JPH09307699A - Color image reader - Google Patents

Color image reader

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Publication number
JPH09307699A
JPH09307699A JP8116443A JP11644396A JPH09307699A JP H09307699 A JPH09307699 A JP H09307699A JP 8116443 A JP8116443 A JP 8116443A JP 11644396 A JP11644396 A JP 11644396A JP H09307699 A JPH09307699 A JP H09307699A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
reflected light
light beam
optical element
color image
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8116443A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chikao Ikeda
周穂 池田
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
Priority to JP8116443A priority Critical patent/JPH09307699A/en
Publication of JPH09307699A publication Critical patent/JPH09307699A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the color image reader by which an image with a small color slurring is obtained without the use of an expensive optical system. SOLUTION: The color image reader that reads an image recorded on an original 1 as a color image by using a 2-line sensor 48 to receive RGB components of a reflected light 3 in the original 1 while scanning the original 1 in the main scanning direction and the subscanning direction by a slit light, is provided with a luminous flux separation optical element 44 which is placed on an optical path of the reflected light 3 before the reflected light 3 reaches the 3-line sensor 48 and have three faces directed in three different directions from each other and separates the luminous flux of the reflected light 3 into three sets of luminous flux 48a, 48b, 48c toward the 3-line CCD 48 by utilizing the different face directions.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、原稿に記録され
た画像をカラー画像として読み取るカラー画像読取装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image reading device for reading an image recorded on a document as a color image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、カラー画像形成装置において、原
稿に記録された画像をカラー画像として読み取るための
色分解の方式には、図11に示すような色分解光学系が
広く用いられている。図11は、従来のカラー画像読取
装置の色分解光学系の模式図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a color image forming apparatus, a color separation optical system as shown in FIG. 11 is widely used as a color separation system for reading an image recorded on a document as a color image. FIG. 11 is a schematic diagram of a color separation optical system of a conventional color image reading device.

【0003】図11に示すように、この方式の色分解光
学系では、原稿1をランプ2からのスリット光により矢
印A方向に走査しながら、原稿1からの反射光3を結像
レンズ4で3ラインCCDセンサ5上に結像させる方式
が採用されている。3ラインCCDセンサ5は、通常R
GBの3色のカラーフィルタと組み合わされた3本のラ
インセンサ5a,5b,5cで形成されており、結像さ
れた反射光はこれらのラインセンサ5a,5b,5cに
より画像情報として読み出される。1回の走査による読
み取りが終わると、3ラインCCDセンサ5と直角方向
に原稿1が走査(副走査)されて次のラインの画像情報
が読み取られることにより、原稿全体が読み取られるよ
うになっている。
As shown in FIG. 11, in the color separation optical system of this system, while the original 1 is scanned by the slit light from the lamp 2 in the direction of arrow A, the reflected light 3 from the original 1 is formed by the imaging lens 4. A method of forming an image on the 3-line CCD sensor 5 is adopted. The 3-line CCD sensor 5 is normally R
It is formed by three line sensors 5a, 5b, 5c combined with a color filter of three colors of GB, and the reflected light formed into an image is read out as image information by these line sensors 5a, 5b, 5c. When the reading by one scanning is completed, the original 1 is scanned (sub-scanning) in the direction perpendicular to the 3-line CCD sensor 5 and the image information of the next line is read, so that the entire original can be read. There is.

【0004】ところで、3本のラインセンサ5a,5
b,5cは、CCDの転送路確保のため一定の間隔Gを
おいて配置されているので、原稿1の同一個所からの反
射光が各ラインセンサに到達する時間には少しずつ遅れ
が生じる。すなわち、図11の矢印A方向に走査される
原稿1の或る個所の反射光が最初の光センサアレー5a
に到達する時刻t0 と、次のセンサアレー5bに到達す
る時刻t1 との間には2つのラインセンサ間間隔Gに対
応する時間遅れが生じる。最後ラインセンサ5cに到達
する時刻t2 は時刻t1 よりさらに遅れる。これらの時
間遅れを補正するため、各ラインセンサから読み出され
た信号を一旦メモリに格納し、各色毎の時間遅れ分を補
正して取り出すようにしているのが普通である。そのた
め、この方式では、時間遅れ補正のためのメモリが必要
となるという問題がある。また、この方式では駆動機構
の機械的なガタなどのために走査速度に僅かの偏差が生
じるとそれが色ズレとなって現れ易いという問題もあ
る。
By the way, the three line sensors 5a, 5
Since b and 5c are arranged at a constant interval G to secure the transfer path of the CCD, there is a slight delay in the time when the reflected light from the same portion of the document 1 reaches each line sensor. That is, the reflected light at a certain part of the document 1 scanned in the direction of arrow A in FIG.
There is a time delay corresponding to the interval G between the two line sensors between the time t0 at which the sensor array 5b arrives and the time t1 at the next sensor array 5b. Time t2 at which the last line sensor 5c is reached is further delayed than time t1. In order to correct these time delays, it is usual that the signals read from each line sensor are temporarily stored in a memory and the time delay for each color is corrected and taken out. Therefore, this method has a problem that a memory for time delay correction is required. Further, in this method, there is also a problem that a slight deviation in the scanning speed is caused due to mechanical backlash of the drive mechanism, which tends to cause a color shift.

【0005】さらに、画像を任意の倍率で拡大あるいは
縮小して画像形成する場合、3ラインセンサの間隔が副
走査方向での1画素の整数倍とならない場合には画質が
劣化するという問題が生じる。この対策として、従来か
ら、プリズムやダイクロイックミラーを利用することに
より、原稿上の同一個所からの反射光を3つのセンサア
レー上に結像させる方式が多数提案されている。
Further, in the case of forming an image by enlarging or reducing the image at an arbitrary magnification, there arises a problem that the image quality deteriorates if the interval between the three-line sensors is not an integral multiple of one pixel in the sub-scanning direction. . As a countermeasure against this, a number of methods have heretofore been proposed in which a prism or a dichroic mirror is used to form an image of reflected light from the same spot on a document on three sensor arrays.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】これらの多数の方式の
うち、現在カラー複写機に広く用いられている3ライン
カラーセンサによる色分解方式に適用し易く、かつ、光
路中に光学素子を配置することにより位置ずれのない色
分解を達成できる方式として、(1)プリズムや回折格
子による分光現象を利用して色分解する方式と、(2)
多重反射とハーフミラーを利用して光束を3つに分離し
3ラインのカラーセンサで読み取る方式とがある。
Among these many methods, it is easy to apply to a color separation method using a three-line color sensor which is widely used in color copiers, and an optical element is arranged in the optical path. As a method that can achieve color separation without misalignment, (1) color separation using a spectral phenomenon by a prism or diffraction grating, and (2)
There is a method of separating the light flux into three by using multiple reflection and a half mirror and reading the light with a 3-line color sensor.

【0007】(1)の分光現象を利用して色分解する方
式の例として、特開平3−42686号公報に開示され
ているように、プリズムを光路中に配置して分光を生じ
させる方式(図12参照)や、実開昭5−20053号
公報に開示されているように、断面が鋸歯状のプリズム
を用いる方式(図13参照)や、特開平3−23415
9号公報に開示されているように、回折格子を用いる方
式(図14参照)などがある。
As an example of the color separation method utilizing the spectral phenomenon (1), as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-42686, a method of disposing a prism in an optical path to generate a spectrum ( (See FIG. 12), as disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 5-200533, a method using a prism having a saw-tooth cross section (see FIG. 13), and Japanese Patent Laid-Open No. 3-23415.
As disclosed in Japanese Patent No. 9, there is a method using a diffraction grating (see FIG. 14).

【0008】図12は、光路中にプリズムを配置して分
光を生じさせる色分解方式の模式図である。図12に示
すように、この方式では、原稿1表面が、それぞれ異な
る輝線スペクトルを持つ3種類の蛍光灯2a,2b,2
cにより照射され、原稿1上を矢印A方向に走査して得
られる反射光3がプリズム6により分光され、分光され
た光が3つの光センサ5a,5b,5cで受光され画像
情報として読み取られる。
FIG. 12 is a schematic diagram of a color separation system in which a prism is arranged in the optical path to generate a spectrum. As shown in FIG. 12, in this method, the surface of the original 1 has three types of fluorescent lamps 2a, 2b, 2 having different emission line spectra.
Reflected light 3 which is emitted by c and scanned on the original 1 in the direction of arrow A is dispersed by the prism 6, and the dispersed light is received by the three optical sensors 5a, 5b, 5c and read as image information. .

【0009】図13は、光路中に断面が鋸歯状のプリズ
ムを配置して分光を生じさせる色分解方式の模式図であ
る。図13に示すように、この方式では、原稿1からの
反射光3が結像レンズ4で集光された後、断面が鋸歯状
のプリズム7により分光され、分光された光がセンサ8
で受光され画像情報として読み取られる。
FIG. 13 is a schematic diagram of a color separation system in which a prism having a saw-tooth cross section is arranged in the optical path to generate a spectrum. As shown in FIG. 13, in this method, after the reflected light 3 from the original 1 is condensed by the imaging lens 4, the prism 7 having a saw-tooth cross section disperses the light, and the dispersed light is detected by the sensor 8.
The light is received by and is read as image information.

【0010】図14は、光路中に回折格子を配置して分
光を生じさせる色分解方式の模式図である。図14に示
すように、この方式では、原稿1からの反射光3が結像
レンズ4で集光された後、回折格子9により分光され、
分光された光がセンサ8で受光され画像情報として読み
取られる。
FIG. 14 is a schematic diagram of a color separation system in which a diffraction grating is arranged in the optical path to generate a spectrum. As shown in FIG. 14, in this method, the reflected light 3 from the original 1 is condensed by the imaging lens 4 and then dispersed by the diffraction grating 9,
The dispersed light is received by the sensor 8 and read as image information.

【0011】これらの分光現象を利用した色分解方式
(1)では、分光された後のRGBの各光は均等間隔で
受光面に投影されるわけではないため、3ラインのセン
サアレーのレイアウト上、大きな制約を受けざるを得
ず、そのため、特別なセンサを開発する必要がある。ま
た、市販されている3ラインCCDセンサの画素は縦横
がほぼ等しいため、ハロゲンランプのような通常の光源
では可視光領域のうちRGBの一部の波長付近のエネル
ギしか利用できず、十分なS/N比を得るのに必要なレ
ベルのセンサ出力が得られないという問題がある。その
ため、図12に示す方式では、光源としてRGB中心波
長付近にそれぞれ輝線がある3種類の蛍光灯2a,2
b,2cを使用することが提案されている。しかし、こ
の場合、光源が輝線のため、読み取れない波長範囲が生
じるので、色の再現性が損なわれる恐れがある。また、
蛍光灯の経時的劣化により輝線スペクトルが変化するた
め動作が不安定になり易いという問題もある。
In the color separation method (1) utilizing these spectroscopic phenomena, each RGB light after being dispersed is not projected onto the light receiving surface at equal intervals, so that the layout of the three-line sensor array is considered. Inevitably, there are major restrictions, and it is therefore necessary to develop special sensors. In addition, since the pixels of a commercially available 3-line CCD sensor have almost the same vertical and horizontal dimensions, a normal light source such as a halogen lamp can use only energy in the vicinity of a part of RGB wavelengths in the visible light region. There is a problem in that the sensor output at the level required to obtain the / N ratio cannot be obtained. Therefore, in the method shown in FIG. 12, three types of fluorescent lamps 2a, 2 having bright lines near the RGB center wavelength are used as light sources.
It has been proposed to use b, 2c. However, in this case, since the light source is a bright line, a wavelength range that cannot be read occurs, which may impair the color reproducibility. Also,
There is also a problem that the operation tends to become unstable because the emission line spectrum changes due to the deterioration of the fluorescent lamp over time.

【0012】図13に示した断面が鋸歯状のプリズムを
用いる方式では、図12に示す方式よりも全体をコンパ
クト化できる利点はあるものの、センサや光源などにつ
いての上記各問題に関しては図12に示す方式と同様で
ある。図14に示した回折格子を用いる方式の場合も、
分光された後のRGB各光の受光面への投影位置もやは
り各光の波長により決定されるため、図12に示す方式
の場合と同様の問題が生じる。
The method using a prism having a sawtooth-shaped cross section shown in FIG. 13 has the advantage of being more compact than the method shown in FIG. 12, but FIG. It is similar to the method shown. Also in the case of the method using the diffraction grating shown in FIG.
Since the projection position of each RGB light on the light receiving surface after being separated is also determined by the wavelength of each light, the same problem as in the case of the system shown in FIG. 12 occurs.

【0013】一方、(2)の、光束を3つに分離して3
ラインのカラーセンサで読み取る方式の例としては、特
開平5−328024号公報に開示されている、表面反
射と多重反射を利用して光束を分離する方式がある。図
15は、上記の光束分離により色分解する方式の模式図
である。図15に示すように、この光束分離方式では、
一方の面10aがハーフミラー、他方の面10bが全反
射ミラーであるガラス板10を用いて、光路11を3つ
の光束11a,11b,11cに分離し、3ラインセン
サ8のRGB各色のセンサ8b,8g,8rで受光して
いる。そのため、ガラス板10の厚さを変えるか、入射
角θを変えるかすることにより、分離された3つの光束
11a,11b,11cどうしの間隔を制御することが
できるので、使用する3ラインセンサのセンサ間隔には
特に制約を受けないという利点がある。また、プリズム
や回折格子による分光方式において問題であった、色の
再現性の上での制約についても、この光束分離方式では
分離後の各光束に全ての波長の光が含まれているので、
これをカラーフィルタを用いて波長を選択することによ
り、従来の3ラインCCDセンサ方式と同様の色再現性
を得ることが可能である。しかしながら、この方式に非
テレセントリック光学系を採用した場合は、結像レンズ
の端部では光の波長に応じて結像位置がずれることから
得られる画像情報に色ずれを生じるという問題点があ
る。
On the other hand, in (2), the luminous flux is divided into three and divided into three.
As an example of a method of reading with a line color sensor, there is a method of separating a light beam by utilizing surface reflection and multiple reflection, which is disclosed in JP-A-5-328024. FIG. 15 is a schematic diagram of a method of performing color separation by the above light beam separation. As shown in FIG. 15, in this light beam separation method,
The optical path 11 is divided into three light fluxes 11a, 11b, and 11c by using the glass plate 10 in which one surface 10a is a half mirror and the other surface 10b is a total reflection mirror, and the sensor 8b for each RGB color of the 3-line sensor 8 is separated. , 8g, 8r. Therefore, the distance between the three separated light beams 11a, 11b, and 11c can be controlled by changing the thickness of the glass plate 10 or changing the incident angle θ. There is an advantage that the sensor interval is not particularly limited. Also, regarding the restriction on color reproducibility, which was a problem in the spectroscopic method using a prism or a diffraction grating, since each luminous flux after separation includes light of all wavelengths, in this luminous flux separation method,
By selecting the wavelength of this using a color filter, it is possible to obtain the same color reproducibility as in the conventional 3-line CCD sensor system. However, when a non-telecentric optical system is adopted in this system, there is a problem in that the image information obtained at the end of the imaging lens shifts in color depending on the wavelength of light, resulting in color shift.

【0014】図16は、光束分離による色分解方式に非
テレセントリック光学系を使用した場合に起きる色ずれ
の説明図である。図16に示すように、非テレセントリ
ック光学系を使用した場合、ブルー光が結像レンズ4の
端部4aを通って結像点12bに至る光路長より、グリ
ーン光が結像レンズ4の端部4aを通って結像点12g
に至る光路長の方が長くなる。レッド光の結像点12r
に至る光路長はそれよりさらに長くなる。そのため、各
色のCCDラインセンサの結像面Fb,Fg,Fr上に
おける結像位置にずれG1,G2が生じ、得られる画像
情報に色ずれが生じるという問題がある。そこで、上記
特開平5−328024号公報では、この問題を避ける
ためにテレセントリック光学系が採用されている。しか
しながらテレセントリック光学系は、通常の非テレセン
トリック光学系より高価であるため、テレセントリック
光学系を採用することは、カラー画像読取装置のコスト
アップを招くこととなり、新たな問題が生じる。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a color shift that occurs when a non-telecentric optical system is used in the color separation system by light beam separation. As shown in FIG. 16, when a non-telecentric optical system is used, the green light has an end portion of the imaging lens 4 from the optical path length of the blue light passing through the end portion 4a of the imaging lens 4 to the image forming point 12b. Image point 12g through 4a
The length of the optical path leading to is longer. Red light image point 12r
The optical path length to reach is longer than that. Therefore, there arises a problem that the image forming positions Fb, Fg, and Fr of the CCD line sensors for the respective colors are deviated from the image forming positions G1 and G2, and the obtained image information is deviated in color. Therefore, in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-328024, a telecentric optical system is adopted to avoid this problem. However, since the telecentric optical system is more expensive than a normal non-telecentric optical system, the adoption of the telecentric optical system leads to an increase in the cost of the color image reading device, which causes a new problem.

【0015】本発明は、上記の事情に鑑み、高価な光学
系を用いることなく、色ずれの少ないカラー画像を得る
ことのできるカラー画像読取装置を提供することを目的
とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a color image reading apparatus capable of obtaining a color image with less color shift without using an expensive optical system.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明のカラー画像読取装置は、原稿を、所定の幅方向に
延びるスリット光により、その幅方向と交わる所定の長
手方向に走査しながら、原稿から反射した、原稿に記録
された画像の情報を担持した反射光の各所定の波長領域
成分を、1つの基体上に互いに平行に形成され長手方向
が上記スリット光の延びる幅方向に対応する方向を向く
ように配設されて成る3本のラインセンサそれぞれで受
光することにより、上記原稿に記録された画像をカラー
画像として読み取るカラー画像読取装置において、上記
反射光が上記ラインセンサに達する前の反射光の光路上
に配置された、相互に異なる3つの方向を向き、向きが
異なることにより上記反射光の光束を上記3本のライン
センサそれぞれに向かう3本の光束に分離する作用を成
す、少なくとも2つの向きについてそれぞれ所定のピッ
チで繰り返す複数の面を有する光束分離光学素子を備え
たことを特徴とする。
A color image reading apparatus of the present invention that achieves the above object scans an original in a predetermined longitudinal direction intersecting the width direction with slit light extending in the predetermined width direction. , Each predetermined wavelength region component of the reflected light carrying the information of the image recorded on the original reflected from the original is formed in parallel with each other on one substrate, and the longitudinal direction corresponds to the width direction in which the slit light extends. In the color image reading device for reading the image recorded on the document as a color image, the reflected light reaches the line sensor by receiving light by each of the three line sensors arranged so as to face each other. Facing three mutually different directions arranged on the optical path of the previous reflected light, the luminous flux of the reflected light is directed to each of the three line sensors by the different directions. Forming a function of separating the three light beams Cow, characterized by comprising a light beam separating optical element having a plurality of surfaces to be repeated at each predetermined pitch for at least two orientations.

【0017】ここで、上記光束分離光学素子が、上記反
射光を、上記複数の面の向きに応じた方向に屈折させる
ことにより3本の光束に分離するものであってもよい。
また、上記光束分離光学素子が、上記反射光を、上記複
数の面の向きに応じた方向に反射させることにより3本
の光束に分離するものであってもよい。さらに、上記光
束分離光学素子が、異方性エッチングにより、またはそ
のレプリカにより形成されて成る上記複数の面を有する
ものであってもよい。
Here, the light beam splitting optical element may be one that splits the reflected light into three light beams by refracting the reflected light in a direction corresponding to the directions of the plurality of surfaces.
Further, the light beam splitting optical element may be one that splits the reflected light into three light beams by reflecting the reflected light in a direction corresponding to the directions of the plurality of surfaces. Further, the light beam splitting optical element may have the plurality of surfaces formed by anisotropic etching or a replica thereof.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は、本発明のカラー画像読取装置の一実
施形態を示す模式図である。図1に示すように、このカ
ラー画像読取装置100には、原稿1からの反射光3を
第1反射ミラー22で反射させることによって第2反射
ユニット30に導く第1反射ユニット20と、第1反射
ユニット20からの反射光3を内部で2回反射させるこ
とによって画像読取ユニット40に導く第2反射ユニッ
ト30と、第2反射ユニット30からの反射光3を受け
取り反射光3が担持する画像情報を読み取る画像読取ユ
ニット40と、画像読取ユニット40からの信号を処理
して出力する図示しない信号処理部と、これらのユニッ
トを収納するハウジング50とが備えられている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a color image reading apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, the color image reading apparatus 100 includes a first reflection unit 20 that guides reflected light 3 from an original 1 to a second reflection unit 30 by reflecting the light 3 from a document 1, and a first reflection unit 20. The second reflection unit 30 that guides the reflected light 3 from the reflecting unit 20 twice to the image reading unit 40 internally, and the image information carried by the reflected light 3 that receives the reflected light 3 from the second reflecting unit 30 An image reading unit 40 for reading the image, a signal processing unit (not shown) for processing and outputting signals from the image reading unit 40, and a housing 50 for housing these units.

【0019】ハウジング50には、上面に原稿1が載置
されるガラス面を有する読取り窓14、読取り窓14に
載置される原稿1を読取り窓14に密着させるための原
稿押さえ15、原稿押さえ15及び読取り窓14を矢印
Sa方向に往復移動させる図示しない駆動機構が備えら
れている。なお、この実施形態においては、矢印Sa方
向を原稿1の長手方向、矢印Sa方向に直交する方向を
原稿1の幅方向といい、また、原稿1の幅方向への走査
を主走査、原稿1の長手方向への走査を副走査という。
In the housing 50, a reading window 14 having a glass surface on which the original 1 is placed, an original pressing member 15 for bringing the original 1 placed on the reading window 14 into close contact with the reading window 14, and an original pressing member. A drive mechanism (not shown) for reciprocating the reading window 15 and the reading window 14 in the direction of the arrow Sa is provided. In this embodiment, the direction of the arrow Sa is called the longitudinal direction of the document 1, the direction orthogonal to the direction of the arrow Sa is called the width direction of the document 1, and the scanning of the document 1 in the width direction is the main scan, the document 1 Scanning in the longitudinal direction of is called sub-scanning.

【0020】次に、図1に示された各ユニット及び各装
置の機能について説明する。ハウジング50の上部に設
置された読取り窓14は、例えば、ガラスなどで構成さ
れる透明板であり水平に設置されている。読取り窓14
上には、読み取るべき画像情報を明瞭に取り出せるよ
う、原稿1が裏返しに載置され、原稿押さえ15により
原稿1の原稿面が読取り窓14に密着される。原稿押さ
え15及び読取り窓14は、図示しない駆動機構によ
り、ハウジング50上を副走査方向Saに往復移動可能
なように構成されている。
Next, the function of each unit and each device shown in FIG. 1 will be described. The reading window 14 installed on the upper part of the housing 50 is a transparent plate made of, for example, glass and is installed horizontally. Reading window 14
The original 1 is placed upside down so that the image information to be read can be clearly taken out, and the original surface of the original 1 is brought into close contact with the reading window 14 by the original holder 15. The document retainer 15 and the reading window 14 are configured to be reciprocally movable on the housing 50 in the sub-scanning direction Sa by a drive mechanism (not shown).

【0021】ハウジング50内の読取り窓14の下方に
は第1反射ユニット20が設置されている。第1反射ユ
ニット20には、読取り窓14に密着された原稿1を照
明するランプ24、ランプ24からの光線が効率よく原
稿面を照明するよう光線を収束させる凹面反射板26、
センサ上でのゴースト(光束分離された光が多重に結像
される現象)の発生を防止するため照明光を絞り込む照
明側スリット29、原稿1からの反射光3を主走査方向
に延びるスリット光として絞り込む入射側スリット2
7、入射側スリット27を通過した反射光3を第2反射
ユニット30に導くための第1反射ミラー22、及びラ
ンプ24からの光源光線が第1反射ミラー22に直接入
射されないように遮光する遮光板28が備えられてい
る。
A first reflection unit 20 is installed in the housing 50 below the reading window 14. The first reflection unit 20 includes a lamp 24 that illuminates the original 1 that is in close contact with the reading window 14, and a concave reflection plate 26 that converges the light from the lamp 24 so that the light efficiently illuminates the original surface.
Illumination-side slit 29 that narrows down the illumination light in order to prevent the occurrence of ghost (a phenomenon in which light beams separated are multiply imaged) on the sensor, and reflected light 3 from document 1 is slit light that extends in the main scanning direction. Entrance side slit 2
7, a first reflection mirror 22 for guiding the reflected light 3 that has passed through the incident side slit 27 to the second reflection unit 30, and a light shielding for shielding the light source rays from the lamp 24 from directly entering the first reflection mirror 22. A plate 28 is provided.

【0022】第1反射ユニット20内の各構成要素、す
なわち、ランプ24、凹面反射板26、照明側スリット
29、入射側スリット27、遮光板28、及び第1反射
ミラー22は、原稿1の原稿面の幅、すなわち主走査方
向の幅と同じ幅を有しており、上記の駆動機構による原
稿押さえ15及び読取り窓14の副走査方向Sa、すな
わち原稿1の原稿面の長手方向への副走査により、原稿
1の原稿面全面が走査できるように構成されている。
Each component in the first reflection unit 20, that is, the lamp 24, the concave reflection plate 26, the illumination side slit 29, the incident side slit 27, the light shielding plate 28, and the first reflection mirror 22 are the original document 1 The width of the surface, that is, the width in the main scanning direction, is the same as the width in the main scanning direction. Thus, the entire original surface of the original 1 can be scanned.

【0023】第2反射ユニット30は、第1反射ユニッ
ト20からの反射光3を反射して画像読取ユニット40
に導く第2反射ミラー32及び第3反射ミラー34を備
えている。ここで、第2反射ミラー32は、第1反射ミ
ラー22に平行に配置され、第3反射ミラー34は、第
1反射ミラー22及び第2反射ミラー32に対して直交
する向きに配置されている。
The second reflecting unit 30 reflects the reflected light 3 from the first reflecting unit 20 and the image reading unit 40.
The second reflection mirror 32 and the third reflection mirror 34 that lead to Here, the second reflecting mirror 32 is arranged in parallel with the first reflecting mirror 22, and the third reflecting mirror 34 is arranged in a direction orthogonal to the first reflecting mirror 22 and the second reflecting mirror 32. .

【0024】第2反射ユニット30内の各構成要素、す
なわち、第2反射ミラー32及び第3反射ミラー34も
原稿1の原稿面の幅、すなわち主走査方向の幅と同じ幅
を有しており、第3反射ミラー34から画像読取ユニッ
ト40に向かって出射される反射光3は、照明側スリッ
ト29、入射側スリット27の幅と同じ幅のスリット光
として画像読取ユニット40に導入される。
Each component in the second reflection unit 30, that is, the second reflection mirror 32 and the third reflection mirror 34 also has the same width as the original surface of the original 1, that is, the width in the main scanning direction. The reflected light 3 emitted from the third reflecting mirror 34 toward the image reading unit 40 is introduced into the image reading unit 40 as slit light having the same width as that of the illumination side slit 29 and the incident side slit 27.

【0025】画像読取ユニット40には、複数のレンズ
で構成された結像レンズユニット42、光束分離機能を
有する光束分離光学素子44、及び3本のCCDライン
センサ48a,48b,48cより成る3ラインセンサ
48が備えられている。第2反射ユニット30から出射
された反射光3は、結像レンズユニット42で結像され
て光束分離光学素子44に入射される。光束分離光学素
子44は、入射された光束をR,G,Bの3色に対応す
る3本の光束に分離する。光束分離光学素子44により
分離された3本の光束は3ラインセンサ48に導かれ
る。3ラインセンサ48は、1つの基体上に互いに平行
に形成され長手方向がスリット光の延びる幅方向に対応
する方向を向くように配設された3本のCCDラインセ
ンサ48a,48b,48cから構成されている。これ
ら3本のCCDラインセンサ48a,48b,48c
が、反射光3の波長領域のうちから選定されたRGBに
相当する3つの波長領域成分をそれぞれカバーするよう
に構成されている。
The image reading unit 40 includes an imaging lens unit 42 composed of a plurality of lenses, a light beam separating optical element 44 having a light beam separating function, and three CCD line sensors 48a, 48b and 48c. A sensor 48 is provided. The reflected light 3 emitted from the second reflection unit 30 is imaged by the imaging lens unit 42 and is incident on the light beam splitting optical element 44. The light beam splitting optical element 44 splits the incident light beam into three light beams corresponding to the three colors of R, G, and B. The three light beams separated by the light beam separation optical element 44 are guided to the three-line sensor 48. The 3-line sensor 48 is composed of three CCD line sensors 48a, 48b, 48c which are formed parallel to each other on one substrate and are arranged so that their longitudinal directions correspond to the width direction in which the slit light extends. Has been done. These three CCD line sensors 48a, 48b, 48c
Is configured to cover three wavelength range components corresponding to RGB selected from the wavelength range of the reflected light 3.

【0026】RGB3本の光束は3本のCCDラインセ
ンサ48a,48b,48cによってそれぞれ電気信号
に変換され、図示しない信号処理部で所定の処理を施さ
れた後、図示しない外部の画像形成装置あるいは記憶装
置などへ出力される。図2は、本実施形態に用いられる
光束分離光学素子周辺の光学系の模式図である。
The three RGB light fluxes are converted into electric signals by the three CCD line sensors 48a, 48b, 48c, and subjected to predetermined processing by a signal processing unit (not shown), and then an external image forming apparatus (not shown) or It is output to a storage device or the like. FIG. 2 is a schematic view of an optical system around the light beam splitting optical element used in this embodiment.

【0027】図2に示すように、この光学系は、原稿1
からの反射光3を結像する結像レンズ4(図1の結像レ
ンズユニット42に相当する)と、反射光3の光束を3
つの光束に分離する光束分離光学素子44と、分離され
た3つの光束をそれぞれ受光して電気信号に変換する3
ラインセンサ48とから成る。図3は、本実施形態に用
いられる光束分離光学素子の断面図である。
This optical system, as shown in FIG.
The imaging lens 4 (corresponding to the imaging lens unit 42 in FIG. 1) that forms an image of the reflected light 3 from
A light beam splitting optical element 44 that splits the light beam into three light beams, and a light beam receiving optical signal that receives each of the three split light beams and converts the light beams into an electrical signal
And a line sensor 48. FIG. 3 is a cross-sectional view of the light beam splitting optical element used in this embodiment.

【0028】図3に示すように、光束分離光学素子44
は、RGB3色に対応する相互に異なる3つの方向A,
B,Cを向き、それぞれの向きについてそれぞれ一定の
ピッチで繰り返す3種類の面45a,45b,45cを
有する透明板で形成された基体45と、基体45の上を
覆う誘電体膜46とから構成されている。基体45の第
1の面45aは入射光の光束47に対して角度θ1 (5
4.7°)の方向Aを向き、第2の面45bは入射光の
光束47に対して角度−θ1 (−54.7°)の方向B
を向き、第3の面45cは入射光の光束47に対して角
度0°の方向Cを向いている。そして、これらの3つの
方向A,B,Cを向いた3種類の面45a,45b,4
5cがそれぞれの向きについてそれぞれ一定のピッチで
繰り返すように並んでいる。そして、これらの3種類の
面45a,45b,45cはそれぞれ向きが異なること
により、この光束分離光学素子44内に入射される光の
光束47を3本のCCDラインセンサ48a,48b,
48c(図1参照)それぞれに向かう3本の光束47
a,47b,47cに分離する作用をなす。なお、光束
分離光学素子44は、図3に示す断面形状のまま図面に
垂直な方向に向かって前述の主走査幅に対応した幅で形
成されている。
As shown in FIG. 3, the light beam splitting optical element 44.
Are three different directions A, corresponding to RGB three colors.
Consists of a base 45 formed of a transparent plate having three types of surfaces 45a, 45b, 45c facing B and C and repeating at a constant pitch in each direction, and a dielectric film 46 covering the base 45. Has been done. The first surface 45a of the substrate 45 forms an angle θ1 (5
Direction (A) (4.7 °), and the second surface 45b forms a direction B (angle −θ1 (−54.7 °)) with respect to the luminous flux 47 of the incident light.
The third surface 45c faces the direction C at an angle of 0 ° with respect to the luminous flux 47 of the incident light. Then, three types of surfaces 45a, 45b, 4 facing these three directions A, B, C
5c are arranged so as to repeat at a constant pitch in each direction. The three types of surfaces 45a, 45b, 45c have different directions, so that the light flux 47 of the light incident on the light flux separating optical element 44 is transferred to the three CCD line sensors 48a, 48b ,.
48c (see FIG. 1) three light fluxes 47 respectively directed
It acts to separate into a, 47b and 47c. The light beam splitting optical element 44 is formed with a width corresponding to the above-described main scanning width in the direction perpendicular to the drawing while maintaining the sectional shape shown in FIG.

【0029】ここで、誘電体膜46の屈折率をn1 、基
体45の屈折率をn2 、第1の面45aへの入射角をθ
1 、屈折角をθ2 、出射角をθ3 とすると、スネルの式
から、 sinθ1 /sinθ2 =n2 /n1 sinθ3 /sin(θ1 −θ2 )=n2 θ3 =sin-1(n2 ・(sinθ1 ・cosθ2 −c
osθ1 ・sinθ2 )) となる。
Here, the refractive index of the dielectric film 46 is n1, the refractive index of the substrate 45 is n2, and the angle of incidence on the first surface 45a is θ.
1, assuming that the refraction angle is θ2 and the exit angle is θ3, from the Snell equation, sin θ1 / sin θ2 = n2 / n1 sin θ3 / sin (θ1 −θ2) = n2 θ3 = sin −1 (n2 · (sin θ1 · cos θ2 −c
os θ1 · sin θ2)).

【0030】ここで、 θ1 =cos-1(1/√3)=54.7° とすると、 θ3 =sin-1(n2 ・(√(2/3)・cosθ2 −
√(1/3)・sinθ2 ))=sin-1(n2 ・(√
2/3)・√(1−sin2 θ2 )−√(1/3)・s
inθ2 ))=sin-1(n2 ・√(2/3)・√(1
−2/3・(n1 /n2 )2)−√(1/3)・√(2
/3)・n1 /n2 )) となる。
Here, if θ1 = cos −1 (1 / √3) = 54.7 °, θ3 = sin −1 (n2 · (√ (2/3) · cos θ2 −
√ (1/3) · sin θ2)) = sin −1 (n2 · (√
2/3) ・ √ (1-sin 2 θ2) -√ (1/3) ・ s
in θ2)) = sin −1 (n2 · √ (2/3) · √ (1
-2/3 ・ (n1 / n2) 2 ) -√ (1/3) ・ √ (2
/ 3) · n1 / n2)).

【0031】ここで、例えば、 n2 =1.7、n1 =1.6の時は、θ3 =7.7° となり、 n2 =1.7、n1 =1(空気)の時は、θ3 =48.
3° となる。
Here, for example, when n2 = 1.7 and n1 = 1.6, θ3 = 7.7 °, and when n2 = 1.7 and n1 = 1 (air), θ3 = 48. .
It becomes 3 °.

【0032】ここで、光学設計で重要な光路長差につい
て、図3のg線とb線の線分の長さから評価を行う。い
ま、光束分離光学素子44内での光路長差は無視し、光
束分離光学素子44からCCDセンサの結像面までの距
離をLとし、光束分離光学素子44から出射されるla
線の光路長と垂線lc線の光路長との差ΔLを求める
と、 ΔL=L×(1−cosθ3 ) 例えば、L=2mmとし、n2 =1.7、n1 =1.6
の時の値θ3 =7.7°を用いると、 ΔL=18.0μm となり、結像面での光路長差はほとんど問題にならな
い。これは、本実施形態におけるように、光束分離光学
素子44からの出射角を3通りに変えることにより光束
を分離する方式の大きな特徴といえる。
Here, the optical path length difference that is important in optical design is evaluated from the lengths of the line segments of the g line and the b line in FIG. Now, ignoring the optical path length difference in the light beam splitting optical element 44, the distance from the light beam splitting optical element 44 to the image plane of the CCD sensor is set to L, and the light emitted from the light beam splitting optical element 44 is la.
When the difference .DELTA.L between the optical path length of the line and the optical path length of the perpendicular line lc is obtained, .DELTA.L = L.times. (1-cos .theta.3) For example, L = 2 mm, n2 = 1.7, n1 = 1.6.
When the value of .theta.3 = 7.7.degree. Is used, .DELTA.L = 18.0 .mu.m, and the difference in optical path length on the image plane hardly poses a problem. This can be said to be a major feature of the method of separating the light flux by changing the emission angle from the light flux separation optical element 44 into three ways as in the present embodiment.

【0033】次に、光束分離光学素子の製造方法につい
て説明する。本実施形態の光束分離光学素子を製造する
に際して、出射角を正確に制御する技術が特に重要であ
る。これに適した技術として異方性エッチングがある。
異方性エッチングは、半導体のエッチング速度がその半
導体の結晶方位に依存していることを利用したものであ
り、シリコン結晶の場合、(100)方位のエッチング
速度が(111)方位に比べて非常に早いことを利用し
て、(111)面と(100)とから構成された精度の
高い3次元構造の光学素子を実現することができる。
Next, a method of manufacturing the light beam splitting optical element will be described. When manufacturing the light beam splitting optical element of the present embodiment, a technique for accurately controlling the emission angle is particularly important. Anisotropic etching is a technique suitable for this.
The anisotropic etching utilizes the fact that the etching rate of a semiconductor depends on the crystal orientation of the semiconductor. In the case of a silicon crystal, the etching rate of the (100) orientation is much higher than that of the (111) orientation. By utilizing the fact that it is extremely fast, it is possible to realize an optical element having a highly accurate three-dimensional structure composed of the (111) plane and the (100) plane.

【0034】異方性エッチングのエッチング液として
は、例えば水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶液
やエチレンジアミンピロカテコールなどを用いることが
できる。エッチングマスクとしては、窒化シリコン膜
(Si34 膜)または酸化シリコン膜(SiO2 膜)
などを用いることができる。図4は、本実施形態の光束
分離光学素子の製造工程図である。
As the etching solution for anisotropic etching, for example, an alkaline aqueous solution such as an aqueous potassium hydroxide solution or ethylenediaminepyrocatechol can be used. As the etching mask, a silicon nitride film (Si 3 N 4 film) or a silicon oxide film (SiO 2 film)
Etc. can be used. FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the light beam splitting optical element of the present embodiment.

【0035】図4(a)及び図4(c)は、光束分離光
学素子の製造過程における上面図であり、図4(b)及
び図4(d)は、それぞれ、図4(a)及び図4(c)
の矢印A−A’方向に見た断面図である。図4(a)及
び図4(b)に示すように、表面が(100)面である
シリコン基板61上にエッチングマスクとして厚さ15
0nmのSi34 膜を形成した後、フォトリソグラフ
工程、ドライエッチング工程によりSi34 膜をパタ
ーニングし、幅W1 の開口部63を形成する。開口部6
3どうしの間には幅W2 のエッチングマスク部62を設
ける。次に、このシリコン基板61を、加熱した水酸化
カリウム水溶液をエッチング液として異方性エッチング
を行う。こうして、図4(c)及び図4(d)に示すよ
うに、4つの(111)面で形成された断面V字形の溝
64を形成する。
4 (a) and 4 (c) are top views in the process of manufacturing the light beam splitting optical element, and FIGS. 4 (b) and 4 (d) are FIGS. 4 (a) and 4 (a), respectively. Figure 4 (c)
FIG. 4 is a cross-sectional view seen in the direction of arrow AA ′ in FIG. As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), a silicon substrate 61 having a (100) surface has a thickness of 15 as an etching mask.
After forming a 0 nm Si 3 N 4 film, the Si 3 N 4 film is patterned by a photolithography process and a dry etching process to form an opening 63 having a width W 1. Opening 6
An etching mask portion 62 having a width W2 is provided between the three. Next, this silicon substrate 61 is anisotropically etched using a heated potassium hydroxide aqueous solution as an etching solution. Thus, as shown in FIGS. 4C and 4D, the groove 64 having a V-shaped cross section formed by the four (111) planes is formed.

【0036】最後に、加熱したリン酸でシリコン基板6
1上のSi34 膜を除去し、レプリカ用の型が完成す
る。さらにこの型を用いてレプリカを作成する。図5
は、本実施形態の光束分離光学素子の製造用のレプリカ
の説明図である。図5(a)に示すように、このレプリ
カ60には2つの(111)面で形成された複数の断面
V字形の溝64が形成されている。
Finally, the silicon substrate 6 is heated with phosphoric acid.
The Si 3 N 4 film on 1 is removed, and a replica mold is completed. Furthermore, a replica is created using this mold. FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a replica for manufacturing the light beam splitting optical element of the present embodiment. As shown in FIG. 5A, the replica 60 has a plurality of V-shaped grooves 64 formed of two (111) planes.

【0037】本実施形態の光束分離光学素子の基体の屈
折率は、前述のように1.7としたので、レプリカの材
料としてガラスを用いる場合は、重フリント、バリウム
フリント、ランタンクラウンなどを用いることができ
る。このレプリカ60上に、図5(b)に示すように、
プラスチック65を流し込むことにより光束分離光学素
子44が完成する。流し込むプラスチック65として
は、この実施形態の光束分離光学素子の誘電体膜の屈折
率は1.6としたので、誘電体膜の材料としては、メチ
ルメタクリレートなどが適している。また、このプラス
チック65の厚さは、レプリカ60上にプラスチック6
5を流し込む時のプラスチック65の表面張力によって
表面が平滑化するよう、少なくとも、前述の繰り返しの
ピッチW1 +W2 以上の厚さとすることが望ましい。も
し、プラスチック65表面の平面性に問題がある場合、
またはプラスチック65の厚さをさらに薄くしたい場合
にはプラスチック65表面を研磨すればよい。
Since the refractive index of the substrate of the light beam splitting optical element of this embodiment is 1.7 as described above, when glass is used as the material of the replica, heavy flint, barium flint, lanthanum crown or the like is used. be able to. On this replica 60, as shown in FIG.
The light beam splitting optical element 44 is completed by pouring the plastic 65. As the plastic 65 to be poured, since the refractive index of the dielectric film of the light beam splitting optical element of this embodiment is 1.6, methylmethacrylate or the like is suitable as the material of the dielectric film. The thickness of the plastic 65 is the same as the plastic 6 on the replica 60.
It is preferable that the thickness is at least equal to or larger than the above-mentioned repeated pitch W1 + W2 so that the surface is smoothed by the surface tension of the plastic 65 when the resin 5 is poured. If there is a problem with the flatness of the plastic 65 surface,
Alternatively, if it is desired to further reduce the thickness of the plastic 65, the surface of the plastic 65 may be polished.

【0038】このように、レプリカ材料及びプラスチッ
ク材料の2種類の材料の屈折率を適切に組み合わせるこ
とにより光束分離光学素子からの出射角θ3 (図3参
照)を制御することが可能である。出射角を正確に制御
するには上述の異方性エッチングが適しているが、異方
性エッチングにより得られる角度は使用材料の結晶構造
に依存するため、単一材料では屈折角が大きすぎ、光路
長差も大きくなる。しかし、2種類の材料から成る複合
材料の場合は2つの材料の屈折率を適切に組み合わせる
ことにより出射角を極めて容易に制御することができ
る。
As described above, by appropriately combining the refractive indexes of the two kinds of materials, the replica material and the plastic material, it is possible to control the emission angle θ 3 (see FIG. 3) from the light beam splitting optical element. The above-mentioned anisotropic etching is suitable for accurately controlling the emission angle, but the angle obtained by anisotropic etching depends on the crystal structure of the material used, so the refraction angle is too large for a single material, The optical path length difference also becomes large. However, in the case of a composite material composed of two kinds of materials, the exit angle can be controlled very easily by appropriately combining the refractive indexes of the two materials.

【0039】また、上記本実施形態のように、最初に光
束分離光学素子の基体の型を作製しておけば、レプリカ
材料及びプラスチック材料を変更することにより、CC
Dセンサ間の間隔をさまざまな間隔に設定した3ライン
センサを作製することができる。なお、本実施形態で
は、エッチングマスクとしてSi34 膜を用いたが、
エッチングマスクはSi34 膜に限定されるものでは
なく、例えば酸化シリコン膜(SiO2 膜)などエッチ
ング液に耐性のあるものであればよい。エッチング液も
水酸化カリウム水溶液に限定されるものではなく、水酸
化カリウム水溶液と同様に異方性エッチングが可能なエ
ッチング液であれば他のものでも差し支えない。
Further, if the mold of the substrate of the light beam splitting optical element is first produced as in the present embodiment, the CC material can be changed by changing the replica material and the plastic material.
It is possible to manufacture a 3-line sensor in which the distance between the D sensors is set to various intervals. In this embodiment, the Si 3 N 4 film is used as the etching mask.
The etching mask is not limited to the Si 3 N 4 film, and may be any one having resistance to the etching liquid such as a silicon oxide film (SiO 2 film). The etching solution is not limited to the potassium hydroxide aqueous solution, and any other etching solution may be used as long as it is an anisotropic etching solution similar to the potassium hydroxide aqueous solution.

【0040】ところで、光束分離光学素子の具体的な寸
法は、図4における開口部63の幅W1 =10μm、隣
接する開口部63どうしの間隔W2 =10μmとする
と、完成後のV字溝64の深さD=7.1μmとなる。
ここで、W1 +W2 は、前述の繰り返しのピッチに相当
するものであるが、このW1 +W2 が1μm近くまで小
さくなると可視光領域での回折が大きくなり、逆に、W
1 +W2 が光束分離光学素子上での視野角に相当する長
さ近くまで大きくなると光学的な性能が劣化するので、
これらのバランスを考慮してW1 、W2 の寸法を定める
必要がある。W1とW2 の比は、次のように、CCDセ
ンサの感度から定めることができる。
By the way, regarding the specific dimensions of the light beam splitting optical element, assuming that the width W1 of the opening 63 in FIG. 4 is 10 .mu.m and the distance W2 between the adjacent openings 63 is 10 .mu.m, the V-shaped groove 64 after completion is formed. The depth D is 7.1 μm.
Here, W1 + W2 corresponds to the above-mentioned repetition pitch, but when W1 + W2 is reduced to about 1 μm, diffraction in the visible light region is increased, and conversely, W1
If 1 + W2 increases to a length close to the viewing angle on the beam splitting optical element, the optical performance deteriorates.
It is necessary to determine the dimensions of W1 and W2 in consideration of these balances. The ratio of W1 and W2 can be determined from the sensitivity of the CCD sensor as follows.

【0041】図6は、本実施形態の光束分離光学素子の
寸法の説明図である。例えば、原稿をハロゲンランプで
照明した場合の3ラインセンサのRGB別の感度差につ
いて考えてみると、RGB別の感度差は、R:G:B=
2:3:1というように大きな感度差があり、感度比は
最大3倍にも達する。そのため、後段の信号処理の段階
において広いダイナミックレンジが必要とされる。
FIG. 6 is an explanatory view of the dimensions of the light beam splitting optical element of this embodiment. For example, considering the sensitivity difference between RGB of a three-line sensor when a document is illuminated with a halogen lamp, the sensitivity difference between RGB is R: G: B =
There is a large sensitivity difference such as 2: 3: 1, and the sensitivity ratio reaches up to 3 times. Therefore, a wide dynamic range is required in the subsequent signal processing stage.

【0042】そこで、最も感度が低いブルーのセンサが
3ラインセンサの中央に位置するように配置されたCC
Dラインセンサを使用し、そのCCDラインセンサに合
わせて、図6に示すように、エッチングマスク部62
(図4参照)の幅W2 を、開口部63の幅W1 と等しく
し、その幅W2 の部分に相当する基体61の面61aを
ブルー用の領域とし、幅W1 の部分に相当する基体61
の右下がりの傾斜面61bをグリーン用の領域とし、幅
W1 の部分に相当する基体61の左下がりの傾斜面61
cをレッド用の領域として使用する。すなわち、ブルー
光用の面積をグリーン光及びレッド光用の面積の2倍に
する。こうすることにより、センサ全体が受光する光量
を1とすると、RGBの各CCDラインセンサへの光量
は R:1/4 B:1/2 G:1/4 となる。
Therefore, the CC with the blue sensor having the lowest sensitivity is arranged in the center of the three-line sensor.
As shown in FIG. 6, an etching mask portion 62 is used in accordance with the CCD line sensor using the D line sensor.
The width W2 (see FIG. 4) is made equal to the width W1 of the opening 63, and the surface 61a of the base 61 corresponding to the width W2 portion is used as a blue region, and the base 61 corresponding to the width W1 portion is formed.
The inclined surface 61b of the base body 61 corresponding to the width W1 is defined as the green area.
c is used as the area for red. That is, the area for blue light is made twice as large as the area for green light and red light. By doing so, assuming that the amount of light received by the entire sensor is 1, the amount of light to each of the RGB CCD line sensors is R: 1/4 B: 1/2 G: 1/4.

【0043】これに、前述の感度比R:G:B=2:
3:1を掛けると、 R:G:B=2/4:3/3:1/2=1/2:1:1
/2=1:2:1 となり、感度比は最大2倍に抑えることができる。厳密
には、誘電体膜界面での反射率と透過率は屈折角に依存
するため、この感度比がそのまま実際に成立するわけで
はないが、単なる目安としても相当に有効であることが
わかる。
In addition, the above-mentioned sensitivity ratio R: G: B = 2:
When multiplied by 3: 1, R: G: B = 2/4: 3/3: 1/2 = 1/2: 1: 1
/ 2 = 1: 2: 1, and the sensitivity ratio can be suppressed to a maximum of 2 times. Strictly speaking, since the reflectance and the transmittance at the dielectric film interface depend on the refraction angle, this sensitivity ratio does not actually hold as it is, but it is understood that it is considerably effective as a mere guide.

【0044】次に、本発明のカラー画像読取装置の他の
実施形態について説明する。図7は、本発明のカラー画
像読取装置の第2の実施形態を示す模式図である。図7
に示すように、この実施形態では、原稿1からの反射光
3は結像レンズ4により集光された後、一旦、反射ミラ
ー型の光束分離光学素子70表面の3つの反射ミラー面
(後述)で反射され、3本の光束(後述)に分離されて
3ラインセンサ48上に結像する。以下に、この反射ミ
ラー型の光束分離光学素子70の種々の具体例について
説明する。
Next, another embodiment of the color image reading apparatus of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic diagram showing a second embodiment of the color image reading device of the present invention. Figure 7
As shown in FIG. 3, in this embodiment, after the reflected light 3 from the original 1 is condensed by the imaging lens 4, the three reflected mirror surfaces (described later) on the surface of the reflection mirror type light beam splitting optical element 70 are temporarily provided. Is reflected by the laser beam and is separated into three light beams (described later) to form an image on the 3-line sensor 48. Various specific examples of the reflection mirror type light beam splitting optical element 70 will be described below.

【0045】図8は、第2の実施形態の光束分離光学素
子の一具体例を示す模式図である。図8(a)に示すよ
うに、この光束分離光学素子70の表面には3つの反射
ミラー面71a,71b,71cが形成されている。光
束分離光学素子70に入射された光はこれらの反射ミラ
ー面で反射され、3本の光束72a,72b,72cに
分離された後、3ラインセンサに出射される。図8
(b)は、図8(a)における3つの反射ミラー面71
a,71b,71cの配列の順序だけを変えた変形例で
ある。
FIG. 8 is a schematic view showing a specific example of the light beam splitting optical element of the second embodiment. As shown in FIG. 8A, three reflection mirror surfaces 71a, 71b, 71c are formed on the surface of the light beam splitting optical element 70. The light incident on the light beam splitting optical element 70 is reflected by these reflection mirror surfaces, split into three light beams 72a, 72b, 72c, and then emitted to a three-line sensor. FIG.
FIG. 8B shows the three reflection mirror surfaces 71 in FIG.
This is a modified example in which only the arrangement order of a, 71b, and 71c is changed.

【0046】図9は、第2の実施形態の光束分離光学素
子の他の具体例を示す模式図である。図9に示すよう
に、この光束分離光学素子70’は、積層状に組み合わ
された2枚のハーフミラー73,74から成る。第1の
ハーフミラー73の表面及び第2のハーフミラー74の
表面には鋸歯状の半透明鏡面73a及び74bがそれぞ
れ形成されている。光束分離光学素子70’に入射され
た光は、これら2つの半透明鏡面73a,74b及び第
2のハーフミラー74の底面74cで反射され、3本の
光束75a,75b,75cに分離された後、3ライン
センサに出射される。
FIG. 9 is a schematic view showing another specific example of the light beam splitting optical element of the second embodiment. As shown in FIG. 9, the light beam splitting optical element 70 'is composed of two half mirrors 73 and 74 combined in a laminated shape. Sawtooth-shaped semitransparent mirror surfaces 73a and 74b are formed on the surface of the first half mirror 73 and the surface of the second half mirror 74, respectively. The light that has entered the light beam splitting optical element 70 'is reflected by the two semitransparent mirror surfaces 73a and 74b and the bottom surface 74c of the second half mirror 74, and after being split into three light beams 75a, 75b and 75c. It is emitted to the 3-line sensor.

【0047】図10は、第2の実施形態の光束分離光学
素子のさらに他の具体例を示す模式図である。図10に
示すように、この光束分離光学素子70”は、積層状に
組み合わされた2枚のダイクロイックミラー76,77
から成る。第1のダイクロイックミラー76の表面に
は、例えばブルー光のみ反射しグリーン光及びレッド光
を透過する半透明鏡面76aを形成しておき、第2のダ
イクロイックミラー77の表面には、例えばレッド光の
み反射しグリーン光を透過する半透明鏡面77cを形成
しておき、第2のダイクロイックミラー77の底面には
グリーン光を反射する反射面77bを形成しておくこと
により、光束分離光学素子70’に入射された光は、3
本の光束78a,78b,78cに分離されて3ライン
CCDセンサに出射される。このように、ダイクロイッ
クミラーを光束分離光学素子に用いることにより、セン
サ上のカラーフィルタが不要となり、装置のコストが低
減すると共に、カラーフィルタによる光量の低下が無く
なるので、カラー画像読取装置の出力を増加させS/N
比を改善することができる。
FIG. 10 is a schematic diagram showing still another specific example of the light beam splitting optical element of the second embodiment. As shown in FIG. 10, the light beam splitting optical element 70 ″ includes two dichroic mirrors 76 and 77 which are combined in a laminated shape.
Consists of On the surface of the first dichroic mirror 76, for example, a semitransparent mirror surface 76a that reflects only blue light and transmits green light and red light is formed, and on the surface of the second dichroic mirror 77, for example, only red light is formed. A semi-transparent mirror surface 77c that reflects and transmits green light is formed, and a reflective surface 77b that reflects green light is formed on the bottom surface of the second dichroic mirror 77. The incident light is 3
The light beams 78a, 78b, and 78c of the book are separated and emitted to the 3-line CCD sensor. As described above, by using the dichroic mirror for the light beam separating optical element, the color filter on the sensor is unnecessary, the cost of the apparatus is reduced, and the decrease in the light amount due to the color filter is eliminated. Increase S / N
The ratio can be improved.

【0048】なお、上記の各実施形態においては、原稿
からの反射光を読み取る場合についてのみ説明したが、
本発明のカラー画像読取装置は、原稿からの反射光を読
み取る場合にのみ限定されるものではなく、原稿を透過
した光を読み取る場合にも適用することができる。ま
た、上記の各実施形態においては、光センサとしてCC
Dラインセンサの例についてのみ説明したが、本発明の
カラー画像読取装置の光センサは、CCDラインセンサ
に限定されるものではなく、MOSセンサなどの他の光
センサを用いてもよい。
In each of the above embodiments, only the case of reading the reflected light from the original has been described.
The color image reading apparatus of the present invention is not limited to the case of reading the reflected light from the original document, but can be applied to the case of reading the light transmitted through the original document. Further, in each of the above embodiments, the CC is used as the optical sensor.
Although only the example of the D line sensor has been described, the optical sensor of the color image reading apparatus of the present invention is not limited to the CCD line sensor, and other optical sensors such as a MOS sensor may be used.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラー画
像読取装置によれば、各色毎に相互に異なる3つの方向
を向く複数の面を有し、原稿からの反射光を3つの光束
に分離する光束分離光学素子を備えたことにより、各色
の画像情報が異なる位置で読み取られることに起因する
画像の色ずれが光学的に防止され、色ずれの少ない画像
を得ることのできるカラー画像読取装置を得ることがで
きる。
As described above, according to the color image reading apparatus of the present invention, each color has a plurality of surfaces facing in three different directions, and the reflected light from the original document is divided into three light fluxes. By providing a light beam separating optical element for separating, color misregistration of an image caused by reading image information of each color at different positions is optically prevented, and a color image reading capable of obtaining an image with little color misregistration The device can be obtained.

【0050】また、本発明のカラー画像読取装置では、
原稿上の同一個所の画像を3色同時に読み取ることがで
きるため、従来必要であったライン間補正のためのメモ
リや画像の縮小拡大処理に伴う補正処理を省略すること
ができる。さらに、テレセントリック光学系のような高
価な光学系を用いることなく、通常の安価な光学系を使
用することができる。
Further, in the color image reading apparatus of the present invention,
Since it is possible to simultaneously read three images of the same place on the original, it is possible to omit the memory required for line-to-line correction and the correction process associated with the image reduction / enlargement process, which have been conventionally required. Furthermore, an ordinary inexpensive optical system can be used without using an expensive optical system such as a telecentric optical system.

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

【図1】本発明のカラー画像読取装置の一実施形態を示
す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a color image reading device of the present invention.

【図2】本実施形態に用いられる光束分離光学素子周辺
の光学系の模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an optical system around a light beam separation optical element used in this embodiment.

【図3】本実施形態に用いられる光束分離光学素子の断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a light beam splitting optical element used in this embodiment.

【図4】本実施形態の光束分離光学素子の製造工程図で
ある。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the light beam splitting optical element of the present embodiment.

【図5】本実施形態の光束分離光学素子の製造用のレプ
リカの説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a replica for manufacturing the light beam splitting optical element of the present embodiment.

【図6】本実施形態の光束分離光学素子の寸法の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of dimensions of the light beam splitting optical element of the present embodiment.

【図7】本発明のカラー画像読取装置の第2の実施形態
を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic view showing a second embodiment of the color image reading device of the present invention.

【図8】第2の実施形態の光束分離光学素子の一具体例
を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic view showing a specific example of the light beam splitting optical element of the second embodiment.

【図9】第2の実施形態の光束分離光学素子の他の具体
例を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing another specific example of the light beam splitting optical element of the second embodiment.

【図10】第2の実施形態の光束分離光学素子のさらに
他の具体例を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing still another specific example of the light beam splitting optical element of the second embodiment.

【図11】従来のカラー画像読取装置の色分解光学系の
模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram of a color separation optical system of a conventional color image reading device.

【図12】光路中にプリズムを配置して分光を生じさせ
る色分解方式の模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram of a color separation system in which a prism is arranged in an optical path to generate a spectrum.

【図13】光路中に断面が鋸歯状のプリズムを配置して
分光を生じさせる色分解方式の模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram of a color separation system in which a prism having a saw-tooth cross section is arranged in the optical path to generate a spectrum.

【図14】光路中に回折格子を配置して分光を生じさせ
る色分解方式の模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram of a color separation system in which a diffraction grating is arranged in an optical path to generate a spectrum.

【図15】光束分離により色分解する方式の模式図であ
る。
FIG. 15 is a schematic diagram of a method of performing color separation by light beam separation.

【図16】光束分離による色分解方式に非テレセントリ
ック光学系を使用した場合に起きる色ずれの説明図であ
る。
FIG. 16 is an explanatory diagram of color misregistration that occurs when a non-telecentric optical system is used in a color separation method using light beam separation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原稿 3 反射光 40 画像読取ユニット 42 結像レンズユニット 44 光束分離光学素子 45 基体 45a,45b,45c 面 46 誘電体膜 47,47a,47b,47c 光束 48 3ラインセンサ 48a,48b,48c CCDラインセンサ 70,70’,70” 光束分離光学素子 71a,71b,71c 反射ミラー面 72a,72b,72c 光束 73,74 ハーフミラー 73a,74b 半透明鏡面 74c 底面 76,77 ダイクロイックミラー 76a,77c 半透明鏡面 77b 反射面 78a,78b,78c 光束 1 Original 3 Reflected Light 40 Image Reading Unit 42 Imaging Lens Unit 44 Luminous Flux Separation Optical Element 45 Substrate 45a, 45b, 45c Surface 46 Dielectric Film 47, 47a, 47b, 47c Luminous Flux 48 3 Line Sensor 48a, 48b, 48c CCD Line Sensors 70, 70 ', 70 "Light flux separation optical elements 71a, 71b, 71c Reflection mirror surfaces 72a, 72b, 72c Light fluxes 73, 74 Half mirrors 73a, 74b Semi-transparent mirror surface 74c Bottom surface 76, 77 Dichroic mirrors 76a, 77c Semi-transparent mirror surface 77b Reflective surface 78a, 78b, 78c Luminous flux

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原稿を、所定の幅方向に延びるスリット
光により、該幅方向と交わる所定の長手方向に走査しな
がら、該原稿から反射した、該原稿に記録された画像の
情報を担持した反射光の各所定の波長領域成分を、1つ
の基体上に互いに平行に形成され長手方向が前記スリッ
ト光の延びる幅方向に対応する方向を向くように配設さ
れて成る3本のラインセンサそれぞれで受光することに
より、前記原稿に記録された画像をカラー画像として読
み取るカラー画像読取装置において、 前記反射光が前記ラインセンサに達する前の該反射光の
光路上に配置された、相互に異なる3つの方向を向き、
向きが異なることにより前記反射光の光束を前記3本の
ラインセンサそれぞれに向かう3本の光束に分離する作
用を成す、少なくとも2つの向きについてそれぞれ所定
のピッチで繰り返す複数の面を有する光束分離光学素子
を備えたことを特徴とするカラー画像読取装置。
1. A document is carried by a slit light beam extending in a predetermined width direction in a predetermined longitudinal direction intersecting with the width direction while carrying information of an image recorded on the document reflected from the document. Three line sensors, each of which has a predetermined wavelength region component of reflected light and is formed in parallel with each other on one substrate and arranged such that the longitudinal direction thereof corresponds to the width direction in which the slit light extends. In the color image reading device for reading the image recorded on the original document as a color image by receiving the light, the three different light beams are arranged on the optical path of the reflected light before the reflected light reaches the line sensor. Facing in one direction,
A light beam splitting optical having a plurality of surfaces which repeat at a predetermined pitch in at least two directions, and which has a function of separating the light beam of the reflected light into three light beams directed to each of the three line sensors by different directions. A color image reading device comprising an element.
【請求項2】 前記光束分離光学素子が、前記反射光
を、前記複数の面の向きに応じた方向に屈折させること
により3本の光束に分離するもの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。
2. The light beam splitting optical element splits the reflected light into three light beams by refracting the reflected light in a direction corresponding to the directions of the plurality of surfaces. The described color image reading device.
【請求項3】 前記光束分離光学素子が、前記反射光
を、前記複数の面の向きに応じた方向に反射させること
により3本の光束に分離するもの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。
3. The light beam splitting optical element splits the reflected light into three light beams by reflecting the reflected light in a direction corresponding to the directions of the plurality of surfaces. The described color image reading device.
【請求項4】 前記光束分離光学素子が、異方性エッチ
ングにより、またはそのレプリカにより形成されて成る
前記複数の面を有するもの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。
4. The color image reading apparatus according to claim 1, wherein the light beam splitting optical element has the plurality of surfaces formed by anisotropic etching or a replica thereof.
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