JPH02214371A - カラー画像読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数の固体撮像素子アレイを用いてカラー画像
を読取る装置、特に被写体から角度をもって結像光学系
に入射する画角な持つ光束も、対応する各固体搬像素子
アレイ上に結像するような、カラー画像読取り装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、原稿等の被写体を副走査方向にライン走査しその
画像を固体撮像素子（ＣＯＤセンサー等）アレイでカラ
ー読取りする装置として、第７図に示す様な装置が知ら
れている、同図において、照明用光源（不図示）からの
光で原稿面１８の一部が照らされ、この部分の情報を含
む光束が、結像光学系１９を介してスリーピース（３Ｐ
）プリズム２０に入りこのプリズム２０で３色に分解さ
れた後、３つの１ラインＣＣＤセンサー２１．２２．２
３に結像される。これにより原稿面１８の情報がカラー
読取りされる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、この従来例では、センサーが独立に３つ必
要であり、更に、通常、３Ｐプリズム２０の製作には高
精度が要求されるので、コストが高（つく、更に、集光
光束と各センサー２１．２２．２３との調整が各々３つ
独立に必要であり、製作の困難度が高いなどという欠点
もあった。

そこで、センサーアレイないし固体撮像素子アレイを、
３ライン、同一基板上に平行に有限距離能して作りつけ
、モノシックな３ラインセンサーとして３ラインを１素
子上に形成することが考えられる。

この３ラインセンサー２４を第８図に示す、図中、３つ
のセンサーアレイ２５．２６％２７間の距離Ｓ、、Ｓ、
は様々な製作上の条件から例えば０．１〜０．２ｍｍ程
度であり、各単素子２８の幅Ｗ　ｌ、　Ｗ　ｚは例えば
７μｍＸ７ｕｍ、１０ｇｍＸ　１０ｕｍ程度である。こ
うしたモノリシック３ラインセンサーを受光素子に用い
たカラー画像読取り装置として公知な構成を第９図に示
す。

同図において、原稿面１８の情報を副走査方向（図中上
下方向）にライン走査して読取るにあたり、原稿面１８
からの光が、結像光学系１９を介して、２色性を有する
選択透過膜が付加された色分解用ビームスプリッタ−３
０，３１に入りそこで３色の３光束に分離された後、モ
ノリシック３ラインセンサー３２上の対応する各センサ
ーアレイ３３．３４３５上に集光される。

しかし、第９図に示す如く、ビームスプリッタ−３０，
３１の板厚なＸとしたとき、センサー３２上のアレイ間
距離は２　Ｉ２　ｘとなり、前述の様にアレイ間距離（
２Ｉ２　ｘ　）を０．１〜０．２ｍｍ程度とすると、板
厚（Ｘ）は３５〜７０ｇｍ程度ということになる。

この数値は、必要とされる面の平坦度等のことを考慮す
ると、製作上容易ではない。

更に、こうしたモノリシックな３ラインセンサーを用い
た別の構成のカラー画像読取り装置も公知である。この
構成では、上述したモノリシック３ラインセンサーと共
に使用し得るような色分解手段として、ブレーズド回折
格子が用いられている。

しかし乍ら、この構成では、被写体面の１点からの光に
ついてのみ考慮が払われ、主走査方向に有限な読取り幅
が被写体面に存在することによる所謂画角特性の点につ
いては何ら考慮されていない。

従って、本発明の目的は、上記画角特性に関係する問題
点を解決したカラー画像読取り装置を提供することにあ
る。

【発明の概要］ 上記の目的を達成するために、本発明によるカラー画像
読取り装置においては、結像光学系と複数ラインセンサ
ーとの間の光路中に、被写体からの光を、このセンサー
の複数のセンサーアレイのアレイ方向と直角な方向に複
数に色分解すると共にこの色分解光を対応する各センサ
ーアレイに導くための１次元ブレーズド回折格子が配さ
れ、そしてセンサーの複数のセンサーアレイ間の間隔が
、被写体から角度をもって結像光学系に入射する画角を
持つ光束も、対応する各センサーアレイ上に結像するよ
うに、この画角に対応して変化している。

この構成により、有限幅の画像情報からの光が、異なる
波長域から成る複数の光束に分離された後、対応する各
センサーアレイに正しく結像される。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例に用いられる３ラインセンサー
ｌを示す、このセンサー１の基板ｌｏ上には、各色（例
えばＲ，Ｇ、Ｂの３原色）に対応するセンサーアレイ２
．３．４が形成され、アレイ間の間隔５．６は後述する
様に画角に対応して決定されている。

このセンサーｌが組み込まれたカラー読取り光学系が第
２図と第３図に示されている。

同図において、原稿面８上の画像情報は、この原稿面８
と結像光学系９との間に配置されたミラー（不図示）等
により副走査方向にライン走査され、そして画像情報光
は結像光学系９を介して３色分解用１次元ブレーズド回
折格子１０に導かれる。ここで、情報光は所謂カラー読
取りにおける３色（例えばＲ１Ｇ％Ｂ）の光束に分離さ
れ、この色分解光はモノリシック３ラインセンサー１の
各センサーアレイ２．３％４上に結像される。センサー
１の素子面はライン走査方向（副走査方向）と平行に配
置されている。

１次元ブレーズド回折格子については、ＡＩ）ｐｌｉｅ
ｄ　　０ｐｔｉｃｓ誌、第１７巻、第１５号、２２７３
〜２２７９ベージ（１９７８年８月１日号）に示されて
いる。その形状は副走査断面において第４図および第５
図に示す如きものである。

ここで、本発明の原理を理解するために、第８図に示す
通常の３ラインセンサー２４を第２図と第３図に示すカ
ラー読取り光学系に用いるときに如何なる問題が起こる
かを詳説する。

実際の読取り装置を構成する上で、第２図に示す様な有
限な読取り幅ｙが必要であり、従って結像光学系９に対
して画角θが存在する。よって、主走査断面にて、結像
光学系９の光軸外からの光束は、その主光線がθの角度
で結像光学系９の入射瞳に入射し、第２図と第４図（ａ
）で示す如くその射出瞳１１からθ′の角度で射出する
。この為、ブレーズド回折格子ｌＯから３ラインセンサ
ー１までの距離は、第４図（ａ）で示す如く、軸上光線
ではｌ。どなるが、入射角θの軸外光線では射出瞳１１
から射出角θ′で出射してくるので、ｌ　１＝　１　ｏ
　／　ＣＯＳθ′となる０通常光学系ではθ岬θ′であ
る。

一方、ブレーズド回折格子１０による１次回折光の回折
角αは、第５図に示す構成において、Ｐｓｉｎα＝λ（
Ｐ：格子ピッチ、λ：波長）である。

以上より、センサー素子面での色分解光間の第４図（ｂ
）に示す分離距離Ｚは、軸上ではＺ”ｌｏ　ｔａｎａと
なり、軸外ではＺ＝１ｔａｎａ＝１ｏ　ｔａｎａ／ｃｏ
ｓθ′　となる、このように両者は一致せず、第８図に
示す様にセンサーアレイ２５．２６．２７の間隔が軸上
と軸外で変化せず一定である３ラインセンサー２４を用
いると、３色の３光束が各センサーアレイ２５．２６．
２７上に全画角に亙って正しく結像しないことになる。

例えば、Ｐ＝６Ｃ）ｇｍ、λ＝５４Ｏｎ’ｍ（グリーン
）、画角θ岬θ’　＝１０ｄｅｇ、１ｏ＝２０ｍｍとし
た場合、分離距離Ｚの軸上と軸外とでのズレは約３ｕｍ
程となり、前述の単素子サイズ７μｍＸ７μｍ、１０ｇ
ｍＸ１Ｏμｍと比較すると、光束の結像中心が素子中央
から太き（はずれてしまう。画角θを小さくすれば上記
ズレは小さくなるが、装置をコンパクトにまとめる必要
性からそれもいたずらに小さ（できない。

そこで、本実施例では、軸上と軸外でのセンサーアレイ
２．３．４間の素子間隔を上記の光束結像位置の変化に
対応する様に、第１図に示す如く、軸外へ行くにつれて
広がるように決定している。

次に、画角θ卸θ′に起因する別の問題もある。第５図
に示す様な格子厚ｄ１．ｄ＊を持つブレーズド回折格子
１０に、図中紙面垂直断面内において画角θ′をもった
光束が入射すると、垂直入射する場合と比して格子１０
内の実光路長が異なり、両者のブレーズ波長がずれると
いうことがある。

これは、ブレーズ波長λと厚みｄ、とに以ここで、Φｉ
は位相差（ｒａｄ）、ｎｌ　は波長えの光に対する格子
媒質の屈折率である、即ち、所定次数の回折光について
所望の位相差Φ、を実現する波長λは、格子厚ｄｌが一
定ならば、画角θ′すなわち格子への入射角が太き（な
るにつれて短波長側にシフトする。これは、ｌライン上
の画像情報を読取るに際し、軸上から軸外に向けて、各
センサーアレイに捕捉される光の波長域の波長分布がず
れることを意味し、結果的に色ズレな生じる。

例えば、第５図の２段の階段状構造から成るブレーズド
回折格子１０において、ｄＩ＝３１００ｎｍ、ｄａ　＝
＝６２００ｎｍ、ｎ２　＝１．５とした場合、軸上（θ
′＝０）ではΦ、＝６１、Φ２＝１２πとして１次回折
光ブレーズ波長は５１６．７ｎｍであるが、軸外（θ′
＝２０°）では同波長が４９２．３ｎｍと約２４ｎｍシ
フトしてしまう、しかし、軸外（θ′＝１０°）ではブ
レーズ波長は５１１．２ｎｍと約５ｎｍ程のシフトとな
り、画像処理等で補えるレベルである。従って、第１図
に示すブレーズド回折格子１を用いる本実施例では、画
角θはθ’　＝１０　（ｄｅｇ）以下にするような大き
さであることが望ましい。

上記実施例では、軸上と軸外とでセンサーアレイ間の素
子の間隔を、分離距離ｚ＝ｉ。

ｔａｎα／　ＣＯＳθ′に対応するように連続的に変え
ることで、画角をもった光束でも全画角に亙ってセンサ
ーアレイ素子面上に正しく結像するようにしていた。し
かし、各素子毎に間隔を変えることは製作上相当困難で
ある６例えば、１０００ビツトのＣＣＤをセンサーアレ
イとして用いた場合、ＣＣＤ素子１チツプ毎のアレイ間
間隔の変化量は数ｎｍとなる。

そこで第６図に示す構造の３ラインセンサー１２を用い
る第２実施例が考えられる。このセンサー１２では、セ
ンサーアレイ１３゜１４．１５の数十チップを１ブロッ
クとし、各ブロックのアレイ間間隔５．６は、ブロック
内の代表するｌ素子が前記実施例における分離距離Ｚ”
ｌｏ　ｔａｎａ／ｃｏｓθ′を満足するように決定する
。このようにすれば、比較的簡単に、目的とする３ライ
ンセンサー１２が製作できる。従って、生産効率の向上
及びコストダウンが可能となる。尚、ｌブロック内の素
子数は、センサーアレイの全チップ数やアレイ間間隔等
を考慮して適当に決定すればよい。

［発明の効果］ 以上の構成を有する本発明に−よれば、画角に対応して
複数ライン素子間隔を調整しているので、読取り幅をも
つ画像情報でも結像位置のずれな（良好に色分解、分離
結像され。

コンパクトで安価なカラー画像読取り装置が実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の３ラインセンサーを示す
図、第２図と第３図は第１実施例の読取り光学系を示す
図、第４図はブレーズド回折格子の作用を説明する図、
第５図はブレーズド回折格子の一部拡大図、第６図は第
２実施例の３ラインセンサーを示す図、第７図は従来の
カラー画像読取り光学系を示す図、第８図は通常のモノ
リシック３ラインセンサーの構成を示す図、第９図は他
の従来のカラー画像読取り光学系を示す図である。 １．１２・−・・寺３ラインセンサー　２３．４、′１
３．１４．１５・・・・・センサーアレイ、８・・・・
・被写体、９・・・・・結像光学系、１０・・・・・１
次元ブレーズド回折格子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１次元のセンサーアレイが、このアレイ方向と直角
   に、複数ライン、有限距離を隔てて同一基板上に配置さ
   れた複数ラインセンサーと、被写体の像を該センサー上
   に結像するための結像光学系とを有するカラー画像読取
   り装置であって、該結像光学系と該センサーとの間の光
   路中に、被写体からの光を、前記アレイ方向と直角な方
   向に複数に色分解すると共にこの色分解光を対応する各
   センサーアレイに導くための１次元ブレーズド回折格子
   が配置され、前記センサーの複数のセンサーアレイ間の
   間隔は、被写体から角度をもって前記結像光学系に入射
   する画角を持つ光束も、対応する各センサーアレイ上に
   結像するように、この画角に対応して変化していること
   を特徴とするカラー画像読み取り装置。 ２、前記複数のセンサーアレイ間の間隔は連続的に変化
   している請求項１記載のカラー画像読取り装置。 ３、前記複数のセンサーアレイ間の間隔は、センサー数
   十チップを１ブロックとし、ブロック毎に非連続的に変
   化している請求項１記載のカラー画像読取り装置。