JPH0846748A - カラー画像読取装置 - Google Patents

カラー画像読取装置

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Publication number
JPH0846748A
JPH0846748A JP6194953A JP19495394A JPH0846748A JP H0846748 A JPH0846748 A JP H0846748A JP 6194953 A JP6194953 A JP 6194953A JP 19495394 A JP19495394 A JP 19495394A JP H0846748 A JPH0846748 A JP H0846748A
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JP
Japan
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color
prism
light
diffraction grating
color image
Prior art date
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Application number
JP6194953A
Other languages
English (en)
Inventor
Takehiko Nakai
中井  武彦
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各次数の回折光の波長の違いによる結像位置
のズレに起因する受光素子面上におけるボケの発生を防
止し、R,G,Bの3つの色光でカラー画像を高精度に
読取ること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により入射光束を
3つの色光に色分解する1次元ブレーズド回折格子より
成る色分解手段3を介して3つのラインセンサーを同一
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1次元ブレーズド回
折格子からの±1次各回折光の光路中で他の次数の回折
光と分離できる位置に異なる分散をもつ少なくとも2つ
のプリズムを有するプリズム部9,11を設け、該1次
元ブレーズド回折格子により色分解された各色光の波長
の違いにより生じる該受光手段面上における結像位置の
ズレを補正したこと。

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
で色分解された各次数の回折光の波長の違いにより生じ
る集光位置(結像位置)のズレに起因する色ボケを補正
する補正手段を適切に設定することにより、その色ボケ
を許容範囲内に抑え、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
学系を介してラインセンサー(CCD)面上に結像させ
ると共に、該原稿を副走査方向にライン走査し、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、例えば特開平2−
214370号公報で提案されている。
【0003】図8、図9は同公報で提案されているカラ
ー画像読取装置の要部平面図(主走査断面図)と要部側
面図(副走査断面図)である。
【0004】同公報では原稿面81上のカラー画像を該
原稿面81と結像光学系82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、該カラ
ー画像からの光束を結像光学系82により集光し、1次
元ブレーズド回折格子83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読取手段(モノリシック
3ラインセンサー)84としてのラインセンサー85,
86,87面上に結像させている。そして読取手段84
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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に色分解手段とし
て1次元ブレーズド回折格子を用いた場合、該回折格子
で分光分離された各次数の回折光(±1次回折光)は、
その回折光の波長の違いにより受光手段面上での集光位
置(結像位置)がズレ、このズレに相当する色ボケが発
生するという問題点がある。
【0006】この±1次回折光のボケを減じる為には各
次数の回折光の波長領域を狭帯域にすれば良いが、やみ
くもに波長域を狭くすることは色再現性を悪化させるこ
とになり、カラー画像読取装置としては望ましくない。
【0007】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、該回折格子により色分解された各
色光(回折光)の波長の違いにより生じる集光位置(結
像位置)のズレを補正する補正手段を利用することによ
り、色分解し分離された各色光における結像位置のズレ
を補正し、色ボケを許容範囲内に抑え、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。
【0008】
【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、 (1−イ)カラー画像を結像光学系により入射光束を3
つの色光に色分解する1次元ブレーズド回折格子より成
る色分解手段を介して3つのラインセンサーを同一基板
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1次元ブレーズド回折格子
からの±1次各回折光の光路中で他の次数の回折光と分
離できる位置に異なる分散をもつ少なくとも2つのプリ
ズムを有するプリズム部を設け、該1次元ブレーズド回
折格子により色分解された各色光の波長の違いにより生
じる該受光手段面上における結像位置のズレを補正した
ことを特徴としている。
【0009】特に前記1次元ブレーズド回折格子からの
0次回折光の光路中に補正ガラスを設け、前記プリズム
部を±1次各回折光の光路中に設けたことによって生じ
る結像位置のズレを補正したことや、前記補正ガラスの
材質は前記プリズム部を構成する2つのプリズムのうち
一方のプリズムの材質と同一材質より成り、かつ該プリ
ズムと一体的に構成されていることや、前記補正ガラス
とプリズムとが一体的に構成された光学素子と、前記プ
リズム部を構成する他のプリズムとは貼り合わされ一部
材で構成されていることや、前記プリズム部を構成する
2つのプリズムの分散の差をΔνdとしたとき、該分散
の差Δνdは15以上であること等を特徴としている。
【0010】(1−ロ)カラー画像を結像光学系により
入射光束を3つの色光に色分解する1次元ブレーズド回
折格子より成る色分解手段を介して3つのラインセンサ
ーを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1次元ブレー
ズド回折格子により色分解された各色光の波長の違いに
より生じる該受光手段面上における結像位置のズレを補
正する補正手段を該受光手段面近傍に設けると共に、該
補正手段は該1次元ブレーズド回折格子からの±1次各
回折光の光路中で他の次数の回折光と分離できる位置に
異なる分散をもつ少なくとも2つのプリズムを有するプ
リズム部と、該1次元ブレーズド回折格子からの0次回
折光の光路中に該プリズム部を±1次各回折光の光路中
に設けたことによって生じる結像位置のズレを補正する
補正ガラスと、を有していることを特徴としている。
【0011】特に前記補正ガラスの材質は前記プリズム
部を構成する2つのプリズムのうち一方のプリズムの材
質と同一材質より成り、かつ該プリズムと一体的に構成
されていることや、前記補正ガラスとプリズムとが一体
的に構成された光学素子と、前記プリズム部を構成する
他のプリズムとは貼り合わされ一部材で構成されている
ことや、前記プリズム部を構成する2つのプリズムの分
散の差をΔνdとしたとき、該分散の差Δνdは15以
上であること等を特徴としている。
【0012】
【実施例】図1は本発明の実施例1の要部側面図(副走
査断面図)、図2は図1に示した補正手段の要部構成図
である。
【0013】図中、1は原稿面であり、カラー画像が形
成されている。
【0014】2は結像光学系であり、カラー画像に基づ
く光束を後述する色分解手段としての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。
【0015】色分解手段3は透過型の1次元ブレーズド
回折格子(以下単に「回折格子」ともいう。)より構成
しており、入射光束を透過回折させて3ラインセンサー
4の画素の並び方向(主走査方向)と直交する方向(副
走査方向)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透過回折させている。
同図では+1次回折光でR色光、0次回折光でG色光、
−1次回折光でB色光を得ている。
【0016】受光手段(読取手段)4は3つのラインセ
ンサー(CCD)5,6,7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。尚、各ラインセンサー5,6,7
のライン間隔は色分解手段3の色分解方向に対応し各々
異なった値に設定している。
【0017】8は補正手段(貼り合わせプリズム)であ
り、後述するように第1,第2,第3のプリズム部の3
つのプリズム部9,10,11とを接合して全体として
平行平面板の一部材で構成しており、1次元ブレーズド
回折格子3で色分解された±1次回折光(色光)と0次
回折光(色光)とが空間的に完全に分離された領域に設
けており、各次数の回折光の波長の違いにより発生する
副走査方向の集光位置(結像位置)のズレを補正してい
る。
【0018】この補正手段8の一要素を構成する第1の
プリズム部9は互いに異なる分散をもつ2つのプリズム
9a,9bを有し、回折格子3からの−1次回折光の光
路中で他の次数の回折光と分離できる位置に設けてい
る。同様に第3のプリズム部11は互いに異なる分散を
もつ2つのプリズム11a,11bを有し、回折格子3
からの+1次回折光の光路中で他の次数の回折光と分離
できる位置に設けている。プリズム9aとプリズム11
aは同一材質、プリズム9bとプリズム11bは同一材
質より成っている。
【0019】第2のプリズム10は1つの平行平面板よ
り成っている。この第2のプリズム10は回折格子3か
らの0次回折光の光路中に設けて第1,第3のプリズム
部9,11を±1次各回折光の光路中に設けたことによ
って生じる結像位置のズレを補正する補正ガラス10a
として用いている(尚、本実施例では第1,第3のプリ
ズム部9,11をそれぞれ2つのプリズムより構成して
いるが、3つ以上であっても良い)。
【0020】第1のプリズム部9を構成する2つのプリ
ズム9a,9bの分散の差をΔνdとしたとき、該分散
の差Δνdが15以上となるように構成している(尚、
望ましくは15<Δνd<40となるように構成するの
が良い)。
【0021】同様に第3のプリズム部11を構成する2
つのプリズム11a,11bの分散の差をΔνdとした
とき、該分散の差Δνdが15以上となるように構成し
ている(尚、望ましくは15<Δνd<40となるよう
に構成するのが良い)。
【0022】又、第1のプリズム部9と第3のプリズム
部11は第2のプリズム部10に対して異なる分散特性
を有している。
【0023】尚、本実施例において第2のプリズム部1
0(補正ガラス10a)は第1,第3のプリズム部9,
11をそれぞれ構成する2つのプリズム9a,9b、1
1a,11bのうち一方のプリズムの材質と同一として
一体構成しても良い。
【0024】本実施例では補正ガラス10aと一体的に
構成されたプリズム9b,11bが第1のプリズム部9
及び第3のプリズム部11と第2のプリズム部10との
一要素として兼用している。又補正ガラス10aは該補
正ガラス10aと一体的に構成されたプリズム9b,1
1bの材質と同一材質より成り、これより1つの光学素
子20を構成している。
【0025】又、本実施例では光学素子20と、第1,
第3のプリズム部9,11をそれぞれ構成する他のプリ
ズム9a,11aとを貼り合わして一部材で構成してい
る。
【0026】尚、本実施例では第1のプリズム部9と第
3のプリズム部11とを同一材質で、かつ同一形状より
形成しているが、この材質及び形状は特に限定はしな
い。これは第1のプリズム部9と第2のプリズム部10
及び第2のプリズム部10と第3のプリズム部11の貼
り合わせ部のプリズム角θについても同様である。
【0027】本実施例ではこのような構成により原稿面
1上のカラー画像を該原稿面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。そしてカラー画像からの光束を結像光
学系2により集光し、1次元ブレーズド回折格子3を介
して3つの色光に色分解した後に補正手段8を介して各
色像を各々対応するラインセンサー5,6,7面上に結
像させている。そして受光手段(モノリシック3ライン
センサー)4により各々の色光に基づくカラー画像をデ
ジタル的に読み取っている。
【0028】本実施例における1次元ブレーズド回折格
子3はApplled Optics誌、第17巻、第
15号、2273〜2279ページ(1978年8月1
日号)に示されているように該回折格子3により透過回
折された光束を−1次光、0次光、そして+1次光の3
方向に分離し、結像光学系による集束球面波の光束とし
て各々ラインセンサー面上に結像している。図3はこの
透過型の1次元ブレーズド回折格子3の一部分の形状を
示した要部概略図である。
【0029】本実施例で用いる1次元ブレーズド回折格
子3の格子ピッチPはP=120μm、該回折格子3か
ら結像面(受光手段面)4までの距離LはL=44m
m、±1次各回折光の波長λ+1,λ-1は各々λ+1=59
0±50nm、λ-1=460±40nm程度で設定して
いる。
【0030】この1次元ブレーズド回折格子は、前述の
如くその光学性質により透過回折された各次数の回折光
のうち±1次各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てくる。
【0031】従って、結像面への集光位置(到達位置)
XはX=L・tanα(ここでα=sin-1・mλ/
P)から±1次各回折光の集光位置でのにじみ量は各々
Δx+1=36.7μm、Δx-1=29.3μmとなる。
これはラインセンサーの画素サイズが7μm〜10μm
程度であることを考えると到底許容できないレベルであ
る。尚0次回折光は回折格子が単なる平行平面板として
作用する為、±1次各回折光で発生する集光位置のズレ
は生じない。
【0032】そこで本実施例においては前述した3つの
プリズム部9,10,11より成る補正手段8を1次元
ブレーズド回折格子3で色分離された±1次各回折光
(色光)と0次回折光(色光)とが空間的に完全に分離
された領域に設けることにより、該回折格子3により色
分解された各色光の波長の違いにより生じる該受光手段
4面上における集光位置(結像位置)のズレを補正し、
これによりにじみ量を許容範囲内に抑えている。
【0033】特に1次元ブレーズド回折格子3からの±
1次各回折光の光路中で他の次数の回折光と分離できる
位置に異なる分散をもつ2つのプリズムを有するプリズ
ム部9,11を設けたことにより、該回折格子3での波
長による回折角の相違を2つのプリズムの分散の違いに
よる波長による屈折角の相違で減少させている。
【0034】即ち、本実施例においては回折格子3によ
り分光分離された各次数の回折光のうち−1次回折光は
第1のプリズム部9により集光位置のズレを補正し、ラ
インセンサー7面上に正確に入射するようにしている。
同様に+1次回折光は第3のプリズム部11により集光
位置のズレを補正し、ラインセンサー5面上に正確に入
射するようにしている。又0次回折光は第2のプリズム
部10を通過してラインセンサー6面上に入射してい
る。ここで0次回折光においては前述の如く回折格子3
は単なる平行平面板として作用する為、±1次各回折光
で発生する集光位置のズレは生じないが第1、第3のプ
リズム部9,11を配置したことによる±1次各回折光
のピント移動に対応させる為、第2のプリズム部10を
通過させている。これにより各色光におけるピント合わ
せを行なっている。
【0035】ここで各プリズム部を構成するプリズムと
しては、例えばVC78(nd=1.66910、νd
=55.2)とBasF12(nd=1.66998、
νd=39.2)等が挙げられる。この2つのプリズム
の分散の差ΔνdはΔνd=16.2となる。プリズム
厚を0.8mm、補正手段8から結像面4までの距離を
0.8mm、プリズム角θを65°程度と設定した場
合、前述の±1次各回折光の到達位置(結像位置)での
にじみ量は各々10μm程度に減少させることができ
る。これはラインセンサーの開口によるMTFの劣化等
を考えて、にじみが3画素以下(ピクセルサイズ10μ
mの場合)なので画像処理等と併用すれば使用可能なレ
ベルとなる。
【0036】又、更にプリズム角θを大きくするか、あ
るいは分散の差Δνdを大きくすれば、にじみ量は更に
補正され画像処理等を用いなくとも良好なる光学性能を
得ることができる。
【0037】尚、各プリズム部9,11を構成する分散
の異なる2つのプリズムの屈折率差Δndは小さいこと
が望ましく、例えば屈折率差ΔndをΔnd<0.02
となるように構成することが良い。この2つのプリズム
の屈折率差が大きいとプリズムの貼り合わせ面で屈折が
生じ分散の差による補正の効果が得にくくなるので良く
ない。
【0038】ここで上記に示した各プリズム部の分散特
性の組み合わせについて考えた場合、その組合わせは図
4、図5に示す2通りが挙げられる。図4、図5は各々
本実施例の回折格子から受光手段面(結像面)までの要
部概略図である。
【0039】図4、図5において第1,第2,第3のプ
リズム部9,10,11のアッベ数を各々順にν3,ν
2,ν1としたとき、図4ではν2>ν1で、かつν2
>ν3となるように補正手段8を構成しており、又図5
ではν2<ν1で、かつν2<ν3となるように補正手
段8を構成している。本実施例においては図4、図5の
どちらの構成を用いても両者には差がなく、色のにじみ
量を軽減させることができる。
【0040】図6は本発明の実施例2の受光手段周辺の
要部概略図である。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。
【0041】前述の実施例1では補正手段8を各次数の
回折光が完全に分離する位置に設けたが、実際の構成を
考えた場合、受光手段(3ラインセンサー)4面上の各
回折光の分離距離は0.2mm程度であり、又副走査方
向の光束の明るさとしてもF/5〜F/10との間に設
定されている。このことから各次数の回折光が完全に分
離される位置は受光手段4面から1mm前後となる。
【0042】そこで本実施例では同図に示すように受光
手段4を保護するカバーガラスの代わりに前述した構成
より成る補正手段8を用いれば配置的にも何ら問題な
く、又受光手段4との相対的なアライメント精度も向上
させることができる。更には装置全体の簡素化が図れ、
かつ組立調整も容易にすることができる。
【0043】図7は本発明の実施例3の受光手段周辺の
要部概略図である。同図において図6に示した要素と同
一要素には同符番を付している。
【0044】前述の実施例2では補正手段を配置する位
置の制約からカバーガラスの代わりに補正手段を用いた
が、実際の補正手段(プリズム部)の寸法は副走査断面
内でせいぜい2mm程度の幅があれば十分である。
【0045】そこで本実施例では同図に示すように補正
手段8をカバーガラス12の受光手段4側の面に接着し
た後に該カバーガラス12と受光手段4との相対位置を
出して密封する構成をとることによりユニット内での調
整機構を不用とし、生産性の向上を図っている。
【0046】尚、以上の各実施例においては補正手段を
構成する一要素としてプリズムを用いたが、前述のよう
に受光手段面上における集光位置(結像位置)のズレを
補正できる光学素子(例えばシリンドリカルレンズ等)
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。
【0047】又、各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たが、もちろ
ん反射型の1次元ブレーズド回折格子を用いても本発明
は前述の実施例と同様に適用することができる。
【0048】
【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介して
モノリシック3ラインセンサーより成る受光手段で読み
取る際、該回折格子で色分解された各回折光の波長の違
いにより生じる受光手段面上での結像位置(集光位置)
のズレを補正する補正手段を該1次元ブレーズド回折格
子で色分離された±1次回折光(色光)と0次回折光と
が空間的に完全に分離された領域に設けることにより、
該結像位置のズレに起因する副走査方向のボケを許容範
囲内に抑えることができ、かつ総合的な副走査方向の分
解能を良好に保持し、カラー画像を高精度に読取ること
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の要部側面図
【図2】 図1に示した補正手段の要部構成図
【図3】 透過型1次元ブレーズド回折格子の形状を示
す要部説明図
【図4】 本発明の実施例1の回折格子から受光手段ま
での要部概略図
【図5】 本発明の実施例1の回折格子から受光手段ま
での要部概略図
【図6】 本発明の実施例2の受光手段周辺の要部説明
【図7】 本発明の実施例3の受光手段周辺の要部説明
【図8】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部平
面図
【図9】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部側
面図
【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) 5,6,7 ラインセンサー 8 補正手段 9 第1のプリズム部 10 第2のプリズム部 11 第3のプリズム部 10a 補正ガラス 9a,9b,11a,11b プリズム 20 光学素子 12 カバーガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 27/00 27/10 H04N 1/04

Claims (9)

    【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入射光束
    を3つの色光に色分解する1次元ブレーズド回折格子よ
    り成る色分解手段を介して3つのラインセンサーを同一
    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1次元ブレーズド回折格子からの±1次各回折光の光
    路中で他の次数の回折光と分離できる位置に異なる分散
    をもつ少なくとも2つのプリズムを有するプリズム部を
    設け、該1次元ブレーズド回折格子により色分解された
    各色光の波長の違いにより生じる該受光手段面上におけ
    る結像位置のズレを補正し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1次元ブレーズド回折格子からの0
    次回折光の光路中に補正ガラスを設け、前記プリズム部
    を±1次各回折光の光路中に設けたことによって生じる
    結像位置のズレを補正した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】 前記補正ガラスの材質は前記プリズム部
    を構成する2つのプリズムのうち一方のプリズムの材質
    と同一材質より成り、かつ該プリズムと一体的に構成さ
    れていることを特徴とする請求項2のカラー画像読取装
    置。
  4. 【請求項4】 前記補正ガラスとプリズムとが一体的に
    構成された光学素子と、前記プリズム部を構成する他の
    プリズムとは貼り合わされ一部材で構成されていること
    を特徴とする請求項3のカラー画像読取装置。
  5. 【請求項5】 前記プリズム部を構成する2つのプリズ
    ムの分散の差をΔνdとしたとき、該分散の差Δνdは
    15以上であることを特徴とする請求項1のカラー画像
    読取装置。
  6. 【請求項6】 カラー画像を結像光学系により入射光束
    を3つの色光に色分解する1次元ブレーズド回折格子よ
    り成る色分解手段を介して3つのラインセンサーを同一
    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1次元ブレーズド回折格子により色分解された各色光
    の波長の違いにより生じる該受光手段面上における結像
    位置のズレを補正する補正手段を該受光手段面近傍に設
    けると共に、 該補正手段は該1次元ブレーズド回折格子からの±1次
    各回折光の光路中で他の次数の回折光と分離できる位置
    に異なる分散をもつ少なくとも2つのプリズムを有する
    プリズム部と、該1次元ブレーズド回折格子からの0次
    回折光の光路中に該プリズム部を±1次各回折光の光路
    中に設けたことによって生じる結像位置のズレを補正す
    る補正ガラスと、を有していることを特徴とするカラー
    画像読取装置。
  7. 【請求項7】 前記補正ガラスの材質は前記プリズム部
    を構成する2つのプリズムのうち一方のプリズムの材質
    と同一材質より成り、かつ該プリズムと一体的に構成さ
    れていることを特徴とする請求項6のカラー画像読取装
    置。
  8. 【請求項8】 前記補正ガラスとプリズムとが一体的に
    構成された光学素子と、前記プリズム部を構成する他の
    プリズムとは貼り合わされ一部材で構成されていること
    を特徴とする請求項7のカラー画像読取装置。
  9. 【請求項9】 前記プリズム部を構成する2つのプリズ
    ムの分散の差をΔνdとしたとき、該分散の差Δνdは
    15以上であることを特徴とする請求項6のカラー画像
    読取装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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