JP3050999B2 - カラーイメージセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、テキストある
いは画像のカラー原稿情報を一連の電気信号に変換入力
するカラーイメージセンサに関するものであり、特にワ
ークステーション等の情報機器に接続され、カラー原稿
の読み取りを行うカラーイメージスキャナに好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般にカラーイメージセンサは、個別の
三原色光源から発せられる光を時分割的に原稿上に照射
し、それぞれの光に対する原稿の明暗分布像を光電変換
素子上に結像することによって、この像の電気信号化入
力を行う形式のイメージスキャナに用いられている。

【０００３】従来のカラーイメージセンサは、図１３の
如く、読み取り原稿１を照明する赤色，緑色，青色の三
原色照明光の光源として、読み取り原稿１の最大幅に適
応する長さの発光部を有する三本の円筒型蛍光管２Ｒ，
２Ｇ，２Ｂを備えている。

【０００４】この蛍光管２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、反射型原
稿を読み取る場合には、透明ガラス製の原稿ステージ３
の裏側の図１３に示す実線の位置に、透過型原稿を読み
取る場合には、原稿ステージ３上に密着して載置された
読み取り原稿１の上方の図１３に示す点線の位置に設置
されている。

【０００５】各蛍光管２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの読み取り原稿
に対向する側には、赤色，緑色，青色の波長帯域の光を
透過する特性を有する光学フィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが
取り付けられている。

【０００６】また、蛍光管２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの光学フィ
ルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが取り付けられている光取り出し
方向以外の表面には、黒色の遮光性テープ５が張り付け
られており、光学フィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを透過しな
い光が外部へ発せられるのを抑えている。

【０００７】これら三本の蛍光管２Ｒ，２Ｇ，２Ｂおよ
び光学フィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、それぞれの蛍光管
２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから発せられる三原色光が原稿ステー
ジ３上に密着して載置された読み取り原稿１のライン状
の読み取り領域にそれぞれ所定の光量を得られるよう設
置されている。

【０００８】また、蛍光管２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから発せら
れる照射光は、それぞれ図２に実線で示した発光波長を
有し、光学フィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、それぞれ図２
に二点鎖線で示した赤色，緑色，青色の波長帯域の光を
透過する波長透過特性を有する。

【０００９】このため、蛍光管２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから発
せられる光がそれぞれに対応する光学フィルタ４Ｒ，４
Ｇ，４Ｂを透過することにより、可視光波長域において
図３に示すような波長特性を有するカラーイメージ像の
読み取りに必要な三原色の照明光が得られる。

【００１０】この三原色の照明光によって照明された読
み取り原稿１のライン領域の濃淡像は、原稿像ミラー６
ａ〜６ｃを経て可視光透過光学フィルター７を透過した
後、結像レンズセット８によってラインＣＣＤ等のライ
ン光電変換素子９上に結像される。可視光透過光学フィ
ルタ７は、図２に点線で示した波長透過特性を有してお
り、可視光以外の光の光電変換素子９への入射を低減す
る。

【００１１】なお、三本の蛍光管２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、
高周波点灯回路によって順次点灯が繰り返され、図４に
示すタイミングで高速に点灯が切り替えられており、光
電変換素子９は、各光源の点灯に同期して三原色照明に
おける原稿１のライン領域の濃淡像データの取り込みを
行う。

【００１２】そして、原稿１の載置された原稿ステージ
３を、蛍光管２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの点灯周期と比較してゆ
っくりとした一定の速度で走査方向（図１３のＸ方向）
へ移動させ、ライン領域の濃淡像を繰り返し光電変換素
子９に入力することにより、二次元原稿の読み取りを行
う。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来のカラーイメージ
センサにおいては、読み取り原稿１に対して照射される
三色の照明光の照射角度が異なる。このため、図１４の
如く、原稿ステージ３上の原稿１に折り目や綴じ目等に
よって原稿ステージ３に密着しない部分があると、この
原稿１の読み取りを行うとき、原稿ステージ３に密着し
ない部分において三色の照明光の照射位置にずれが生
じ、読み取りの対象となるライン領域において各照明光
に対して予め設定されている光量バランスが崩れ、入力
像に色ずれを生じる欠点があった。

【００１４】本発明は、上記に鑑み、三色の照明光を同
一の角度で原稿に照射するカラーイメージセンサを提供
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、個別の三原色光源からそれぞれ発せられる光を原
稿に照射し、光が照射された領域の原稿の像を光電変換
素子上に結像するカラーイメージセンサにおいて、三原
色光源から発せられるそれぞれの光を同一の角度で原稿
面の所定の領域に照射するよう導く導光手段を備えたも
のである。

【００１６】導光手段に、三原色光源から発せられる各
光を光出射面に導く透光性媒質からなる光ガイドが設け
られている。

【００１７】

【００１８】そして、光ガイドの光入射面あるいは光出
射面に、特定の波長帯域の光を透過，吸収あるいは反射
する特性を有する光学フィルタが設けられたものであ
る。

【００１９】また、光ガイドの一部もしくは全体を特定
の波長領域の光を吸収する特性を有する材料にて形成し
たものである。

【００２０】また、光ガイドの表面に、光ガイド内部の
光を光出射面方向に反射させる反射鏡が設けられたもの
である。

【００２１】また、光ガイドの表面の一部が、光出射面
から出る光を指向させる集光体となっている。

【００２２】また、光ガイドの光入射面あるいは光出射
面に、光の透過位置によって透過率の異なる光学フィル
タが設けられたものである。

【００２３】

【００２４】

【作用】上記課題解決手段において、導光手段に光ガイ
ドを用いる場合、個別の光源から発せられたそれぞれの
照射光は、透光性媒質で形成された光ガイド内部に入射
する。このとき、各照射光は、光ガイドに設けられた各
種光学フィルタにより、その波長帯域が選択されて赤，
緑，青色の発光波長特性を有するカラーイメージ像の読
み取りに適した照明光となる。

【００２５】この照明光は、光ガイドの透明壁面あるい
は光ガイドに設けられた反射鏡によって反射することに
より、ガイド内部に閉じ込められ、光ガイド内部を伝搬
して進行方向に整合される。そして、各照明光は、集光
体により指向性が高められて、出射面から同じ角度にて
出射され、原稿を効率よく照明する。

【００２６】このように、光ガイドにおける光閉じ込め
効果は、照明光の拡散を抑え、所定の照明領域における
光の利用効率を向上させる。

【００２７】また、光ガイドに、光学フィルタ，反射鏡
および集光体を一体的に設けたり、光ガイドそのものを
光学フィルタ効果を有する透光性材料によって形成する
構造は、光の利用効率を向上させるための部材を光ガイ
ドに一体的に形成することを可能とし、製造工程の簡素
化および品質の均一化を容易にする。

【００２８】また、導光手段に光ガイドを用いない場
合、透過率（反射率）に波長依存性を有する光学フィル
タと特定の発光波長に対応した領域に反射あるいは透過
特性を有する光学フィルタとを組み合わせて、個別の光
源から発せられたそれぞれの照射光を透過あるいは反射
させることによって、光の進行方向の整合および発光波
長の選択を行う。

【００２９】

【実施例】＜第一実施例＞図１は本発明の第一実施例の
カラーイメージセンサの構成図、図２は三原色蛍光管お
よび色素光学フィルタのスペクトル特性を示す図、図３
は三原色照明光の波長特性を示す図、図４は三本の蛍光
管の点灯タイミングチャートである。

【００３０】第一実施例のカラーイメージセンサは、図
１の如く、赤色，緑色，青色の三原色照明光の光源であ
る三本の円筒型蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃから発せ
られるそれぞれの光を原稿ステージ２２に載置された原
稿２３に照射する照明光学系Ａと、三原色照明光を原稿
２３のライン領域に照射することにより生じた濃淡像
（原稿像）の電気信号化入力を行うライン光電変換素子
２５（例えばラインＣＣＤ）上に結像する読み取り光学
系Ｂとからなる。

【００３１】前記照明光学系Ａは、前記蛍光管２１ａ，
２１ｂ，２１ｃと、該蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃか
ら発せられるそれぞれの光を同一の角度で原稿２３に導
く導光手段２４とからなる。

【００３２】前記三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ
は、原稿ステージ２２の下方にそれぞれ平行に配され、
直径１０ｍｍで、読み取り原稿１の最大幅に適応する長
さ（Ａ３サイズ対応：３４０ｍｍ）を有している。ま
た、この三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、図２
（ａ），（ｂ），（ｃ）の実線で示すようにそれぞれ赤
色，緑色，青色の波長帯域に発光波長のピークを有する
発光波長特性を有するものが用いられている。

【００３３】前記導光手段２４は、三本の蛍光管２１
ａ，２１ｂ，２１ｃからの照射光を進行方向に整合する
光ガイド２７と、該光ガイド２７のそれぞれの光入射面
２７ａ，２７ｂ，２７ｃに配され赤色，緑色，青色の波
長帯域の光を透過させる色素光学フィルタ２８ａ，２８
ｂ，２８ｃと、光ガイド２７の光出射面２７ｄに配され
光の透過位置によって透過率の異なるＮＤ光学フィルタ
２９とを備えている。

【００３４】前記光ガイド２７は、透明のアクリル樹脂
（屈折率：１．４９）を用いて射出成形法によって形成
され、一本のガイドが三本に分岐した形状で、三本の蛍
光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃにそれぞれ対向配置された
三つの光入射面２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、該光入射面
２７ａ，２７ｂ，２７ｃからの光が出射される一つの光
出射面２７ｄとを有している。

【００３５】前記色素光学フィルタ２８ａ，２８ｂ，２
８ｃは、それぞれ図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）の二点
鎖線で示す透過特性を有する。赤色の透過特性を有する
光学フィルタ２８ａは、蛍光管２１ａに対向する光ガイ
ド２７の光入射面２７ａ上に色素を含む顔料インクを印
刷することによって形成されている。また、緑色および
青色の透過特性を有する光学フィルタ２８ｂ，２８ｃ
は、蛍光管２１ｂ，２１ｃに対向する光ガイド２７の光
入射面２７ｂ，２７ｃ上に誘導体薄膜を多層蒸着するこ
とによって形成されている。

【００３６】前記ＮＤ光学フィルタ２９は、光ガイド２
７の光出射面２７ｄに一体的に印刷され、その長手方向
の中央部の光透過率を端部の光透過率より低くして、原
稿２３のライン領域の中央部の照度を端部より暗く照明
するよう設定されている。

【００３７】なお、光ガイド２７の光入射面２７ａ，２
７ｂ，２７ｃおよび光出射面２７ｄへの各種光学フィル
タの設置方法は、個々にガラス基板等に形成されたこれ
らの光学フィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃを、光ガイド
２７の所定の部分に張り付けるオーソドックスな方法を
用いてもよい。

【００３８】また、光ガイド２７の光出射面２７ｄにＮ
Ｄ光学フィルタ２９を配する構造に代えて、光入射面２
７ａ，２７ｂ，２７ｃの各色素光学フィルタ２８ａ，２
８ｂ，２８ｃをＮＤ光学フィルタ２９の透過率補正機能
を加えた構造にしてもよい。三本の蛍光管２１ａ，２１
ｂ，２１ｃおよび光ガイド２７は、光ガイド２７の光出
射面２７ｄを除いて遮光性のケース３０に内装されてお
り、三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃから光ガイド
２７に入力されない光の漏れを防止している。

【００３９】前記読み取り光学系Ｂは、原稿２３のライ
ン状領域の原稿像を反射させる三個の反射ミラー３１
ａ，３１ｂ，３１ｃと、該反射ミラー３１ａ，３１ｂ，
３１ｃを経た原稿像をラインＣＣＤ２５上へ約１／５倍
に縮小結像する結像用レンズセット３２とからなる。

【００４０】該結像用レンズセット３２には、図２の
（ａ）の点線で示す分光透過特性を有する可視光透過光
学フィルタ３３が配されている。この可視光透過光学フ
ィルタ３３の分光透過特性と、蛍光管２１ａ，２１ｂ，
２１ｃの発光波長特性および光学フィルタ２８ａ，２８
ｂ，２８ｃの透過特性と併せて、図３に示した波長を有
する三原色光の照明を可能にし、この照明光によりカラ
ーイメージ像の読み取りに必要な原稿像を得ている。

【００４１】また、結像用レンズセット３２によってラ
インＣＣＤ２５上に結像される原稿像の明るさは、一般
的に光軸から遠い周辺部ほど暗くなるといった明るさの
不均一が生じる。しかしながら、原稿像が結像用レンズ
セット３２に至る前段階において、照射光がＮＤ光学フ
ィルタ２９を透過することにより、原稿像の中央部が端
部より暗くなっている。このため、原稿像が結像用レン
ズセット３２を通過するときには、明るさが均一とな
り、レンズ特性に起因する明るさの不均一性を光学的に
補正できる。

【００４２】上記構成において、三本の蛍光管２１ａ，
２１ｂ，２１ｃは、高周波点灯回路によって図４に示す
タイミングにて順次点灯が繰り返される。

【００４３】この三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ
から発せられた照射光は、それぞれ対向する色素光学フ
ィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃを透過することにより、
赤色，緑色，青色の波長帯域のみ透過されて、カラーイ
メージ像の読み取りに必要な三原色の照明光が得られ
る。

【００４４】この照明光は、光ガイド２７のそれぞれの
光入射面２７ａ，２７ｂ，２７ｃから内部へ入射され、
このうち光ガイド２７の側面に対して臨界角（４２．１
６ｄｅｇ）以上の入射角度で入射する光は、光ガイド２
７と外気大気中の屈折率差によって光ガイド２７の透明
壁面で全反射され、光ガイド２７内部に閉じ込めらる。

【００４５】そして、光ガイド２７内部の各色の照明光
は、光ガイド２７の壁面にて全反射を繰り返すことによ
り進行方向が整えられた後、光ガイド２７の光出射面２
７ｄを通過して、ほぼ同じ角度で原稿ステージ２２上に
載置された読み取り原稿２３のライン状の領域に照射さ
れる。

【００４６】この三原色の照明光によって照射された読
み取り原稿２３のライン領域の原稿像は、原稿ステージ
２２の直下の反射ミラー３１ａからミラー３１ｂさらに
ミラー３１ｃへとリレーされ、可視光透過光学フィルタ
３３を透過した後、結像レンズセット３２によってライ
ンＣＣＤ２５上に約１／５倍に縮小結像される。

【００４７】このとき、原稿ステージ２２は、蛍光管２
１ａ，２１ｂ，２１ｃの点灯周期に比較して十分ゆっく
りとした一定の速度で走査方向（図１のＸ方向）へ移動
している。このため、ラインＣＣＤ２５には、三原色の
照明光によって照射されるライン状に切り取られた領域
の原稿像が繰り返し結像される。

【００４８】ラインＣＣＤ２５は、各蛍光管２１ａ，２
１ｂ，２１ｃの点灯に同期して三原色照明光により照射
された原稿像の読み取りを行い、この原稿像はそれぞれ
時系列的な一連の電気信号に変換される。この電気信号
に基づいて、二次元原稿の読み取りが行われる。

【００４９】このように、赤色，緑色，青色の三原色照
明光を原稿ステージ２２に載置された読み取り原稿２３
に同一の角度で照射して、原稿像を読み取ることができ
る。このため、原稿２３に折り目や綴じ目等による原稿
ステージ２２に密着しない部分があっても、原稿２３の
面上における各照明光の照射位置が同一となり、光量バ
ランスが崩れることはなく、読み取り像に色ずれが発生
するのを防止できる。また、光ガイド２７における光閉
じ込め効果は、照明光の拡散を抑え、原稿２３の所定の
照明領域における光の利用効率を向上させる。

【００５０】さらに、光学フィルタ２８ａ，２８ｂ，２
８ｃおよびＮＤ光学フィルタ２９を光ガイド２７に一体
的に設けることによって、個々の光学素子の位置合わせ
を伴う組み立て工程を簡略化することができる。

【００５１】＜第二実施例＞図５は第二実施例のカラー
イメージセンサの構成図、図６は干渉膜光学フィルタの
スペクトル特性を示す図である。なお、第一実施例と同
様の機能を有する部材については、同符号を付す。

【００５２】第二実施例のカラーイメージセンサは、図
５の如く、照明光学系Ｃと、読み取り光学系Ｄとからな
る。そして、照明光学系Ｃに、第一実施例と同様の蛍光
管２１ａ，２１ｂ，２１ｃから発せられるそれぞれの光
を同一の角度で原稿ステージ２２に載置された原稿２３
に導く導光手段４０を備えている。

【００５３】前記導光手段４０は、原稿ステージ２２の
下方に配され、三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃか
らの照射光を進行方向に整合する三個の光ガイド４２，
４３，４４と、該光ガイド４２，４３に配され三本の蛍
光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃからの照射光をその波長帯
域に応じて透過あるいは反射させる二種類の干渉膜光学
フィルタ４５，４６と、光ガイド４４内の照射光を原稿
ステージ２２の方向に反射させる反射鏡４７と、該反射
鏡４７により反射された照射光を集光する集光体４８と
からなる。

【００５４】前記光ガイド４２は、図５の如く、その上
面が赤色用の蛍光管２１ａに沿った円弧状の取付面４２
ａとされ、下面が下方に突出した±４５度の傾斜面４２
ｂ，４２ｃとされている。光ガイド４３は、光ガイド４
２と同一形状で、その上面が光ガイド４２の傾斜面４２
ｂ，４２ｃに対向配置された傾斜面４３ｂ，４３ｃとさ
れ、下面が緑色用の蛍光管２１ｂに沿った円弧状の取付
面４３ａとされている。

【００５５】そして、光ガイド４２の傾斜面４２ｃと光
ガイド４３の傾斜面４３ｃとの間には、青色用の蛍光管
２１ｃが傾斜面４２ｃ，４３ｃに近接して配されてい
る。

【００５６】前記光ガイド４４は、光ガイド４２の傾斜
面４２ｂに完全に密着された傾斜面４４ａと、光ガイド
４３の傾斜面４３ｂに完全に密着された傾斜面４４ｂと
を有し、原稿ステージ２２と平行に配されている。

【００５７】前記干渉膜光学フィルタ４５は、光ガイド
４２の傾斜面４２ｂおよび光ガイド４３の傾斜面４３ｃ
に誘電体薄膜の多層蒸着によって一体的に形成され、４
５度の入射光に対して図６の（ａ）に示した分光透過
（反射）特性を有する。また、干渉膜光学フィルタ４６
は、光ガイド４２の傾斜面４２ｃおよび光ガイド４３の
傾斜面４３ｂに誘電体薄膜の多層蒸着によって一体的に
形成され、４５度の入射光に対して図６の（ｂ）に示し
た分光透過（反射）特性を有する。なお、図６中、実線
（Ｔ）は透過率、破線（ｒ）は反射率を示す。

【００５８】前記反射鏡４７は、光ガイド４４の傾斜面
４４ａ，４４ｂと反対側の傾斜面４４ｃに金属膜を蒸着
することによって形成されている。この反射鏡４７は、
第一実施例のＮＤ光学フィルタ２９と同様の照度補正機
能が付加され、光ガイド４４の長手方向において中央部
と端部とで反射率が異なるよう調整されている。

【００５９】前記集光体４８は、反射鏡４７の上方で光
ガイド４４の上面の一部がシリンドリカルレンズ状に形
成された集光レンズで、反射鏡４７からの照射光を原稿
照明領域と直交する方向（図５中、Ｘ−Ｘ′方向）にお
いて集光し、照射光の指向性を高める。また、この集光
レンズ４８の表面には、第一実施例の可視光透過光学フ
ィルタと同様の分光透過特性（図６の（ｃ）参照）を有
する可視光透過光学フィルタ４９が印刷によって一体的
に配されている。

【００６０】また、三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１
ｃ、光ガイド４２，４３および光ガイド４４の傾斜面４
４ａ，４４ｂの近傍は、遮光性ケース５０に収納されて
おり、光ガイド４２，４３，４４に入射しない照射光の
漏れを防止している。

【００６１】前記読み取り光学系Ｄは、第一実施例の読
み取り光学系Ｂから可視光透過光学フィルタ３３を除い
た構成で、原稿２３のライン状領域の原稿像をラインＣ
ＣＤ２５上へ縮小結像するよう形成されている。なお、
他の構成は、第一実施例と同様である。

【００６２】上記構成において、三本の蛍光管２１ａ，
２１ｂ，２１ｃは、高周波点灯回路によって順次点灯が
繰り返される。このうち赤色用の蛍光管２１ａから発せ
られた照射光の大部分は、光ガイド４２に入射し、その
傾斜面４２ｂ，４２ｃの干渉膜光学フィルタ４５，４６
へ到達する。

【００６３】傾斜面４２ｂの光学フィルタ４５に当たっ
た照射光は、光学フィルタ４５の分光特性に従ってその
大部分が透過し、光ガイド４３の傾斜面４３ｂの光学フ
ィルタ４６へ到達する。ここで、光学フィルタ４６の分
光特性に従ってその大部分が光ガイド４４方向へ反射す
る。

【００６４】一方、傾斜面４２ｃの光学フィルタ４６に
当たった照射光は、光学フィルタ４６の分光特性に従っ
てその大部分が反射し、傾斜面４２ｂの光学フィルタ４
５へ到達する。ここで、光学フィルタ４５の分光特性に
従ってその大部分が光学フィルタ４５を透過し、光ガイ
ド４４へ入射する。

【００６５】緑色用の蛍光管２１ｂから発せられた照射
光の大部分は、光ガイド４３に入射し、その傾斜面４３
ｂ，４３ｃの光学フィルタ４５，４６へ到達する。

【００６６】傾斜面４３ｂの光学フィルタ４６に当たっ
た照射光は、光学フィルタ４６の分光特性に従ってその
大部分が透過し、光ガイド４２の傾斜面４２ｂの光学フ
ィルタ４５へ到達する。ここで、光学フィルタ４５の分
光特性に従ってその大部分が光ガイド４４方向へ反射す
る。

【００６７】一方、傾斜面４３ｃの光学フィルタ４５に
当たった照射光は、光学フィルタ４５の分光特性に従っ
てその大部分が反射し、光学フィルタ４６へ到達する。
ここで、光学フィルタ４６の分光特性に従ってその大部
分が光学フィルタ４６を透過し、光ガイド４４へ入射す
る。

【００６８】また、青色用の蛍光管２１ｂから発せられ
た照射光の大部分は、光ガイド４２の傾斜面４２ｃおよ
び光ガイド４３の傾斜面４３ｃの光学フィルタ４５，４
６へ到達する。両光学フィルタ４５，４６に当たった照
射光は、光学フィルタ４５，４６の分光特性に従ってそ
の大部分が両フィルタ４５，４６を透過し、光ガイド４
２および４３を経て再び光学フィルタ４５，４６を透過
し、光ガイド４４へ入射する。

【００６９】このように各蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１
ｃから発せられたそれぞれの照射光は、光学フィルタ４
５，４６によって透過あるいは反射されて光ガイド４４
に導かれるとともに、発光反射特性が所要の三原色波長
域（図３参照）に選択されて三原色照明光となる。

【００７０】そして、光ガイド４４へ入射した三原色照
明光は、光ガイド４４の透明壁面にて全反射を繰り返す
ことによって、光ガイド４４内に閉じ込められて進行方
向に整合される。その後、照明光は、反射鏡４７により
照度が中央部と端部とで反射率が異なるよう調整されて
原稿ステージ２２方向に反射される。この反射された照
明光は、集光レンズ４８の可視光透過光学フィルタ４９
により可視光のみ透過されて、集光レンズ４８により集
光されて指向性が高まり、原稿ステージ２２に載置され
た原稿２３のライン状の領域に効率よく照明される。

【００７１】この三原色の照明光によって照明された読
み取り原稿２３のライン領域の原稿像は、反射ミラー３
１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび結像レンズセット３２を経
てＣＣＤ２５上に縮小結像され、原稿ステージ２２のＸ
方向の副走査とあわせて二次元原稿の読み取りが行われ
る。

【００７２】このように、赤色，緑色，青色の三原色照
明光を原稿ステージ２２に載置された読み取り原稿２３
に同一の角度で照射して、原稿像を読み取ることができ
る。このため、第一実施例と同様に、読み取り像に色ず
れが発生するのを防止できる。

【００７３】また、蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃから
発せられる光の照射方向を整合する光ガイド４２，４
３，４４および光の指向性を高める集光レンズ４８によ
り、三原色照明光を原稿２３の所定の領域へ効率よく照
射することができる。

【００７４】さらに、干渉膜光学フィルタ４５，４６を
光ガイド４２，４３に、照度補正機能を有した反射鏡４
７および光学フィルタ４９の形成された集光レンズ４８
を光ガイド４４に一体的に設けることによって個々の光
学素子の位置合わせを伴う組み立て工程を簡略化するこ
とができる。

【００７５】＜第三実施例＞図７は第三実施例の照明光
学系の構成図、図８は干渉膜光学フィルタおよび可視光
透過光学フィルタのスペクトル特性を示す図である。な
お、第一および第二実施例と同様の機能を有する部材に
ついては同符号を付す。

【００７６】第三実施例のカラーイメージセンサは、第
二実施例の照明光学系Ｃの導光手段４０の構造をアレン
ジした導光手段６０を備えている。

【００７７】この導光手段６０は、図７の如く、原稿ス
テージ２２の下方に配され、三本の蛍光管２１ａ，２１
ｂ，２１ｃからの照射光を進行方向に整合する三個の光
ガイド６１，６２，６３と、該光ガイド６１，６２，６
３に配され三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃからの
照射光をその波長帯域に応じて透過あるいは反射させる
干渉膜光学フィルタ６４，６５および色素光学フィルタ
６６と、光ガイド６１に形成され照射光を集光する集光
体（集光レンズ）６７とからなる。

【００７８】前記光ガイド６１は、その上面に照度補正
機能が付加された第二実施例の集光レンズと同様の集光
レンズ６７が一体的に形成され、長手方向の側面が青色
用の蛍光管２１ｃに沿った円弧状の取付面６１ａとさ
れ、下面は干渉膜光学フィルタ６４が誘電体薄膜の多層
蒸着により形成されたフィルタ面６１ｂとされ、青色用
の蛍光管２１ｃに対して４５度の傾斜を有している。

【００７９】前記光ガイド６２は、その上面が光ガイド
６１のフィルタ面６１ｂに完全に密着された傾斜面６２
ａとされ、長手方向の側面が緑色用の蛍光管２１ｂに沿
った円弧状の取付面６２ｂとされ、下面は干渉膜光学フ
ィルタ６５が誘電体薄膜の多層蒸着により形成させたフ
ィルタ面６２ｃとされ、緑色用の蛍光管２１ｂに対して
４５度の傾斜を有している。

【００８０】前記光ガイド６３は、その上面が光ガイド
６２のフィルタ面６２ｃに完全に密着された傾斜面６３
ａとされ、下面が色素フィルタ６６の印刷され赤色用の
蛍光管２１ａに沿った円弧状の取付面６３ｂとされてい
る。

【００８１】前記干渉膜光学フィルタ６４，６５および
色素光学フィルタ６６は、それぞれ図８の（ａ），
（ｂ），（ｃ）の分光特性を有している。なお、図８の
（ｄ）は、集光レンズ６７に印刷された光学フィルタ４
９の透過特性を示しており、その他の構成は第二実施例
と同様である。

【００８２】上記構成において、三本の蛍光管２１ａ，
２１ｂ，２１ｃから発せられる照射光は、干渉膜光学フ
ィルタ６４，６５の分光特性および色素光学フィルタ６
６の波長透過特性に従って透過あるいは反射され、進行
方向に整合されるとともにその発光波長特性が三原色照
明光の波長帯域（図３の分光特性）に選択される。

【００８３】そして、集光レンズ６７の可視光透過光学
フィルタ４９より可視光のみ透過されて、集光レンズ６
７により集光されて指向性が高まり、原稿ステージ２２
に載置された原稿２３のライン状の領域に効率よく照明
される。その後、第二実施例と同様に二次元原稿の読み
取りが行われ、第二実施例と同様の効果を得ることがで
きる。

【００８４】＜第四実施例＞図９は第四実施例のカラー
イメージセンサの構成図である。なお、第一実施例と同
様の機能を有する部材については、同符号を付す。

【００８５】第四実施例のカラーイメージセンサは、図
９の如く、照明光学系Ｅと、読み取り光学系Ｂとからな
る。そして、照明光学系Ｅに、第一実施例と同様の蛍光
管２１ａ，２１ｂ，２１ｃから発せられるそれぞれの光
を同一の角度で原稿ステージ２２に載置された原稿２３
に照射するよう導く導光手段７０を備えている。

【００８６】前記導光手段７０は、原稿ステージ２２の
下方に配された第二実施例の干渉膜光学フィルタ４５，
４６と同様の特性を有する干渉膜光学フィルタ７１，７
２と、該干渉膜光学フィルタ７１，７２により透過ある
いは反射された三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃか
らの照射光を集光する集光体７３とからなる。

【００８７】前記干渉膜光学フィルタ７１は、原稿ステ
ージ２２と平行に走査方向（図９のＸ−Ｘ′方向）に二
枚配され、干渉膜光学フィルタ７２は、二枚の光学フィ
ルタ７１に互い直交するよう上下方向に二枚配されてい
る。干渉膜光学フィルタ７１，７２は、十字状となり、
四個に区切られた仕切り部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７
４ｄを形成している。

【００８８】この仕切り部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７
４ｄのうち下側の図９のＸ′方向の仕切り部７４ａに
は、赤色用の蛍光管２１ａが干渉膜光学フィルタ７１，
７２に近接するよう取り付けられ、下側の図９のＸ方向
の仕切り部７４ｂには、青色用の蛍光管２１ｃが同じく
取り付けられ、上側のＸ方向の仕切り部７４ｃには、緑
色用の蛍光管２１ｂが同じく取り付けられている。

【００８９】また、上側の図９のＸ′方向の仕切り部７
４ｄには、前記集光体７３が干渉膜光学フィルタ７１，
７２に対して４５度の角度で配置されている。この集光
体７３は、照度補正機能を有したシリンドカルレンズで
ある。

【００９０】なお、三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１
ｃの干渉膜光学フィルタ７１，７２に対向していない面
は、遮光性の黒色テープ７５でシールドされており、フ
ィルタ７１，７２によって方向および波長帯域が調整さ
れていない光が原稿２３の面上に照射されるのを低減し
ている。

【００９１】上記構成において、三本の蛍光管２１ａ，
２１ｂ，２１ｃから発せられる照射光は、干渉膜光学フ
ィルタ７１，７２の分光特性に従って透過あるいは反射
され、図９の矢印Ｗの方向へその進行方向が整合される
とともに、その分光特性が三原色照明光の所定の波長帯
域（図３の分光特性）に選択される。

【００９２】矢印Ｗ方向へ整合された各照明光は、シリ
ンドカルレンズ７３によって原稿照明領域と直交する方
向（図９中、Ｘ−Ｘ′方向）に集光されて指向性が高ま
り、原稿ステージ２２に載置された原稿２３のライン状
の領域に効率よく照明される。その後、第一実施例と同
様に二次元原稿の読み取りが行われる。

【００９３】このように、第一実施例と同様に読み取り
像に色ずれが発生するのを防止でき、シリンドカルレン
ズ７３により蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃから発せら
れる光を集光して指向性を高め、三原色照明光を原稿２
３の所定の領域へ効率よく照射することができる。

【００９４】＜第五実施例＞図１０は第五実施例の照明
光学系の構成図である。なお、第一実施例と同様の機能
を有する部材については同符号を付す。

【００９５】第五実施例のカラーイメージセンサは、第
四実施例の照明光学系Ｅの導光手段７０の構造をアレン
ジした導光手段８０を備えている。

【００９６】該導光手段８０は、図１０の如く、原稿ス
テージ２２の下方に配された第三実施例の干渉膜光学フ
ィルタと同様の特性を有する干渉膜光学フィルタ８１，
８２および色素光学フィルタ８３と、該干渉膜光学フィ
ルタ８１，８２および色素光学フィルタ８３により透過
あるいは反射された三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１
ｃからの照射光を集光する集光体８６とからなる。

【００９７】前記干渉膜光学フィルタ８１，８２は、緑
色用および青色用の蛍光管２１ｂ，２１ｃに対して４５
度の角度を有して配されている。色素光学フィルタ８３
は、赤色用の蛍光管２１ａの発光方向側に近接して配さ
れている。

【００９８】なお、三本の蛍光管２１ａ，２１ｂ，２１
ｃの干渉膜光学フィルタ８１，８２に対向していない面
は、遮光性の黒色テープ８４でシールドされており、さ
らに、緑色用および青色用の蛍光管２１ｂ，２１ｃの両
側で該蛍光管２１ｂ，２１ｃに平行となるように三枚の
遮光板８５が配されている。これは、フィルタ８１，８
２，８３によって方向および波長帯域が調整されていな
い光が原稿２３の面上に照射されるのを低減している。
なお、その他の構成は、第四実施例と同様である。

【００９９】上記構成において、三本の蛍光管２１ａ，
２１ｂ，２１ｃから発せられる照射光は、干渉膜光学フ
ィルタ８１，８２の分光特性および色素光学フィルタ８
３の波長透過特性に従って透過あるいは反射され、図１
０の矢印Ｗの方向へその進行方向が整合されるととも
に、その分光特性が三原色照明光の所定の波長帯域（図
３の分光特性）に選択される。

【０１００】矢印Ｗ方向へ整合された各照明光は、シリ
ンドカルレンズ８６によって原稿照明領域と直交する方
向（図１０中、Ｘ−Ｘ′方向）に集光されて指向性が高
まり、原稿ステージ２２に載置された原稿２３のライン
状の領域に効率よく照明される。その後、第一実施例と
同様に二次元原稿の読み取りが行われ、第四実施例と同
様の効果を得ることができる。

【０１０１】また、シリンドカルレンズ８６により蛍光
管２１ａ，２１ｂ，２１ｃから発せられる光を集光して
指向性を高め、三原色照明光を原稿２３の所定の領域へ
効率よく照射することができる。

【０１０２】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【０１０３】例えば、第一ないし第五実施例において、
原稿ステージ２２に載置された透過型の原稿を読み取る
場合には、照明光学系Ａ，Ｃ，Ｅを図１，５，９の点線
に示す原稿ステージ２２の上方に設置してもよい。

【０１０４】第一実施例において、可視光透過光学フィ
ルタ３３を結像用レンズセット３２に一体的に配する構
造に代えて、可視光透過光学フィルタ３３と同様の分光
透過特性を有する光学フィルタを光ガイド２７の光出射
面２７ｄのＮＤ光学フィルタ２９に重ねて印刷すること
によって一体的に形成する構造、あるいは、光ガイド２
７自体を可視光透過光学フィルタ３３の分光透過特性を
有する樹脂材料によって形成する構造でもよい。

【０１０５】第二実施例において、集光レンズ４８の表
面に配された分光透過特性を有する可視光透過光学フィ
ルタ４９の代わりに、光ガイド４４自体を可視光透過光
学フィルタ４９と同様の分光透過特性を有する材料にて
形成する構造でもよい。

【０１０６】第一ないし第五実施例において、各光源お
よび各光学フィルタの組み合わせによって得られるカラ
ーイメージ像の読み取りに必要な三原色照明光の波長帯
域は、図３に示された波長帯域に限定されるものではな
く、例えば、図１１の（ａ）に示した如く、赤外帯域に
おいてある程度の放射強度を有する場合や、（ｂ）に示
した如く、各色の帯域が狭い場合等、読み取る原稿の色
の再現が可能な範囲内で変更してもよい。

【０１０７】また、三原色の照明光を得るための各光源
および各光学フィルタは、各実施例において示した波長
特性（図２，６，８参照）および構成に限定されるもの
ではない。例えば、各実施例において用いられている赤
色用の蛍光管２１ａに代えて、図１２に示すような、プ
リント配線基盤９０上に赤色発光（例えば発光波長６６
０ｎｍ）のチップ型ダイオードランプ９１がアレイ状に
実装された構造のＬＥＤライン光源ユニット９２を赤色
光源として用いてもよい。

【０１０８】この場合には、各実施例において用いられ
ている三原色の赤色を透過する色素光学フィルタを省略
することができる。同様に、緑色，青色用の蛍光管２１
ｂ，２１ｃに代えて、それぞれ緑色，青色の発光ダイオ
ードを用いたＬＥＤライン光源ユニットを使用し、緑
色，青色を透過するそれぞれの光学フィルタを省略した
構造としてもよい。このように、光源や光学フィルタの
特性や構成に変更を加えた場合においても、結果的に上
記のような三原色の照明光が得られる構造とすればよ
い。

【０１０９】さらに、第一ないし第五実施例において、
静止した原稿２３に対して、三原色光源が移動する構造
としてもよい。また、三原色光源を時分割的に照射して
原稿２３を読み取らず、各色の光源毎に原稿２３の読み
取りを行ってもよい。

【０１１０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、個別の三原色光源から発せられる照射光が、各
種光学フィルタによりカラーイメージ像の読み取りに必
要な三原色の照明光とされて、原稿に同一の角度で照明
される。このため、原稿に折り目や綴じ目等が生じてい
ても、原稿の面上における各照明光の照射位置が同一と
なり、光量バランスが崩れることはなく、読み取り像に
色ずれが発生するのを防止できる。

【０１１１】そして、それぞれの照明光は、光ガイド、
反射鏡により進行方向に整合されて光ガイドに閉じ込め
られる。この閉じ込め効果は、照明光の拡散を抑え、所
定の照明領域における光の利用効率を向上させる。

【０１１２】また、それぞれの照明光は、集光体により
指向性が高められるため、原稿の所定の領域への効率の
よい照射が可能となる。

【０１１３】さらに、各種光学フィルタ，集光体，反射
鏡を透光性を有する光ガイドに一体的に設け、さらに光
ガイドを樹脂形成することによって、個々の光学素子の
位置合わせを伴う組み立て工程を簡略化することができ
るといった優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のカラーイメージセンサの
構成図

【図２】三原色蛍光管および色素光学フィルタのスペク
トル特性を示す図

【図３】三原色照明光の波長特性を示す図

【図４】三本の蛍光管の点灯タイミングチャート

【図５】第二実施例のカラーイメージセンサの構成図

【図６】干渉膜光学フィルタのスペクトル特性を示す図

【図７】第三実施例の照明光学系の構成図

【図８】干渉膜光学フィルタおよび可視光透過光学フィ
ルタのスペクトル特性を示す図

【図９】第四実施例のカラーイメージセンサの構成図

【図１０】第五実施例の照明光学系の構成図

【図１１】その他の三原色照明光の波長特性を示す図

【図１２】発光ダイオードを用いたライン光源ユニット
の斜視図

【図１３】従来のカラーイメージセンサの構成図

【図１４】従来のカラーイメージセンサにおいて原稿ス
テージに密着しない原稿への照射状態を示す図

【符号の説明】

２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 三原色光源 ２３ 原稿 ２４，４０，６０，７０，８０ 導光手段 ２５ 光電変換素子 ２７，４２，４３，４４ ６１，６２，６３ 光ガイド ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ ６６，８３ 色素光学フィルタ ３３，４９ 可視光透過光学フィルタ ４５，４６，６４，６５ ７１，７２，８１，８２ 光学フィルタ ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 光入射面 ２７ｄ 光出射面 ４７ 反射鏡 ４８，６７ 集光レンズ ７３，８６ シリンドカルレンズ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 個別の三原色光源からそれぞれ発せられ
   る光を原稿に照射し、光が照射された領域の原稿の像を
   光電変換素子上に結像するカラーイメージセンサにおい
   て、三原色光源から発せられるそれぞれの光を同一の角
   度で原稿面の所定の領域に照射するよう導く導光手段を
   備え、該導光手段に、三原色光源から発せられるそれぞ
   れ光を一つの光出射面に導く透光性媒質からなる光ガイ
   ドが設けられ、該光ガイドの光入射面あるいは光出射面
   のうちの少なくとも一つの表面上に、特定の波長帯域の
   光を透過，吸収あるいは反射する特性を有する光学フィ
   ルタが設けられたことを特徴とするカラーイメージセン
   サ。
2. 【請求項２】 個別の三原色光源からそれぞれ発せられ
   る光を原稿に照射し、光が照射された領域の原稿の像を
   光電変換素子上に結像するカラーイメージセンサにおい
   て、三原色光源から発せられるそれぞれの光を同一の角
   度で原稿面の所定の領域に照射するよう導く導光手段を
   備え、該導光手段に、三原色光源から発せられるそれぞ
   れ光を一つの光出射面に導く透光性媒質からなる光ガイ
   ドが設けられ、該光ガイドの一部もしくは全体を特定の
   波長領域の光を吸収する特性を有する材料にて形成した
   ことを特徴とするカラーイメージセンサ。
3. 【請求項３】 個別の三原色光源からそれぞれ発せられ
   る光を原稿に照射し、光が照射された領域の原稿の像を
   光電変換素子上に結像するカラーイメージセンサにおい
   て、三原色光源から発せられるそれぞれの光を同一の角
   度で原稿面の所定の領域に照射するよう導く導光手段を
   備え、該導光手段に、三原色光源から発せられるそれぞ
   れ光を一つの光出射面に導く透光性媒質からなる光ガイ
   ドが設けられ、該光ガイドの表面の少なくとも一部に、
   光ガイド内部の光を光出射面方向に反射させる反射鏡が
   設けられたことを特徴とするカラーイメージセンサ。
4. 【請求項４】 個別の三原色光源からそれぞれ発せられ
   る光を原稿に照射し、光が照射された領域の原稿の像を
   光電変換素子上に結像するカラーイメージセンサにおい
   て、三原色光源から発せられるそれぞれの光を同一の角
   度で原稿面の所定の領域に照射するよう導く導光手段を
   備え、該導光手段に、三原色光源から発せられるそれぞ
   れ光を一つの光出射面に導く透光性媒質からなる光ガイ
   ドが設けられ、該光ガイドの表面の一部が、光出射面か
   ら出る光を指向させる集光体と なっていることを特徴と
   するカラーイメージセンサ。
5. 【請求項５】 個別の三原色光源からそれぞれ発せられ
   る光を原稿に照射し、光が照射された領域の原稿の像を
   光電変換素子上に結像するカラーイメージセンサにおい
   て、三原色光源から発せられるそれぞれの光を同一の角
   度で原稿面の所定の領域に照射するよう導く導光手段を
   備え、該導光手段に、三原色光源から発せられるそれぞ
   れ光を一つの光出射面に導く透光性媒質からなる光ガイ
   ドが設けられ、該光ガイドの光入射面あるいは光出射面
   のうちの少なくとも一つの表面上に、光の透過位置によ
   って透過率の異なる光学フィルタが設けられたことを特
   徴とするカラーイメージセンサ。