JPH02224456A - 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］ 本発明は固体撮像素子を用いてカラー画像を読取る装置
、特に被写体からの光を、結像光学系及び１次元ブレー
ズド回折格子を介して色分解、分離し複数の固体撮像素
子アレイに夫々導くカラー画像読取り装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、原稿など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（ＣＣＤセンサー等）アレイでカ
ラー読取りするものとして第６図に示す如き装置が知ら
れている。同図において、照明用光源（不図示）からの
光で照らされた原稿面ｌの一部上の情報光は、結像光学
系１９を介してスリーピース（３Ｐ）プリズム２０で３
色に分解、分離された後、３つの１ラインＣＯＤセンサ
ー２１．２２．２３に結像されて読取られる。

［発明が解決しようとする課！！１１ しかし乍ら、この従来例では、センサーが３つ独立に必
要であり、また通常、３Ｐプリズム２０は製作上高精度
が要求されるので、コストが高（つ（、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、センサーアレイを、３ライン、同−基板上に平
行に有限距１ｉ１１ｉｉ１で作りつけ。

モノリシックな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７図に示す。図中、３ライン２５％２６．２７
間の距離Ｓ　＋　＊　Ｓ　ｘは様々な製作−ヒの条件か
ら例えば０．１〜０．２ｍｍ程度であり、各単素子２８
の幅Ｗ　ｒ　＋　Ｗ　ａは例えば７ｇｍＸ７１．１ｍ、
１０μｍＸ　Ｉ　ＯｕｍＰ！度である。

こうしたモノリシック３ラインセンザーを受光素子に用
いたカラー画像読取り装置として公知な構成を第８図に
示す。同図において、原稿面ｌ上の情報を副走査方向に
ライン走査して読取るにあたり、原稿面１からの光は、
結像光学系２９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−３０，３１で３
色の３光束に分解、分離された後、モノリシック３ライ
ンセンサー３２上の対応する各ライン素子上に集光され
る。

しかし、第８図に示す如く、ビームスプリッタ−３０，
３１の板厚をＸとしたとき、センサー３２上のライン間
距離は２ｍ丁Ｘとなり、前述の様にライン問罪１ｉｉ（
２ｒ７ｘ）を０．１〜０．２ｍｍ程度とすると、板厚（
Ｘ）は３５〜７０μｍ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える
と、製作上容易な値ではない。

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、色分解用光分散要素としてブレーズド回折格
子を含む光学系が用いられている。

しかし乍ら、この構成では、３色色分解における３光束
の分光分布と必要光量に関しての工夫はな（、実際の光
学系を形成する上で重要なこれらの関係が無視されてい
る。

従って１本発明の目的は、上記の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］ Ｌ２目的を達成する本発明においては、結像光学系と複
数ラインセンサーとの間の光路中に配置された色分解用
１次元ブレーズド回折格−子の格子形態が、それのＯ次
回折光束が青色波長帯内にあるように、設定され、それ
によりタングステン、ハロゲンランプ等、黒体輻射にあ
ずかる分光分′布を持つ通常の照明光源において不足し
がちな青色波長帯の利用効率が高められ、結果的に必要
総光量が押えられて装置内の温度上昇防止、省エネルギ
ーの点で好ましくなる。

［実施例］ 第１図と第２図は本発明の１実施例を示す同図において
、原稿面ｌ上の画像情報は、この原稿面１と結像光学系
２との間に配置されるミラー（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２を介して、３色分解用１次元ブレーズド回折格子３
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Ｒ，Ｇ、Ｂ）の光束５．６，７に副走
査方向に分離され、その後これら色分解光はモノリシッ
ク３ラインセンサー４上の対応するセンサーアレイ８．
９．１０上に結像される。３ラインセンサー４のセンサ
ー面はライン走査方向（副走査方向）と平行になってい
る。

また、結像光学系２はセンサー側（像側）にテレセント
リックとなっていて、画角を持つ光束の主光線が、光軸
と平行且つブレーズド回折格子３の格子面に垂直に、結
像光学系２か出射するようになっている。従って、画角
を持つ光束もブレーズド回折格子３に垂直に入射するの
で、全画角に亙って各色分解光のブレーズ波長が等しく
なる。

１次元ブレーズド回折格子については、Ａｐｐｌｉｅｄ
　　０ｐｔｉｃｓ誌、第１７巻、第１５号、２２７３〜
２２７９ページ（１９７８年８月１日号）に示されてお
り、その形状は副走査断面において第３図および第９図
に示すごときものである。

ところで、ブレーズド回折格子３により光束が３色に分
解、分離されるにおいて、±１次回折光の回折角θは第
７図を参照してＰｓｉｎθ＝±λ（Ｐ：格子ピッチ、′
Ｌ：波長）の関係を満たし、３ラインセンサー４の対応
するセンサーアレイ８，１０に、上式に従う±１次回折
角θ及び中心波長λを持つ波長帯の±１次回折光が有効
に結像される。また、ブレーズド回折格子３において１
回折効率は、計算の結果、０次回折光が最も高く、純粋
に位相格子として構成された第３図と第９図に示される
回折格子３では、表面反射や格子媒質の分散、吸収を除
いて、１００％に達する。

一方、原稿照明のための光源に、タングステンランプ、
ハロゲンランプ等、黒体輻射にあずかるものを使用する
場合（こうした光源は絶対光量、価格等の点で有利であ
ることから多用される）原理的に青色成分が他の緑。

赤の成分に比較して光量不足となる。そこで、本実施例
では、回折効率の最も高いＯ次回指光が青色波長帯内に
設定されるような横這を持って１次元ブレーズド回折格
子３が形成されている。これによって、不足しがちな青
色成分の相対的光量レベルを充分なものとし、各センサ
ーアレイ８．９．１０で捕捉された色分解光から良好な
カラー画像が形成される。

以上に具体的数値例を示す、第９図において、格子厚ｄ
１．ｄ＝ｓをｄ＋　＝２８８０ｎｍ、ｄ、＝５７６０ｎ
ｍとし、媒質屈折率ｎ達ｎλ＝１．５とした場合、位相
差Φ、と厚みｄ、とブレーズ波長えはΦ１＝２１（ｎあ
−１）ｄ、／λ（ｉ＝１．２）の関係にあり、Φ、＝６
π、Φ２＝１２πを示すＯ次回指光の中心波長え。はえ
。＝４８０ｎｍと設定される。この構成において、−１
次回折光の中心波長九−，＝５４０ｎｍ、＋１次回折光
の中心波長λ＊、＝６１７−　１　ｎ　ｍと設定される
。

この例の回折効率を考慮した分光分布を第４図に示す、
同図から分かるように、０次回折光１２はえｏ　＝４８
０ｎｍ及び？２０ｎｍにピークを持ち、その回折効率は
１００％である。一方、−１次回折光１３はん一１＝５
４０ｎｍ及び３９２．７ｎｍ１＋１次回折光１４はλ＊
＋＝６１７．１　ｎ　ｍ及び４３２ｎｍに、夫々、ピー
クを持ち、それらの回折効率は６８．４％である。

ここにおいて、３色分離と色再現性の見地から、光路が
結像光学系２の光軸と共軸であるＯ次回指光１２におけ
る７２０ｎｍを中心とする波長帯の光は、モノリッツツ
ク３ラインセンサー４の中央センサーアレイ９上に設け
られるストライプ状フィルター等により除去される。

また、±１次回折光においては、え−１＝５４０ｎｍ、
　　ん。１＝＝ｆ３１７．ｌｎｍを夫々中心波長とする
波長帯成分のみが、モノリシック３ラインセンサー４の
中央以外のセンサーアレイ８．１０に、前記Ｐｓｉｎθ
＝えの式に従って到達するように、これらセンサーアレ
イ８．１０を中央センサーアレイ９から有限距１ｉ１１
離してセンサー４上に作り付ける０例えば、Ｐ＝６０μ
ｍ、ブレーズド回折格子３とセンサー４間の距離を２０
ｍｍとした場合、第７図におけるＳ、の距離を１８０μ
ｍとして、センサーアレイ２５に、−１次回折光のうち
え−＋　＝　５４０　ｎ　ｍの波長帯成分を受けさせ、
他方、ｓ２の距離を２０５．７μｍとして、センサーア
レイ２７に、＋１次回折光のうちＬや＋＝６Ｌ７．１ｎ
ｍの波長帯成分を受けさせるようにすればよい。この様
にセンサーアレイ８，９、ＩＯを作り付けることにより
、不要波長帯光を除去しつつ所望の波長帯光を３つのセ
ンサーアレイ８．９．１０で捕促することが可能となる
。

この結果、モノリシック３ライセンサ−４の各センサー
アレイ８．９、ＩＯ上の分光分布は第５図の様に設定さ
れ、不足しがちな青色成分が、充分、画像処理等の技術
で補久る相対比レベル範囲に設定される。

第５図において、１５．１６．１７は夫々、総合的な青
色波長帯分光分布、総合的な緑色波長帯分光分布、総合
的な赤色波長帯分光分布を示す。

［発明の効果］ 以上の構成を有する本発明では、３色分解用１次元ブレ
ーズド回折格子が、その回折におけるＯ次回指光の中心
波長を青色波長帯内に設定するように、構成されている
ので、射的な黒体輻射にあずかる尤源（例えばタングス
テンランプ、ハロゲンランプ）を用いても極端な青色成
分の不足なく効率的に色分解、分離がなされる。従って
、総合的にコンパクトで安価、且つ性能の良いカラー画
像読取り装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第【図は本発明の一実施例を説明する主走査断面におけ
る概略図、第２図は同副走査断面における概略図、第３
図は第２図のブレーズド回折格子とセンサーの部分の拡
大図、第４図はこの実施例における各次回指光分光分布
図、第５図はこの実施例における総合的な分光分布図、
第６図は従来例を示す概略図、第７図はモノリシック３
ラインセンサーの構成図、第８図は他の従来例を示す概
略図、第９図は１次元ブレーズド回折格子の構成を示す
図である。 ■−・・・・原稿面、２・・・・・結像光学系、３・・
・・・１次元ブレーズド回折格子、４・・・・・複数ラ
インセンサー、８．９１０・・・・・センサーアレイ 第１　図 第２図 第３■

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
   色に色分解すると共にこれら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、該ブレーズド回折格子により色分解、分離され
   る複数色に対応する複数光束の内、回折次数が０次のも
   のに対応する光束が青色波長帯内に設定されているカラ
   ー画像読取り装置。 ２、前記青色波長帯内に設定された０次回折光束の光路
   が前記結像光学系の光軸と共軸である請求項１記載のカ
   ラー画像読取り装置。 ３、前記被写体を照明する光源が、黒体輻射にあずかる
   ものである請求項１記載のカラー画像読取り装置。 ４、前記センサーアレイのうち、ブレーズド回折格子か
   ら０次回折光を受けるものの上には、所望の波長帯光の
   みを受けるようにストライプ状フィルター手段が設けら
   れ、±１次回折光を受けるものは、夫々、所望の波長帯
   光のみを受けるように０次回折光を受けるセンサーアレ
   イから所定有限距離離して設けられている請求項１記載
   のカラー画像読取り装置。