JPH04181864A - 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
ーを有した検出手段を利用することによりｙＸ８４面上
のカラー画像情報を読取り、後の画像処理を高精度に行
なう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６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１６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１７，１８．
１９面上に導光している。そしてラインセンサー１７゜
１８．１９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っている。

第７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２８で集光し、後述する単一素子の寸法が７μｍＸ７
μｍ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
過膜が付加された２つの色分解用のビームスプリッタ−
２９，３０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３１　ａ、　　３１　ｂ、　　３１　
ｃ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６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、又高精度化が要求され、しかも
製作上困難な３Ｐ：ｊリズムを必要とする為装置全体か
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があった。

又、第７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．Ｉ’ＴＸ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０．１〜０．
２ｍｍ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。

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ブリッターを用いるとライ
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かあった。

又、特公昭６２−４３５９４号公報では１次元ブレーズ
ド回折格子によフて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。

一般に１次元ブレーズド回折格子を用いて入射光束を所
定の次数の回折光に回折させて色分解する方法は簡易な
構成により、所定の色光に容易に色分解することができ
るという特長を有している。しかしながらこの方法は回
折効率の差により、各色光に基づく画像の結像性能（コ
ントラストやＭＴＦ）に差が生し読取った・後の画像処
理を精度良く行なうのか大変難しくなってくるという問
題点があった。

本発明は３ラインセンサーと１次元ブレーズド回折格子
を用いて色分解してカラー画像を読取る際、１次元ブレ
ーズド回折格子で回折される所定次数の回折光の回折効
率の差に基づく画像の結像性能の差が少なくなるように
して例えばＲ，Ｇ、Ｂの３つの色光でカラー画像をデジ
タル的に読取った後の画像処理を高精度に行なうことの
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
上のカラー画像を照明し、該カラー画像を投影光学系に
より入射光束を回折により３つの色光に色分解する１次
元ブレーズド回折格子を介した後、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カラー画像
読取装置において、該検出手段を該１次元ブレーズド回
折格子の回折効率の差に基づく該３つのラインセンサー
で検出する際の各画像間の結像性能の差が少なくなる位
置に配置したことを特徴としている。

特に本発明では、照明手段により照明された原稿面上の
カラー画像を投影光学系により、入射光束を回折により
３つの色光に色分解する１次元ブレーズド回折格子を介
した後、各々の色光に基づく画像を３つのラインセンサ
ーを平行に基板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カラー画像読取装
置において、該１次元ブレーズド回折格子で色分解され
る３つの色光は０次回掛売と±１次回折光であり、該検
出手段をこれらの回折光の回折効率の差に基づく画像間
の結像性能の差が少なくなる位置に配置したことを特徴
としている。

（実施例） 第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１実施例の光学系の
主走査断面と副走査断面における要部概略図である。

同図においてｌは原稿面であり、カラー画像が形成され
ている。１０１は照明手段であり、例えばハロゲンラン
プ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。２は投影光
学系であり、像面側かテレセントリックと成りている。

３は色分解素子としての透過型又は反射型の１次元ブレ
ーズド回折格子（同図では透過型の場合を示している。

）であり、投影光学系２からの光束を同図に示すように
副走査方向１０３に所定の色光、例えばＲ，Ｇ、Ｂの３
原色の色光６，７．８に分解している。４は検出手段で
あり、例えば第２図に示すように３つのＣＣＤ等のライ
ンセンサー４ａ、４ｂ、４ｃを互いに平行となるように
同一基板２０面上に配置した所謂モノリシック３ライン
センサーより成フている。各ラインセンサー面上には各
々の色光に基づく色フイルタ−（不図示）か配置されて
おり、又各ラインセンサーの間隔１１．ρ２は色分解素
子３の色分解方向に対応し各々異った値に設定されてい
る。

１０４は調整手段である。調整手段１０４は検出手段４
を支持するホルタ−１０４ａとホルダー１０４ａを移動
させるポールネジ１０４ｂ、ポールネジ１０４ｂを駆動
させるモータ１０４ｃ、そしてモータ１０４ｃを制御す
る制御部１０４ｄを有している。

本実施例では原稿面１上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
の光束を投影光学系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上のカラー画像を３つのラインセンサー４ａ、４ｂ、
４ｃ面上に各々結像している。これにより原稿面１上の
カラー画像を検出手段４で順次デジタル的に読取ってい
る。

本実施例において１次元ブレーズド回折格子により回折
される±ｎｎ次回先光射出角θ。は格子どツチをＰ、波
長をλとすると Ｐｓｉｎθ。＝±ｎλ となる。

一般には３つのラインセンサーを同一基板面上に設け、
０次回杭先に基づく色光と±１次回折光に基づく色光（
中心波長の光束）の画像か各々ラインセンサー面の中央
部に結像されるように各要素を設定している。１次元ブ
レーズド回折格子においては入射光束が１次元ブレーズ
ド回折格子で回折される際の各次数の回折効率は各々異
なってくる。例えば回折効率は０次回杭先が最も高く、
第１図に示すように位相格子として構成した場合には表
面反射、媒質の分散、吸収等を除くと回折効率は１００
％近くなることが知られている。

第３図は０次回杭先の回折効率を１００％として正規化
して±１次回折光の回折効率を示した説明図である。

この場合±１次回折光は第３図に示される如く、０次回
杭先に比へてピーク波長での回折効率が低い。この為回
折効率が例えば１０％以上ある色光を利用した場合には
回折される波長帯域が広くなり、デジタル的にカラー画
像を読取る場合には隣接する画素に若干波長の異なる他
の回折光か入射し、画像のコントラストやＭＴＦを低下
させる場合が生してくる。

各色光に対応する画像の結像性能であるコントラストや
ＭＴＦを考えた場合、Ｏ次回杭先に比へ±１次回折光は
波長幅か拡かっている為コントラストやＭＴＦか悪くな
る傾向かある。この為デジタル的なカラー画像の読取り
において読み込んだ画像情報の画像処理を行なう際に各
色光に基づく画像の結像性能が大幅に異なってくると画
像処理精度か低下してくる。そこで本実施例では次のよ
うに検出手段を設定している。

（イ）３つのラインセンサーを同一基板面上に設けた検
出手段を用いた場合には、検出手段のラインセンサー面
を±１次回折光に基づく色光の画像かピントの合った状
態で結像する位置に配置し、０次回杭先に基づく画像に
対しては多少デイフォーカスした状態でラインセンサー
面上に結像するようにしている。

即ち、検出手段のラインセンサー面を１次元ブレーズド
回折格子による回折効率の差により生ずる３つのライン
センサーで得られる画像間のコントラストやＭＴＦ等の
結像性能の差が少なくなる位置に配置している。これに
より画像読取り後の画像処理が高精度に行なわれるよう
にする。

（ロ）０次回杭先の色光に対して投影光学系の軸上色収
差を調整し、例えば第４図に示すように±１次回折光の
色光に対して最良の結像位置か異なるようにする。（尚
、第４図は軸上位置における各色光に基づく画像のＭＴ
Ｆを示している。）そして検出手段なＯ次回杭先に基づ
く画像と±１次回折光に基づく色光の画像のコントラス
トやＭＴＦ等の結像性能が略等しくなる位置（像面Ｏｍ
ｍの位置）に配置する。これにより３つのラインセンサ
ーで得られる画像の結像性能の差が少なくなるようにす
る。

（ハ）３つのラインセンサーのうち回折効率が最も高い
０次回杭先に基づく色光の画像を検出するラインセンサ
ー４ｂを、該０次回杭先に基づく色光の画像が形成され
る結像位置から第５図に示すようにラインセンサーの画
素の並び方向と直交する矢印５１で示す方向にピーク波
長の光がすれるように配置する。このとき±１次回折光
に基づく色光の画像を検出する２つのラインセンサー４
ａ、４ｃにはピーク波長の光が入射するようにする。

（ニ）３つのラインセンサーのうち±１次回折光に基づ
く色光の画像を検出する２つのラインセンサー４ａ、４
ｃは同一基板面上に形成し、０次回行光に基づく色光の
画像を検出するラインセンサー４ｂは基数に設けた凹部
又は凸部に形成し、実質的にデイフォーカスした状態と
なるように光軸方向にずらして配置し、３つのラインセ
ンサーで検出される画像の結像性能の差が少なくなるよ
うにする。

尚、本発明に係る１次元ブレーズド回折格子としては第
１図に示した透過型の他に反射型の回折格子を用いても
良い。反射型にすると透過型の場合に比へて位相差が約
４倍（屈折率１．５とした場合）となる為、膜厚を薄く
することかできるので製作上有利となる。

又、本発明は検出手段を０次回行光に基づく色光の画像
の結像性能か低下するような位置に配置したか、検出手
段は１次元ブレーズド回折格子で回折される際の回折効
率が最も高くなる次数の回折光に基づく色光の画像の結
像性能を低下させる位置に配置することを特長としてお
り、これにょれば前述と同様に本発明の目的を達成する
ことかできる。

（発明の効果） 本発明によれば１次元ブレーズド回折格子を用いて色分
解したカラー画像を３つのラインセンサーを有する検出
手段により読取る際、前述の如く検出手段の位置を調整
し、３つの色光に基づく画像間の結像性能な略等しくす
ることにより、読取った後のカラー画像の画像処理粒度
を高め良好なる画質のカラー画像を得ることかできるカ
ラー画像読取装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１実施例の光学系の
主走査断面と副走査断面における要部概略図、第２図は
第１図の一部分の説明図、第３図は本発明に係る１次元
ブレーズド回折格子の色分解の際の分光特性の説明図、
第４図は本発明に係る投影光学系の結像特性の説明図、
第５図は本発明に係る１次元ブレーズド回折格子と検出
手段との関係を示す他の一実施例の説明図、第６．第７
図は従来のカラー画像読取装置の概略図である。 図中、１は原稿面、２は投影光学系、３は１次元ブレー
ズド回折格子、４は検出手段、４ａ。 ４ｂ、４ｃはラインセンサー、６，７．８は各々回折光
、１０１は照明手段、１０２は走査手段、１０３は副走
査方向、１０４は調整手段である。 特許出願人　　キャノン株式会社 く　　　　　　　　＾ −さ− Ｃ 第　　６　　図 ３１α

Claims (5)

【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照明し、
   該カラー画像を投影光学系により入射光束を回折により
   ３つの色光に色分解する１次元ブレーズド回折格子を介
   した後、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
   ラー画像を読取るカラー画像読取装置において、該検出
   手段を該１次元ブレーズド回折格子の回折効率の差に基
   づく該３つのラインセンサーで検出する際の各画像間の
   結像性能の差が少なくなる位置に配置したことを特徴と
   するカラー画像読取装置。
2. （２）照明手段により照明された原稿面上のカラー画像
   を投影光学系により、入射光束を回折により３つの色光
   に色分解する１次元ブレーズド回折格子を介した後、各
   々の色光に基づく画像を３つのラインセンサーを平行に
   基板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カラー画像読取装置において
   、該１次元ブレーズド回折格子で色分解される３つの色
   光は０次回折光と±１次回折光であり、該検出手段をこ
   れらの回折光の回折効率の差に基づく画像間の結像性能
   の差が少なくなる位置に配置したことを特徴とするカラ
   ー画像読取装置。
3. （３）前記３つのラインセンサーは同一基板面上に配置
   されており、前記１次元ブレーズド回折格子による０次
   回折光の色光に対して前記投影光学系の軸上色収差を調
   整し、前記検出手段を±１次回折光の色光に基づく画像
   の結像位置に配置することにより、該検出手段の３つの
   ラインセンサーで検出される３つの色光に基づく画像間
   の結像性能の差が少なくなるようにしたことを特徴とす
   る請求項２記載のカラー画像読取装置。
4. （４）前記３つのラインセンサーのうち０次回折光に基
   づく色光の画像を検出するラインセンサーを、該０次回
   折光に基づく色光の画像の結像位置から該ラインセンサ
   ーの画素の並び方向と直交する方向にずらして配置し、
   該３つのラインセンサーで検出される３つの色光に基づ
   く画像の結像性能の差が少なくなるようにしたことを特
   徴とする請求項２記載のカラー画像読取装置。
5. （５）前記３つのラインセンサーのうち±１次回折光に
   基づく色光の画像を検出する２つのラインセンサーを同
   一基板面上に配置し、０次回折光に基づく色光の画像を
   検出するラインセンサーを該基板に設けた凹部又は凸部
   に形成し、該２つのラインセンサーに比べて光軸方向に
   ずらして配置し、該３つのラインセンサーで検出される
   ３つの色光に基づく画像の結像性能の差が少なくなるよ
   うにしたことを特徴とする請求項２記載のカラー画像読
   取装置。