JP2001045229A - カラー画像分解読取装置 - Google Patents
カラー画像分解読取装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】分解能が高く且つ製造が容易なカラー画像分解
読取装置を提供する。 【解決手段】画像に線状光L0を照射する照明装置１と、
画像による前記線状光の反射光L1を、回折により３つの
色光LR、LG、LBに分解し各色光を集光状に反射又は透過
させるカラー分解回折光学素子２と、該カラー分解回折
光学素子と前記各色光の集光点との間に各色光に対応し
て配置され、各色光の入射範囲において入射位置に応じ
て設定されたグレーティングベクトルで入射光を回折さ
せ回折光を光センサ４上に線状に結像させる結像補正用
回折光学素子３とを備えたことを特徴とするカラー画像
分解読取装置。
読取装置を提供する。 【解決手段】画像に線状光L0を照射する照明装置１と、
画像による前記線状光の反射光L1を、回折により３つの
色光LR、LG、LBに分解し各色光を集光状に反射又は透過
させるカラー分解回折光学素子２と、該カラー分解回折
光学素子と前記各色光の集光点との間に各色光に対応し
て配置され、各色光の入射範囲において入射位置に応じ
て設定されたグレーティングベクトルで入射光を回折さ
せ回折光を光センサ４上に線状に結像させる結像補正用
回折光学素子３とを備えたことを特徴とするカラー画像
分解読取装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像読取装
置に関し、特に回折光学素子を使用したカラー画像分解
読取装置に関する。
置に関し、特に回折光学素子を使用したカラー画像分解
読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】カラースキャナやカラーファクシミリ等
に使用される、回折光学素子を使用したカラー画像読取
装置としては、例えば、特開平７−３３６４９８号公報
に記載の装置が提案されている。この装置は、光電変換
素子と画像の原稿面との間に、レンズ特性及びミラー特
性を有するホログラム素子を配置することで、原稿の画
像情報を光電変換素子に結像するように構成されてい
る。この装置は、グレーティングレンズの収差が大きい
ため分解能が低く実用に適さない。この公報は、さらに
複数のホログラム素子を使用する形態を記載している
が、これは、レンズ特性や色成分選択機能が異なるホロ
グラム素子を複数使用して、原稿サイズに合わせた読み
取りや色分解を可能にするものであり、分解能を上げる
ものではない。
に使用される、回折光学素子を使用したカラー画像読取
装置としては、例えば、特開平７−３３６４９８号公報
に記載の装置が提案されている。この装置は、光電変換
素子と画像の原稿面との間に、レンズ特性及びミラー特
性を有するホログラム素子を配置することで、原稿の画
像情報を光電変換素子に結像するように構成されてい
る。この装置は、グレーティングレンズの収差が大きい
ため分解能が低く実用に適さない。この公報は、さらに
複数のホログラム素子を使用する形態を記載している
が、これは、レンズ特性や色成分選択機能が異なるホロ
グラム素子を複数使用して、原稿サイズに合わせた読み
取りや色分解を可能にするものであり、分解能を上げる
ものではない。
【０００３】この他、特開平８−４６７４８号公報に記
載された装置が提案されている。この装置は、１次元ブ
レーズド回折格子によりカラー画像からの入射光速を３
つの色光に分解し、各色光が結像に至る光路中にプリズ
ムを置き、各色光の波長の違いによって生じる受光手段
面上の結像位置のズレを補正し、読み取りの高精度化を
図ろうとするものである。しかしながら、この装置は、
波長の違いによる結像位置のズレ（色収差）の補正にプ
リズムを使用しているので、装置全体の寸法が大きくな
ると共に、プリズムの製造に手間とコストが掛かるとい
う欠点があった。また色収差以外の非点収差、球面収
差、歪曲等の波面収差の補正機能がなく、高い読み取り
精度を得難かった。
載された装置が提案されている。この装置は、１次元ブ
レーズド回折格子によりカラー画像からの入射光速を３
つの色光に分解し、各色光が結像に至る光路中にプリズ
ムを置き、各色光の波長の違いによって生じる受光手段
面上の結像位置のズレを補正し、読み取りの高精度化を
図ろうとするものである。しかしながら、この装置は、
波長の違いによる結像位置のズレ（色収差）の補正にプ
リズムを使用しているので、装置全体の寸法が大きくな
ると共に、プリズムの製造に手間とコストが掛かるとい
う欠点があった。また色収差以外の非点収差、球面収
差、歪曲等の波面収差の補正機能がなく、高い読み取り
精度を得難かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、小型で分解能が高く、且つ製造が容易なカラー画像
分解読取装置を提供することを目的とする。
は、小型で分解能が高く、且つ製造が容易なカラー画像
分解読取装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、画
像に線状光を照射する照明装置と、画像による前記線状
光の反射光を、回折により３つの色光に分解し各色光を
集光状に反射又は透過させるカラー分解回折光学素子
と、該カラー分解回折光学素子と前記各色光の集光点と
の間に各色光に対応して配置され、各色光の入射範囲に
おいて入射位置に応じて設定されたグレーティングベク
トルで入射光を回折させ回折光を光センサ上に線状に結
像させる結像補正用回折光学素子とを備えたことを特徴
とするカラー画像分解読取装置により達成される。
像に線状光を照射する照明装置と、画像による前記線状
光の反射光を、回折により３つの色光に分解し各色光を
集光状に反射又は透過させるカラー分解回折光学素子
と、該カラー分解回折光学素子と前記各色光の集光点と
の間に各色光に対応して配置され、各色光の入射範囲に
おいて入射位置に応じて設定されたグレーティングベク
トルで入射光を回折させ回折光を光センサ上に線状に結
像させる結像補正用回折光学素子とを備えたことを特徴
とするカラー画像分解読取装置により達成される。
【０００６】前記線状光の反射光が前記カラー分解回折
光学素子へ入射する角度は、素子平面の垂線に対して４
５度以上８０度以下とするのが望ましい。この角度が４
５度未満だと、カラー分解が充分に行なわれず、結像補
正用回折光学素子の導入が困難となる。また、８０度を
超えると充分な光量を獲得するための素子サイズが長く
なり過ぎるという不都合を生じる。また、前記カラー分
解回折光学素子から原稿までの距離は、原稿幅（線状光
の長さ）と同程度以上とすることが望ましい。この距離
が短くなると、原稿の橋からの光を効率よく結像するこ
とが困難となる。
光学素子へ入射する角度は、素子平面の垂線に対して４
５度以上８０度以下とするのが望ましい。この角度が４
５度未満だと、カラー分解が充分に行なわれず、結像補
正用回折光学素子の導入が困難となる。また、８０度を
超えると充分な光量を獲得するための素子サイズが長く
なり過ぎるという不都合を生じる。また、前記カラー分
解回折光学素子から原稿までの距離は、原稿幅（線状光
の長さ）と同程度以上とすることが望ましい。この距離
が短くなると、原稿の橋からの光を効率よく結像するこ
とが困難となる。
【０００７】
【実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発明の実
施形態について説明する。図１は、本発明の１実施形態
に係るカラー画像分解読取装置の主要部を概略的に示し
ている。図２は、図１に示す装置を光軸に垂直な方向か
ら見た状態を示している。この装置は、照明装置１と、
カラー分解回折光学素子(Color-Splitting Grating Len
s, CSGL)２と、結像補正用回折光学素子(Image-Correct
ing Grating, ICG)３と、駆動装置（図示せず）とを備
えている。
施形態について説明する。図１は、本発明の１実施形態
に係るカラー画像分解読取装置の主要部を概略的に示し
ている。図２は、図１に示す装置を光軸に垂直な方向か
ら見た状態を示している。この装置は、照明装置１と、
カラー分解回折光学素子(Color-Splitting Grating Len
s, CSGL)２と、結像補正用回折光学素子(Image-Correct
ing Grating, ICG)３と、駆動装置（図示せず）とを備
えている。
【０００８】照明装置１は、原稿の画像Ｐに直線状の線
状光Ｌ0を照射する。照射光は、赤（Ｒ）光、緑（Ｇ）
光、青（Ｂ）光のスペクトル成分を含むものとされる。
状光Ｌ0を照射する。照射光は、赤（Ｒ）光、緑（Ｇ）
光、青（Ｂ）光のスペクトル成分を含むものとされる。
【０００９】カラー分解回折光学素子２は、画像Ｐによ
る前記線状光の反射光Ｌ1を、回折により赤緑青(RGB)の
３つの色光LR、LG、LBに分解し各色光を集光状に反射さ
せる。
る前記線状光の反射光Ｌ1を、回折により赤緑青(RGB)の
３つの色光LR、LG、LBに分解し各色光を集光状に反射さ
せる。
【００１０】結像補正用回折光学素子３は、カラー分解
回折光学素子２と前記各色光の集光点との間に各色光に
対応して配置され、各色光の入射範囲において入射位置
に応じて設定されたグレーティングベクトルで入射光を
回折させ回折光を光センサ４上に線状に結像させる。駆
動装置（図示せず）は、上記照明装置１，カラー分解回
折光学素子２、結像補正用回折光学素子３及び光センサ
４を、直線状線状光が延びる方向に垂直に、原稿に沿っ
て移動させる。
回折光学素子２と前記各色光の集光点との間に各色光に
対応して配置され、各色光の入射範囲において入射位置
に応じて設定されたグレーティングベクトルで入射光を
回折させ回折光を光センサ４上に線状に結像させる。駆
動装置（図示せず）は、上記照明装置１，カラー分解回
折光学素子２、結像補正用回折光学素子３及び光センサ
４を、直線状線状光が延びる方向に垂直に、原稿に沿っ
て移動させる。
【００１１】カラー分解回折光学素子２及び結像補正用
回折光学素子３は、以下のように機能する。ここで、図
１及び図２に示すように、３次元空間軸を次のように決
めておく。
回折光学素子３は、以下のように機能する。ここで、図
１及び図２に示すように、３次元空間軸を次のように決
めておく。
【００１２】 ｘ軸：原稿面に平行な水平軸 ｙ軸：原稿面に垂直な水平軸 ｚ軸：原稿面に平行な垂直軸 そして、この直交軸の原点をカラー分解回折光学素子２
の面の中心に取る。
の面の中心に取る。
【００１３】赤緑青の色光の波長λR、λG、λBを各々
0.630μm, 0.525μm, 0.450μmとし、波数を各々krd,
kgr,kblでとすると、これらは以下のように表せる。以
下において、長さの単位はｍｍとする。
0.630μm, 0.525μm, 0.450μmとし、波数を各々krd,
kgr,kblでとすると、これらは以下のように表せる。以
下において、長さの単位はｍｍとする。
【００１４】 ｛λR、λG、λB｝＝｛0.630, 0.525, 0.450｝×10-3 ｛krd,kgr,kb｝＝２π／｛λR、λG、λB｝ カラー分解回折光学素子２には、カラー分解機能及び集
光機能を受け持たせ、結像補正用回折光学素子３には、
結像補正機能を分担させる。このため、カラー分解回折
光学素子２は、入射光Ｌ1を赤緑青に分解し、且つ結像
補正用回折光学素子３の面上に或る程度の広がりを持つ
ように回折させるように設定する。これは、例えば以下
のようにして行なうことができる。
光機能を受け持たせ、結像補正用回折光学素子３には、
結像補正機能を分担させる。このため、カラー分解回折
光学素子２は、入射光Ｌ1を赤緑青に分解し、且つ結像
補正用回折光学素子３の面上に或る程度の広がりを持つ
ように回折させるように設定する。これは、例えば以下
のようにして行なうことができる。
【００１５】カラー分解回折光学素子２から原稿までの
距離f0＝20mm、カラー分解回折光学素子２の開口をax×
ay＝0.5mm×1.0mm、入射角θ0＝70°、出射角θcs＝０
°となるように設定した。
距離f0＝20mm、カラー分解回折光学素子２の開口をax×
ay＝0.5mm×1.0mm、入射角θ0＝70°、出射角θcs＝０
°となるように設定した。
【００１６】カラー原稿上の点(x0, y0, z0)から波長λ
の光のカラー分解回折光学素子面(z=0)上での伝搬ベク
トルVcsinは、次式によって得られる。
の光のカラー分解回折光学素子面(z=0)上での伝搬ベク
トルVcsinは、次式によって得られる。
【００１７】 Vcsin＝k｛x-x0, y-y0｝／[(x-x0)2+(y-y0)2+z0 2]1/2 カラー分解回折光学素子２の設計波長をλcs＝0.525μm
（緑色光）とする。投影倍率を１／４とする場合を考
え、fcs＝５mmとする。カラー分解回折光学素子(z=0)上
での入射光及び回折光の伝搬ベクトルを考えて、カラー
画像分解読取装置のグレーティングベクトルKcsは、次
のように表すことができる。
（緑色光）とする。投影倍率を１／４とする場合を考
え、fcs＝５mmとする。カラー分解回折光学素子(z=0)上
での入射光及び回折光の伝搬ベクトルを考えて、カラー
画像分解読取装置のグレーティングベクトルKcsは、次
のように表すことができる。
【００１８】kcs=kgr fcs=5 Kcs(x, y )=-kcs[x, y]/(x2+y2+fcs 2)1/2-Vcsin(kcs,
0, x, y) 原稿上の位置x0から波数kの光がカラー分解回折光学素
子２に入射した場合、その回折光の伝搬ベクトルVcsdf
は、ベクトルの整合条件から次のようになる。
0, x, y) 原稿上の位置x0から波数kの光がカラー分解回折光学素
子２に入射した場合、その回折光の伝搬ベクトルVcsdf
は、ベクトルの整合条件から次のようになる。
【００１９】回折光の伝搬ベクトルVcsdf(k, x0, x, y)
の[x, y]成分は、 Vcsin(k, x0, x, y)+Kcs(x, y) で表され、z方向成分は、 (k2-｜Vcsin(k, x0, x, y)+Kcs(x, y)｜2)1/2 で表される。
の[x, y]成分は、 Vcsin(k, x0, x, y)+Kcs(x, y) で表され、z方向成分は、 (k2-｜Vcsin(k, x0, x, y)+Kcs(x, y)｜2)1/2 で表される。
【００２０】これらの条件下にカラー分解回折光学素子
２により得られる回折光について、以下に説明する。図
２は、原稿のx0=0mmの箇所において反射されカラー分解
回折光学素子２により回折された光のy-z平面への投影
図である。緑色光λGは、前述の通りz=5mmの箇所で集光
している。そして、赤色光LR及び青色光LBは、図示のよ
うに、波長の相違から集光点をｚ方向にずらせている。
これを各色光についてx-z平面への投影で見たもの
が、図４〜６である。図４〜６は、各色光は、原稿上の
点(x0=0, 2, 4, 6, 8, 10mm)で反射されカラー分解回折
光学素子２により回折された光を投影したものである。
図４は、緑色光LGの投影であり、原稿面のx0=0mmの箇所
で反射された光の回折光は、z=5mmの箇所で１点に集光
している。そして、原稿面での反射箇所がx0=0mmから離
れるほど、集光位置がz面に近づいている。
２により得られる回折光について、以下に説明する。図
２は、原稿のx0=0mmの箇所において反射されカラー分解
回折光学素子２により回折された光のy-z平面への投影
図である。緑色光λGは、前述の通りz=5mmの箇所で集光
している。そして、赤色光LR及び青色光LBは、図示のよ
うに、波長の相違から集光点をｚ方向にずらせている。
これを各色光についてx-z平面への投影で見たもの
が、図４〜６である。図４〜６は、各色光は、原稿上の
点(x0=0, 2, 4, 6, 8, 10mm)で反射されカラー分解回折
光学素子２により回折された光を投影したものである。
図４は、緑色光LGの投影であり、原稿面のx0=0mmの箇所
で反射された光の回折光は、z=5mmの箇所で１点に集光
している。そして、原稿面での反射箇所がx0=0mmから離
れるほど、集光位置がz面に近づいている。
【００２１】図５は、赤色光LRの投影であり、原稿面の
x0=0mmの箇所で反射された光の回折光の集光点は、緑色
光LG場合よりｚ面に近づいており、原稿面での反射箇所
がx0=0mmから離れるとさらに集光位置がz面に近づくと
いうように変化している。
x0=0mmの箇所で反射された光の回折光の集光点は、緑色
光LG場合よりｚ面に近づいており、原稿面での反射箇所
がx0=0mmから離れるとさらに集光位置がz面に近づくと
いうように変化している。
【００２２】図６は、青色光LBの投影であり、原稿面の
x0=0mmの箇所で反射された光の回折光の集光点は、緑色
光LG場合よりｚ面から遠ざかっており、原稿面での反射
箇所がx0=0mmから離れると集光位置がz面に近づくよう
に変化している。
x0=0mmの箇所で反射された光の回折光の集光点は、緑色
光LG場合よりｚ面から遠ざかっており、原稿面での反射
箇所がx0=0mmから離れると集光位置がz面に近づくよう
に変化している。
【００２３】これらの回折光をz=fcs平面(z=5mmにおけ
るx-y平面)で見たものが、図７である。図から明らかな
ように、x0=0mmの箇所で反射された光の緑色回折光が一
点に集光している以外は、色分解された回折光は、z=f
cs平面で大きく広がっている。この広がりの内、x軸方
向の広がりは空間分解能の低下を意味し、y軸方向の広
がりはカラー分解能の低下を意味している。図７では、
広がりの大きなもの（赤色回折光のx0=0から最も遠いも
の）は、径が0.5ｍｍ程度に達している。ここでは、１
／４縮尺光学系を考えているので、z=fcs平面でのこの
広がりは、原稿面では2ｍｍ程度の大きさに相当する。
したがって、このz=fcs平面にＣＣＤ等の光センサ面を
設置したとすると、約12.5dpi(dot per inch)の分解能
しか得られないことになる。
るx-y平面)で見たものが、図７である。図から明らかな
ように、x0=0mmの箇所で反射された光の緑色回折光が一
点に集光している以外は、色分解された回折光は、z=f
cs平面で大きく広がっている。この広がりの内、x軸方
向の広がりは空間分解能の低下を意味し、y軸方向の広
がりはカラー分解能の低下を意味している。図７では、
広がりの大きなもの（赤色回折光のx0=0から最も遠いも
の）は、径が0.5ｍｍ程度に達している。ここでは、１
／４縮尺光学系を考えているので、z=fcs平面でのこの
広がりは、原稿面では2ｍｍ程度の大きさに相当する。
したがって、このz=fcs平面にＣＣＤ等の光センサ面を
設置したとすると、約12.5dpi(dot per inch)の分解能
しか得られないことになる。
【００２４】そこで、本発明においては、以下のように
してこの問題を解決した。先ず、カラー分解回折光学素
子２の緑色光についての集光距離をfcs=15mmとする。カ
ラー分解回折光学素子に関する他の点は、前述のものと
同一としている。そして、カラー分解回折光学素子２と
各回折光の集光点との間に結像補正用回折光学素子を配
置してその回折光を光センサ上に線状に結像させるよう
にした。
してこの問題を解決した。先ず、カラー分解回折光学素
子２の緑色光についての集光距離をfcs=15mmとする。カ
ラー分解回折光学素子に関する他の点は、前述のものと
同一としている。そして、カラー分解回折光学素子２と
各回折光の集光点との間に結像補正用回折光学素子を配
置してその回折光を光センサ上に線状に結像させるよう
にした。
【００２５】図８は、原稿のx0=0mmの箇所において反射
されカラー分解回折光学素子２により回折された光のy-
z平面への投影図である。回折光は、緑色光LG、赤色光L
R及び青色光LBにカラー分解されているが、回折光学素
子２の集光距離をfcs=15mmに設定したので、図の範囲(0
〜6mm)には集光点は表れていない。これは、図９に示す
ように、原稿のx0=10mmの箇所において反射されカラー
分解回折光学素子２により回折された光のy-z平面への
投影においても同様である。
されカラー分解回折光学素子２により回折された光のy-
z平面への投影図である。回折光は、緑色光LG、赤色光L
R及び青色光LBにカラー分解されているが、回折光学素
子２の集光距離をfcs=15mmに設定したので、図の範囲(0
〜6mm)には集光点は表れていない。これは、図９に示す
ように、原稿のx0=10mmの箇所において反射されカラー
分解回折光学素子２により回折された光のy-z平面への
投影においても同様である。
【００２６】これらの各色の回折光をx-z平面への投影
で見たものが、図１０〜１２である。図１０〜１２は、
前述の図４〜６に対応するものであり、原稿上の点(x0=
0, 2, 4, 6, 8, 10mm)で反射されカラー分解回折光学素
子２により回折・分解された緑色光LG、赤色光LR、青色
光LBをx-z平面へ投影したものである。図から明らかな
ように、回折光学素子２の集光距離をfcs=15mmに設定し
たので、原稿におけるx0=0〜10mmいずれの箇所で反射さ
れカラー分解回折光学素子により回折された光も、図の
範囲(0〜6mm)には集光点は表れていない。
で見たものが、図１０〜１２である。図１０〜１２は、
前述の図４〜６に対応するものであり、原稿上の点(x0=
0, 2, 4, 6, 8, 10mm)で反射されカラー分解回折光学素
子２により回折・分解された緑色光LG、赤色光LR、青色
光LBをx-z平面へ投影したものである。図から明らかな
ように、回折光学素子２の集光距離をfcs=15mmに設定し
たので、原稿におけるx0=0〜10mmいずれの箇所で反射さ
れカラー分解回折光学素子により回折された光も、図の
範囲(0〜6mm)には集光点は表れていない。
【００２７】結像補正用回折光学素子３は、大きさが6m
m(x軸方向)×3mmであり、その中心部がカラー分解回折
光学素子２に対し、5mmの距離に位置し、y-z平面におい
て該中心部回りに４０°傾斜するように配置されてい
る。カラー分解回折光学素子２による各回折光を、この
結像補正用回折光学素子３の面で見たものが、図１３で
ある。図に見られるように、この面において回折光は、
緑色光LG、赤色光LR及び青色光LBのy軸方向に分離した
帯状をなし、x0=0〜10mmの各箇所に対応する回折光は一
点に集光されることなく、各々或る広がりを持ってい
る。
m(x軸方向)×3mmであり、その中心部がカラー分解回折
光学素子２に対し、5mmの距離に位置し、y-z平面におい
て該中心部回りに４０°傾斜するように配置されてい
る。カラー分解回折光学素子２による各回折光を、この
結像補正用回折光学素子３の面で見たものが、図１３で
ある。図に見られるように、この面において回折光は、
緑色光LG、赤色光LR及び青色光LBのy軸方向に分離した
帯状をなし、x0=0〜10mmの各箇所に対応する回折光は一
点に集光されることなく、各々或る広がりを持ってい
る。
【００２８】結像補正用回折光学素子３は、この広がり
を持った回折光を入射光とし、これを回折させ回折光を
ＣＣＤ等の光センサ４上に線状に結像させる。このた
め、結像補正用回折光学素子３のグレーティングベクト
ルKicは、次のように決められる。すなわち、光センサ
への投影倍率をMとする場合、原稿上の物点(x0, y0,
z0)で反射されてカラー分解回折光学素子２のｙ軸上で
回折された光線が結像補正用回折光学素子３と交わる点
を考える。そして、その交点におけるグレーティングベ
クトルKicが、結像補正用回折光学素子３への入射光を
光センサ４上の像点(-Mx0, yccd, zccd)への光線に偏向
させるように定める。
を持った回折光を入射光とし、これを回折させ回折光を
ＣＣＤ等の光センサ４上に線状に結像させる。このた
め、結像補正用回折光学素子３のグレーティングベクト
ルKicは、次のように決められる。すなわち、光センサ
への投影倍率をMとする場合、原稿上の物点(x0, y0,
z0)で反射されてカラー分解回折光学素子２のｙ軸上で
回折された光線が結像補正用回折光学素子３と交わる点
を考える。そして、その交点におけるグレーティングベ
クトルKicが、結像補正用回折光学素子３への入射光を
光センサ４上の像点(-Mx0, yccd, zccd)への光線に偏向
させるように定める。
【００２９】この例においては、光センサ４として使用
する線状光センサは、以下の位置(Y-Z座標）に配置し
た。
する線状光センサは、以下の位置(Y-Z座標）に配置し
た。
【００３０】 青色光検出用：(ycB, zcB)=(3.1mm, 2.8mm) 緑色光検出用：(ycG, zcG)=(2.4mm, 2.6mm) 赤色光検出用：(ycR, zcR)=(1.4mm, 2.3mm) 図１４は、図７に示したz=fcs面における緑色光の回折
光に対応するもので、その面に設置された結像補正用回
折光学素子３により回折され光センサ面（x-y'平面：y'
軸はy軸から約４０°、すなわち結像補正用回折光学素
子の平面とほぼ同じ角度傾いている。）に結像された像
を示している。したがって、図１４の６個の点は、原稿
面のx0=0, 2, 4, 6, 8, 10mmの線状光反射箇所に対応し
ている。図１５は、図１４の左端(x0=10mm)の点像を拡
大したものである。この点像の広がりは最大で約５μm
である。これは投影倍率を４倍としたときに、線状光線
による読み取りラインでは２０μmに相当し、分解能で
は約1200dpiとなる。図１６は、図１４の右端(x0=0)の
点像を拡大したものである。この点像の広がりは約５μ
mであり、これは、投影倍率を４倍としたときに、約120
0dpiの分解能に相当する。
光に対応するもので、その面に設置された結像補正用回
折光学素子３により回折され光センサ面（x-y'平面：y'
軸はy軸から約４０°、すなわち結像補正用回折光学素
子の平面とほぼ同じ角度傾いている。）に結像された像
を示している。したがって、図１４の６個の点は、原稿
面のx0=0, 2, 4, 6, 8, 10mmの線状光反射箇所に対応し
ている。図１５は、図１４の左端(x0=10mm)の点像を拡
大したものである。この点像の広がりは最大で約５μm
である。これは投影倍率を４倍としたときに、線状光線
による読み取りラインでは２０μmに相当し、分解能で
は約1200dpiとなる。図１６は、図１４の右端(x0=0)の
点像を拡大したものである。この点像の広がりは約５μ
mであり、これは、投影倍率を４倍としたときに、約120
0dpiの分解能に相当する。
【００３１】図１７は、前記と同様に光センサ面に結像
した赤色光の回折像を示している。したがって、前述と
同様に図１７の６個の点は、原稿面のx0=0, 2, 4, 6,
8, 10mmの線状光反射箇所に対応している。図１８及び
図１９は、図１７の各々左端及び右端の点像を拡大した
ものである。これらの点像の広がりは最大で約２０μm
である。これは投影倍率を４倍としたときに、線状光線
による読み取りラインでは８０μmに相当し、分解能で
は約300dpiとなる。分解能に相当する。
した赤色光の回折像を示している。したがって、前述と
同様に図１７の６個の点は、原稿面のx0=0, 2, 4, 6,
8, 10mmの線状光反射箇所に対応している。図１８及び
図１９は、図１７の各々左端及び右端の点像を拡大した
ものである。これらの点像の広がりは最大で約２０μm
である。これは投影倍率を４倍としたときに、線状光線
による読み取りラインでは８０μmに相当し、分解能で
は約300dpiとなる。分解能に相当する。
【００３２】図２０は、前記と同様に光センサ面に結像
した青色光の回折像を示している。図２１及び図２２
は、図２０の各々左端及び右端の点像を拡大したもので
ある。これらの点像の広がりは最大で約１０μmであ
る。これは投影倍率を４倍としたときに、線状光線によ
る読み取りラインでは４０μmに相当し、分解能では約6
00dpiとなる。
した青色光の回折像を示している。図２１及び図２２
は、図２０の各々左端及び右端の点像を拡大したもので
ある。これらの点像の広がりは最大で約１０μmであ
る。これは投影倍率を４倍としたときに、線状光線によ
る読み取りラインでは４０μmに相当し、分解能では約6
00dpiとなる。
【００３３】以上は、本発明の原理を解説するために、
原稿面に照射される直線状光の代表点６個を取り上げて
説明したが、実際上は線状光の反射光を受けて、カラー
分解回折光学素子は連続した線状のカラー分解回折光を
生じ、その回折光を受けて結像補正用回折光学素子は連
続した線状の結像を光センサ上に生じる。そして、各色
光の線状結像におけるｘ軸座標点は、投影倍率を掛けた
線状光のｘ軸座標点に対応する。したがって、光センサ
上の各色光の光強度から、走査線上の原稿の色情報（赤
緑青の各色成分の光量）を得ることができる。
原稿面に照射される直線状光の代表点６個を取り上げて
説明したが、実際上は線状光の反射光を受けて、カラー
分解回折光学素子は連続した線状のカラー分解回折光を
生じ、その回折光を受けて結像補正用回折光学素子は連
続した線状の結像を光センサ上に生じる。そして、各色
光の線状結像におけるｘ軸座標点は、投影倍率を掛けた
線状光のｘ軸座標点に対応する。したがって、光センサ
上の各色光の光強度から、走査線上の原稿の色情報（赤
緑青の各色成分の光量）を得ることができる。
【００３４】なお、以上の説明では、カラー分解回折光
学素子及び結像補正用回折光学素子とも反射型のもので
説明したが、本発明は、いずれか一方又は双方の回折光
学素子を透過型とすることもできる。透過型の回折光学
素子は、配置の自由度が大きいという利点を有する。そ
の反面、高い効率を得るためにはグレーティングの溝深
さを大きくしなければならず、作製に困難を伴う。ま
た、グレーティングを形成する基板の屈折率の波長依存
性や基板裏側での屈折の影響を考慮しなければならず、
設計が複雑化する。
学素子及び結像補正用回折光学素子とも反射型のもので
説明したが、本発明は、いずれか一方又は双方の回折光
学素子を透過型とすることもできる。透過型の回折光学
素子は、配置の自由度が大きいという利点を有する。そ
の反面、高い効率を得るためにはグレーティングの溝深
さを大きくしなければならず、作製に困難を伴う。ま
た、グレーティングを形成する基板の屈折率の波長依存
性や基板裏側での屈折の影響を考慮しなければならず、
設計が複雑化する。
【００３５】また、光センサ平面における結像ラインを
直線のみならず曲線とすることもできる。その場合は、
曲線状に配置された光センサを必要とするが、球面収差
が緩和されて、より高い分解能を得ることができる。
直線のみならず曲線とすることもできる。その場合は、
曲線状に配置された光センサを必要とするが、球面収差
が緩和されて、より高い分解能を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るカラー画像
分解読取装置によれば、画像に線状光を照射し、その反
射光を、カラー分解回折光学素子により３つの色光に回
折・分解し各色光を集光状に反射又は透過させ、各色光
の集光点までの位置に各色光に対応して配置された結像
補正用回折光学素子が、各色光の入射範囲において入射
位置に応じて設定されたグレーティングベクトルで入射
光を回折させ回折光を光センサ上に線状に結像させる。
したがって、回折光学素子でカラー分解及び結像を行な
うことができ、これにより分解能の高い装置を容易に安
価に製造することが可能となる。また、これらの回折光
学素子のグレーティングベクトルを調整することによ
り、色収差の他、非点収差、球面収差、歪曲等の波面収
差の補正を行なうこともでき、高い分解能を得やすい。
分解読取装置によれば、画像に線状光を照射し、その反
射光を、カラー分解回折光学素子により３つの色光に回
折・分解し各色光を集光状に反射又は透過させ、各色光
の集光点までの位置に各色光に対応して配置された結像
補正用回折光学素子が、各色光の入射範囲において入射
位置に応じて設定されたグレーティングベクトルで入射
光を回折させ回折光を光センサ上に線状に結像させる。
したがって、回折光学素子でカラー分解及び結像を行な
うことができ、これにより分解能の高い装置を容易に安
価に製造することが可能となる。また、これらの回折光
学素子のグレーティングベクトルを調整することによ
り、色収差の他、非点収差、球面収差、歪曲等の波面収
差の補正を行なうこともでき、高い分解能を得やすい。
【図１】本発明の１実施形態に係るカラー画像分解読取
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図２】図１に示した装置の作用を示す説明図である。
【図３】カラー分解回折光学素子による回折光の１形態
のy-z平面への投影図である。
のy-z平面への投影図である。
【図４】図２の回折光中、緑色光のx-z平面への投影図
である。
である。
【図５】図２の回折光中、赤色光のx-z平面への投影図
である。
である。
【図６】図２の回折光中、青色光のx-z平面への投影図
である。
である。
【図７】図４，５，６の回折光のx-y平面(z=5)との交点
を示す図である。
を示す図である。
【図８】本発明に係る装置におけるカラー分解回折光学
素子による回折光の１形態のy-z平面への投影図であ
る。
素子による回折光の１形態のy-z平面への投影図であ
る。
【図９】カラー原稿の他の点での反射光について示す図
８に対応する投影図である。
８に対応する投影図である。
【図１０】図８の回折光中、緑色光のx-z平面への投影
図である。
図である。
【図１１】図８の回折光中、赤色光のx-z平面への投影
図である。
図である。
【図１２】図８の回折光中、青色光のx-z平面への投影
図である。
図である。
【図１３】図９，１０，１１の回折光の結像補正用回折
光学素子との交点を示す図である。
光学素子との交点を示す図である。
【図１４】結像補正用回折光学素子による緑色回折光の
光センサ平面での点像を示す図である。
光センサ平面での点像を示す図である。
【図１５】図１４におけるx0=10での点像の拡大図であ
る。
る。
【図１６】図１４におけるx0=0での点像の拡大図であ
る。
る。
【図１７】結像補正用回折光学素子による赤色回折光の
光センサ平面での点像を示す図である。
光センサ平面での点像を示す図である。
【図１８】図１７におけるx0=10での点像の拡大図であ
る。
る。
【図１９】図１７におけるx0=0での点像の拡大図であ
る。
る。
【図２０】結像補正用回折光学素子による青色回折光の
光センサ平面での点像を示す図である。
光センサ平面での点像を示す図である。
【図２１】図２０におけるx0=10での点像の拡大図であ
る。
る。
【図２２】図２０におけるx0=0での点像の拡大図であ
る。
る。
１ 照明装置 ２ カラー分解回折光学素子 ３ 結像補正用回折光学素子 ４ 光センサ L0 線状光 LR 赤色回折光 LG 緑色回折光 LB 青色回折光
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA04 AA50 AA58 5B047 AA01 AB02 AB04 BB02 BC05 BC09 BC16 CA13 CA17 CA19 CB08 5C072 AA01 BA19 CA07 DA04 DA10 DA20 DA21 EA05 FA05
Claims (2)
- 【請求項１】 画像に線状光を照射する照明装置と、画
像による前記線状光の反射光を、回折により３つの色光
に分解し各色光を集光状に反射又は透過させるカラー分
解回折光学素子と、該カラー分解回折光学素子と前記各
色光の集光点との間に各色光に対応して配置され、各色
光の入射範囲において入射位置に応じて設定されたグレ
ーティングベクトルで入射光を回折させ回折光を光セン
サ上に線状に結像させる結像補正用回折光学素子とを備
えたことを特徴とするカラー画像分解読取装置。 - 【請求項２】 前記照明装置の前記線状光を該線状光の
延びる方向に垂直に走査させ、画像による前記線状光の
反射光に追随するように前記カラー分解回折光学素子及
び結像補正用回折光学素子を連動させる駆動装置を備え
たことを特徴とする請求項１に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11218006A JP2001045229A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | カラー画像分解読取装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11218006A JP2001045229A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | カラー画像分解読取装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001045229A true JP2001045229A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=16713161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11218006A Pending JP2001045229A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | カラー画像分解読取装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001045229A (ja) |
-
1999
- 1999-07-30 JP JP11218006A patent/JP2001045229A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031031 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040129 |