JPH05142497A - カラー画像読取装置 - Google Patents

カラー画像読取装置

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JPH05142497A
JPH05142497A JP3332532A JP33253291A JPH05142497A JP H05142497 A JPH05142497 A JP H05142497A JP 3332532 A JP3332532 A JP 3332532A JP 33253291 A JP33253291 A JP 33253291A JP H05142497 A JPH05142497 A JP H05142497A
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Abstract

(57)【要約】 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
るカラー画像読取装置を得ること。 【目的】 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原稿面から該1次元
ブレーズド回折格子に至る光路中に特定の波長帯域のみ
の光束を通過させる波長選択手段を設けたこと。

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
用し、原稿面上のカラー画像情報を色のにじみを除去
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。
【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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般にブレーズド回折
格子を用いて入射光束を所定次数の複数の色光の回折光
として色分解する方法は簡易な構成により容易に色分解
することができるという特徴を有している。
【0005】入射光束をブレーズド回折格子を用いて回
折し色分解する際、得られる色光の分光特性や射出角度
等はブレーズド回折格子への光束の入射角度、格子ピッ
チ、そして回折次数等の諸条件に依存している。この
為、ブレーズド回折格子で色分解した複数の色光を各々
のラインセンサーに精度良く導光する為には例えば入射
光束をブレーズド回折格子に所定の角度で入射させる必
要がある。
【0006】しかしながらカラー画像を投影光学系によ
りブレーズド回折格子を介して複数の色光に基づくカラ
ー画像に色分解してラインセンサー面上に結像させる場
合、対象とする原稿面上のカラー画像の近傍の所謂軸外
画像からの光束も同様に投影光学系を介してブレーズド
回折格子に異った角度で入射してくる。
【0007】そしてこのときの軸外画像からの光束がブ
レーズド回折格子で色分解され、不要な色光(例えば±
1次回折光)の色のにじみ光となってラインセンサーに
入射してくる。そしてこの結果カラー画像の読取り精度
を低下させるといった問題点があった。
【0008】本発明は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、原稿面とブレーズド回折
格子との間に所定の条件を満足する波長選択手段を配置
することにより、軸外画像からの光束がブレーズド回折
格子による回折されてラインセンサーに入射し、色のに
じみ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。
【0009】
【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、該原稿面から該1次
元ブレーズド回折格子に至る光路中に特定の波長帯域の
みの光束を通過させる波長選択手段を設けたことを特徴
としている。
【0010】特に本発明では、前記波長選択手段は広帯
域フィルターを有し、該広帯域フィルターへの光束の入
射角度を調整し、通過波長帯域を可変としていることを
特徴としている。
【0011】
【実施例】図1(A),(B)は本発明の実施例1の主
走査断面と副走査断面の要部概略図、図2,図3は図1
の一部分の拡大説明図である。
【0012】図1〜図3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。10
4はスリットであり、後述するラインセンサー8,9,
10の画素の並び方向である主走査方向に長い開口部を
有しており、原稿面1上の画像読取り領域より大きく外
れた領域からの光束が後述する投影光学系2に入射する
のを防止している。
【0013】102は走査手段であり、ミラー等から成
り、原稿面1の副走査方向103をライン走査してい
る。2は投影光学系であり、射出側の主光線が光軸と平
行となって射出する所謂射出型テレセントリック系とな
るように構成されている。3は色分解手段であり、反射
型1次元ブレーズド回折格子より構成されており、入射
光束を3色光に、例えば赤色光(R光)5、緑色光(G
光)6、青色光(B光)7に色分解し反射回折させてい
る。
【0014】4は画像読取用の検出手段であり、図3に
示すように複数の画素を1次元方向に配置した3つのラ
インセンサー8,9,10を同一基板20面上に複数の
画素の並び方向が互いに平行となるように配置されたモ
ノリシック3ラインセンサーより成っている。
【0015】又、各ラインセンサーの間隔L1,L2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。31は波長選択手段であり、特定の波長
帯域のみの光束を通過させる広帯域フィルターより成っ
ている。
【0016】本実施例では照明手段101で照明された
原稿面1上のカラー画像からの散乱反射光を走査手段1
02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、波長選択手段31で所定の波長
帯域のみの光束を通過させた後に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ている。そして分
解した各色光に基づくカラー画像を3つのラインセンサ
ー8,9,10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。
【0017】本実施例の色分解手段3は図2に示すよう
に基板202に入射光束に対して所定の位相差を付与し
て反射回折させる位相部203を1次元方向に配置して
形成した反射型1次元ブレーズド回折格子より成ってい
る。この色分解用の1次元ブレーズド回折格子について
は、例えばApplied Optics(第17巻第15号、P2273〜P227
9 、 1978年 8 月 1日号)に開示されている。
【0018】即ち、基本的な光学性質としては図4に示
すように基板202に対して角度θ0 で入射する光束を
3つの位相差を付与して反射回折させるように設けた周
期(ピッチ)Pの段差構造より成る位相部203を介し
て所定の3つの色光に分解して反射回折させている。
【0019】図1(A)に示すように主走査断面におい
ては原稿1面上には有限の読取り幅が存在し、この幅は
結像光学系2に対して画角αとなっている。
【0020】今、画角αで入射した光束が結像光学系2
により射出側で例えば図5に示す如く角度α´で出射し
たとする。このとき反射型1次元ブレーズド回折格子か
ら反射回折され、検出手段4の1つのラインセンサーま
での距離は軸上においてL0、出射角α´の軸外ではL1
となる。ここにL1 =L0 /cosα´である。
(尚、図5においては破線で示すように光路を展開した
状態で示している。通常の光学系ではα≒α´となって
いる。)一方、反射型1次元ブレーズド回折格子による
1次の反射回折に従うラインセンサー面上での0次光と
の分離距離をZとして、図4及び図5中、記号を用いて
示すと
【0021】
【数1】 となる。
【0022】但し、λ;波長、θ0 ;入射角、P;格子
ピッチ、L;L0 orL1 、±符号は±1次に対応してい
る。
【0023】(1)式よりL=L0 orL1 故にα´=0
以外では分離距離Zは一定とならず、即ち直線上に平行
に並ぶ各ラインセンサー面上には一定波長の光束が正し
く結像されない。
【0024】そこで本実施例では出射角α´が入射角α
に係らず常に0度となるよう、即ち射出型テレセントリ
ック系となるように結像光学系を構成し、(1)式の分
離距離Zを一定としている。
【0025】今、図2に示すように反射型ブレーズド回
折格子の格子形状の格子厚d1,d2を各々d1=90
9nm、d2=1818nmとした場合、0次回折光の
中心波長λ0 はλ0 =525nm、+1次回折光の中心
波長λ+1はλ+1=592nm、−1次回折光の中心波長
λ-1はλ-1=472nmとなる。このとき λ=2d1・cosθ0/m= 2d2・cosθ0/(2m) ‥‥(2) λ+1;m=3−1/3 ,λ-1;m=3+1/3
λ0;m=3 (但し、λ±1 に関しては近似値)となる。格子ピッチ
PをP=180μm、距離LをL=45mm、入射角θ
0 をθ0 =300 としたとき+1次回折光と−1次回折
光の分離距離Zλ+1,Zλ-1は各々 Zλ+1= 0.171mm Zλ-1=−0.136mm となる。これにより本実施例では図3(A)に示す3ラ
インセンサーのセンサーライン間隔L1,L2を L1=0.171mm L2=0.136mm としている。そして図3(B)に示すように、例えばラ
インセンサー8の一画素Qの寸法は同図に示すように x1=10μm , y1=10μm としている。この為(1)式より画素Qの受光面に入射
する光の波長域は約30nmとなり、+1次回折光(λ
+1,R)で約波長577〜607nm、−1次回折光
(λ-1,B)で約457〜487nmの光束が各々ライ
ンセンサー8,10に入射する。
【0026】但し、0次回折光(λ0 ,G)は回折しな
いので画素Qに入射する光の波長域は画素サイズによら
ない。
【0027】図6は本実施例の反射型1次元ブレーズド
回折格子と照明手段としてのハロゲンランプを用いた場
合の各分離成分のスペクトル分布を示す。図6(A)は
+1次回折光、図6(B)は0次回折光、図6(C)は
−1次回折光のスペクトル分布である。
【0028】図6(A)において斜線部の波長域の光が
画素Qに入射し、他の波長域の光は色のにじみとして画
像品質を劣化させる要因となってくる。
【0029】一般には±1次回折光のスペクトル分布の
ピーク波長に対して10%以上ある波長幅T+1
(T-1)が約2画素分(60nm)以下であればライン
センサーのMTFが走査による影響で副走査方向のMT
Fが低下することもあり、色のにじみによる影響が少な
くなり許容することができる。
【0030】そこで本実施例では前述の波長幅T+1,T
-1が60nm以下となるように波長選択手段31を広帯
域フィルターより構成して、原稿面とブレーズド回折格
子との間の光路中に配置している。
【0031】即ち、図7に示すように入射光束のうち長
波長側610nm以上の光と短波長側455nm以下の
光を遮光し、波長455〜610nmの範囲内の光を透
過させている。これによりラインセンサーでカラー画像
を読取る際の色のにじみを除去している。
【0032】尚、前述の(2)式で格子形状の格子厚d
1,d2と各次数の中心波長との関係を示した際のmの
値をm=3としたが、原理的にはmの値は正の整数であ
ればいくつであっても良い。
【0033】一般には±1次回折光を用いるとき照明手
段の分光特性等により青色成分が少なくなるのでm≧3
とするのが好ましい。又、本実施例では反射型1次元ブ
レーズド回折格子の代わりに透過型の1次元ブレーズド
回折格子を用いても同様に適用可能である。
【0034】図8は本発明の実施例2の一部分の説明図
である。本実施例では広帯域フィルターより成る波長選
択手段31を回動軸81を中心に駆動手段85で回動さ
せることにより、波長選択手段31への光束の入射角度
を可変としている。これにより波長選択手段31の分光
透過率の中心波長を図9の実線と点線で示す範囲内でシ
フトさせ、+1次回折光の色のにじみ量と、−1次回折
光の色のにじみ量とのバランスを適切に保っている。
【0035】図10は本発明の実施例3の一部分の説明
図である。本実施例では波長選択手段31を短波長側の
通過光束を制限する広帯域の短波長フィルター31aと
長波長側の通過光束を制限する広帯域の長波長フィルタ
ー31bより構成している。そして少なくとも一方のフ
ィルター(同図では双方のフィルター)を回動軸82,
83を中心に駆動手段86,87で独立に回動させて光
束の入射角度を可変としている。これにより波長選択手
段31を通過する光束の短波長側の光束と長波長側の光
束を図11の矢印111,112で示す方向に各々独立
に調整することにより、+1次回折光の色のにじみ量と
−1次回折光の色のにじみ量を各々独立に調整してい
る。
【0036】
【発明の効果】本発明によればモノリシック3ラインセ
ンサーを用いてライン走査によりカラー画像情報の読取
りを行なう際、色分解素子としての1次元ブレーズド回
折格子と前述の条件を満足する波長選択手段を用いるこ
とにより、±1次回折光成分の色のにじみを効果的に除
去した高精度なデジタルカラー画像の読取りが出来るカ
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】 (A),(B)は本発明の実施例1の光学系
の主走査断面と副走査断面の要部概略図
【図2】 図1の反射型1次元ブレーズド回折格子の
説明図
【図3】 図1の一部分の拡大説明図
【図4】 図1の一部分の拡大説明図
【図5】 図1の一部分の拡大説明図
【図6】 本発明に係る各ラインセンサーでカラー画
像を読取る際の分光特性の説明図
【図7】 本発明に係る波長選択手段の分光特性の説
明図
【図8】 本発明の実施例2の一部分の説明図
【図9】 本発明の実施例2の一部分の分光特性の説
明図
【図10】 本発明の実施例3の一部分の説明図
【図11】 本発明の実施例3の分光特性の説明図
【符号の説明】
1 原稿面 2 投影光学系 3 1次元ブレーズド回折格子 4 検出手段 8,9,10 ラインセンサー 31 波長選択手段 101 照明手段 102 走査手段 104 スリット

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、該原稿面から該
    1次元ブレーズド回折格子に至る光路中に特定の波長帯
    域のみの光束を通過させる波長選択手段を設けたことを
    特徴とするカラー画像読取装置。
  2. 【請求項2】 前記波長選択手段は広帯域フィルターを
    有し、該広帯域フィルターへの光束の入射角度を調整
    し、通過波長帯域を可変と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】 前記波長選択手段は短波長側の通過光束
    を制限する短波長フィルターと長波長側の通過光束を制
    限する長波長フィルターとを有し、このうち少なくとも
    一方のフィルターへの光束の入射角度を可変とし、通過
    波長帯域を変化させることができるようにしたことを特
    徴とする請求項1記載のカラー画像読取装置。
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