JPH0421256A - Color picture reader - Google Patents

Color picture reader

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JPH0421256A
JPH0421256A JP2125700A JP12570090A JPH0421256A JP H0421256 A JPH0421256 A JP H0421256A JP 2125700 A JP2125700 A JP 2125700A JP 12570090 A JP12570090 A JP 12570090A JP H0421256 A JPH0421256 A JP H0421256A
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JP
Japan
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color
line sensor
color image
light
filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP2125700A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shizuo Hasegawa
長谷川 静男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH0421256A publication Critical patent/JPH0421256A/en
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Abstract

PURPOSE:To keep the S/N among three color lights with well balance by providing optical filter means onto the faces of other two line sensors except a line sensor whose output signal level is minimum. CONSTITUTION:The ratio of unbalance in an output ratio from three CCDs is decreased by forming a G filter and an R filter on a chip to G-CCD102, an R-CCD103 without provision of a filter for correcting luminous quantity to a B-CCD101 whose output level is minimum to compensate the deterioration in the S/N caused due to unbalanced output ratio from the B-CCD101, G-CCD102, R-CCD103 receiving B, G, R lights decomposed by a blazed diffraction grating. Thus, the rate of unbalance of the output ratio from the three CCDs is decreased. Thus, the color picture is read from the three color lights with high accuracy.

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、特にブレーズド回
折格子に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例えば青色光、緑色光そして
赤色光に色分解して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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a color image reading device, and particularly to a color image reading device that utilizes a detection means in which a color separation element made of a blazed diffraction grating and three line sensors are provided on the same substrate surface. The present invention relates to a color image reading device suitable for a color scanner, a color facsimile, etc., which can separate color image information on a document surface into, for example, blue light, green light, and red light and read it with high precision.

(従来の技術) 従来より原稿面上のカラー画像精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。
(Prior art) Conventionally, detailed color images on the document surface are transmitted through an optical system.
Various devices have been proposed that digitally read color image information by forming an image on the surface of a line sensor such as a CD and using an output signal from the line sensor at this time.

一般に原稿の情報を色情報(カラー情報)として読みと
る場合、従来は例えば第11図に示すように、−本のラ
インセンサーの各受光素子上にR(レッド)、G(グリ
ーン)、B(ブルー)の色フィルターを順番に配置し、
該R,G、Hの色フィルター上に投影光学系によりカラ
ー画像を形成してカラー情報を読取る方法がある。又第
12図に示すようにラインセンサーCCDを3本手行に
並べ各ラインセンサー面上にR,G、Bの色フィルター
を配置し、これよりラインセンサー面上に投影光学系に
よりカラー画像を形成してカラー情報を読取る方法があ
る。
Generally, when reading information on a document as color information, conventionally, as shown in FIG. 11, R (red), G (green), and B (blue) are ) color filters in order,
There is a method of forming a color image on the R, G, and H color filters using a projection optical system and reading color information. In addition, as shown in Figure 12, three line sensor CCDs are arranged in a row, and R, G, and B color filters are placed on each line sensor surface, and a color image is projected onto the line sensor surface by a projection optical system. There is a method of forming the image and reading the color information.

この他、特公昭62−43594号公報では第13図に
示すようにモノリシックな3ラインセンサー131に色
分解用の光学素子としてブレーズド回折格子(位相格子
)132を用いて結像レンズ133を介して色分解した
カラー画像情報を3ラインセンサー131に入射させて
、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。
In addition, in Japanese Patent Publication No. 62-43594, as shown in FIG. A color image detection device is proposed in which color-separated color image information is made incident on a three-line sensor 131 and the color image information is detected.

(発明が解決しようとする問題点) 第11図に示す1本のラインセンサーを用いたカラー画
像読取装置は物理的な画素の位置ずれから原稿上の同一
点の情報をR,G、Bの各色光に対して色分解すること
ができず、又例えば読み取り密度400DPIでA3寸
法の原稿を読取る場合、約14000画素を一本のライ
ンセンサー上に構成する必要がある。
(Problems to be Solved by the Invention) A color image reading device using a single line sensor shown in FIG. It is not possible to perform color separation for each color of light, and for example, when reading an A3 size document at a reading density of 400 DPI, approximately 14,000 pixels need to be configured on one line sensor.

一般にこのような多数の画素を感度や寸法等を均一に構
成するのは大変難しい。
Generally, it is very difficult to configure such a large number of pixels with uniform sensitivity, dimensions, etc.

これに対して複数本のラインセンサーを連結して構成す
る方法等もあるが、この方法は各ラインセンサーの特性
の違い等から非常に高精度な補正を必要とする等の問題
点があった。
On the other hand, there are methods such as connecting multiple line sensors, but this method has problems such as requiring extremely high-precision correction due to the differences in the characteristics of each line sensor. .

又、第12図に示すような3本のR,G、Bのラインセ
ンサーを用いたカラー画像読取装置は第11図のライン
センサーと同様に物理的なラインセンサー間の距離があ
るため、読取り画像面上の同一点を色分解して読み取る
事が出来ない。その為通常は、ラインセンサー間の距離
分だけ電気的に読み取った信号を遅延して用いている。
In addition, a color image reading device using three R, G, and B line sensors as shown in FIG. 12 has a physical distance between the line sensors, similar to the line sensor in FIG. It is not possible to separate and read the same point on the image surface. Therefore, the electrically read signal is usually delayed by the distance between the line sensors and used.

しかしながら原稿とラインセンサーの相対的な移動速度
のムラから色の境界部にゴースト等が発生し、画像の劣
化を起こしてくるという問題点があった。
However, there is a problem in that ghosts and the like occur at color boundaries due to unevenness in the relative moving speed of the document and the line sensor, resulting in image deterioration.

これに対して第13図に示すカラー画像読取装置では原
稿面上の一点を色分解素子132で3つの色光に分解し
ている為に第11.第12図で示すラインセンサーで読
取る際の位置ずれは発生しない。
On the other hand, in the color image reading device shown in FIG. 13, one point on the document surface is separated into three color lights by the color separation element 132. No positional deviation occurs when reading with the line sensor shown in FIG. 12.

しかしながらブレーズド回折格子で色分解される3つの
色光の強度には大きな差がある為、3っの色光でカラー
画像をバランス良く読取ることが大変難しいという問題
点があった。
However, since there is a large difference in the intensity of the three colored lights separated by the blazed diffraction grating, there has been a problem that it is very difficult to read a color image in a well-balanced manner using the three colored lights.

次に第13図で示すブレーズド回折格子を用いたときの
技術的な問題点について説明する。
Next, technical problems when using the blazed diffraction grating shown in FIG. 13 will be explained.

第15図は1次元ブレーズド回折格子を用いたときの3
色の色分解系の分光特性、第14図は従来のラインセン
サー面上にR,G、Hのオンチップ色フィルタを形成し
た色分解系の分光特性である。第14.第15図に示す
ようにブレーズド回折格子を用いた色分解系の方がオン
チップ色フィルタを用いた色分解系に比べて狭帯域であ
る。
Figure 15 shows 3 when using a one-dimensional blazed diffraction grating.
Spectral characteristics of color separation system FIG. 14 shows the spectral characteristics of a color separation system in which R, G, and H on-chip color filters are formed on the conventional line sensor surface. 14th. As shown in FIG. 15, the color separation system using a blazed diffraction grating has a narrower band than the color separation system using an on-chip color filter.

又、ラインセンサー(CCD)の分光感光特性(第16
図)、照明光源(ハロゲンランプ)の分光エネルギー分
布(第17図)、赤外カットフィルターの分光透過率特
性(第18図)等のカラー画像読取装置で用いる各要素
を含めた総合的な各色光の出力比率の分光特性は、第1
9図に示すように各色光(R,G、B)で極端に異なる
。例えば第19図においてはR:G:B=3:6:1と
なる。このような出力値の異なる3つの色光に基づく信
号を第20図に示す信号処理回路で処理すると各色光毎
にS/N比が大きく異なるようになり最終的にマスキン
グ等の色補正の処理を行うと画質の大きな劣化を招く原
因となってくる。
In addition, the spectral sensitivity characteristics of the line sensor (CCD) (16th
), the spectral energy distribution of the illumination light source (halogen lamp) (Figure 17), and the spectral transmittance characteristics of the infrared cut filter (Figure 18) The spectral characteristics of the light output ratio are the first
As shown in Figure 9, each color light (R, G, B) is extremely different. For example, in FIG. 19, R:G:B=3:6:1. When signals based on three colored lights with different output values are processed by the signal processing circuit shown in Fig. 20, the S/N ratio will vary greatly for each colored light, and finally color correction processing such as masking is required. Doing so will cause a significant deterioration in image quality.

尚、第20図において100は検出手段としての3ライ
ンセンサーであり、ブレーズド回折格子によって色分解
された青色光を受光するBラインセンサー(B−CCD
)101、緑色光を受光するGラインセンサー(G−C
CD)102、赤色光を受光するRラインセンサー(R
−CCD)103を同一基板面上に形成して構成されて
いる。2001.2002.2003は各々信号処理部
テアり各CCDl0I、102,103からの出力信号
をA/D変換器2004,2005゜2006の基準レ
ベルに相当する電圧レベルまで増幅している。尚、信号
処理部2002.2003は信号処理部2001と同一
構成の為、同図ではその内容については省略している。
In FIG. 20, 100 is a 3-line sensor as a detection means, and a B-line sensor (B-CCD) that receives blue light color-separated by a blazed diffraction grating.
) 101, G line sensor (G-C
CD) 102, R line sensor (R
-CCD) 103 formed on the same substrate surface. 2001, 2002, and 2003 respectively amplify the output signals from the respective CCDs 10I, 102, and 103 to a voltage level corresponding to the reference level of the A/D converters 2004, 2005, and 2006. Note that since the signal processing units 2002 and 2003 have the same configuration as the signal processing unit 2001, their contents are omitted in the figure.

第20図において2001 aは第1の増幅器で、20
01bは第2の増幅器であり2001CはS/H回路で
あり、第21図に示されるCCDからの出力信号の内受
光部にアルミ遮光し、受光部の暗電流成分が出力される
暗出力信号部の出力レベルをサンプルホールドしている
In FIG. 20, 2001a is the first amplifier, and 2001a is the first amplifier.
01b is the second amplifier and 2001C is the S/H circuit, which shields the inner light receiving section of the output signal from the CCD shown in Fig. 21 from aluminum light, and outputs the dark current component of the light receiving section as a dark output signal. The output level of the section is sampled and held.

2001dはコンパレータ回路であり、S/Hされた暗
出力信号レベルと基準レベルを比較している。第2の増
幅器2001b、S/H回路2001C、コンパレータ
回路2001dにより増幅された各CCDからの出力信
号の基準レベルを一定に保つためのフィードバックラン
プ回路を構成しており、第1.第2の増幅器2001a
A comparator circuit 2001d compares the S/H dark output signal level with a reference level. The second amplifier 2001b, the S/H circuit 2001C, and the comparator circuit 2001d constitute a feedback ramp circuit for keeping constant the reference level of the output signal from each CCD amplified by the first. Second amplifier 2001a
.

2001bでA/D変換器のダイナミックレンジまで各
CCD出力信号を増幅する。
2001b, each CCD output signal is amplified to the dynamic range of the A/D converter.

ところでB−CCD 101.G−CCD102、R−
CCD103の出力信号比は各々異なっており、例えば
各出力値を100mV。
By the way, B-CCD 101. G-CCD102, R-
The output signal ratio of the CCD 103 is different, for example, each output value is 100 mV.

600mV、300mVとし、A/D変換器2004.
2005.2006のダイナミックレンジを2Vとする
と各色の信号処理部での総合増幅率はB : 2V/1
00mV=20.G : 2V/600mV=3. 3
.  R:  2V/300mV46.6となり、各C
CDから出力されるノイズレベルが一定であるのでG信
号に対してB及びRのノイズレベルはB:20/3.3
勾6.R:6.6/3.3=2倍となり相対的にS/N
比が劣化してしまう。
600mV, 300mV, A/D converter 2004.
If the dynamic range of 2005 and 2006 is 2V, the total amplification factor in the signal processing section of each color is B: 2V/1
00mV=20. G: 2V/600mV=3. 3
.. R: 2V/300mV46.6, each C
Since the noise level output from the CD is constant, the noise level of B and R with respect to the G signal is B:20/3.3
Gradient 6. R: 6.6/3.3 = 2 times, relative S/N
The ratio will deteriorate.

本発明は色分解素子として1次元ブレーズド回折格子を
用いてカラー画像を所定の3つの色光に色分解して3ラ
インセンサーより成る検出手段で読取る際、検出手段に
適切な光学的フィルタ手段を設けて3つの色光間でのS
/N比をバランス良く保つことによりカラー画像を高精
度に読取るようにしたカラー画像読取装置の提供を目的
とする。
The present invention uses a one-dimensional blazed diffraction grating as a color separation element to separate a color image into three predetermined color lights, and when the color image is read by a detection means consisting of a three-line sensor, an appropriate optical filter means is provided in the detection means. S between three colored lights
An object of the present invention is to provide a color image reading device capable of reading color images with high precision by maintaining a well-balanced /N ratio.

(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
、該検出手段に該3ラインセンサーからの出力信号レベ
ルを調整する為の光学的フィルタ手段を設けたことを特
徴としている。
(Means for Solving the Problems) The color image reading device of the present invention illuminates a color image on a document surface using an illumination means, and uses a projection optical system to project three line sensors in parallel on the same substrate surface. When the color image is projected onto the detection means surface disposed above and the color image is read by the detection means, the light flux from the projection optical system is directed behind the projection optical system in a direction perpendicular to the direction in which the pixels of the line sensor are arranged. A one-dimensional blazed diffraction grating that separates the light into three color lights and guides the light to each line sensor is arranged, and the detection means is provided with an optical filter means for adjusting the output signal level from the three line sensors. It is characterized by the fact that it has been established.

特に本発明では、前記3ラインセンサーのうち出力信号
レベルが最小のラインセンサーを除く他の2つのライン
センサー面上に前記光学的フィルタ手段を設けたことを
特徴としている。
In particular, the present invention is characterized in that the optical filter means is provided on the surfaces of two line sensors other than the line sensor with the minimum output signal level among the three line sensors.

(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。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram of the main parts of an optical system according to a first embodiment of the present invention.

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。11は照明手段であり、例えばへロケンランプ
や蛍光灯等から成っている。12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13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13
に所定の色光、例えばR(赤色)、G(緑色)、B(青
色)の3R色の色光6,7.8に分解している。100
は検出手段であり、例えば第2図に示すように3つのC
OD等のラインセンサー101,102,103を互い
に平行となるように同一基板107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。各ライ
ンセンサーのうち後述するように2つのラインセンサー
面上には各々の色光に基づく光学的フィルター手段とし
ての色フイルタ−(不図示)が配置されてあり、又各ラ
インセンサーの間隔11.12は色分解素子3の色分解
方向に対応し各々興った値に設定されている。尚、各ラ
インセンサーの1画素はaXaの寸法より成っている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a document surface on which a color image is formed. Reference numeral 11 denotes illumination means, which is comprised of, for example, a Herokane lamp or a fluorescent lamp. Reference numeral 12 denotes a scanning means, which is composed of a mirror or the like, and performs line scanning of the document surface 1 in a sub-scanning direction 13 within the paper surface. 2 is a projection optical system. 3 is a one-dimensional blazed diffraction grating as a color separation element, and the light beam from the projection optical system 2 is directed in the sub-scanning direction 13 as shown in the figure.
It is separated into predetermined color light, for example, 3R color light 6, 7.8 of R (red), G (green), and B (blue). 100
is a detection means, for example, as shown in FIG.
It consists of a so-called monolithic three-line sensor in which line sensors 101, 102, 103 such as OD are arranged parallel to each other on the same substrate 107 surface. As will be described later, color filters (not shown) as optical filter means based on each color light are arranged on two line sensor surfaces of each line sensor, and the distance between each line sensor is 11.12. are set to values corresponding to the color separation directions of the color separation element 3. Note that one pixel of each line sensor has a dimension of aXa.

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12により走査し、該走査手段12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101,102,
103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100で順次デジタル的に読取
っている。
In this embodiment, the scattered reflected light from the color image on the document surface 1 is scanned by the scanning means 12, the light beam from the scanning means 12 is condensed by the projection optical system 2, and the light beam is condensed by the projection optical system 2, and then transmitted through the one-dimensional blazed diffraction grating 3. After color separation into three color lights, the color image on the document surface 1 is sent to three line sensors 101, 102,
The images are respectively formed on 103 planes. As a result, the color images on the document surface 1 are sequentially digitally read by the detection means 100.

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5図を用いて説明する。
Next, the specifications of the one-dimensional blazed diffraction grating 3 for color separation in this embodiment will be explained with reference to FIG.

同図に示すように色分解方向に段階上に格子が周期的に
縁り返される構造より成っており、例えば周期ピッチP
=60μm、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+1次と0次そして
一1次の3方向に分離される。
As shown in the figure, the structure consists of a structure in which the grating is periodically turned around in steps in the color separation direction, for example, the periodic pitch P
= 60 μm, grating thickness d = d2 = 3100 nm, and refractive index of the medium n = approximately 1.5. At this time, as shown in the figure, the incident light is transmitted and diffracted and is mainly separated into three directions: +1st order, 0th order, and 11th order.

次に本実施例の検出手段100の構成について説明する
。第3図は第2図に示した3ラインセンサーの構成を示
す一実施例の概略図である。図中101.102,10
3は各々シリコン(Si)のホトダイオード(PD)よ
り成るラインセンサーである。ラインセンサー101は
青色用(B−CCD)、ラインセンサー102は緑色用
(G−CCD)、ラインセンサー103は赤色用(R−
CCD)である。ラインセンサー101面上には色フィ
ルターは無く、ラインセンサー102面上には緑色フィ
ルター(G)、ラインセンサー103面上には赤色フィ
ルター(R)が各々形成されており、全体としてB、G
、R色の3yX色に対応している。尚、色フィルターは
有機染料によるストライプフィルターより成っている。
Next, the configuration of the detection means 100 of this embodiment will be explained. FIG. 3 is a schematic diagram of an embodiment showing the configuration of the three-line sensor shown in FIG. 2. 101, 102, 10 in the diagram
Line sensors 3 each include a silicon (Si) photodiode (PD). The line sensor 101 is for blue color (B-CCD), the line sensor 102 is for green color (G-CCD), and the line sensor 103 is for red color (R-CCD).
CCD). There is no color filter on the line sensor 101 surface, a green filter (G) is formed on the line sensor 102 surface, and a red filter (R) is formed on the line sensor 103 surface.
, corresponds to 3yX colors of R color. Incidentally, the color filter consists of a stripe filter made of organic dye.

204a、204b、205a、205b。204a, 204b, 205a, 205b.

206g、206bは各々B色用の受光部101、G色
用の受光部102、R色用の受光部103で蓄えられた
電荷を出力部に転送するためのCCDシフトレジスタで
あり、各受光部101.102.103からの各画素ご
との電荷を1画素ごとに左右に分離して転送するために
添字a、bで示す2本のCCDレジスタから構成されて
いる。さらに207a、207b。
Reference numerals 206g and 206b are CCD shift registers for transferring the charges accumulated in the B color light receiving section 101, the G color light receiving section 102, and the R color light receiving section 103 to the output section, respectively. It is composed of two CCD registers indicated by suffixes a and b in order to separate and transfer the charge for each pixel from 101, 102, and 103 to the left and right for each pixel. Further 207a, 207b.

208a、208b、209a、209bは左右に分離
されて転送されてくる受光部101゜102.103か
らの電荷を検出し、電圧に変換するフローティング・デ
イフュージョン(FD)と呼ばれる出力容量部と、それ
を受けて出力するアンプとから構成されたフローティン
グ・デイフュージョン・アンプ(FDA)である。
208a, 208b, 209a, and 209b are an output capacitance section called a floating diffusion (FD) that detects the charge from the light receiving sections 101, 102, and 103 that are separated and transferred to the left and right, and converts it into a voltage. This is a floating diffusion amplifier (FDA) consisting of an amplifier that receives and outputs a signal.

又、受光部101とCCDシフトレジスタ204a、2
04b、FDA2D7a、207bからなるB−CCD
センサと受光部102とCCDシフトレジスタ205a
、205b、FDA208a、208bからなるG−C
CDセンサ、受光部103とCCDシフトレジスタ20
6a、206b、FDA209a、209bからなるR
−CCDセンサは同一シリコンSiウェハ上に形成され
たものであり、各CCDセンサは別々に駆動することが
可能である。
In addition, the light receiving section 101 and the CCD shift registers 204a, 2
B-CCD consisting of 04b, FDA2D7a, 207b
Sensor, light receiving section 102, and CCD shift register 205a
, 205b, FDA208a, GC consisting of 208b
CD sensor, light receiving section 103 and CCD shift register 20
R consisting of 6a, 206b, FDA209a, 209b
- The CCD sensors are formed on the same silicon Si wafer, and each CCD sensor can be driven separately.

さて、第4図は第3図の内B−CCDを例にとり詳細に
記述した説明図であり、次に同図を用いて、その動作を
述べる。
Now, FIG. 4 is an explanatory diagram that describes in detail the B-CCD in FIG. 3 as an example, and the operation thereof will be described next using the diagram.

受光部101は充電変換部Iotaと蓄積部301a、
301bとから成り立ってあり、受光部101で蓄えら
れた電荷は、シフトゲート302a、302bに加えら
れるシフトゲートパルスφ5Gにより、CCDシフトレ
ジスタ204a、204bに転送される。
The light receiving unit 101 includes a charging conversion unit Iota, an accumulation unit 301a,
301b, and the charges accumulated in the light receiving section 101 are transferred to the CCD shift registers 204a and 204b by a shift gate pulse φ5G applied to the shift gates 302a and 302b.

この際、偶数の画素に蓄積されている電荷は偶数のCC
Dシフトレジスタ204b、また奇数の画素に蓄積され
ている電荷は奇数のCCDシフトレジスタ204aに転
送される。
At this time, the charges accumulated in even-numbered pixels are equal to those of even-numbered CC
The charges accumulated in the D shift register 204b and the odd numbered pixels are transferred to the odd numbered CCD shift register 204a.

このシフトゲートパルスφsaの周期が蓄積時間に相当
するCC])シフトレジスタ204a、204bは受光
部101から送り込まれてきた電荷を2相クロックφ0
.φ2に従って出力部FDA207a、207bに転送
する。
The period of this shift gate pulse φsa corresponds to the accumulation time CC]) The shift registers 204a and 204b convert the charge sent from the light receiving section 101 into two-phase clock φ0.
.. It is transferred to the output parts FDA 207a and 207b according to φ2.

FDA207a、207bは出力ゲート(OG)303
a、303bと出力容量部(FD)304a、304b
及びアンプ部305a。
FDA207a, 207b are output gates (OG) 303
a, 303b and output capacitance section (FD) 304a, 304b
and amplifier section 305a.

305bとから構成されており、出力ゲート(OG)3
03a、303bはCCDシフトレジスタ204a、2
04bによって送られてくる電荷を容量部304a、3
04bに送り込むゲートの役目をしており、出力ゲート
303a。
305b, and an output gate (OG) 3
03a, 303b are CCD shift registers 204a, 2
04b is transferred to the capacitor portions 304a and 304b.
04b, and serves as an output gate 303a.

303bを越えて転送されてきた電荷は出力容量部30
4a、304bで電荷量に対応した電圧に変換され、ア
ンプ部305a、305bの2段のソースフォロアンプ
でインピーダンス変換されて出力される。
The charge transferred beyond 303b is transferred to the output capacitor section 30.
4a and 304b, the voltage is converted into a voltage corresponding to the amount of charge, and the impedance is converted by two stages of source follower amplifiers, ie, amplifier sections 305a and 305b, and output.

本実施例は以上のような構成の検出手段を用いることに
よりCCD面上に形成されたカラー画像の読取りを行っ
ている。
In this embodiment, the color image formed on the CCD surface is read by using the detection means configured as described above.

次に本実施例において光源としてハロゲンランプを用い
、又長波長側の感度の影響を防止する為に赤外カットフ
ィルタを用いた場合の3つのラインセンサー B−CC
D 101.G−CCD102、R−CCD103から
の出力レベルの総合分光特性はB、G、Rフィルターの
分光透過率特性が第14図(但し、GフィルターなG−
CCDへ、RフィルターをR−CCDへオンチップ形成
している。)、ブレーズド回折格子の分光特性が第15
図、CCDの受光部の分光感度特性が第16図、ハロゲ
ンランプの分光特性が第17図、赤外カットフィルター
の分光透過率特性が第18図に各々示す分光特性であっ
たとすると第6図に示すようになる。
Next, in this example, three line sensors B-CC are used when a halogen lamp is used as a light source and an infrared cut filter is used to prevent the influence of sensitivity on the long wavelength side.
D 101. The overall spectral characteristics of the output levels from G-CCD 102 and R-CCD 103 are as shown in Figure 14, where the spectral transmittance characteristics of the B, G, and R filters are
An R filter is formed on-chip to the R-CCD. ), the spectral characteristics of the blazed diffraction grating are the 15th
If the spectral sensitivity characteristics of the light receiving part of the CCD are shown in FIG. 16, the spectral characteristics of the halogen lamp are shown in FIG. 17, and the spectral transmittance characteristics of the infrared cut filter are shown in FIG. 18, then FIG. It becomes as shown in .

第6図よりB−CCDIOI、G−CCD102、R−
CCD103からの出力比を求めてみると、例えば B:G:R=1 :3:2.5 程度となる。
From Figure 6, B-CCDIOI, G-CCD102, R-
When the output ratio from the CCD 103 is determined, it is, for example, approximately B:G:R=1:3:2.5.

今、B−CCD、G−CCD、R−CCDの各出力値を
200mV、600mV、500mVとし、A/D変換
器のダイナミックレンジを2Vとすると各色光B、G、
Rの信号処理部での総合増幅率は B:   2V/200mV=10 G:   2V/600mV=   3.3R二   
2V1500mV=    4となる。各色のCCDか
ら出力されるノイズレベルは一定であるのでG信号に対
するB信号とR信号のノイズレベルは B;   10/3.3#3 R;    4/3.3〜1.2 となる。
Now, if the output values of B-CCD, G-CCD, and R-CCD are 200 mV, 600 mV, and 500 mV, and the dynamic range of the A/D converter is 2 V, each color light B, G,
The total amplification factor in the signal processing section of R is B: 2V/200mV=10 G: 2V/600mV= 3.3R2
2V1500mV=4. Since the noise level output from the CCD of each color is constant, the noise levels of the B signal and R signal with respect to the G signal are B; 10/3.3 #3 R; 4/3.3 to 1.2.

即ち、従来の場合(G信号に対するB信号とR信号のノ
イズレベルB ; 20/3.3〜6、R;6.6/3
.3=2倍)に比べて、本実施例でのB信号とR信号の
ノイズレベルは B:    3/6=0.5 R:  1.2/3=0.6 となり、ノイズレベルが相対的に減少し、S/N比が向
上する。
That is, in the conventional case (noise level of B signal and R signal with respect to G signal B; 20/3.3 to 6, R; 6.6/3
.. 3 = 2 times), the noise levels of the B signal and R signal in this example are B: 3/6 = 0.5 R: 1.2/3 = 0.6, and the noise levels are relative. , and the S/N ratio improves.

このように本実施例ではブレーズド回折格子によって色
分解されたB、G、Rの各色光を受光するB−CCDI
OI、G−CCD102.R−CCD103からの出力
比のアンバランスにより発生するS/N比の劣化を出力
レベルが最小値のB−CCD 101には光量補正用の
フィルターを設けずにG−CCD102.R−CCD1
03に各々第14図に示すGフィルタ、Rフィルタなオ
ンチップで形成することにより、3つのCCDからの出
力比のアンバランスの割合を減少させている。これによ
り3つの色光によりカラー画像を高精度に読取っている
In this embodiment, the B-CCDI receives the B, G, and R color lights separated by the blazed diffraction grating.
OI, G-CCD102. The deterioration of the S/N ratio caused by the unbalance of the output ratio from the R-CCD 103 is suppressed by not providing a filter for light intensity correction in the B-CCD 101 whose output level is the minimum value, but in the G-CCD 102. R-CCD1
By forming on-chip G filters and R filters shown in FIG. 14 in FIG. This allows color images to be read with high precision using three colored lights.

第7図は本発明に係る検出手段100の第2実施例の要
部断面図である。本実施例では各色光の光量補正用フィ
ルターとしてG−CCD 102にはNDフィルター(
Neutral Density Filter)70
1を、R−CCD103にはNDフィルター702を各
々設けている。
FIG. 7 is a sectional view of a main part of a second embodiment of the detection means 100 according to the present invention. In this embodiment, the G-CCD 102 is equipped with an ND filter (
Neutral Density Filter)70
1 and the R-CCD 103 are provided with an ND filter 702, respectively.

第8図にNDフィルター701の分光特性の曲線801
とNDフィルター702の分光特性の曲線802を各々
示す。
FIG. 8 shows a curve 801 of the spectral characteristics of the ND filter 701.
and a curve 802 of the spectral characteristics of the ND filter 702, respectively.

本実施例ではこのような2つのNDフィルター701.
702を用いてC0DIOI、102゜103に入射す
る各色光の透過率のバランスを調整すルコとにより、各
CCDl0I、102゜103からの出力比率が略 B:G:R=1:1:1 となるようにしている。
In this embodiment, two such ND filters 701.
702 to adjust the balance of transmittance of each color light incident on C0DIOI, 102°103, the output ratio from each CCDIOI, 102°103 is approximately B:G:R=1:1:1. I'm trying to make it happen.

例えば従来例においてB−CCD・G−CCD、R−C
CDからの出力信号値が各々100mV、600mV、
300mVであるとする。このとき各CCDからの出力
比を略等しくする為にB色光に対する緑色光と赤色光の
NDフィルター801.802の透過率比を各々 B/G=100mV/600mV句0.17B/R=1
00mV/300mV:0.33となるようにして各々
G−CCD102.R−CCD103の受光面上に載置
している。
For example, in the conventional example, B-CCD/G-CCD, R-C
The output signal values from the CD are 100mV and 600mV, respectively.
Assume that the voltage is 300mV. At this time, in order to make the output ratios from each CCD approximately equal, the transmittance ratio of the ND filters 801 and 802 for green light and red light with respect to B color light is set to B/G = 100 mV/600 mV, respectively, 0.17 B/R = 1
G-CCD102.00mV/300mV:0.33. It is placed on the light receiving surface of the R-CCD 103.

これにより各CODからの出力比のバランスを良好に保
って第1実施例と同様の効果を得ている。
As a result, the output ratio from each COD is kept well balanced, and the same effect as in the first embodiment is obtained.

3g9図は本発明に係る検出手段100の第3実施例の
要部断面図である。本実施例では光量補正用フィルター
としてG−CCD102とR−CCD103面上に各々
同じマゼンタ(Mg)フィルター901をオンチップ形
成している。尚B−COD101面上には光学的フィル
ターを設けていない。
Figure 3g9 is a sectional view of a main part of a third embodiment of the detection means 100 according to the present invention. In this embodiment, the same magenta (Mg) filter 901 is formed on-chip on the surfaces of the G-CCD 102 and the R-CCD 103 as light amount correction filters. Note that no optical filter is provided on the B-COD 101 surface.

′s10図は本実施例のマゼンタ(Mg)フィルター9
01の分光特性の概略図である。同図に示す分光特性よ
り透過率はG−CCD 102が約37%、R−CCD
103が約53%となっている。
's10 Figure shows the magenta (Mg) filter 9 of this example.
FIG. 2 is a schematic diagram of the spectral characteristics of No. 01. According to the spectral characteristics shown in the same figure, the transmittance is about 37% for G-CCD 102 and about 37% for R-CCD.
103 is about 53%.

従来例においてB−CCD、G−CCD、R−CCDか
らの出力値が各々100mV、600mV、300mV
であるのでB−CCD、G−CCD、R−CCDからの
各出力値は各々100mV、600mVX0.3742
20mV。
In the conventional example, the output values from B-CCD, G-CCD, and R-CCD are 100 mV, 600 mV, and 300 mV, respectively.
Therefore, the output values from B-CCD, G-CCD, and R-CCD are 100 mV and 600 mV x 0.3742, respectively.
20mV.

300mVxO,534160mVとなる。このように
して本実施例では前述の第1実施例と同線の効果を得て
いる。
300mVxO, 534160mV. In this way, this embodiment achieves the same effect as the first embodiment described above.

尚、本発明に係る光学的フィルタ手段としては以上の各
実施例で用いた色フイルタ−NDフィルター等に限らず
実質的にG−CCD及びR−CCDへの入射光量を減少
させることができ、各CCDからの出力値のバランスが
保たれるフィルターであればどのような分光特性のフィ
ルターであってもよい。
The optical filter means according to the present invention is not limited to the color filter or ND filter used in each of the above embodiments, but can substantially reduce the amount of light incident on the G-CCD and R-CCD. Any filter with any spectral characteristics may be used as long as it maintains the balance of output values from each CCD.

(発明の効果) 本発明によれば検出手段として七ノリシックな3ライン
センサーと色分解素子として1次元ブレーズド回折格子
を用いてカラー画像を色分解して読取る際、該ブレーズ
ド回折格子により色分解された各色光の光強度の比の違
いに伴いS/N比の差を前述した光学的フィルタ手段を
用いることにより小さくし、読取り画質の劣化を効果的
に防止した高精度なカラー画像の読取りが可能なカラー
画像読取装置を達成することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, when a color image is color-separated and read using a seven-line 3-line sensor as a detection means and a one-dimensional blazed diffraction grating as a color separation element, the colors are separated by the blazed diffraction grating. By using the above-mentioned optical filter means, the difference in the S/N ratio due to the difference in the light intensity ratio of each color light is reduced, and it is possible to read a color image with high precision, effectively preventing deterioration of the read image quality. A possible color image reading device can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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.第3.第4図は各々本発明に係る検出手段の要部概
略図、第5図は1次元ブレーズド回折格子の説明図、第
6図は本発明のカラー画像読取装置の総合分光特性、第
7.第9図は本発明の第2.第3実施例の検出手段の要
部断面図、第8.第10図は本発明に係る光学的フィル
タ手段としてのNDフィルターとマゼンタフィルターの
分光特性、第11.第12図は従来の検出手段の概略図
、第13図は従来のカラー画像読取装置の概略図、第1
4図はR,G、Bフィルターの分光特性、第15図は1
次元ブレーズド回折格子の色分解の際の分光特性、第1
6図はラインセンサーの分光特性、第17図はハロゲン
ランプの分光特性、第18図は赤外カットフィルターの
分光特性、第19図は従来の1次元ブレーズド回折格子
を用いた総合分光特性、第20図は従来のカラー画像読
取装置の信号処理部の説明図、第21図は従来のライン
センサーの各信号の出力タイミングの説明図である。 図中、1は原稿面、2は投影光学系、3はブレーズド回
折格子、11は照明手段、12は走査手段、100は検
出手段、101,102゜103は各々ラインセンサー
 107は基板、701.702はNDフィルター 9
01はマゼンタフィルターである。 波長λ[nm] 波長入[nm] 第 図 波長入[nml Rフィルター y Bフィルター 第 図 第 図 波長入[nm] 波長λ [nm] 孕 図 入射光波長 λ (nm) CCDの受光部の分光感度特性 雑 1つ 図 波長入[nml [%コホV蔓 ρK  CLAMP 」]−
FIG. 1 is a schematic diagram of the main parts of an optical system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. Third. 4 is a schematic diagram of the main parts of the detection means according to the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram of a one-dimensional blazed diffraction grating, FIG. 6 is a comprehensive spectral characteristic of the color image reading device of the present invention, and FIG. FIG. 9 shows the second embodiment of the present invention. 8. A cross-sectional view of main parts of the detection means of the third embodiment. FIG. 10 shows the spectral characteristics of an ND filter and a magenta filter as optical filter means according to the present invention. Fig. 12 is a schematic diagram of a conventional detection means, Fig. 13 is a schematic diagram of a conventional color image reading device, and Fig. 13 is a schematic diagram of a conventional color image reading device.
Figure 4 shows the spectral characteristics of R, G, and B filters, and Figure 15 shows 1.
Spectral characteristics during color separation of dimensional blazed diffraction gratings, Part 1
Figure 6 shows the spectral characteristics of a line sensor, Figure 17 shows the spectral characteristics of a halogen lamp, Figure 18 shows the spectral characteristics of an infrared cut filter, Figure 19 shows the overall spectral characteristics using a conventional one-dimensional blazed diffraction grating, and Figure 19 shows the spectral characteristics of a conventional one-dimensional blazed diffraction grating. FIG. 20 is an explanatory diagram of a signal processing section of a conventional color image reading device, and FIG. 21 is an explanatory diagram of output timing of each signal of a conventional line sensor. In the figure, 1 is a document surface, 2 is a projection optical system, 3 is a blazed diffraction grating, 11 is an illumination means, 12 is a scanning means, 100 is a detection means, 101, 102°, 103 are line sensors, 107 is a substrate, 701. 702 is an ND filter 9
01 is a magenta filter. Wavelength λ [nm] Wavelength input [nm] Figure wavelength input [nml Sensitivity characteristics miscellaneous diagram Wavelength input [nml [% Coho V ρK CLAMP'] -

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (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、該検出手段に該3ライン
センサーからの出力信号レベルを調整する為の光学的フ
ィルタ手段を設けたことを特徴とするカラー画像読取装
置。
(1) Illuminating the color image on the document surface with the illumination means,
The color image is projected by a projection optical system onto a detection means surface in which three line sensors are arranged in parallel on the same substrate surface, and when the color image is read by the detection means, the projection optical system projects the color image behind the projection optical system. A one-dimensional blazed diffraction grating that separates the light flux from the optical system into three colored lights in a direction perpendicular to the direction in which the pixels of the line sensor are arranged and guides the light to each line sensor is disposed, and a one-dimensional blazed diffraction grating is arranged in the detection means. A color image reading device comprising an optical filter means for adjusting the output signal level from a three-line sensor.
(2)前記3ラインセンサーのうち出力信号レベルが最
小のラインセンサーを除く他の2つのラインセンサー面
上に前記光学的フィルタ手段を設け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。
(2) The color image reading device according to claim 1, wherein the optical filter means is provided on two line sensor surfaces other than the line sensor having the minimum output signal level among the three line sensors. .
(3)前記3つの色光は青色光、緑色光、赤色光であり
、該緑色光が入射するラインセンサーには緑色フィルタ
ーを、該赤色光が入射するラインセンサーには赤色フィ
ルターを設け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。
(3) The three colored lights are blue light, green light, and red light, and the line sensor into which the green light enters is provided with a green filter, and the line sensor into which the red light enters is provided with a red filter. A color image reading device according to claim 1.
(4)前記3つの色光は青色光、緑色光、赤色光であり
、前記光学的フィルタ手段として該緑色光と赤色光に対
しては各々透過率の異なるNDフィルターを又は双方に
対してマゼンタ色フィルター用い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) The three colored lights are blue light, green light, and red light, and as the optical filter means, ND filters with different transmittances are used for the green light and red light, or magenta color is used for both. 3. The color image reading device according to claim 2, further comprising a filter.
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