得られる照明装置であるところの発光管１０におい
て、画像６１と発光管１０の距離を２ｃｍとし、発光管
１０の緑色蛍光体３−Ｇ１から３−Ｇ２４のみを発光さ
せ、画像６１を照射した場合の画像６１上での光量分布
と、発光管１０の正面図である。図５より、本実施例の
発光管１０における光量むらは、従来技術と比較して数
％以下と小さくなっていることがわかる。

【００２４】以下にこの理由を図５を用いて説明する。
図５中のＰ点は、従来の光源６８を用いて画像６１を照
射した場合、画像６１上における緑色の光量が比較的低
い１ヶ所を表わしている。このＰ点を、本発明による第
１の実施例によって得られる照明装置であるところの発
光管１０を用いて照射すると、発光管１０の蛍光体塗布
形状が平行四辺形になっているので、緑色蛍光体３−Ｇ
２のａ付近と緑色蛍光体３−Ｇ３のｂ付近の光量が、Ｐ
点の光量を補うかたちとなり、Ｐ点の光量が多くなる。
その結果、光量むらが小さくなる。このことは、赤色、
青色の場合においても同様の結果が得られる。つまり、
蛍光体塗布形状を平行四辺形にすることにより発光管の
長手方向において画像６１を長手方向に均一な光量で照
射することが可能となる。その結果、光量むらを小さく
することが可能となる。

【００２５】図６は、本発明による第２の実施例による
画像入力装置用照明装置の光源部であるところの発光管
１０１の斜視図で、図７は正面図である。図７におい
て、蛍光体塗布形状を、第１の実施例における蛍光体塗
布形状が図７中の中心線ｄに対して「く」の字状の線対
称図形に形成する。又、「く」の字の内角αは約９０度
にする。

【００２６】図６において、背面電極は、陰極１に対し
て陽極２１と反対側に形成する。赤色用背面電極５１−
Ｒ１，５１−Ｒ２．．５１−Ｒ２４，緑色用背面電極５
１−Ｇ１，５１−Ｇ２．．５１−Ｇ２４，青色用背面電
極５１−Ｂ１，５１−Ｂ２．．５１−Ｂ２４の合計７２
個の背面電極は、図６に示す蛍光体塗布形状と同順序か
つほぼ同形状とする。

【００２７】陰極１１は、各色用背面電極上に非導電性
物質等でつくられた陰極折曲げポール６８を形成し、蛍
光体塗布形状同様に「く」の字状に合計７２本架張す
る。

【００２８】グリッド電極は、１枚の金属部材を台形状
に折曲げ、陰極１１と陽極２１の間に形成する。さら
に、グリッド電極４１には「く」の字状の赤色用開口部
９１−Ｒ１，９１−Ｒ２．．９１−Ｒ２４、緑色用開口
部９１−Ｇ１，９１−Ｇ２．．９１−Ｇ２４、青色用開
口部９１−Ｂ１，９１−Ｂ２．．９１−Ｂ２４を形成す
る。

【００２９】本発明による第２の実施例における電子制
御手段は、グリッド電極４１と各色用背面電極、並びに
ここでは図示しない点灯回路からなり、第１の実施例同
様、点灯回路にて選択的に所定の発光色に対応する背面
電極に印加する電圧を制御することにより、所定発光色
の独立発光を可能とするものである。

【００３０】本実施例により、各色の独立発光を行なう
と、発光管の長手方向に対して、光量むらが小さくなる
という絶大な効果を有する。さらに、蛍光体塗布形状を
「く」の字状にすることにより、通常の光源による色分
解方式のカラーイメージスキャナーにおいて生じていた
段差等のある画像での色の影（色ずれ）を生じなくな
り、色再現性が良くなるという効果を有する。

【００３１】図８は、本発明による第３の実施例による
画像入力装置用照明装置の光源部であるところの発光管
１０２の斜視図である。

【００３２】図８において、発光管１０２の図８に示し
たｙ軸方向に赤色蛍光体３２−Ｒ，緑色蛍光体３２−
Ｇ，青色蛍光体３２−Ｂの順で透明ガラス板７７の内側
に塗布する。背面電極は同様に、ｙ軸方向に赤色用背面
電極５２−Ｒ，緑色用背面電極５２−Ｇ，青色用背面電
極５２−Ｂの順で陰極１２に対して陽極２２の反対側に
形成する。陰極１２は、蛍光体３２−Ｒ，３２−Ｇ，３
２−Ｂと背面電極５２−Ｒ，５２−Ｇ，５２−Ｂの対に
対して１本ずつ図８に示したｘ軸方向に架張する。グリ
ッド電極４２は、１枚の金属部材を台形状に折曲げ、陰
極１２と陽極２２の間に形成する。さらにこのグリッド
電極４２には、赤色用開口部９２−Ｒ，緑色用開口部９
２−Ｇ，青色用開口部９２−Ｂを設ける。

【００３３】本発明による第３の実施例における電子制
御手段は、本発明による第１の実施例と同様に、背面電
極に印加する電圧制御により、各色の陰極より放出され
るここでは図示しない電子の制御を行い、発光色を選択
する。

【００３４】本実施例により、発光管の長手方向におい
て、発光幅が均一であるため、光量むらが０％になる。
さらに、蛍光体３２を発光面７２に塗布する際、蛍光体
塗布形状が単純形状なので、スクリーン印刷等を行なう
ためのメッシュ作成が容易となる上、製造過程において
時間及びコストの削減が可能となる効果を有する。

【００３５】

【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、１台の
照明装置の発光部から３色の独立発光が可能となり、独
立発光を行なった際、長手軸方向の光量むらが小さい照
明装置となる。その結果、読み取り画像データの階調精
度を高めることが可能となる画像入力装置用照明装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例による画像入力装置
用照明装置の光源部であるところの発光管１１の斜視図
である。

【図２】図１中のＡ−Ａ’の断面図である。

【図３】発光管１０の正面図である。

【図４】本発明による第１の実施例の部分断面図及び電
子制御手段であるところの点灯回路６０の概略図であ
る。

【図５】本発明による第１の実施例によって得られる照
明装置であるところの発光管１０において、緑色を独立
発光させた時の光量分布を示す図である。

【図６】本発明による第２の実施例による画像入力装置
用照明装置の光源部であるところの発光管１０１の斜視
図である。

【図７】発光管１０１の正面図である。

【図８】本発明による第３の実施例による画像入力装置
用照明装置の光源部であるところの発光管１０２の斜視
図である。

【図９】一般的な画像入力装置のキャリッジ７８内部の
構成図である。

【図１０】図９中の照明装置であるところの従来の光源
６２の断面図である。

【図１１】発光ダイオードを用いて３色独立発光が可能
な光源を実現する従来の方法を示す図である。

【図１２】図１１において３色独立発光が可能な光源を
発光ダイオードを用いて作成した光源において、緑色を
独立発光させた時の光量分布を示す図である。

【符号の説明】

１ 陰極 ２ 陽極 ３−Ｒ１ 赤色蛍光体 ３−Ｇ１ 緑色蛍光体 ３−Ｂ１ 青色蛍光体 ４ グリッド電極 ５−Ｒ１ 赤色用背面電極 ５−Ｇ１ 緑色用背面電極 ５−Ｂ１ 青色用背面電極 ８ 容器 １０ 発光管 ６０ 点灯回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類の蛍光体と、前記蛍光体表面に
   形成した陽極と、電子を放出する陰極と、前記複数種類
   蛍光体を選択的に発光する電子制御手段と、所定真空度
   に保たれた容器からなる画像入力装置用照明装置におい
   て、前記複数種類の蛍光体は蛍光体塗布面上において、
   互いに独立した領域に塗布してあり、かつその形状は、
   前記蛍光体塗布面上において、発光管の長手軸に垂直な
   方向に少なくとも２種類以上の蛍光体が塗布されている
   ことを特徴とする画像入力装置用照明装置。