JPH0271245A - 色分解光学装置 - 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、一つの受光手段によって色分解された画像信
号を読み取ることができる色分解光学装置に関するもの
である。

［従来の技術］ この種の装置としては、従来からカラー複写機やカラー
スキャナー等が使用されている。

これらの装置の光学系は、対象物を照明する光源と、対
象物からの反射光をＣＯＤや感光体ドラム等の受光手段
上に結像させる結像レンズとを備えており、一つの受光
手段によって複数の色情報を検出するためにそれぞれ異
なる波長選択特性を有する複数の色分解フィルターを選
択的に光路中に挿入する構成とされている。

このような装置では、フィルターを交換しつつ対象物か
らの反射光を複数回受光することにより、対象物の持つ
情報を三原色のそれぞれについての明暗に色分解する。

そして、これらの色分解された情報を重ね合せて出力す
ることにより、対象物の持つ色情報に近いカラー画像を
出力することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したような装置においては、光源の
分光特性と受光手段の分光感度とによって決定される装
置全体の分光特性がフラットではないため、色分解され
た各色ごとに出力されるエネルギー量が異なり、結果と
して出力されるカラー画像の各色ごとの温度にバラツキ
が生じ、色再現性をうまくコントロールすることができ
ないという問題点があった。

［発明の目的］ 本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり
、装置全体の分光特性に起因する色分解された各色ごと
に出力されるエネルギー量のバラツキを均一化すること
ができる色分解光学装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成させるため、この発明に係る色分解光
学装置は、光源により照明された対象物からの反射光を
対象物と略共役な位置に設けられた受光手段上に結像さ
せる結像レンズと、対象物から受光手段に至る光路中に
選択的に挿入されて受光手段に到達する光束の波長をそ
れぞれ異なる範囲で限定する複数の色分解フィルターと
、光路中に選択的に挿入されて透過光量を変化させる複
数の遮光手段とを設け、遮光手段を、光源及び受光手段
の分光特性に起因する色分解された各色ごとに出力され
るエネルギーのバラツキを解消するよう色分解フィルタ
ーの選択に対応して選択する構成としたことを特徴とす
るものである。

［実施例］ 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

（第１実施例） 第１図は、この発明に係る色分解光学装置の第１実施例
としてカラー複写機の光学系を示したものである。

この光学系は、コンタクトガラス１０上に対象物として
載置される原稿２０を図示せぬ他の紙に複写しようとす
るものであり、図示されるように原稿２０を照明するハ
ロゲンランプ３０を備える光源と、このハロゲンランプ
３０によって照明された原稿２０からの反射光を導く第
１〜第４ミラー４０，４１，４２．４３と、第２．第３
ミラーの間に設けられて原稿の像を受光手段としての感
光体ドラム５０上に形成する結像レンズ６０と、結像レ
ンズ６０の後方に近接して設けられたフィルタ一体７０
とから概略構成されている。

フィルタ一体７０は、第２図に示したように、三原色（
Ｒ；赤、Ｇ；緑、Ｂ；青）の各色の情報を検出するため
の３つの色分解フィルター７１．７２．７３を有してお
り、それぞれの分光透過特性は第３図に示した通りとな
っている。なお、各色分解フィルター７１．７２ニ）；
ｉ、後述する理由から透過光束の断面積を制限する遮光
手段としてマスキング７１ａ、７２ａ（図中の破線部分
）が設けられている。

この装置では、原稿２０からの反射光がミラーフィルタ
ー、レンズにより感光体ドラム５０上にスリット露光さ
れる構成とされている。原稿の読取を行う際には、光源
と第１．第２ミラー４０．４１とが図中に矢印で示した
方向へスライドすると共に、感光体ドラム５０を回転さ
せ、この動作によって各スライド位置での情報を連続的
に感光体ドラム５０上に読み取るようにしている。

ところで、上記の装置に用いられているハロゲンランプ
３０からの出射光は第４図に実線で示したように長波長
側に向けてエネルギーが上昇するような分光特性を持ち
、他方、感光体ドラム５０表面の感光体は同図に破線で
示したように５５０ｎｍ付近をピークとする山形の分光
感度を持つ。従って、装置全体としての分光特性は長波
長側に偏ったものとなっている。

ここで第３図に示したような特性を有する色分解フィル
ターを選択的に光路中に挿入し、各色につき同一断面積
の光束を使用して原稿２０の情報を色分解した場合には
、原稿２０上で同一輝度を持つ部分であっても出力され
るエネルギーとしては第５図に示したように各色につい
てバラツキをもってしまう。

この例においては、Ｂ成分の出力エネルギーを１００と
した場合には、同一の入力エネルギーに対するＧ成分の
出力エネルギーは１１１、Ｒ成分の出力エネルギーは３
８６となる。従って、何ら対策を講じなければ例えば複
写されたハードコピー上で前糸の色が良好な再現性を持
つ場合には、朱肉等の赤系の部分の像は白くとんで見え
ることとなる。

このような不具合を解消するために、この装置では前述
したようにフィルタ一体７０の各色分解フィルター７１
．７２に遮光部材としてのマスキング７１ａ、７２ａを
設け、それぞれの開口形状をフィルターを透過する光束
の断面積がＢ成分を１００としてＧ成分が１００／１１
１、Ｒ成分が１００７３８６の比率となるよう定めてい
る。

このようにいずれの色の情報を検出するかによって光束
の断面積を異ならせることにより、装置の分光特性に起
因する出力エネルギーの色よるバラツキを抑え、色再現
性を向上させることができる。

なお、フィルタ一体７０の光路中への挿入位置は上記の
例のような結像レンズ６０の前方に限らず、後方に配置
することもできる。

次に、上記のカラー複写機の作用を説明する。

初めにフィルタ一体７０のＲ成分用フィルター７１を光
路中に挿入する一方、図示せぬチャージャーを用いたコ
ロナ放電によって感光体ドラム５０の表面にプラスの電
荷を帯電させる。

次にハロゲンランプ３０を発光させつつ、光源と第１．
第２ミラー４０．４１とを走査させる。原稿２０からの
反射光は第１．第２ミラー４０．４１を介してＲ成分用
フィルター７１を透過し、Ｒ成分のみの情報を持つ光束
として出射するが、この際フィルターの表面に設けられ
たマスキング７１ａの作用により、光束の断面積は小さ
く規制される。

フィルタ一体７０を透過した光束は結像レンズ６０を介
して第３．第４ミラー４２．４３で反射され、感光体ド
ラム５０上にスリット露光される。光の強弱により、感
光体層の抵抗値が変化するため、光の強い部分のプラス
電荷は逃げ、光の弱い部分のプラス電荷は残り、感光体
ドラム５０表面にＲ成分の露光量に応じた静電潜像が形
成される。この静電潜像にＲ成分と補色関係にあるシア
ンのトナーを付着させた後、トナー像をコロナ放電によ
って複写紙に転写する。これによってまず原稿２０の持
つ情報のうちＲ成分と補色関係にあるシアンの像のみが
複写紙に形成される。

続いて、フィルタ一体７０を第１図の紙面に垂直な方向
ヘシフトしてＧ成分用の色分解フィルター７２を光路中
に挿入し、上記と同様にハロゲンランプ３０を点灯させ
て感光体ドラム５０上にＧ成分の露光量に応じた静電潜
像を形成する。この際、色分解フィルター７２を透過す
る光束の断面積はマスキング７２ａによって所定の値に
制限される。

上記の静電潜像にＧ成分と補色関係にあるマゼンタのト
ナーを付着させた後、前記の複写紙に重ねて転写する。

これによって原稿２０の持つ情報のうちＲ成分と補色関
係にあるシアン、Ｇ成分と補色関係にあるマゼンタの像
が複写紙に形成される。

その後フィルタ一体７０のＢ成分用フィルター７３を光
路中に挿入し、ハロゲンランプ３０を点灯させて走査を
行い、これによってＢ成分の露光量に応じた１〇− 静電潜像を形成する。この静電潜像にＢ成分と補色関係
にあるイエローのトナーを付着させ、これを前記の転写
紙に転写することにより、原稿２０の持つ情報がシアン
、マゼンタ、イエローの三色の重ね合せにより複写紙上
に再現される。

最終的に定着過程を経て複写紙を出力する。

第６図は上記実施例のフィルタ一体部分の変形例を示し
たものであり、ここでは結像レンズ６０の間の開口絞り
となる位置に、第７図に示したような構成のフィルタ一
体８０が設けられている。各色分解フィルター８１．８
２．８３の作用は上記の例と同一であるが、遮光手段と
してのマスキング８２ａ、８３ａの形状が結像レンズ６
０の光軸を中心とする円形とされている。

マスキングを上記のような形状とすることにより、マス
キングに絞りとしての効果を持たせ、Ｒ成分、及びＧ成
分の読取を行う場合の焦点深度を深くすることができ、
光学系の軸上の色収差の影響を少なくして像性能を向上
させることができる。

なお、上記の実施例では、遮光部材を色分解フイルター
の表面上にマスキングとして設ける構成についてのみ述
べたが、これらを別体としてもよいことは勿論である。

但し、その場合にはフィルター移動用の手段と遮光部材
移動用の手段とを設けなければならない。

（第２実施例） 第８図は、この発明の第２実施例としてカラースキャナ
ーの光学系の要部を示したものである。

この光学系は、図示せぬ光源によって照明された原稿９
０からの反射光をフィルタ一体１００及び結像レンズ１
１０を介して受光手段としてのＣＣＤ１２０上に結像さ
せるものである。

なお、この装置において光源として使用されている蛍光
灯の分光特性は第９図に実線で示したようなものであり
、ＣＣＤ１２０の分光感度は同図に破線で示したような
ものとなっている。従って、装置全体としての分光特性
は前記の例と同様に赤寄りに偏ったものとなっている。

ここで第３図に示したような特性を有する色分解フィル
ターを選択的に光路中に挿入し、各色にっき同一断面積
の光束を使用して原稿９０の情報を色分解した場合には
、原稿９０上で同一輝度を持つ部分であっても出力され
るエネルギーとしては第１０図に示したように各色につ
いてバラツキをもってしまう。この例においては、Ｂ成
分の出力エネルギーを１００とした場合には、同一の入
力に対するＧ成分の出力エネルギーは１１４、Ｒ成分の
出力エネルギーは１４４となる。

この装置では、色分解後に出力される各色ごとのエネル
ギーを均一化するために第１１図に示したように各色分
解フィルター１０１，１０２，１０３の表面にマスキン
グ１０１ａ、１０２ａ、　１０３ａを設け、それぞれの
開口面積をフィルターを透過する光束の断面積がＢ成分
を１００としてＧ成分が１００７１１４、Ｒ成分が１０
０７１４４の比率となるよう定めている。

また、この例で示したマスキングの形状は光束の中央部
を周辺部より大きく遮る構成とされ、周辺光量を相対的
に向上させることによってコサイン４乗則によって生じ
るＣＣＤ１２０上での光量ムラを低減させている。

（第３実施例） 次に、この発明の第３実施例を第１２図〜第１９図に基
づいて説明する。

第１２図に示した装置は、概略上述した第１実施例の装
置と同様の構成であり、光源の構成のみ相違する。

光源は、第１３図に示したように上記の２本のハロゲン
ランプ加、３１と、走査時にこれらのランプを必要に応
じて１本のみ、あるいは２本共点灯させる切換回路ＳＣ
とを備えている。この切換回路ＳＣは、複写機全体の制
御、例えば走査やフィルターの選択を行なう中央制御回
路ＣＣからの１ビツトの信号によって制御される。

また、フィルタ一体１１０は、第１４図に示したように
、三原色（Ｒ；赤、Ｇ；緑、Ｂ；青）の各色の情報を検
出するための３つの色分解フィルター１１１，１１２，
１１３を有しており、上記の中央制御回路ＣＣからの信
号によって選択的に光路中に挿入される。

第１５図〜第１７図は、これらの色分解フィルター自身
の分光透過特性を示したものであり、第１５図はＲ成分
用フィルター１１１、第１６図はＧ成分用フィルター１
１２、第１７図はＢ成分用フィルター１１３の特性を示
している。なお、Ｒ成分用フィルター１１１には、透過
光束のエネルギーを光束断面の全域において一様に減少
させるエネルギー減衰層として第１８図に示すような透
過率７０％のＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ）
？−ト層が設けられている。なお、第１９図は、ＮＤコ
ート後のＲ成分用フィルター１１１の分光透過特性を示
したものである。

第１実施例において説明した装置の分光特性に基づく光
量ムラを補正するため、この例では、切換回路ＳＣによ
って感度が低い波長域の受光を行なう場合、すなわちＢ
成分用フィルター１１３が選択されている場合にはハロ
ゲンランプ３０．３１を２本共点灯させ、感度が高い波
長域の受光を行なう場合、すなわちＧ、Ｒ成分用フィル
ター１１１，１１２が選択されている場合には１本のみ
を点灯させるよう構成している。

しかも、フィルタ一体１１０のＲ成分用フィルター１１
１にＮＤコートを施して透過光束のエネルギーを減少さ
せている。従ってこれらの相乗効果により、Ｂ成分受光
時の出力エネルギーを高めると共に、Ｒ成分受光時の出
力エネルギーを低くして、これらをＧ成分受光時の出力
エネルギーレベルに合わせることができ、ＫＧＢ全ての
成分についてほぼ均一な出力レベルを保つことができる
。

このようにいずれの色の情報を検出するかによって投光
量、及びフィルターの透過特性を異ならせることにより
、装置の分光特性に起因する出力エネルギーの色よるバ
ラツキを抑え、色再現性を向上させることができる。

なお、この例では、投光量を変化させると共にＲ成分用
フィルターにのみＮＤコート層を施す構成について述べ
たが、投光量を一定として透過率の異なるＮＤコート層
をＲ成分用とＧ成分用との２つのフィルターに施しても
よい。但し、この場合にはＲ成分の受光エネルギーをＢ
成分の受光エネルギーのレベルに合わせるために、Ｒ成
分用フィルターの透過率をかなり低く抑える必要がある
ため、上記の実施例と比較すると光量の有効利用が図れ
ない。

また、この例では高い波長域側に感度を有する装置につ
いてのみ述べたが、低い波長域側に感度を有する装置に
も適用することができる。この場合にはＢ成分用フィル
ターの表面にエネルギー減衰層を設ければよい。

［効果］ 以上、説明してきたようにこの発明によれば、装置の分
光特性に起因する各色ごとに出力されるエネルギーの対
応関係を光学的に均一化することができる。

また、遮光部材を結像レンズの開口絞り位置に設けてそ
の開口形状を円形とした場合には、軸上の色収差の影響
を絞り効果により少なくして像性能の向上を図ることが
できる。

更に、遮光部材を光束の中央部を周辺部より大きく遮る
構成とすれば、コサイン４乗則によって生じる受光手段
」二での光量ムラを低減させること力５できる。

色分解フィルターの表面に光束のエネルギーを減少させ
る波長非選択性のエネルギー減衰層を設ける構成とした
場合には、光束のエネルギーを光束断面の全域において
一様に減少させることができるため、色分解フィルター
を結像に影響する位置に配置した場合にも、画面内での
光量バランスが崩れることが無い。

また、上記構成に加えて投光量をも変化させる構成とし
た場合には、感度が低い波長域側の出力エネルギーを高
めると共に、感度が高い波長域側の出力エネルギーを低
めることにより、中間感度のレベルにエネルギーを高低
両側から調整することができ、透過率の低い減衰層を用
いることによっていたずらに受光エネルギーを減少させ
ることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明に係る色分解光学装置の第１
実施例を示したものであり、第１図はカラー複写機の光
学系の説明図、第２図は第１図の装置に示したフィルタ
一体を第１図のＩＩ−Ｉｆ線方向から見た平面図、第３
図は色分解フィルターの分光透過特性図、第４図は第１
図に示した装置の光源と受光手段との分光特性図、第５
図は遮光部材を設けない場合の第１図に示した装置の分
光特性図、第６図はフィルタ一体の設置場所の変形例を
示す説明図、第７図は第６図に示したフィルタ一体の平
面図である。 第８図〜第１１図はこの発明の第２実施例を示したもの
であり、第８図はカラースキャナの光学系の要部説明図
、第９図は第８図に示した装置の光源と受光手段との分
光特性図、第１０図は遮光部材を設けない場合の第８図
に示した装置の分光特性図、第１１図は第８図に示した
装置のフィルタ一体を第８図のＸ　Ｉ　−Ｘ　Ｉ線方向
から見た平面図である。 第１２図〜第１９図はこの発明の第３実施例を示したも
のであり、第１２図はカラー複写機の光学系の説明図、
第１３図は第１２図の装置に示した光源の構成を示すブ
ロック図、第１４図は第１２図の装置に示したフィルタ
一体を第１２図のＸ　ＩＶ　−Ｘ　ＩＶ線方向から見た
平面図、第１５図はＲ成分用フィルターの自身の透過特
性図、第１６図はＧ成分用フィルターの自身の透過特性
図、第１７図はＢ成分用フィルターの自身の透過特性図
、第１８図はＮＤコート層の透過特性図、第１９図はＮ
Ｄコート後のＲ成分用フィルターの透過特性図である。 ２ｑ・・・原稿（対象物） ３０．３１・・・ハロゲンランプ（光源）５０・・・感
光体ドラム（受光手段） ６０・・・結像レンズ ７０．８０，１００，１１０・・・フィルタ一体７１〜
７３．８１〜８３．１０１〜１０３，１１１〜１１３・
・・色分解フィルター

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源により照明された対象物からの反射光を前記
   対象物と略共役な位置に設けられた受光手段上に結像さ
   せる結像レンズと、前記対象物から前記受光手段に至る
   光路中に選択的に挿入されて前記受光手段に到達する光
   束の波長をそれぞれ異なる範囲で限定する複数の色分解
   フィルターと、前記光路中に選択的に挿入されて透過光
   束のエネルギーを変化させる複数の遮光手段とを有し、
   該遮光手段は、前記光源及び前記受光手段の分光特性に
   起因する色分解された各色ごとに出力されるエネルギー
   のバラツキを解消するよう前記色分解フィルターの選択
   に対応して選択される構成であることを特徴とする色分
   解光学装置。
2. （２）前記複数の遮光手段は、前記それぞれの色分解フ
   ィルターの表面に設けられたマスキングであることを特
   徴とする請求項１記載の色分解光学装置。
3. （３）前記遮光手段は、前記結像レンズ中の開口絞り位
   置に設けられると共に、開口部が前記結像レンズの光軸
   を中心とする円形であることを特徴とする請求項１また
   は２のいずれかに記載の色分解光学装置。
4. （４）前記遮光手段は、前記結像レンズから離間した位
   置に設けられると共に、前記光束の中央部を周辺部より
   大きく遮る構成であることを特徴とする請求項１または
   ２のいずれかに記載の色分解光学装置。
5. （５）前記遮光手段は、前記色分解フィルターの表面に
   設けられて透過光束のエネルギーを光束断面の全域にお
   いて一様に減少させる波長非選択性のエネルギー減衰層
   であることを特徴とする請求項１記載の色分解光学装置
   。
6. （６）前記光源は、複数本のランプと、該ランプ及び前
   記受光手段の分光特性に起因する色分解された各色ごと
   に出力されるエネルギーのバラツキを解消するよう前記
   ランプの点灯本数を切換える切換回路とから構成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の色分解光学装置。