JPH11338068A - 読取光学系及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハの字ミラーユニットの製造工程の短縮化や
組立効率の改善を図リ、又ミラー走査部の姿勢誤差によ
る同期位置ずれによる光束のケラレ、および色情報のク
ロストークを良好に補正することのできる読取光学系及
びそれを用いた画像読取装置を得ること。 【解決手段】 照明手段２０で照明された原稿面１上の
カラー画像情報に基づく光束を第１、第２、第３のミラ
ー６，７，８を介し、結像手段９により入射光束を複数
の色光に色分解する色分解手段１０を介して読取手段１
１面上に結像させ、該読取手段で該カラー画像情報を読
み取る読取光学系において、該原稿面と該結像手段との
間の光路内に少なくとも２枚のシリンドリカルレンズ１
２，１３を配置し、該原稿面側に配置したシリンドリカ
ルレンズによって該原稿面上のカラー画像が一旦結像す
る位置、又はその近傍に絞り５を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は読取光学系及びそれ
を用いた画像読取装置に関し、特に色分解素子を用いた
Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の同時読取方式のカラー画像読取装置
において、原稿面と結像手段との間の光路内に配置した
第１、第２のシリンドリカルレンズと、該第１のシリン
ドリカルレンズによってカラー画像が一旦結像する位
置、又はその近傍に設けた絞りとを利用して、ハの字ミ
ラーユニットの製造工程の短縮化や組立効率の改善を図
り、また走査ミラー部の姿勢誤差による同期位置ズレに
よる光束のケラレ、および色情報のクロストークを良好
に補正したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より画像読取装置、特にカラー画像
読取装置においては原稿面上のカラー画像情報に基づく
光束を結像レンズにより色分解手段としての回折格子等
の光学部材を介して、例えば３つのラインセンサー（Ｃ
ＣＤ）から成る画像読取手段としてのモノリシック３ラ
インセンサー面上に結像させ、このときのライセンサー
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
に読み取っている。

【０００３】図４はこの種の従来のカラー画像読取装置
の要部概略図である。

【０００４】同図において４１は原稿面であり、通常は
カラー画像が載置されている。４２は原稿台ガラス、４
０は照明手段であり、光源４３と反射笠４４等から成っ
ている。４５は絞り（スリット）であり、原稿面４１近
傍に配置されており、軸外光束が後述する色分解手段と
しての回折格子５０で色分解されて所定の色情報（Ｒ，
Ｇ，Ｂ色光）が所定のラインセンサー以外の場所に入射
するのを防止し、色情報のクロストークが発生すること
を抑制している。

【０００５】５３は走査ミラー部であり、第１、第２、
第３のミラー４６，４７，４８の３枚の反射ミラーより
成っており、特に第２、第３のミラー４７，４８で第２
の走査部としての直角のハの字ミラーユニット（第２、
第３のミラー４７，４８の反射面を延長したときの双方
の成す角が直角のユニット）５２を構成している。走査
ミラー部５３はガイドレール（不図示）に沿って照明手
段４０等と共に原稿面４１を走査し、これにより走査位
置に同期したタイミングで逐次、後述するモノリシック
な３ラインセンサー（読取手段）５１でカラー画像情報
を読み取っている。

【０００６】尚、照明手段４０、絞り４５、そして第１
のミラー４６の各要素は第１の走査部５４の一要素を構
成している。

【０００７】４９は結像手段としての結像レンズであ
り、原稿面４１上のカラー画像情報をモノリシックな３
ラインセンサー５１面上に結像させている。

【０００８】５０は色分解手段であり、透過型の回折格
子より成っており、カラー画像情報に基づく光束を、例
えば３つの色光、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）色光に
色分解している。

【０００９】５１は読取手段であり、３つのライセンサ
ー（ＣＣＤ）を互いに主走査方向に平行となるように同
一基板面上に配置した、所謂モノリシックな３ラインセ
ンサーより成っている。

【００１０】同図においては照明手段４０で照明された
原稿面４１上のカラー画像情報からの散乱反射光のうち
スリット４５の開口部を通過した光束を第１、第２、第
３のミラー４６，４７，４８を介して結像レンズ４９に
より集光し、回折格子５０を介してを３つの色光（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）に色分解した後に、該３つの色光に各々対応す
るラインセンサー面上に結像させ、該原稿面４１上のカ
ラー画像情報を３ラインセンサー５１でデジタル的に読
み取っている。

【００１１】そして第１の走査部５４を矢印Ａの如く副
走査方向に原稿面４１に沿って速度Ｖで移動させ、又第
２の走査部としての直角のハの字ミラーユニット５２を
矢印Ａの如く副走査方向に原稿面４１に沿って速度Ｖ／
２で第１の走査部５４と連動して移動させて原稿面４１
上を走査し、該原稿面４１上のカラー画像情報を２次元
的に読み取っている。

【００１２】尚、同図において第１の走査部５４及び第
２の走査部５２の代わりに原稿面４１を副走査方向に移
動させても良く、又は第１、第２の走査部５４，５２と
原稿面４１とを相対的に移動させても良い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のカラー
画像読取装置は、以下に示す種々の問題点がある。 （１）走査ミラー部５３の位置による同期ズレを無くす
ためにハの字ミラーユニット５２の直角出し（角度精
度）を約１分以下に抑えなくてはならず、そのため本体
に組み付ける前にあらかじめ該ハの字ミラーユニット５
２の調整を高精度に行う難度の高い調整工程が必要とな
る。 （２）更に上記ハの字ミラーユニット５２の直角出しに
誤差が生じると走査ミラー部５３の位置によって絞り４
５を通過する光束の位置が変わるため、光束がケラれな
いためには該絞り４５の開口幅を拡げる必要がある。し
かしながら絞り４５の開口幅を拡げると回折格子５０に
入射する軸外光を遮断することが困難になり、色情報の
クロストークを抑制できず、画像情報の品質低下の原因
になる。

【００１４】本発明は原稿面と結像手段との間の光路内
に少なくとも２枚のシリンドリカルレンズを配置し、該
原稿面側に配置したシリンドリカルレンズによってカラ
ー画像が一旦結像する位置、又はその近傍に絞りを設け
ることにより、ハの字ミラーユニットの製造工程の短縮
化や組立効率の改善を図ることができ、又走査ミラー部
の姿勢誤差による同期位置ずれによる光束のケラレ、お
よび色情報のクロストークを良好に補正することのでき
る読取光学系及びそれを用いた画像読取装置の提供を目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の読取光学系は、
(1) 照明手段で照明された原稿面上のカラー画像情報に
基づく光束を第１、第２、第３のミラーを介し、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
を介して読取手段面上に結像させ、該読取手段で該カラ
ー画像情報を読み取る読取光学系において、該原稿面と
該結像手段との間の光路内に少なくとも２枚のシリンド
リカルレンズを配置し、該原稿面側に配置したシリンド
リカルレンズによって該原稿面上のカラー画像が一旦結
像する位置、又はその近傍に絞りを設けたことを特徴と
している。

【００１６】特に(1-1) 前記原稿面側に配置したシリン
ドリカルレンズは正の屈折力を有し、該原稿面近傍に配
置されていることや、(1-2) 前記原稿面側に配置したシ
リンドリカルレンズは正の屈折力を有し、前記第１のミ
ラーと前記第２のミラーとの間に配置されていること
や、(1-3) 前記絞りと前記第２のミラーとは一体的に構
成されていることや、(1-4) 前記結像手段側に配置した
シリンドリカルレンズは正の屈折力を有し、該結像手段
近傍に配置されていることや、(1-5) 前記第２のミラー
と前記第３のミラーとでハの字ミラーユニットを構成し
ていることや、(1-6) 前記色分解手段は透過型又は反射
型の回折格子より成ることや、(1-7) 前記色分解手段は
ダイクロイックプリズム又はダイクロイックミラーより
成ること、等を特徴としている。

【００１７】本発明の画像読取装置は、(2) 上記(1) 乃
至(1-7) の何れか１項記載の読取光学系を画像読取装置
に用いたことを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の読取光学系の実施
形態１の要部概略図である。本実施形態では読取光学系
を画像読取装置としてのカラー画像読取装置に適用した
場合について示している。

【００１９】同図において１は原稿面であり、通常はカ
ラー画像情報が形成されており、原稿台ガラス２上に載
置されている。２０は照明手段であり、例えばハロゲン
ランプや蛍光灯等より成る光源３と反射笠４等から成っ
ている。

【００２０】１２は第１のシリンドリカルレンズであ
り、走査方向に正（凸）の屈折力を有しており、原稿面
１と後述する第１のミラー６との間の該原稿面１近傍の
光路内に配置しており、該原稿面１と後述する絞り５と
が光学的に略共役関係となるように設定している。

【００２１】２３は走査ミラー部であり、原稿面１側か
ら順に第１、第２、第３のミラー６，７，８の３枚の反
射ミラーより成っており、特に第２、第３のミラー７，
８で第２の走査部としての直角のハの字ミラーユニット
（第２、第３のミラー７，８の反射面を延長したときの
双方の成す角が直角のユニット）２２を構成しており、
原稿面１で反射したカラー画像情報に基づく光束を後述
する結像手段としての結像レンズ９へ導いている。本実
施形態における走査ミラー部２３はガイドレール（不図
示）に沿って照明手段２０等と共に原稿面１を走査し、
これにより走査位置に同期したタイミングで逐次、後述
する読取手段でカラー画像情報を読み取っている。

【００２２】５は絞り（スリット）であり、第１のシリ
ンドリカルレンズ１２によって原稿面１上のカラー画像
（画像情報）が一旦結像する位置、又はその近傍に設け
ており、後述するラインセンサーの画素の並び方向であ
る紙面と垂直方向（主走査方向）に長い開口部を有して
いる。スリット５は軸外光束が後述する色分解手段とし
ての透過型の回折格子１０で色分解されて、所定の色情
報が所定のラインセンサー以外の場所に入射するのを防
止し、色情報のクロストークが発生することを抑制して
いる。

【００２３】尚、照明手段２０、第１のシリンドリカル
レンズ１２、第１のミラー６、そして絞り５の各要素は
第１の走査部２１の一要素を構成している。

【００２４】１３は走査方向に正（凸）の屈折力を有す
る第２のシリンドリカルレンズであり、第３のミラー８
と後述する結像レンズ９との間の該結像レンズ９近傍の
光路内に配置している。本実施形態における第２のシリ
ンドリカルレンズ１３は第１のシリンドリカルレンズ１
２を配置したことによって発生する諸収差及び倍率変化
等の補正を行なっている。

【００２５】９は結像手段としての結像レンズであり、
原稿面１上のカラー画像情報に基づく光束を色分解手段
１０を介して読取手段１１面上に結像させている。

【００２６】１０は色分解手段としての透過型の回折格
子であり、結像レンズ９からのカラー画像情報に基づく
光束を、例えば３つの色光、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）色光に色分解している。

【００２７】１１は読取手段であり、３つのライセンサ
ー（ＣＣＤ）を互いに主走査方向に平行となるように同
一基板面上に配置した、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。）より成
っている。

【００２８】本実施形態においては照明手段２０で照明
された原稿面１上のカラー画像情報に基づく光束を第１
のシリンドリカルレンズ１２によって第１のミラー６を
介した後、絞り５位置、又はその近傍に一旦結像させて
いる。そして絞り５の開口部を通過した光束を第２、第
３のミラー７，８を介して第２のシリンドリカルレンズ
１３と結像レンズ９により集光し、回折格子１０を介し
て３つの色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に色分解した後に、該３つ
の色光に各々対応するラインセンサー面上に結像させ、
該原稿面１上のカラー画像情報を３ラインセンサー１１
でデジタル的に読み取っている。

【００２９】そして第１の走査部２１を矢印Ａの如く副
走査方向に原稿面１に沿って速度Ｖで移動させ、又第２
の走査部としての直角のハの字ミラーユニット２２を矢
印Ａの如く副走査方向に原稿面１に沿って速度Ｖ／２で
第１の走査部２１と連動して移動させて原稿面１上を走
査し、該原稿面１上のカラー画像情報を２次元的に読み
取っている。

【００３０】尚、同図において第１の走査部２１及び第
２の走査部２２の代わりに原稿面１を副走査方向に移動
させても良く、又は第１、第２の走査部２１，２２と原
稿面１とを相対的に移動させても良い。

【００３１】図２は図１のカラー画像読取装置の光学系
を近軸光学的に表現した要部概略図（屈折力配置図）で
ある。同図において矢印は各レンズの主平面位置を示
し、実線ａは本実施形態による第１、第２のシリンドリ
カルレンズ１２，１３を光路内に配置し、かつ絞り５を
第１のシリンドリカルレンズ１２の結像位置に設けたと
きの光路を示し、破線ｂは第１、第２のシリンドリカル
レンズ１２，１３が光路内に無い場合の従来例（図４参
照）の光路を示してる。

【００３２】同図に示すように正のパワーを有する第１
のシリンドリカルレンズ１２を原稿面１近傍の光路内に
配置し、かつ正のパワーを有する第２のシリンドリカル
レンズ１３を結像レンズ９近傍の光路内に配置すること
により、該原稿面１から第１のシリンドリカルレンズ１
２の主平面までの光路と結像レンズ９の主平面から３ラ
インセンサー１１までの光路を従来の読取光学系と互換
性を保ちながら、即ち光学系全長、光学倍率、そしてＦ
ナンバー等を維持しつつ再結像光学系（読取光学系）を
構成することができる。

【００３３】具体的には図２において光学系全長を５７
３．６２ｍｍ、原稿面１と第１のシリンドリカルレンズ
１２との間隔を２８ｍｍ、該原稿面１と絞り５位置との
間隔を５３ｍｍ、該第１のシリンドリカルレンズ１２の
焦点距離を１２．５４ｍｍ、第２のシリンドリカルレン
ズ１３と結像レンズ９との主平面間隔を１０ｍｍ、該第
２のシリンドリカルレンズ１３の焦点距離を４２９０ｍ
ｍ、該結像レンズ９の焦点距離を８２．４８５ｍｍとす
ることにより再結像光学系を構成することができる。

【００３４】このように本実施形態では上述の如く原稿
面１と結像レンズ９との間の光路内に第１、第２のシリ
ンドリカルレンズ１２，１３を配置し、屈折力を配分す
ると共に、該第１のシリンドリカルレンズ１２によって
カラー画像が一旦結像する位置、又はその近傍に絞り５
を設けることにより、走査ミラー部２３のハの字ミラー
ユニット２２の直角出し（角度精度）に誤差が生じてい
ても主光線は必ず絞り５のほぼ中心を通過するので、即
ち絞り５を通過する光束はその位置をほとんど変化させ
ることがないので、該絞り５の開口幅を十分小さくする
ことができ、これにより回折格子１０の色分解による軸
外光（色情報）のクロストークを抑制することができ
る。

【００３５】また逆に絞り５の開口幅を変えなければハ
の字ミラーユニット２２の直角出し誤差の規格を緩める
ことができ、これによりハの字ミラーユニット２２の直
角出しの調整が容易になって製造工程の調整時間の短縮
化が図れると共に組立効率を改善させることができる。

【００３６】尚、本実施形態では色分解手段として回折
格子を用いたが、これに限定されることはなく、複数の
色光に色分解できる光学部材、例えばダイクロイックプ
リズムやダイクロイックミラー等を用いて構成しても、
本発明は前述の実施形態１と同様に適用することができ
る。また回折格子としては透過型に限らず反射型の回折
格子であっても良い。

【００３７】図３は本発明をカラー画像読取装置に適用
したときの実施形態２の光学系の一部分の要部概略図で
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。

【００３８】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は第１のミラーと第２のミラーとの間の光路内に
第１のシリンドリカルレンズを配置し、該第１のシリン
ドリカルレンズによってカラー画像が一旦結像する位
置、又はその近傍に該第２のミラーと絞りとを一体化に
した光学部材を設けたことである。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。

【００３９】即ち、同図において３２は走査方向に正の
屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズであり、第
１のミラー６と後述する光学部材１４との間の光路内に
配置している。１４は第２のミラーと絞りとが一体化さ
れた光学部材（以下「ミラー絞り部」とも称す。）であ
り、反射ミラーとしての光学的作用と絞りとしての光学
的作用とを兼ね備えており、第１のシリンドリカルレン
ズ３２によって原稿面１上のカラー画像が一旦結像する
位置、又はその近傍に設けている。

【００４０】本実施形態では上述の如く第２のミラーと
絞りとを一体化にして構成したことにより、部品点数を
減少させることができ、これにより装置全体のコンパク
ト化を図っている。また本実施形態では第１のシリンド
リカルレンズ３２によってカラー画像が一旦結像する位
置、又はその近傍にミラー絞り部１４を設けたことによ
り、該ミラー絞り部１４と原稿面１とが光学的に略共役
関係となり、これによりミラーの位置変動に対しても原
稿面１の主光線位置がほとんど変化することがないの
で、動的、経時的な環境変動に対して強くすることがで
きる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば以下に示す効果を得るこ
とができる読取光学系及びそれを用いた画像読取装置を
達成することができる。

【００４２】(1) 原稿面と結像レンズとの間の光路内に
第１、第２のシリンドリカルレンズを配置し、該原稿面
側に配置した第１のシリンドリカルレンズによってカラ
ー画像（画像情報）が一旦結像する位置、又はその近傍
に絞りを設けたことにより、(1-1) ハの字ミラーユニッ
トの直角出し誤差によらず絞りを通る光束位置が変化し
ないので、絞りの開口幅を小さくでき、これにより色分
解手段の色分解による軸外光のクロストークを抑制する
ことができる。

【００４３】(1-2) 絞りの開口幅を変えなければ、ハの
字ミラーユニットの直角出し誤差の規格を緩めることが
でき、これにより該ハの字ミラーユニットの直角出しの
調整が容易になって製造工程の調整時間の短縮化が図ら
れると共に組立効率を改善させることができる。

【００４４】(2) また第１のシリンドリカルレンズによ
ってカラー画像が一旦結像する位置に絞りと第２のミラ
ーとを一体化にした光学部材（ミラー絞り部）を設けた
ことにより、(2-1) 部品点数を減らすことができる。

【００４５】(2-2) ミラーの位置変動に対しても原稿面
の主光線位置がほとんど変わらない為、動的、経時的な
環境変動に対して強くすることができる。

【００４６】(3) 更に上記の読取光学系を画像読取装置
としてのカラー画像読取装置に適用することにより、(3
-1) カラー読取画像の品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明をカラー画像読取装置に適用したとき
の実施形態１の光学系の要部概略図

【図２】 図１のレンズの近軸配置を示す要部概略図

【図３】 本発明をカラー画像読取装置に適用したとき
の実施形態２の光学系の一部分の要部概略図

【図４】 従来のカラー画像読取装置の光学系の要部概
略図

【符号の説明】

１ 原稿面 ２ 原稿台ガラス ３ 光源 ４ 反射笠 ５ 絞り（スリット） ６ 第１のミラー ７ 第２のミラー ８ 第３のミラー ９ 結像手段 １０ 色分解手段 １１ 読取手段 ２０ 照明手段 １２，３２ 第１のシリンドリカルレンズ １３ 第２のシリンドリカルレンズ １４ 光学部材（ミラー絞り部） ２１ 第１の走査部 ２２ 第２の走査部（ハの字ミラーユニット） ２３ 走査ミラー部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明手段で照明された原稿面上のカラー
   画像情報に基づく光束を第１、第２、第３のミラーを介
   し、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読取手段面上に結像させ、該読取手
   段で該カラー画像情報を読み取る読取光学系において、 該原稿面と該結像手段との間の光路内に少なくとも２枚
   のシリンドリカルレンズを配置し、該原稿面側に配置し
   たシリンドリカルレンズによって該原稿面上のカラー画
   像が一旦結像する位置、又はその近傍に絞りを設けたこ
   とを特徴とする読取光学系。
2. 【請求項２】 前記原稿面側に配置したシリンドリカル
   レンズは正の屈折力を有し、該原稿面近傍に配置されて
   いることを特徴とする請求項１の読取光学系。
3. 【請求項３】 前記原稿面側に配置したシリンドリカル
   レンズは正の屈折力を有し、前記第１のミラーと前記第
   ２のミラーとの間に配置されていることを特徴とする請
   求項１の読取光学系。
4. 【請求項４】 前記絞りと前記第２のミラーとは一体的
   に構成されていることを特徴とする請求項３の読取光学
   系。
5. 【請求項５】 前記結像手段側に配置したシリンドリカ
   ルレンズは正の屈折力を有し、該結像手段近傍に配置さ
   れていることを特徴とする請求項１の読取光学系。
6. 【請求項６】 前記第２のミラーと前記第３のミラーと
   でハの字ミラーユニットを構成していることを特徴とす
   る請求項１の読取光学系。
7. 【請求項７】 前記色分解手段は透過型又は反射型の回
   折格子より成ることを特徴とする請求項１の読取光学
   系。
8. 【請求項８】 前記色分解手段はダイクロイックプリズ
   ム又はダイクロイックミラーより成ることを特徴とする
   請求項１の読取光学系。
9. 【請求項９】 前記請求項１乃至８の何れか１項記載の
   読取光学系を画像読取装置に用いたことを特徴とする画
   像読取装置。