JPH04367817A - 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】

【０００１】

【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より成る色分解手段と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
。

【０００２】

【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。

【０００３】例えば図８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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８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
点があった。

【０００５】本発明はカラー画像を読取る際に用いられ
る所定の色光のカラー画像に色分解する色分解手段とカ
ラー画像情報を検出する検出手段の構成を適切に設定す
ると共に、所定形状のパターンを有したチャートを利用
することにより、読取り光学系の各要素、特に色分解手
段と検出手段の光学的な相対位置関係を容易にしかも高
精度に調整することができ、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精度に読取ることの
できるカラー画像読取装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題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３つの色
光に色分解する１次元ブレーズド回折格子より成る色分
解手段を介した後、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であっ
て、該原稿面上を所定のパターンを有したチャートで副
走査方向に走査したときに該検出手段で得られる信号を
利用して各要素の相対的位置関係を調整するようにした
調整手段を有していることを特徴としている。

【０００７】特に本発明では、前記調整手段により前記
色分解手段と前記検出手段との相対的位置関係を調整し
ていることを特徴としている。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の実施例１の光学系の要部概略
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は色分解手段としての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，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、例えば図４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
センサーより成っている。各ラインセンサー面上には各
々の色光に基づく色フィルター（不図示）が配置されて
おり、又各ラインセンサーの間隔Ｌ１，Ｌ２は色分解手
段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との間に後述する条件を満足するように配置されてい
る。

【０００９】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。

【００１０】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の諸元について図２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、例えば周期ピッ
チＰ＝６０μｍ、格子厚ｄ１＝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図３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次光に青色光成分（Ｂ成分）を設定しており
、これにより黒体幅射に係る光源の場合不足しがちなＢ
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）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。

【００１１】

【数１】 λ；波長、符号正・・・　＋１次、負・・−１次従って
、０次光成分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。

【００１２】即ち、図１中の被写体面内の光軸上の物点
Ｐ０　はともかくそこからＺ０　方向にずれた、軸外物
点Ｐ１　に対して、例えば図３の＋１次回折光のサイド
バンド成分１０−Ａでは、丁度中央のラインセンサー４
ｂ（Ｂ成分）上に結像されると、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。

【００１３】一方、−１次回折光のサイドバンド成分１
１−Ａでは、他の共役の軸外物点として存在した場合、
総合分光感度の一部が重複している為、色フィルター等
ではカットしきれず、０次光成分である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−１次回折光として、中央のライ
ンセンサー４ｂに結像されないように光学的に共役な原
稿面上の軸外物点からの光束を根本的に無くすことが効
果的である。

【００１４】そこで本実施例では図１に示すように、例
えば原稿面１から距離ＸＳ　だけ離れた位置に所定の開
口部を有するスリット５を設けている。このスリット５
により決定される原稿１面上の半影端ｈＳ　が回折を考
慮した光学的共役関係に従いラインセンサー面上に結像
する位置が少なくとも中央のラインセンサー４ｂ上もし
くは検出手段４面上の回折方向にずれるよう設定するこ
とにより実質的に、±１次回折光の０次光成分への混入
ノイズを除去している。

【００１５】即ち、本実施例ではスリット５の副走査方
向１０３の開口部の投影光学系２の瞳径より決定される
半影端ｈＳ　の副走査方向の長さをＬ１、該長さＬ１を
有する該半影端ｈＳ　の投影光学系２による検出手段４
面上への投影像の長さをＬ１´、３つのラインセンサー
４ａ，４ｂ，４ｃの間隔Ｌａ１，Ｌａ２のうち短い方の
間隔をＬ２としたとき Ｌ１´／２＜Ｌ２ なる条件を満足するように各要素を設定している。

【００１６】本発明のカラー画像読取装置は以上のよう
な構成によりカラー画像の読取りを行なうものである。

【００１７】しかしながら実際には投影光学系２の焦点
のバラツキ色分解手段である１次元ブレーズド回折格子
３の格子ピッチ誤差、検出手段であるラインセンサー４
ａ，４ｂ，４ｃの配置誤差、物像距離誤差、そしてピン
トズレ等の各種の要因誤差がある為、高精度は読取りを
行なうには各要素の位置関係を調整する必要がある。

【００１８】特に本発明においては色分解手段３と検出
手段４との相対的位置誤差は読取り精度に大きく影響し
てくる為大変重要になっている。

【００１９】図５（Ａ）〜（Ｄ）は色分解手段３と検出
手段４との代表的な相対的位置関係を例にとり示す説明
図である。同図（Ａ）は各要素が正しく調整されている
場合、同図（Ｂ）は色分解手段３の位置が光軸方向にず
れている場合、同図（Ｃ）は色分解手段３の１次元ブレ
ーズド回折格子の格子ピッチがずれている場合、同図（
Ｄ）は検出手段４が所定量回転している場合を示してい
る。

【００２０】図５（Ｂ）〜（Ｄ）において０次光はライ
ンセンサー４ｂ面上に正しく結像しているが、±１次回
折光はラインセンサー４ａ，４ｃ面上には正しく結像し
ていない。

【００２１】そこで本実施例では原稿１のカラー画像の
読取りを行なう前に先ず図６（Ａ）に示すようなパター
ンを有したチャート１２を原稿１面上を副走査方向１０
３に走査し、このとき検出手段４で得られる信号に基づ
いて色分解手段３と検出手段４との相対的位置関係を駆
動手段１０４で調整している。

【００２２】図６（Ａ）においてパターン１２ａ，１２
ｂ１，１２ｂ２，１２ｅ１，１２ｅ２，１２ｆ１，１２
ｆ２の内部は光透過となっており、パターン１２ｃ１，
１２ｃ２，１２ｄ１，１２ｄ２は図６（Ｂ）に示すよう
な例えばピッチ０．１６９ｍｍの光透過部と光遮光部よ
り成る矩形状パターンが形成されている。

【００２３】チャート１２の各パターンに基づいて検出
手段４で得られる各信号により色分解手段３と検出手段
４との位置関係は次のようにして調整している。

【００２４】中央のパターン１２ａで主走査方向の位置
調整を行なっている。パターン１２ｂ１（１２ｂ２）と
パターン１２ｅ１（１２ｅ２）との間隔又はパターン１
２ａとパターン１２ｂ１（１２ｂ２）との間隔を検出し
走査線の傾き調整を行なっている。パターン１２ｅ１と
パターン１２ｅ２との間のビット数を検出して倍率調整
を行なっている。パターン１２ｆ１（１２ｆ２）はずれ
ているとラインセンサーに光が入射しない為、その出力
値を用いて副走査方向の位置調整を行なっている。パタ
ーン１２ｃ１，１２ｃ２，１２ｄ１，１２ｄ２で片ボケ
がないように主走査方向のピント調整を行なっている。

【００２５】図６（Ｃ）は本実施例において調整を行な
うデータ処理のブロック図である。ラインセンサーから
の出力信号はメモリー治具を介して画像処理回路によっ
て調整データが算出される。まず０次光に対する調整は
チャート１２を画像１面に固定して、このとき検出手段
４で得られるチャート１２の各パターンに基づく信号に
より主走査方向位置、副走査方向位置、走査線傾き、倍
率調整、主走査方向のピント調整を行なう。

【００２６】次に±１次回折光に対する調整はチャート
１２を原稿１面上に固定したままでは０次光に対する±
１次回折光が副走査方向に相対的に位置ズレを起こして
いてピーク値がラインセンサーの中心に入っているか否
か不明である為、高精度な調整が難しい。

【００２７】そこでチャート１２を副走査方向（ｚ方向
）１０３に走査させ、そのとき得られる検出手段４から
の信号を画像処理回路によって正規に入射すべき位置と
実際に入射している位置との差である相対的位置ズレを
算出し、このときの相対的位置ズレを補正するように色
分解手段３と検出手段４との相対的位置を駆動手段１０
４により調整している。

【００２８】以上のようにして本実施例では色分解手段
３と検出手段４との相対的位置関係の調整を行なってい
るが、これらの各要素以外の要素、例えば投影光学系２
や走査手段１０２等の要素の調整も前述と同様にして行
なうことができる。

【００２９】尚、本実施例においてパターン１２ｃ１，
１２ｃ２，１２ｄ１，１２ｄ２を図７（Ａ）に示すよう
に同じ形状のパターンを水平方向（主走査方向）と垂直
方向（副走査方向）に各々配置して構成しても良い。こ
れによれば主走査方向と副走査方向の双方でピント調整
が可能となる。

【００３０】図７（Ｂ）は調整を行なうデータ処理のブ
ロック図である。本実施例では０次光と±１次回折光の
調整でチャート１２を副走査方向（ｚ方向）１０３に走
査して、このとき得られる検出手段４からの信号を用い
て主走査方向と副走査方向のピント調整を行なっている
。

【００３１】

【発明の効果】本発明によればカラー画像を所定の色光
に色分解する為の色分解手段と、該色光に基づくカラー
画像を読取る為の検出手段を前述の如く構成すると共に
、読取り開始前に所定のパターンを有したチャートを原
稿面上を走査し、このとき得られる検出手段からの信号
を用いて各要素の位置調整を行なうことにより、所定の
色光に基づくカラー画像を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。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の実施例１の光学系の要部概略図

【
図２】　　図１の１次元ブレーズド回折格子の説明図

【
図３】　　図２の１次元ブレーズド回折格子からの回折
光の分光特性を示す説明図

【図４】　　図１の３ラインセンサーの説明図

【図５】
　　本発明に係る色分解手段と検出手段との配置関係の
説明図

【図６】　　本発明に係るチャートと検出手段で得られ
る信号の処理方法を示すフローチャートの説明図

【図７
】　　本発明に係るチャートの他の一実施例の説明図

【図８】　　従来のカラー画像読取装置の概略図

【符号の説明】

１　　原稿 ２　　投影光学系 ３　　１次元ブレーズド回折格子 ４　　検出手段 ４ａ，４ｂ，４ｃ　　ラインセンサー ５　　スリット ６，７，８　　Ｇ色光，Ｂ色光，Ｒ色光１０１　　照明
手段 １０２　　走査手段 １２　　チャート １０４　　駆動手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   ３つの色光に色分解する１次元ブレーズド回折格子より
   成る色分解手段を介した後、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
   置であって、該原稿面上を所定のパターンを有したチャ
   ートで副走査方向に走査したときに該検出手段で得られ
   る信号を利用して各要素の相対的位置関係を調整するよ
   うにした調整手段を有していることを特徴とするカラー
   画像読取装置。
2. 【請求項２】　　前記色分解手段は入射光束を前記ライ
   ンセンサーの画素の並び方向と直交する方向に色分解し
   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。
3. 【請求項３】　　前記調整手段により前記色分解手段と
   前記検出手段との相対的位置関係を調整していることを
   特徴とする請求項１記載のカラー画像読取装置。