JP2005311457A - 光源装置およびその組み立て方法 - Google Patents
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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
【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。
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。
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、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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004121967A JP2005311457A (ja) | 2004-04-16 | 2004-04-16 | 光源装置およびその組み立て方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012080981A (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-26 | Takara Belmont Co Ltd | 医療用照明装置 |
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2004
- 2004-04-16 JP JP2004121967A patent/JP2005311457A/ja active Pending
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