JPH10107952A - Color image reader - Google Patents

Color image reader

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JPH10107952A
JPH10107952A JP8281817A JP28181796A JPH10107952A JP H10107952 A JPH10107952 A JP H10107952A JP 8281817 A JP8281817 A JP 8281817A JP 28181796 A JP28181796 A JP 28181796A JP H10107952 A JPH10107952 A JP H10107952A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color image
optical system
line sensor
sub
scanning direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP8281817A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michitaka Seya
通隆 瀬谷
Emiko Ueno
恵美子 上野
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10107952A publication Critical patent/JPH10107952A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the color image reader by which a color image is read with high accuracy and a simple configuration and a loss in a luminous quantity is eliminated on a monolithic 3-line sensor face. SOLUTION: A color image is formed on a light receiving means 4 where a plurality of line sensors 5, 6, 7 are placed on the same board face by using an image optical system 10, the color image and the light receiving means are scanned relatively to allow the light receiving means to read the color image. In this case, the image forming optical system has an anamorphic optical system 2, the anamorphic optical system 2 collects the luminous flux from the color image within a subscanning cross section and forms an image, a divergent luminous flux is distributed into a plurality of sets of luminous flux in the subscanning direction by optical elements 3 arranged in an optical path and a plurality of sets of luminous flux distributed as above are imaged onto each corresponding line sensor face.

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】本発明はカラー画像読取装置
に関し、特にアナモフィックな光学系を有する結像光学
系、複数(3つ)のラインセンサー(受光素子)を同一
基板面上に設けた受光手段、そして副走査方向にのみ所
定の屈折力を有する光学素子等を利用することにより、
原稿面上のカラー画像情報を高精度に読み取ることがで
きる、例えばカラースキャナーやカラーファクシミリ等
に好適なカラー画像読取装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image reading apparatus, and more particularly to an image forming optical system having an anamorphic optical system and a light receiving means provided with a plurality (three) of line sensors (light receiving elements) on the same substrate surface. By utilizing an optical element having a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction,
The present invention relates to a color image reading apparatus capable of reading color image information on a document surface with high accuracy, and suitable for, for example, a color scanner or a color facsimile.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より原稿面上のカラー画像情報を光
学系を介してラインセンサー(CCD)面上に結像させ
て、このときのラインセンサーからの出力信号を利用し
てカラー画像情報をデジタル的に読取る装置が種々と提
案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, color image information on a document surface is imaged on a line sensor (CCD) surface via an optical system, and color image information is converted using an output signal from the line sensor at this time. Various digital reading devices have been proposed.

【0003】例えば図4は従来のカラー画像読取装置の
光学系の要部概略図である。同図では原稿面21上のカ
ラー画像からの光束を結像レンズ49で集光し後述する
ラインセンサー面上に結像させる際、該光束を3Pプリ
ズム40を介して例えば赤色(R)、緑色(G)、青色
(B)の3色に色分解した後、各々のラインセンサー4
1,42,43面上に導光している。そして各ラインセ
ンサー41,42,43面上に結像したカラー画像を各
々副走査方向にライン走査し各色光毎に読取りを行なっ
ている。
[0003] For example, FIG. 4 is a schematic view of a main part of an optical system of a conventional color image reading apparatus. In the figure, when a light beam from a color image on the document surface 21 is condensed by an image forming lens 49 and formed on a line sensor surface described later, the light beam is, for example, red (R) and green through a 3P prism 40. (G) and blue (B) after being separated into three colors.
Light is guided on the surfaces 1, 42 and 43. The color image formed on each of the line sensors 41, 42, and 43 is line-scanned in the sub-scanning direction, and reading is performed for each color light.

【0004】図5は従来のカラー画像読取装置の光学系
の要部概略図である。同図では原稿面21上のカラー画
像からの光束を結像レンズ59で集光し後述するライン
センサー面上に結像させる際、該光束を2色性を有する
波長選択透過膜が付加された2つの色分解用のビームス
プリッター50,51を介して3色に対応する3つの光
束に分離している。
FIG. 5 is a schematic view of a main part of an optical system of a conventional color image reading apparatus. In the figure, when a light beam from a color image on the document surface 21 is condensed by the imaging lens 59 and formed on a line sensor surface described later, a wavelength selective transmission film having dichroism is added to the light beam. The light is split into three light beams corresponding to three colors via two beam splitters 50 and 51 for color separation.

【0005】そして該3つの色光に基づくカラー画像を
3つのラインセンサーを同一基板面上に設けた所謂モノ
リシック3ラインセンサー52面上に各々結像させてい
る。これによりカラー画像を副走査方向にライン走査し
各色光毎に読取りを行なっている。
A color image based on the three color lights is formed on a so-called monolithic three-line sensor 52 provided with three line sensors on the same substrate surface. Thus, the color image is line-scanned in the sub-scanning direction, and reading is performed for each color light.

【0006】図6は図5に示したモノリシック3ライン
センサー52の説明図であり、該モノリシック3ライン
センサー52は同図に示すように3つのラインセンサー
(CCD)45,46,47を互いに平行となるように
同一基板面上に有限距離離して配置しており、該ライン
センサー面上には各々の色光に基づく不図示の色フィル
ターが設けられている。
FIG. 6 is an explanatory view of the monolithic three-line sensor 52 shown in FIG. 5. The monolithic three-line sensor 52 includes three line sensors (CCDs) 45, 46, and 47 parallel to each other as shown in FIG. Are arranged at a finite distance from each other on the same substrate surface, and a color filter (not shown) based on each color light is provided on the line sensor surface.

【0007】又、各ラインセンサー45,46,47の
間隔S1,S2は様々な製作上の条件から一般的に例え
ば0.1〜0.2mm程度で製作されており、又各単一
素子48の画素幅W1,W2は例えば7μm×7μm、
10μm×10μm程度で設定されている。
The distances S1 and S2 between the line sensors 45, 46 and 47 are generally set to, for example, about 0.1 to 0.2 mm due to various manufacturing conditions. Are, for example, 7 μm × 7 μm,
It is set to about 10 μm × 10 μm.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図4に示すカラー画像
読取装置では3つの独立のラインセンサーを必要とし、
又高精度化が要求され、しかも製作上困難な3Pプリズ
ムを必要とする為、装置全体が複雑化し、又高価となっ
てくる。更に結像光束と各ラインセンサーとの合致調整
を各々独立に3回行なう必要があり、組立調整が面倒と
なる等の問題点があった。
The color image reading apparatus shown in FIG. 4 requires three independent line sensors,
Further, high precision is required, and a 3P prism which is difficult to manufacture is required, so that the whole apparatus becomes complicated and expensive. In addition, it is necessary to perform matching adjustment between the imaged light beam and each line sensor three times independently, and there is a problem that assembly adjustment is troublesome.

【0009】又、図5に示すカラー画像読取装置はビー
ムスプリッター50,51の板厚をxとした場合、ライ
ンセンサーの各ライン間の距離は2√2xとなる。今、
製作上好ましいラインセンサーの各ライン間の距離を
0.1〜0.2mm程度とするとビームスプリッター5
0,51の板厚xは35〜70μm程度となる。
In the color image reading apparatus shown in FIG. 5, when the plate thickness of the beam splitters 50 and 51 is x, the distance between each line of the line sensor is 2√2x. now,
When the distance between each line of the line sensor, which is preferable in manufacturing, is about 0.1 to 0.2 mm, the beam splitter 5
The thickness x of 0.51 is about 35 to 70 μm.

【0010】一般にこのような薄い厚さで光学的に平面
性を良好に維持したビームスプリッターを構成すること
は大変難しく、このような厚さのビームスプリッターを
用いるとラインセンサー面上に結像させるカラー画像の
光学性能が低下してくるという問題点があった。
In general, it is very difficult to construct a beam splitter having such a small thickness and good optical flatness, and if a beam splitter having such a thickness is used, an image is formed on a line sensor surface. There is a problem that the optical performance of a color image is reduced.

【0011】一方、図7に示すようにモノリシック3ラ
インセンサーの中央のライン46に対する他の2つのラ
イン45,47のライン間の距離S1,S2は一般的に
各反対方向に等距離、かつ副走査方向の画素サイズ(図
6参照)W2の整数倍になるように設定している。これ
は次の理由からによる。
On the other hand, as shown in FIG. 7, distances S1 and S2 between the other two lines 45 and 47 with respect to the center line 46 of the monolithic three-line sensor are generally equidistant in the opposite directions, respectively, and The pixel size in the scanning direction (see FIG. 6) is set to be an integral multiple of W2. This is for the following reasons.

【0012】即ち、図7に示すように通常の結像光学系
79のみを用いて上記に示したモノリシック3ラインセ
ンサーでカラー画像の読取りを行なう場合、3つのライ
ンセンサー45,46,47で同時に読取れる原稿面1
1上の読取位置は同図に示す如く異なる3つの位置45
´,46´,47´となる。
That is, as shown in FIG. 7, when reading a color image with the above-described monolithic three-line sensor using only the normal imaging optical system 79, the three line sensors 45, 46, 47 simultaneously operate. Original surface 1 that can be read
The reading positions on the reference numeral 1 are three different positions 45 as shown in FIG.
', 46', 47 '.

【0013】この為、原稿面11上の任意の位置に対す
る3色(R,G,B)の各信号成分は同時に読取ること
ができず、それぞれ3ラインセンサーで読取り後、一致
させ合成する必要が生じてくる。
For this reason, the signal components of the three colors (R, G, B) at an arbitrary position on the document surface 11 cannot be read at the same time. Come up.

【0014】これには3ラインセンサーの各ライン間の
距離S1,S2を各画素サイズW2の整数倍となるよう
に設定し、これに応じた冗長ラインメモリーを具備した
上で例えばB信号(B色光に基づく信号成分)に対し各
G,R信号(G,R色光に基づく信号成分)を遅延させ
ることによって比較的容易に3色の合成信号成分を得て
いる。
To this end, the distances S1 and S2 between the lines of the three-line sensor are set so as to be an integral multiple of the pixel size W2, and a redundant line memory corresponding thereto is provided. By delaying each of the G and R signals (signal components based on the G and R color lights) with respect to the color light based signal components, a composite signal component of three colors can be obtained relatively easily.

【0015】従って上記の如く3ラインセンサーの中央
のラインセンサー46に対する他の2つのラインセンサ
ー45,47間の距離S1,S2は副走査方向の画素サ
イズW2の整数倍となるように設定しているのである。
Accordingly, as described above, the distances S1 and S2 between the other two line sensors 45 and 47 with respect to the center line sensor 46 of the three line sensors are set to be an integral multiple of the pixel size W2 in the sub-scanning direction. It is.

【0016】しかしながら上記に示したカラー画像読取
装置において冗長ラインメモリーを3ラインセンサーの
ライン間距離相当に充当することは高価なラインメモリ
ーを複数列具備しなければならず、これはコスト的にみ
て極めて不利となり、又装置全体が複雑化してくる等の
問題点があった。
However, in the above-described color image reading apparatus, the use of the redundant line memory corresponding to the distance between the lines of the three-line sensor requires the provision of a plurality of expensive line memories, which is costly. There are problems such as being extremely disadvantageous, and the whole apparatus becoming complicated.

【0017】更に別な手法として、図8に示すようにモ
ノリシックな3ラインセンサー52を受光手段(受光素
子)として用い、結像光学系90内に副走査方向にのみ
所定のパワー(屈折力)を有するシリンドリカルレンズ
83を配し、系全体をアナモフィックな光学系とし、該
アナモフィックな光学系により副走査方向のカラー画像
に基づく光束を3ラインセンサー52の前方で一旦結像
させ、その結像位置Aに副走査方向の光束を規制するス
リット84を配置することにより、該3ラインセンサー
52面上で該カラー画像に基づく光束をディフォーカス
した状態で読取る手法のカラー画像読取装置が提案され
ている。
As another method, as shown in FIG. 8, a monolithic three-line sensor 52 is used as a light receiving means (light receiving element), and a predetermined power (refractive power) is provided only in the sub-scanning direction in the imaging optical system 90. Is arranged, an entire system is made an anamorphic optical system, and a light beam based on a color image in the sub-scanning direction is once imaged by the anamorphic optical system in front of the three-line sensor 52, and the image forming position A color image reading apparatus has been proposed in which a slit 84 that regulates a light beam in the sub-scanning direction is disposed in A to read the light beam based on the color image on the three-line sensor 52 surface in a defocused state. .

【0018】しかしながら上記図8に示したカラー画像
読取装置においては以下に示す問題点を持っていた。
However, the color image reading apparatus shown in FIG. 8 has the following problems.

【0019】第1には副走査方向の光束がディフォーカ
スした状態である為に各ラインセンサー45,46,4
7間の非センサー部での光量を有効に利用することがで
きない為に光量的ロスが非常に大きくなってしまうとい
う点である。通常3ラインセンサーのライン間の距離は
単一素子の画素サイズの10〜20倍程度であるから光
量的ロスが非常に大きい。
First, since the light beam in the sub-scanning direction is in a defocused state, each line sensor 45, 46, 4
The point is that the light amount loss in the non-sensor portion between the seven cannot be effectively used, so that the light amount loss is very large. Usually, the distance between the lines of the three-line sensor is about 10 to 20 times the pixel size of a single element, so that the loss in light quantity is very large.

【0020】第2には副走査方向に光束を規制するスリ
ット84の巾が非常に狭くなり、又その配置精度が非常
に厳しくなってしまうという点である。
Second, the width of the slit 84 for restricting the light beam in the sub-scanning direction becomes very narrow, and the arrangement accuracy thereof becomes very strict.

【0021】本発明は原稿面上のカラー画像を結像光学
系を介してモノリシック3ラインセンサーで読取る際、
該結像光学系内にアナモフィックな光学系を配し、副走
査方向の光束を該モノリシック3ラインセンサーの前方
で一旦結像させ、該結像された光束を副走査方向にのみ
所定の屈折力を有する複数の回折光学素子より成る光学
素子により複数に分割した後、該モノリシック3ライン
センサー面上に結像させることにより、該モノリシック
3ラインセンサー面上で光量を有効に利用することがで
きると共に簡易な構成で該カラー画像を高精度に読み取
ることのできるカラー画像読取装置の提供を目的とす
る。
According to the present invention, when a color image on a document surface is read by a monolithic three-line sensor via an imaging optical system,
An anamorphic optical system is arranged in the image forming optical system, and a light beam in the sub-scanning direction is once formed in front of the monolithic three-line sensor, and the formed light beam has a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction. After being divided into a plurality of optical elements by a plurality of diffractive optical elements having the following, an image is formed on the surface of the monolithic three-line sensor, so that the light amount can be effectively used on the surface of the monolithic three-line sensor. It is an object of the present invention to provide a color image reading apparatus capable of reading a color image with high accuracy with a simple configuration.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明のカラー画像読取
装置は、 (1) カラー画像を結像光学系により複数のラインセンサ
ーを同一基板面上に配置した受光手段面上に結像させ、
該カラー画像と該受光手段とを相対的に走査させて該受
光手段で該カラー画像を読み取る際、該結像光学系はア
ナモフィックな光学系を有し、該アナモフィックな光学
系で副走査断面内において、該カラー画像からの光束を
集光し、結像させた後、発散する光束を光路中に配した
光学素子により副走査方向に複数の光束に分割し、該分
割された複数の光束をそれぞれ対応するラインセンサー
面上に結像させていることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a color image reading apparatus comprising: (1) a color image is formed by an image forming optical system on a light receiving means surface on which a plurality of line sensors are arranged on the same substrate surface;
When the color image and the light receiving unit are relatively scanned and the color image is read by the light receiving unit, the imaging optical system has an anamorphic optical system, and the anamorphic optical system has In the above, after condensing the light beam from the color image and forming an image, the divergent light beam is divided into a plurality of light beams in the sub-scanning direction by an optical element arranged in the optical path, and the divided light beams are separated. It is characterized in that images are formed on the corresponding line sensor surfaces.

【0023】特に(1-1) 前記アナモフィックな光学系は
副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ
であることや、(1-2) 前記アナモフィックな光学系はト
ーリックレンズであることや、(1-3) 前記光学素子は副
走査方向にのみ屈折力を有する少なくとも3つの回折光
学素子より成ること、等を特徴としている。
In particular, (1-1) the anamorphic optical system is a cylindrical lens having a refractive power only in the sub-scanning direction; (1-2) the anamorphic optical system is a toric lens; 1-3) The optical element comprises at least three diffractive optical elements having a refractive power only in the sub-scanning direction.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態1の屈折
力配置を示す副走査方向の要部概略図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main portion in the sub-scanning direction showing a refractive power arrangement according to a first embodiment of the present invention.

【0025】図中、11は原稿面であり、カラー画像が
形成されている。10は結像光学系であり、主走査方向
と副走査方向とに共通の屈折力φ1 を有する正レンズ
1、副走査方向にのみ所定の屈折力φ2 を有するアナモ
フィックな光学系(屈折光学系)としてのシリンドリカ
ルレンズ2とより成っている。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a document surface on which a color image is formed. Reference numeral 10 denotes an image forming optical system, which is a positive lens 1 having a common refractive power φ 1 in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and an anamorphic optical system (refracting optical system) having a predetermined refractive power φ 2 only in the sub-scanning direction. And a cylindrical lens 2 as a system.

【0026】3は光学素子であり、副走査方向にのみ共
通の回折パワー(屈折力)φ3 を有する3つの回折光学
素子3a,3b,3cより成っており、該3つの回折光
学素子3a,3b,3cは副走査方向に並置されてお
り、後述する受光手段4近傍に配されている。本実施形
態における光学素子3は副走査断面内において結像光学
系10により一旦結像したカラー画像に基づく光束を3
つの回折光学素子3a,3b,3cにより副走査方向に
3つの光束に分割し、該分割した3つの光束をそれぞれ
対応するラインセンサー5,6,7面上に結像(集束)
させている。
Reference numeral 3 denotes an optical element, which comprises three diffractive optical elements 3a, 3b and 3c having a common diffraction power (refractive power) φ 3 only in the sub-scanning direction. 3b and 3c are juxtaposed in the sub-scanning direction, and are arranged in the vicinity of the light receiving means 4 described later. The optical element 3 in the present embodiment emits a light beam based on a color image once formed by the imaging optical system 10 in the sub-scanning section.
The three diffracted optical elements 3a, 3b, and 3c divide the light into three light beams in the sub-scanning direction, and form the focused three light beams on the corresponding line sensors 5, 6, and 7 (focusing).
Let me.

【0027】4は受光手段であり、3つのラインセンサ
ー(CCD)5,6,7を互いに平行となるように有限
距離を隔てて同一基板面上に配置した、所謂モノリシッ
ク3ラインセンサー(以下「3ラインセンサー」とも称
す。)より成っている。
Reference numeral 4 denotes a light receiving means, which is a so-called monolithic three-line sensor (hereinafter, referred to as "CCD") in which three line sensors (CCD) 5, 6, and 7 are arranged on the same substrate surface at a finite distance so as to be parallel to each other. 3 line sensor ”).

【0028】本実施形態では原稿面11上のカラー画像
を不図示のミラー等より成る走査手段によりライン走査
し、該カラー画像からの光束を結像光学系10により集
光し、主走査方向においては正レンズ1の屈折力φ1
みによって3ラインセンサー4面上に結像させている。
一方、副走査方向においては同図に示すように正レンズ
1によって収束されたカラー画像に基づく光束をシリン
ドリカルレンズ2により更に収束の度合を高め、3ライ
ンセンサー4の前方の任意の点(結像点)Aに焦線の形
に一旦結像させた後、発散させ、該発散した光束を共通
の回折パワーφ3 を有する3つの回折光学素子3a,3
b,3cより成る光学素子3により3つの光束に分割し
た後に、該3つの光束を各々対応するラインセンサー
5,6,7面上に再結像させている。そして3ラインセ
ンサー4により各々の色光に基づくカラー画像をデジタ
ル的に読取っている。
In this embodiment, a color image on the document surface 11 is line-scanned by a scanning means (not shown) such as a mirror, and a light beam from the color image is condensed by the imaging optical system 10 in the main scanning direction. Are formed on the three-line sensor 4 surface only by the refractive power φ 1 of the positive lens 1.
On the other hand, in the sub-scanning direction, the degree of convergence of the light flux based on the color image converged by the positive lens 1 is further increased by the cylindrical lens 2 as shown in FIG. after temporarily imaged point) a to form focal lines, caused to diverge, three diffractive optical element 3a having a common diffracting power phi 3 a light beam having said divergent, 3
After being divided into three light beams by the optical element 3 composed of b and 3c, the three light beams are re-imaged on the corresponding line sensors 5, 6, and 7 respectively. Then, a color image based on each color light is digitally read by the three-line sensor 4.

【0029】ここで本実施形態の副走査方向の結像関係
について図1を用いて説明する。
Here, the image forming relationship in the sub-scanning direction of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0030】同図において原稿面11と正レンズ1との
間隔をe0 、正レンズ1とシリンドリカルレンズ2との
間隔をe1 ,シリンドリカルレンズ2と結像点Aとの間
隔をe2 、結像点Aと光学素子3との間隔をe3 、光学
素子3と3ラインセンサーとの間隔をe4 とする。
In the figure, the distance between the original surface 11 and the positive lens 1 is e 0 , the distance between the positive lens 1 and the cylindrical lens 2 is e 1 , the distance between the cylindrical lens 2 and the imaging point A is e 2 , The distance between the image point A and the optical element 3 is e 3 , and the distance between the optical element 3 and the three-line sensor is e 4 .

【0031】今、薄肉系において副走査方向の結像関係
を考える。周辺光束が各レンズ1,2及び光学素子3を
横切る高さを各々h1 ,h2 ,h3 とし、各レンズ1,
2からの光線の角度を各々α′1 ,α′2 とする。更に
3ラインセンサー4の中心のラインセンサー6に結像す
る光線の周辺光束についても同様に各々h11,h22,h
33,α′11、α′22,α′33を考える。
Now, consider the imaging relationship in the sub-scanning direction in a thin-walled system. The heights at which the peripheral luminous flux crosses the lenses 1 and 2 and the optical element 3 are defined as h 1 , h 2 and h 3 , respectively.
The angles of the rays from 2 are α ′ 1 and α ′ 2 , respectively. Further, the peripheral light fluxes of the light rays imaged on the line sensor 6 at the center of the three-line sensor 4 are similarly denoted by h 11 , h 22 , and h 22 , respectively.
33, α '11, α' 22, think about the α '33.

【0032】ここでh1 =−α1 ・e0 であるから、正
レンズ1とシリンドリカルレンズ2との間隔e1 を決定
すると、それ以外の値がすべて求まる。
Here, since h 1 = −α 1 · e 0 , when the distance e 1 between the positive lens 1 and the cylindrical lens 2 is determined, all other values are obtained.

【0033】光線追跡により求まる数式は以下の通りで
ある。
The equations obtained by ray tracing are as follows.

【0034】e2 =h22/α′223 =d/2α′22+3h22/α′14 =−3h33/α′1 φ2 =(α′22−α′11)/h22 φ3 =−(α′1 /3+α′22)/h3311=h1 /3 h22=h11−α′1 /3×e133=−d/2(1+3α′22/α′1 ) この数式の中でdは3ラインセンサー4の各ラインのラ
イン間隔である。又上述の数式は正レンズ1から射出す
る光線の角度α′11と光学素子3から射出する光線の角
度α′33とが符号の異なる同一の値であること(α′11
=−α′33)を前提としている。これは主走査方向と副
走査方向との結像倍率を一致させるものである。
[0034] e 2 = h 22 / α ' 22 e 3 = d / 2α' 22 + 3h 22 / α '1 e 4 = -3h 33 / α' 1 φ 2 = (α '22 -α' 11) / h 22 φ 3 = - (α ' 1/3 + α' 22) / h 33 h 11 = h 1/3 h 22 = h 11 -α '1/3 × e 1 h 33 = -d / 2 (1 + 3α' 22 / α ′ 1 ) In this equation, d is the line interval of each line of the three-line sensor 4. In the above equation, the angle α ′ 11 of the light beam emitted from the positive lens 1 and the angle α ′ 33 of the light beam emitted from the optical element 3 have the same value with different signs (α ′ 11
= −α ′ 33 ). This is to match the imaging magnification in the main scanning direction and the sub-scanning direction.

【0035】以上のような結像関係の中で副走査方向の
光束は結像点Aに一旦結像された後、光学素子3を通し
て分割される形で3ラインセンサー4面上に再結像され
る。このような結像関係により原稿面11上の1ライン
のカラー画像情報を3ゾーン(3ライン)に分割し、3
ラインセンサー4面上に再結像させることにより、前述
した従来例の問題点であった光束をディフォーカスした
状態でカラー画像情報を読取る際に発生した光量的ロス
を無くすことができ、更には副走査方向においても完全
な結像関係が成立していることにより、副走査方向に光
束を規制するスリットも不要としている。
In the above-described image forming relationship, the light beam in the sub-scanning direction is once formed on the image forming point A and then re-imaged on the surface of the three-line sensor 4 in a form of being split through the optical element 3. Is done. With such an image forming relationship, one line of color image information on the document surface 11 is divided into three zones (three lines).
By re-imaging the image on the line sensor 4, it is possible to eliminate the light amount loss caused when reading the color image information in a state where the light flux is defocused, which is a problem of the conventional example described above. Since a perfect imaging relationship is established also in the sub-scanning direction, a slit for regulating a light beam in the sub-scanning direction is not required.

【0036】本実施形態において回折光学素子の特徴と
して、例えば上記3ゾーンがカラー読取りの基本3原色
R,G,Bの色光に相当するとすれば、各々の色光R,
G,Bに適応した素子構造をとることで格子ピッチを変
化させ、これにより回折角を自由に選択することによ
り、3ラインセンサー4の各ラインのライン間隔dを各
々自由な値に設定することができる。
In this embodiment, as a feature of the diffractive optical element, for example, if the above three zones correspond to the three primary colors R, G, and B of color reading, the respective color light R, G
By changing the grating pitch by adopting an element structure adapted to G and B, and thereby freely selecting the diffraction angle, the line interval d of each line of the three-line sensor 4 can be set to a free value. Can be.

【0037】又、光学素子3の中央ゾーンである回折光
学素子3b(ラインセンサー6に対応する)での素子構
造は、例えばフレネルゾーンプレート型においては、そ
の位相関数をφ(h)として
In the element structure of the diffractive optical element 3b (corresponding to the line sensor 6) which is the central zone of the optical element 3, for example, in a Fresnel zone plate type, the phase function is φ (h).

【0038】[0038]

【数1】 として求められる。(Equation 1) Is required.

【0039】ここでλは上記基本3原色R,G,Bのう
ちいずれか1つの原色の中心波長を充当させると良い。
同様に各ラインセンサー5,7に対応する各々のゾーン
(回折光学素子3a,3c)についても上記と同様の手
法で素子構造が求められ、ただ各々の素子について光学
的共役関係において軸外となる点のみが異なる。
Here, λ is preferably the center wavelength of any one of the three primary colors R, G, and B.
Similarly, for each zone (diffractive optical element 3a, 3c) corresponding to each of the line sensors 5 and 7, the element structure is obtained in the same manner as described above, and each element is off-axis in the optical conjugate relationship. Only the point is different.

【0040】図2に本実施形態に関わるフレネルゾーン
型の素子構造の回折光学素子を示す。又図3に量子化し
た階段状の所謂4段構造のバイナリー素子(BOE)の
回折光学素子を示す。どちらの回折光学素子を用いても
本実施形態における基本的な効果は同じである。
FIG. 2 shows a diffractive optical element having a Fresnel zone type element structure according to this embodiment. FIG. 3 shows a quantized stepwise so-called four-stage binary element (BOE) diffractive optical element. The basic effect of this embodiment is the same regardless of which diffractive optical element is used.

【0041】次に本発明の実施形態2のカラー画像読取
装置について説明する。本実施形態において前述の実施
形態1と異なる点は結像光学系を主走査方向と副走査方
向とで互いに異なる屈折力を有するトーリックレンズで
構成したことである。その他の構成及び光学的作用は前
述の実施形態1と略同様である。
Next, a color image reading apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the imaging optical system is configured by a toric lens having different refractive powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Other configurations and optical functions are substantially the same as those in the first embodiment.

【0042】即ち、アナモフィックな光学系としてのト
ーリックレンズを用いて結像光学系を構成することによ
っても、本実施形態は前述の実施形態1と同様な効果を
得ることができる。又本実施形態ではこのトーリックレ
ンズを用いることにより、前述の実施形態1で用いた副
走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレ
ンズ2を不要としている。
That is, the present embodiment can provide the same effects as those of the first embodiment also by forming an imaging optical system using a toric lens as an anamorphic optical system. In this embodiment, the use of the toric lens eliminates the need for the cylindrical lens 2 having a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction used in the first embodiment.

【0043】次に本発明の実施形態3のカラー画像読取
装置について説明する。本実施形態において前述の実施
形態1と異なる点は光学素子と3ラインセンサーを保護
するカバーガラスとを一体的にして構成したことであ
る。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態1と
略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
Next, a color image reading apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is different from the first embodiment in that the optical element and the cover glass for protecting the three-line sensor are integrally formed. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus the same effects are obtained.

【0044】通常、3ラインセンサーの上面には防塵等
の目的の為、カバーガラスを配置することが一般的であ
る。そこで本実施形態ではこのカバーガラスと前述した
結像関係の計算式から3ラインセンサー近傍に配される
光学素子とを一体的にして構成することにより、レンズ
等の配置精度の向上を図り、又固定部材の除去等により
部品点数を削減することにより、装置全体のコンパクト
化を図っている。
Normally, a cover glass is generally disposed on the upper surface of the three-line sensor for the purpose of dust prevention or the like. Therefore, in the present embodiment, the arrangement accuracy of the lens and the like is improved by integrally forming the cover glass and the optical element arranged near the three-line sensor based on the above-described calculation formula of the imaging relationship, and By reducing the number of parts by removing the fixing members, the overall size of the apparatus is reduced.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば前述の如くカラー画像を
結像光学系を介してモノリシック3ラインセンサーで読
取る際、該結像光学系内にアナモフィックな光学系を配
し、副走査方向の光束を該モノリシック3ラインセンサ
ーの前方で焦線の形に一旦結像させ、該結像された光束
を副走査方向にのみ所定の屈折力を有する複数の回折光
学素子より成る光学素子により複数に分割した後、該モ
ノリシック3ラインセンサー面上に結像させることによ
り、該モノリシック3ラインセンサー面上で光量を有効
に利用することができると共に簡易な構成でカラー画像
を高精度に読み取ることができるカラー画像読取装置を
達成することができる。
According to the present invention, when a color image is read by a monolithic three-line sensor via an imaging optical system as described above, an anamorphic optical system is arranged in the imaging optical system, and The light beam is once formed into an image in the form of a focal line in front of the monolithic three-line sensor, and the formed light beam is formed into a plurality of light beams by an optical element including a plurality of diffractive optical elements having a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction. By forming an image on the monolithic three-line sensor surface after division, the light amount can be effectively used on the monolithic three-line sensor surface and a color image can be read with high accuracy with a simple configuration. A color image reading device can be achieved.

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

【図1】 本発明の実施形態1の屈折力配置を示す副走
査方向の要部概略図
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part in a sub-scanning direction showing a refractive power arrangement according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態1の回折光学素子の要部断
面図
FIG. 2 is a sectional view of a principal part of the diffractive optical element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態1の回折光学素子の要部断
面図
FIG. 3 is a sectional view of a principal part of the diffractive optical element according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部概
略図
FIG. 4 is a schematic view of a main part of an optical system of a conventional color image reading apparatus.

【図5】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部概
略図
FIG. 5 is a schematic view of a main part of an optical system of a conventional color image reading apparatus.

【図6】 モノリシック3ラインセンサーの説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a monolithic three-line sensor.

【図7】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部概
略図
FIG. 7 is a schematic view of a main part of an optical system of a conventional color image reading apparatus.

【図8】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部概
略図
FIG. 8 is a schematic diagram of a main part of an optical system of a conventional color image reading apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正レンズ 2 シリンドリカルレンズ 3 光学素子 3a,3b,3c 回折光学素子 4 受光手段(モノリシック3ラインセンサー) 5,6,7 ラインセンサー 10 結像光学系 e0 原稿面と正レンズとの間隔 e1 正レンズとシリンドリカルレンズとの間隔 e2 シリンドリカルレンズと結像点Aとの間隔 e3 結像点Aとレンズとの間隔 e4 光学素子とモノリシック3ラインセンサーとの間
隔 φ1 正レンズの屈折力 φ2 シリンドリカルレンズの屈折力 φ3 回折光学素子の屈折力 α′1 周辺光束が正レンズを射出する角度 α′2 周辺光束がシリンドリカルレンズを射出する角
度 α′11 中央のラインセンサーに結像する周辺光束が正
レンズを射出する角度 α′22 中央のラインセンサーに結像する周辺光束がシ
リンドリカルレンズを射出する角度 α′33 中央のラインセンサーに結像する周辺光束が回
折光学素子を射出する角度 h1 周辺光束が正レンズを横切る高さ h2 周辺光束がシリンドリカルレンズを横切る高さ h3 周辺光束が回折光学素子を横切る高さ h11 中央のセンサーに結像する周辺光束が正レンズを
横切る高さ h22 中央のセンサーに結像する周辺光束がシリンドリ
カルレンズを横切る高さ h33 中央のセンサーに結像する周辺光束が回折光学素
子を横切る高さ A 結像点 d ライン間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive lens 2 Cylindrical lens 3 Optical element 3a, 3b, 3c Diffractive optical element 4 Light receiving means (monolithic three-line sensor) 5, 6, 7 Line sensor 10 Imaging optical system e 0 Distance between original surface and positive lens e 1 the refractive power of the positive lens and the cylindrical spacing e 2 cylindrical lenses and spacing e 4 optical element and the monolithic 3-line sensor to the interval phi 1 positive lens between the distance e 3 imaging point a and the lens of the imaging point a between the lens It focused on the angle alpha '11 center line sensors' angular alpha to 1 peripheral light is emitted to the positive lens' 2 peripheral light power alpha refractive power phi 3 diffractive optical element of phi 2 the cylindrical lens is emitted to the cylindrical lens angle α of 33 '22 angle α marginal rays is emitted a cylindrical lens for focusing in the center of the line sensor' that the peripheral light is emitted to the positive lens High ambient light flux forms an image on the line sensor height h 3 ambient light flux angle h 1 ambient light flux emitted diffractive optical element height h 2 marginal rays across the positive lens crosses cylindrical lens crosses the diffractive optical element H 11 Height at which the peripheral luminous flux focused on the central sensor crosses the positive lens h 22 Height at which the peripheral luminous flux focused on the central sensor traverses the cylindrical lens h 33 Diffraction of the peripheral luminous flux focused on the central sensor Height across optical element A Image point d Line spacing

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カラー画像を結像光学系により複数のラ
インセンサーを同一基板面上に配置した受光手段面上に
結像させ、該カラー画像と該受光手段とを相対的に走査
させて該受光手段で該カラー画像を読み取る際、 該結像光学系はアナモフィックな光学系を有し、該アナ
モフィックな光学系で副走査断面内において、該カラー
画像からの光束を集光し、結像させた後、発散する光束
を光路中に配した光学素子により副走査方向に複数の光
束に分割し、該分割された複数の光束をそれぞれ対応す
るラインセンサー面上に結像させていることを特徴とす
るカラー画像読取装置。
1. A color image is formed by an imaging optical system on a light receiving means surface on which a plurality of line sensors are arranged on the same substrate surface, and the color image and the light receiving means are relatively scanned to form a color image. When the color image is read by the light receiving means, the imaging optical system has an anamorphic optical system, and the anamorphic optical system condenses a light beam from the color image in a sub-scanning cross section to form an image. After that, the divergent light beam is divided into a plurality of light beams in the sub-scanning direction by an optical element arranged in the optical path, and the divided light beams are imaged on the corresponding line sensor surfaces. Color image reading device.
【請求項2】 前記アナモフィックな光学系は副走査方
向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズであるこ
とを特徴とする請求項1のカラー画像読取装置。
2. The color image reading apparatus according to claim 1, wherein said anamorphic optical system is a cylindrical lens having a refractive power only in a sub-scanning direction.
【請求項3】 前記アナモフィックな光学系はトーリッ
クレンズであることを特徴とする請求項1のカラー画像
読取装置。
3. An apparatus according to claim 1, wherein said anamorphic optical system is a toric lens.
【請求項4】 前記光学素子は副走査方向にのみ屈折力
を有する少なくとも3つの回折光学素子より成ることを
特徴とする請求項1のカラー画像読取装置。
4. The color image reading apparatus according to claim 1, wherein said optical element comprises at least three diffractive optical elements having refractive power only in a sub-scanning direction.
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