JPH0870371A - Color image reader - Google Patents

Color image reader

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Publication number
JPH0870371A
JPH0870371A JP6205152A JP20515294A JPH0870371A JP H0870371 A JPH0870371 A JP H0870371A JP 6205152 A JP6205152 A JP 6205152A JP 20515294 A JP20515294 A JP 20515294A JP H0870371 A JPH0870371 A JP H0870371A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
color
color image
image reading
color separation
Prior art date
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Pending
Application number
JP6205152A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Ichikawa
裕一 市川
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.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
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Publication of JPH0870371A publication Critical patent/JPH0870371A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain a color image reader which is capable of simultaneously reading the color image information of the same line and exactly focusing all the plural light beams in which the spectroscopic characteristic is uniform in all the areas in a main scanning direction and color separations are performed on plural line sensors with the same magnification. CONSTITUTION: A color image reader illuminates an original by a light source 1 and makes the reflected light from an original 3 form images on the different one-dimensional picture element columns 61, 62 and 63 of a light receiving element 6 for every wavelength component by an image formation lens 4 and a color separation means 5. The image formation lens 4 has the telecentric system optical characteristic set so that the main light beam of emitted light may be parallel to an optical axis. The color separation means 5 has plural color separation elements 5a and 5b in which dichroic films 513 and 523 reflecting only specified wavelength light and total reflection mirrors 511 and 521 are laminated via transparent layers 512 and 522.

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、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,
More specifically, the present invention relates to a reading device that reads 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原色に色分解
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 Conventionally, there has been known a color original reading device in which a color image is color-separated into three primary colors and the color-separated light in each wavelength region is photoelectrically converted by a light receiving element to be read.

【0003】例えば、図8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
11と、1チップ上に青色(青色)光、緑色(緑)光、
赤色(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. 8 uses an image forming lens 11 for forming an image of reflected light from an original 3 placed on a platen glass 2 by using a white light containing a desired wavelength region as a light source 1. And blue (blue) light, green (green) light on one chip,
A light receiving element 6 in which three one-dimensional pixel rows 61, 62, 63 set to have spectral sensitivity characteristics of three colors of red (red) light are arranged in the sub-scanning direction is provided, and color is obtained while scanning in the sub-scanning direction. It reads an image.

【0004】また、図9に示すように、光源1に所望波
長域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11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81,8
2、全反射ミラー83を透明層84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. 9, white light including the entire desired wavelength range is used for the light source 1, and in the optical path between the image forming lens 11 and the light receiving element 6 for forming an image of the reflected light from the original 3, Dichroic films 81, 8 that reflect only the desired wavelength range
2. A color separation means composed of a beam splitter 8 in which a total reflection mirror 83 is laminated via a transparent layer 84 is arranged, and the reflected light is color separated by the beam splitter 8 to form a plurality of one-dimensional pixel rows 61, 62, 63. A device for making an imaging sensor integrally provided with ... receive light is also known from Japanese Patent Laid-Open No. 3-201861.

【0005】また、図10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11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91,92、全反射ミラー93を透
明層94を介して積層したビームスプリッタ9、ダイク
ロイック膜101,102、全反射ミラー103を透明
層104を介して積層したビームスプリッタ10を用い
て平行光線に色分解し、複数のラインセンサ61,6
2,63・・・を一体に備えた撮像センサに受光させる
構成のものも、特開昭62−234106号公報、特開
平1−237619号公報、特開平2−180465号
公報記載により公知である。
Further, as shown in FIG. 10, 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 11 and the light receiving element 6 for forming an image of the reflected light from the original 3. ,
A beam splitter 9 in which dichroic films 91 and 92 and a total reflection mirror 93 are laminated via a transparent layer 94, a dichroic film 101 and 102, and a total reflection mirror 103 are a transparent layer 104 as color separation means for reflecting only a desired wavelength range. A plurality of line sensors 61 and 6 are color-separated into parallel rays by using a beam splitter 10 laminated via
A structure in which an image sensor including 2, 63, ... Is received is also known from the disclosures of JP-A-62-234106, JP-A-1-237619, and JP-A-2-180465. .

【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8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ブレにより色ズレが
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. 8, since the three line sensors 61, 62, 63 sequentially read, a delay memory is required to perform color processing of the color image in real time, and therefore the image is read. There is a problem that the processing becomes complicated and the cost becomes high. Further, it is difficult to obtain a clear image due to color shift due to mechanical scanning blur during sub scanning.

【0008】また、図9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
と、通常の結像レンズの特性上、三原色の光線の各々の
光路長が異なるために、各色成分毎の結像倍率が異な
り、その結果、主走査方向の結像倍率の誤差が生ずると
いう問題点がある。
Further, in the color image reading apparatus shown in FIG. 9, since the light path length of the light flux of each color is different, it is necessary to use an image forming lens having a sufficiently deep depth of focus in order to obtain a clear image. There are difficulties. In addition, 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, and the light-receiving sensitivity decreases, and due to the characteristics of an ordinary imaging lens, the light rays of the three primary colors are Since the optical path lengths are different, the image forming magnifications for the respective color components are different, and as a result, there is a problem in that an error occurs in the image forming magnification in the main scanning direction.

【0009】また、図10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、各色分
解素子の構成が複雑になると共に、各成分光が複数の層
を通過しなければならないため各成分光の光量の損失が
大きいという難点がある。
Further, in the color image reading apparatus shown in FIG. 10, the light path lengths of the light fluxes of the respective colors are equal, but the structure of each color separation element becomes complicated and each component light must pass through a plurality of layers. However, there is a disadvantage that the loss of the light amount of each component light is large.

【0010】また、図8、図9、図10に示すカラー画
像読取装置において、三原色の光線を複数のラインセン
サ61,62,63・・・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11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11の色収差を
全く無くするにはアポクロマート等のかなり高価なもの
を使用しなければならず現実的でない。
Further, in the color image reading apparatus shown in FIGS. 8, 9 and 10, it is preferable that the light beams of the three primary colors are accurately focused on the plurality of line sensors 61, 62, 63. Due to the influence of the chromatic aberration of the image lens 11, the rays of each color do not form an image on the same plane. As a countermeasure against this, it is conceivable to use a lens having a small chromatic aberration, but in order to eliminate the chromatic aberration of the imaging lens 11 in a desired wavelength region at all, a considerably expensive lens such as an apochromat must be used, which is not realistic. .

【0011】さらに、図9、図10に示すカラー画像読
取装置においては、色分解手段に多層干渉膜を利用した
ダイクロイック膜を用いるため、その色分解特性には画
角依存性があり、主走査方向の全域にわたり均一な分光
特性を得ることが困難であるという問題点がある。
Further, in the color image reading apparatus shown in FIGS. 9 and 10, since the dichroic film utilizing the multilayer interference film is used as the color separation means, the color separation characteristics have angle-of-view dependency and the main scanning. There is a problem that it is difficult to obtain uniform spectral characteristics over the entire area of the direction.

【0012】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、
主走査方向の全域において分光特性が均一で、かつ、色
分解した複数の光線全てを複数のラインセンサ上に同倍
率で正確に焦点を合わせることができるカラー画像読取
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 simultaneously read color image information on the same line, and
It is an object of the present invention to provide a color image reading device having uniform spectral characteristics in the entire area in the main scanning direction and capable of accurately focusing all of a plurality of color-separated light rays on a plurality of line sensors at the same magnification.

【0013】[0013]

【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、1チップ上に複数の一次元画素列を並
列して形成した受光素子と、前記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、該結像レ
ンズを通過した光を色分解し、各波長成分毎に異なる一
次元画素列上に結像させる色分解手段とを有してなるカ
ラー画像読取装置において、前記結像レンズは、射出光
の主光線が光軸に平行となるように設定されたテレセン
トリック系の光学特性を有するものであり、前記色分解
手段は、特定の波長光のみを反射するダイクロイック膜
と全反射ミラーとを透明層を介し積層された色分解素子
を複数有してなることを特徴とする。
A color image reading apparatus of the present invention comprises a light source, a light receiving element formed by arranging a plurality of one-dimensional pixel rows in parallel on one chip, and an original document illuminated by the light source. A color image having an image forming lens for condensing reflected light and color separation means for color separating the light passing through the image forming lens and forming an image on a different one-dimensional pixel array for each wavelength component. In the reading device, the imaging lens has a telecentric system optical characteristic in which the principal ray of the emitted light is set to be parallel to the optical axis, and the color separation means only emits light of a specific wavelength. It is characterized by comprising a plurality of color separation elements in which a dichroic film that reflects light and a total reflection mirror are laminated with a transparent layer in between.

【0014】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る結像レンズは、その軸上色収差により、緑色光の焦点
距離に対する青色光の焦点距離が短く、赤色光の焦点距
離が長いことを特徴とする。
Further, the imaging lens in the color image reading apparatus of the present invention is characterized in that due to the axial chromatic aberration, the focal length of blue light is short and the focal length of red light is long with respect to the focal length of green light. .

【0015】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る結像レンズは、その軸上色収差による青色光、緑色
光、赤色光に対する焦点距離がそれぞれ等間隔分だけ離
れていることを特徴とする。
Further, the image forming lens in the color image reading apparatus of the present invention is characterized in that the focal lengths for blue light, green light and red light due to the axial chromatic aberration are equal to each other.

【0016】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る色分解手段は、白色光を青色光と黄色光とに分離する
第1の色分解素子と、白色光を青緑色光と赤色光とに分
離する第2の色分解素子とを有することを特徴とする。
The color separation means in the color image reading apparatus of the present invention comprises a first color separation element for separating white light into blue light and yellow light, and white light into blue green light and red light. And a second color separation element that performs

【0017】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る色分解手段のダイクロイック膜と全反射ミラーとの間
の透明層の厚さは、前記結像レンズにおける各色光間の
焦点距離の差を補償するように設定されていることを特
徴とする。
Further, the thickness of the transparent layer between the dichroic film of the color separation means and the total reflection mirror in the color image reading apparatus of the present invention compensates for the difference in focal length between the color lights in the imaging lens. It is characterized by being set as follows.

【0018】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る受光素子は青色光用、緑色光用、赤色光用の三列の一
次元画素列を有する3ラインセンサであることを特徴と
する。
Further, the light receiving element in the color image reading apparatus of the present invention is a three-line sensor having three one-dimensional pixel rows for blue light, green light and red light.

【0019】[0019]

【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を
相殺す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、アポクロマート等の高価なレン
ズを使用することなく、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可能と
なる。また、結像レンズにテレセントリック系を用いて
いるため、主走査方向の全域において色分解の分光特性
が均一で、かつ、各色成分毎に異なる光路長としたとき
に問題となる倍率色収差の影響をなくすことができる。
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 as to offset the difference in the optical path length for each color component in the color separation means to offset the shift amount of the focal position due to the longitudinal chromatic aberration of the imaging lens. By setting the installation angle of the sensor, it becomes possible to accurately focus all of the plurality of color-separated light rays on the plurality of line sensors without using an expensive lens such as an apochromat. In addition, since a telecentric system is used for the imaging lens, the spectral characteristics of color separation are uniform over the entire area in the main scanning direction, and the effect of lateral chromatic aberration, which is a problem when different optical path lengths are used for each color component, It can be lost.

【0020】[0020]

【実施例】図1及び図2は、本発明のカラー画像読取装
置の実施例を示す光学系の平面図及び側面図である。
1 and 2 are a plan view and a side view of an optical system showing an embodiment of a color image reading apparatus of the present invention.

【0021】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、射出光の主光線が光軸に平行となる
ように設定されたテレセントリック系の光学特性を有す
る結像レンズ4で受光素子6上に結像される。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で
あり、二つの色分解素子5a,5bとからなる。色分解
素子5a,5bは、それぞれダイクロイック膜と全反射
膜が透明層を介し積層されたダイクロイックミラーであ
る。この色分解手段5で色分解された反射光は三原色に
分解され、撮像センサである受光素子6に入射する。先
に図2を参照して説明したように、受光素子6は、3列
の一次元画素列61,62,63を有し、色分解手段5
で三原色に分解された画像情報を3つの電気信号として
出力する。
In the figure, reference numeral 1 is a white slit light source whose emitted light flux includes almost the entire visible wavelength range, and 2 is a platen glass on which an original 3 is placed. The white light emitted from the light source 1 is a platen. The light passes through the glass 2 and is reflected by the original 3, and the reflected light is reflected on the light receiving element 6 by the imaging lens 4 having the telecentric system optical characteristics set so that the principal ray of the emitted light is parallel to the optical axis. It is imaged. Reference numeral 5 is a color separation means for separating the reflected light from the original 3 into information of the three primary colors, and is composed of two color separation elements 5a and 5b. The color separation elements 5a and 5b are dichroic mirrors in which a dichroic film and a total reflection film are laminated with a transparent layer in between. The reflected light color-separated by the color separation unit 5 is separated into the three primary colors and is incident on the light receiving element 6 which is an image sensor. As described above with reference to FIG. 2, the light receiving element 6 has three one-dimensional pixel rows 61, 62, 63, and the color separation means 5
The image information decomposed into the three primary colors is output as three electric signals.

【0022】上記テレセントリック系とは、入射瞳と射
出瞳のいずれかが無限遠に存在する光学系を意味する。
このテレセントリック系は、開口絞りを像空間,物空間
焦平面またはそれらに共役な位置に配置することによ
り、或いは、凸レンズ系の出射側に凸レンズ系からの出
射光を平行光に変換するコリメータレンズを配置した組
み合わせレンズを使用することにより実現できる。
The telecentric system means an optical system in which either the entrance pupil or the exit pupil exists at infinity.
In this telecentric system, an aperture stop is arranged in an image space, an object space focal plane, or a position conjugate with them, or a collimator lens for converting the light emitted from the convex lens system into parallel light is provided on the output side of the convex lens system. This can be realized by using the arranged combination lens.

【0023】実施例における結像レンズ4は、射出光の
主光線が光軸に平行となるように設定されたテレセント
リック系の光学特性を有し、結像レンズ4から射出され
た光線は全像長の範囲において同一角度条件で色分解手
段5に導かれる。したがって、原理的に分光特性が角度
依存性を持つダイクロイック膜を通過する際において
も、主走査方向の全域における分光特性は一定で均一な
ものとなる。また、結像レンズ4から受光素子6に至る
主光線が光軸に平行となるように設定されているため、
色分解手段5において各色成分毎に異なる光路長にて受
光素子6上に結像される場合においても、像倍率の変化
が生ずることなく、各色成分の像倍率は同一となり、各
色間の主走査方向の結像の倍率誤差がない。
The image forming lens 4 in the embodiment has a telecentric optical characteristic in which the principal ray of the emitted light is set to be parallel to the optical axis, and the light ray emitted from the image forming lens 4 is a full image. In the long range, the color separation means 5 is guided under the same angle condition. Therefore, even when the spectroscopic characteristics pass through the dichroic film, which theoretically has angle dependence, the spectroscopic characteristics in the entire area in the main scanning direction are constant and uniform. Further, since the chief ray from the imaging lens 4 to the light receiving element 6 is set to be parallel to the optical axis,
Even when an image is formed on the light receiving element 6 by the color separation means 5 with a different optical path length for each color component, the image magnification does not change and the image magnification of each color component is the same, and the main scanning between the colors is performed. There is no magnification error in imaging in the direction.

【0024】また、本実施例における結像レンズ4は、
色分解手段5内において色分解される青色光、緑色光、
赤色光がそれぞれ異なる光路を経ることを考慮し、各成
分光の光路長の差を相殺し、色分解された全ての色光が
受光素子6の同一平面上に焦点を結ぶように、予めその
縦色収差の量を調整して設計されたものである。その縦
色収差の調整量に関しては後に説明する。
Further, the imaging lens 4 in this embodiment is
Blue light, green light, which is color-separated in the color separation means 5,
Considering that red light passes through different optical paths, the difference in the optical path length of each component light is canceled out, and all the color-separated color lights are focused in advance on the same plane of the light receiving element 6 in advance. It is designed by adjusting the amount of chromatic aberration. The adjustment amount of the longitudinal chromatic aberration will be described later.

【0025】実施例における色分解手段5は、二組のダ
イクロイックミラー5a,5bとからなる。ダイクロイ
ックミラー5aは、ガラス基板510上に全反射膜51
1がコートされ、その上に透明層である所定の厚さの薄
板ガラス512を接着積層し、薄板ガラス512の表面
部に青色光成分を反射させるダイクロイック膜513が
コートされたものである。図3にダイクロイック膜51
3の分光特性を示す。また、ダイクロイックミラー5b
は、ガラス基板520上に全反射膜521がコートさ
れ、その上に透明層である所定の厚さの薄板ガラス52
2を接着積層し、薄板ガラス522の表面部に青緑(シ
アン)色光成分を反射させるダイクロイック膜523が
コートされたものである。図4にダイクロイック膜52
3の分光特性を示す。ここで、薄板ガラス512と薄板
ガラス522の厚さは、色分解される各色成分光の分離
幅と光路長を左右するものであり、厚さの設定に関して
は後に説明する。
The color separation means 5 in the embodiment comprises two sets of dichroic mirrors 5a and 5b. The dichroic mirror 5a has a total reflection film 51 on the glass substrate 510.
1 is coated, a thin glass plate 512 having a predetermined thickness, which is a transparent layer, is adhered and laminated thereon, and a dichroic film 513 for reflecting a blue light component is coated on the surface part of the thin glass plate 512. The dichroic film 51 is shown in FIG.
3 shows the spectral characteristics of No. 3. Also, the dichroic mirror 5b
Is a glass substrate 520 coated with a total reflection film 521, and a thin glass plate 52 having a predetermined thickness, which is a transparent layer, is formed thereon.
2 is adhered and laminated, and a dichroic film 523 for reflecting a blue-green (cyan) color light component is coated on the surface of a thin plate glass 522. The dichroic film 52 is shown in FIG.
3 shows the spectral characteristics of No. 3. Here, the thickness of the thin plate glass 512 and the thin plate glass 522 determines the separation width and the optical path length of each color component light to be color-separated, and the setting of the thickness will be described later.

【0026】ここで、ダイクロイックミラー5a,5b
の透明層である薄板ガラス512,522の厚さは、ダ
イクロイックミラー51,5bの面の光軸に対する傾き
角度および図2に示す受光素子6上の3列の一次元画素
列61,62,63間のピッチP1,P2により決定さ
れる。以下、ダイクロイックミラー5a,5bの透明層
である薄板ガラス512,522の厚さを求める手順に
ついて、図5、図6を参照して説明する。
Here, the dichroic mirrors 5a and 5b.
The thickness of the thin glass plates 512 and 522, which are transparent layers, is the tilt angle of the surface of the dichroic mirrors 51 and 5b with respect to the optical axis and the three-dimensional one-dimensional pixel rows 61, 62 and 63 on the light receiving element 6 shown in FIG. It is determined by the pitches P1 and P2 between them. The procedure for obtaining the thickness of the thin glass plates 512 and 522, which are the transparent layers of the dichroic mirrors 5a and 5b, will be described below with reference to FIGS.

【0027】ダイクロイックミラーの透明層(屈折率n
5 ,膜厚t3 )の厚さ、光束の入射角θ3 ,屈折角
θ4 、ビーム分離幅d2 の関係を図示すると図5に示す
ようになる。
Transparent layer of dichroic mirror (refractive index n
5 , the thickness t 3 ), the incident angle θ 3 of the light flux, the refraction angle θ 4 , and the beam separation width d 2 are shown in FIG.

【0028】ここで、ダイクロイックミラー5aの最上
面513で反射される青色成分光と全反射膜面511で
反射される黄色成分光とを考える。
Now, consider the blue component light reflected by the uppermost surface 513 of the dichroic mirror 5a and the yellow component light reflected by the total reflection film surface 511.

【0029】ダイクロイックミラー面に角度θ3 で点O
に入射した白色光のうち青色成分光は、面の垂線に対称
な角度θ3 ’で反射される一方、青色成分光以外の黄色
成分光は、屈折角θ4 にて屈折し次の面に向かう。この
とき、角度θ3 ,θ4 の関係は、屈折の公式n1 sin
θ3 =n5 sinθ4 で決定される。
A point O is formed on the surface of the dichroic mirror at an angle of θ 3.
Of the white light incident on, the blue component light is reflected at an angle θ 3 'which is symmetric with respect to the perpendicular of the surface, while the yellow component light other than the blue component light is refracted at the refraction angle θ 4 to the next surface. Go to At this time, the relationship between the angles θ 3 and θ 4 is defined by the refraction formula n 1 sin
It is determined by θ 3 = n 5 sin θ 4 .

【0030】点Oで屈折した黄色成分光は、点Pにて角
度θ4 ’(=−θ4 )で全反射され、点Qから屈折角θ
3 ’(=−θ3 )にて出射し、最初の面で反射された青
色成分光と間隔d2 を隔てて平行に進む。
The yellow component light refracted at the point O is totally reflected at an angle θ 4 '(= -θ 4 ) at the point P, and the refraction angle θ from the point Q.
3 'emitted by (= - [theta] 3), travels in parallel across a blue component light and distance d 2 which is reflected at the first surface.

【0031】ここで、d2 はOQ・cosθ3 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
3 ・tanθ4 であるから、d2 =2・t3 ・tanθ
4 ×cosθ3 となる。
Here, d 2 is represented by OQ · cos θ 3 . 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 3 · tan θ 4 , d 2 = 2 · t 3 · tan θ
4 × cos θ 3 .

【0032】青色成分光が点Oから点Rに達するまでの
光路長と、黄色成分光が点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 blue component light from the point O to the point R and the optical path length of the yellow component light from the point O to the point P to the point Q, that is, The optical path length difference ΔL converted into a vacuum is represented by the following equation.

【0033】 ΔL={(OP+PQ)/n5 }−(OR/n4 ) ={(2t3 )/(n5 cosθ4 )} −{(2t3 ・tanθ4 ×sinθ3 )/n4 } (n4 :空気の屈折率,ここでは1とする) したがって、空気中の屈折率n4 =1,透明層ガラスの
屈折率n5 =1.517、光入射角θ3 =22.5度と
した場合、透明層ガラスの厚さt3 =166μmとすれ
ば、d2 =80μmとすることが出来る。このとき青色
成分光と黄色成分光の実効的な光路長差はΔL−193
μmとなる。
ΔL = {(OP + PQ) / n 5 }-(OR / n 4 ) = {(2t 3 ) / (n 5 cos θ 4 )}-{(2t 3 · tan θ 4 × sin θ 3 ) / n 4 } (n 4: refractive index of air, where a 1) Therefore, the refractive index n 4 = 1 in air, the refractive index n 5 = 1.517, the light incident angle theta 3 = 22.5 degrees transparent layer glass In this case, if the thickness t 3 of the transparent layer glass is 166 μm, then d 2 = 80 μm. At this time, the effective optical path length difference between the blue component light and the yellow component light is ΔL-193
μm.

【0034】次に、ダイクロイックミラー5aを反射し
た後にダイクロイックミラー5bの最上面523で反射
される青色成分光と、黄色成分光のうちの緑色成分光、
および全反射膜面521で反射される赤色成分光とを考
える。
Next, the blue component light reflected by the uppermost surface 523 of the dichroic mirror 5b after being reflected by the dichroic mirror 5a, and the green component light of the yellow component light,
Consider the red component light reflected by the total reflection film surface 521.

【0035】ダイクロイックミラー面に角度θ3 で点S
に入射した青色成分光と、角度θ3で点Oに入射した黄
色成分光のうちの緑色成分光は面の垂線に対称な角度θ
3 ’で反射される一方、黄色成分光のうちの緑色成分光
以外の赤色成分光は屈折角θ4 にて屈折し次の面に向か
う。このとき、角度θ3 ,θ4 の関係は、屈折の公式n
4 sinθ3 =n5 sinθ4 で決定される。
A point S is formed on the surface of the dichroic mirror at an angle θ 3.
The blue component light that is incident on and the green component light of the yellow component light that is incident on the point O at an angle θ 3 are at an angle θ that is symmetric with respect to the perpendicular of the surface.
While reflected at 3 ', the red component light other than the green component light of the yellow component light is refracted at a refraction angle θ 4 and goes to the next surface. At this time, the relationship between the angles θ 3 and θ 4 is as follows:
4 sin θ 3 = n 5 sin θ 4 is determined.

【0036】点Oで屈折した赤色成分光は、点Pにて角
度θ4 ’(=−θ4 )で全反射され、点Qから屈折角θ
3 ’(=−θ3 )にて出射し、最初の面で反射された緑
色成分光と間隔d2 を隔てて平行に進む(図6参照)。
The red component light refracted at the point O is totally reflected at the angle P 4 '(=-θ 4 ) at the point P, and the refraction angle θ from the point Q.
It is emitted at 3 ′ (= −θ 3 ), and travels in parallel with the green component light reflected on the first surface with an interval d 2 (see FIG. 6).

【0037】ここでも同様に、空気中の屈折率n4
1、透明層ガラスの屈折率n5 =1.517、光入射角
θ3 =22.5度とした場合、透明層ガラスの厚さt2
=166μmとすれば、d2 =80μmとすることが出
来る。
Here again, the refractive index in air n 4 =
1, the transparent layer glass has a refractive index n 5 = 1.517 and a light incident angle θ 3 = 22.5 degrees, the transparent layer glass has a thickness t 2.
= 166 μm, d 2 = 80 μm can be obtained.

【0038】したがって、前記の条件で二つのダイクロ
イックミラー5a,5bを反射した後の白色光は、それ
ぞれ80μmの間隔を隔てて青色成分光、緑色成分光、
赤色成分光に分離される。このとき、青色成分光に対す
る緑色成分光の実効的な光路長は約193μm長く、青
色成分光に対する赤色成分光の実効的な光路長は約38
6μm長くなる。
Therefore, the white light after being reflected by the two dichroic mirrors 5a and 5b under the above-mentioned conditions is separated by 80 μm from each other, and the blue component light, the green component light,
It is separated into red component light. At this time, the effective optical path length of the green component light with respect to the blue component light is about 193 μm long, and the effective optical path length of the red component light with respect to the blue component light is about 38 μm.
6 μm longer.

【0039】そこで、これらの条件に合わせるように結
像レンズ4の縦色収差量の設定を行なった。図7に本実
施例で用いた結像レンズの各色成分光に対する結像位置
とMTFの関係を示す。図から分かるように、緑色成分
光のMTFのピークを示す結像位置は、青色成分光のM
TFのピーク位置と赤色成分光のMTFのピーク位置と
のほぼ中間に位置しており、それぞれのピーク間の間隔
はおよそ0.2mmずつ離れている。このような結像レ
ンズ4とダイクロイックミラー5a,5bを組み合せる
ことにより、色分解手段5による各色成分光の光路長の
差による結像位置のずれを結像レンズ4の縦色収差量で
相殺することができ、色分解された緑色、青色、赤色の
三原色の各成分光を一次元画素列上に焦点がボケること
なく結像させることができる。
Therefore, the amount of longitudinal chromatic aberration of the imaging lens 4 is set so as to meet these conditions. FIG. 7 shows the relationship between the image forming position and the MTF for each color component light of the image forming lens used in this embodiment. As can be seen from the figure, the image forming position showing the peak of MTF of the green component light is M of the blue component light.
It is located approximately in the middle of the peak position of TF and the peak position of MTF of red component light, and the intervals between the respective peaks are separated by about 0.2 mm. By combining such an imaging lens 4 and the dichroic mirrors 5a and 5b, the shift of the imaging position due to the difference in the optical path length of each color component light by the color separation means 5 is offset by the amount of longitudinal chromatic aberration of the imaging lens 4. It is possible to form the separated color component light of the three primary colors of green, blue, and red on the one-dimensional pixel array without defocusing.

【0040】なお、実施例のカラー画像読取装置におい
ては、受光素子6上の一次元画素列61,62,63が
等間隔に並んだものを用いたが、色分解手段5の二つの
ダイクロイックミラー5a,5bの透明層ガラスの厚さ
512,522は独立に設定でき、また、結像レンズ4
の縦色収差量による各色成分の結像位置の間隔もある程
度調整することができるので、かならずしも受光素子6
上の一次元画素列が等間隔に並んでいなくてもよい。
In the color image reading apparatus of the embodiment, the one-dimensional pixel rows 61, 62, 63 on the light receiving element 6 are arranged at equal intervals, but two dichroic mirrors of the color separation means 5 are used. The thicknesses 512 and 522 of the transparent glass layers 5a and 5b can be independently set, and the imaging lens 4
Since the interval between the image forming positions of the respective color components can be adjusted to some extent depending on the amount of longitudinal chromatic aberration of the light receiving element 6
The upper one-dimensional pixel rows do not have to be arranged at equal intervals.

【0041】また、実施例のカラー画像読取装置におい
て結像レンズ4の縦色収差による各色成分の結像位置は
青色成分光,緑色成分光,赤色成分光の順となっている
が、この順とすることで、色分解手段5における青色成
分光の光量の損失を最小とすることができ、青色成分光
の少ない光源を有効に使用することができるという利点
がある。しかし、場合によっては緑色成分光、青色成分
光、赤色成分光の順、あるいは、緑色成分光、赤色成分
光、青色成分光の順とすることも可能である。
In the color image reading apparatus of the embodiment, the image forming positions of the respective color components due to the longitudinal chromatic aberration of the image forming lens 4 are in the order of blue component light, green component light and red component light. By doing so, there is an advantage that the loss of the amount of blue component light in the color separation means 5 can be minimized and a light source with a small amount of blue component light can be effectively used. However, in some cases, the order of the green component light, the blue component light, and the red component light, or the order of the green component light, the red component light, and the blue component light can be set.

【0042】[0042]

【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.

【0043】また、主走査方向の全域において均一な分
光特性を得ることができ、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る。
Further, uniform spectral characteristics can be obtained in the entire area in the main scanning direction, and the reading performance of the color image reading device can be improved.

【0044】更に、色分解した複数の光線全てを複数の
ラインセンサ上に同倍率で正確に焦点を合わせることが
できる。
Further, it is possible to accurately focus all of the plurality of color-separated light rays on the plurality of line sensors at the same magnification.

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

【図1】 本発明の実施例を示すカラー画像読取装置の
平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a color image reading apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例を示すカラー画像読取装置の
側面図である。
FIG. 2 is a side view of a color image reading apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図3】 実施例における青色反射用のダイクロイック
ミラーの分光特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing spectral characteristics of a blue reflection dichroic mirror in an example.

【図4】 実施例における青緑反射用のダイクロイック
ミラーの分光特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing spectral characteristics of a blue-green reflecting dichroic mirror in an example.

【図5】 実施例におけるダイクロイックミラーにおけ
る青色成分光と黄色成分光の光路長を説明する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating optical path lengths of blue component light and yellow component light in the dichroic mirror in the example.

【図6】 実施例におけるダイクロイックミラーにおけ
る青色成分光と黄色成分光と赤色成分光の光路長を説明
する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating optical path lengths of blue component light, yellow component light, and red component light in the dichroic mirror in the example.

【図7】 実施例における結像レンズにおける緑色,青
色,赤色の三原色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. 7 is a correlation diagram showing a relationship between image forming positions of green, blue and red component light components and MTF values in the image forming lens in the embodiment.

【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.

【図9】 他の従来のカラー画像読取装置の構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram of another conventional color image reading device.

【図10】 更に他の従来のカラー画像読取装置の構成
図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of still another conventional color image reading apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源、2…プラテンガラス、3…原稿、4…結像レ
ンズ、5…色分解手段、6…受光素子、7…光軸、51
3,523…ダイクロイック膜、512,522…透明
層、511,521…全反射膜、61,62,63…一
次元画素列
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Platen glass, 3 ... Original, 4 ... Imaging lens, 5 ... Color separation means, 6 ... Light receiving element, 7 ... Optical axis, 51
3, 523 ... Dichroic film, 512, 522 ... Transparent layer, 511, 521 ... Total reflection film, 61, 62, 63 ... One-dimensional pixel array

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 13/22 Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location // G02B 13/22

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、1チップ上に複数の一次元画素
列を並列して形成した受光素子と、前記光源により照明
された原稿からの反射光を集光させる結像レンズと、該
結像レンズを通過した光を色分解し、各波長成分毎に異
なる一次元画素列上に結像させる色分解手段とを有して
なるカラー画像読取装置において、 前記結像レンズは、射出光の主光線が光軸に平行となる
ように設定されたテレセントリック系の光学特性を有す
るものであり、 前記色分解手段は、特定の波長光のみを反射するダイク
ロイック膜と全反射ミラーとを透明層を介し積層された
色分解素子を複数有してなることを特徴とするカラー画
像読取装置。
1. A light source, a light-receiving element formed by arranging a plurality of one-dimensional pixel rows in parallel on one chip, an imaging lens for condensing reflected light from a document illuminated by the light source, and a combination thereof. In a color image reading device including color separation means for color-separating light passing through an image lens and forming an image on a different one-dimensional pixel array for each wavelength component, the imaging lens is The chief ray has optical characteristics of a telecentric system set so as to be parallel to the optical axis, the color separation means, a dichroic film that reflects only light of a specific wavelength and a total reflection mirror transparent layer. A color image reading apparatus comprising a plurality of color separation elements laminated through the above.
【請求項2】 前記結像レンズは、その軸上色収差によ
り、緑色光の焦点距離に対する青色光の焦点距離が短
く、赤色光の焦点距離が長いことを特徴とする請求項1
記載のカラー画像読取装置。
2. The image forming lens has a short focal length of blue light and a long focal length of red light with respect to a focal length of green light due to an axial chromatic aberration.
The described color image reading device.
【請求項3】 前記結像レンズは、その軸上色収差によ
る青色光、緑色光、赤色光に対する焦点距離がそれぞれ
等間隔分だけ離れていることを特徴とする請求項1記載
のカラー画像読取装置。
3. The color image reading apparatus according to claim 1, wherein the image forming lenses have equal focal distances for blue light, green light, and red light due to axial chromatic aberration. .
【請求項4】 前記色分解手段は、白色光を青色光と黄
色光とに分離する第1の色分解素子と、白色光を青緑色
光と赤色光とに分離する第2の色分解素子とを有するこ
とを特徴とする請求項1記載のカラー画像読取装置。
4. The color separation means includes a first color separation element that separates white light into blue light and yellow light, and a second color separation element that separates white light into bluish green light and red light. The color image reading apparatus according to claim 1, further comprising:
【請求項5】 前記色分解手段におけるダイクロイック
膜と全反射ミラーとの間の透明層の厚さが、前記結像レ
ンズにおける各色光間の焦点距離の差を相殺するように
設定されていることを特徴とする請求項1記載のカラー
画像読取装置。
5. The thickness of the transparent layer between the dichroic film and the total reflection mirror in the color separation means is set so as to cancel out the difference in focal length between the color lights in the imaging lens. The color image reading device according to claim 1, wherein
【請求項6】 前記受光素子は、青色光用、緑色光用、
赤色光用の三列の一次元画素列を有する3ラインセンサ
であることを特徴とする請求項1記載のカラー画像読取
装置。
6. The light receiving element is for blue light, green light,
The color image reading apparatus according to claim 1, wherein the color image reading apparatus is a three-line sensor having three one-dimensional pixel rows for red light.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101297959B1 (en) * 2011-12-20 2013-08-19 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Image reading apparatus

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