JPH0342686A - カラー画像読取装置 - 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） 本発明はカラー画像読取装置に関し、特に色分解光学系
と３つのラインセンサーを同一基板面上に設けた検出手
段を利用することにより原稿面上のカラー画像情報を高
精度に読取ることのできるカラースキャナー、カラーフ
ァクシミリ等に好適な画像読取装置に関するものである
。

（従来の技術〉 従来より原稿面上のカラー画像情報を光学系を介してＣ
ＣＤ等のラインセンサー面上に結像させて、このときの
ラインセンサーからの出力（ｇ−Ｗを利用してカラー画
像情報をデジタル的に読取る装置が種々と提案されてい
る。

例えば第４図は従来のカラー画像読取装置の概略図であ
る。同図では原稿面１上のカラー画像からの光束を結像
レンズ２０で集光し、後述するラインセンサー面上に結
像させる際、該光束を３Ｐプリズム２１を介して、例え
ば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に色分解
した後、各々ＣＣＤ等から成るラインセンサー２２，２
３゜２４面上に導光している。そしてラインセンサー２
２．２３．２４面上に結像したカラー画像を各々ライン
走査し各色光毎に読取りを行なっている。

第５図は特開昭６２−２３４１０６号公報で提案されて
いるカラー画像読取装置の要部概略図である。

同図では原稿面１上のカラー画像からの光束を結像レン
ズ２５で集光し、後述するラインセンサー面−Ｌに結像
させる際、該光束を２色性を有する選択透過膜が付加さ
れた２つの色分解用のビームスプリッタ−２６，２７を
介して３色に対応する３つの光束に分離している。そし
て該３つの色光に基づくカラー画像を３つのラインセン
サー２８ａ、２８ｂ、２８ｃを同一基板面上に設けた、
所謂モノリシック３ラインセンサー２８の各ラインセン
サー面上に各々結像させている。これによりカラー画像
をライン走査して各色光毎の読取りを行なっている。

（発明か解決しようとする問題点） 第４図に示すカラー画像読取装置では３つの独立のライ
ンセンサーを必要とし、又高粒度化か要求され、しかも
製作−に困難な３Ｐプリズムを必要とする為、装置全体
が複雑化し、又高価となり、更に結像光束と各ラインセ
ンサーとの合致調整を各々独立に３回行なう必要があり
組立調整か面倒となる等の問題点があった。

又、第５図に示すカラー画像読取装置はビームスプリッ
タ−２６，２７の板厚をＸとした場合ラインセンサーの
各ライン間の距離は２　ＪＥ−ｘとなる。今、製作上好
ましいラインセンサーの各ライン間の距離を０．０５〜
０．２ｍｍ程度とするとビームスプリッタ−２６，２７
の板厚Ｘは１７〜７０μｍ程度となる。

一般にこのような薄い厚さで光学的に平面性を良好に維
持したビームスプリッタ−を構成することは大変難しく
、このような厚さのビームスプリッタ−を用いるとライ
ンセンサー面上に結像させるカラー画像の光学性能が低
下してくるという問題点があった。

本発明はカラー画像を照明する為の照明手段の照明先の
色光の波長帯域幅や色分解プリズムの構成等を適切に設
定することにより装置全体の簡素化を図りつつ、例えば
Ｒ，Ｇ、Ｂの３つの色光でカラー画像をデジタル的に高
精度に読取ることのできるカラー画像読取装置の提供を
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明のカラー画像読取装置は、照明手段により原稿面
上のカラー画像を波長域を狭くした３つの色光て照明し
、該カラー画像を投影光学系により３つのラインセンサ
ーを平行に同一基板面上に配置した検出手段面上に投影
し、該検出手段により該カラー画像を読取る際、該原稿
面から該検出手段に至る光路中に該カラー画像からの光
束を該ラインセンサーの画素の並び方向と直交方向に該
３つの色光に対応した３つの色光に色分解する色分解プ
リズムを配置し、該色分解プリズムて色分解した３つの
色光を各々対応する該ラインセンサーに導光するように
したことを特徴している。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の光学系の要部概略図であ
る。１は原稿面てあり、カラー画像が形成されている。

２，３．４は各々螢光灯等の光源である。光源２，３．
４の前方には各々カラー画像を後述する検出手段で読取
る鳥の所定の色光、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青
色（Ｂ）のみを通過させる為に通過波長帯域幅を狭くし
たフィルター、例えば干渉フィルター５．６．７が装着
されている。光源２，３．４やフィルター５゜６．７等
は照明手段１０１の一要素を構成している。

照明手段１０１で照明された原稿面１上のカラー画像か
らの散乱反射光をミラー等の走査手段１０２により原稿
面１を紙面内である副走査方向３１をライン走査してい
る。

８はコリメーターレンズであり、走査手段１０２て走査
された光束を平行光束とし、後述する構成の色分解プリ
ズム９に導光している。色分解プリズム９はコリメータ
ーレンズ８からの平行光束を同図に示す副走査方向３１
に所定の色光て３つに分離し、投影光学系１０に入射さ
せている。接炎光学系１０は色分解プリズム９で色分離
された３つの色光を３つのＣＣＤ等のラインセンサー１
３，１４．１５を互いに平行となるように同一基板面１
１上に配置した、所謂モノリシック３ラインセンサーで
ある検出手段１０３の各ラインセンサ−１３，１４，，
１５面上に導光している。

本実施例ては原稿面１」二のカラー画像からの散乱反射
光を走査手段１０２により走査し、該走査手段１０２か
らの光束をコリメーターレンズ８と色分解プリズム９を
介して３つの色光に色分解している。そして投影光学系
１０により原稿面１上のカラー画像を３つのラインセン
サー１３゜１４．１５面上に結像している。これにより
原稿面１上のカラー画像を検出手段１０３て順次デジタ
ル的に読取っている。

第２図は本実施例に係る色分解プリズム９の一実施例の
要部概略図てあり、同図ては参考のム、該色分解プリズ
ム９を通過する光束も示してし）る。

色分解プリズム９は中央の３角形状のプリズム９２を挟
んで両側にプリズム９２の材質と異なった材質より成る
３角形状のプリズム９１．９３を貼り合わせ、全体とし
て平行平面となるようにして構成している。

色分解プリズム９に入射したある色光の波長λの光束９
ａは実線で示す光路の如く、プリズム９１．９２．９３
の材質の屈折率差（分散）によ（ついて偏向され、最終
的に射出面９５より偏角δで射出する。

今、色分解プリズム９の第１面９４への入射角を垂直（
入射角０度）とすると、出射角（偏角）δは以下の式で
表わされる。

ｓｉｎδ−ｎ−ｓｉｎ　［５ｉｎ−’　　［（ｎ’　／
ｎ）　・ｓｉｎ　（ａ−ｓｉｎ−’（ｎ−ｓｉｎ　　ｉ
／ｎ′）　　）　　］　　＋ｉ−ａ］（１） 但し　ｎ、ｎ′；プリズム９１．９３とプリズム９２の
ある波長における屈折率 α　ニブリズム９２のプリズム頂角 ｉ　、プリズム９１からプリズム９２ への界面における入射角 である。

（１）式から明らかな如くある波長における屈折率かｎ
＝ｎ　′の関係にある時、この波長の光の偏角δはδ−
０となり結果的に入射方向と同一方向に出側していく。

従ってガラス等の波長分散を利用し、各波長に対し同一
入射角の光を偏角δなる１１４射光で変化させ得ること
かできる。

方、照明光としては第１図に於いて光源２゜３．４を各
々青、緑、赤とした場合、例えば第７図に示すように各
光源２，３．４の発光分光分布Ｒ１Ｇ、Ｂは寄生スペク
トルがあったり発光波長幅の広いものてあったりする。

しかるに各々の光源からの光束に対して干渉フィルター
等を介することにより、各照明光を狭帯波長域の光束に
制限することが可能となる。

本実施例では波長帯域幅を中心波長に対し１０ｎｍ程度
に抑えている。そして３つの色光はその中心波長λを各
々Ｂ（青色）成分に対し人。

４５０ｎｍ、Ｇ（緑色）成分に対し入、＝５４３ｎｍ、
Ｒ（赤色）成分に対しλ、＝６１１ｎｍとしている。

この照明系を用い、色分解プリズム９としてプリズム９
２にＳ　Ｋ　Ｚ　（ｎ　ｄ＝　１．６０７３７９、’ｌ
／ｄ５６．８１　）　　（（株）小原社製）、両側のプ
リズム９１．９３にＦ　５　（ｎ　ｄ＝　１．６０３４
２　、　ｖ　ｄ３８．０１　）　　（（株）小原社製）
を用い、プリズム頂角α−２５°として構成した。この
ときの色分離に関する数値例を次に示す。

Ｇ成分の光（Ｇ光）を基準としたときＢ成分の光（Ｂ光
）の出射角変化（偏角変化）は１Δδ０、］１８４０で
あり、Ｇ光に対しＢ先は第６図に示す如く図中上方の座
標ＺＢ　（ｚＢ〉０）に入射するように出射する。同様
にしてＧ光に対しＲ成分の光（Ｒ先）の出射角変化は１
Δδｌ　＝　０．０４７８０であり、こちらは第６図の
図中下方の座標ＺＲ（ＺＲく０）に入射するように出射
する。

第１図において投影光学系１０の焦点距離をｆ＝７２．
６ｍｍに設定して、このときの３つの色光の焦点位置は
結像面である検出手段１０３面上で、Ｇ光を基準とし座
標Ｚ６をｚ６−０としてＢ光の座標ＺＢはＺＢ＝０．１
５ｍｍ、Ｒ先の座標２．はＺＲ＝−０，０６４ｍｍとな
り、この値に対応する距離だけ３つのラインセンサーを
同基盤上に分離作製しておけば、３色光の色分離が可能
となる。尚、実際の配置においては硝材の分散等の誤差
による出射角変化の変動に対して投影光学系１０の焦点
距離を可変とする光学系として構成することが有効であ
る。

以上のようにして本実施例ではカラー画像からの光束を
色分解プリズムによりラインセンサーの画素の並び方向
と直交方向、即ち副走査方向にＲ，Ｇ、Ｂの３色光に色
分離し検出手段１０３面上に該カラー画像を結像してい
る。

第３図は第１図の検出手段１０３の一実施例の正面図で
ある。同図において３つのラインセンサー１３，１４．
１５は同一基板面１１上に互いに平行となるように配置
されている。

本実施例の３ラインセンサーにおいて３つの色光のうち
最も短波長領域の色光、即ちＢ光に対応するラインセン
サーの副走査方向３１の画素３２の幅１９を他の２つの
ラインセンサーの画素の幅よりも広くしている。これは
色分解プリズムによる３色光の色分離に関して短波長側
の色光程分散が大きくなる為、結像面（検出手段１０３
　）　−１，のＺ方向のシフトも大きくなる為である。

本実施例においてＲ，Ｇ、Ｂの各色光の波長の波長帯域
幅を１０ｎｍとするとラインセンサー面上のシフト幅は
、Ｂ光でΔＺＲξ０．０２ｍｍ。

Ｇ光でΔＺ６＃０．０１ｍｍ、Ｒ先でΔＺＲま０．００
８ｍｍとなりＢ光が最も大きい。

従って本実施例ではＢ光用のラインセンサーの画素の幅
をＲ，Ｇ光用のラインセンサーの画素の幅より広くし、
例えば副走査方向の画素幅をＢ光用を２０μｍ、Ｒ充用
とＧ光用を１０μｍとして作製している。

このときのＢ光用を画素幅２０μｍとすることによる画
像劣化については、例えば電子写真法等での出力画像て
はイエロー成分に対応し、視覚上殆んど影響を及ぼさな
いことが確認されており、何ら問題はない。

第１実施例の色分解プリズム９と集光レンズ１０を用い
て光源の各色光の発光中心波長を螢光灯であれば螢光物
質、封入ガス等を選択することによりコントロールする
ことは可能である。例えば第２実施例としてＧ光は前述
の第１実施例と同様にしてＢ光の発光中心波長をλＢ＝
４８５ｎｍ近傍に設定、又Ｒ先の発光中心なん□＝６４
０ｎｍ近傍に設定することにより、３ラインセンサ間の
距離は等しく、０．０８ｍｍとすることが出来る。これ
によりモノリシック３ラインセンサーの作製上、同一サ
イズのウェハー上での作製個数は増加し、強いては安価
なセンサーを供給し得る。画像処理上、第２実施例にお
ける３つの色光の各中心波長でもカラー画像読取りにお
いては何ら問題はない。

第１実施例では各色光の使用波長帯域幅を等しく１０ｎ
ｍとしたが、一般にＢ光域の螢光灯の発光域は比較的広
い為、第３実施例としてラインセンサー側のＢ光成分の
感度を回路利得等で上げた上で、Ｂ光の波長帯域幅を他
の２色光よりも狭く設定し、第１実施例を例にとればＢ
光の波長帯域幅を５ｎｍとすることにより、３ラインセ
ンサーの各画素の副走査方向の大きさを等しく１０μｍ
とすることができる。

これにより第２実施例に比べて、よりラインセンサー作
製をより容易にかつ安価にすることができる。

尚、以上の各実施例においてカラー画像を読取る為の３
つの色光は赤、緑、青に限らす照明手段と色分解プリズ
ムから定まる任意の３つの色光で読取るようにしても良
い。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如く照明手段の照明光の色光の波
長帯域幅を狭くし、色分解プリズムの形状及び入射光を
モノリシック３ラインセンサーの副走査方向に色分離す
るように各要素を適切に設定することにより、原稿面上
のカラー画像を装置全体の小型化を図りつつ、デジタル
的に高精度に読取ることのできるカラー画像読取装置を
達成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の光学系の要部概略図、第
２図、第３図は各々第１図の一部分の説明図、第４図、
第５図は従来のカラー画像読取装置の概略図、第６図は
第１図に示す色分解プリズムによる検出手段面上におけ
る色分離方向の説明図、第７図は本発明に係る光源の発
光分光分布の説明図である。 図中、１は原稿、２，３．４は光源、５，６゜７は干渉
フィルター、８はコリメーターレンズ、９は色分解プリ
ズム、１０は集光レンズ、１１は　５ 基板、 １３　。 １４゜ ５は各々ラインセンサー ２は画素である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）照明手段により原稿面上のカラー画像を波長域を
   狭くした３つの色光で照明し、該カラー画像を投影光学
   系により３つのラインセンサーを平行に同一基板面上に
   配置した検出手段面上に投影し、該検出手段により該カ
   ラー画像を読取る際、該原稿面から該検出手段に至る光
   路中に該カラー画像からの光束を該ラインセンサーの画
   素の並び方向と直交方向に該３つの色光に対応した３つ
   の色光に色分解する色分解プリズムを配置し、該色分解
   プリズムで色分解した３つの色光を各々対応する該ライ
   ンセンサーに導光するようにしたことを特徴とするカラ
   ー画像読取装置。
2. （２）前記３つのラインセンサーのうち３つの色光のう
   ち最も短波長領域の色光を対象とする１つのラインセン
   サーの画素の該３つのラインセンサーの並び方向の幅を
   他のラインセンサーの画素の幅よりも広くして構成した
   ことを特徴とする請求項１記載のカラー画像読取装置。