JPH04142862A - 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１次元ブレー
ズド回折格子より成る色分解素子と３つのラインセンサ
ーを同一基板面」二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
適なカラー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」−のカラー画像情報を光学系を介して
ＣＣＤ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信号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５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１５て集光し、後述するラインセンサー面Ｉ−に結像
させる際、該光束を３Ｐブリスム１６を介して、例えば
赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ　）　＋７）　３色
に色分解した後、各々ＣＣＤ等から成るラインセンサー
１７，１８．１９面上に導光している。そしてラインセ
ンサー１７１８．１９而−４二に結像したカラー画像を
各々ライン走査し容色光ｔｉｊに読取りを行っている。

。 第６図は特開昭６２−２３４１０６−８−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にのカラー画像からの光束を結像レン
ズ２８で集光し、後述する中−素子の＝Ｊ−法か７μｍ
Ｘ７μｍ又は１０μｍ×１０μｍ程度より成るラインセ
ンサー面上に結像させる際、該光束を２色性を有する選
択透過膜か付加された２つの色分解用のビームスプリッ
タ−２９３０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３１ａ、３１ｂ、３１ｃを同−基板
面上に設けた、所謂モノリシック３ラインセンサー３１
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
っている。

この他、特公昭６２−４３５９４号公報ではモノリシッ
クな３ラインセンサーに色分解用の光学素子としてブレ
ーズド回折格子を用いて色分解したカラー画像情報を入
射させて、該カラー画像情報を検出するようにしたカラ
ー画像検出装置を提案している。

（発明が解決しようとする問題点） 第５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、又高粒度化が要求され、しかも
製作上困難な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回行う必要があり組立調
整が面倒となる等の問題点かあフた。

又、第６図に示すカラー画像読取装置はビームスプリッ
タ−２９，３０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　２Ｘとなる。今製作Ｊ＝好まし
いラインセンサーの各ライン間の距離を０．１〜０．２
ｍｍ程度とするとビームスプリッタ−２９，３０の板厚
Ｘは３５〜７０μｍ程度となる。

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Ｊ１７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れ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。

又、特公昭６２−４３５９４号公報では１次元ブレーズ
ド回折格子によって３つの色光に色分解された光束を３
ラインセンサーの各ライン面上に導く方法については何
ら開示しない。

−・般に１次元ブレーズド回折格子を用いて入射光束を
３色光に色分解し、該色光に基ついてカラー画像を千ノ
リシックな３ラインセンサーを用いて読取るカラー画像
読取装置は比較的簡易な構成により高粒度な読取りかで
きるという特長がある。

このときの１次元ブレーズド回折格子て色分解された３
つの色光は回折格子からの回折角が各々異なり、所定面
上、例えば３ラインセンサ一面」二での各色光の光束間
隔が異なっている。この為、３ラインセンサーの間隔を
非対称に配列させて構成する必要があり、その製作が大
変困難になってくるという問題点があった。

本発明はモノリシック３ラインセンサーと１次元ブレー
ズド回折格子を用いて入射光束を色分解してカラー画像
をデジタル的に読取る際、１次元ブレーズド回折格子を
適切に構成することにより、１次元ブレーズド回折格子
で回折された３つの色光間隔が等しくなり、３つのライ
ンセンサー面上に等間隔で入射するようにし、これによ
り３ラインセンサーの製作を容易にしたカラー画像読取
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、照明手段で照明された
原稿面上のカラー画像を結像光学系により１次元ブレー
ズド回折格子を介して３つのラインセンサーを同−Ｊ、
（板面上に平行に配置した読取手段面上に投影し、該読
取１段により該カラー画像を読取る際、該１次元ブレー
ズド回折格ｒ＝は格子どツヂか児なる複数の回折格子を
４１−すると共に入射光束を３つの色光に色分解し、こ
のとき該３つの色光間隔か等間隔となるように構成され
ていることを特徴としている。

この他本発明では、前記複数の回折格子は互いに格子厚
か異な）ていてもよく、又前記複数の回折格子は各々前
記結像光学系の画角に応じた方向に格子どツチ又は／及
び格子厚か変化していても差しされりない。

（実施例） 第１図（Ａ）、（１１）は本発明の第１実施例の要部平
面図（主走査断面）と要部側面図（副走査断面）、第１
図（Ｃ）は同図（Ｂ）の拡大説明図である。

図中１は原稿面であり、カラー画像が形成されている。

２は結像光学系であり、射出側の主光線か光ｉｉ＋ｂと
平−行となって射出する所謂射出型テレセントリック系
となるように構成されている。３は色分解手段であり、
透過型の１次元ブレーズド回折格子より構成されており
、入射光束を３色光に、例えば赤色光（Ｒ光）５、緑色
光（Ｇ光）６、青色光（Ｂ光）７に色分解し、透過回折
させている。４は読取手段であり、複数の画素を一次元
方向に配置した３つのラインセンサー８，９゜１０を同
一基板面上に複数の画素の並ひ方向が〃いに平行で、か
つ等間隔となるように配置された干ノリシック３ライン
センサーより成っている。

１０１は照明手段であり、例えばへロケンランブや蛍光
灯等から成っている。１０２は走査手段であり、ミラー
等から成り、原稿面１を副走査方向１０３にライン走査
している。１０４はスリットであり、ラインセンサー８
，９．１０の画素の並び方向（主走査方向）に長い開Ｌ
１部を有しており、副走査方向１０３に移動可能となっ
ており、不要なノイズ光がラインセンサー８，９．１０
に入射するのを防止している。

本実施例では照明Ｆ段１０１で照明された原稿面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１′！１：ｆ−段１０２からの光束を結像
光学系２により集光し、１次元ブレーズド回折格子３を
介して３つの色光に色分解した後に原稿面１−１−のカ
ラー画像を読取手段４を構成する３つのラインセンサー
８，９．１０面上に各々結像している。これにより原稿
面１にのカラー画像を読取手段４で順次デジタル的に読
取っている。

次に本実施例において色分解用の１次元ブレーズド回折
格子３の諸元について説明する。

本実施例に係る１次元ブレーズド回折格ｒの基本的な構
成及び光学的作用については、例えばＡｐｐｌｉｅｄ　
０ｐｔｉｃｓ（第１７巻第１５号、Ｐ２２７３〜＋３２
２７９．１９７８年８月　ＩＨ号）に開示されている。

即ち、基本的な光学性質としては所定角度で入射する光
束に３つの１１７相差をイ（１与して回折させるように
周期（格子ピッチ）Ｐの段差構造より成る位相部より成
る回折格子を利用して所定の３つの色光に分解して反射
又は透過回折させている。

本発明の特長とする１次元ブレーズド回折格ｒ。

は第２図、第３図に示すように基板３ａ上にＸ方向（副
走査方向）に階段状の異なった形状の回折格子３ｂを各
々異なった周期（格子どツヂ）Ｐで形成している。

同図では回折格子３ｂとして２種類の回折格子３ｂｌ、
３ｂ２を各々周期Ｐｉ、Ｐ２で２つの領域３ｃｌ、３ｃ
２に各々設けている。

第３図は本実施例の１次元ブレーズド回折格子３の正面
概略図を示しており、同図に示すように１次元ブレーズ
ド回折格子３のうち領域３ｃｌ（３ｃ２）には回折格子
３ｂｌ　（３ｂ２）か周期Ｐｉ　（Ｐ２）で設けられて
いる。

本実施例では、このような構成により１次元ブレーズド
回折格子３から回折される３つの色光の回折角を調整し
、３つの色光間隔か等間隔となるようにしている。即ち
所定面上の３つの色光か等間隔で入射するようにしてお
り、これにより３ラインセンサーのセンサー間隔が等し
くなるようにしている。

次に本発明に係る１次元ブレーズド回折格子の構成を説
明する前に従来の１次元プレースト回折格子を用いた場
合の問題点について第７図を用いて説明する。

般に回折格子に入射した光束が回折される際、ｍ次の回
折光の回折角（分離角）θは回折格子の格子どツヂをＰ
、光束の波長をλとするとＰｓｉｎ　　θ　＝　ｍ　λ となる。

今、回折格子により赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）青色（Ｂ）
の３つの色光に色分解された光束を用いるものとする。

尚、このときの波長λは色分解格子の性能上、例えばＲ
がλ＝６１０ｎｍ、Ｇがλ＝５３０ｎｍ、Ｂかλ＝４７
０ｎｍであるとする。このとき格子どツチＰは通常の回
折格子の場合はＰ＝１６０μｍ程度である。今０次回折
光にＧをとるとＲとＢの±１次回折光の回折角θ１．。

θ８は各々 ＯＲ＝　０　、　２１８　（ｄｅｇ） θ８　＝０．　１　６８　（ｄｅｇ） となる。回折格子とラインセンサー間の距離を３５ｍｍ
とすると第７図に示すようにラインセンサー面一ににお
ける各センサー８，９．１０の間隔ｉ、、ｉ２はＲとＧ
ではｌ、＝１３３．４μｍ、ＧとＢでは、９２＝１０２
．８μｍ程度となる。このように従来の１次元ブレーズ
ド回折格子を用いるとラインセンサー１素子の寸法が７
μｍＸ７μｍ程度であることを考えると３ラインセンサ
ーを平行に等間隔で配列した読取手段を用いると３色光
のうち２色光はラインセンサー面上に導光させることが
できるか、残りの１色光はラインセンサー面上に導光す
ることができなくなってくる。

この為、従来の１次元ブレーズド回折格子を用いた場合
には第７図に示すように３ラインセンサーの各センサー
間隔ｆｉ、、１２を変えて非対称にする必要があった。

これに対して本発明に係る１次元ブレーズド回折格子は
前述した第２．第３図に示すように格子どツチＰ１の回
折格子３ｂｌを領域３ｃｌに、格子ピッチＰ２の回折格
７’−５ｂ２を領域３ｃ２に設けて構成している。

具体的に数値例を示すと例えば領域３ｃｌに設ける回折
格７−３ｂ１の格子−ピッチＰ１をＰ１１６０μｍとし
、この回折格子３ｂｌで色分解された光束のうち０次回
折光に緑色（Ｇ）をとり、１次回折光に赤色（Ｒ）を用
いる。このときのＲの回折角（分離角）θ６は ＯＲ＝０．２１８　（ｄｅｇ） となる。

方、領域３ｃ２に設ける回折格子−５ｂ２は青色（Ｂ）
の回折角（分離角）θ８がＲの回折角θ８と等しくなる
ように、即ち ｏｎ　＝　０　、　２１８　（ｄｅｇ）となるように格
子どツヂＰ２を決めている。即ち本実施例ではＰ２＝１
２３．３μｍとなっている。

次に本発明に係る１次元ブレーズド回折格子として適用
可能な他の実施例について説明する。

（Ｉ）格子ピッチの異なる２つの回折格子を基板面上の
異なる領域３ｃｌ、３ｃ２に形成する際、第４図（Ａ）
　、　（Ｂ）に示すように階段状の回折格子３ｂｌ、３
ｂ２の向きを第２図で示す一方向に配置する代わりに逆
向きに配置して構成しても良い。

これによれば格子ピッチＰ１の回折格子３ｂｌにおける
回折でＲとＧが最適となるような設計をし、格子どツチ
Ｐ２の回折格子３ｂ２における回折でＢとＧが最適とな
るように設計することができ、より高精度な色分解が可
能となる。

（ＩＩ）格子ピッチＰ１の回折格子３ｂｌと格子どツチ
Ｐ２の回折格子３ｂ２の格子厚ｄ１．ｄ２を互いに独立
して異なった厚さで設定しても良い。これによれば通過
光束間に所望の位相差を容易に付与することができ、回
折光の最適化の自由度が増加し、より高精度な色分解が
可能となる。

（ＩＩＩ）透過型の１次元ブレーズド回折格子の代わり
に反射型の１次元ブレーズド回折格子を用いても良い。

この場合光束間に所定の旬相差を心ＩＩｊ、するのに回
折格子の格ｆ’Ｍを透過型の場合に比へて薄くすること
ができ製作上容易となる。

（■）結像光学系として射出テレ七ントリック系を用い
ない場合には主走査断面内において軸外のカラー画像か
らの主光線は回折格子に斜入射する。この為軸−にの主
光線か重直人射する場合に比へて回折格子内での実売路
長か異なりでくる。そうすると回折格子で回折されるブ
レーズド波長かずれてきて、１１ｑｌＩ−にと軸外とて
は異なった色光（ピーク波長か異なった色光）が１つの
ラインセンサー面上に入射し、この結果カラー画像の読
取り粒度か低−ドしてくる。

そこで一方の領域Ｂｃｌ内における回折格子３ｂｌのう
ち軸上から軸外（ｙ方向）にかけて、即ち画角に応して
回折格子の格子ピッチを変えて構成するのが良い。この
ことは領域３ｃ２内の回折格子−５ｂ２についても同様
である。

これによれば３ラインセンサーのライン間隔を等間隔と
した状態で、結像光学系の軸上から軸外（ラインセンサ
ーの素子の並び方向、ｙ方向）における色光のピーク波
長を同一とすることができ、高精度の色分解が可能とな
る。

（Ｖ）　　　（■）と同様の理由により領域３ｃｌ内に
おける回折格子３ｂｌのうち、軸上から軸外（ｙ方向）
にかけて即ち画角に応して回折格子の格子厚を順次変え
て構成するのか良い。

このことは領域３ｃ２内の回折格子３ｂ２についても同
様である。これにより軸上から軸外にかけての回折格子
内における各光束間の光路長を等しくし、各光束に一定
の位相差を付与し、軸上と軸外とのブレーズド波長のず
れを防止し、１次元ラインセンサー面上でのピーク波長
を等しくした高精度な色分解を可能としている。

（発明の効果） 本発明によればモノリシックな３ラインセンサーを用い
てライン走査し、カラー画像の読取りを行う際、色分解
素子としての１次元ブレーズド回折格子を前述の如く設
定することにより、３つの色光に色分解された各光束間
隔を等間隔にする１　に とができ、簡易な構成の３ラインセンサーによりカラー
画像を高粘度に読取ることが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（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は本発明のカラ
ー画像読取装置の要部平面図と要部側面図と　部拡大説
明図、第２図、第３図は本発明に係る１次元ブレーズド
回折格子の説明図、第４図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明
に係る１次元ブレーズド回折格子の他の実施例の説明図
、第５．第６図は従来のカラー画像読取装置の要部概略
図、第７図は従来の１次元ブレーズド回折格子を用いた
カラー画像読取装置の要部概略図である。 図中、１は原稿面、２は結像光学系、３は色分解素子（
１次元ブレーズド回折格子）、４は読取手段、８，９．
１０はラインセンサー、１０１は照明１段、１０２は走
査手段、１０４はスリット、３ｂｌ、３ｂ２は回折格子
である。 ／−一＼ Ｑ ｋ−ノ ０田 「０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）照明手段で照明された原稿面上のカラー画像を結
   像光学系により１次元ブレーズド回折格子を介して３つ
   のラインセンサーを同一基板面上に平行に配置した読取
   手段面上に投影し、該読取手段により該カラー画像を読
   取る際、該１次元ブレーズド回折格子は格子ピッチが異
   なる複数の回折格子を有すると共に入射光束を３つの色
   光に色分解し、このとき該３つの色光間隔が等間隔とな
   るように構成されていることを特徴とするカラー画像読
   取装置。
2. （２）前記複数の回折格子は互いに格子厚が異なってい
   ることを特徴とする請求項１記載のカラー画像読取装置
   。
3. （３）前記複数の回折格子は各々前記結像光学系の画角
   に応じた方向に格子ピッチ又は／及び格子厚が変化して
   いることを特徴とする請求項１記載のカラー画像読取装
   置。