JPH1127457A - カラー画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 副走査方向のクロストークを防止すると共に
走査ミラー部の位置による同期ズレによる光束のケラレ
の発生を防止し、更には読取位置を照明光分布のピーク
位置にすることのできるカラー画像読取装置を得るこ
と。 【解決手段】 原稿台２上に載置した原稿のカラー画像
情報を結像手段により入射光束を複数の色光に色分解す
る色分解手段を介して複数のラインセンサーを平行に同
一基板面上に配置した画像読取手段面上に結像させ、画
像読取手段で原稿のカラー画像情報を読み取るカラー画
像読取装置において、結像手段と画像読取手段との間の
光路中に配置した光束分離手段を利用して、結像手段の
像面と共役な位置又はその近傍にスリットを設けると共
にスリットに光束を照射する光源を設け、光源からの光
束でスリット、光束分離手段、そして結像手段を介し
て、原稿を照明するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に原稿のカラー画像情報を結像手段により所
定の倍率で画像読取手段（モノリシックな３ラインセン
サー）面上に結像させて、該原稿のカラー画像情報を読
み取るようにしたカラー画像読取装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より原稿等のカラー画像情報を副走
査方向にライン走査し、そのカラー画像情報を結像レン
ズを介して画像読取手段（受光手段）としてのモノリシ
ックな３ラインセンサー面上に結像させ、該３ラインセ
ンサーから得られる出力信号を利用して、該原稿等のカ
ラー画像情報を読み取るようにしたカラー画像読取装置
が種々と提案されている。

【０００３】図５はこの種のカラー画像読取装置の要部
概略図である。同図では照明手段（不図示）で照明され
た原稿５１面上のカラー画像からの光束を結像レンズ５
４で集光し、単一素子の寸法が７μｍ×７μｍ又は１０
μｍ×１０μｍ程度より成るラインセンサー（固体撮像
素子）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（ダイクロイック膜）が付加された２つの
色分解用のビームスプリッター５８ａ，５８ｂを介し
て、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３色に対応する３つの光束（色
光）に色分解している。そして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、所謂モノリシックな３ラインセンサー（以下「３ラ
インセンサー」とも称す。）５９の各ラインセンサー５
９ａ，５９ｂ，５９ｃ面上に各々結像させている。これ
によりカラー画像をライン走査して各色光毎の読み取り
を行っている。

【０００４】しかしながら同図においては原稿５１面上
のＡ点におけるカラー画像情報を２つの色分解用のビー
ムスプリッター５８ａ，５８ｂで３つの色光に色分解さ
せた後、該３つの色光に対応するラインセンサー５９
ａ，５９ｂ，５９ｃ面上に集光させる際、このとき同時
にＡ点近傍のＢ点からのカラー画像情報が、例えばＧ
（緑）の画像情報を有した光束が同図の点線で示すよう
に各ビームスプリッター５８ａ，５８ｂで反射し、その
Ｇ（緑）の画像情報とは対応しない他のＲ（赤）用のラ
インセンサー５９ａに集光されるという問題点があっ
た。これは一般的に副走査方向のクロストークと呼ば
れ、カラー画像情報を読み取りする場合、像の乱れを生
じさせる原因の一つでもあった。

【０００５】そこで従来では図６に示すようにこのＢ点
からの光束を遮断する狭小スリット５６を原稿５１面近
傍に配置し、これにより副走査方向のクロストークを防
止し、原稿５１面上のカラー画像情報を３ラインセンサ
ー５９で読み取るようにしたカラー画像読取装置が提案
されている。

【０００６】その他、別なカラー画像読取方法として
は、例えば図７に示すように３ラインセンサー６９を画
像読取手段として用い、結像光路中に色分解手段として
の反射型１次元ブレーズド回折格子６８を結像レンズ６
４の射出瞳から３ラインセンサー６９方向に離して配置
し、反射回折を用いて色分解を行ない、原稿６１面の１
ラインのカラー画像情報を３ラインセンサー６９面上に
副走査方向に色分解して結像させることにより、カラー
画像情報を読み取るようにしたカラー画像読取装置が提
案されている。

【０００７】更に別なカラー画像読取方法としては、例
えば図８に示すように原稿８１面上のカラー画像を結像
レンズ８４と３ライセンサー８９との間の光路中で副走
査方向にのみ一旦結像させ、この一旦結像した位置Ｐ近
傍に副走査方向の光束を規制する狭小スリット８６を設
けることにより、上述した副走査方向のクロストークを
防止するようにしたカラー画像読取装置が提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
各々のカラー画像読取装置においては以下に示す種々の
問題点があった。

【０００９】まず図６のカラー画像読取装置においては
クロストークを防止する為に原稿５１面の主走査方向の
長さと同じ長さで、かつ副走査方向の幅が非常に狭い狭
小スリット５６を原稿５１面近傍に高精度に取り付ける
ことが要求される。また副走査方向にライン走査してカ
ラー画像情報の読取りを行なう場合、狭小スリット５６
を原稿５１面近傍に配置しておくと、該原稿５１面と走
査ミラー部（不図示）を案内するガイドレールとの平行
度等の誤差による同期ズレの為、光束のケラレが生じて
くる、等の問題点があった。

【００１０】図７のカラー画像読取装置においては色分
解系によって色分解される各色の読取波長域にはピーク
波長、半値波長幅、各色のオーバーラップ量等に対する
制約が発生してくる。例えばその１例として図９に示す
波長特性を読取系の理想的な波長特性としたとき、ブレ
ーズド回折格子のピッチをいかに設定しようとも±１次
回折光の０次回折光に対する角度は一致せず非対称性が
残る。その為３ラインセンサー６９面上での各色光の間
隔が異なってくる。

【００１１】従って従来は３ラインセンサーの副走査方
向のライン間隔を非対称にした一般的な等ライン間隔で
ない特殊なセンサーを用いるか、又はブレーズド回折格
子で３色に色分解した各色光の間隔をセンサー上で等間
隔に補正する為の光学素子を該ブレーズド回折格子とセ
ンサーとの間の光路中に配置しなければならない、等の
問題点があった。

【００１２】図８のカラー画像読取装置においては同期
ズレによる光束のケラレは生じないが、照明光分布のピ
ーク位置に対して同期ズレにより読取光学系の読取位置
がズレてくるという問題点があった。この読取位置と照
明光分布のピーク位置とのズレは原稿８１面とガイドレ
ール（不図示）との平行度等の誤差が全くない限り、従
来のように原稿８１面付近に照明手段（不図示）を配置
した装置では未解決な問題点として残っている。更に副
走査方向に一旦結像したカラー画像を３つの色光に色分
解、色分離し、３ラインセンサー８９面上に再結像させ
るための光学素子８８が必要となる。この光学素子８８
は図８に示すように副走査断面内で楕円状をした特殊の
反射型ブレーズド回折格子より成り、これは製造が難し
く、かつコストが高いという問題点があった。

【００１３】本発明は結像手段と画像読取手段との間の
光路中に配置した光束分離手段を利用して、該結像手段
の像面と共役な位置又はその近傍にスリットを設けた照
明手段からの光束で該光束分離手段、そして該結像手段
を介して原稿を照明することにより、副走査方向のクロ
ストークを防止すると共に走査ミラー部の位置による同
期ズレによる光束のケラレの発生を防止し、更には読取
位置を照明光分布のピーク位置にす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。

【００１４】

【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) 原稿台上に載置した原稿のカラー画像情報を結像手
段により入射光束を複数の色光に色分解する色分解手段
を介して複数のラインセンサーを平行に同一基板面上に
配置した画像読取手段面上に結像させ、該画像読取手段
で該原稿のカラー画像情報を読み取るカラー画像読取装
置において、該結像手段と該画像読取手段との間の光路
中に配置した光束分離手段を利用して、該結像手段の像
面と共役な位置又はその近傍にスリットを設けると共に
該スリットに光束を照射する光源を設け、該光源からの
光束で該スリット、該光束分離手段、そして該結像手段
を介して、該原稿を照明するようにしたことを特徴とし
ている。

【００１５】特に(1-1) 前記スリットは前記光束分離手
段と一体的に構成されており又は／及び前記色分解手段
は該光束分離手段と一体的に構成されていることや、(1
-2) 前記光束分離手段はプリズム形のビームスプリッタ
ーより成り、前記色分解手段は少なくとも２色性を有す
る波長選択透過膜が付加された複数のビームスプリッタ
ーより成ることや、(1-3) 前記光束分離手段はプリズム
形のビームスプリッターより成り、前記色分解手段は反
射型又は透過型のブレーズド回折格子より成ることや、
(1-4) 前記プリズム形のビームスプリッターを構成する
１つのプリズム面にダイクロイック膜を蒸着し、該ダイ
クロイック膜が蒸着されたプリズム面と前記反射型又は
透過型のブレーズド回折格子とを光学接着剤を介して接
合したこと、等を特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の副走
査方向の要部断面図である。

【００１７】同図において１は原稿であり、カラー画像
（画像情報）が形成されている。２は原稿台であり、原
稿１を載置している。３ａ，３ｂ，３ｃは各々順に走査
用の第１、第２、第３のミラーであり、原稿１面からの
反射光束を後述する結像手段としての結像レンズ４に導
き、又所定の関係を維持しつつ原稿１面を図中矢印Ａ方
向（副走査方向）に走査している。結像レンズ４は原稿
のカラー画像情報を一定の倍率で縮小して後述する画像
読取手段（受光手段）としてのモノリシックな３ライン
センサー９面上に結像させている。

【００１８】本実施形態ではこの結像の方向を正投影の
方向と称す。又本実施形態では後述するように光源手段
として線状光源を用い、この正投影の方向を逆方向に使
用し、即ち逆投影で使用することにより、原稿面上の読
取位置を照明している。

【００１９】５は光束分離手段としてのプリズム形のビ
ームスプリッター（ハーフミラー）であり、結像レンズ
４とモノリシックな３ラインセンサー９との間の光路中
に配設している。このプリズム形のビームスプリッター
５は２つのプリズム５−１，５−２を接合して構成して
おり、一方のプリズム５−１の斜面（反射面）５ａに半
透膜をコーティングし、他方のプリズム５−２の斜面５
ｂに反射防止膜をコーティングして、斜面同志を接着剤
で張り合わせて構成したものであり、プリズムに入射し
た光束を反射光と透過光とに１：１の割合で分割した
り、あるいはプリズムに入射した２つの光束を合成して
いる。

【００２０】６は主走査方向に縦長のスリット（絞り）
であり、副走査方向のクロストークを防止しており、結
像レンズ４の像面と共役な位置又はその近傍に配設して
いる。

【００２１】７は線状光源（照明用棒状光源）であり、
例えばハロゲンランプや蛍光灯等の棒状の光源より成っ
ている。この線状光源は主走査方向を長手とする線状
で、主走査方向の幅がライセンサーの主走査方向の幅と
同等以上となっている。又本実施形態では線状光源の後
方に反射笠１１を配置し、該線状光源から後方に放射し
た光束を集光し照明効率を高めている。

【００２２】尚、線状光源７、反射笠１１、そしてスリ
ット６の各要素は照明手段の一要素を構成している。

【００２３】８は色分解手段であり、２色性を有する波
長選択透過膜（ダイクロイック膜）が付加された２つの
色分解用のビームスプリッター８ａ，８ｂより成ってお
り、カラー画像情報に基づく光束を３つの色光、例えば
Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）色光に色分解している。

【００２４】９は画像読取手段（受光手段）であり、複
数の画素を一次元方向に配置した３つのラインセンサー
（ＣＣＤ）９ａ，９ｂ，９ｃを同一基板面上に配置し
た、所謂モノリシクな３ラインセンサー（以下「３ライ
ンセンサー」とも称す。）より成っており、原稿のカラ
ー画像情報を読取り、電気信号に変換（光電変換）して
いる。

【００２５】次に本実施形態による原稿照明方法（照明
光学系）及び画像読取方法（読取光学系）について説明
する。

【００２６】本実施形態において線状光源７から放射し
た光束（照明光）はスリット６を通過し光束分離手段と
してのビームスプリッター５によって９０°方向（結像
レンズ４側）に反射され、カラー画像情報を読み取る正
投影の光路の光軸と一致する。そしてビームスプリッタ
ー５により反射された照明光は結像レンズ４を逆方向か
ら入射し、第３，第２，第１のミラー３ｃ，３ｂ，３ａ
を介して原稿１面上の読取位置に逆投影で結像（投影）
され、該原稿１を該原稿１面に対して垂直方向から照明
している。このとき本実施形態においては結像レンズ４
を正投影のとき縮小系で使用しているので照明系は拡大
系の照明となり、これにより読取画像域を有効に照明し
ている。

【００２７】このような原稿照明方法により照明された
原稿１のカラー画像情報は、従来と同様な画像読取方法
により走査用の第１、第２、第３のミラー３ａ，３ｂ，
３ｃを介して結像レンズ４により光束分離用のビームス
プリッタ５を透過して色分解用の２つのビームスプリッ
タ８ａ，８ｂを介して３ラインセンサー９面上に結像さ
れる。そして３ラインセンサー９で原稿１のカラー画像
情報をデジタル的に読み取っている。

【００２８】本実施形態では線状光源７とスリット６と
を結像レンズ４の結像面側に固定配置したことにより、
該線状光源７とスリット６の主走査方向の長さは３ライ
ンセンサー９の主走査方向の長さとほぼ同程度であれば
良く、これにより装置全体の縮小化を図ることができ
る。又線状光源７を移動させることなく走査することが
できるので副走査方向のライン走査は走査用の第１、第
２、第３のミラー３ａ，３ｂ，３ｃを移動させるだけで
よく、これにより装置全体の縮小化及び簡素化を図るこ
とができる。

【００２９】また本実施形態では副走査方向のクロスト
ークを防止するためのスリット６と３ラインセンサー９
とを光学的にほぼ等価な位置に固定配置したことによ
り、副走査方向のライン走査時における同期ズレによる
光束のケラレは生じず、又読取位置を照明光分布のピー
ク位置にすることができる。

【００３０】更に本実施形態では照明光学系の光路と読
取光学系の光路とが同一の光路であることから、走査用
の各ミラーの配置誤差による影響は共に等しくなる為、
照明位置と読取位置とのズレが原理的に発生しない。

【００３１】尚、本実施形態では光束分離手段としてプ
リズム形のビームスプリッター５を用いたが、これに限
定されることはなく、該ビームスプリッター５と同等の
光学作用を有する光学要素なら何を用いても良い。

【００３２】図２は本発明の実施形態２の副走査方向の
要部断面図である。同図において図１に示した要素と同
一要素には同符番を付している。

【００３３】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は光束分離手段としてのビームスプリッターとス
リットとを一体的に構成し、かつ該ビームスプリッター
と色分解手段としての２つの色分解用のビームスプリッ
ターとを一体的に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。

【００３４】即ち、同図において２５は光束分離手段と
してのプリズム形のビームスプリッターであり、プリズ
ム２５−１のプリズム面（射出面）２５ｂ上にスリット
２６を作製しており、かつプリズム２５−２に２つの色
分解用のビームスプリッター２８ａ，２８ｂを接合して
一体的に構成している。尚、スリット２６はプリズム面
２５ｂに膜を蒸着させることによって作製されており、
かつ前述の実施形態１と同様に結像レンズ４の像面と共
役な位置又はその近傍に配されている。

【００３５】このように本実施形態では上述の如くプリ
ズム形のビームスプリッター２５、スリット２６、そし
て２つの色分解用のビームスプリッター２８ａ，２８ｂ
とを一体的に構成することによっても、前述の実施形態
１と同様な効果を得ることができ、しかも装置全体の縮
小化及び簡素化を更に図ることができる。又スリット２
６をプリズム２５−１のプリズム面２５ｂに作製したこ
とにより、該スリットを高精度に作製及び配置させるこ
とができる。

【００３６】尚、本実施形態においては光束分離手段と
してのビームスプリッター２５とスリット２６とを一体
的に構成し、かつ該ビームスプリッター２５と色分解手
段としてのビームスプリッター２８とを一体的に構成し
たが、どちらか一方のみでも良い。

【００３７】図３は本発明の実施形態３の副走査方向の
要部断面図、図４は図３の一部分の拡大説明図である。
図３、図４において図２に示した要素と同一要素には同
符番を付している。

【００３８】本実施形態において前述の実施形態２と異
なる点は色分解手段として平板状の反射型ブレーズド回
折格子を用い、該反射型ブレーズド回折格子と光束分離
手段としてのプリズム形のビームスプリッターとを一体
的に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２と略同様である。

【００３９】即ち、図３、図４において３５は光束分離
手段としてのプリズム形のビームスプリッターであり、
該ビームスプリッター３５を構成する一方のプリズム３
５−２のプリズム面３５ｃにＲ（赤）色光のみを反射さ
せ、Ｇ（緑）色光及びＢ（青）色光を透過させる特性を
有するダイクロイック膜を蒸着しており、該プリズム面
３５ｃと色分解手段としての反射型ブレーズド回折格子
３８とを光学接着剤４２を介して一体的に接合してい
る。

【００４０】尚、プリズム３５−１のプリズム面３５ｂ
には前述の実施形態２と同様にスリット２６が作製され
ており、かつスリット２６は結像レンズ４の像面（３ラ
インセンサー９面）と共役な位置又はその近傍に配され
ている。

【００４１】本実施形態においてビームスプリッター３
５の斜面（反射面）３５ａを透過したカラー画像情報に
基づく光束はダイクロイック膜が蒸着されたプリズム面
３５ｃでＲ色光が反射され、Ｇ色光とＢ色光とが透過す
る。そしてプリズム面３５ｃで反射されたＲ色光は対応
するＲ用のラインセンサーに入射し、又プリズム面３５
ｃを透過したＧ色光及びＢ色光は光学接着剤を通過し、
反射型ブレーズド回折格子３８の格子面３８ａでＧ色光
（０次光）とＢ色光（−１次光）とに反射分離され、各
々対応するＧ用及びＢ用のラインセンサーに入射する。
そして３ラインセンサー９で原稿１のカラー画像情報を
デジタル的に読み取っている。

【００４２】ここでラインセンサー（ＣＣＤ）の１画素
を１０μｍ、３ラインセンサー９のラインセンサー間を
８ライン分の８０μｍ、反射型ブレーズド回折格子３８
と３ラインセンサー９間を１２ｍｍ、反射型ブレーズド
回折格子３８の格子ピッチＰを１００μｍとした場合の
Ｂ色光（−１次光）の分光強度１０％の波長の３ライン
センサー９面上での結像位置のズレは、数μｍ程度であ
り、波長の違いにより発生する副走査方向のボケは生じ
ない。

【００４３】このように本実施形態では上述の如くプリ
ズム３５−１のプリズム面３５ｂにスリット２６を作製
し、かつプリズム３５−２のプリズム面３５ｃに光学接
着剤４２を介して反射型ブレーズド回折格子３８を接合
して一体的に構成することによっても、前述の実施形態
１，２と同様な効果を得ることができる。

【００４４】尚、本実施形態ではプリズム形のビームス
プリッター３５、スリット２６、そして反射型ブレーズ
ド回折格子３８とを一体的にして構成したが、各々独立
に光路内に設けても良い。又本実施形態ではプリズム面
３５ｃにダイクロイック膜を蒸着したが、該ダイクロイ
ック膜の代わりに、例えばダイクロイックミラーより構
成しても良い。又ダイクロイック膜の反射・透過特性を
上述した以外の特性より構成しても良い。この場合は副
走査方向のボケが発生しないように各要素を適切に構成
すれば良い。又色分解手段としては反射型のブレーズド
回折格子に限らず、透過型のブレーズド回折格子を用い
ても良い。

【００４５】以上の各実施形態においては照明光学系を
カラー画像読取装置に適用した場合を示したが、勿論モ
ノクロの画像読取装置においても適用することができ
る。

【００４６】

【発明の効果】本発明は前述の如く結像手段と画像読取
手段との間の光路中に配置した光束分離手段を利用し
て、該結像手段の像面と共役な位置又はその近傍にスリ
ットを設けた照明手段からの光束で該光束分離手段、そ
して該結像手段を介して原稿を照明することにより、副
走査方向のクロストークを防止することができ、また走
査ミラー部の位置による同期ズレによる光束のケラレの
発生を防止することができ、更には読取位置を照明光分
布のピーク位置にすることができるカラー画像読取装置
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の副走査方向の要部断面
図

【図２】 本発明の実施形態２の副走査方向の要部断面
図

【図３】 本発明の実施形態３の副走査方向の要部断面
図

【図４】 図３に示した色分解手段の光学的作用を示し
た説明図

【図５】 従来のカラー画像読取装置の要部概略図

【図６】 従来のカラー画像読取装置の要部概略図

【図７】 従来のカラー画像読取装置の要部概略図

【図８】 従来のカラー画像読取装置の要部概略図

【図９】 回折格子による各次数の分光エネルギー分布
を示す説明図

【符号の説明】

１ 原稿（カラー原稿） ２ 原稿台 ３ａ，３ｂ，３ｃ 走査用のミラー ４ 結像手段 ５，２５，３５ 光束分離手段 ６，２６ スリット ７ 光源 ８，２８，３８ 色分解手段 ８ａ，８ｂ，２８ａ，２８ｂ ビームスプリッター ５−１，５−２，２５−１．２５−２ プリズム ３５−１，３５−２ プリズム ５ａ，５ｂ，２５ａ，３５ａ 斜面 ９ 画像読取手段（３ラインセンサー） ９ａ，９ｂ，９ｃ ラインセンサー １０，２０ 照明手段 １１ 反射笠 ４２ 光学接着剤

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿台上に載置した原稿のカラー画像情
   報を結像手段により入射光束を複数の色光に色分解する
   色分解手段を介して複数のラインセンサーを平行に同一
   基板面上に配置した画像読取手段面上に結像させ、該画
   像読取手段で該原稿のカラー画像情報を読み取るカラー
   画像読取装置において、 該結像手段と該画像読取手段との間の光路中に配置した
   光束分離手段を利用して、該結像手段の像面と共役な位
   置又はその近傍にスリットを設けると共に該スリットに
   光束を照射する光源を設け、該光源からの光束で該スリ
   ット、該光束分離手段、そして該結像手段を介して、該
   原稿を照明するようにしたことを特徴とするカラー画像
   読取装置。
2. 【請求項２】 前記スリットは前記光束分離手段と一体
   的に構成されており又は／及び前記色分解手段は該光束
   分離手段と一体的に構成されていることを特徴とする請
   求項１のカラー画像読取装置。
3. 【請求項３】 前記光束分離手段はプリズム形のビーム
   スプリッターより成り、前記色分解手段は少なくとも２
   色性を有する波長選択透過膜が付加された複数のビーム
   スプリッターより成ることを特徴とする請求項１又は２
   のカラー画像読取装置。
4. 【請求項４】 前記光束分離手段はプリズム形のビーム
   スプリッターより成り、前記色分解手段は反射型又は透
   過型のブレーズド回折格子より成ることを特徴とする請
   求項１又は２のカラー画像読取装置。
5. 【請求項５】 前記プリズム形のビームスプリッターを
   構成する１つのプリズム面にダイクロイック膜を蒸着
   し、該ダイクロイック膜が蒸着されたプリズム面と前記
   反射型又は透過型のブレーズド回折格子とを光学接着剤
   を介して接合したことを特徴とする請求項４のカラー画
   像読取装置。