JPH06326833A - Color picture reader - Google Patents
Color picture readerInfo
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- JPH06326833A JPH06326833A JP5111818A JP11181893A JPH06326833A JP H06326833 A JPH06326833 A JP H06326833A JP 5111818 A JP5111818 A JP 5111818A JP 11181893 A JP11181893 A JP 11181893A JP H06326833 A JPH06326833 A JP H06326833A
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- color
- color component
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はカラー画像読取装置、よ
り詳しくは、カラー画像を3原色に色分解して読み取る
読取装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image reading device, and more particularly to a reading device for reading a color image by separating it into three primary colors.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、カラー画像を3原色に分解
し、この色分解された波長域別の光を受光素子により光
電変換して読み取るカラー原稿読取装置が知られてい
る。2. Description of the Related Art Heretofore, there has been known a color original reading apparatus which separates a color image into three primary colors and photoelectrically converts the color-separated light in each wavelength range by a light receiving element.
【0003】例えば、図6に示す装置は、光源1に所望
波長域の全てを含む白色光を用い、プラテンガラス2上
に載置された原稿3からの反射光を結像する結像レンズ
4と、1チップ上にG(緑色光)、B(青色光)、R
(赤色光)の3色の分光感度特性を有するように設定し
た3つの一次元画素列61、62、63を副走査方向に
配列した受光素子6を備え、副走査方向に走査しながら
カラー画像を読み取るものである。For example, the apparatus shown in FIG. 6 uses white light including the entire desired wavelength range as a light source 1, and an image forming lens 4 for forming an image of reflected light from a document 3 placed on a platen glass 2. And G (green light), B (blue light), R on one chip
A color image is provided while scanning in the sub-scanning direction by including a light-receiving element 6 in which three one-dimensional pixel rows 61, 62, 63 set to have spectral sensitivity characteristics of three colors (red light) are arranged in the sub-scanning direction. Is to read.
【0004】また、図7に示すように、光源1に所望波
長域の全てを含む白色光を用い、原稿3からの反射光を
結像する結像レンズ4と受光素子6との光路中に、所望
する波長域のみを反射するダイクロイック膜81を透明
層82を介して積層したビームスプリッタ8からなる色
分解手段を配置し、このビームスプリッタ8によって反
射光を色分解し、複数の一次元画素列61、62、63
・・・を一体に備えた撮像センサに受光させる装置も、
特開平3−201861号公報により公知である。Further, as shown in FIG. 7, white light including the entire desired wavelength range is used for the light source 1, and it is provided in the optical path between the image forming lens 4 and the light receiving element 6 for forming an image of the reflected light from the original 3. A color separation means including a beam splitter 8 in which a dichroic film 81 that reflects only a desired wavelength region is laminated via a transparent layer 82 is arranged, and the reflected light is color-separated by the beam splitter 8 to obtain a plurality of one-dimensional pixels. Rows 61, 62, 63
The device that makes the image sensor with ...
It is known from JP-A-3-201861.
【0005】さらに、図8に示すように、光源1に所望
波長域の全てを含む白色光を用い、原稿3からの反射光
を結像する結像レンズ4と受光素子6との光路中に、所
望する波長域のみを反射する色分解手段としてそれぞれ
ダイクロイック膜91、101を透明層92、102を
介して積層したビームスプリッタ9、10を用いて平行
光線に色分解し、複数のラインセンサ61、62、63
・・・を一体に備えた撮像センサに受光させる構成のも
のも、特開平1−237619号公報、及び特開平2−
180465号公報記載により公知である。Further, as shown in FIG. 8, a white light including the entire desired wavelength range is used for the light source 1, and it is formed in the optical path between the image forming lens 4 and the light receiving element 6 for forming an image of the reflected light from the original 3. A plurality of line sensors 61 are color-separated into parallel rays by using beam splitters 9 and 10 in which dichroic films 91 and 101 are laminated via transparent layers 92 and 102, respectively, as color separation means for reflecting only a desired wavelength range. , 62, 63
A configuration in which an image sensor that integrally includes ... Receives light is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 1-237619 and 2-
It is known from the description of Japanese Patent No. 180465.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成のカラー画像読取装置においては、次のような
問題点がある。However, the above-mentioned conventional color image reading apparatus has the following problems.
【0007】まず、図6に示すカラー画像読取装置にお
いては、3つのラインセンサ61、62、63で順次読
み取るので、リアルタイムでカラー画像の色処理を行う
には遅延メモリが必要となり、そのため、画像処理が複
雑になりコストが高くなるという問題がある。さらに
は、副走査時において機械的な走査ズレにより色ズレが
生じ鮮明な画像を得るのが難しい。First, in the color image reading apparatus shown in FIG. 6, since the three line sensors 61, 62, 63 sequentially read, a delay memory is required to perform color processing of a color image in real time. There is a problem that the processing becomes complicated and the cost becomes high. Furthermore, it is difficult to obtain a clear image due to color misregistration due to mechanical scanning misalignment during sub-scanning.
【0008】また、図7に示すカラー画像読取装置にお
いては、各色の光束の光路長が異なるため、鮮明な像を
得るためには、焦点深度の充分深い結像レンズを使用し
なければならないという難点がある。また、センサの受
光面を傾けて光路長を調整しようとすると、その角度を
大きくする必要があり、受光感度が低下するという問題
がある。Further, in the color image reading apparatus shown in FIG. 7, since the light path length of the light flux of each color is different, it is necessary to use an imaging lens having a sufficiently deep depth of focus in order to obtain a clear image. There are difficulties. Further, if an attempt is made to adjust the optical path length by inclining the light receiving surface of the sensor, it is necessary to increase the angle, which causes a problem that the light receiving sensitivity is lowered.
【0009】また、図8に示すカラー画像読取装置にお
いては、各色の光束の光路長は等しくなるが、複雑な構
成になると共に、その調整が困難であるという難点があ
る。Further, in the color image reading apparatus shown in FIG. 8, the light path lengths of the light fluxes of the respective colors are equal, but they have a complicated structure and their adjustment is difficult.
【0010】さらに、上記したいずれのカラー画像読取
装置においても、三原色の光線を複数のラインセンサ6
1、62、63・・・に各々正確に焦点を合わせること
が望ましいが、結像レンズ4の色収差の影響により、各
色の光線は同一平面上に結像しない。このため、各色毎
に解像度が異なり色ずれが生じる。この対策として、色
収差の少ないレンズを用いることが考えられるが、所望
する波長域における結像レンズ4の色収差を全く無くす
ることは、レンズの設計上および製造上極めて困難であ
る。Further, in any of the above-mentioned color image reading devices, the light beams of the three primary colors are detected by a plurality of line sensors 6.
It is desirable to accurately focus on each of 1, 62, 63, ... However, due to the chromatic aberration of the imaging lens 4, the rays of each color are not imaged on the same plane. For this reason, the resolution is different for each color and a color shift occurs. As a countermeasure against this, it is conceivable to use a lens with little chromatic aberration, but it is extremely difficult in terms of lens design and manufacturing to completely eliminate chromatic aberration of the imaging lens 4 in a desired wavelength range.
【0011】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、同一ラインのカ
ラー画像情報を同時に読み取ることができるとともに、
色分解した複数の光線全てを複数のラインセンサ上に正
確に焦点を合わせることにより、色ずれの少ない読み取
りが行えるカラー画像読取装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to read color image information on the same line at the same time, and
An object of the present invention is to provide a color image reading device capable of reading with little color shift by accurately focusing all of a plurality of color-separated light rays on a plurality of line sensors.
【0012】[0012]
【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、光源と、該光源により照明された原稿からの反
射光を集光させる結像レンズと、所定の間隔で平行に設
けた第1の一次元画素列と第2の一次元画素列とを有す
る受光素子と、平行平面を有する透明層の両平面に、第
1の色成分光を選択的に反射する第1の反射膜とこの第
1の反射膜を透過した光から少なくとも一部の特定色成
分光を第2の色成分光として反射する第2の反射膜とを
各々有し、この第1の反射膜と第2の反射膜とにより前
記結像レンズにより集光された原稿からの反射光を前記
第1の色成分光と第2の色成分光とに分光して反射し、
前記受光素子の第1の一次元画素列と第2の一次元画素
列とに各々結像させる色分解手段とを備え、前記結像レ
ンズと前記受光素子との間における前記第1の色成分光
と第2の色成分光との各光路の長さを、各々前記結像レ
ンズの前記第1の色成分光に対する第1の焦点距離と第
2の色成分光に対する第2の焦点距離とすることを特徴
とする。A color image reading apparatus according to the present invention comprises a light source, an imaging lens for collecting reflected light from a document illuminated by the light source, and a first lens provided in parallel at a predetermined interval. A light-receiving element having one one-dimensional pixel array and a second one-dimensional pixel array; and a first reflective film that selectively reflects the first color component light on both planes of a transparent layer having parallel planes. And a second reflection film that reflects at least a part of the specific color component light as the second color component light from the light that has passed through the first reflection film, and the first reflection film and the second reflection film. The reflection film separates the reflected light from the document condensed by the imaging lens into the first color component light and the second color component light, and reflects the light.
Color separation means for forming an image on a first one-dimensional pixel row and a second one-dimensional pixel row of the light receiving element, respectively, and the first color component between the imaging lens and the light receiving element. The lengths of the optical paths of the light and the second color component light are respectively defined as a first focal length of the imaging lens for the first color component light and a second focal length of the second color component light for the second color component light. It is characterized by doing.
【0013】また、本発明のカラー画像読取装置は、光
源と、該光源により照明された原稿からの反射光を集光
させる結像レンズと、平面上に所定の間隔で平行に設け
た第1の一次元画素列と第2の一次元画素列とを有する
受光素子と、前記結像レンズの光軸に対して、前記結像
レンズが有する前記第1の色成分光に対する第1の焦点
距離と第2の色成分光に対する第2の焦点距離との両焦
点間の距離と前記受光素子の所定の間隔との比率に基づ
く所定の角度をなすように配置され、平行平面を有する
透明層の両平面に、第1の色成分光を選択的に反射する
第1の反射膜とこの第1の反射膜を透過した光から少な
くとも一部の特定色成分光を第2の色成分光として反射
する第2の反射膜とを各々有し、前記透明層の厚さを前
記所定角度と前記受光素子の所定の間隔とに基づいて設
定した色分解手段とを備え、前記受光素子の平面を、前
記色分解手段により反射された前記結像レンズにより集
光された原稿からの反射光を垂直に受光するように配置
し、前記結像レンズにより集光された原稿からの反射光
を前記第1の色成分光と第2の色成分光とに分光して前
記受光素子の前記第1の一次元画素列と第2の一次元画
素列とに各々結像することを特徴とする。Further, in the color image reading apparatus of the present invention, the light source, the imaging lens for collecting the reflected light from the original illuminated by the light source, and the first lens provided in parallel on the plane at a predetermined interval. A light-receiving element having a one-dimensional pixel array and a second one-dimensional pixel array, and a first focal length for the first color component light of the imaging lens with respect to the optical axis of the imaging lens. And a second focal length for the second color component light, the transparent layer is disposed so as to form a predetermined angle based on the ratio between the distance between both focal points and the predetermined distance of the light receiving element, and has a parallel plane. A first reflection film that selectively reflects the first color component light on both planes and at least a part of the specific color component light from the light that has passed through the first reflection film is reflected as the second color component light. And a second reflective film for controlling the thickness of the transparent layer to the predetermined angle. A color separation unit set based on a predetermined distance of the optical element, and the plane of the light receiving element is perpendicular to the reflected light from the document condensed by the imaging lens reflected by the color separation unit. Is arranged so as to receive light, and the reflected light from the document condensed by the imaging lens is split into the first color component light and the second color component light, and the first light component of the light receiving element is separated. An image is formed on each of the one-dimensional pixel row and the second one-dimensional pixel row.
【0014】[0014]
【作用】上記構成により、カラー画像の読み取りに際し
て、位置ズレのない単一ラインの画像情報が読み取られ
る。また、この単一ラインの画像情報が、各色成分毎に
複数配置されるラインセンサの配列ピッチに対応する間
隔で光学手段により分離されると同時に、各色光線は各
色成分に毎に異なる光路長を経てラインセンサに導かれ
る。このとき、色分解手段における各色成分毎の光路長
の差を結像レンズの縦色収差による焦点位置のズレ量に
一致させるように各ダイクロイック膜間に積層する透明
層の厚さと、ビームスプリッタ、ラインセンサの設置角
度を設定することにより、色分解した複数の光線全てを
複数のラインセンサに正確に焦点を合わせることができ
る。With the above arrangement, when reading a color image, the image information of a single line with no positional deviation can be read. Further, the image information of this single line is separated by the optical means at an interval corresponding to the array pitch of the line sensors arranged for each color component, and at the same time, each color light ray has a different optical path length for each color component. After that, it is guided to the line sensor. At this time, the thickness of the transparent layer laminated between the dichroic films, the beam splitter, and the line so that the difference in the optical path length for each color component in the color separation means matches the amount of deviation of the focal position due to the longitudinal chromatic aberration of the imaging lens. By setting the installation angle of the sensor, it is possible to accurately focus all of the plurality of color-separated light rays on the plurality of line sensors.
【0015】[0015]
【実施例】図1は本発明のカラー画像読取装置の一実施
例を示す光学系の説明図である。図において、1は発光
光束が可視波長域のほぼ全域を含む白色のスリット光
源、2は原稿3を載置するためのプラテンガラスであ
り、光源1から発光された白色光線は、プラテンガラス
2を透過し原稿3で反射し、この反射光が結像レンズ4
で集光される。5は原稿3からの反射光を三原色の情報
に分解する色分解手段としての多重ダイクロイックミラ
ーであり、この多重ダイクロイックミラー5で色分解さ
れた反射光は、撮像センサである受光素子6に入射す
る。受光素子6は、3列の一次元画素列を有し、原稿3
で反射した反射光を受光して原稿3の持つ画像情報を電
気信号として出力させる。1 is an explanatory view of an optical system showing an embodiment of a color image reading apparatus of the present invention. In the figure, 1 is a white slit light source whose emitted light flux includes almost the entire visible wavelength range, 2 is a platen glass for placing an original 3, and white light emitted from the light source 1 is emitted from the platen glass 2. The light is transmitted and reflected by the original 3, and the reflected light is formed by the imaging lens 4.
Is collected at. Reference numeral 5 denotes a multiple dichroic mirror as color separation means for separating the reflected light from the original 3 into information of three primary colors. The reflected light color-separated by the multiple dichroic mirror 5 enters a light receiving element 6 which is an image sensor. . The light receiving element 6 has three one-dimensional pixel rows, and
The reflected light reflected by is received and the image information of the original 3 is output as an electric signal.
【0016】本実施例における多重ダイクロイックミラ
ー5は、光束が入射する側の最表面部にG(緑色)光成
分を反射させるダイクロイック膜51がコートされ、2
層の透明層52、53の貼り合わせ面にB(青色)光成
分を反射させるダイクロイック膜54がコートされ、前
記ダイクロイック膜51、54をそれぞれ透過したR
(赤色)光成分を反射させる全反射膜55が透明膜53
の裏面に形成されている。In the multiple dichroic mirror 5 of this embodiment, a dichroic film 51 for reflecting a G (green) light component is coated on the outermost surface on the side where a light beam enters, and 2
The transparent surfaces 52 and 53 of the layers are coated with a dichroic film 54 that reflects a B (blue) light component, and R that has passed through the dichroic films 51 and 54, respectively.
The total reflection film 55 that reflects the (red) light component is the transparent film 53.
Is formed on the back surface of.
【0017】このように、本実施例における色分解手段
は、2枚のダイクロイック膜51、54と1枚の全反射
膜55とが2層の透明層52、53を介して積層されて
なる多重ダイクロイックミラー5である。As described above, the color separation means in this embodiment is a multiplex structure in which the two dichroic films 51 and 54 and the one total reflection film 55 are laminated via the two transparent layers 52 and 53. It is the dichroic mirror 5.
【0018】また、受光素子6は、図2に示すように、
1チップ上に所定のピッチP1,P2、たとえば、80
μmずつ離れて並列に配置された3列の一次元画素列6
1、62、63を有する撮像センサであり、前記多重ダ
イクロイックミラー5により色分解された三原色光の各
成分G、B、Rが各々の一次元画素列61、62、63
に集光するように配置されている。Further, the light receiving element 6 is, as shown in FIG.
Predetermined pitches P1 and P2 on one chip, for example, 80
Three one-dimensional pixel rows 6 arranged in parallel at intervals of μm 6
1, 62, 63, wherein each of the components G, B, R of the three primary color lights color-separated by the multiple dichroic mirror 5 is a one-dimensional pixel array 61, 62, 63.
It is arranged so that it collects light.
【0019】色収差が全体として小さくなるように設計
された通常の結像レンズの色収差特性は、緑(G),青
(B),赤(R)の順で焦点距離が長くなる傾向があ
る。したがって、各一次元画素列61、62、63を、
緑色光読み取り用受光素子、青色光読み取り用受光素
子、赤色光読み取り用受光素子の順に配置する。なお、
各色の受光素子には、不要な成分光を除くフィルタを付
設してもよい。また、一次元画素列の配列の間隔は必ず
しも同じでなくてもよい。The chromatic aberration characteristics of a normal imaging lens designed so that the chromatic aberration becomes small as a whole tend to have a longer focal length in the order of green (G), blue (B), and red (R). Therefore, each one-dimensional pixel array 61, 62, 63 is
The green light reading light receiving element, the blue light reading light receiving element, and the red light reading light receiving element are arranged in this order. In addition,
A filter for removing unnecessary component light may be attached to the light receiving element of each color. Further, the intervals of the array of one-dimensional pixel columns do not necessarily have to be the same.
【0020】ここで、多重ダイクロイックミラー5の各
層の厚さと、結像レンズ4の光軸7に対する傾き角度θ
は、結像レンズ4の縦色収差量と受光素子6上の3列の
一次元画素列61、62、63間のピッチP1,P2に
よって決定し、各色成分の光束の光路長の付加量を、色
分解手段である多重ダイクロイックミラー5により結像
レンズ4の縦色収差量に合わせている。Here, the thickness of each layer of the multiple dichroic mirror 5 and the inclination angle θ of the imaging lens 4 with respect to the optical axis 7.
Is determined by the amount of longitudinal chromatic aberration of the imaging lens 4 and the pitches P1, P2 between the three one-dimensional pixel rows 61, 62, 63 on the light receiving element 6, and the additional amount of the optical path length of the light flux of each color component is The amount of longitudinal chromatic aberration of the imaging lens 4 is adjusted by the multiple dichroic mirror 5 which is a color separation means.
【0021】結像レンズ4の光軸7に対する多重ダイク
ロイックミラー5の傾き角度θによる各色光線の光路長
の変化量、すなわち光路長変化による結像位置のシフト
量と、反射光の間隔すなわちビーム分離幅の関係を図3
に示す。横軸は入射角θ(図1参照)、縦軸は相対値で
ある。The amount of change in the optical path length of each color ray due to the tilt angle θ of the multiple dichroic mirror 5 with respect to the optical axis 7 of the imaging lens 4, that is, the amount of shift of the image forming position due to the change in optical path length, and the interval between reflected lights, that is, beam separation. Figure 3 shows the width relationship
Shown in. The horizontal axis represents the incident angle θ (see FIG. 1), and the vertical axis represents the relative value.
【0022】図3において多重ダイクロイックミラー5
の透明層52、53の屈折率は共にN=1.52であ
り、破線Aは光路長変化による結像位置のシフト量の変
化を示し、実線Bはビーム分離幅の変化を示す。In FIG. 3, the multiple dichroic mirror 5 is shown.
Both of the transparent layers 52 and 53 have a refractive index of N = 1.52, a broken line A indicates a change in the shift amount of the image forming position due to a change in the optical path length, and a solid line B indicates a change in the beam separation width.
【0023】この図3の関係から、実際に使用する結像
レンズ4の特性および受光素子6の形状寸法を基に、最
適な多重ダイクロイックミラー5の各透明層52、53
の厚さと設置する傾き角度θを設計した。From the relationship shown in FIG. 3, the transparent layers 52 and 53 of the optimum multiple dichroic mirror 5 are optimized based on the characteristics of the image forming lens 4 and the shape and size of the light receiving element 6 actually used.
The thickness and the inclination angle θ to be installed were designed.
【0024】本実施例で用いた結像レンズ4の縦色収差
による各色成分光の結像位置のズレ量は、図4に示すよ
うに、G(緑色)成分光の結像位置41に対し、B(青
色)成分光の結像位置42が約50μm、またR(赤
色)成分光の結像位置43が約100μmだけ結像レン
ズ4より遠い位置にある。すなわち、図4は、G成分光
に関しては位置41で結像レンズ4のMTF(変調伝達
関数)値が最も大きくなっているので位置41がG成分
光の結像位置であることを示し、B成分光及びR成分光
に関してもMTF値が最大となる位置42,43がそれ
ぞれの結像位置であることを示している。As shown in FIG. 4, the shift amount of the image forming position of each color component light due to the longitudinal chromatic aberration of the image forming lens 4 used in this embodiment is as follows with respect to the image forming position 41 of the G (green) component light. The image forming position 42 of the B (blue) component light is about 50 μm, and the image forming position 43 of the R (red) component light is about 100 μm farther from the image forming lens 4. That is, FIG. 4 shows that the position 41 is the image forming position of the G component light because the MTF (modulation transfer function) value of the imaging lens 4 is the largest at the position 41 for the G component light. It is shown that the positions 42 and 43 where the MTF value is maximum for the component light and the R component light are the respective imaging positions.
【0025】そこで、本実施例においては、各色成分光
を同一位置に結像させるため、G成分光の光路長に対し
てB成分光の光路長を長くし、更に、B成分光の光路長
に対してR成分光の光路長さを長くしている。このよう
に光路長を付加するために、多重ダイクロイックミラー
5の第1の透明層52、第2の透明層53は共に0.1
1mm厚に設定した。Therefore, in this embodiment, in order to image each color component light at the same position, the optical path length of the B component light is made longer than the optical path length of the G component light, and the optical path length of the B component light is further increased. On the other hand, the optical path length of the R component light is increased. In order to add the optical path length in this way, both the first transparent layer 52 and the second transparent layer 53 of the multiple dichroic mirror 5 have a thickness of 0.1.
The thickness was set to 1 mm.
【0026】以下、この第1の透明層52、第2の透明
層53の厚みを求める手順について図5を参照して説明
する。The procedure for determining the thickness of the first transparent layer 52 and the second transparent layer 53 will be described below with reference to FIG.
【0027】多重ダイクロイックミラー5の透明層5
2,53(屈折率n1 ,n2 ,膜厚t1 ,t2 )の厚
さ、反射角度θ1 ,θ2 、ビーム分離幅d1 、光路長差
Δlの関係を図示すると図5に示すようになる。Transparent layer 5 of multiple dichroic mirror 5
FIG. 5 shows the relationship among the thicknesses of 2 , 53 (refractive index n 1 , n 2 , film thickness t 1 , t 2 ), reflection angles θ 1 , θ 2 , beam separation width d 1 , and optical path length difference Δl. As shown.
【0028】ここで、多重ダイクロイックミラー5の最
上面で反射されるG成分光と中間面で反射されるB成分
光とを考える。Now, consider the G component light reflected on the uppermost surface of the multiple dichroic mirror 5 and the B component light reflected on the intermediate surface.
【0029】多重ダイクロイックミラー面に角度θ1 で
点Oに入射した白色光のうちG成分光は面の垂線に対称
な角度θ1 ’で反射する一方、G成分光以外の光は屈折
角θ2 にて屈折し次の面に向かう。このとき、角度
θ1 ,θ2 の関係は、屈折の公式n1 sinθ1 =n2
sinθ2 で決定される。Of the white light incident on the multi-dichroic mirror surface at an angle θ 1 at a point O, the G component light is reflected at an angle θ 1 ′ which is symmetrical with respect to the normal of the surface, while the light other than the G component light is refracted at an angle θ. It refracts at 2 and goes to the next surface. At this time, the relationship between the angles θ 1 and θ 2 is expressed by the refraction formula n 1 sin θ 1 = n 2
It is determined by sin θ 2 .
【0030】点Oで屈折した光のうち、B成分光は、点
Pにて角度θ2 ’(=−θ2 )で反射され、点Qから屈
折角θ1 ’(=−θ1 )にて出射し、最初の面で反射さ
れたG成分光と間隔d1 を隔てて平行に進む。Of the light refracted at the point O, the B component light is reflected at the point P at an angle θ 2 ′ (= −θ 2 ), and from the point Q to the refraction angle θ 1 ′ (= −θ 1 ). And then travels in parallel with the G component light reflected by the first surface at an interval d 1 .
【0031】ここで、d1 はOQ・cosθ1 で表され
る。ただし、OQは点Oと点Qとの間の距離である。後
述するOP,PQ,ORも同様である。OQは、2・t
1 ・tanθ2 であるから、d1 =2・t1 ・tanθ
2 ×cosθ1 となる。Here, d 1 is represented by OQ · cos θ 1 . However, OQ is the distance between the point O and the point Q. The same applies to OP, PQ, and OR described later. OQ is 2t
Since 1 · tan θ 2 , d 1 = 2 · t 1 · tan θ
2 × cos θ 1 .
【0032】G成分光が点Oから点Rに達するまでの光
路長と、B成分光が点Oから点Pを経て点Qに達するま
での光路長との実効的な光路長差、すなわち、真空中に
換算した光路長差Δlは、以下の式のごとく表される。The effective optical path length difference between the optical path length of the G component light from the point O to the point R and the optical path length of the B component light from the point O to the point P to the point Q, that is, The optical path length difference Δl converted into the vacuum is expressed by the following equation.
【0033】 Δl={(OP+PQ)/n2 }−(OR/n1 ) ={(2・t1 )/(n2 ・cosθ2 )} −{(2・t1 ・tanθ2 ×sinθ1 )/n1 } したがって、n1 =1,n2 =1.525とした場合、
θ1 ≒58.0度、t1 ≒113μmのときに、d1 ≒
80μm、Δl≒50μmとすることができる。Δl = {(OP + PQ) / n 2 }-(OR / n 1 ) = {(2 · t 1 ) / (n 2 · cos θ 2 )}-{(2 · t 1 · tan θ 2 × sin θ 1 ) / N 1 } Therefore, when n 1 = 1 and n 2 = 1.525,
When θ 1 ≈ 58.0 degrees and t 1 ≈ 113 μm, d 1 ≈
It can be set to 80 μm and Δl≈50 μm.
【0034】図3に示すように、ビーム分離幅:光量長
シフト量が、80μm:50μm(=1.6:1)にな
るときの光線入射角θ≒58度であり、このときの透明
層厚が0.11mmである。As shown in FIG. 3, when the beam separation width: light amount length shift amount is 80 μm: 50 μm (= 1.6: 1), the ray incident angle θ is 58 °, and the transparent layer at this time is The thickness is 0.11 mm.
【0035】また、多重ダイクロイックミラー5の第1
の透明層52と第2の透明層53は、共に屈折率Nが可
視波長領域においてN=1.52〜1.53のものを用
い、結像レンズ4の光軸7に対する多重ダイクロイック
ミラー5の傾き角度θを上述した理由により58度とし
た。The first of the multiple dichroic mirrors 5 is
Both of the transparent layer 52 and the second transparent layer 53 of which the refractive index N is N = 1.52 to 1.53 in the visible wavelength range are used for the multiple dichroic mirror 5 with respect to the optical axis 7 of the imaging lens 4. The inclination angle θ is set to 58 degrees for the reason described above.
【0036】以上の設定により、収差による各成分光
G、B、Rの結像位置のずれが、各成分光G、B、R毎
の光路長に違いを持たせることによって相殺され、色分
解された三原色の各成分光G、B、Rが各々の一次元画
素列上に焦点がボケることなく結像される。With the above settings, the deviation of the image forming positions of the component lights G, B, and R due to the aberration is canceled by making the optical path lengths of the component lights G, B, and R different from each other, and the color separation is performed. The respective component lights G, B, and R of the three primary colors thus formed are imaged on the respective one-dimensional pixel rows without defocusing.
【0037】また、結像レンズ4の光軸7に対する多重
ダイクロイックミラー5の傾き角度θを設定の容易な6
0度とし、第1の透明層52と第2の透明層53とを共
に0.115mm厚に設定した場合でも、G(緑色)成
分光に対するB(青色)成分光とR(赤色)成分光の光
路長差は、各々約46μmと約92μmとなり、それぞ
れのずれ量、50μm及び100μmに近似した値とな
り、結像位置の調整効果は図4より充分期待できる。The tilt angle θ of the multiple dichroic mirror 5 with respect to the optical axis 7 of the imaging lens 4 can be easily set.
Even if the first transparent layer 52 and the second transparent layer 53 are both set to a thickness of 0.115 mm, the B (blue) component light and the R (red) component light with respect to the G (green) component light are set to 0 degrees. The optical path length differences are about 46 μm and about 92 μm, respectively, which are values close to the respective shift amounts, 50 μm and 100 μm, and the effect of adjusting the imaging position can be expected sufficiently from FIG.
【0038】なお、本発明に係るカラー画像読取装置に
おいては、色分解手段である2枚のダイクロイック膜5
1、54と全反射膜55のもつ平面と結像レンズ4の光
軸7とがなす傾き角度θは、上記したように受光素子の
列間ピッチと光路長調整幅とにより決められるが、20
度未満であると、受光素子の位置が結像レンズからの光
線を妨げることになり、また70度を超えると、ダイク
ロイック膜の特性上、分光反射特性が悪くなるため、通
常は20〜70度の範囲に設定される。In the color image reading apparatus according to the present invention, the two dichroic films 5 which are color separation means.
The tilt angle θ formed by the planes of the total reflection films 55 and the optical axis 7 of the imaging lens 4 is determined by the row pitch of the light receiving elements and the optical path length adjustment width as described above.
If it is less than 70 degrees, the position of the light receiving element interferes with the light beam from the imaging lens, and if it exceeds 70 degrees, the spectral reflection characteristics deteriorate due to the characteristics of the dichroic film. It is set to the range of.
【0039】また、ダイクロイック膜51、54と全反
射膜55とを介する2層の透明層52、53の厚さは、
上記範囲に限定されず、通常は、50〜300μmの範
囲に設定される。The thickness of the two transparent layers 52, 53 with the dichroic films 51, 54 and the total reflection film 55 interposed therebetween is
The range is not limited to the above range, and is usually set in the range of 50 to 300 μm.
【0040】結像レンズ4は、その縦色収差量による青
色光の結像位置が緑色光の結像位置と赤色光の結像位置
のほぼ中間点に位置するように構成することによって、
多重ダイクロイックミラーの二つの透明膜の厚さを同一
にすることができ、受光素子の列間も同一ピッチのもの
が使用できる。The image forming lens 4 is constructed so that the image forming position of the blue light due to the amount of longitudinal chromatic aberration is located approximately at the midpoint between the image forming position of the green light and the image forming position of the red light.
The two transparent films of the multiple dichroic mirror can be made to have the same thickness, and the columns of the light receiving elements having the same pitch can be used.
【0041】なお、本実施例のカラー画像読取装置にお
いては、結像レンズ4の色収差に合わせて、色分解した
G、B、R成分光の光路長差を調整したが、逆に、色分
解系のG(緑色)成分光とB(青色)成分光とR(赤
色)成分光の光路長差に合わせて結像レンズ4の色収差
の設計をする事も可能であり、この方法による方が設計
の自由度はより高まる。In the color image reading apparatus of this embodiment, the optical path length difference of the color-separated G, B, and R component light is adjusted according to the chromatic aberration of the imaging lens 4, but the color separation is reversed. It is also possible to design the chromatic aberration of the imaging lens 4 in accordance with the optical path length difference between G (green) component light, B (blue) component light and R (red) component light of the system. The degree of freedom in design is increased.
【0042】たとえば、光路長がR,G,Bの各成分光
の順に短い結像レンズを用いると、多重ダイクロイック
ミラーの表面でB成分光を反射することができる。この
ため、B成分光の吸収を少なくでき、B成分光の少ない
光源を有効に使用することができる。For example, by using an image forming lens whose optical path lengths are short in the order of R, G, and B component light, the B component light can be reflected on the surface of the multiple dichroic mirror. Therefore, the absorption of the B component light can be reduced, and a light source with a small B component light can be effectively used.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明のカラー画像読取装置によれば、
色収差のある結像レンズを用いた場合であっても、色分
解した各色の光束の光路長を結像レンズの縦色収差量に
合わせて色分解手段で相殺することができ、複数の光線
全てを受光素子上の複数の一次元画素列上にそれぞれ正
確に焦点を合わせることができる。これによって、カラ
ー画像読取装置の読み取り性能を向上させることがで
き、色ずれの少ない読み取りを行える。また、結像レン
ズの設計製造が容易となり、装置全体のコストダウンが
可能となる。According to the color image reading apparatus of the present invention,
Even when an imaging lens with chromatic aberration is used, the optical path length of the color-separated light flux of each color can be canceled by the color separation means in accordance with the longitudinal chromatic aberration amount of the imaging lens, and all of the plurality of light rays can be canceled out. It is possible to accurately focus on each of the plurality of one-dimensional pixel rows on the light receiving element. As a result, the reading performance of the color image reading device can be improved, and reading with less color misregistration can be performed. Further, the design and manufacture of the imaging lens can be facilitated, and the cost of the entire device can be reduced.
【図1】 本発明の一実施例を示すカラー画像読取装置
の側面図である。FIG. 1 is a side view of a color image reading apparatus showing an embodiment of the present invention.
【図2】 本実施例における受光素子の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a light receiving element in this embodiment.
【図3】 本実施例における多重ダイクロイックミラー
の傾き角度θと光路長のシフト量及びビーム分離幅の関
係を示す相関図である。FIG. 3 is a correlation diagram showing the relationship between the tilt angle θ of the multiple dichroic mirror, the shift amount of the optical path length, and the beam separation width in the present embodiment.
【図4】 本実施例における三原色GBR成分光の結像
位置とMTF値との関係を示す相関図である。FIG. 4 is a correlation diagram showing a relationship between an image formation position of GBR component light of three primary colors and an MTF value in the present embodiment.
【図5】 多重ダイクロイックミラーにおける光路長を
説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an optical path length in a multiple dichroic mirror.
【図6】 従来のカラー画像読取装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional color image reading device.
【図7】 従来のカラー画像読取装置の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional color image reading device.
【図8】 従来のカラー画像読取装置の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional color image reading device.
1…光源、2…プラテンガラス、3…原稿、4…結像レ
ンズ、5…多重ダイクロイックミラー、6…受光素子、
7…光軸、41,42,43…結像位置、51,54…
ダイクロイック膜、52,53…透明層、55…全反射
膜、61,62,63…一次元画素列1 ... Light source, 2 ... Platen glass, 3 ... Original, 4 ... Imaging lens, 5 ... Multiple dichroic mirror, 6 ... Light receiving element,
7 ... Optical axis, 41, 42, 43 ... Imaging position, 51, 54 ...
Dichroic film, 52, 53 ... Transparent layer, 55 ... Total reflection film, 61, 62, 63 ... One-dimensional pixel array
Claims (2)
結像レンズと、 所定の間隔で平行に設けた第1の一次元画素列と第2の
一次元画素列とを有する受光素子と、 平行平面を有する透明層の両平面に、第1の色成分光を
選択的に反射する第1の反射膜とこの第1の反射膜を透
過した光から少なくとも一部の特定色成分光を第2の色
成分光として反射する第2の反射膜とを各々有し、この
第1の反射膜と第2の反射膜とにより前記結像レンズに
より集光された原稿からの反射光を前記第1の色成分光
と第2の色成分光とに分光して反射し、前記受光素子の
第1の一次元画素列と第2の一次元画素列とに各々結像
させる色分解手段とを備え、 前記結像レンズと前記受光素子との間における前記第1
の色成分光と第2の色成分光との各光路の長さを、各々
前記結像レンズの前記第1の色成分光に対する第1の焦
点距離と第2の色成分光に対する第2の焦点距離とする
ことを特徴とするカラー画像読取装置。1. A light source, an imaging lens for collecting reflected light from a document illuminated by the light source, a first one-dimensional pixel array and a second one-dimensional pixel arranged in parallel at a predetermined interval. At least one of a light receiving element having columns and a first reflecting film that selectively reflects the first color component light on both planes of the transparent layer having parallel planes, and at least one of the light transmitted through the first reflecting film. And a second reflection film for reflecting the specific color component light of the part as a second color component light, respectively, and the light is condensed by the imaging lens by the first reflection film and the second reflection film. The reflected light from the document is split into the first color component light and the second color component light and reflected, and is reflected by the first one-dimensional pixel row and the second one-dimensional pixel row of the light receiving element, respectively. Color separation means for forming an image, and the first image sensor between the image forming lens and the light receiving element.
The lengths of the respective optical paths of the color component light and the second color component light are respectively defined by a first focal length of the imaging lens for the first color component light and a second focal length for the second color component light. A color image reading device having a focal length.
結像レンズと、 平面上に所定の間隔で平行に設けた第1の一次元画素列
と第2の一次元画素列とを有する受光素子と、 前記結像レンズの光軸に対して、前記結像レンズが有す
る前記第1の色成分光に対する第1の焦点距離と第2の
色成分光に対する第2の焦点距離との両焦点間の距離と
前記受光素子の所定の間隔との比率に基づく所定の角度
をなすように配置され、平行平面を有する透明層の両平
面に、第1の色成分光を選択的に反射する第1の反射膜
とこの第1の反射膜を透過した光から少なくとも一部の
特定色成分光を第2の色成分光として反射する第2の反
射膜とを各々有し、前記透明層の厚さを前記所定角度と
前記受光素子の所定の間隔とに基づいて設定した色分解
手段とを備え、 前記受光素子の平面を、前記色分解手段により反射され
た前記結像レンズにより集光された原稿からの反射光を
垂直に受光するように配置し、前記結像レンズにより集
光された原稿からの反射光を前記第1の色成分光と第2
の色成分光とに分光して前記受光素子の前記第1の一次
元画素列と第2の一次元画素列とに各々結像することを
特徴とするカラー画像読取装置。2. A light source, an imaging lens for condensing reflected light from a document illuminated by the light source, a first one-dimensional pixel array and a second one-dimensional pixel array arranged in parallel on a plane at a predetermined interval. A light-receiving element having a one-dimensional pixel array; a first focal length for the first color component light and a second focal length for the second color component light, which the imaging lens has, with respect to the optical axis of the imaging lens; The first color component is formed on both planes of the transparent layer having parallel planes, which are arranged so as to form a predetermined angle based on the ratio between the distance between the two focal points and the predetermined distance of the light receiving element. A first reflective film that selectively reflects light, and a second reflective film that reflects at least a part of the specific color component light as the second color component light from the light that has passed through the first reflective film, respectively. The thickness of the transparent layer is set based on the predetermined angle and the predetermined distance between the light receiving elements. Fixed color separation means, and the flat surface of the light receiving element is arranged so as to vertically receive the reflected light from the document condensed by the imaging lens reflected by the color separation means. The reflected light from the original collected by the image lens is combined with the first color component light and the second light.
Of the color component light and forms an image on each of the first one-dimensional pixel row and the second one-dimensional pixel row of the light receiving element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5111818A JPH06326833A (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Color picture reader |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5111818A JPH06326833A (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Color picture reader |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06326833A true JPH06326833A (en) | 1994-11-25 |
Family
ID=14570936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5111818A Pending JPH06326833A (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Color picture reader |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06326833A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7180642B2 (en) | 2001-05-25 | 2007-02-20 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging lens, image reader using the lens, and imaging apparatus using the image reader |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP5111818A patent/JPH06326833A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7180642B2 (en) | 2001-05-25 | 2007-02-20 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging lens, image reader using the lens, and imaging apparatus using the image reader |
US7884979B2 (en) | 2001-05-25 | 2011-02-08 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging lens, image reader using the lens, and imaging apparatus using the image reader |
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