JPH09116692A - 導波路型画像読み取り装置 - Google Patents

導波路型画像読み取り装置

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JPH09116692A
JPH09116692A JP7267488A JP26748895A JPH09116692A JP H09116692 A JPH09116692 A JP H09116692A JP 7267488 A JP7267488 A JP 7267488A JP 26748895 A JP26748895 A JP 26748895A JP H09116692 A JPH09116692 A JP H09116692A
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JP
Japan
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light
waveguide
blue
type image
image reading
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Application number
JP7267488A
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English (en)
Inventor
Osamu Fujimoto
修 藤本
Kazuyuki Onishi
一幸 大西
Hideo Matsuda
英男 松田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カラーイメージ情報の読み取りができる安価な
画像読み取り装置の提供。 【解決手段】光導波路24の光出力端24bから出力さ
れる反射光を複数の光束に分割する境界面25等の光分
割手段を設けるか、原稿面Mに沿って複数並列配置され
たレンズ部2a,11aによって原稿面Mの各位置の反
射光を集光するマイクロレンズアレイ2,11に、R
(赤)、G(緑)、B(青)の各波長域の光を選択透過
させる蒸着膜6R,6G,6Bを備えさせることで、カ
ラーイメージ情報の読み取りを可能にした導波路型画像
読み取り装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機,
ファクシミリ,イメージスキャナ等に組み込まれて、原
稿を走査して画像データを電気信号に変換させて読み取
る導波路型画像読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、画像読み取り装置は、縮小型
画像読み取り装置と密着型画像読み取り装置という2種
類に大きく分けられる。
【0003】縮小型画像読み取り装置は縮小光学系およ
び小型のCCDを備えており、画像を縮小したうえで読
み取るように構成されている。密着型画像読み取り装置
は等倍光学系および原稿と同幅のCCDを備えており、
画像に密着して等倍のまま読み取るように構成されてい
る。
【0004】縮小型画像読み取り装置の概念図を図7に
示す。同図において、原稿面Mは直線状に配置された発
光ダイオード(以下「LED」という)アレイまたは蛍
光灯等の直線状の光源70により照明され、原稿面Mか
らの反射光をレンズ71によりCCD等の光電変換素子
アレイ72に縮小結像させ、光電変換素子アレイ72に
おいて原稿面Mのイメージ情報を時系列順に電気信号に
変換して出力している。
【0005】この縮小型画像読み取り装置の分解能は、
光電変換素子アレイ72の画素ピッチとレンズ性能によ
って決定され、読み取り分解能が400dpi(1イン
チ当たり400ドット)で、かつ読み取り幅が300m
mの条件では、原稿面Mから光電変換素子アレイ72ま
での距離(光路長)d1は約400〜550mmとな
る。
【0006】密着型画像読み取り装置の概念図を図8に
示す。同図において、光電変換素子アレイ73は、原稿
面Mの幅、すなわち、読み取り幅全体を覆うように配置
され、光源74で照明された原稿面Mからの反射光は直
接またはロッドレンズアレイ75を介して光電変換素子
アレイ73に入射され、ここで、反射光、すなわち、イ
メージ情報が電気信号に変換される。
【0007】密着型画像読み取り装置では、光電変換素
子アレイ73は読み取り幅全体を覆うように配置され、
光源74で照明された原稿面Mからの反射光は直接また
はロッドレンズアレイ75を介して光電変換素子アレイ
73に入射されるため、原稿面Mから光電変換素子73
までの距離(光路長)d2を小さくできるという特徴が
ある。
【0008】ところで、近年、デジタル複写機,ファク
シミリ,イメージスキャナ等の画像の読み取り需要の増
加とともに、カラーイメージ情報の読み取りができる画
像読み取り装置が要望されている。
【0009】このようなカラーイメージ情報の読み取り
は、従来から、上記した各画像読み取り装置において、
次のようにして達成されていた。すなわち、縮小型画像
読み取り装置では、CCD等の光電変換素子アレイ72
として、R・G・B用の3ラインの受光部を一体化した
カラーCCDを用いることで、カラーイメージ情報をR
GBの3色に色分解したうえで読み取り、読み取ったカ
ラーイメージ情報を電気信号に変換している。
【0010】また、密着型画像読み取り装置では、光学
変換素子アレイ73にRGBのフィルタを設けること
で、読み取ったカラーイメージ情報を色分解して電気信
号に変換している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにしてカラーイメージ情報の読み取りを可能にした従
来の画像読み取り装置には、次のような課題があった。
【0012】縮小型カラー画像読み取り装置では、カラ
ー情報の読み取りには、RGBといった複数色を精度良
く集光させる必要がある。しかしながら、縮小型画像読
み取り装置は、原稿面Mと光電変換素子アレイ(CCD
アレイ)72との間に長い光路長d1を必要とする構造
を備えており、このような長い光路長d1を有する構造
において、カラー画像の読み取りのために集光精度を高
めるには、組立時に非常に複雑な調整を行う必要があ
り、その分、製造に手間がかかってコストアップを招い
ていた。さらには、カラーイメージ情報の読み取りのた
めには、R・G・B用の3ラインの受光部を有するカラ
ーCCDや光学性能の高いレンズといったような高価な
部品を必要とし、その点でもコストアップを招いてい
た。
【0013】密着型カラー画像読み取り装置では、構造
上、原稿幅と同等の幅を有する大型の光電変換素子アレ
イ(CCDアレイ)73が必要となる。しかしながら、
このような大型の光電変換素子アレイ73では、光電変
換信号のS/N比が悪いうえに配線間に寄生容量が発生
しやすいために高速動作が困難であるという特徴があ
る。このような特徴を備えた密着型読み取り装置でカラ
ーイメージ情報の読み取りを行うには、光電変換素子ア
レイ73を駆動するのに非常に複雑な電子回路が必要と
なって、その分、装置のコストアップを招いていた。
【0014】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明は、最近、光学系に光導波路を用いた
導波路型画像読み取り装置が開発されており、この導波
路型画像型読み取り装置に着目して、次のように構成し
ている。
【0015】請求項1は、原稿面に沿って複数並列配置
されたレンズ部によって原稿面の各位置の反射光を集光
する集光部と、前記集光部が集光した前記反射光を光電
変換素子に導く光導波路とを有する導波路型画像読み取
り装置において、前記集光部は、特定の波長域の光を選
択透過させる選択透過手段を備えていることに特徴を有
している。
【0016】請求項2は、請求項1の導波路型画像読み
取り装置において、前記選択透過手段を、前記レンズ部
に形成されて特定の波長域の光だけを選択透過させるフ
ィルタ膜から構成したことに特徴を有している。
【0017】請求項3は、請求項1または請求項2記載
の導波路型画像読み取り装置において、前記選択透過手
段を、R(赤)の波長域光を選択的に透過させるR
(赤)選択透過手段と、G(緑)の波長域光を選択的に
透過させるG(緑)選択透過手段と、B(青)の波長域
光を選択的に透過させるB(青)選択透過手段とから構
成したことに特徴を有している。
【0018】請求項4は、請求項3記載の導波路型画像
読み取り装置において、前記R(赤)選択透過手段と、
前記G(緑)選択透過手段と、前記B(青)選択透過手
段とを順列繰り返して規則正しく前記レンズ部に設けた
ことに特徴を有している。
【0019】請求項5は、請求項3記載の導波路型画像
読み取り装置において、前記R(赤)選択透過手段を有
するR(赤)選択集光部と、前記G(緑)選択透過手段
を有するG(緑)選択集光部と、前記B(青)選択透過
手段を有するB(青)選択集光部とを積層配置したこと
に特徴を有している。
【0020】請求項6は、原稿面に沿って複数並列配置
されたレンズ部によって原稿面の各位置の反射光を集光
する集光部と、前記集光部が集光した前記反射光を光電
変換素子に導く光導波路とを有する導波路型画像読み取
り装置において、前記光導波路の光出力端から出力され
る前記反射光を複数の光束に分割する光分割手段を設け
たことに特徴を有している。
【0021】請求項7は、請求項6記載の導波路型画像
読み取り装置において、前記光分割手段を、前記光出力
端に設けられて前記光導波路の光軸に対して傾斜する境
界面から構成したことに特徴を有している。
【0022】請求項8は、請求項7記載の導波路型画像
読み取り装置において、前記境界面を前記光導波路の光
軸に沿って複数並列に形成するとともに、各境界面によ
って外部に分割出力される光束それぞれの出力方向を互
いに異ならせたことに特徴を有している。
【0023】請求項9は、請求項8記載の導波路型画像
読み取り装置において、前記境界面にハーフミラー膜を
形成したことに特徴を有している。
【0024】請求項10は、請求項6ないし請求項9の
いずれかに記載の導波路型画像読み取り装置において、
前記光分割手段を介して前記光電変換素子に出力される
各光束に含まれる特定の波長域の光を選択して透過ない
し反射させる導波路通過光選択手段を備えていることに
特徴を有している。
【0025】請求項11は、請求項7ないし請求項9の
いずれかに記載の導波路型画像読み取り装置において、
前記光分割手段を介して前記光電変換素子に出力される
各光束に含まれる特定の波長域の光を選択的に透過ない
し反射させる導波路通過光選択手段を備えており、か
つ、前記導波路通過光選択手段を、前記境界面上に形成
されて特定の波長域の光を選択的に反射するフィルタ膜
から構成したことに特徴を有している。
【0026】請求項12は、請求項10または請求項1
1記載の導波路型画像読み取り装置において、前記導波
路通過光選択手段を、R(赤)の波長域光を選択的に透
過ないし反射させるR(赤)導波路通過光選択手段と、
G(緑)の波長域光を選択的に透過ないし反射させるG
(緑)導波路通過光選択手段と、B(青)の波長域光を
選択的に透過ないし反射させるB(青)導波路通過光選
択手段とから構成したことに特徴を有している。
【0027】請求項13は、請求項9記載の導波路型画
像読み取り装置において、前記光分離手段を介して前記
光電変換素子に出力される各光束に含まれる特定の波長
域の光を選択的に反射させる導波路通過光選択手段を備
えているとともに、該導波路通過光選択手段を、R
(赤)の波長域光を選択的に反射させるR(赤)導波路
通過光選択手段と、G(緑)の波長域光を選択的に反射
させるG(緑)導波路通過光選択手段と、B(青)の波
長域光を選択的に反射させるB(青)導波路通過光選択
手段とから構成し、かつ原稿面に最も近接する前記境界
面から反射される光束に対して前記B(青)導波路通過
光選択手段を作用させるようにしたことに特徴を有して
いる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【0029】第一の実施の形態 図1は本発明の第1の実施の形態である導波路型画像読
み取り装置の平面図である。この導波路型画像読み取り
装置1はマイクロレンズアレイ2と導波路基板3とCC
Dアレイ4とを備えている。マイクロレンズアレイ2は
原稿面Mに対向して同幅に配置されるものであって、ガ
ラス基板上にイオン拡散法により複数のレンズ部2a
(2a1,2a2,…を総称)を形成することで構成され
ている。レンズ部2aは原稿面Mの幅およびこの導波路
型画像読み取り装置1の分解能に対応して構成されてお
り、この例では、分解能400dpiを維持するため
に、マイクロレンズアレイ2の原稿対向面に直径63.
5μmの球面レンズで計4720個並列配置されてい
る。
【0030】導波路基板3は互いに平行となって対向す
る入出射端面3a,3bを有している。そして、入射端
面3aには、その全幅にわたってマイクロレンズアレイ
2が取り付けられており、出射端面3bの幅方向中央部
には出射端面3bより狭幅となったCCDアレイ4が取
り付けられている。
【0031】また、導波路基板3は各レンズ部2aに対
応して同数(4720個)の光導波路5…を有してい
る。各光導波路5は入射端面3aから出射端面3bにわ
たって設けられており、断面視幅8μm×深さ8μmの
矩形状に形成されている。光導波路5はマイクロレンズ
アレイ2と同様イオン拡散法により導波路基板3上に形
成されている。
【0032】光導波路5の各光入射端5aは各レンズ部
2aに対向するように、レンズ部2a形成ピッチと同ピ
ッチ(63.5μmピッチ)に離間して入射端面3a全
幅にわたって配置されている。各レンズ部2aの焦点は
各光導波路5の光入射端5aの位置に設定されており、
直径63.5μmのレンズ部2aに入射した光は直径8
μmに縮小されて光入射端5aに入光するようになって
いる。
【0033】一方、各光導波路5の出射端5bはCCD
アレイ4を構成する図示しないCCD素子と出射端面3
bにおいて対向するように、CCD素子の形成ピッチ
(この例では14μm)と同ピッチに離間して出射端面
3bの幅方向中央部に並列配置されている。そして、光
導波路5の中途部5cは光入射端5aと光出射端5bと
を繋ぐように二度直角に屈曲されている。
【0034】導波路型画像読み取り装置1では、このよ
うに構成されることで、原稿面Mの反射光を光導波路5
によって縮小したうえでCCDアレイ4に導くようにな
っている。
【0035】この導波路型画像読み取り装置1はマイク
ロレンズアレイ2の構成に特徴がある。すなわち、マイ
クロレンズアレイ2を構成するレンズ部2aの表面に
は、R(赤)・G(緑)・B(青)の各波長域光を選択
的に透過する特性を持った蒸着膜6R,6G,6Bが順
列繰り返して規則正しくコーティングされている。すな
わち、レンズ部2a1、2a4…2a1+3nの表面には、R
(赤)の波長域の光を選択的に透過させる蒸着膜6Rが
形成されており、レンズ部2a2,2a5…2a2+3nの表
面には、G(緑)の波長域の光を選択的に透過させる蒸
着膜6Gが形成されており、レンズ部2a3,2a6…2
3+3nには、B(青)の波長域の光を選択的に透過させ
る蒸着膜6Bが形成されている。なお、これら蒸着膜6
R、6G、6BはZn−MgF2の多層膜から構成されて
おり、各膜の膜厚等を調整することで、R(赤)透過、
G(緑)透過、B(青)透過の各種光学的特性を発揮す
るようになっている。
【0036】次に、この導波路型画像読み取り装置1に
よるカラーイメージ情報の読み取り動作を説明する。す
なわち、図示されていないランプで原稿面Mを照明する
ことで得られる原稿面Mの反射光はマイクロレンズアレ
イ2の各レンズ部2aにより集光されて光導波路5の光
入射端5aに導かれる。この時、各レンズ部2aには、
その配列順に蒸着膜6R、6G、6Bが順次形成されて
いるため、反射光は各レンズ部2aを透過することでR
GBの3原色に色分解された状態で各光導波路5に導か
れる。すなわち、レンズ部2a1、2a4…2a1+3nに対
向する光導波路5には、R(赤)の波長域光が導かれ、
レンズ部2a2,2a5…2a2+3nに対向する光導波路5
には、G(緑)の波長域光が導かれ、レンズ部2a3
2a6…2a3+3nに対向する光導波路5には、B(青)
の波長域光が導かれる。
【0037】そして、各色分解光は、光導波路5を通過
したのちCCDアレイ4を構成する各CCD素子に入射
される。CCDアレイ4に入射された色分解光は、RG
Bの順に規則正しく並列配置されるので、互いに隣り合
うRGB3色の色分解光を1画素として信号処理するこ
とで、カラーイメージ情報を電気信号に変換することが
できる。ただ、この場合、RGB3色に対応する3個の
CCD素子で1画素を構成するので、その読み取り分解
能(解像度)はCCDアレイ4が有する基本読み取り分
解能(解像度)400dpiの1/3、すなわち、l3
3dpiとなるが、カラーイメージ情報の読み取り操作
は問題なく行える。
【0038】また、この導波路型画像読み取り装置1で
は、1ラインのCCD素子列を備えたモノクロ用CCD
アレイを用いて、カラーイメージ情報の読み取りを達成
しており、CCDアレイ4の構成が簡単で安価になって
いる。
【0039】第2の実施の形態 図2は本発明の第2の実施の形態である導波路型画像読
み取り装置10の構成を示しており、図2(a)はその
平面図、図2(b)は図2(a)のA−A線に沿った拡
大断面図である。
【0040】この導波路型画像読み取り装置10は、原
稿面Mと対向配置されるマイクロレンズアレイ11と、
マイクロレンズアレイ11が集光した原稿面Mの反射光
を導く導波路基板12と、導波路基板12によって導か
れた反射光を光電変換するCCDアレイ13とを備えて
いる。
【0041】マイクロレンズアレイ11は、R(赤)選
択マイクロレンズアレイ11Rと、G(緑)選択マイク
ロレンズアレイ11Gと、B(青)選択マイクロレンズ
アレイ11Bとからなっている。各マイクロレンズアレ
イ11R、11G、11Bは、ガラス基板上にレンズ部
11aR、11aG、11aBを複数形成して構成されて
いる。そして、R(赤)選択マイクロレンズアレイ11
Rのレンズ部11aRそれぞれの表面には、R(赤)波
長域の光だけを選択的に透過させる蒸着膜14Rが形成
されており、G(緑)選択マイクロレンズアレイ11G
のレンズ部11aGそれぞれの表面には、G(緑)波長
域の光だけを選択的に透過させる蒸着膜14Gが形成さ
れており、B(青)選択マイクロレンズアレイ11Bの
レンズ部11aBそれぞれの表面には、B(青)波長域
の光だけを選択的に透過させる蒸着膜14Bが形成され
ている。
【0042】導波路基板12は、R(赤)導波路基板1
2Rと、G(緑)導波路基板12Gと、B(青)導波路
基板12Bとからなっている。各導波路基板12R、1
2G、12Bは、第1の実施の形態における導波路基板
3と同様、その入出射端面(12Ra、12Rb),
(12Ga,12Gb),(12Ba,12Bb)それ
ぞれの間に光導波路15R、15G、15Bを設けて構
成されている。
【0043】そして、各導波路基板12R、12G、1
2Bの入射端面12Ra,12Ga,12Baそれぞれ
に、各マイクロレンズアレイ11R、11G,11Bが
取り付けられて、R(赤)光学系16R、G(緑)光学
系16G、B(青)光学系16Bを構成しており、さら
には、これら光学系16R、16G、16Bは、スペー
サ17を介して積層一体化されている。光学系16R、
16G、16Bは、レンズ部11aR,11aG,11a
Bそれぞれの配列方向と直交する方向(各工学系16
R、16G、16Bの厚み方向)に沿って積層されてい
る。
【0044】CCDアレイ13は、R(赤)CCDアレ
イ13Rと、G(緑)CCDアレイ13Gと、B(青)
CCDアレイ13Bとを備えている。R(赤)CCDア
レイ13RはR(赤)導波路基板12Rの出射端面12
Rbに対向配置されている。G(緑)CCDアレイ13
GはG(緑)導波路基板12Gの出射端面12Gbに対
向配置されている。B(青)CCDアレイ13BはB
(青)導波路基板12Bの出射端面12Bbに対向配置
されている。そして、これらCCDアレイ13R,13
G,13Bは一体化することでCCDアレイ13を構成
している。
【0045】なお、各光学系16R、16G、16Bの
間の離間ピッチと各CCDアレイ13R、13G、13
Bの間の離間ピッチとは、スペーサ17の厚みを調整す
ることにより一致が取られている。
【0046】次に、この導波路型画像読み取り装置10
によるカラーイメージ情報の読み取り動作を説明する。
【0047】図示されていないランプで原稿面Mを照明
することで得られる原稿面Mの反射光は各選択マイクロ
レンズアレイ11R、11G、11Bの各レンズ部11
R、11aG、11aBにより集光されて各導波路基板
12R、12G、12Bの光導波路15R、15G、1
5Bの光入射端に導かれる。
【0048】この時、各レンズ部11aR、11aG、1
1aBには、それぞれ蒸着膜14R、14G、14Bが
形成されているため、反射光は各レンズ部14R、14
G、14Bを透過することでRGBの3原色に色分解さ
れた状態で各光導波路15R、15G、15Bに導かれ
る。すなわち、レンズ部14Rに対向する光導波路15
RにはR(赤)波長域光が導かれ、レンズ部14Gに対
向する光導波路15GにはG(緑)波長域光が導かれ、
レンズ部14Bに対向する光導波路15BにはB(青)
波長域光が導かれる。
【0049】そして、各色分解光は、光導波路15R、
15G、15Bを通過したのちCCDアレイ13R、1
3G、13Bを構成する各CCD素子に入射される。そ
して、CCDアレイ13Rに入射されたR(赤)波長域
光をこのCCDアレイ13Rで光電変換し、CCDアレ
イ13Gに入射されたG(緑)波長域光をこのCCDア
レイ13Gで光電変換し、CCDアレイ13Bに入射さ
れたB(青)波長域光をこのCCDアレイ13Bで光電
変換することで、カラーイメージ情報を電気信号に変換
することができる。
【0050】この場合、RGB3色に対応する3個のC
CDアレイ13R、13G、13Bを設けて、それぞれ
の波長域光を別々に光電変換しているので、各CCDア
レイ13R、13G、13Bを構成するCCD素子一つ
でそれぞれ1画素を構成することができる。そのため、
読み取り分解能(解像度)を、CCDアレイ13R、1
3G、13Bが有する読み取り分解能(解像度)400
dpiのままとすることができ、高い分解能が得られ
る。
【0051】また、この導波路型画像読み取り装置10
では、光学系16R、16G、16Bを一体化すること
で、CCDアレイ13R、13G、13Bの近接配置が
可能となった。そのため、各光学系16R、16G、1
6Bが色分解フィルタとなる蒸着膜14R、14G、1
4Bを有していることとあいまって、1ラインのCCD
素子列を備えたモノクロ用のCCDアレイを3個、スペ
ーサ17を介して積層一体化するという比較的簡単な作
業により、カラー読み取り用のCCDアレイ13を構成
することができる。
【0052】第3の実施の形態 図3は本発明の第3の実施の形態である導波路型画像読
み取り装置20の構成を示しており、図3(a)はその
平面図、図3(b)は図3(a)のB−B線に沿った拡
大断面図である。
【0053】この導波路型画像読み取り装置20は、原
稿面Mと対向配置されるマイクロレンズアレイ21と、
マイクロレンズアレイ21が集光した原稿面Mの反射光
を導く導波路基板22と、導波路基板22によって導か
れた反射光を光電変換するCCDアレイ23とを備えて
いる。
【0054】マイクロレンズアレイ21は原稿面Mに対
向して同幅に配置されるものであって、ガラス基板上に
イオン拡散法により複数のレンズ部21aを形成するこ
とで構成されている。
【0055】導波路基板22は互いに平行となって対向
する入出射端面22a,22bを有している。そして、
入射端面22aには、その全幅にわたってマイクロレン
ズアレイ21が取り付けられており、出射端面22b側
の幅方向中央部には出射端面22bより狭幅となったC
CDアレイ23が取り付けられている。そして、CCD
アレイ23を構成するCCD素子それぞれと各レンズ部
21aとが、導波路基板22に設けられた光導波路24
によって光学的に接続されている。以上の構成は基本的
には、第1の実施の形態と同様である。この導波路型画
像読み取り装置20は、導波路基板22とCCDアレイ
23との接続構造に特徴がある。以下、このことを説明
する。
【0056】導波路基板22に形成された光導波路24
の光出射端24b付近には、境界面25α、25βが形
成されている。境界面25α、25βは光導波路24の
光軸に沿って並列に配置されている。境界面25α、2
5βは導波路基板22の出射端面22b側を斜めに切断
したうえで、その切断面を再度当接固定することで形成
されており、境界面25α、25βはその切断面から構
成されている。また、境界面25α、25βは光導波路
24の光軸に対して45度の角度をもって同一方向に傾
斜している。このように形成された境界面25α、25
βは光導波路24によって導かれる原稿面反射光を透過
させる一方、原稿面反射光の一部を光導波路24の光軸
と直交する方向、つまり導波路基板22の厚み方向に沿
って反射させる働きをする。
【0057】一方、導波路基板22の出射端面22bは
境界面25α、25βと平行、つまり光導波路24の光
軸に対して45度の角度をもって傾斜しており、この出
射端面22bには全反射膜26が形成されている。
【0058】また、導波路基板22の出射端面22b付
近の基板表面には、各境界面25α、25βや全反射膜
26の反射光を導波路基板22から外部に導出する出射
窓27α、27β、27γが形成されている。これら出
射窓27α、27β、27γは、導波路基板22の同一
表面上において光導波路24の光軸に対して直交する方
向に沿って互いに所定間隔をあけて平行に開口されてい
る。なお、これら出射窓27α、27β、27γは、図
示はしないが、各光導波路22間のクロストークを防止
するために、それぞれ各光導波路24の配置に対応して
図3(b)の紙面厚み方向に沿って不連続的に形成され
ている。
【0059】CCDアレイ23は出射窓27α、27
β、27γに対向して、出射端面22b側の導波路基板
22表面に取り付けられている。すなわち、CCDアレ
イ23は、B(青)CCDアレイ23Bと、G(緑)C
CDアレイ23Gと、R(赤)CCDアレイ23Rとか
らなっており、これらCCDアレイ23B、23G、2
3Rを一体化することでCCDアレイ23は構成されて
いる。CCDアレイ23Bには、B(青)波長域光だけ
を透過して入光するB(青)フィルタ28Bが設けられ
ている。CCDアレイ23Gには、G(緑)波長域光だ
けを透過して入光するG(緑)フィルタ28Gが設けら
れている。CCDアレイ23Rには、R(赤)波長域光
だけを透過して入光するR(赤)フィルタ28Rが設け
られている。そして、CCDアレイ23Bを原稿面Mに
最も近接する出射窓27αに対向させ、CCDアレイ2
3Gを次の出射窓27βに対向させ、CCDアレイ23
Rをさらに次の出射窓27γに対向させたうえで、出射
端面22b側の導波路基板22表面に取り付けられてい
る。なお、境界面25α、25β、全反射膜26の間の
離間間隔は、CCDアレイ23を構成するCCDアレイ
23R、23G、23Bの離間間隔に合わせて設定され
ている。
【0060】次に、この導波路型画像読み取り装置20
によるカラーイメージ情報の読み取り動作を説明する。
すなわち、図示されていないランプで原稿面Mを照明す
ることで得られる原稿面Mの反射光はマイクロレンズア
レイ21の各レンズ部21aにより集光されて光導波路
24の光入射端24aに導かれる。そして、各光導波路
24によって導かれた反射光は、光導波路24を通過し
たのち境界面25αに到達し、ここで、原稿面反射光の
一部が境界面25αで反射し、残りの原稿面反射光は境
界面25αを透過する。境界面25αを反射した原稿面
反射光は、出射窓27αを通ってCCDアレイ23Bに
入光される。CCDアレイ23Bに入光された原稿面反
射光は、B(青)フィルタ28Bによってその青波長域
光だけが選択されて光電変換される。
【0061】一方、境界面25αを透過した原稿面反射
光は、境界面25βに到達し、ここで、その一部が境界
面25βで反射し、残りは境界面25βを透過する。境
界面25βを反射した原稿面反射光は、出射窓27βを
通ってCCDアレイ23Gに入光される。CCDアレイ
23Gに入光された原稿面反射光は、G(緑)フィルタ
28Gによってその緑波長域光だけが選択されて光電変
換される。
【0062】さらに、境界面25βを透過した原稿面反
射光は、全反射膜26に到達し、ここで、全てが反射す
る。全反射膜26で反射した原稿面反射光は出射窓27
γを通ってCCDアレイ23Rに入光される。CCDア
レイ23Rに入光された原稿面反射光は、R(赤)フィ
ルタ28Rによってその赤波長域光だけが選択されて光
電変換される。
【0063】このように、各光導波路24によって導か
れた原稿面反射光は、境界面25α、25βによって3
つの光束に分割されたのち、各CCDアレイ23B、2
3G、23Rに入光される。そして、それぞれのCCD
アレイ23B、23G、23Rに入光された各光束は各
CCDアレイ23B、23G、23Rが有するフィルタ
28B、28G、28Rによって3原色に色分解された
のち光電変換されることで、カラーイメージ情報が電気
信号に変換される。
【0064】この場合、RGB3色に対応する3個のC
CDアレイ23B、23G、23Rを設けて、それぞれ
の波長域光を別々に光電変換しているので、各CCDア
レイ23B、23G、23Rを構成するCCD素子一つ
でそれぞれ1画素を構成することができる。そのため、
読み取り分解能(解像度)を、CCDアレイ23B、2
3G、23Rが有する読み取り分解能(解像度)400
dpiのままとすることができ、高い分解能が得られ
る。
【0065】この導波路型画像読み取り装置20では、
境界面25α、25β、全反射膜26の光反射方向を互
いに平行で、かつ同じ向きとすることで、CCDアレイ
23B、23G、23Rを近接配置することができる。
各CCDアレイ23B、23G、23Rの近接配置が可
能になるため、これらCCDアレイ23B、23G、2
3Rの一体成形が可能になり、その分、CCDアレイ2
3の構造が簡単になっている。
【0066】ところで、上記した導波路型画像読み取り
装置20において原稿面反射光を3つの光束に分割する
ため設けられた境界面25α、25βの光分割性能を安
定化させるために、図4に示すように、境界面25α、
25βにハーフミラー膜29を形成してもよい。ハーフ
ミラー膜29は入射光を反射と透過により精度よく分割
する特性を有する膜であって、境界面25α、25βの
表面にCeO2、ZnS,TiO2等の物質を蒸着すること
で形成される。このようにして形成されたハーフミラー
膜29は1/2透過・1/2反射の光学特性を安定的に
発揮する。
【0067】ハーフミラー膜29を境界面25α、25
βに形成することにより、境界面25αで全原稿面反射
光の1/2光束を反射させてB(青)CCDアレイ23
Bに入光する。そのため、B(青)CCDアレイ23B
では、原稿面反射光の1/2光束中に含まれるB(青)
波長域光が光電変換される。
【0068】一方、境界面25αを透過した原稿面反射
光の1/2光束は境界面25βに入射され、ここのハー
フミラー膜29による透過および反射作用により1/4
光束,1/4光束に分割される。そして、境界面25β
で反射した原稿面反射光の1/4光束はG(緑)CCD
アレイ23Gに入光して、ここで、1/4光束中に含ま
れるG(緑)波長域光がG(緑)CCDアレイ23Gに
よって光電変換される。
【0069】境界面25βを透過した原稿面反射光の1
/4光束は全反射膜26で全反射したのち、R(赤)C
CDアレイ23Rに入光して、ここで、1/4光束中に
含まれるR(赤)波長域光がR(赤)CCDアレイ23
Rによって光電変換される。
【0070】このように、境界面25α、25βそれぞ
れにハーフミラー29を設けることで、原稿面反射光を
1/2光束、1/4光束、1/4光束に正確に分割させ
ることができる。
【0071】さらには、1/2光束という、ハーフミラ
ー膜29を設けることで分割した光束中で最も大量の光
束が入射される位置、すなわち、原稿面に最も近接した
境界面25αと対向する位置にB(青)CCDアレイ2
3Bを配置することで次のような効果が得られる。すな
わち、一般に、B(青)波長域光を透過させるB(青)
フィルタ28Bは透過率が最も低いことが知られてい
る。そこで、上記したように、最も大量の光束が得られ
る位置にB(青)CCDアレイ23Bを配置すること
で、B(青)フィルタ28Bの透過率の低さを補うこと
ができる。
【0072】ところで、上記した導波路型画像読み取り
装置20では、境界面25α、25β単体や、ハーフミ
ラー膜29を設けた境界面25α、25βによって原稿
面反射光を複数の光束に分割していたが、図5に示すよ
うに、境界面25α、25βに3原色のうちの一つの原
色の波長域光を選択的に反射させる蒸着膜30B、30
Rを形成してもよい。すなわち、原稿面Mに最も近接す
る位置にある境界面25αには、B(青)波長域光を選
択的に反射し、それ以外の波長域光を透過させる蒸着膜
30Bが形成されており、さらには、次に位置する境界
面25βには、R(赤)波長域光を選択的に反射し、そ
れ以外の波長域光を透過させる蒸着膜30Rが形成され
ている。これら蒸着膜30B、30RはZn−MgF2
多層膜から構成されており、各膜の膜厚等を調整するこ
とで、B(青)反射、R(赤)反射の各種光学特性を発
揮するようになっている。
【0073】境界面25α、25βに蒸着膜30B、3
0Rを設けたことにより、CCDアレイ31は次のよう
に構成されている。すなわち、境界面25αを反射して
B(青)CCDアレイ31Bに到達する光束は蒸着膜3
0Bの光学的作用によってB(青)波長域光のみになっ
ている。そのため、B(青)CCDアレイ31Bには、
B(青)フィルタを設ける必要がなくなっている。同様
に、境界面25βを反射してR(赤)CCDアレイ31
Rに到達する光束は蒸着膜30Rの光学的作用によって
R(赤)波長域光のみになっている。そのため、R
(赤)CCDアレイ31Rには、R(赤)フィルタを設
ける必要がなくなっている。さらには、全反射膜26に
到達する光束は、蒸着膜30B、30Rの光学的作用に
よって、B(青)波長域光、R(赤)波長域光が除去さ
れた緑(G)波長域光のみとなっており、全反射膜26
で全反射してG(緑)CCD31Gに入光される光束も
ほぼG(緑)波長域光のみとなる。そのため、G(緑)
CCDアレイ31Gには、G(緑)フィルタを設ける必
要がなくなっている。このように、CCDアレイ31は
波長選択用のフィルタを設ける必要がなくなっており、
その分、構成が簡単になっている。
【0074】ところで、上述した導波路型画像読み取り
装置20は、境界面25α、25βおよび全反射膜26
で反射した光束の出射方向を同一方向に揃えることで、
CCDアレイ23を一体形成している。しかしながら、
これとは反対に、境界面25α’、25β’で反射した
光束の出射方向を互いに違わせるように構成してもよ
い。
【0075】すなわち、図6に示すように、境界面25
α’,25β’の傾斜角度は光導波路24の光軸に対し
て45度傾斜しているものの、境界面25α’,25
β’は互いに90度角度が異なっている。さらには、図
5において、導波路基板22の出射端面22bに設けて
いた全反射膜26が取り除かれ、これに代わって出射端
面22b’は光導波路24’の光軸と直交する方向に沿
って形成されている。そして、境界面25α’,25
β’には、図5の実施の形態と同様、B(青)波長域
光、R(赤)波長域光を選択的に反射する蒸着膜30
B’、30R’が形成されている。導波路基板22’の
出射端面22b’付近の基板表面には、各境界面25
α’、25β’の反射光を導波路基板22’から外部に
導出する出射窓27α’、27β’が形成されている。
これら出射窓27α’、27β’は、導波路基板22’
の異なる表面上において光導波路24’の光軸に対して
直交する方向に沿って配置されている。また、導波路基
板22’の出射端面22b’には出射窓27γ’が形成
されている。
【0076】CCDアレイ31B’、31G’、31
R’は、それぞれ個別に形成されている。そして、B
(青)CCDアレイ31B’は、導波路基板22’の一
方の表面に出射窓27α’と対向して取り付けられてい
る。赤(R)CCDアレイ31R’は導波路基板22’
の他方の表面に出射窓27β’と対向して取り付けられ
ている。G(緑)CCDアレイ31G’は、導波路基板
22’の出射端面22b’に出射窓27γ’と対向して
取り付けられている。
【0077】このように構成することにより、CCDア
レイ31B’,31G’、31R’を色分割フィルタな
しの状態で互いに異なる導波路基板22’の表面や端面
に配置している。そのため、モノクロ用CCDアレイ1
ラインのCCD素子列からなる安価なCCDアレイであ
るCCDアレイ31B’、31G’、31R’をカラー
用CCDアレイとして用いることができ、しかも、これ
らCCDアレイ31B’、31G’、31R’を導波路
基板22’の出射端面22b’およびその付近に効率よ
く配置して、小型化を図ることができる。
【0078】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、次のよう
な効果が得られる。
【0079】請求項1の効果 光分割手段によって分割された光束それぞれを、カラー
イメージ情報読み取り用の複数の光束(例えば3原色用
光束)としたうえで、これら光束をそれぞれ光電変換素
子で光電変換すれば、カラーイメージ情報の読み取りが
可能になる。しかも、集光部や光導波路においては、モ
ノクロ用の構成と同様の簡単な構成とすることができ、
その分、コストダウンと小型化が図れる。
【0080】請求項2の効果 光分割手段を、光導波路の光出力端に設けられて光導波
路の光軸に対して傾斜する境界面から構成したので、光
分割手段の構成が簡単になって、その分、さらに、コス
トダウンと小型化が図れる。また、各境界面によって光
電変換素子に分割出力される光束それぞれの出力方向を
互いに異ならせたので、これら光束を光電変換する光電
変換素子を1ライン配列の比較的簡単な構成(例えばモ
ノクロ用光電変換素子)とすることができるようにな
り、その分、構造が簡単になってコストダウンが図れ
る。しかも、光電変換素子を光導波路の光出力端および
その付近に効率よく配置して、小型化を図ることができ
る。
【0081】請求項3の効果 各光束に含まれる特定の波長域の光を選択して透過ない
し反射させる導波路通過光選択手段を備えているので、
この導波路通過光選択手段によって、色分解を行うこと
が可能になった。そのため、光電変換素子として、カラ
ー分解フィルタを有しない安価なモノクロ用光電変換素
子を用いることができるようになり、その分、コストダ
ウンを図ることができる。
【0082】請求項4の効果 導波路通過光選択手段によって選択される光をR(赤)
波長域光、G(緑)波長域光、B(青)波長域光という
カラーイメージ情報の読み取りに最適な波長域光とした
ことで、カラーイメージ情報の読み取りを確実に行える
ようになる。
【0083】請求項5の効果 原稿面に最も近接する境界面を反射してB(青)導波路
通過光選択手段に達する光束は、他の境界面を反射して
他の導波路通過光選択手段に達する光束より十分に多い
光量となる。通常、B(青)導波路通過光選択手段は透
過率が低く、このように透過率の低いB(青)導波路通
過光選択手段に他の導波路通過光選択手段に達する光束
より十分に多い光量を与えることで、B(青)導波路通
過光選択手段の透過率の低さを十分に補うことができ
る。
【0084】請求項6の効果 原稿面からの反射光を光導波路に導く集光部がR
(赤)、G(緑)、B(青)というカラーイメージ情報
の読み取りに最適な波長域の光を選択透過させる選択透
過手段を備えているので、光電変換素子によってカラー
イメージ情報を読み取ることができるようになる。しか
も、集光部で色分解が行えるので、光電変換素子とし
て、カラー分解フィルタを有しない安価なモノクロ用光
電変換素子を用いることができるようになり、その分、
コストダウンを図ることができる。
【0085】請求項7の効果 R(赤)選択集光部で選択集光したR(赤)波長域光
と、G(緑)選択集光部で選択集光したG(緑)波長域
光と、B(青)選択集光部で選択集光したB(青)波長
域光とを、別々の光電変換素子で光電変換することが可
能となった。そのため、光電変換素子が有する解像度を
ほぼ最大限まで引き出した状態でカラーイメージ情報の
読み取りを行うことができ、精度の高い読み取りが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態である導波路型画像
読み取り装置の構造を示す平面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態である導波路型画像
読み取り装置の構造を示し、図2(a)は平面図であり
図2(b)は図2(a)のA−A線断面図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態である導波路型画像
読み取り装置の構造を示し、図3(a)は平面図であり
図3(b)は図3(a)のB−B線断面図である。
【図4】第3の実施の形態の第1の変形例の構成を示す
断面図である。
【図5】第3の実施の形態の第2の変形例の構成を示す
断面図である。
【図6】第3の実施の形態の第3の変形例の構成を示す
断面図である。
【図7】第1の従来例の構成を示す概略斜視図である。
【図8】第2の従来例の構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
2 マイクロレンズアレイ 2a レンズ部 4 CCDアレイ 5 光導波路 6R,6G,6B 蒸着膜 11 マイクロレンズアレイ 11a レンズ部 13 CCDアレイ 14R,14G,14B 蒸着膜 15R,15G,15B 光導波路 21 マイクロレンズアレイ 21a レンズ部 23 CCDアレイ 24 光導波路 25α,25β 境界面

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿面に沿って複数並列配置されたレン
    ズ部によって原稿面の各位置の反射光を集光する集光部
    と、前記集光部が集光した前記反射光を光電変換素子に
    導く光導波路とを有する導波路型画像読み取り装置であ
    って、 前記光導波路の光出力端から出力される前記反射光を複
    数の光束に分割する光分割手段を設けたことを特徴とす
    る導波路型画像読み取り装置。
  2. 【請求項2】 前記光分割手段を、前記光出力端に設け
    られて前記光導波路の光軸に対して傾斜する境界面から
    構成し、該境界面を前記光導波路の光軸に沿って複数並
    列に形成するとともに、各境界面によって外部に分割出
    力される光束それぞれの出力方向を互いに異ならせたこ
    とを特徴とする請求項1記載の導波路型画像読み取り装
    置。
  3. 【請求項3】 前記光分割手段を介して前記光電変換素
    子に出力される各光束に含まれる特定の波長域の光を選
    択して透過ないし反射させる導波路通過光選択手段を備
    えていることを特徴とする請求項1または請求項2記載
    の導波路型画像読み取り装置。
  4. 【請求項4】 前記導波路通過光選択手段を、R(赤)
    の波長域光を選択的に透過ないし反射させるR(赤)導
    波路通過光選択手段と、G(緑)の波長域光を選択的に
    透過ないし反射させるG(緑)導波路通過光選択手段
    と、B(青)の波長域光を選択的に透過ないし反射させ
    るB(青)導波路通過光選択手段とから構成したことを
    特徴とする請求項3記載の導波路型画像読み取り装置。
  5. 【請求項5】 前記光分離手段を介して前記光電変換素
    子に出力される各光束に含まれる特定の波長域の光を選
    択的に反射させる導波路通過光選択手段を備えていると
    ともに、該導波路通過光選択手段を、R(赤)の波長域
    光を選択的に反射させるR(赤)導波路通過光選択手段
    と、G(緑)の波長域光を選択的に反射させるG(緑)
    導波路通過光選択手段と、B(青)の波長域光を選択的
    に反射させるB(青)導波路通過光選択手段とから構成
    し、かつ原稿面に最も近接する前記境界面から反射され
    る光束に対して前記B(青)導波路通過光選択手段を作
    用させるようにしたことを特徴とする請求項1または請
    求項2記載の導波路型画像読み取り装置。
  6. 【請求項6】 原稿面に沿って複数並列配置されたレン
    ズ部によって原稿面の各位置の反射光を集光する集光部
    と、前記集光部が集光した前記反射光を光電変換素子に
    導く光導波路とを有する導波路型画像読み取り装置であ
    って、 前記集光部は、R(赤)の波長域光を選択的に透過させ
    るR(赤)選択透過手段と、G(緑)の波長域光を選択
    的に透過させるG(緑)選択透過手段と、B(青)の波
    長域光を選択的に透過させるB(青)選択透過手段とを
    有していることを特徴とする導波路型画像読み取り装
    置。
  7. 【請求項7】 前記R(赤)選択透過手段を有するR
    (赤)選択集光部と、前記G(緑)選択透過手段を有す
    るG(緑)選択集光部と、前記B(青)選択透過手段を
    有するB(青)選択集光部とを積層配置したことを特徴
    する請求項6記載の導波路型画像読み取り装置。
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