JPH06245027A - Color scanner - Google Patents

Color scanner

Info

Publication number
JPH06245027A
JPH06245027A JP5024389A JP2438993A JPH06245027A JP H06245027 A JPH06245027 A JP H06245027A JP 5024389 A JP5024389 A JP 5024389A JP 2438993 A JP2438993 A JP 2438993A JP H06245027 A JPH06245027 A JP H06245027A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
color
liquid crystal
grating
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5024389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Baba
信行 馬場
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP5024389A priority Critical patent/JPH06245027A/en
Publication of JPH06245027A publication Critical patent/JPH06245027A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a color scanner which can be prepared at low cost by simple constitution. CONSTITUTION:In the color scanner which radiates an original 1 with white light 2, converges its reflected scattered light by a lens 6, color-separats the converged light by a grating 12 and reads a picture element and color information on an optical detector 10, liquid crystal is used for the color-separating grating 12 to divide the line-shaped section 12a of liquid crystal, which is sectioned by the electrode into some groups (grating line), the refractive index of each section in each group is made to be the refractive index distribution of equal distribution and gradual values concerning any group, the refractive index distribution is quickly switched from one distribution to another one to change the phase of light transmitting each section to change a spatial frequency by a high diffraction efficiency and by adjusting the number of sections N in the group, a diffraction angle corresponding to a wave length is made almost equal and picture information is read in time-division manner by the same optical detector 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、デジタルカラー複写
機、カラー製版機、カラーファックス等の原稿画像読取
部や、コンピュータ等への画像入力装置として応用され
るカラースキャナに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color scanner which is applied as an original image reading section for a digital color copying machine, a color plate making machine, a color fax machine or the like, or an image input apparatus for a computer or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】デジタルカラー複写機、カラー製版機、
カラーファックス等の実用化に伴い、原稿面上のカラー
画像情報を光学系を介して色分解し、CCD(Charge Co
upledDevices)等のラインセンサー面上に結像させ、ラ
インセンサーからの出力信号からカラー画像情報をデジ
タル的に読み取るカラースキャナが種々提案されている
(特開平3−289859号等)。図5は従来例を示す
ものであって、階段状のバイナリーホログラムを用いて
色分解する方式のデジタルカラースキャナの例である。
図5に示すカラースキャナにおいては、白色光源2から
の白色光を原稿1の原稿面に照射し、スリット3、移動
ミラー4及びフィルター5を介して導かれた原稿面から
の反射光をテレセントリックなfθレンズである集光
(結像)レンズ6で反射型のバイナリーホログラム7上
に略垂直に入射するように照射し、バイナリーホログラ
ム7により回折した赤、緑、青が−1次光、0次光、1
次光となって3つのライン状のCCD等からなる光検知
器8に照射され、原稿上の1ラインの3色の色情報を同
時に読み取るというものである。
2. Description of the Related Art Digital color copying machines, color plate making machines,
With the commercialization of color fax machines, color image information on the document surface is color-separated through an optical system, and the CCD (Charge Co
Various color scanners have been proposed in which an image is formed on the surface of a line sensor such as updled devices) and color image information is digitally read from an output signal from the line sensor (JP-A-3-289859). FIG. 5 shows a conventional example, which is an example of a digital color scanner of a color separation type using a stepwise binary hologram.
In the color scanner shown in FIG. 5, white light from the white light source 2 is applied to the original surface of the original 1, and the reflected light from the original surface guided through the slit 3, the moving mirror 4 and the filter 5 is telecentric. The condensing (imaging) lens 6 which is an fθ lens irradiates the reflection type binary hologram 7 so as to make the light incident on the reflection type binary hologram 7 substantially vertically, and the red, green and blue diffracted by the binary hologram 7 are the −1st order light and the 0th order. Light, 1
The next light is applied to a light detector 8 composed of three linear CCDs and the like, and color information of three colors of one line on the original is read at the same time.

【0003】図5に示すカラースキャナに用いられる色
分解用のバイナリーホログラム7は反射型であり、低空
間周波数にもかかわらず高効率を有する。あらかじめバ
ンドパスフィルター5で可視光のみ透過させ、その透過
した光をバイナリーホログラム7で色分解し、赤、緑、
青を−1次光、0次光、1次光に分配する。その際に色
ズレが起こらないように、テレセントリック光学系を用
いたり、グレーティング間隔を不等間隔にして収差を除
去したりしている。そして、赤、緑、青の色を3ライン
のCCD等からなるラインセンサーで読み取っている。
この時、各波長は連続的にCCD上に結像せず離散的に
かつ、各色帯が分離して結像する。一方、よく用いられ
る方法としては、図6に示すように、信号光9を色フィ
ルター11を用いて色分解し、各色に分離した光9’を
それぞれ光検知器(1ラインCCD等)で検出する方法
がある。この場合、色フィルター11のフィルター膜の
部分で或る色の光を反射し他の色の光を透過するという
方法を用いるため、2つ以上のフィルター11を用いて
色光を相異なる方向に透過反射させ、別々の1ラインC
CD等で検知するわけである。
The binary hologram 7 for color separation used in the color scanner shown in FIG. 5 is of a reflection type and has a high efficiency despite a low spatial frequency. Only the visible light is transmitted through the bandpass filter 5 in advance, and the transmitted light is color-separated by the binary hologram 7.
Blue is distributed into −1st order light, 0th order light and 1st order light. At that time, a telecentric optical system is used or aberrations are removed by making the grating intervals unequal to prevent color misregistration. Then, the red, green, and blue colors are read by a line sensor composed of a 3-line CCD or the like.
At this time, each wavelength does not form an image on the CCD continuously, but discretely and each color band forms an image. On the other hand, as a method often used, as shown in FIG. 6, the signal light 9 is color-separated using a color filter 11, and the light 9 ′ separated into each color is detected by a photodetector (1-line CCD or the like). There is a way to do it. In this case, since a method of reflecting light of a certain color and transmitting light of another color is used in the filter film portion of the color filter 11, two or more filters 11 are used to transmit the colored light in different directions. Reflected, separate 1 line C
It is detected by a CD or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図5に示し
たカラースキャナでは、結像レンズ6にテレセントリッ
クな結像レンズ(fθレンズ等)を用いなければ、色情
報を担っている信号光が直線状にラインセンサー上に結
像しない。しかし、このようなレンズは大きさが大き
く、製作も難しくコストも高い。また、3ラインのCC
Dを必要とし、それもコストが高い。そして、それら相
互の高度の組合わせ精度を必要とする。このように、性
能は高くとも、高度な部品作成、高度な組合せ技術を要
し、小型化や低コスト化にとってはこの方式には限界が
ある。また、図6に示したように、色フィルターを用い
て色分解する方法があるが、この方法では、フィルター
膜の部分で或る色の光を反射し他の色の光を透過すると
いう方法を用いるため、2つ以上のフィルターを用いる
必要があり、しかも、色を相異なる方向に反射したり透
過させたりするので、3個のCCDが必要であり、それ
らの精度の高い位置合わせが必要であり、コストが高
く、スペースも喰うという問題がある。
By the way, in the color scanner shown in FIG. 5, unless the telecentric imaging lens (fθ lens or the like) is used for the imaging lens 6, the signal light carrying color information is linear. No image is formed on the line sensor. However, such a lens is large in size, difficult to manufacture, and expensive. Also, 3 lines of CC
D is required, which is also expensive. And, it requires a high degree of combination accuracy with each other. As described above, even though the performance is high, this method has a limit in terms of downsizing and cost reduction, because it requires advanced parts creation and advanced combination technology. Further, as shown in FIG. 6, there is a method of performing color separation using a color filter. In this method, a light of a certain color is reflected by a part of a filter film and a light of another color is transmitted. Since it is necessary to use two or more filters, and because it reflects or transmits colors in different directions, three CCDs are required, and highly accurate alignment of them is required. However, there is a problem that the cost is high and space is consumed.

【0005】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、高性能なレンズを使用することなく、より簡単な
構成で、高精度も要せずに低コストに作成することがで
きるカラースキャナを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a color scanner which can be manufactured at a low cost without using a high-performance lens, with a simpler structure, and without requiring high accuracy. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1のカラースキャナは、白色光で原稿を照射
し、その反射散乱光をレンズで集光し、その集光する光
をグレーティングによって色分解し、光検知器上で画素
と色情報を読み取るカラースキャナにおいて、色分解す
るグレーティングに液晶を用い、その電極で区切られた
液晶のライン状の区画を何個かの群に分け、各群内にお
ける各区画の屈折率を、どの群も等しい分布の段階的な
値の屈折率分布にし、かつ、その屈折率分布を、ある分
布から別の分布へ高速に切り替えて各区画を透過した光
の位相を変えて高回折効率で、かつ群内の区画数を調整
して空間周波数を変え、波長による回折角度をほぼ同じ
角度にして、画像情報を同一の光検知器により時分割で
読むことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a color scanner according to a first aspect of the invention illuminates an original with white light, collects the reflected and scattered light by a lens, and the condensed light is grating. In a color scanner that performs color separation by reading pixels and color information on a photodetector, a liquid crystal is used for the grating for color separation, and the line-shaped sections of the liquid crystal separated by the electrodes are divided into several groups. The refractive index of each section within each group is set to a graded index distribution with the same distribution for each group, and the refractive index distribution is switched from one distribution to another distribution at high speed and transmitted through each section. By changing the phase of light, the diffraction efficiency is high, and the number of sections in the group is adjusted to change the spatial frequency so that the diffraction angle by wavelength is almost the same and the image information is time-divided by the same photodetector. Characterized by reading There.

【0007】請求項2のカラースキャナは、上記カラー
スキャナにおいて、液晶グレーティングの主走査方向に
おける空間周波数を場所により異ならしめることによ
り、光が液晶グレーティング上の位置により斜めに入射
することで生じる回折角度の変動を補正し、直線状の光
検知器(ラインセンサー)上に信号光が結像するように
したことを特徴としている。また、請求項3のカラース
キャナは、請求項2のカラースキャナにおいて、液晶グ
レーティングにより、赤、緑、青のうち少なくとも2色
以上の光が同時に回折するようにし、同時に複数ライン
以上有するラインセンサーで同時に2色以上の画素情報
を読むようにしたことを特徴としている。また、請求項
4のカラースキャナは、請求項1のカラースキャナにお
いて、時分割で画素情報を読み取る際に、集光レンズに
より直線状に信号光が結像するようにし、ある時点で読
まない色が高効率で回折されるように、液晶の各群内に
おける各区画の屈折率を調整し、液晶グレーティングの
透過光がその時点での色となり、ラインセンサー上に結
像するようにしたことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the color scanner of the above-described color scanner, the spatial frequency in the main scanning direction of the liquid crystal grating is varied depending on the location, so that the light is incident obliquely at the position on the liquid crystal grating and the diffraction angle is generated. Is corrected so that the signal light is imaged on a linear photodetector (line sensor). According to a third aspect of the present invention, there is provided a color scanner according to the second aspect, wherein the liquid crystal grating is configured to simultaneously diffract light of at least two colors of red, green, and blue, and a line sensor having a plurality of lines at the same time. The feature is that pixel information of two or more colors is read at the same time. A color scanner according to a fourth aspect is the color scanner according to the first aspect, wherein when the pixel information is read in a time division manner, the signal light is linearly imaged by a condensing lens, and the color which is not read at a certain point is read. Is adjusted so that the light is diffracted with high efficiency, the refractive index of each section in each group of liquid crystals is adjusted so that the transmitted light of the liquid crystal grating becomes the color at that time and forms an image on the line sensor. It has a feature.

【0008】[0008]

【作用】以下、本発明の構成・動作及び作用について詳
細に説明する。白色光で原稿を照射し、その反射散乱光
をレンズで集光し、かつその集光する光をグレーティン
グによって色分解し、光検知器上で画素と色情報を読む
カラースキャナにおいては、色を分解する素子が必須で
ある。従来、グレーティングは波長による分散が大き
く、分光によく用いられてきた。そして、色フィルター
を使う場合に比べて、一個の素子で多色に分光でき、部
品点数を減らせるというメリットがある。一般に光は波
長によって連続的に分散するが、空間周波数が低い場
合、回折効率の高い波長帯が離散的となり、離散的な分
散現象が起こる。本発明では、液晶を利用したグレーテ
ィングを用いる。この液晶は電極でライン状に区切られ
ており、その電極で区切られた液晶の区画を何個かの群
に分け、各群内における各区画の屈折率を、どの群も等
しい分布の段階的な値の屈折率分布にする。そして、そ
の屈折率分布をある分布から別の分布へ高速に切り替え
て各区画を透過した光の位相を変えて高回折効率で回折
する波長の交換を行なう。この場合、波長によって回折
角度が変わるので、群内の区画の数を変え、ほぼ同じ角
度で各色の光が回折するようにする。それはすなわち、
空間周波数を変えることである。波長の長い光を分離し
たいときは、より低空間周波数に設定し、波長の短い光
を分離したい時には、ややより高い空間周波数に設定す
る。こうすることで、波長による回折角度をほぼ同じ角
度にでき、画素情報を一個の光検知器により読むことが
できる。すなわち、この液晶の屈折率分布を高速で変
え、回折光を赤、緑、青、赤、緑、青、赤、緑、青、・・
・・・・と時分割で変えることで色情報を読む。このような
ことができるのは、以下の理由による。
The structure, operation and operation of the present invention will be described in detail below. The original is illuminated with white light, the reflected and scattered light is condensed by a lens, and the condensed light is color-separated by a grating. In a color scanner that reads pixels and color information on a photodetector, the color is An element that can be disassembled is essential. Conventionally, the grating has a large dispersion depending on the wavelength and has been often used for spectroscopy. Further, compared to the case of using a color filter, there is an advantage that a single element can disperse into multiple colors and the number of parts can be reduced. Generally, light is continuously dispersed depending on the wavelength, but when the spatial frequency is low, the wavelength band with high diffraction efficiency becomes discrete, and a discrete dispersion phenomenon occurs. In the present invention, a grating using liquid crystal is used. This liquid crystal is divided into lines by electrodes.The liquid crystal divisions divided by the electrodes are divided into several groups, and the refractive index of each division within each group is graded so that each group has an equal distribution. The refractive index distribution is set to any value. Then, the refractive index distribution is switched from one distribution to another distribution at a high speed to change the phase of the light transmitted through each section to exchange wavelengths that diffract with high diffraction efficiency. In this case, since the diffraction angle changes depending on the wavelength, the number of sections in the group is changed so that light of each color is diffracted at substantially the same angle. That is,
To change the spatial frequency. When it is desired to separate light having a long wavelength, a lower spatial frequency is set, and when light having a shorter wavelength is desired to be separated, a slightly higher spatial frequency is set. By doing so, the diffraction angles due to the wavelengths can be made substantially the same, and the pixel information can be read by one photodetector. That is, the refractive index distribution of this liquid crystal is changed at high speed, and the diffracted light is red, green, blue, red, green, blue, red, green, blue, ...
Read color information by changing ... The reason why this is possible is as follows.

【0009】従来、バイナリーホログラムでは一本のグ
レーティングラインを階段状の数個のグレーティングラ
インに平行な領域に分け、それらを透過してくる光の位
相を段階的に変更する。こうすると、特定の波長の回折
光にのみ光パワーを集中させることができる。同様の現
象は、位相を大幅に変えることが可能な媒体でも起こ
る。液晶の屈折率変化は大きく最大で20%近くも変化
させることができる。このため、適当な厚さの液晶を用
いると、透過した光の位相はどんな値にも設定できる。
すなわち、電極で区切られた液晶の各区画を何個か集め
た群を一本のグレーティングラインとし、それぞれの区
画の位相を回折させたい方向にエネルギーが集中するよ
うに適当に調節することが可能である。これは、バイナ
リーホログラムの場合と同様であるが、バイナリーホロ
グラムの場合、各段差の長さと媒質の屈折率は決まって
おり、波長や次数に対する選択性はないという欠点があ
る。
Conventionally, in a binary hologram, one grating line is divided into a plurality of stepped grating lines parallel to each other, and the phase of light transmitted therethrough is changed stepwise. By doing so, the optical power can be concentrated only on the diffracted light of a specific wavelength. A similar phenomenon occurs in media that can change phase significantly. The change in the refractive index of the liquid crystal is large and can be changed by up to 20%. Therefore, if a liquid crystal having an appropriate thickness is used, the phase of transmitted light can be set to any value.
In other words, a group of several liquid crystal partitions separated by electrodes is made into one grating line, and the phase of each partition can be adjusted appropriately so that the energy is concentrated in the desired diffraction direction. Is. This is the same as in the case of the binary hologram, but in the case of the binary hologram, the length of each step and the refractive index of the medium are fixed, and there is a drawback that there is no selectivity with respect to the wavelength or the order.

【0010】ここで、波長λのとき、一本のグレーティ
ングラインが一般にN個に分割されたときの各区画のう
ちk番目の区画の透過光の位相の遅れをexp[-iψk
(λ)]、回折光の次数をq、一本のグレーティングライ
ンのk番目の区画の規格化された位置をξk〜ξk+1とす
ると、回折光のパワーaq(λ)は、
Here, at the wavelength λ, the phase delay of the transmitted light of the k-th section of each section when one grating line is generally divided into N is exp [-iψk
(λ)], the order of the diffracted light is q, and the normalized position of the k-th section of one grating line is ξ k to ξ k + 1 , the power aq (λ) of the diffracted light is

【数1】 で計算される。このとき、図1(b)に示すように液晶
(液晶グレーティング)12の各グレーティングライン
はN個の各区画12aに分けられており、例えば、N=
3の場合に、ξ0=0,ξ1=1/3,ξ2=2/3,ξ3=1となる。
この場合の位相の遅れは液晶の屈折率の調整で適当に調
整でき、入射光13に対して回折光14を高い回折効率
で選択できる。すなわち、各区画の位相の遅れを0,4
π/3,8π/3にすると−1次光が、位相の遅れを0,2π
/3,4π/3とすると1次光が強く出てくる。実際には、
前者の場合、−4次光、2次光、5次光、8次光・・
・、後者の場合、−2次光、4次光、7次光・・・が発
生するが、空間周波数の選び方によりこれらの強度は低
くできる。
[Equation 1] Calculated by At this time, as shown in FIG. 1B, each grating line of the liquid crystal (liquid crystal grating) 12 is divided into N sections 12a, for example, N =
In the case of 3, ξ 0 = 0, ξ 1 = 1/3, ξ 2 = 2/3, ξ 3 = 1.
The phase delay in this case can be appropriately adjusted by adjusting the refractive index of the liquid crystal, and the diffracted light 14 can be selected with high diffraction efficiency with respect to the incident light 13. That is, the phase delay of each section is 0,4
When π / 3, 8π / 3, the −1st order light has a phase delay of 0,2π
When it is set to / 3, 4π / 3, the primary light comes out strongly. actually,
In the former case, -4th order light, 2nd order light, 5th order light, 8th order light ...
In the latter case, the −2nd order light, the 4th order light, the 7th order light, etc. are generated, but the intensity of these can be lowered depending on the selection of the spatial frequency.

【0011】このように、液晶の1ラインである各区画
の透過光の位相がある段階的な値となるように液晶の屈
折率変化を調整することにより、ある時は赤の1次光を
回折させ、またある時は緑の1次光を回折させ、またあ
る時は青の1次光を回折させ、時分割で色検知ができ
る。また、実質的に−1次光、0次光、1次光を高い回
折効率で選択できる。しかも、各波長ごとに設定でき
る。すなわち、赤は−1次光が、緑は0次光が、青は1
次光が強く回折されるという具合に各色を同時に検知す
ることもできる。以上のように、本発明では、色分解手
段として上述の液晶グレーティングを用いたことによ
り、一個の液晶グレーティング、一個(一本)のライン
センサーで色分解ができ、コンパクトな構成でカラース
キャナが実現できる。
In this way, by adjusting the change in the refractive index of the liquid crystal so that the phase of the transmitted light in each section, which is one line of the liquid crystal, has a stepwise value, the red primary light is sometimes emitted. By diffracting the light, the green first-order light is diffracted at some times, and the blue first-order light is diffracted at other times, and color detection can be performed by time division. In addition, the −1st order light, the 0th order light, and the 1st order light can be substantially selected with high diffraction efficiency. Moreover, it can be set for each wavelength. That is, red has -1st order light, green has 0th order light, and blue has 1st order light.
It is also possible to detect each color simultaneously, such that the next light is strongly diffracted. As described above, in the present invention, by using the above liquid crystal grating as the color separation means, color separation can be performed with one liquid crystal grating and one (one) line sensor, and a color scanner can be realized with a compact configuration. it can.

【0012】[0012]

【実施例】図1(a)は本発明の一実施例を示すカラー
スキャナの概略構成図である。図1において、符号1は
原稿、2は白色光源、3はスリット、4は移動ミラー、
5はバンドパスフィルター、6は集光(結像)レンズで
あり、図5に示したカラースキャナと同様の構成要素で
あるが、本発明では、色分解手段として上述した液晶グ
レーティング12を用い、図1(b)に示すように、液
晶グレーティング12の電極で区切られた液晶のライン
状の区画12aをN個づつの群(グレーティングライ
ン)に分け、各群(グレーティングライン)内における
各区画の屈折率を、どの群も等しい分布の段階的な値の
屈折率分布にし、かつ、その屈折率分布を、ある分布か
ら別の分布へ高速に切り替えて各区画を透過した光の位
相を変えて高回折効率で、かつ群内の区画数を調整して
空間周波数を変え、波長による回折角度をほぼ同じ角度
にして、画像情報を同一の光検知器(1ラインCCD
等)10により時分割で読み取るものである(請求項
1)。尚、液晶グレーティング12の構成・動作につい
ては、前述した通りである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a color scanner showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a document, 2 is a white light source, 3 is a slit, 4 is a moving mirror,
Reference numeral 5 is a bandpass filter, and 6 is a condensing (imaging) lens, which are the same constituent elements as the color scanner shown in FIG. 5, but in the present invention, the liquid crystal grating 12 described above is used as the color separation means. As shown in FIG. 1B, the liquid crystal line-shaped sections 12a separated by the electrodes of the liquid crystal grating 12 are divided into N groups (grating lines), and each section in each group (grating line) is divided. The refractive index is set to a stepwise-valued refractive index distribution with the same distribution in all groups, and the refractive index distribution is switched from one distribution to another at high speed to change the phase of the light transmitted through each section. With high diffraction efficiency, the number of sections in the group is adjusted to change the spatial frequency, and the diffraction angles according to the wavelengths are set to almost the same angle.
Etc.) are read in a time-sharing manner (Claim 1). The configuration and operation of the liquid crystal grating 12 are as described above.

【0013】ところで、図1(a)に示す構成では、ま
だテレセントリックな光学系が必要である。しかし、テ
レセントリックな光学系は以下のようにして使用しなく
てすむようにできる。すなわち、上記と同様なカラース
キャナにおいて、液晶グレーティングの主走査方向にお
ける空間周波数を場所により異ならしめればよい。ここ
で、図2は主走査時に通常の結像レンズ15を介して液
晶グレーティング16に光が入射する様子を示した図
で、(a),(b),(c)の上段の図は紙面に平行な
方向を主走査方向としたときの平面図で主走査方向の異
なる場所に光が入射している状態を示し、下段の図は紙
面に垂直な方向を主走査方向としたときの平面図であ
る。図2に示すように、通常の結像レンズ15により、
グレーティング16に斜めに光9が入射した場合
(a),(b)と、垂直に入射した場合(c)では、同
じ空間周波数のグレーティングで回折されても実効的な
回折角度が異なり、回折光9’の結像点が直線上に並ば
ないという問題が生ずる。そこで、回折光9’の結像点
を直線上に並べるためには、光が液晶グレーティングに
入射する角度に合わせて、液晶グレーティングの空間周
波数を調整し、直線状の光検知器上に回折光が結像する
ようにすればよい。こうすると普通の結像レンズが使
え、設計の自由度が増す(請求項2)。この場合の液晶
グレーティングの一例を図4に示す。
By the way, the configuration shown in FIG. 1A still requires a telecentric optical system. However, a telecentric optical system can be dispensed with as follows. That is, in the same color scanner as described above, the spatial frequency in the main scanning direction of the liquid crystal grating may be made different depending on the place. Here, FIG. 2 is a diagram showing a state in which light is incident on the liquid crystal grating 16 via the normal imaging lens 15 during main scanning, and the upper diagrams of (a), (b) and (c) are the paper surfaces. In the plan view with the direction parallel to the main scanning direction, light is incident on different places in the main scanning direction.The lower figure shows the plane when the direction perpendicular to the paper surface is the main scanning direction. It is a figure. As shown in FIG. 2, with the normal imaging lens 15,
When the light 9 is obliquely incident on the grating 16 (a) and (b) and when the light 9 is vertically incident (c), the effective diffraction angles are different even if diffracted by the grating having the same spatial frequency. There is a problem that the image forming points 9'are not aligned on a straight line. Therefore, in order to arrange the image forming points of the diffracted light 9'on a straight line, the spatial frequency of the liquid crystal grating is adjusted according to the angle at which the light is incident on the liquid crystal grating, and the diffracted light on the linear photodetector is adjusted. Should be imaged. In this case, an ordinary imaging lens can be used, and the degree of freedom in design is increased (claim 2). An example of the liquid crystal grating in this case is shown in FIG.

【0014】一方、時分割で一時に一色しか読まないと
きは、高速化がやや難しい。そこで、上記と同様のカラ
ースキャナにおいて、2本のラインセンサーを用い、液
晶グレーティングにより、赤、緑、青のうち少なくとも
2色以上の光が同時に異なる次数の回折光として回折す
るようにし、ある時は2色、ある時は1色と読むように
するとより高速に読み取ることができる。あるいは、す
でに述べたように、赤、緑、青が−1次光、0次光、1
次光になるようにし、図3に示すように、液晶グレーテ
ィング16の各回折光9’に対応する3ラインのセンサ
ー8を設け、各色と画素情報を同時に読むようにしても
よい(請求項3)。
On the other hand, when reading only one color at a time by time division, speedup is somewhat difficult. Therefore, in a color scanner similar to the above, two line sensors are used, and at least two colors of red, green, and blue are simultaneously diffracted as diffracted light of different orders by a liquid crystal grating. It can be read at higher speed by reading two colors and sometimes one color. Alternatively, as already mentioned, red, green, and blue are −1st-order light, 0th-order light, 1
It is also possible to provide the next light and, as shown in FIG. 3, provide the sensor 8 of three lines corresponding to each diffracted light 9'of the liquid crystal grating 16 and read each color and pixel information at the same time (claim 3).

【0015】上記のようなカラースキャナにおいて、普
通の結像レンズを用いて、回折させた光をラインセンサ
ーで読む場合、回折光の補正のために、液晶グレーティ
ングの空間周波数を変えるが、完全にライン上に結像さ
せるには、図4に示すようにグレーティングライン17
の間隔を場所によって異ならせた液晶グレーティング1
6''を用い、区画の細かい液晶によるきめの細かい空間
周波数の変調が必要である。しかし、区画の粗い液晶を
用い、読まない複数の色が回折光となってラインセンサ
ーに入射しないようにすると、読みたい色のみ完全な直
線状になってラインセンサー上に入射する。こうして、
時分割で高速に回折する読む色を変えていくと、主走査
方向の位置によるバラツキなく色情報を読み取ることが
できる(請求項4)。尚、以上の方式においては、従来
例のようにセンサーの前にバンドパスフィルターを置
き、可視光のみを透過させてもよいし、液晶の屈折率分
布の調整により、赤外光、紫外光の回折角度を調整し、
ラインセンサーに入射しないようにしてもよい。また、
カラースキャナの光源2から結像レンズ6までの光学系
の構成は図示のものに限られるものではなく、種々の構
成が適用できる。
In the color scanner as described above, when the diffracted light is read by the line sensor using an ordinary imaging lens, the spatial frequency of the liquid crystal grating is changed to correct the diffracted light, but it is completely changed. To form an image on the line, as shown in FIG.
Liquid crystal grating with different intervals depending on the location 1
6 ″ is required, and fine spatial frequency modulation is required by a liquid crystal with a fine partition. However, if a liquid crystal having a rough section is used and a plurality of unread colors are prevented from entering the line sensor as diffracted light, only the desired color enters the line sensor in a completely linear form. Thus
By changing the read color that is diffracted at high speed by time division, it is possible to read the color information without variations due to the position in the main scanning direction (claim 4). In the above system, a bandpass filter may be placed in front of the sensor to transmit only visible light as in the conventional example, or infrared light and ultraviolet light can be adjusted by adjusting the refractive index distribution of the liquid crystal. Adjust the diffraction angle,
It may not be incident on the line sensor. Also,
The configuration of the optical system from the light source 2 to the imaging lens 6 of the color scanner is not limited to that shown in the drawing, and various configurations can be applied.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1のカラー
スキャナにおいては、色分解手段として液晶グレーティ
ングを用い、その電極で区切られた液晶のライン状の区
画を何個かの群に分け、各群内における各区画の屈折率
を、どの群も等しい分布の段階的な値の屈折率分布に
し、かつ、その屈折率分布を、ある分布から別の分布へ
高速に切り替えて各区画を透過した光の位相を変えて高
回折効率で、かつ群内の区画数を調整して空間周波数を
変え、波長による回折角度をほぼ同じ角度にして、画像
情報を同一の光検知器により時分割で読むことにより、
一個の液晶グレーティング、一個(一本)のラインセン
サーで色分解して、各色と画素情報を読み取ることがで
き、コンパクトな構成でカラースキャナが実現できる。
As described above, in the color scanner of the first aspect, the liquid crystal grating is used as the color separation means, and the liquid crystal line-shaped divisions separated by the electrodes are divided into several groups. The refractive index of each section within each group is set to a graded index distribution with the same distribution for each group, and the refractive index distribution is switched from one distribution to another distribution at high speed and transmitted through each section. By changing the phase of light, the diffraction efficiency is high, and the number of sections in the group is adjusted to change the spatial frequency so that the diffraction angle by wavelength is almost the same and the image information is time-divided by the same photodetector. By reading
Color separation can be performed with one liquid crystal grating and one (one) line sensor, and each color and pixel information can be read, and a color scanner can be realized with a compact configuration.

【0017】請求項2のカラースキャナにおいては、液
晶グレーティングの主走査方向における空間周波数を場
所により異ならしめることにより、結像レンズにより、
斜めにグレーティングに光が入射した場合の回折角度の
変化を補正でき、回折光(信号光)の結像点を直線上に
並べられるので、テレセントリックな光学系を使用しな
くてすみ、低コストで作成することができる。
In the color scanner according to the second aspect, the spatial frequency in the main scanning direction of the liquid crystal grating is varied depending on the location, so that the imaging lens is used.
Changes in the diffraction angle when light is obliquely incident on the grating can be corrected, and the image points of the diffracted light (signal light) can be arranged on a straight line, eliminating the need for a telecentric optical system and reducing costs. Can be created.

【0018】請求項3のカラースキャナにおいては、液
晶グレーティングにより、赤、緑、青のうち、少なくと
も2色以上の光が同時に異なる次数の回折光として回折
するようにし、ある時は2色、ある時は3色同時に読み
取るので、高速画像読み取りができる。
In a color scanner according to a third aspect of the present invention, light of at least two colors of red, green, and blue is simultaneously diffracted as diffracted light of different orders by a liquid crystal grating, and at some times, there are two colors. At the same time, three colors are read simultaneously, so high-speed image reading is possible.

【0019】請求項4のカラースキャナにおいては、液
晶グレーティングは単に余計な色の除去作用しかなく、
液晶グレーティングの透過色のみを読み取るので、グレ
ーティングによる収差が一切載らないため、普通の安い
レンズを用いることができ、センサーも普通のラインセ
ンサーでよく、低コストで簡単な構成のカラースキャナ
を作成できる。
In the color scanner of the fourth aspect, the liquid crystal grating has a function of simply removing an unnecessary color,
Since only the transmitted color of the liquid crystal grating is read, no aberration due to the grating is included, so you can use an ordinary cheap lens, and the sensor can be an ordinary line sensor, so you can create a color scanner with a simple structure at low cost. .

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

【図1】(a)は本発明の一実施例を示すカラースキャ
ナの概略構成図、(b)は本発明のカラースキャナに用
いられる液晶グレーティングの説明図である。
FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a color scanner showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an explanatory diagram of a liquid crystal grating used in the color scanner of the present invention.

【図2】カラースキャナの主走査時に結像レンズを介し
て液晶グレーティングに光が入射する様子を示した図で
あって、(a),(b),(c)の上段の図は紙面に平
行な方向を主走査方向としたときの平面図で主走査方向
の異なる場所に光が入射している状態を示し、下段の図
は紙面に垂直な方向を主走査方向としたときの平面図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which light is incident on a liquid crystal grating via an imaging lens during main scanning of a color scanner, and the upper diagrams of (a), (b), and (c) are on the paper surface. In the plan view when the main scanning direction is the parallel direction, the state where light is incident on different places in the main scanning direction is shown, and the lower diagram is the plan view when the direction perpendicular to the paper surface is the main scanning direction. Is.

【図3】請求項3の一実施例を示すカラースキャナの要
部構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a main part of a color scanner showing an embodiment of claim 3;

【図4】請求項2のカラースキャナに用いられる液晶グ
レーティングの一例を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing an example of a liquid crystal grating used in the color scanner of claim 2.

【図5】従来技術の一例を示すカラースキャナの概略構
成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a color scanner showing an example of a conventional technique.

【図6】従来技術の別の例を示すカラースキャナの概略
構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a color scanner showing another example of the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・原稿 2・・・白色光源 3・・・スリット 4・・・移動ミラー 5・・・バンドパスフィルター 6・・・テレセントリック用の結像レンズ 7・・・バイナリーホログラム 8・・・光検知器(3ラインセンサー) 9,13・・・液晶グレーティングへの入射光(信号
光) 9’,14・・・回折光(各色に分離した信号光) 10・・・光検知器(1ラインセンサー) 11・・・色フィルター 12,16,16''・・・液晶グレーティング 12a・・・液晶の各区画 15・・・結像レンズ 17・・・グレーティングライン
1 ... Original 2 ... White light source 3 ... Slit 4 ... Moving mirror 5 ... Bandpass filter 6 ... Telecentric imaging lens 7 ... Binary hologram 8 ... Light Detector (3-line sensor) 9,13 ... Incident light (signal light) to liquid crystal grating 9 ', 14 ... Diffracted light (signal light separated into each color) 10 ... Photodetector (1 line) Sensor) 11 ... Color filter 12, 16, 16 '' ... Liquid crystal grating 12a ... Each section of liquid crystal 15 ... Imaging lens 17 ... Grating line

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】白色光で原稿を照射し、その反射散乱光を
レンズで集光し、その集光する光をグレーティングによ
って色分解し、光検知器上で画素と色情報を読み取るカ
ラースキャナにおいて、色分解するグレーティングに液
晶を用い、その電極で区切られた液晶のライン状の区画
を何個かの群に分け、各群内における各区画の屈折率
を、どの群も等しい分布の段階的な値の屈折率分布に
し、かつ、その屈折率分布を、ある分布から別の分布へ
高速に切り替えて各区画を透過した光の位相を変えて高
回折効率で、かつ群内の区画数を調整して空間周波数を
変え、波長による回折角度をほぼ同じ角度にして、画像
情報を同一の光検知器により時分割で読むことを特徴と
するカラースキャナ。
1. A color scanner in which a document is illuminated with white light, the reflected and scattered light is condensed by a lens, the condensed light is color-separated by a grating, and pixels and color information are read on a photodetector. , Liquid crystal is used for the color-separating grating, and the line-shaped sections of the liquid crystal separated by the electrodes are divided into several groups, and the refractive index of each section within each group is graded with an even distribution. The refractive index distribution is set to a different value, and the refractive index distribution is switched from one distribution to another at high speed to change the phase of the light transmitted through each section to achieve high diffraction efficiency and to increase the number of sections in the group. The color scanner is characterized by adjusting the spatial frequency to change the diffraction angle depending on the wavelength to almost the same angle and reading the image information by the same photodetector in time division.
【請求項2】請求項1記載のカラースキャナにおいて、
液晶グレーティングの主走査方向における空間周波数を
場所により異ならしめることにより、光が液晶グレーテ
ィング上の位置により斜めに入射することで生じる回折
角度の変動を補正し、直線状の光検知器(ラインセンサ
ー)上に信号光が結像するようにしたことを特徴とする
カラースキャナ。
2. The color scanner according to claim 1, wherein
By varying the spatial frequency in the main scanning direction of the liquid crystal grating depending on the location, the fluctuation of the diffraction angle caused by the oblique incidence of light at the position on the liquid crystal grating is corrected, and a linear photodetector (line sensor) A color scanner characterized in that signal light is focused on the image.
【請求項3】請求項2記載のカラースキャナにおいて、
液晶グレーティングにより、赤、緑、青のうち少なくと
も2色以上の光が同時に回折するようにし、同時に複数
ライン以上有するラインセンサーで同時に2色以上の画
素情報を読むようにしたことを特徴とするカラースキャ
ナ。
3. The color scanner according to claim 2, wherein
A liquid crystal grating is used to simultaneously diffract light of at least two colors of red, green, and blue, and a line sensor having a plurality of lines at the same time to read pixel information of two or more colors at the same time. Scanner.
【請求項4】請求項1記載のカラースキャナにおいて、
時分割で画素情報を読む取る際に、集光レンズにより直
線状に信号光が結像するようにし、ある時点で読まない
色が高効率で回折されるように、液晶の各群内における
各区画の屈折率を調整し、液晶グレーティングの透過光
がその時点での色となり、ラインセンサー上に結像する
ようにしたことを特徴とするカラースキャナ。
4. The color scanner according to claim 1, wherein
When reading pixel information in a time-divisional manner, the signal light is focused in a straight line by the condenser lens, and the colors not read at a certain point are diffracted with high efficiency. A color scanner characterized in that the refractive index of each section is adjusted so that the transmitted light of the liquid crystal grating becomes the color at that point and forms an image on the line sensor.
JP5024389A 1993-02-12 1993-02-12 Color scanner Pending JPH06245027A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5024389A JPH06245027A (en) 1993-02-12 1993-02-12 Color scanner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5024389A JPH06245027A (en) 1993-02-12 1993-02-12 Color scanner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06245027A true JPH06245027A (en) 1994-09-02

Family

ID=12136818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5024389A Pending JPH06245027A (en) 1993-02-12 1993-02-12 Color scanner

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06245027A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6172792B1 (en) * 1997-01-31 2001-01-09 Mary Lou Jepsen Method and apparatus for forming optical gratings
KR20030076091A (en) * 2002-03-22 2003-09-26 이호균 Pattern scanner deflecting laser beam by a liquid crystal device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6172792B1 (en) * 1997-01-31 2001-01-09 Mary Lou Jepsen Method and apparatus for forming optical gratings
KR20030076091A (en) * 2002-03-22 2003-09-26 이호균 Pattern scanner deflecting laser beam by a liquid crystal device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6184929B1 (en) Solid state imaging device and image read apparatus with polygonal photosensitive pixels
EP0440169B1 (en) Image reader
JP2524569B2 (en) Color image reading device
JP3432106B2 (en) Color image reader
US5221835A (en) Image reading apparatus having a reflective blazed diffraction grating with varied pitch
EP0457281B1 (en) Image reading apparatus
EP0383308B1 (en) Image reading device
JPH06245027A (en) Color scanner
US5471321A (en) Color image reading device
JPH02214372A (en) Color picture reader
JP3033167B2 (en) Color image reader
JP3120433B2 (en) Reader
JPH04196965A (en) Color image reader
JP3559658B2 (en) Color image reading device
JPH0618807A (en) Color image reader
JPH03179868A (en) Color picture reader
JPH0389768A (en) Color image sensor
JPH0730729A (en) Image input device
JPH06261178A (en) Color image reader
JPH04181864A (en) Color picture reader
JPH0473711A (en) Image reader
JPH04196961A (en) Image reader
JPS62262565A (en) Document reader
JPH01181377A (en) Picture reader
JPH1098591A (en) Color image reader