JPH0611662A - カラー画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １次元ブレーズド回折格子を色分解素子とし
て用いた際に生じる各色光間の光量レベルの差を緩和
し、色再現性の向上を図り高精度なカラー画像の読取り
ができるカラー画像読取装置を得ること。 【構成】 カラー画像を結像光学系２により３つのライ
ンセンサー８，９，１０を平行に同一基板面上に配置し
た受光手段４面上に結像させ、該受光手段で該カラー画
像を読取る際、該結像光学系の後方に該結像光学系から
の光束を該ラインセンサーの画素と並び方向と直交する
方向に複数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３を配置すると共に、
該カラー画像と該受光手段との間の光路中に該各々のラ
インセンサーから出力される出力信号レベルを調整する
光量補正手段１１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１次元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（ＣＣＤ）を同一基板面上に設
けた受光手段、そして該受光手段から出力される出力信
号レベルを調整する光量補正手段とを利用することによ
り、色再現性を向上させ、かつ原稿面上のカラー画像情
報を高精度に読取るようにした例えばカラースキャナー
や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
光学系の要部概略図である。

【０００４】同図では原稿面７１上のカラー画像からの
光束を結像レンズ７２で集光し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２０を介して例えば
赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に色分解し
た後に各々ＣＣＤ等から成るラインセンサー２１，２
２，２３面上に導光している。そして原稿面７１を矢印
７１ａの如く副走査方向に移動させてラインセンサー２
１，２２，２３により原稿面７１上のカラー画像を各色
光毎に読取りを行なっている。

【０００５】図９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。

【０００６】同図では原稿面７１上のカラー画像からの
光束を結像レンズ７２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ー
３０，３１を介して３色に対応する３つの光束に分離し
ている。

【０００７】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２５，２６，２７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３２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
ラー画像を副走査方向にライン走査して３ラインセンサ
ー３２により各色光毎に読取りを行なっている。

【０００８】図１０は図９に示したモノリシック３ライ
ンセンサー３２の説明図であり、該モノリシック３ライ
ンセンサー３２は同図に示すように３つのラインセンサ
ー（ＣＣＤ）２５，２６，２７を互いに平行となるよう
に同一基板面上に有限距離離して配置しており、該ライ
ンセンサー２５，２６，２７面上には各々の色光に基づ
く不図示の色フィルターが設けられている。

【０００９】又、各ラインセンサー２５，２６，２７の
間隔Ｓ１，Ｓ２は様々な製作上の条件から一般的に例え
ば０．１〜０．２ｍｍ程度で製作されており、又各単一
素子２８の画素幅Ｗ１，Ｗ２は例えば７μｍ×７μｍ、
１０μｍ×１０μｍ程度で設定されている。

【００１０】図７は色分解用の光学素子としてブレーズ
ド回折格子を用いた従来のカラー画像読取装置の要部概
略図である。

【００１１】同図においてはモノリシック３ラインセン
サー７４面上に反射型の１次元ブレーズド回折格子７３
で色分解されたカラー画像に基づく各色光を入射させて
該カラー画像を読取っている。

【００１２】

【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回行なう必要があり、組立調整が面倒となる等の
問題点があった。

【００１３】

【外１】

【００１４】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0.1〜0.2ｍｍ程度とするとビームスプリ
ッター３０，３１の板厚Ｘは３５〜７０μｍ程度とな
る。

【００１５】一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ーを構成すること
は大変難しく、又このような厚さのビームスプリッター
を用いるとラインセンサー面上に維持されるカラー画像
の光学性能が低下してくるという問題点があった。

【００１６】又、図７に示すカラー画像読取装置では各
々のラインセンサー面上に各色光に基づく色フィルター
が設けられており、この為ラインセンサーの自由度が制
限され、かつコスト的にも高くつくという問題点があっ
た。

【００１７】又、その他ブレーズド回折格子を用いたカ
ラー画像読取装置が、例えば特公昭６２−４３５９４号
公報で提案されている。

【００１８】同公報においては解像力を過度に低下させ
ることなく偽の色信号の発生を略完全に防止したカラー
画像読取装置を達成している。

【００１９】しかしながら実際の光学系を構成する上で
各回折光の波長の違いにより生じる受光素子（ラインセ
ンサー）面上のボケを低減させる方法や、又各回折光間
の光量レベルを調整して色再現性を向上させる方法等に
ついては開示されていなかった。

【００２０】本発明は色分解手段としての１次元ブレー
ズド回折格子を用いてカラー画像を複数の色光に色分解
して各々受光手段（３ラインセンサー）面上に導光して
該受光手段によりカラー画像を読取る際、原稿面と該受
光手段との間に該受光手段から出力される各色光に基づ
く出力信号レベル（光量レベル）を調整する光量補正手
段を設けることにより、該色光間の光量レベルの差を緩
和し、かつ色再現性の向上を図り例えば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。

【００２１】

【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、カラー画像を結像光学系により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受光手段面上に
結像させ、該受光手段で該カラー画像を読取る際、該結
像光学系の後方に該結像光学系からの光束を該ラインセ
ンサーの画素と並び方向と直交する方向に複数の色光に
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、該カラー画像と該受光
手段との間の光路中に該各々のラインセンサーから出力
される出力信号レベルを調整する光量補正手段を設けた
ことを特徴としている。

【００２２】

【実施例】図１（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施例１
の要部平面図（主走査断面）と要部側面図（副走査断
面）である。図２は図１に示した反射型の１次元ブレー
ズド回折格子の一部分の拡大説明図である。

【００２３】図中、１は原稿面であり、カラー画像が形
成されている。２は結像光学系であり、カラー画像に基
づく光束を後述する反射型の１次元ブレーズド回折格子
３を介して受光手段（モノリシック３ラインセンサー）
４面上に結像させている。１１は光量補正手段であり、
ダイクロイックフィルターより成っており、結像光学系
２と色分解手段３との間の光路中に設けている。該ダイ
クロイックフィルター１１は後述する所定の分光透過率
分布を有し、結像光学系２を通過した特定の波長帯域の
光束の透過量を調整して受光手段（３ラインセンサー）
４から出力される各色光に基づく出力信号レベル（光量
レベル）が略均等になるようにしている。

【００２４】色分解手段３は反射型の１次元ブレーズド
回折格子より構成しており、入射光束をラインセンサー
の画素の並び方向と直交する方向に所定の色光、例えば
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色の色光に分解し
反射回折させている。

【００２５】受光手段４は３つのラインセンサー（ＣＣ
Ｄ）８，９，１０を互いに平行となるように同一基板面
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。又、各ラインセンサー８，９，１０のライン
間隔は色分解手段３の色分解方向に対応した各々異なっ
た値に設定している。

【００２６】本実施例では原稿面１上のカラー画像を原
稿面１と結像光学系２との間に配置した不図示のミラー
等より成る走査手段によりライン走査している。そして
該カラー画像からの光束を結像光学系２により集光し、
光量補正手段１１で所定の波長帯域の光束の透過量を調
整した後に１次元ブレーズド回折格子３を介して３つの
色光に色分解した後に各色像を各々対応するラインセン
サー８，９，１０面上に結像させている。そして受光手
段４により各々の色光に基づくカラー画像をデジタル的
に読取っている。

【００２７】一般に各ラインセンサー面上に結像される
各色光（回折光）の分光強度（分光感度）は回折格子の
形状、例えば該回折格子の階段の厚み（格子厚）ｄや格
子ピッチＰ等により調整することができる。

【００２８】本実施例においては例えば図２に示すよう
に回折格子３のピッチ幅Ｐを１１７μｍとし、各段の幅
Ｗ１〜Ｗ４を各々Ｗ１＝２２．２μｍ、Ｗ２＝３６．３
μｍ、Ｗ３＝３６．３μｍ、Ｗ４＝２２．２μｍ、各段
の厚み（格子厚）ｄ１〜ｄ３を各々ｄ１＝５９２．３ｎ
ｍ、ｄ２＝６０８．３ｎｍ、ｄ３＝５９２．３ｎｍとし
ている。この場合、該回折格子３で反射回折された各回
折光におけるピーク波長は−１次光で４７５ｎｍ、０次
光で５３５ｎｍ、＋１次光で６１０ｎｍとなっている。

【００２９】本実施例においては０次光に緑色光成分、
−１次光に青色光成分。＋１次光に赤色光成分を設定し
ている。

【００３０】一般に回折格子を色分解素子として用い、
色の再現性及び他機種とのシステム機能等を考慮した場
合、色分解領域は可視光領域全域であることが望まし
く、又各回折光におけるピーク波長λは−１次光で４５
０ｎｍ、０次光で５４０ｎｍ、＋１次光で６００ｎｍ近
傍であることが最適とされている。

【００３１】しかしながら回折格子により色分解された
各回折光の分光特性のみで上記に示した条件を満足させ
ることは難しく、一般的には色フィルターとしての青フ
ィルターをラインセンサー面上に設けて青色光の分光ピ
ーク（ピーク波長）だけを短波長側にシフトさせ、即ち
ピーク波長４５０ｎｍ近傍になるようにして、これによ
り色再現性を向上させている。

【００３２】しかしながら青フィルターをラインセンサ
ー面上に設けた場合、各々の青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤
（Ｒ）の各色光に対応する各ラインセンサー面上での光
量比が異なり、例えば各回折光の分光強度（分光特性）
は図３に示す波形４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒの如く青色光
の出力レベルだけが他の色光の出力レベルに比べて極端
に小さくなっている。この為、各ラインセンサー間の出
力ゲインの調整が非常に困難となってくるという問題点
があった。

【００３３】そこで本実施例においては各々のラインセ
ンサー８，９，１０から出力される各色光に基づく出力
信号レベル（各ラインセンサーで読取られる光量レベ
ル）が略均等となるように、図３に示す曲線４０の分光
透過率分布を有するダイクロイックフィルター１１を結
像光学系２と回折格子３との間の光路中に配置してい
る。そして各ラインセンサー９，１０から出力される緑
色光（０次光）と赤色光（＋１次光）の光量の出力値を
小さくしている。

【００３４】これにより図４に示す波形４２Ｂ，４２
Ｇ，４２Ｒの如く各３色光間の出力レベル（分光強度）
を略均等にしてカラー画像を高精度に読取っている。

【００３５】又、青色光成分の光束に関してはダイクロ
イックフィルター１１により長波長側の成分を遮光し、
ピーク波長が４５０ｎｍ近傍となるようにシフトさせ、
これにより従来青色光に対応するラインセンサー面上に
青フィルターを設けたのと略同等の光学性能（色再現
性）を得ている。

【００３６】次に例えば０次光に赤色光成分、−１次光
に緑色光成分、そして＋１次光に青色光成分を設定した
カラー画像読取装置について説明する。

【００３７】このときの回折格子の形状は格子ピッチＰ
＝１１７μｍ、各段の幅Ｗ１〜Ｗ４を各々Ｗ１＝２２．
２μｍ、Ｗ２＝３６．３μｍ、Ｗ３＝３６．３μｍ、Ｗ
４＝２２．２μｍ、各段の厚み（格子厚）ｄ１〜ｄ３を
各々共にｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝６８１ｎｍとしている。

【００３８】このように回折格子を形成した場合の各回
折光におけるピーク波長λは−１次光で４５０ｎｍ、０
次光で５３５ｎｍ、＋１次光で６１０ｎｍとなり、これ
は前述の最適な各分解領域に対しての各ピーク波長と略
一致している。

【００３９】従って本実施例におけるダイクロイックフ
ィルター１１の分光特性（分光透過率分布）としては青
色光の長波長側の成分を遮光する必要はなくなり、単純
にＲ，Ｇ，Ｂの３原色に基づく各ラインセンサーから出
力される出力信号レベル（光量レベル）が略均等となる
ような透過率特性を持たせている。これにより前述の実
施例１と同様な効果を得ている。

【００４０】本実施例の色分解用の反射型の１次元ブレ
ーズド回折格子３は図１（Ｂ）に示すように、該回折格
子３により反射回折された光束を−１次光５、０次光
６、そして＋１次光７の３方向に分離し結像光学系２に
よる集束球面波の光束として各々ラインセンサー８，
９，１０面上に結像している。

【００４１】１次元ブレーズド回折格子３の光学性質に
より反射回折された各次数の回折光のうち±１次回折光
は、それぞれ波長の違いにより副走査方向の結像位置に
ズレが生じ、このときのズレに相当するボケが生じてく
る。

【００４２】そこで本実施例においてはこのボケを補正
する為にダイクロイックフィルター１１により±１次光
５，７内の特定の波長帯域を遮光して上記の問題点を解
決している。

【００４３】図５は本発明の実施例２の要部側面図（副
走査断面）である。同図において図１に示した要素と同
一要素には同符番を付している。

【００４４】本実施例において前述の実施例１と異なる
点はダイクロイックフィルター５１を光軸に対して原稿
面１側へ所定量傾けて配置したことである。その他の構
成は実施例１と略同様である。

【００４５】即ち、本実施例においてはダイクロイック
フィルター５１を光軸に対して原稿面１側へ傾けること
により回折格子３により反射回折された各色光のうち緑
色光（０次光）と赤色光（＋１次光）とが原稿面１側へ
反射して戻りフレア光とならないようにしている。

【００４６】このように本実施例においてはダイクロイ
ックフィルター５１を光軸に対して傾けて配置するだけ
でフレア光の発生を効果的に防止することができ、これ
によりカラー画像の読取り精度の向上を図っている。

【００４７】図６は本発明の実施例３の受光手段（３ラ
インセンサー）４近傍の要部概略図である。

【００４８】本実施例において前述の実施例１と異なる
点はダイクロイックフィルター６１を各ラインセンサー
８，９，１０が配置されるカバーガラス１２面上に取付
けて該カバーガラス１２と一体化にして構成したことで
ある。この他の構成は実施例１と略同様である。

【００４９】即ち、ダイクロイックフィルター６１とカ
バーガラス１２とを一体化にして受光手段４を構成する
ことにより、部品点数を削減することができ、これによ
り装置全体の簡略化及び低コスト化を図っている。

【００５０】次に本発明の実施例４のカラー画像読取装
置について説明する。本実施例においては色分解手段と
して透過型の１次元ブレーズド回折格子を用いて色分解
を行なっている。

【００５１】このとき光量補正手段としてのダイクロイ
ックフィルターを回折格子の格子面と反対側の面に設
け、これにより前述の実施例と同様な効果を得ると共に
コンパクトで安価はカラー画像読取装置を得ている。

【００５２】本実施例においてはダイクロイックフィル
ターを回折格子の格子面と反対側の面に設けたが、前述
の実施例１と同様に結像光学系と回折格子との間の光路
中に設けても良い。

【００５３】尚、各実施例においては光量補正手段とし
てダイクロイックフィルターを用いたが、特定の波長帯
域の光束の透過量を任意に調整できる光学素子なら何を
用いても本発明は前述の実施例と同様に適用することが
できる。

【００５４】又、ダイクロイックフィルターを配置する
位置は前述した位置に限らず原稿面と受光手段との間の
光路中ならどこに配置しても良い。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば前述の如くカラー画像を
色分解手段としての１次元ブレーズド回折格子を用いて
モノリシック３ラインセンサーより成る受光手段で読取
る際、該受光手段から出力される各色光に基づく出力信
号レベル（光量レベル）を調整する光量補正手段を原稿
面と受光手段との間の光路中に設けることにより、各色
光間の出力信号レベルの差を緩和し、かつ従来ラインセ
ンサー面上に色フィルターを設けた場合と同等の色再現
性を得ることができ、又これによりラインセンサーとし
て色フィルターを設けていないラインセンサーが使用で
きる為、該ラインセンサーの汎用性も増え、高精度なカ
ラー画像の読取りが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の要部平面図と要部側面図

【図２】 図１に示した反射型の１次元ブレーズド回折
格子の一部分の拡大説明図

【図３】 回折格子により回折された各回折光の分光強
度と実施例１のダイクロイックフィルターの分光透過率
分布を示す説明図

【図４】 本発明の実施例１による各回折光の分光強度
を示す説明図

【図５】 本発明の実施例２の要部側面図

【図６】 本発明の実施例３の受光手段近傍の説明図

【図７】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部概
略図

【図８】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部概
略図

【図９】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部概
略図

【図１０】 モノリシック３ラインセンサーの説明図

【符号の説明】

１ 原稿面 ２ 結像光学系 ３ 色分解手段（１次元ブレーズド回折格子） ４ 受光手段（モノリシック３ラインセンサー） １１，５１，６１ 光量補正手段 ５，６，７ 反射回折光 ８，９，１０ ラインセンサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラー画像を結像光学系により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受光手段
   面上に結像させ、該受光手段で該カラー画像を読取る
   際、該結像光学系の後方に該結像光学系からの光束を該
   ラインセンサーの画素と並び方向と直交する方向に複数
   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、該カラー画像
   と該受光手段との間の光路中に該各々のラインセンサー
   から出力される出力信号レベルを調整する光量補正手段
   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】 前記光量補正手段は前記３つのラインセ
   ンサーからの出力レベルが均一となるような分光特性を
   有したダイクロイックフィルターより成っていることを
   特徴とする請求項１のカラー画像読取装置。
3. 【請求項３】 前記光量補正手段は前記回折格子で色分
   解された＋１次回折光又は／及び−１次回折光の特定の
   波長帯域を遮光する分光特性を有していることを特徴と
   する請求項１のカラー画像読取装置。