(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子の光量を検出する受光素子と、該受光素子の検出光量に応じて前記発光素子の光量を制御する発光制御手段とを備え、
前記受光素子は、前記発光素子の側方に配置されて光学対を構成し、該光学対は基板上に複数配置されており、複数の前記光学対間には、対応する発光素子以外からの漏洩光が前記受光素子へ入射するのを遮光する遮光部材を設け、
前記受光素子及び前記発光素子を有する前記複数の光学対は、ほぼ直線状に並べられ、前記複数の発光素子はピッチＰでほぼ直線状に配置されており、該発光素子が単独発光した場合において、該複数の発光素子が配置される方向における光量分布曲線の半値幅をＷとしたとき、前記ピッチＰと前記半値幅をＷとの比Ｐ／Ｗを、０．９１≦Ｐ／Ｗ≦１．０１に設定した光学装置用光源。
【請求項２】
前記受光素子及び前記発光素子を有する前記複数の光学対は、ほぼ直線状に並べられて第１の基板上に配置され、前記発光制御手段の各々は、ほぼ直線状に並べられて第２の基板上に配置されている、請求項１に記載の光学装置用光源。
【請求項３】
前記比Ｐ／Ｗを０．９３≦Ｐ／Ｗ≦０．９９に設定した、請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１の基板と前記第２の基板は重ねて配置されている、請求項２に記載の光学装置用光源。
【請求項５】
前記第１の基板の下方に、前記第２の基板が配置されている請求項４に記載の光学装置用光源。
【請求項６】
前記発光制御手段は、該発光制御手段によって制御される前記光学対の位置に対応するように、前記第２の基板上に配置されている、請求項４に記載の光学装置用光源。
【請求項７】
前記第１の基板と前記第２の基板との間には、断熱部材が設けられている、請求項５に記載の光学装置用光源。
【請求項８】
前記断熱部材は、前記第１の基板の下面に設けられている、請求項７に記載の光学装置用光源。
【請求項９】
前記第１及び第２の基板はフレームに組み付けられ、ライン光源ユニットを構成している、請求項２に記載の光学装置用光源。
【請求項１０】
前記フレームは、前記複数の発光素子からの発光を射出するための窓を有する、請求項９に記載の光学装置用光源。
【請求項１１】
前記フレームは、熱伝導性部材によって構成されている、請求項９に記載の光学装置用光源。
【請求項１２】
前記第１の基板と前記第２の基板とを電気的に接続する接続手段を有する、請求項２に記載の光学装置用光源。
【請求項１３】
前記遮光部材は、前記光学対の間に設けられた遮光板である、請求１に記載の光学装置用光源。
【請求項１４】
前記フレームに設けられた窓には、光学変調手段が設けられている、請求項１０に記載の光学装置用光源。
【請求項１５】
前記光学変調手段は、前記フレームの内側に設けられている、請求項１４に記載の光学装置用光源。
【請求項１６】
前記光変調手段は拡散板である、請求項１４に記載の光学装置用光源。
【請求項１７】
前記光学変調手段はレンズである、請求項１４に記載の光学装置用光源。
【請求項１８】
前記発光制御手段は、前記受光素子からの信号に基づいて、前記発光素子への供給電流を制御するスイッチング手段を有する、請求項１に記載の光学装置用光源。
【請求項１９】
前記発光制御手段は、前記発光素子の初期値を設定するための初期値設定手段を有する、請求項１８に記載の光学装置用光源。
【請求項２０】
前記発光素子の発光体はＬＥＤである、請求項１に記載の光学装置用光源。
【請求項２１】
前記発光素子は該発光素子からの光をほぼ平行光線として反射させる反射部材を有している、請求項１に記載の光学装置用光源。
【請求項２２】
前記反射部材は球状の凹面鏡である、請求項２１に記載の光学装置用光源。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光学装置用光源に関する。
背景技術
複数の光源によって、光学装置用光源を構成し、光学装置用光源からの光によって、露光照射を行う装置において、光学装置用光源からの露光量を検出して、光学装置用光源の発光量を一定に保つように制御することが知られている（特開昭６１−２６４３６１）。このような装置では、光学装置用光源からの光量を一定に制御することが大変に困難であった。
特に写真露光装置のような高品質な露光が要求される場合、従来の方法では全体の光量を精度良く一定に保つことは困難であった。
一方、光学装置用光源からの光量を一定に制御するために、複数の光源の配置の仕方、特に光源の配列ピッチに関して検討されることはなかった。
発明の開示
本発明は、正確にＬＥＤ等の発光量の制御を行うことができる光源に関する。
さらに本発明は、複数の発光素子の配列ピッチを規定することによって、光源からの光量分布を精度良く一定に保つことを可能とする光源に関する。
本発明の光学装置用光源によれば、発光素子と、該発光素子の光量を検出する受光素子と、該受光素子の検出光量に応じて前記発光素子の光量を制御する発光制御手段とを備え、前記受光素子は、前記発光素子の側方に配置されて光学対を構成し、該光学対は基板上に複数配置されている。また、前記発光素子及び前記受光素子を有する前記複数の光学対は、ほぼ直線状に並べられて第１の基板上に配置され、前記発光制御手段の各々は、ほぼ直線状に並べられて第２の基板上に配置されている。
また、前記複数の発光素子はピッチＰでほぼ直線状に配置されており、該発光素子が単独発光した場合において、該複数の発光素子が配置される方向における光量分布曲線の半値幅をＷとしたとき、前記ピッチＰと前記半値幅Ｗとの比Ｐ／Ｗは、０．９１≦Ｐ／Ｗ≦１．０１に設定されている。さらに、前記比Ｐ／Ｗを０．９３≦Ｐ／Ｗ≦０．９９に設定してもよい。
また、前記第１の基板と前記第２の基板は重ねて配置されており、前記第１の基板の下方に、前記第２の基板が配置されている。そして、前記発光制御手段は、該発光制御手段が制御する前記光学対の位置に対応するように、前記第２の基板上に配置されている。
また、前記第１の基板と前記第２の基板との間には、断熱部材が設けられており、前記断熱部材は、前記第１の基板の下面に設けられている。
また、前記第１及び第２の基板はフレームに組み付けられ、ライン光源ユニットを構成している。前記フレームは、前記複数の発光素子からの発光を射出するための窓を有し、前記フレームは、熱伝導性部材によって構成されている。
また、前記第１の基板と前記第２の基板とを電気的に接続する接続手段を有している。
また、対応する発光素子以外から前記受光素子への漏洩光を遮断する遮光部材を備えている。前記遮光部材として、前記光学対の間に設けられた遮光板を用いることができる。
また、前記フレームに設けられた窓には、光学変調手段が設けられている。この光学変調手段は、前記フレームの内側に設けられることが好ましい。この光変調手段は拡散板又はレンズとすることができる。
前記発光制御手段は、前記受光素子からの信号に基づいて、前記発光素子への供給電流を制御するスイッチング手段を有する。また、前記発光制御手段は、前記発光素子の初期値を設定するための初期値設定手段を有する。
前記発光素子の発光体はＬＥＤとすることができる。また、前記発光素子は該発光体からの光をほぼ平行光線として反射させる反射部材を有しており、前記反射部材は球状の凹面鏡とすることができる。
発明の効果
複数の発光素子を有する光学装置用光源において、各発光素子の発光光量をそれぞれ個別の受光素子で検出して、予め決められた発光光量になるようにそれぞれ個別の制御回路で制御するようにしたので、きわめて正確に光学装置用光源全体の光量を制御することが可能となった。
さらに、複数の光源の配列ピッチを規定することによって、光源装置から射出される光の光量分布を均一に保つことが可能となった。従って、写真感光材料の露光装置のように高品質かつ高精度な露光が要求される場合であっても全体の光量を精度良く一定に保つことが可能となった。
また、受光素子を発光素子のほぼ側面に配置したので、発光素子からの直接光だけでなく、間接光も受光することが可能となり、十分な受光量を確保することが可能となった。
また、第１の基板に光学対を配置し、第２の基板に光学対を制御するための制御回路を配置した。このように２つの基板を用いる構成を採用したので、制御回路が発熱した場合にも、発生した熱によって光学対が加熱されるのを防止することが可能となった。さらに２つの基板を用いる構成を採用したので、消耗品であるＬＥＤの交換を容易に行うことができる。また、制御回路の交換も容易に行うことができる。
発明の詳細な説明
図１に本発明に係わる光学装置用光源１００の外観図を示す。光学装置用光源１００は、フレーム１１０、第１の基板１２０及び第２の基板１３０等を有する。また、フレーム１１０には、窓１１１が設けられており、窓を介して、後述する発光素子からの光が射出される。
図２は、光学装置用光源１００の概略分解斜視図である。図示されるように、フレネルレンズ１１２及び拡散板１１３が、ネジ１１４によって、金属などの熱伝導性材料から構成されているフレーム１１０の窓１１１の内側に固定されている。また、第１の基板１２０には、発光素子２００と受光素子３００を有する光学対が、ほぼ直線状に２８セット設けられている。したがって、発光素子２００の個数と受光素子３００の個数は同数である。第２の基板１３０には、各光学対を制御するための制御回路４００が、制御する対象の光学対ほぼ真下に位置するようにそれぞれほぼ直線状に配置されている。したがって、光学対の個数と制御回路４００の個数も同数である。また、第１の基板１２０と第２の基板１３０は、スペーサ１３１を介して結合されている。第１の基板と第２の基板側の間には、断熱部材１４０が設けられている。本実施例では、光学対の数は２８であるが、必要に応じて増減することができる。
複数の発光素子２００は、ピッチＰで図中の矢印Ｘ方向にほぼ直線状に配置されている。ここで、発光素子２００の長手方向の幅は７．００ｍｍに、ピッチＰは８．４ｍｍに設定されている。なお、上記長手方向の幅及びピッチＰのサイズは必要に応じて変えることができる。ピッチＰは、矢印Ｘ方向において、隣接した発光素子のそれぞれの中心間の距離である。
図１における、光学装置用光源１００のＡ−Ａ断面図を図３に示す。図３に示すように、発光素子２００は、発光体である緑色（Ｇ色）ＬＥＤ２０１を有している。また、発光素子として、発光体であるＬＥＤに加えて反射部材２０２、例えば球状の凹面鏡を備えることもできる。脚部２０３はＬＥＤ２０１及び反射部材２０２を支持している。本発明で発光素子とは、発光体を有する素子を意味する。従って、反射部材や脚部を有する発光体も本発明の発光素子に含まれる。Ｇ色ＬＥＤ２０１からのＧ光は、主として一旦反射部材２０２の反射面に反射した後に、射出光Ｌｇとして発光素子２００から射出される。発光素子２００から射出された射出光Ｌｇは、拡散板１１３を通過したのち、フレネルレンズ１１２で収束される。なお、本実施例では発光体としてＬＥＤを用いているが、発光光量を制御できる発光体であればＬＥＤ以外の発光体を用いても良い。
フレネルレンズ１１２は、発光素子２００からの射出光Ｌｇを、光源１００が用いられる光学装置の所望の位置に収束させるための光変調手段である。しかし、光学装置用光源１００が用いられる光学装置の用途によっては必須の要素ではない。拡散板１１３は、発光素子２００からの射出光Ｌｇの濃度分布を均一化させるための光学変調手段である。しかし、光源１００が用いられる光学装置の用途によっては、光源１００の必須の要素ではない。光学装置用光源１００に用いる光学変調手段としては、他にＮＤフィルター等がある。
図３に示すように、発光素子２００の上面が平面である場合には、発光素子２００の上面に直接拡散板１１３を接触させるよう配置することも可能である。
受光素子３００は、発光素子２００のほぼ側面に配置されており、Ｇ色ＬＥＤ２０１からの直接光２１０及び、Ｇ色ＬＥＤ２０１から、拡散板１１３で反射された間接光２１１を検出することができるように構成されている。このように、受光素子３００は、発光素子２００のほぼ側面に配置されることによって、直接光だけでなく、間接光も受光することができ、十分な受光量を確保することが可能となる。さらに、光学変調手段であるフレネルレンズ１１２及び拡散板１１３を通過する前の光を受光しているため、光学変調手段による光量の減衰が無い。そのため、より多くの受光量を得ることが可能となる。
また、受光素子３００は、発光素子２００のほぼ側面に配置されていることから、発光素子２００の射出光Ｌｇを遮ることがなく、また発光素子２００と受光素子３００を有する光学対をよりコンパクトに構成することを可能にしている。なお、光学対と制御回路４００とは、それぞれコネクタ１３２によって電気的に接続されている。
図４に、制御回路４００の回路構成の例を示す。制御回路４００において、受光素子３００からの検出出力はアンプ４０１で増幅される。増幅された出力は比較器４０２において、受光素子３００の検出出力と可変抵抗等から構成される初期値設定手段４０４によって設定された初期値とが比較される。そして、比較器４０２の出力に応じて、電流制御手段４０３を制御し、発光素子２００への供給電流を制御する。それによって発光素子の発光光量が初期値に応じた量になるように制御される。なお、図４の回路構成は一例であって、これに限定されるものではない。
また、各制御回路４００の初期値設定は、以下のようにして行う。まず、最初に、全ての発光素子２００を点灯させる。次に、被照射物の受光量がどの箇所においても一定となるように、各発光素子２００の発光量を一定の条件に収めるように設定する。例えば、各発光素子２００の光を光シャッタを経て、感光体へ照射する場合には、光シャッタを全て開き、光シャッタの透過後の透過光量がそれぞれの箇所で一定となるように、あるいは感光体の受光量が一定となるように各発光素子を制御する。この制御された値を初期値とし、制御回路４００に外付けされている初期値設定手段４０４にて初期値の設定を行う。さらに、経時変化あるいは環境温度変化等により、受光素子２００の光量が変化した場合には、比較器４０２及び電力制御手段４０３により、透過光量あるいは受光量が一定となるように受光素子２００への供給電力を制御する。
なお、図３に示すように、光学装置用光源１００は、第１の基板１２０に光学対を配置し、第２の基板１３０に光学対を制御するための制御回路４００を配置して、２つの基板を用いる構成を採用している。このような構成とすることにより、発光素子２００の射出光量Ｌｇを制御するために制御回路４００が発熱した場合にも、発生した熱によって光学対が加熱されるのを防ぐ効果を有する。特に、第１の基板１２０と第２の基板１３０の間、例えば第１の基板１２０の裏面に断熱部材１４０を設けることによって、その効果は高くなる。また、発光素子２００には、寿命があり、適当な周期で交換する必要がある。しかしその場合にも、第１の基板１２０のみを交換することができるので、交換に要する費用が少なくてすむ。さらに、第１の基板１２０と第２の基板１３０を重ねて配置することによって、光学装置用光源１００自体をより小型化することが可能となる。
上述したように、複数の発光素子２００を有する光学装置用光源１００において、各発光素子２００の発光光量をそれぞれ個別の受光素子３００で検出して、予め決められた発光光量になるようにそれぞれ個別の制御回路４００で制御するようにしたので、きわめて正確に光学装置用光源１００の全体の光量を制御することが可能となる。なお、ここでは、Ｇ色ＬＥＤを利用した例について述べたが、Ｇ色ＬＥＤの代りに、赤色（Ｒ色）ＬＥＤ又は青色（Ｂ色）ＬＥＤを用いて、Ｒ光用の光源又はＢ光用の光源とすることができる。
図５に、各光学対間に、遮光部材１５０を配置した例を示す。各受光素子３００は、対応する発光素子２００からの光のみを受光すれば、高い検出精度を得ることができる。しかしながら、各発光素子２００は隣接配置されているため、他の発光素子からの光が漏れ、正確な発光量の検出ができなくなる可能性がある。そこで、各光学対間を遮光する遮光部材１５０を配置した。図５における遮光部材は、１枚の薄い板状の遮光材料を折り曲げ、蛇腹状に構成したものである。しかし、遮光部材はこのような構成に限定されるものではなく、各光学対間を遮光できればよい。
次に、光源１００における発光素子２００のピッチと、複数の発光素子による光量分布について考察する。まず図６を用いて発光素子２００からの射出光Ｌｇの半値幅Ｗ（ｍｍ）について説明する。半値幅Ｗとは、図２の矢印Ｘ方向において、光源２００からの射出光Ｌｇの最大光量を１００％とした場合に、光量が５０％となる部分の幅（ｍｍ）を言う。なお、発光素子２００における半値幅は８．８ｍｍであった。従って、Ｐ（発光素子のピッチ）／Ｗ（半値幅）を対半値幅比率とすると、図２に示す光源１００の場合、前述したようにＰ＝８．４ｍｍなので、対半値幅比率は０．９６となる。また、発光素子２００の長手方向の幅Ｓは、前述したように７．００ｍｍである。
そこで、図２に示すように、２８個の発光素子２００を、ピッチＰ＝８．４ｍｍで配置した光源（サンプル番号４）を作成し、発光素子２００の最上部から所定の距離だけ離れた位置（感光材料上に対応する位置）における光源１００の光量分布を測定した。測定結果を図７に示す。図７の縦軸は％であり、発光素子２００を１つだけ配置した場合に、同じ距離だけ離れた位置における最大光量を１００％とした。また、横軸は、図２の矢印Ｘ方向の位置（ｍｍ）を示している。図７に示すように、測定結果の最大値（ｍａｘ）は１０９．５％、最小値（ｍｉｎ）は１０６．４％であり、ｍｉｎ／ｍａｘ比率は０．９７であった。このｍｉｎ／ｍａｘ比率は、光量分布の均一性を示す目安であると考えられ、その値が１．００に近いほど、光量分布が均一であると考えられる。
さらに、発光素子２００のピッチＰを変更した複数の露光装置（サンプル番号１〜３、及び５〜７）を作成し、前述したサンプル番号４の光源１００と同じ条件で、光量分布を測定してその最大値（ｍａｘ）及び最小値（ｍｉｎ）を測定した。測定結果を以下の表１に示す。
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表１の値に基づき、縦軸にｍｉｎ／ｍａｘ比率を横軸に対半値幅比率をとってグラフにしたものを図８に示す。図８から理解できるように、対半値幅比率が０．９１以上１．０１以下の範囲では、ｍｉｎ／ｍａｘ比率は０．９３以上であって、均一な光量分布であることを示している。さらに、対半値幅比率が、０．９３以上０．９９以下の範囲では、ｍｉｎ／ｍａｘ比率は０．９５以上であって非常に均一な光量分布であることを示している。
即ち、対半値比率（Ｐ／Ｗ）を０．９１以上１．０１以下に設定することによって均一な光量分布を有する光源を提供することが可能となる。さらに、対半値幅比率（Ｐ／Ｗ）を０．９３以上０．９９以下に設定することによって、同じ光源を利用しながら、非常に均一な光量分布を有する光源とすることが可能となる。
本発明による光学装置用光源１００を、写真感光材料を露光するための露光装置１に用いた例を図９に示す。露光装置１には、感光材料を露光するための赤色（Ｒ）光用光源、緑色（Ｇ）光用光源及び青色（Ｂ）光用光源の３つの光源が内蔵されている。各光源からの光は、光シャッタ等の各種画素形成手段を介して感光材料上に照射される。本発明による光学装置用光源１００は、露光装置１において、Ｒ色ＬＥＤを利用して赤色（Ｒ）光用光源に、Ｇ色ＬＥＤを利用して緑色（Ｇ）光用光源に、また青色ＬＥＤを利用して青色（Ｂ）光用光源として採用することが可能である。さらに、３つの光源全てを本発明による光学装置用光源１００としても良いし、一部としても良い。
次に露光装置１を用いた画像形成方法の例について示す。最初に、所望の大きさの感光材料１３を固定する。次に、露光装置１を矢印Ａの方向に移動させながら、各色露光（Ｒ光、Ｇ光及びＢ光）を行うことによって、感光材料１３上にフルカラー画像の潜像１３ａを形成する。潜像形成後、所定の現像等の処理を行うことにより、感光材料１３上にフルカラー画像が発色する。露光装置１は、感光材料１３上を矢印Ａの方向に移動しながら潜像１３ａを形成後、再度ホームポジションに移動し待機する。その後、新たな感光材料１３を配置し、同様の潜像形成のための露光処理を繰り返す。なお、図９では、露光装置１が移動して、感光材料が固定された例を示したが、逆に露光装置１を固定し、感光材料を移動するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明光学装置用光源の外観図である。
図２は、本発明光学装置用光源の概略分解斜視図である。
図３は、本発明光学装置用光源の概略断面図である。
図４は、本発明に用いる制御回路の回路構成を示す図である。
図５は、本発明に用いる遮光部材を示す図である。
図６は、光源の半幅値を説明するための図である。
図７は、本発明光学装置用光源からの光量分布の測定結果を示した図である。
図８は、ｍｉｎ／ｍａｘ比率と対半値幅比率との関係を示す図である。
図９は、露光装置による潜像形成を説明するための図である。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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