JP2005311457A - 光源装置およびその組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子を用いた光源を使用する場合であっても、光の出射面を拡大させず装置の寸法を大きくすることなく必要な光量を得ることができる、光源装置およびその組み立て方法を提供する。
【解決手段】 フィルムスキャナ１０は、フィルムＦに光を与える光源装置１２を含む。光源装置１２は、中空略円錐体状の保持部材２０と保持部材２０の内側面を覆うように取り付けられる基板２２と基板２２の主面上に配列される複数のＬＥＤ光源２４とを含む。光源装置１２は、基板２２の主面上に複数のＬＥＤ２８を実装して各ＬＥＤ２８に対して封止部材３０を成型した後に、その両端辺を合わせるようにして基板２２を保持部材２０の内側面に取り付けることによって組み立てられる。
【選択図】 図２

Description

この発明は光源装置およびその組み立て方法に関し、より特定的には、発光素子を用いた光源から光を発する光源装置およびその組み立て方法に関する。

従来、写真用のフィルムから画像を読み取るフィルムスキャナでは、ハロゲンランプ等を用いた光源装置によってフィルムに光を与えることが知られている。光源装置にハロゲンランプを用いることで大きな光量の光を得られる反面、ハロゲンランプは消費電力が大きいために光源装置のランニングコストが高くなる。また、ハロゲンランプの球切れによる交換等、光源装置のメンテナンスに要する負担も大きい。

このような理由から、たとえば特許文献１に開示されるように、発光素子の一例であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いたＬＥＤ光源を平面基板の主面（出射面）上に複数配列し、各ＬＥＤ光源が発する光をフィルム等の被露光媒体に与える面光源装置が主流となりつつある。面光源装置では、ハロゲンランプと比べて消費電力が小さいＬＥＤ光源を用いることでランニングコストを抑えることができ、またＬＥＤ光源は球切れの心配もないのでメンテナンスに要する負担を軽減できる。
特開２００１−１１１７８２号

しかし、特許文献１の技術では、ハロゲンランプと同等の光量を得るためには、より多くのＬＥＤ光源を配列できるように大面積の平面基板を用いる必要があり、大面積の平面基板を用いることで光の出射面ひいては光源装置が大きくなってしまうという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、発光素子を用いた光源を使用する場合であっても、光の出射面を拡大させず装置の寸法を大きくすることなく必要な光量を得ることができる、光源装置およびその組み立て方法を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載の光源装置は、拡開された出射口を有する中空略錐体状の基板、およびそれぞれ光を発する発光素子と発光素子を封止する封止部材とを含みかつ基板の内側面上に配列される複数の光源を備える。

請求項２に記載の光源装置は、拡開された出射口を有する中空略錐体状の保持部材、保持部材の内側面を覆うように設けられる基板、およびそれぞれ光を発する発光素子と発光素子を封止する封止部材とを含みかつ基板上に配列される複数の光源を備える。

請求項３に記載の光源装置は、請求項１または２に記載の光源装置において、各光源は、発光素子が基板上に実装されかつ基板上で封止部材に封止されることによって設けられることを特徴とする。

請求項４に記載の光源装置は、請求項３に記載の光源装置において、基板に配列される各光源の封止部材はそれぞれ発光素子が発する光を出射口に導くように成型されることを特徴とする。

請求項５に記載の光源装置の組み立て方法は、拡開された出射口を有する中空略錐体状の保持部材と基板と複数の光源とを準備する工程、基板上に複数の光源を配列する工程、および保持部材の内側面に複数の光源が配列された基板を覆うように設ける工程を備える。

請求項１に記載の光源装置では、中空略錐体状の基板の内側面に複数の光源が配列される。したがって、出射口と同一面積の平面に複数の光源を配列する場合と比較して、中空略錐体状の基板内により多くの光源を配列することができ、出射口ひいては出射面を拡大させず装置の寸法を大きくすることなく必要な光量を得ることができる。また、複数の光源が中空略錐体状の基板内に配列されることによって、各光源が発する光を基板内で反射させ、効率よく出射口から出射させることができる。

請求項２に記載の光源装置では、複数の光源が配列される基板が中空略錐体状の保持部材の内側面を覆うように設けられる。したがって、出射口と同一面積の平面に複数の光源を配列する場合と比較して、基板上により多くの光源を配列することができ、出射口ひいては出射面を拡大させず装置の寸法を大きくすることなく必要な光量を得ることができる。また、中空略錐体状の保持部材の内側面を覆う実質的に中空略錐体状の基板上に複数の光源が配列されることによって、各光源が発する光を保持部材内で反射させ、効率よく出射口から出射させることができる。

請求項３に記載の光源装置では、基板上に実装される発光素子が封止部材に封止されることによって、各光源が設けられる。これによって、発光素子と封止部材とを含むディスクリートな光源を用いるよりも各光源のコストひいては光源装置のコストを抑えることができる。

請求項４に記載の光源装置では、基板上で発光素子を封止する封止部材は、発光素子が発する光を出射口に導くように成型される。これによって、各発光源が発する光を出射口から所定の方向に出射させることができる。

請求項５に記載の光源装置の組み立て方法では、基板上に複数の光源を配列した後に、当該基板を中空略錐体状の保持部材の内側面を覆うように設ける。これによって、保持部材内に簡単に複数の光源を配置することができ、出射口ひいては出射面を拡大させることなく必要な光量を得ることができる光源装置を簡単に組み立てることができる。

この発明によれば、発光素子を用いた光源を使用する場合であっても、光の出射面を拡大させず装置の寸法を大きくすることなく必要な光量を得ることができる。

以下、図面を参照して、この発明の光源装置を写真用のフィルムから画像を読み取るためのフィルムスキャナに適用した場合について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態のフィルムスキャナ１０は、画像（コマ画像）が形成されたフィルムＦに光を与える光源装置１２、フィルムＦを搬送するフィルムキャリア１４、フィルムＦを透過した光を結像するレンズ１６、およびフィルムＦに形成されたコマ画像の像を電気信号に変換するＣＣＤユニット１８を含む。

光源装置１２は、保持部材２０内に配置される複数の光源が発する光をフィルムＦに与える。図２から図５を参照して、光源装置１２について詳しく説明する。

図２に示すように、光源装置１２は、保持部材２０と保持部材２０に取り付けられる基板２２と基板２２の主面上に配列される複数のＬＥＤ光源２４とを含む。

図３に示すように、保持部材２０は、拡開された出射口２６を有する中空略円錐体状に形成される。保持部材２０の材質としては、たとえばＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等が用いられる。保持部材２０には、その内側面を覆うように基板２２が取り付けられる（図２参照）。

基板２２は、図示しない所定の電気回路がプリントされた可撓性を有するフレキシブル基板である。基板２２の材質としては、たとえばポリイミドフィルム等が用いられる。

図４に示すように、基板２２は、一部を切り欠いた略環状（略扇形状）に形成され、両端辺を合わせると保持部材２０の内側面の形状に対応する両端面開口の中空略円錐体状となる。基板２２の主面上には、１００個から１１０個程度（ここでは１０４個）のＬＥＤ光源２４が破線で示すように円周方向かつ半径方向に並ぶように高密度に配列される。

中空略円錐体状の保持部材２０の内側面を覆う実質的に中空略円錐体状の基板２２の主面上に複数のＬＥＤ光源２４が配列されることによって、各ＬＥＤ光源２４が発する光は保持部材２０内で反射しつつ出射口２６から出射する（図２参照）。つまり、保持部材２０および基板２２は、リフレクターとしての機能も果たす。

なお、保持部材２０の上面２６ａおよび基板２２の主面上のＬＥＤ光源２４が設けられていない部分にアルミシートなどを貼着し、より効率よく光を反射させるようにしてもよい。

各ＬＥＤ光源２４は、発光素子であるベアチップＬＥＤ２８（以下、単にＬＥＤ２８という）とＬＥＤ２８を封止する封止部材３０とを含む。各ＬＥＤ光源２４は、基板２２の主面上で所定の位置に実装されるＬＥＤ２８を透明なエポキシ樹脂等からなる封止部材３０によって封止することで設けられる。

各ＬＥＤ２８は、たとえばエポキシダイボンド等によって基板２２の主面上に固定され、それぞれ赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光のいずれかの光を発する。一般に、フィルムＦの分光透過率はＲ光、Ｇ光、Ｂ光の順に小さくなるので、フィルムＦに与える光のカラーバランスとして、Ｂ光の光量を最も大きくし、Ｇ光、Ｒ光の順に光量を小さくする必要がある。このような理由から、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光を発するＬＥＤ２８の順に数が少なくなるように、基板２２の主面上にＬＥＤ２８が実装される。具体的に、おおよそ４：２：１の比率でＢ光、Ｇ光、Ｒ光をそれぞれ発する複数のＬＥＤ２８が基板２２の主面上に実装される。また、フィルムＦ上でＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量分布が偏らないように、円周方向および半径方向で隣り合う各ＬＥＤ２８がそれぞれ同色光を発しないように基板２２の主面上に各ＬＥＤ２８が配列される。

なお、基板２２の主面上において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ発する各ＬＥＤ２８の数の比率はフィルムＦに適正なカラーバランスの光を与えることができれば上述の比率に限定されない。

また、同色光を発する各ＬＥＤ２８において、ピーク波長は同一でなくてもよい。たとえば、Ｒ光を発するＬＥＤ２８において、Ｒ光のピーク波長が異なる２種類のＬＥＤ２８を用いるようにしてもよい。

封止部材３０は、基板２２の主面上に実装されるＬＥＤ２８を覆うように液状エポキシ樹脂を塗布し、液状エポキシ樹脂を所定の金型（モールド金型）で覆いつつ硬化させることによって成型される。封止部材３０は、温度変化や湿気などの外部ストレスからＬＥＤ２８を保護する。また、封止部材３０は、ＬＥＤ２８が発する光を集光するレンズとしての機能も果たす。

なお、封止部材３０の材質はエポキシ樹脂に限定されず、たとえばシリコン系樹脂を用いてもよい。

図５に示すように、各封止部材３０は、それぞれ略環状の基板２２の外周方向に向かうにつれて高さが高くなるように成型される。これによって、基板２２が保持部材２０の内側面に取り付けられた際に、各封止部材３０の頂上が出射口２６の方向を向き、各封止部材３０内のＬＥＤ２８によって発せられる光が出射口２６に向けて導かれる（図２参照）。

このような光源装置１２は、基板２２の主面上に複数のＬＥＤ２８を実装して各ＬＥＤ２８に対して封止部材３０を成型した後に、その両端辺を合わせるようにして基板２２を保持部材２０の内側面に取り付けることによって簡単に組み立てることができる。

なお、保持部材２０への基板２２の取り付け方法は、基板２２を保持部材２０の内側面に確実に取り付けることができれば特に限定されない。たとえば、基板２２に設けられる図示しない貫通孔にボルトを挿通し、当該ボルトを保持部材２０に設けられる図示しないボルト孔に螺入することによって、保持部材２０の内側面に基板２２が固定されてもよい。

また、保持部材２０の材質は、基板２２の形状を保持できるものであればＦＲＰに限定されない。アルミ等の金属によって保持部材２０を形成してもよい。

さらに、基板２２に加えて保持部材２０の上面２６ａに複数のＬＥＤ光源を配列した円形の平面基板を取り付けるようにしてもよい。

光源装置１２の各ＬＥＤ光源２４が発する光は、保持部材２０の出射口２６から出射し、フィルムキャリア１４上に出射口２６と対向するように配置されるフィルムＦに与えられる。

図１に戻って、フィルムキャリア１４は、図示しないローラ等の搬送手段によって、フィルムＦを矢印Ａ方向（副走査方向）に搬送する。フィルムキャリア１４の下方かつ光路上には、フィルムＦを透過した光を結像するためのレンズ１６が配置される。

なお、フィルムＦに与えられる光の光量分布を均一化させるために、光源装置１２とフィルムキャリア１４との間に拡散板あるいはミラートンネルを配置してもよい。

また、レンズ１６に用いられるレンズの種類としては、単焦点レンズあるいはズームレンズのいずれを用いてもよい。

フィルムキャリア１４上のフィルムＦを透過した光は、レンズ１６を介してＣＣＤユニット１８のラインＣＣＤセンサ１８ａ上に投影される。

ＣＣＤユニット１８は、ラインＣＣＤセンサ１８ａと図示しないＡ／Ｄ変換器とを含む。ラインＣＣＤセンサ１８ａの受光面には、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光にそれぞれ対応するように、矢印Ａ方向に３列の受光素子（ＣＣＤ素子）が配置される。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する各ＣＣＤ素子は、それぞれ矢印Ａ方向と直交する方向（主走査方向）に多数（たとえば５０００個）配列される。各ＣＣＤ素子は受けた光をそれぞれアナログデータに変換する。

ラインＣＣＤセンサ１８ａは、所定のタイミングで動作し、フィルムＦの搬送に伴って移り変わる像（光）を主走査方向に繰り返し走査することで、フィルムＦに形成された１つのコマ画像の像全体をアナログデータに変換する。

ＣＣＤユニット１８は、投影された像をラインＣＣＤセンサ１８ａによってアナログデータに変換し、当該アナログデータをＡ／Ｄ変換器によってデジタルデータである画像データに変換して出力する。ＣＣＤユニット１８から出力される画像データは、制御部３２に入力される。
なお、ラインＣＣＤセンサ１８ａに代えて、エリアＣＣＤセンサを用いてもよい。

制御部３２は、各種プログラムや制御用データ等を記憶する図示しないハードディスクドライブ（ＨＤＤ：ハードディスクを含む）を含み、ＣＣＤユニット１８から入力される画像データをコマ画像データとしてＨＤＤに記録する。制御部３２のＨＤＤに記録されたコマ画像データは、たとえば図示しないプリント装置に入力され、印画紙等にコマ画像データに基づく画像がプリントされる。

また、制御部３２にはＣＲＴ等の表示部３４が接続され、ＣＣＤユニット１８から制御部３２に入力される画像データは、制御部３２を介して表示部３４にフィルムＦに形成されるコマ画像として表示される。

さらに、制御部３２にはキーボードやマウス等の入力部３６が接続され、入力部３６から種々の設定やデータ入力等が行われる。制御部３２は、入力部３６から入力される情報やフィルムスキャナ１０の各構成要素から入力される情報に基づき、フィルムスキャナ１０の動作を制御する。具体的に、この実施形態では、光源装置１２の各ＬＥＤ２８の発光タイミングや各ＬＥＤ２８に与える電力ひいては各ＬＥＤ２８が発する光の光量が図示しないドライバを介して制御部３２によって制御される。

このようなフィルムスキャナ１０では、出射口２６と同一面積の平面基板に複数のＬＥＤ光源を配列する光源装置を用いる場合と比較して、基板２２の主面上により多くのＬＥＤ光源２４を配列することができる光源装置１２を用いることによって、必要な光量の光をフィルムＦに与えることができる。

また、平面基板に同数のＬＥＤ光源が配列される光源装置の出射面の大きさと比較して、光源装置１２では出射口２６ひいては出射面を小さくできるので、フィルムスキャナ１０の幅寸法を小さくできる。

また、中空略円錐体状の保持部材２０の内側面を覆う実質的に中空略円錐体状の基板２２の主面上に複数のＬＥＤ光源２４が配列されることによって、各ＬＥＤ光源２４が発する光を保持部材２０内で反射させ、効率よく出射口２６から出射させることができ、フィルムＦに与える光の光量を大きくできる。

また、基板２２の主面上に実装されるＬＥＤ２８が封止部材３０に封止されることによって各ＬＥＤ光源２４が設けられるので、ディスクリートなＬＥＤ光源を用いるよりも光源装置１２のコストを抑えることができひいてはフィルムスキャナ１０のコストを抑えることができる。

さらに、各封止部材３０は、ＬＥＤ２８が発する光を出射口２６に導くように成型されるので、出射口２６と対向するように配置されるフィルムＦに効率よく光を与えることができる。

なお、上述の実施形態では、１つのＬＥＤ２８が１つの封止部材３０によって封止されるＬＥＤ光源２４について説明したが、たとえば、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ発する３つのＬＥＤ２８が１つの封止部材３０によって封止されるＬＥＤ光源を用いてもよい。

また、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれかを発する複数のＬＥＤ光源２４に加えて、赤外（ＩＲ）光を発するＬＥＤ光源２４を基板２２の主面上に配列するようにしてもよい。
また、ディスクリートなＬＥＤ光源を基板２２の主面上に配列するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、中空略円錐体状の保持部材２０について説明したが、出射口２６と同一面積の平面基板に複数のＬＥＤ光源を配列する場合と比較して、内部により多くのＬＥＤ光源２４を配置できれば、保持部材２０の形状は特に限定されない。具体的に、図６（ａ）に示すような中空円錐体状の保持部材２０ａを用いてもよい。また、図６（ｂ）に示すような中空略角錐体状の保持部材２０ｂを用いてもよい。

また、基板２２の主面上でのＬＥＤ光源２４の配列態様は、高密度にＬＥＤ光源２４を配列することができれば、図４に示す配列態様に限定されない。たとえば、図７に示すように、基板２２ａの円周方向に複数のＬＥＤ光源２４を配列するようにしてもよい。

また、ＬＥＤ光源２４が配列される短冊状の基板を保持部材２０の内側面を覆うように保持部材２０に複数取り付けてもよい。

さらに、図８に示すように、中空略円錐体状のリジッド基板からなる基板２３の内側面に複数のＬＥＤ光源２４を配列することによって、光源装置１２ａを構成するようにしてもよい。光源装置１２ａでは、保持部材が不要となるので部品点数を削減することができる。

この発明の一実施形態の光源装置を適用したフィルムスキャナを示すブロック図である。 図１の光源装置の端面図解図である。 図１の光源装置に用いられる保持部材の一例を示す斜視図である。 図１の光源装置に用いられる基板およびその主面上でのＬＥＤ光源の配列態様の一例を示す平面図解図である。 図４の基板の主面上に設けられるＬＥＤ光源の断面図解図であり、（ａ）はＬＥＤ光源のＡ−Ａ線断面図解図を示し、（ｂ）はＬＥＤ光源のＢ−Ｂ線断面図解図を示す。 図１の光源装置に用いられる保持部材のその他の例を示す斜視図であり、（ａ）は中空円錐体状の保持部材を示し、（ｂ）は中空略角錐体状の保持部材を示す。 図１の光源装置に用いられる基板およびその主面上でのＬＥＤ光源の配列態様のその他の例を示す平面図解図である。 この発明の他の実施形態の光源装置の端面図解図である。

符号の説明

１０ フィルムスキャナ
１２，１２ａ 光源装置
２０，２０ａ，２０ｂ 保持部材
２２，２２ａ，２３ 基板
２４ ＬＥＤ光源
２６ 出射口
２８ ＬＥＤ
３０ 封止部材
３２ 制御部

Claims (5)

1. 拡開された出射口を有する中空略錐体状の基板、および
   それぞれ光を発する発光素子と前記発光素子を封止する封止部材とを含みかつ前記基板の内側面上に配列される複数の光源を備える、光源装置。
2. 拡開された出射口を有する中空略錐体状の保持部材、
   前記保持部材の内側面を覆うように設けられる基板、および
   それぞれ光を発する発光素子と前記発光素子を封止する封止部材とを含みかつ前記基板上に配列される複数の光源を備える、光源装置。
3. 前記各光源は、前記発光素子が前記基板上に実装されかつ前記基板上で前記封止部材に封止されることによって設けられる、請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記基板に配列される前記各光源の前記封止部材はそれぞれ前記発光素子が発する光を前記出射口に導くように成型される、請求項３に記載の光源装置。
5. 拡開された出射口を有する中空略錐体状の保持部材と基板と複数の光源とを準備する工程、
   前記基板上に前記複数の光源を配列する工程、および
   前記保持部材の内側面に前記複数の光源が配列された前記基板を覆うように設ける工程を備える、光源装置の組み立て方法。

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