JPH0421255A - 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不要なノイズ光を除去し
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か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６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、後述する寸法が７μｍ×７μｍ又は１
０μｍＸ１０μｍ程度の単一素子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、　３　ｌ　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、構成及び配置上又高精度化が要
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がありだ。

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の板厚なＸとした場合ラインセンサーの
各ライン間の距離は２．／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０．１〜０．２
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号公報では被写体面上の一
点からの光束についてのみ取扱っており、例えば反射原
稿を読取るような場合、所謂軸外光がブレーズド回折格
子を通過後、各々のラインセンサーに対し、他色成分の
ノイズ光として重なって入射してくるという問題点かあ
フた。

本発明は１次元ブレーズド回折格子を用し）で３つの色
光に色分解してカラー画像を読取る際、ラインセンサー
面前方の所定位置に所定形状の遮光部を配置することに
より読取りを行なわない軸外物点からの回折に基づくノ
イズ光が対象とするラインセンサーに入射しノイズ光と
なるのを効果的に防止し、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鯖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、該投影光学系の後方に該投影光学系か
らの光束を該ラインセンサーの画素の並び方向と直交す
る方向に３つの色光に色分解し、各々のラインセンサー
に導光する１次元ブレーズド回折格子を配置すると共に
該ラインセンサー間の前方所定位置であって、該ライン
センサーの画素の並び方向と平行方向に遮光部を設け、
該原稿面上の軸外物点からの光束を遮光するようにした
ことを特徴としている。

特に本発明では、前記遮光部は前記ラインセンサーと同
一基板面上に所定の高さを有して形成されていること又
は前記ラインセンサー面上に設けた保護ガラス面上に形
成されていることを特徴としている。

（実施例） 第１図（Ａ）は本発明の一実施例の光学系の要部概略図
、第１図’（Ｂ）、第１図（Ｃ）は各々同図（Ａ）の一
部分の拡大説明図である。

同図において１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
を紙面内の副走査方向１０３をライン走査している。２
は投影光学系である。３は色分解素子としての１次元ブ
レーズド回折格子であり、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、Ｈ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１図（Ｃ）に示すように３
つのＣＯＤ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っている。（以下「
検出手段３」を「３ラインセンサー３」ともいう。）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）が配置されており、又各ラインセンサーの
間隔Ｊ２１゜１２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。５はスリットであり、
ラインセンサー４ａ、４ｂ、４ｃの画素の並び方向であ
る紙面と垂直方向（主走査方向）に長い開口部を有して
おり、原稿面１と投影光学系２との間に配置されている
。又スリット５は副走査方向１０３に移動可能となるよ
うに設定されている。

１０４は遮光部であり、第１図（Ｂ）に示すように各ラ
インセンサ−４ａ、４ｂ、４ｃ間の前方所定位置であっ
てラインセンサーの画素の並び方向（Ｙ方向）と平行方
向に設けられている。遮光部１０４により後述するよう
に原稿面１上の軸外物点からのノイズとなる回折光を遮
光している。

即ち色分解素子３から生ずるサイドバンド成分の回折光
がラインセンサーに入射しノイズとなるのを防止してい
る。本実施例では遮光部１０４は基板２０からの高さが
ｈの直方体の光吸収部材より成っている。１０５は保護
ガラスであり、遮光部１０４の前方に配置されている。

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。

次に本実施例において色分解用の一次元ブレーズド回折
格子３の諸元について第２図を用いて説明する。同図に
示すように色分解方向に階段上に格子が周期的に繰り返
される構造より成っており、例えば周期どツチＰ＝６０
μｍ、格子厚ｄ、＝ｄ２＝３１００ｎｍ、媒質の屈折率
ｎ＝１．５程度になっている。このとき同図に示す如く
入射光は透過回折されて主に３方向に分離される。各次
数の分離された回折光の分光強度を第３図に示す。但し
同図の強度曲線はハロゲン光源及び有害の赤外光除去用
フィルター特性が考慮されている。また本実施例では０
次元９に青色光成分（Ｂ成分）を設定しており、これに
より黒体輻射に係る光源の場合不足しがちなり成分を補
っている。＋１次回折光は緑色光成分（Ｇ成分）１０、
−１次回折光は赤色光成分（Ｒ成分）１１である。とこ
ろで回折による±１次回折光成分は以下の式に従ってラ
インセンサー面上で分離される。

Ｚｌ　＝Ｘ、−ｔａｎ　（Ｓｉ”−”±λ　）Ｐ λ；波長、符合圧・・・＋１次、符合負・・−１次従っ
て、０次光酸分９を除き、±１次回折光１０．１１はそ
の波長に依存し、ラインセンサー面上到達点が異なる。

即ち、第１図（Ａ）中の被写体面内の光軸上の物点Ｐ０
はともかくそこから２０方向にずれた、軸外物点Ｐ１に
対して、例えば第３図の＋１次回折光１０のサイドバン
ド成分１０−Ａでは、丁度中央のラインセンサー４ｂ（
Ｂ成分）上に結像されると、第４図の曲線１２で示すＢ
成分のラインセンサー４ｂの総合分光感度で殆んどカッ
トされる。この為Ｂ成分へのノイズ光として無視し得る
。一方−１次回折光１１のサイドバンド成分１１−Ａて
は、他の共役の軸外物点として存在した場合、総合分光
感度の曲線１２の一部が重複している為、ラインセンサ
ー前方に配置した色フィルター等ではカットしきれず、
０次光酸分であるＢ成分にノイズ光として混入してくる
。これを防止する為には、サイドバンド成分１１−Ａが
一１次回折光として、中央のラインセンサー４ｂに入射
しないように遮光することが効果的である。

そこで本実施例では第１図（Ａ）に示すように各ライン
センサ−４ａ、４ｂ、４ｃ間の前方の基板２０から高さ
ｈの位置であって、ラインセンサーの画素の並び方向に
平行方向に光吸収型の直方体から成る遮光部１０４を設
けている。そして１次元ブレーズド回折格子から成る色
分解素子３からの±１次回折光（６，８）のサイドバン
ド成分が０次光酸分７が入射するラインセンサー４ｂへ
混入し、ノイズとなるのを効果的に防止している。又ラ
インセンサー保護用の保護ガラス１０５内面での乱反射
や機内乱反射等によるノイズ光が各ラインセンサーに入
射するのも同時に効果的に除去している。

次に本実施例における具体的な数値例を示す。

１次元ブレーズド回折格子３により回折される各回折光
成分の中心波長は第３図に示すように０次光酸分９の波
長　λ。＝４８０ｎｍ＋１次光成分１０の波長λ、、＝
５４０ｎｍ−１次光成分１１の波長λ−，＝６１７ｎｍ
である。ここで回折格子３とラインセンサー４ａ、４ｂ
、４ｃとの間の距離ＸＧを ＸＧ＝２０ｍｍ としたとき、３つのラインセンサー４ａ、４ｂ。

４Ｃの位置は図中２方向に ＋１次回折光（Ｇ成分）用の ラインセンサー１０；ｚ、。、、　−０−１８−一０次
回折光（Ｂ成分）用の ラインセンサー９：　Ｚｌ（０）　　−０ｍｍ−１次回
折光（Ｒ成分）用の ラインセンサー１１　；　ｚ　、、−、）　ト０．２０
６ｍａ＋となる。

一方、除去すべきノイズ光である第３図に示すサイドバ
ンド成分１１−Ａは一１次回折光成分であり 中心波長λ−□１．＝４４０ｎｍで Ｚ＋＋−＋＞ｘ＝−０，１４７ｍｍ となる。即ち本実施例において原稿面１上のある軸外物
点Ｐｌからの回折光成分がラインセンサー面上Ｚｉ（。

）＝＋０．１４７ｍｍに結像する関係にあるとき、−１
次回折光成分の内の波長λ−１，Ｎ＝４４０ｎｍを中心
とするサイドバント成分がラインセンサー４ｂに混入し
、ノイズ光となる。

そこで本実施例では遮光部１０４の基板２０からの高さ
ｈを適切に設定することにより、軸外物点Ｐ１からの光
束が遮光部１０４に入射し、吸収されラインセンサー４
ｂに入射しないように設定している。これにより実質的
にノイズ光量を減少させている。

ここで遮光部１０４の基板２０からの高さｈは画素サイ
ズなＷ、−１次回折光の中心波長を入り、８、回折格子
３の格子ピッチをＰとしたとき −入−８，８ ｈ＝Ｗ／ｌａｎ　　（ｓ　　ｉ　　ｎ　　’　　　　　
　　）となる。具体的にはえ、Ｎ＝４４０ｎｍ、ピッチ
Ｐ＝６０μｍとしたとき、即ち４００ｄｐｉの分解能で
画素サイズ１０μｍのセンサーを用いるとき ｈ＝１３６３　μｍ となる。

第１図（Ｃ）はこのときの３ラインセンサー４ａ、４ｂ
、４ｃの断面の詳細図である。

本実施例に係る３ラインセンサーは例えば半導体プロセ
ス技術により容易に得ることができる。

遮光部１０４の材質としては絶縁物質である例えばＳ　
ｉ　Ｏ，を用いて周囲を黒く塗布する構成が好ましい。

黒く塗布することにより実質的にその部分に入射した光
を吸収することができる。

本実施例においてはラインセンサーの前方に遮光部をラ
インセンサー作製プロセスの一環として作製する場合を
示したが、この他第１図（Ｄ）に示すように保護ガラス
１０５面上にエツチング等により不透明部材より成る遮
光部１０４を形成し、ラインセンサー前方の所定位置に
配置しても良い。

この他第１図（Ｄ）に示す遮光部１０４を設けた保護ガ
ラス１０５の厚さを前述の高さｈに相当するように適切
に設定し、遮光部１０４が上向きとなるように保護ガラ
ス１０５をラインセンサー面上に載置して構成しても良
い。

（発明の効果） 本発明によればカラー画像からの光束を１次元ブレーズ
ド回折格子で所定の色光に色分解をし、３ラインセンサ
ーを用いてカラー画像を読取る際、ラインセンサー前方
に前述のような遮光部を設けることにより、±１次回折
光成分のうちのサイトバンド成分が軸外物点からの回折
ノイズ光として０次戒分光の対応するラインセンサー上
に混入するのを効果的に防止することができ、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
像読取装置を達成することができる。

又、本発明によればラインセンサーの保護ガラス内面の
反射より生ずるノイズ光も同時に防止することができ高
精度な読取りができる等の特長を有したカラー画像読取
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）は本発明の一実施例の光学系の要部概略図
、第１図（Ｂ）、第１図（Ｃ）は各々同図（Ａ）の一部
分の拡大説明図、第１図（Ｄ＞は同（Ｂ）の他の一実施
例の概略図、第２図は１次元ブレーズド回折格子の説明
図、第３図は第２図の回折格子で回折される３つの色光
の分光特性の説明図、第４図はカラー画像を３つの色光
で読取る際の各々の総合分光感度の説明図、第５．第６
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Ｗ、構面、２は投影光学系、３は色分解素子
、４は検出手段、５はスリット、６．７゜８は各々色光
、１０１は照明手段、１０２は走査手段、１０３は副走
査方向、１０４は遮光部、１０５は保護カラス、４ａ、
４ｂ、４ｃは各々ラインセンサーである。 特許出願人　　キャノン株式会社 菓 一１々０孝＋１次 叢 図 ＋　　　　Ｂ（Ｏ二り 賞 霞

Claims (3)

【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、該投影光
   学系の後方に該投影光学系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する方向に３つの色光に色分
   解し、各々のラインセンサーに導光する１次元ブレーズ
   ド回折格子を配置すると共に該ラインセンサー間の前方
   所定位置であって、該ラインセンサーの画素の並び方向
   と平行方向に遮光部を設け、該原稿面上の軸外物点から
   の光束を遮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）前記遮光部は前記ラインセンサーと同一基板面上
   に所定の高さを有して形成され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）前記遮光部は前記ラインセンサー面上に設けた保
   護ガラス面上に形成され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。