JP2756713B2 - カラー画像読取装置に於る色分解装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、原稿の持つカラー情報を色分解して読み
取るカラー画像読取装置等に用いられ、光の波長域を選
択的に反射する分光反射面を介して光を所定波長域別に
色分解するカラー画像読取装置に於る色分解装置に関す
る。

［従来の技術］ 近時、光源により照らされた原稿からの反射光を所定
波長域（通常、レッド:R,グリーン:G,ブルー:Bの三色）
に色分解し、この色分解された波長域別の光を受光素子
により光電変換して読み取るカラー画像読取装置が開発
され、実用化され始めている。

このようなカラー画像読取装置に於て所定波長域別に
色分解して読み取る方法としては、所望する波長域の光
で原稿を照光する複数の光源を備え、該複数の光源で順
次原稿を照明して読み取るもの，光源には所望波長域全
てを含む白色光を用い、原稿から受光素子に至る反射光
光路中に所望の波長域のみ透過するフィルタを介挿して
読み取るもの，原稿からの反射光を色分解プリズムによ
り所定波長域別に色分解して読み取るもの，等種々方式
が考えられている。

ところが、前二者のものは受光素子は一列のラインセ
ンサで良いものの、最低所望する波長域の数（R,G,Bに
分解する場合には三回）だけ読取り走査を行なわなけれ
ばならないことから読み取りに時間がかかるという問題
があり、又、後者のものでは読み取り走査は一回で済む
ものの所望する波長域の数の受光素子（ラインセンサ）
を夫々光学的に等価な位置に別々に配置しなければなら
ず、その設置に極めて高い精度を要するという問題があ
った。

そこで、本出願人は先に、原稿から受光素子に至る光
路中に、反射波長域の異なる複数の分光反射面を所定間
隔で積層配置した第一分光反射面群と、該第一分光反射
面群と分光反射面の積層順序を逆とした第二反射面群の
二つの反射面群を介設し、分光波長域別の光路長を等し
く設定するものを提案した。つまり、例えば第５図に示
す如く、一方の反射面群（第一分光ミラー10）を光束が
入射する側から順番に、Ｒ成分,G成分及びＢ成分の各波
長域を選択的に反射するダイクロイックミラー10R,10G,
10Bを所定間隔で積層して構成すると共に、他方の反射
面群（第二分光ミラー20）はこれと逆の順番（Ｂ成分,G
成分及びＲ成分の順）に夫々のダイクロイックミラー20
B,20G,20Rを所定間隔で積層して構成し、結像レンズ４
からの光束を第一分光ミラー10及び第二分光ミラー20の
順で反射屈曲させることによりR,G,Bの三色に色分解す
ると共に夫々の色成分を同一平面上に結像させ、この結
像位置にR,G,B夫々を読み取る３列のラインセンサ5R,5
G,5Bを１チップ上に並列構成したセンサ５を配置して構
成するものである。ここで、第一分光ミラー10及び第二
分光ミラー20の夫々のダイクロイックミラー間間隔は、
各分光ミラー10,20による光束の折曲角度と、各色成分
のラインセンサ間隔との関係に於て導出されるものであ
る。尚、図中７はカバーガラス２上に載置された原稿、
３は光源であるハロゲンランプ、６はセンサ５の防塵ガ
ラスである。

これによれば、読み取り走査は一回で済むと共に、R,
G,B夫々のラインセンサ5R,5G,5Bを１チップ上に並列構
成することで相互の画素ピッチの誤差を少なくでき、
又、センサ５自体は一つである為にその設置も容易とな
るものである。

分光ミラー10,20は、一例として第６図に第一分光ミ
ラー10の拡大図を示す如く、その表面にＢ成分を反射す
るダイクロイックコート10Bを施したベースガラス12上
に、上下面にＲ成分とＧ成分を反射するダイクロイック
コート10R,10Gを施した所定厚さのトップガラス15を、
所定厚さのスペーサガラス13を介して光学接着剤14,14
で接着して構成される。この構成では、トップガラス15
の厚さがダイクロイックコート10Rとダイクロイックコ
ート10Gの間隔を形成し、ダイクロイックコート10Gとダ
イクロイックコート10Bの間隔はスペーサガラス13とそ
の両面の接着剤層14,14を合算したものとなる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、上記の如き分光ミラーの構成では、当該
分光ミラー及びセンサが設計値通りに構成され、然もそ
れらが正確に配置されなければならないものである。と
ころが、実際の製造に際して多少の誤差は必然的に生
じ、こういった単品の誤差の集積によってR,G,B夫々の
ラインセンサの読み取る原稿位置にずれを生ずるが、こ
れを調整によって解消することはできず、その結果、分
光ミラーに極めて高い精度が要求されることから製造が
困難であるという問題があった。つまり、実際にテスト
チャートを読取らせながらR,G,Bの波長域に於て原稿の
同一位置を読み取るよう調整することは不可能なもので
あり、これが実際に製品化する上で大きな障害となって
いた。

［発明の目的］ 本発明は、上記のような背景に鑑みてなされたもので
あり、色分解した波長域の光路を可変調整可能とするカ
ラー画像読取装置に於る色分解装置の提供、をその目的
とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明によるカラー画像読取装置に於る色
分解装置は、二組の分光反射面群の、一方の分光反射面
群の少なくとも一つの分光反射面を他の分光反射面に対
して移動可能としてその間隔を調整可能とすると共に、
他方の分光反射面群の調整可能な波長域と異なる波長域
の分光反射面を他の分光反射面に対して移動可能として
その間隔を調整可能に構成したものである。

又、光路中に、該光路を二面で反射折曲するプリズム
を介設すると共に、該プリズムの夫々の反射面に、特定
波長域を選択反射する分光反射面を形成して上記分光反
射面群を構成し、このプリズムの分光反射面と対向させ
てこれと異なる波長域を反射する分光反射面を有する分
光反射部材を移動調節可能に配置したり、更に、プリズ
ムの分光反射面にこれと異なる波長域を反射する分光反
射面を有する分光反射部材を積層配置し、該分光反射部
材と対向させてこれらと異なる波長域を反射する分光反
射面を有する分光反射部材を移動調節可能に配置して構
成したものである。

［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明によるカラー画像読取装置に於る色
分解装置の一実施例を適用した画像読取装置の概略構成
図である。

図示画像読取装置は、カバーガラス２上にその読取対
象面を下向きにして載置（図中左側が上側）した原稿７
の読取対象面を可視波長域を略全域に亙る発光特性を有
する光源であるハロゲンランプ３で照明し、この原稿７
の読取対象面からの反射光を結像レンズ４によってセン
サ５の受光面に結像させ、該センサ５によって画像情報
を光電変換して読み取るものであり、結像レンズ４から
センサ５に至る結像光路中に当該像光をレッド（Ｒ），
グリーン（Ｇ），及びブルー（Ｂ）の三色に色分解する
色分解装置１が介設されて構成されている。結像レンズ
４からの像光は、この色分解装置１によって光路を図中
下側に直角に折曲されて防塵ガラス６を介してセンサ５
受光面に結像し、従って、防塵ガラス６及びセンサ５は
色分解装置１の側方（図中下側）に配置されているもの
である。

尚、ハロゲンランプ3,結像レンズ4,センサ5,防塵ガラ
ス６及び色分解装置１は一体に構成されると共に図中紙
面と直交する方向に原稿７の幅と対応して延設されてお
り、図示しない駆動機構による図中上下方向の移動駆動
によって原稿７の読取対象面を長手方向に走査し、ライ
ンセンサである後述するセンサ５によって読取対象面全
域を隈なく読み取るようになっているものである。セン
サ５は、３列の一次元画素列（ラインセンサ5R,5G,5B）
を１チップ上に所定間隔離として平行に並設したもので
あり、夫々のラインセンサ5R,5G,5Bに後述する色分解装
置１により色分解されたレッド（Ｒ），グリーン（Ｇ）
及びブルー（Ｂ）の光像が結像し、夫々の波長域に於る
画像情報を個別に読み取るようになっているものであ
る。

色分解装置１は、ペンタプリズム30と、第一分光反射
面群としての第一分光ミラー群10、及び第二分光反射面
群としての第二分光ミラー群20により構成されている。

ペンタプリズム30は、直交する二面の内の一面（入射
面33）から当該入射面33と直角に入射した光束が二つの
反射面（第一反射面31及び第二反射面32）で反射され、
直交する他の一面（出射面34）から当該出射面34と直角
に出射する形状として形成されているものであり、結像
レンズ４からの像光が入射面33から入射し、出射面34か
らセンサ５に向けて出射するように配置されているもの
である。

ペンタプリズム30の、第一反射面31にはＲ成分を反射
するダイクロイックコート10Rが施されると共に第一分
光ミラー11が隣接配置されて第一分光ミラー群10が構成
され、又、第二反射面32にはＢ成分を反射するダイクロ
イックコート20Bが施されると共に第二分光ミラー21が
隣接配置されて第二分光ミラー群20が構成されている。

第一分光ミラー11は、ベースガラス12の表面にＢ成分
を反射するダイクロイックコート10Bを施し、更にその
上に、表面にＧ成分を反射するダイクロイックコート10
Gが施されたスペーサガラス13を接着剤層14を介して接
着固定して構成されている。ダイクロイックコート10B
とダイクロイックコート10Gは、所定の間隔:Hで平行に
設定されている。

又、第一分光ミラー11は、そのダイクロイックコート
10Gがダイクロイックコート10R（即ち第一反射面31）と
平行に配置されると共に、図示しない調整機構によって
平行状態を維持した状態で図中矢印で示す方向に離接移
動可能となっており、その間隔:Dは可変調整可能となっ
ているものである。

第二分光ミラー21は、ベースガラス22の表面にＲ成分
を反射するダイクロイックコート20Rが施され、更にそ
の上に、表面にＧ成分を反射するダイクロイックコート
20Gが施されたスペーサガラス23が接着剤層24を介して
接着固定されて構成されている。このダイクロイックコ
ート20Rとダイクロイックコート20Gは、所定の間隔:hで
平行に設定されている。

又、第二分光ミラー21は、そのダイクロイックコート
20Gがダイクロイックコート20B（即ち第二反射面32）と
平行に配置されると共に、図示しない調整機構によって
平行状態を維持した状態で図中矢印で示す方向に離接移
動可能となっており、その間隔:dは可変調整可能となっ
ているものである。

ここで、本実施例では、第一分光ミラー群10及び第二
分光ミラー群20による光路屈曲角度は等しく設定されて
おり、又、各ダイクロイックコート間の間隔H,D,h,dも
基本的には等しく設定されている。

而して、上記の如く構成された色分解装置１では、結
像レンズ４を介して入射面33からペンタプリズム30内へ
入射する像光は、第一分光ミラー群10でRGBの各成分別
に分光反射され、更に第二分光ミラー群20でRGBの各成
分別に反射されて出射面34からセンサ５に至る。

即ち、第一分光ミラー群10では、第一反射面31のダイ
クロイックコート10RでＲ成分のみ反射され、次に、間
隔:D離れた第一分光ミラー11のダイクロイックコート10
GでＧ成分が反射され、更に、ダイクロイックコート10B
で残りのＢ成分が反射されることとなり、RGBの各成分
別に色分解が為されるものである。

第二分光ミラー群20では、第一分光ミラー群10で色分
解されたRGBの各成分を夫々成分別に反射するが、各分
光成分を選択的に反射するダイクロイックコート20B,20
G,20Rはその配置が第一分光ミラー群10と逆であり、両
分光ミラー群10,20への入射角と各ダイクロイックコー
ト間の間隔H,D,h,dが等しく設定されていることから、R
GBの各成分別の光路長は等しくなる。この時、RGBの各
成分の相互の光路間間隔は第二分光ミラー群20による反
射屈曲によって所定の間隔となり、RGBの各成分の像光
はこの間隔と一致する間隔で１チップ上に並設されたラ
インセンサ5R,5G,5Bの受光面上に夫々結像されて読み取
られるものである。

ここで、第一分光ミラー群10のダイクロイックコート
10Bとダイクロイックコート10Gの間隔:H、及び、第二分
光ミラー群20のダイクロイックコート20Rとダイクロイ
ックコート20Gの間隔:hの誤差等によって、RGBの各成分
のラインセンサ5R,5G,5Bの受光面上に結像する位置がず
れた場合（原稿の同一位置の像がRGBの各成分のライン
センサ5R,5G,5Bの受光面上に結像しない場合）には、第
一分光ミラー群10の第一分光ミラー11、又は、第二分光
ミラー群20の第二分光ミラー21を移動調節することによ
り、原稿の同一位置の像がRGBの各成分のラインセンサ5
R,5G,5Bの受光面上に結像するよう調整できる。

尚、本構成では、高精度に形成可能なペンタプリズム
30の第一反射面31及び第二反射面32にダイクロイックコ
ート10R,20Bを施すと共に第一分光ミラー11と第二分光
ミラー群20を構成したことにより、特にダイクロイック
コート10R,20Bの面精度を高い精度とすることができ、
又、各分光ミラー11,21のベースガラス12,22表面へ接着
するガラス層（スペーサガラス13,23）は一層で良い
為、分光ミラー11,21の表面に形成されるダイクロイッ
クコート10R,20Gの精度保持も容易となるものである。
つまり、高精度の構成及びその精度維持が容易となるも
のである。

第４図は、本発明の第二実施例であり、本実施例は、
前述の第一実施例では夫々分光ミラー11及び第二分光ミ
ラー21側に設けたＧ成分を反射するダイクロイックコー
ト10G,20Gを、ペンタプリズム30側に設けて構成したも
のである。

即ち、ペンタプリズム30の、第一反射面31のダイクロ
イックコート10R上に、表面にＧ成分を反射するダイク
ロイックコート10Gが施されたスペーサガラス13を接着
剤層14を介して接着固定すると共に、第二反射面32のダ
イクロイックコート20B上に、表面にＧ成分を反射する
ダイクロイックコート20Gが施されたスペーサガラス23
を接着固定し、第一分光ミラー11及び第二分光ミラー21
は夫々ベースガラス12,22の表面にＢ成分を反射するダ
イクロイックコート10B,R成分を反射するダイクロイッ
クコート20Rを施してある。

第一分光ミラー11及び第二分光ミラー21はは、第一実
施例と同様に、そのダイクロイックコート10B,ダイクロ
イックコート20Rをペンタプリズム30側のダイクロイッ
クコート10G,ダイクロイックコート20Gと平行とし、図
示しない調整機構によって平行状態を維持した状態で離
接移動可能であってその間隔:H,hは可変調整可能となっ
ているものである。

本構成によっても、第一分光ミラー11及び第二分光ミ
ラー21を移動調整することによって原稿の同一位置の像
がRGBの各成分のラインセンサ5R,5G,5Bの受光面上に結
像するよう調整できる。又、本構成では、ダイクロイッ
クコート10G及びダイクロイックコート20Gの位置は不変
である為、Ｇ成分の読み取り位置を基準として第一分光
ミラー11によりＢ成分の読み取り位置を、又、第二分光
ミラー21によりＲ成分の読み取り位置を夫々単独で調整
することができ、調整作業が容易に行なえるものであ
る。

尚、上記実施例に於るダイクロイックコートの配置順
序は一例であり、適宜変更可能であることは言う迄もな
い。又、プリズムとしてペンタプリズムを用いたもので
あるが、例えば平行プリズム等二面の反射面を利用でき
るものであれば適用可能なものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によるカラー画像読取装
置に於る色分解装置によれば、色分解した波長域の光路
を調整することができ、従って、ラインセンサ間及び分
光ミラーの精度も緩和でき、製造が容易となると共に組
立作業性も向上し、コストダウンに寄与できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカラー画像読取装置に於る色分解
装置の一実施例を適用した画像読取装置の概略構成図、
第２図はその第一分光反射面群の部分拡大図、第３図は
第二分光反射面群の部分拡大図、第４図は他の実施例の
概略構成図、第５図は従来例である色分解装置を用いた
カラー画像読取装置の概略構成図、第６図はその分光ミ
ラーの拡大図である。 １……色分解装置 10……第一分光ミラー群（第一分光反射面群） 11……第一分光ミラー（分光反射部材） 20……第二分光ミラー群（第二分光反射面群） 21……第二分光ミラー（分光反射部材） 30……ペンタプリズム（プリズム） 10R,10G,10B,20R,20G,20B……ダイクロイックコート
（分光反射面）

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光の波長域を選択的に反射する分光反射部
   材を介して光を所定波長域別に色分解する色分解装置で
   あって、光路中に、反射波長域の異なる複数の分光反射
   面を所定間隔で積層配置した第一分光反射面群と、該第
   一分光反射面群と前記分光反射面の積層順序を逆とした
   第二分光反射面群の二つの反射面群を介設し、分光波長
   域別の光路長を等しく設定したものに於て、 前記二組の分光反射面群の、一方の分光反射面群の少な
   くとも一つの分光反射面を他の分光反射面に対して移動
   可能としてその間隔を調整可能とすると共に、他方の分
   光反射面群の前記調整可能な波長域と異なる波長域の分
   光反射面を他の分光反射面に対して移動可能としてその
   間隔を調整可能に構成したこと、を特徴とするカラー画
   像読取装置に於る色分解装置。
2. 【請求項２】光路中に、該光路を二面で反射折曲するプ
   リズムを介設し、該プリズムの夫々の反射面に、特定波
   長域を選択反射する分光反射面を形成して上記分光反射
   面群を構成したこと、を特徴とする請求項（１）記載の
   カラー画像読取装置に於る色分解装置。
3. 【請求項３】上記プリズムの分光反射面と対向させてこ
   れと異なる波長域を反射する分光反射面を有する分光反
   射部材を移動調節可能に配置して構成したこと、を特徴
   とする請求項（２）記載のカラー画像読取装置に於る色
   分解装置。
4. 【請求項４】上記プリズムの分光反射面に、これと異な
   る波長域を反射する分光反射面を有する分光反射部材を
   積層配置し、該分光反射部材と対向させてこれらと異な
   る波長域を反射する分光反射面を有する分光反射部材を
   移動調節可能に配置して構成したこと、を特徴とする請
   求項（２）記載のカラー画像読取装置に於る色分解装
   置。