JPH04250412A - 色分解素子 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は色分解素子に関し、詳し
くは、ダイクロイックミラーと全反射ミラーとが透明層
を介して平行に配設される色分解素子であって、カラー
画像の色分解などに用いられるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】色分解素子を備えて色分解を行う装置と
しては、例えば特開平１−２３７６１９号公報に開示さ
れるように、複数のダイクロイックミラーをそれぞれ透
明層を介して積層した反射素子（色分解素子）により、
例えば３原色に色分解する構成のものが提案されている
。しかしながら、上記のように複数のダイクロイックミ
ラーを透明層を介して積層することは、複数の透明層の
厚さをそれぞれ１００　〜数１００　μｍに精度良く管
理する必要があり、非常に難しい製造技術が要求され、
製造コストが高くなるという問題がある。

【０００３】この点、特開昭６０−１３４５５６号公報
等に開示されるものでは、透明板（ガラス板）の表裏に
それぞれダイクロイックミラーと全反射ミラーとを形成
して１つの反射素子を構成し、３原色分解する場合には
、上記反射素子を２枚組み合わせて配置するようにして
あり、前述のように複数のダイクロイックミラーを積層
する場合よりも１つ１つの反射素子が簡便に製造できる
構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
に薄いガラス板の表裏に、ダイクロイックミラーと全反
射ミラーとを形成する場合には、ガラス板として例えば
厚さ０．０６２５ｍｍ程度の薄いものを使用する必要が
生じるので、かかるガラス板の取扱いが難しく、製造工
程中にガラス板が割れるなどの問題が発生することがあ
った。 また、ダイクロイックミラーと全反射ミラーとが表裏に
形成されたガラス板を、基体としてのプリズムに対して
平行度良く貼ることが困難であるという問題もあった。 更に、薄いガラス板に全反射ミラーを蒸着等の手法によ
り形成する場合、ガラス板に熱応力が加わって割れてし
まうこともあった。

【０００５】かかる問題点を解消し得る構成として、ダ
イクロイックミラーが形成されたプリズムと、全反射ミ
ラーが形成されたプリズムとを、ワイヤなどのスペーサ
を介して貼り合わせる構成のものがあるが、かかる構成
の場合、部品点数が多くなり、かつ、貼り合わせの工数
が多くなってしまうという問題がある。更に、上記構成
では、スペーサに寸法ばらつきがあるために、ダイクロ
イックミラーと全反射ミラーとの平行度及び距離精度が
管理し難く、また、スペーサによって２面間の距離が規
定されるので、市販のワイヤなどをスペーサとして用い
ようとすると、前記距離の設定自由度が低くなってしま
うという問題もある。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、ダイクロイックミラーと全反射ミラーとが透明層
を介して平行に配設される色分解素子において、部品点
数や貼り合わせ工数を低減でき、また、２面間の距離設
定の自由度を向上させ得る素子構造を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
色分解素子は、ダイクロイックミラーと全反射ミラーと
が透明層を介して平行に配設される色分解素子であって
、外端面に対して平行な底面を有する凹陥部が形成され
る基体を樹脂成形し、該基体の前記底面に前記全反射ミ
ラーを形成する一方、該全反射ミラーが形成された基体
の外端面をダイクロイックミラーが形成された基体に接
着して構成される。

【０００８】

【作用】かかる構成によると、基体に形成された凹陥部
の底面とこれに平行な外端面の距離としてダイクロイッ
クミラーと全反射ミラーとの距離が規定され、かかる間
隔距離を規定する部材が、全反射ミラーが形成される基
体と樹脂で一体成形されることになるから、個別にスペ
ーサ部材を設ける必要がなく部品点数及び接着貼り付け
工数の削減を果たすことができ、また、間隔距離の設定
自由度も確保される。更に、全反射ミラーが形成される
基体そのものが、ダイクロイックミラーと全反射ミラー
との間の透明層を構成するものでないから、基体を薄板
構造とする必要がなく、充分な強度が確保されて製造工
程における取扱いが容易となる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明にかかる色分解素子の製造工程を示す図である。 ここで、最初に全反射ミラー１が次工程で形成される基
体２が、高信頼性エンジニアリングプラスチックによっ
て成形される。前記基体２は、横断面が略直角二等辺三
角形である三角柱状であり、直角の頂角を挟む両面３ａ
，３ｂそれぞれに凹陥部４ａ，４ｂが設けられ、該凹陥
部４ａ，４ｂの底面５はそれぞれ外端面３ａ，３ｂに平
行となるように形成される。

【００１０】また、図１中の貼り合わせ工程に示すよう
に、上記三角柱状の基体２の他に、Ｌ字型の基体も同様
にプラスチック成形されるようになっており、かかるＬ
字型の基体２にも前述のような凹陥部４ａ，４ｂが設け
られ、これら２つの基体２がそれぞれダイクロイックミ
ラーが形成されるプリズム基体６に貼り付けられるよう
になっている。

【００１１】尚、前記基体２の成形に用いられる高信頼
性エンジニアリングプラスチックとしては、ポリカーボ
ネート（ＰＣ）やポリアミド（ＰＡ）やポリブチレンテ
レフタレート（ＰＢＴ）などを用いることができ、特に
これらのプラスチック（樹脂材料）をガラス繊維で強化
したものの使用が、耐熱性の確保の上からより好ましい
。

【００１２】上記のように凹陥部４ａ，４ｂが設けられ
る基体２を樹脂成形すると、次工程では、前記凹陥部４
ａ，４ｂそれぞれの底面５にアルミを蒸着して、全反射
ミラー１を形成する。一方、上記の工程に並行して、プ
リズム基体６にダイクロイックミラー７を形成する工程
が行われる。前記プリズム基体６は、狭角が４５°であ
る平行四辺形の横断面を有する柱状のものであり、本実
施例では、かかるプリズム基体６を２つ備え、それぞれ
のプリズム基体６の対峙面に、ダイクロイックミラー７
を形成してある。一方のプリズム基体６ａには、赤色Ｒ
の波長域のみを反射しそれ以外（シアン色Ｃの波長域）
を通過させる特性（以下、本実施例ではダイクロイック
ミラーの特性を反射波長域／通過波長域として示すもの
とする。）のダイクロイックミラーＲ／Ｃと、これに対
峙する面に、黄色Ｙの波長域のみを反射しそれ以外（青
色Ｂの波長域）を通過させる特性のダイクロイックミラ
ーＹ／Ｂが形成される。また、他方のプリズム基体６ｂ
には、青色Ｂの波長域のみを反射しそれ以外（黄色Ｙの
波長域）を通過させる特性のダイクロイックミラーＢ／
Ｙと、これに対峙する面に、シアン色Ｃの波長域のみを
反射しそれ以外（赤色Ｒの波長域）を通過させる特性の
ダイクロイックミラーＣ／Ｒが形成される。

【００１３】上記各工程により、ダイクロイックミラー
７が形成されたプリズム基体６と、全反射ミラー１が形
成されたプラスチック製基体２とが得られると、次工程
では、これらを貼り合わせて色分解素子を完成させる。 即ち、プリズム基体６ａ，６ｂにおいて、ダイクロイッ
クミラー７が設けられない面相互を接着材で貼り合わせ
、Ｙ／Ｂ特性のダイクロイックミラーとＣ／Ｒ特性のダ
イクロイックミラーとがプリズムを挟んで直角に対峙す
るようにする。そして、かかるプリズム基体６ａ，６ｂ
のダイクロイックミラー７形成面を覆うように形成され
ることになるプラスチック製基体２の外端面３ａ，３ｂ
が、プリズム基体６に紫外線硬化樹脂等の接着剤により
接着され、それぞれのダイクロイックミラー７に対して
、凹陥部４の底面５に形成された全反射ミラー１が、凹
陥部４の深さ相当の距離を隔てて（凹陥部４の内部空間
を透明層として介装して）平行に配設されるようになる
。

【００１４】即ち、それぞれのダイクロイックミラー７
における反射光と通過光とを平行に分離するために、全
反射ミラー１とダイクロイックミラー７とは透明層を介
して平行に配設する必要があるが、本実施例では、全反
射ミラー１とダイクロイックミラー７とを平行に配設さ
せる際の距離が、基体２に設けられた凹陥部４の深さと
して規定されることになり、全反射ミラー１とダイクロ
イックミラー７との間に個別にスペーサを介装させる必
要がなく、スペーサの省略により部品点数を削減し、ま
た、貼り合わせの工程数を削減できる。

【００１５】また、スペーサを介装させて全反射ミラー
１とダイクロイックミラー７との間の間隔を規定する場
合には、スペーサの寸法ばらつきによって平行度及び距
離が変動することになり、寸法管理が困難であるが、本
実施例の場合のようにプラスチック（樹脂）によって一
体的に成形された部位がスペーサの役目を果たす場合に
は、成形型の精度のみが平行度及び対峙距離に影響する
ために、管理が容易となる。

【００１６】更に、スペーサを用いる場合には、スペー
サの大きさによって距離が規定されるから、例えばワイ
ヤなどの市販品をスペーサとして用いる場合に、距離の
設定自由度が制限されるが、本実施例の場合には、それ
ぞれの要求に応じた距離設定が容易となる。また、全反
射ミラー１が設けられる基体２の各部位は、全反射ミラ
ー１とダイクロイックミラー７との間の透明層を構成し
ないので、充分な厚さを確保することができる。従って
、透明層を薄板で構成した場合のような取扱いの困難さ
はなく、全反射ミラー１の蒸着工程における熱応力に対
する耐性を充分に備えることが容易である。また、基体
２は型成形されるから、凹陥部４以外の部位は自由な形
状に成形でき、例えば、本色分解素子をカラー画像読取
装置本体へ取り付けるための固定用フランジ部を、基体
２に一体的に設けることなども可能である。

【００１７】上記のようにして形成された色分解素子に
よる３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）分解の様子を図２に従って詳
細に説明すると、図１に示す工程に従って形成された色
分解素子に対し、光画像信号がＲ／Ｃ特性のダイクロイ
ックミラー７に対して４５°の入射角で入射するように
配置する。すると、Ｒ／Ｃ特性のダイクロイックミラー
７では、赤色Ｒのみが反射して分離され、残る波長域の
シアン色Ｃが基体２の凹陥部４底面５に形成された全反
射ミラーで反射し、赤色Ｒとシアン色Ｃとの平行光とし
て対峙するＹ／Ｂ特性のダイクロイックミラー７にやは
り４５°の入射角で入射する。

【００１８】Ｙ／Ｂ特性のダイクロイックミラー７では
、青色Ｂの波長域と緑色Ｇの波長域とからなるシアン色
Ｃの波長域に含まれる青色Ｂの波長域のみが通過するか
ら、シアン色Ｃから青色Ｂがダイクロイックミラー７通
過光として分離され、結果、ここで相互に平行な３原色
の光に分離される。但し、この状態では、光路長さの違
いにより、３原色に結像位置のずれを生じる（結像位置
としては赤色Ｒが最も近くなり、青色Ｂが最も遠くなる
）ので、更に、Ｃ／Ｒ特性及びＢ／Ｙ特性のダイクロイ
ックミラー７での色分解を行わせて、結像位置を揃える
ようにする。

【００１９】３原色光それぞれが４５°の入射角で入射
するＣ／Ｒ特性のダイクロイックミラー７では、赤色Ｒ
のみが通過して全反射ミラー１で反射され、緑色Ｇ，青
色Ｂはダイクロイックミラー７で反射し、かかる反射で
赤色Ｒの結像位置を遠くする（赤色Ｒの光路長さを長く
とる）ことになり、更に、次のＢ／Ｙ特性のダイクロイ
ックミラー７での反射・通過によって、赤色Ｒ及び緑色
Ｇの結像位置を更に遠くし（赤色Ｒ及び緑色Ｇの光路長
さを青色Ｂに比して長くし）、結果、３原色の結像位置
が光線に直交する同一平面上に位置するようになる。

【００２０】結像位置を揃えた平行な３原色光は、同一
基板上に３原色それぞれに対応するセンサ素子を備えた
ＣＣＤラインセンサ９によって光電変換され、３原色毎
の画像信号を得る。本実施例では、色分解素子を用いて
３原色に分解するときに、それぞれの結像位置が揃うよ
うに、図２に示すような構成の色分解素子を示したが、
結像位置のずれが問題にならない場合には、図２に示す
色分解素子の左側半分のみの構成で３原色分解が可能で
ある。

【００２１】また、上記実施例のように３原色分離に限
らず、図３に示すように２色分離の色分解素子を、上記
実施例のように全反射ミラーが形成される凹陥部を設け
プラスチック成形される基体を用いて構成することがで
きる。図３において、全反射ミラーが形成される基体は
、図２に示す実施例におけるＬ字型基体と同様に構成さ
れ、かかるＬ字型の基体２に対して、ダイクロイックミ
ラーが形成された横断面が三角柱状のプリズムを接着し
て構成される。

【００２２】かかる実施例において、２面設けられるダ
イクロイックミラーの特性を、Ｒ／Ｃ及びＣ／Ｒとして
あり、最初に入射するダイクロイックミラーによって赤
色Ｒとシアン色Ｃとの分離が図れるが、ここでも、光路
長さを備え結像位置を一致させるために、再度逆特性の
ダイクロイックミラーでの反射を行わせており、結像位
置を備えて得られるシアン色Ｃ及び赤色Ｒの光画像は、
これら２色それぞれに対応するセンサ素子を備えたＣＣ
Ｄラインセンサ９によって光電変換される。

【００２３】この場合も、結像位置のずれを問題としな
ければ、図３に示す色分解素子の上半分の構成で２色分
離が可能であり、本発明にかかる実施例の最小構成とし
ては、ダイクロイックミラーが形成されたプリズム基体
（ガラス板等であっても良い）と、全反射ミラーが形成
される凹陥部を設けてプラスチック成形される基体とを
接着させた構成であれば良い。従って、本発明にかかる
色分解素子は、図２及び図３に示した構成に限定される
ものではなく、種々の組み合わせ・形状に構成できるも
のである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる色分
解素子によると、ダイクロイックミラーと全反射ミラー
とが透明層を介して平行に配設される色分解素子におい
て、ダイクロイックミラーと全反射ミラーとの平行・間
隔を規定するために個別のスペーサを必要としないため
、部品点数及び貼り合わせ工数の低減を図ることができ
ると共に、前記間隔距離の設定自由度が向上し、かつ、
前記間隔距離及び平行度の管理も容易になるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる色分解素子の製造工程を示す工
程ブロック図。

【図２】図１に示した色分解素子による色分解の様子を
説明するための状態図。

【図３】本発明にかかる色分解素子の別の実施例を示す
図。

【符号の説明】

１　　　　全反射ミラー ２　　　　基体 ３ａ，３ｂ　　　　外端面 ４ａ，４ｂ　　　　凹陥部 ５　　　　底面 ６ａ，６ｂ　　　　プリズム基体 ７　　　　ダイクロイックミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイクロイックミラーと全反射ミラーとが
   透明層を介して平行に配設される色分解素子であって、
   外端面に対して平行な底面を有する凹陥部が形成される
   基体を樹脂成形し、該基体の前記底面に前記全反射ミラ
   ーを形成する一方、該全反射ミラーが形成された基体の
   外端面をダイクロイックミラーが形成された基体に接着
   してなる色分解素子。