(57)【要約】【課題】発光素子アレイとシリンドリカルレンズとからなるライン光源装置において、良好な結像特性を得る。【解決手段】複数の発光素子ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・が１列に並設されてなる発光素子アレイ１と、この発光素子アレイ１の各発光素子から発散光状態で発せられた光Ｂ１を、該発光素子の並び方向に垂直な面内のみで集光して、照射面４上で線状に収束させるシリンドリカルレンズ２，３とを備えてなるライン光源装置において、シリンドリカルレンズ２，３の前側結像位置からその後側の合焦位置までの距離をＬ、所望の焦点深度をｚとしたとき、照射面４に向かって進行する光Ｂ１の拡がり角φを、【数１１】2004212536.tif 000013なる範囲に制限するピンホールアレイ６等の光学素子を設ける。【選択図】          図１
2004212536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が１列に並設されてなる発光素子アレイと、この発光素子アレイの各発光素子から発散光状態で発せられた光を、該発光素子の並び方向に垂直な面内のみで集光して、照射面上で線状に収束させるシリンドリカルレンズとを備えてなるライン光源装置において、
前記シリンドリカルレンズの前側結像位置からその後側の合焦位置までの距離をＬ、所望の焦点深度をｚとしたとき、
前記照射面に向かって進行する光の拡がり角φを、
【数１】
2004212536.tif 000012
なる範囲に制限する光学素子が設けられたことを特徴とするライン光源装置。
【請求項２】
前記光学素子がピンホールアレイであることを特徴とする請求項１記載のライン光源装置。
【請求項３】
前記光学素子が屈折率分布型レンズアレイであることを特徴とする請求項１記載のライン光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線状に収束させた光で照射面を照射するライン光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許文献１に示されるように、被写体を透過する等により画像情報を含んでいる放射線が照射されると、その画像情報を静電電荷のパターン（静電潜像）として記録する放射線導電層を含む固体センサが公知となっている。この固体センサに記録された静電潜像は、該センサを読取光によって２次元的に走査し、そのときセンサから流れ出る電流を検出することによって読取り可能である。つまり上記電流の値は、固体センサの光照射部分の蓄積電荷量に対応したものとなるので、この電流値を検出することにより、記録されている静電潜像を読み取ることができる。
【０００３】
ここで、上記固体センサを読取光によって２次元的に走査するには、読取光の光点を２次元的に移動させるいわゆるフライングスポット走査方式や、線状に収束させた光をその延びる方向と直角な方向に移動させるライン走査方式を採用することができる。
【０００４】
この後者の方式により光走査する場合、線状に収束させた光を発生させる装置としては、例えば、複数の発光素子が１列に並設されてなる発光素子アレイと、この発光素子アレイの各発光素子から発せられた発散光を、該発光素子の並び方向に垂直な面内のみで集光して、照射面上で線状に収束させるシリンドリカルレンズとを備えてなるライン光源装置を好適に用いることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５７３３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の発光素子アレイとシリンドリカルレンズとからなるライン光源装置においては、各発光素子から発せられた光が、該発光素子の発光軸から離れるにつれて照射面上で合焦しなくなるという問題が認められる。以下、図５を参照してこの問題を詳しく説明する。
【０００７】
同図はこの種のライン光源装置の一例を示すものであり、（２）は平面形状を、（１）は（２）中のＡ−Ａ線に沿った側断面形状を示している。同図において１は発光素子アレイの一例であるＬＥＤ（発光ダイオード）アレイであり、複数のＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・が一列に並設されてなる。また２、３はシリンドリカルレンズであり、上記各ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・から発散光状態で発せられた光Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３・・・を、それらの並び方向に垂直な面内、つまり同図（１）に示される面内のみで集光して、照射面４上で線状に収束させる。
【０００８】
しかしここで、同図（２）中に破線Ｔ１、Ｔ２・・・で示すように、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・の並び方向と平行な面内における光Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３・・・の結像位置は、それぞれＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・の発光軸から離れるにつれてシリンドリカルレンズ２、３側に近付くようになり、照射面４上で合焦しなくなる。つまり光Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３・・・は、それぞれＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・の発光軸から離れるにつれて照射面４をより太い径で照射することになる。
【０００９】
このような結像特性の劣化は、照射面４が例えば前述の放射線画像を記録した固体センサである場合は読取画像の鮮鋭度を低下させるものとなり、また、照射面４が光走査記録面であるような場合は記録画像の精細度を低下させるものとなる。さらに、上述のように発光素子の発光軸から離れるにつれて拡がった光が、フレアとなって画像の読取りや記録に悪影響を及ぼすこともある。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、発光素子アレイとシリンドリカルレンズとからなるライン光源装置において、良好な結像特性を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるライン光源装置は、前述したように、
複数の発光素子が１列に並設されてなる発光素子アレイと、
この発光素子アレイの各発光素子から発散光状態で発せられた光を、該発光素子の並び方向に垂直な面内のみで集光して、照射面上で線状に収束させるシリンドリカルレンズとを備えてなるライン光源装置において、
前記シリンドリカルレンズの前側結像位置からその後側の合焦位置までの距離をＬ、所望の焦点深度をｚとしたとき、
前記照射面に向かって進行する光の拡がり角φを、
【数２】
2004212536.tif 000003
なる範囲に制限する光学素子が設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】
なお上述のような光学素子としては、ピンホールアレイや、あるいは屈折率分布型レンズアレイを好適に用いることができる。
【００１３】
【発明の効果】
上記（数２）式は、後に発明の実施の形態に沿って詳しく示す通り、シリンドリカルレンズの前側結像位置からその後側の合焦位置までの距離をＬ、所望の焦点深度をｚとしたとき、図５（２）中に破線Ｔ１、Ｔ２で示した結像位置の照射面４からのズレが、焦点深度ｚ以内に収まる条件を示している。そのようになっていれば、大きくボケた光（つまり、結像位置から焦点深度ｚを上回る距離進行して大きく拡がった光）が照射面に照射されることがなくなるので、良好な結像特性が得られ、またフレアの発生も抑制されるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるライン光源装置の平面形状を示すものであり、また図２はその要部の斜視形状を示している。このライン光源装置は、図５に示した従来のライン光源装置におけるものとそれぞれ同様のＬＥＤアレイ１と、シリンドリカルレンズ２および３とを有し、線状に収束させた光で照射面４を照射するように構成されている。ＬＥＤアレイ１並びにシリンドリカルレンズ２および３の詳細な構成および作用は、先に図５を参照して説明した通りである。なお図１および２において、図５中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。
【００１６】
また上記の照射面４としては、例えば前述したように放射線画像情報を静電電荷のパターンとして記録する固体センサの表面が挙げられ、本装置はそのような固体センサをライン状の光で走査するために使用され得るものであるが、勿論、そのような用途に限定されるものではない。
【００１７】
そして本実施の形態のライン光源装置は、上記要素１〜３に加えてさらにピンホールアレイ６を有しており、基本的にはこの点だけが、図５に示した装置と異なる。このピンホールアレイ６は図２に表示の通り、ＬＥＤアレイ１の複数のＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・の各発光軸と同軸に整合する複数のピンホールＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ３・・・を備えた光吸収性の板状部材からなり、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・から発せられた光の拡がり角φを各ピンホールＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ３・・・によって制限する作用を果たす。
【００１８】
以下、図１を参照して、この拡がり角φの制限について詳しく説明する。なおここでは、１番目のＬＥＤ１からの光Ｂ１を例に挙げて説明するが、その他のＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・からの光Ｂ２、Ｂ３・・・についても勿論同様である。シリンドリカルレンズ２および３の前側結像位置（ここにＬＥＤ１の発光点が配置される）からその後側の合焦位置までの距離をＬ、所望の焦点深度をｚとすると、図１中のΔＬ＝Ｌ−ｌが焦点深度ｚ以下になっていれば、光Ｂ１の結像位置（図１中に破線Ｔ１で示す）はどの部分でも照射面４から焦点深度ｚを上回って離れることがなく、良好な結像特性が得られることになる。
【００１９】
ここで、
【数３】
2004212536.tif 000004
であるから、
【数４】
2004212536.tif 000005
となり、上述したΔＬ＝Ｌ−ｌが焦点深度ｚ以下という条件は、結局、
【数５】
2004212536.tif 000006
となる。これを変形すると、
【数６】
2004212536.tif 000007
となり、これから上記（数２）式が得られる。以上より、拡がり角φが（数２）式の範囲に制限されていれば、光Ｂ１の結像位置はどの部分でも照射面４から焦点深度ｚを上回って離れることがなく、良好な結像特性が得られることが明らかである。
【００２０】
ここで、上記の構成における具体的な数値例を挙げる。焦点深度ｚ＝０．１ｍｍ、光学長Ｌ＝３０ｍｍとすると、その場合は（数６）式より拡がり角φを９．４°以上とすればよい。また焦点深度ｚ＝０．２ｍｍ、光学長Ｌ＝３０ｍｍとすると、その場合は同様に（数６）式より、拡がり角φを１３．２°以上とすればよい。また焦点深度ｚ＝０．０５ｍｍ、光学長Ｌ＝１０ｍｍとすると、その場合は同様にして、拡がり角φを１１．５°以上とすればよい。さらに焦点深度ｚ＝０．０５ｍｍ、光学長Ｌ＝５ｍｍとすると、その場合は同様にして、拡がり角φを１６．２°以上とすればよい。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は、この第２の実施の形態によるライン光源装置の平面形状を示すものであり、また図４はその要部の斜視形状を示している。このライン光源装置は基本的に、光の拡がり角φを制限する光学素子として、前述のピンホールアレイ６に代えて屈折率分布型レンズアレイ７が用いられている点が、図１および２の装置と異なるものである。
【００２２】
上記屈折率分布型レンズアレイ７は図４に示す通り、ＬＥＤアレイ１の複数のＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・の各発光軸と同軸に整合する複数の屈折率分布型レンズＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３・・・が一体的に固定されてなるものであり、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・から発せられた光の拡がり角φを各屈折率分布型レンズＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３・・・によって制限する作用を果たす。
【００２３】
以下、図３を参照して、この拡がり角φの制限について詳しく説明する。なおここでは、１番目のＬＥＤ１からの光Ｂ１を例に挙げて説明するが、その他のＬＥＤ２、ＬＥＤ３・・・からの光Ｂ２、Ｂ３・・・についても勿論同様である。本装置では、図３に示す平面つまりシリンドリカルレンズ２および３のパワーが現れない面内では、同図に示すように、光源であるＬＥＤ１（図中のＰ）の実像Ｐ’を屈折率分布型レンズＳＬ１によって結像させる。ここで図３においては、屈折率分布型レンズＳＬ１の焦点距離をｆ、該屈折率分布型レンズＳＬ１からＬＥＤ１までの距離をａとして示してある。また屈折率分布型レンズＳＬ１は、便宜的に、レンズ長を持たないものとして示してある。
【００２４】
この図３と図１を比較して明らかなように、この場合もピンホールアレイ６を用いる場合と同様に、ＬＥＤ１からの光Ｂ１の拡がり角φを屈折率分布型レンズＳＬ１によって前記（数２）で示す範囲に制限すれば、光Ｂ１の結像位置はどの部分でも照射面４から焦点深度ｚを上回って離れることがなく、良好な結像特性が得られるようになる。
【００２５】
ここで、屈折率分布型レンズアレイ７を用いる場合において、上記（数２）を満足させるための詳しい条件を説明する。光源Ｐの大きさをｓとすると、図３において∠ｃｏｅ＝∠ｃ’ｏｅ’＝φ／２であるから、
【数７】
2004212536.tif 000008
である。これと上記（数２）から、
【数８】
2004212536.tif 000009
となる。ここで、光源Ｐの実効的な大きさは屈折率分布型レンズＳＬ１の開口角に依存し、光Ｂ１の屈折率分布型レンズＳＬ１への最大入射角をθｍａｘ、その光軸上屈折率をｎｏ、レンズ半径をｒｏ、屈折率分布定数をＡとすると、
【数９】
2004212536.tif 000010
となる。そこで、光源Ｐの実効的な大きさ２ａ・ｔａｎ（θｍａｘ）がｓより小である場合は、
【数１０】
2004212536.tif 000011
であることが必要となる。
【００２６】
ここで、上記の構成における具体的な数値例を挙げる。焦点深度ｚ＝０．１ｍｍ、光学長Ｌ＝３０ｍｍとすると、その場合は（数１０）式より最大入射角θｍａｘを６．６°以下とすればよい。また焦点深度ｚ＝０．１ｍｍ、光学長Ｌ＝２０ｍｍとすると、その場合は同様に（数１０）式より、最大入射角θｍａｘを５．７°以下とすればよい。
【００２７】
以上、発光素子アレイとしてＬＥＤアレイを用いた実施の形態について説明したが、本発明のライン光源装置は、このＬＥＤアレイ以外の発光素子アレイを用いて構成することも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるライン光源装置の概略平面図
【図２】図１のライン光源装置の要部を示す斜視図
【図３】本発明の第２の実施の形態によるライン光源装置の概略平面図
【図４】図３のライン光源装置の要部を示す斜視図
【図５】従来のライン光源装置を示す側断面図（１）と概略平面図（２）
【符号の説明】
１    ＬＥＤアレイ
２、３    シリンドリカルレンズ
４    照射面
６    ピンホールアレイ
７    屈折率分布型レンズアレイ
ＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ３・・・    ピンホール
ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３・・・    屈折率分布型レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004212536.tif 000018