JPH06148559A - カラー画像読取装置 - Google Patents
カラー画像読取装置Info
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- JPH06148559A JPH06148559A JP4328836A JP32883692A JPH06148559A JP H06148559 A JPH06148559 A JP H06148559A JP 4328836 A JP4328836 A JP 4328836A JP 32883692 A JP32883692 A JP 32883692A JP H06148559 A JPH06148559 A JP H06148559A
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- color image
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
- G02B27/1013—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for colour or multispectral image sensors, e.g. splitting an image into monochromatic image components on respective sensors
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- G—PHYSICS
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/144—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/46—Colour picture communication systems
- H04N1/48—Picture signal generators
- H04N1/486—Picture signal generators with separate detectors, each detector being used for one specific colour component
- H04N1/488—Picture signal generators with separate detectors, each detector being used for one specific colour component using beam-splitters
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 色分割手段として体積型ホログラムと光学干
渉膜とを用いてカラー画像を高精度に読取ることができ
るカラー画像読取装置を得ること。 【構成】 カラー画像を結像光学系により3つのライン
センサーを同一基板面上に互いに平行となるように配置
した読取手段面上に結像させ、該カラー画像を読取る
際、該結像光学系の射出瞳と該読取手段面との間の光路
中に入射光束を該3つのラインセンサーの配列方向と直
交する方向に3つの色光に色分解する体積型ホログラム
と光学干渉膜より成る色分解手段を設け、該色分解手段
で色分解された色光に基づくカラー画像を該読取手段で
読取るようにしたこと。
渉膜とを用いてカラー画像を高精度に読取ることができ
るカラー画像読取装置を得ること。 【構成】 カラー画像を結像光学系により3つのライン
センサーを同一基板面上に互いに平行となるように配置
した読取手段面上に結像させ、該カラー画像を読取る
際、該結像光学系の射出瞳と該読取手段面との間の光路
中に入射光束を該3つのラインセンサーの配列方向と直
交する方向に3つの色光に色分解する体積型ホログラム
と光学干渉膜より成る色分解手段を設け、該色分解手段
で色分解された色光に基づくカラー画像を該読取手段で
読取るようにしたこと。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカラー画像読取装置に関
し、特に体積型ホログラムと光学干渉膜より成る色分解
手段と3つのラインセンサーを同一基板面上に設けた読
取手段を利用することにより原稿面上のカラー画像情報
を高精度に読取ることのできるカラースキャナー、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。
し、特に体積型ホログラムと光学干渉膜より成る色分解
手段と3つのラインセンサーを同一基板面上に設けた読
取手段を利用することにより原稿面上のカラー画像情報
を高精度に読取ることのできるカラースキャナー、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。
【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CCD等のラインセンサー面上に結像させ
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。
学系を介してCCD等のラインセンサー面上に結像させ
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。
【0003】例えば図5は従来のカラー画像読取装置の
概略図である。同図では原稿面1上のカラー画像からの
光束を結像レンズ20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21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CCD等から成るラインセンサ
ー22,23,24面上に導光している。そしてライン
センサー22,23,24面上に結像したカラー画像を
各々ライン走査し各色光毎に読取りを行なっている。
概略図である。同図では原稿面1上のカラー画像からの
光束を結像レンズ20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21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CCD等から成るラインセンサ
ー22,23,24面上に導光している。そしてライン
センサー22,23,24面上に結像したカラー画像を
各々ライン走査し各色光毎に読取りを行なっている。
【0004】図6は特開昭62−234106号公報で
提案されているカラー画像読取装置の要部概略図であ
る。
提案されているカラー画像読取装置の要部概略図であ
る。
【0005】同図では原稿面1上のカラー画像からの光
束を結像レンズ25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2
6,27を介して3色に対応する3つの光束に分離して
いる。そして該3つの色光に基づくカラー画像を図4に
示すように3つのラインセンサー28a,28b,28
c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28の各ラインセンサー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
の読取りを行なっている。尚、第2図に示す各ラインセ
ンサー間の距離S1 ,S2 は0.1〜0.2mm程度、
各単一素子の寸法W1×W2は7μm×7μm又は10
μm×10μm程度である。
束を結像レンズ25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2
6,27を介して3色に対応する3つの光束に分離して
いる。そして該3つの色光に基づくカラー画像を図4に
示すように3つのラインセンサー28a,28b,28
c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28の各ラインセンサー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
の読取りを行なっている。尚、第2図に示す各ラインセ
ンサー間の距離S1 ,S2 は0.1〜0.2mm程度、
各単一素子の寸法W1×W2は7μm×7μm又は10
μm×10μm程度である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5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
り、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。
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
り、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。
【0007】
【外1】 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
26,27の板厚Xは35〜70μm程度となる。
を0.1〜0.2mm程度とするとビームスプリッター
26,27の板厚Xは35〜70μm程度となる。
【0008】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。
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。
【0009】一方、モノリシックな3ラインセンサーの
中央のラインセンサー28bに対する他の2ラインセン
サー28a,28cの距離は一般的に言って、各反対方
向に等距離且つ副走査方向の画素サイズ(図4のW2 )
の整数倍になっているのが普通である。
中央のラインセンサー28bに対する他の2ラインセン
サー28a,28cの距離は一般的に言って、各反対方
向に等距離且つ副走査方向の画素サイズ(図4のW2 )
の整数倍になっているのが普通である。
【0010】これは次の理由による。図7から分るよう
に通常の結像レンズ25のみを用いて上記モノリシック
3ラインセンサーで画像読み取りする場合、3ラインセ
ンサー28a,28b,28cで同時に読み取られる原
稿面上の位置は、図7の如く異なる3位置51a,51
b,51cとなる。この為、或る位置に対する3色光
(R,G,B)の各信号成分は同時に読み取れないの
で、読み取り後一致させ合成する必要がある。
に通常の結像レンズ25のみを用いて上記モノリシック
3ラインセンサーで画像読み取りする場合、3ラインセ
ンサー28a,28b,28cで同時に読み取られる原
稿面上の位置は、図7の如く異なる3位置51a,51
b,51cとなる。この為、或る位置に対する3色光
(R,G,B)の各信号成分は同時に読み取れないの
で、読み取り後一致させ合成する必要がある。
【0011】これにはラインセンサー間の距離S1 ,S
2 を各画素サイズW2 の整数倍とし、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信号に対し、
G,R信号を遅延させることによって比較的容易に3色
の合成信号が得られる。よって、上記の如く整数倍にす
るのである。しかし乍ら、ライン間距離相当に冗長ライ
ンメモリーを充当することは高価なラインメモリーを複
数列持たねばならないという欠点があった。
2 を各画素サイズW2 の整数倍とし、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信号に対し、
G,R信号を遅延させることによって比較的容易に3色
の合成信号が得られる。よって、上記の如く整数倍にす
るのである。しかし乍ら、ライン間距離相当に冗長ライ
ンメモリーを充当することは高価なラインメモリーを複
数列持たねばならないという欠点があった。
【0012】本発明は色分解手段として体積型ホログラ
ムと光学干渉膜とを用い、結像光学系と色分解手段の構
成を適切に設定することにより装置全体の簡素化を図り
つつ、例えばR,G,Bの3つの色光でカラー画像をデ
ジタル的に高精度に読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。
ムと光学干渉膜とを用い、結像光学系と色分解手段の構
成を適切に設定することにより装置全体の簡素化を図り
つつ、例えばR,G,Bの3つの色光でカラー画像をデ
ジタル的に高精度に読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。
【0013】
【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、カラー画像を結像光学系により3つのラインセ
ンサーを同一基板面上に互いに平行となるように配置し
た読取手段面上に結像させ、該読取手段で該カラー画像
を読取る際、該結像光学系の射出瞳と該読取手段面との
間の光路中に入射光束を該3つのラインセンサーの配列
方向と直交する方向に3つの色光に色分解する体積型ホ
ログラムと光学干渉膜より成る色分解手段を設け、該色
分解手段で色分解された色光に基づくカラー画像を該読
取手段で読取るようにしたことを特徴としている。
装置は、カラー画像を結像光学系により3つのラインセ
ンサーを同一基板面上に互いに平行となるように配置し
た読取手段面上に結像させ、該読取手段で該カラー画像
を読取る際、該結像光学系の射出瞳と該読取手段面との
間の光路中に入射光束を該3つのラインセンサーの配列
方向と直交する方向に3つの色光に色分解する体積型ホ
ログラムと光学干渉膜より成る色分解手段を設け、該色
分解手段で色分解された色光に基づくカラー画像を該読
取手段で読取るようにしたことを特徴としている。
【0014】特に本発明では、前記光学干渉膜はカバー
ガラスに設けられ前記体積型ホログラム上に着設されて
おり、前記色分割手段は入射光束を赤色光、緑色光そし
て青色光の3つの色光に色分解しており、このうち緑色
光と青色光は該体積型ホログラムの回折作用によって色
分割し、赤色光は該光学干渉膜により色分解しているこ
とを特徴としている。
ガラスに設けられ前記体積型ホログラム上に着設されて
おり、前記色分割手段は入射光束を赤色光、緑色光そし
て青色光の3つの色光に色分解しており、このうち緑色
光と青色光は該体積型ホログラムの回折作用によって色
分割し、赤色光は該光学干渉膜により色分解しているこ
とを特徴としている。
【0015】
【実施例】図1、図2は本発明の実施例1の要部平面図
(主走査断面)と要部側面図(副走査断面)、図3は図
1の一部分の拡大説明図である。
(主走査断面)と要部側面図(副走査断面)、図3は図
1の一部分の拡大説明図である。
【0016】図中1は原稿面であり、カラー画像が形成
されている。2は結像光学系であり、例えば射出側の主
光線が光軸と平行となって射出する所謂射出型テレセン
トリック系となるように構成されている。3は色分解手
段であり、後述するような体積型ホログラムと光学干渉
膜より構成されており、入射光束を3色光に、例えば赤
色光(R光)5、緑色光(G光)6、青色光(B光)7
に色分解し、反射させている。4は読取手段であり、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
8,9,10を同一基板面上に複数の画素の並び方向が
互いに平行となるように配置されたモノリシック3ライ
ンセンサーより成っている。
されている。2は結像光学系であり、例えば射出側の主
光線が光軸と平行となって射出する所謂射出型テレセン
トリック系となるように構成されている。3は色分解手
段であり、後述するような体積型ホログラムと光学干渉
膜より構成されており、入射光束を3色光に、例えば赤
色光(R光)5、緑色光(G光)6、青色光(B光)7
に色分解し、反射させている。4は読取手段であり、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
8,9,10を同一基板面上に複数の画素の並び方向が
互いに平行となるように配置されたモノリシック3ライ
ンセンサーより成っている。
【0017】本実施例では不図示の照明系より照明され
た原稿1面上のカラー画像を走査手段2aで副走査方向
にライン走査すると共に結像光学系2により色分解手段
3を介して、所定の3つの色光に分解し該分解した各色
像を各々対応するラインセンサー8,9,10面上に結
像している。そして読取手段4により各々の色光に基づ
くカラー画像をデジタル式に読取っている。
た原稿1面上のカラー画像を走査手段2aで副走査方向
にライン走査すると共に結像光学系2により色分解手段
3を介して、所定の3つの色光に分解し該分解した各色
像を各々対応するラインセンサー8,9,10面上に結
像している。そして読取手段4により各々の色光に基づ
くカラー画像をデジタル式に読取っている。
【0018】次に本実施例の色分割手段3の特徴につい
て図3を用いて説明する。
て図3を用いて説明する。
【0019】同図において3は色分解手段である。33
は体積型ホログラムであり、緑色光と青色光を反射回折
により色分解している。今、このホログラム33の格子
面内ピッチをPとする。
は体積型ホログラムであり、緑色光と青色光を反射回折
により色分解している。今、このホログラム33の格子
面内ピッチをPとする。
【0020】31はカバーガラスであり、そのホログラ
ム33側の面には赤色光のみを反射する光学干渉膜31
aが蒸着されている。該光学干渉膜31aは、たとえば
波長610nmを中心とし、半値巾30nmであるダイ
クロイックミラー膜より成っている。32は接着層であ
り、カバーガラス31と体積型ホログラム33とを接着
している。ここで体積型ホログラム33は同一基板上の
ホログラム材に2重露光して作成されたもので、各1回
の露光により、各々緑色光と青色光の主波長に対してブ
ラッグ回折条件を満足する様な干渉縞を記録してある。
34は基板であり、ホログラム33を支持している。
ム33側の面には赤色光のみを反射する光学干渉膜31
aが蒸着されている。該光学干渉膜31aは、たとえば
波長610nmを中心とし、半値巾30nmであるダイ
クロイックミラー膜より成っている。32は接着層であ
り、カバーガラス31と体積型ホログラム33とを接着
している。ここで体積型ホログラム33は同一基板上の
ホログラム材に2重露光して作成されたもので、各1回
の露光により、各々緑色光と青色光の主波長に対してブ
ラッグ回折条件を満足する様な干渉縞を記録してある。
34は基板であり、ホログラム33を支持している。
【0021】次に本実施例における体積型ホログラム3
3と光学干渉膜31aの具体的なパラメータについて説
明する。
3と光学干渉膜31aの具体的なパラメータについて説
明する。
【0022】ここでカバーガラス31を取りつけたこと
によるパラメータへの影響について説明する。任意の波
長λに対する、カバーガラス31の屈折率をnλとする
と、カバーガラス31内での体積ホログラム33に入出
射する角度θ´in,θ´outと、カバーガラス31に入
出射する角度θin,θout には、
によるパラメータへの影響について説明する。任意の波
長λに対する、カバーガラス31の屈折率をnλとする
と、カバーガラス31内での体積ホログラム33に入出
射する角度θ´in,θ´outと、カバーガラス31に入
出射する角度θin,θout には、
【0023】
【数1】 なる関係がある。ホログラム33の格子面ピッチをP
と、角度角度θ´inとθ´out は、
と、角度角度θ´inとθ´out は、
【0024】
【数2】 となる関係がある。これλを変形すると、
【0025】
【数3】 となり、前述λの角度θin,θout と角度θ´in,θ´
out の関係を用いると、 P(sinθin−sinθout ) =λ となる。
out の関係を用いると、 P(sinθin−sinθout ) =λ となる。
【0026】これは、カバーガラス31がない場合のパ
ラメータPと入出射角θin,θoutとの関係式にほかな
らない。従って以下、パラメータを決定する際には、カ
バーガラス31の存在を無視して行なうことにする。
ラメータPと入出射角θin,θoutとの関係式にほかな
らない。従って以下、パラメータを決定する際には、カ
バーガラス31の存在を無視して行なうことにする。
【0027】ここでホログラムグレーティング面3aか
らモノリシック3ラインセンサー面4までの距離をL
(L=35mm)このホログラムグレーティング面3へ
の入射角をθin(θin=45°)、作成されたホログラ
ムグレーティング3の格子面内ピッチをP、ホログラム
内格子傾き角をφ´、格子間隔をdとする。
らモノリシック3ラインセンサー面4までの距離をL
(L=35mm)このホログラムグレーティング面3へ
の入射角をθin(θin=45°)、作成されたホログラ
ムグレーティング3の格子面内ピッチをP、ホログラム
内格子傾き角をφ´、格子間隔をdとする。
【0028】又、3ラインセンサー間の距離(ラインセ
ンサー8と9間及びラインセンサー9と10間の距離)
を各々ZG ,ZB (ZG =ZB =100μm)とする。
色分解すべき3色光の各中心波長λR ,λG ,λB をλ
R =610nm、λG =530nm、λB =470nm
とする。ここでR成分光束6については前述の如くバン
ドパスフィルター等の波長選択性反射膜にて正反射され
る。
ンサー8と9間及びラインセンサー9と10間の距離)
を各々ZG ,ZB (ZG =ZB =100μm)とする。
色分解すべき3色光の各中心波長λR ,λG ,λB をλ
R =610nm、λG =530nm、λB =470nm
とする。ここでR成分光束6については前述の如くバン
ドパスフィルター等の波長選択性反射膜にて正反射され
る。
【0029】ところで回折格子の格子ピッチと中心波長
及びホログラム33からラインセンサー4間の距離がわ
かればこれは即ち所望の分離距離となる。
及びホログラム33からラインセンサー4間の距離がわ
かればこれは即ち所望の分離距離となる。
【0030】従ってこれにより必要な回折角(本実施例
では反射回折角)が求まる。即ち ZB =L・tanγB 、 同様に ZG =L・tanγG ここでγB ,γG は各々正反射光方向からの差としての
反射回折角をいう。
では反射回折角)が求まる。即ち ZB =L・tanγB 、 同様に ZG =L・tanγG ここでγB ,γG は各々正反射光方向からの差としての
反射回折角をいう。
【0031】ZB =+0.1mm,ZG =−0.1m
m,L=35mm として γB =+0.1637° ,γG =−0.1637° となり、よって入射角θin=45°に対するB色光とG
色光の出射回折角は θout,B =45.1637°,θout,G =44.836
3° となる。因に出射回折角θout,R=45°である。
m,L=35mm として γB =+0.1637° ,γG =−0.1637° となり、よって入射角θin=45°に対するB色光とG
色光の出射回折角は θout,B =45.1637°,θout,G =44.836
3° となる。因に出射回折角θout,R=45°である。
【0032】以上から波長λB ,λG に対して必要な前
述のパラメーターP,φ´,dが決まる。即ち、
述のパラメーターP,φ´,dが決まる。即ち、
【0033】
【数4】 より、PB =232.972μm
【0034】
【数5】 より、φB ´=0.0437°但し
【0035】
【数6】 角度θin´も同様でnはホログラム感材の屈折率であ
り、例えばn=1.5である。
り、例えばn=1.5である。
【0036】格子間隔dは各々dB = PB・sinφB ´
より dB =0.1777μm 同様の計算を波長λG に対しても行い PG =−261.963μm
より dB =0.1777μm 同様の計算を波長λG に対しても行い PG =−261.963μm
【0037】
【外2】 次に上記パラメーターを有するホログラムを作成するに
当りレーザー光による露光記録法に基づく条件について
述べる。本実施例における露光装置の概略図を図10に
示す。
当りレーザー光による露光記録法に基づく条件について
述べる。本実施例における露光装置の概略図を図10に
示す。
【0038】図10においてAr レーザー等のレーザー
91から出射したコヒーレント光はハーフミラー92に
より2つのコヒーレント光に分割される。分割された2
つのコヒーレント光はミラー93で折り曲げられコリメ
ーターレンズ系94で平行光束にされ、ガラス基板等の
支持体96上に塗布又は貼布されたホログラム感材95
に入射角θr1,θr2でそれぞれ対向するように(表と裏
から)入射する。このとき使用する感材としては重クロ
ム酸ゼラチン、ポリーNビニルカルバゾール、フォトポ
リマー等様々なものが使用可能である。
91から出射したコヒーレント光はハーフミラー92に
より2つのコヒーレント光に分割される。分割された2
つのコヒーレント光はミラー93で折り曲げられコリメ
ーターレンズ系94で平行光束にされ、ガラス基板等の
支持体96上に塗布又は貼布されたホログラム感材95
に入射角θr1,θr2でそれぞれ対向するように(表と裏
から)入射する。このとき使用する感材としては重クロ
ム酸ゼラチン、ポリーNビニルカルバゾール、フォトポ
リマー等様々なものが使用可能である。
【0039】次にホログラム記録光束の入射角θr1,θ
r2について説明する。
r2について説明する。
【0040】記録時におけるレーザー光として例えばA
r レーザーλr =0.5145μmを考えると回折にお
けるブラッグ回折条件を波長λB ,λG に各々適用して λr =2×n×d×cos(θr ´±φ´) より n=1.5、d→dB ,dG 、φ´→φB ´,φG ´と
して記録露光系の入射角θr (θr ´はホログラム内で
の記録角、θr =sin-1(n・sinθr ´) )が決
定される。前述のパラメータφ´,dを用いて θr,G ´=31.1208°及び 31.03320 → θr,G =50.8291
°及び 50.6513° θr,B ´=15.2422°及び 15.15480 → θr,B =23.2254
°及び 23.0878° となる。
r レーザーλr =0.5145μmを考えると回折にお
けるブラッグ回折条件を波長λB ,λG に各々適用して λr =2×n×d×cos(θr ´±φ´) より n=1.5、d→dB ,dG 、φ´→φB ´,φG ´と
して記録露光系の入射角θr (θr ´はホログラム内で
の記録角、θr =sin-1(n・sinθr ´) )が決
定される。前述のパラメータφ´,dを用いて θr,G ´=31.1208°及び 31.03320 → θr,G =50.8291
°及び 50.6513° θr,B ´=15.2422°及び 15.15480 → θr,B =23.2254
°及び 23.0878° となる。
【0041】次に以上の説明から実現される色分解分離
機能を有する体積型ホログラムの実装について述べる。
例えば入射角θin=45°が、何等かの原因で誤差をも
った場合に各B,G成分光束のピーク波長λB ,λG の
シフトが微少であると回折角の変動も極めて小さくモノ
リシック3ラインセンサー側を光軸方向(L方向)及び
光軸垂直方向(Z方向)に移動可能とすることで、殆ん
ど性能を損なうことなく入射角度の誤差を吸収すること
ができる。
機能を有する体積型ホログラムの実装について述べる。
例えば入射角θin=45°が、何等かの原因で誤差をも
った場合に各B,G成分光束のピーク波長λB ,λG の
シフトが微少であると回折角の変動も極めて小さくモノ
リシック3ラインセンサー側を光軸方向(L方向)及び
光軸垂直方向(Z方向)に移動可能とすることで、殆ん
ど性能を損なうことなく入射角度の誤差を吸収すること
ができる。
【0042】入射角度θinとホログラム使用時のブラッ
グ回折条件を満たす波長、即ちピーク波長λP との間に
は以下の関係がある。
グ回折条件を満たす波長、即ちピーク波長λP との間に
は以下の関係がある。
【0043】λP =2×n×d×cos(θin´- φ) B成分光束、G成分光束についてパラメータn,d,φ
を代入して入射角θinを変化させることにより各々のピ
ーク波長λP,B ,λP,G が得られる。ところで実際の装
置構成において、入射角θinの誤差は±0.5°程度で
あれば容易に達成できる。又、上記で得られる波長λ
P,B ,λP,G と各格子ピッチPB ,PG とから出射回折
角θout は以下の関係から求められる。
を代入して入射角θinを変化させることにより各々のピ
ーク波長λP,B ,λP,G が得られる。ところで実際の装
置構成において、入射角θinの誤差は±0.5°程度で
あれば容易に達成できる。又、上記で得られる波長λ
P,B ,λP,G と各格子ピッチPB ,PG とから出射回折
角θout は以下の関係から求められる。
【0044】
【数7】 参考の為にパラメータλP,B ,PB 及びλP,G ,PG と
θin=45±0.5°とから得られる出射回折角θ
out 、及び正反射方向からの変位角θout −θinを表−
1に示す。
θin=45±0.5°とから得られる出射回折角θ
out 、及び正反射方向からの変位角θout −θinを表−
1に示す。
【0045】
【表1】 表−1 (G成分光束) (B成分光束) 表−1より入射角θin=44.5°にてホログラムから
ラインセンサー間の距離Lを35mmから−0.087
mm縮めれば、 ZG =L・tan(θout,G −θin)=−0.1mm 又同時に ZB =L・tan(θout,B −θin)= 0.1mm となり、各ピーク波長は正しくラインセンサー中央に分
離し得る。又この時、モノリシック3ラインセンサー全
体を ΔZ=L・tan(θin−45°)=−0.305mm シフトする必要がある。波長λP,B λP,G の設計波長か
らのずれは各1nm強で実用上問題は生じない。同様の
ことを入射角θin=45.5°についても行なうと距離
Lを+0.087mmのばした時、分光分離はZ=±
0.1mmに正しく実現され、波長シフトも−1nm強
程度で、ΔZ=+0.306mmのシフトを与えること
で正しく分光分離し得る。
ラインセンサー間の距離Lを35mmから−0.087
mm縮めれば、 ZG =L・tan(θout,G −θin)=−0.1mm 又同時に ZB =L・tan(θout,B −θin)= 0.1mm となり、各ピーク波長は正しくラインセンサー中央に分
離し得る。又この時、モノリシック3ラインセンサー全
体を ΔZ=L・tan(θin−45°)=−0.305mm シフトする必要がある。波長λP,B λP,G の設計波長か
らのずれは各1nm強で実用上問題は生じない。同様の
ことを入射角θin=45.5°についても行なうと距離
Lを+0.087mmのばした時、分光分離はZ=±
0.1mmに正しく実現され、波長シフトも−1nm強
程度で、ΔZ=+0.306mmのシフトを与えること
で正しく分光分離し得る。
【0046】このように本実施例においては±0.5°
程度の入射角誤差があっても殆んど悪影響を受けること
はない。
程度の入射角誤差があっても殆んど悪影響を受けること
はない。
【0047】同様の分光分離作用を与えるものとして、
本出願人は例えば特願平1−319978号において図
8に示すような、階段状の1次元ブレーズド回折格子1
1を用いたカラー画像読取装置を提案している。このと
き前記入射角誤差が±0.5°あると5nm程度のピー
ク波長シフトが起こる。
本出願人は例えば特願平1−319978号において図
8に示すような、階段状の1次元ブレーズド回折格子1
1を用いたカラー画像読取装置を提案している。このと
き前記入射角誤差が±0.5°あると5nm程度のピー
ク波長シフトが起こる。
【0048】又、前述したカラー画像読取装置ではカラ
ー画像の読取精度を向上させる上では当然ながらピーク
波長のシフトは小さい方が望ましい。
ー画像の読取精度を向上させる上では当然ながらピーク
波長のシフトは小さい方が望ましい。
【0049】次に本実施例におけるホログラムの回折効
率について説明する。ホログラム格子面がほぼ膜面に平
行として、回折効率ηは下記の式から求まる。(Bell Sy
st.Tech.J.vol48(1969)2909)
率について説明する。ホログラム格子面がほぼ膜面に平
行として、回折効率ηは下記の式から求まる。(Bell Sy
st.Tech.J.vol48(1969)2909)
【0050】
【数8】 ここに
【0051】
【数9】 Δn:屈折率の変調度、 tG :膜厚、 λ:ブラック波長(ピーク波長)、 Δλ:ブラック波長からのシフト量、 n:ホログラム平均屈折率、 θin´:ホログラム内での入射角 ここでピーク波長(ブラック波長)での回折効率はΔλ
=0であるから、ξ=0、従って
=0であるから、ξ=0、従って
【0052】
【数10】 となる。この時半値では、即ち効率がηmax /2で、こ
の時ν2 −ξ2 <0である為
の時ν2 −ξ2 <0である為
【0053】
【数11】 となる。実際のパラメータを用いて、それぞれ値を求め
ると tG =10μm 、 θin´=sin-1(sinθin/n)=−28.125
5° (θin=45°、n=1.5) Δn=0.03においてλG=530nmではηmax =
0.931に達し、この時η半値を示すシフト量Δλ=
±7.4nmとなり、半値巾は14.8nmにすぎな
い。波長λB についてもほぼ同様である。
ると tG =10μm 、 θin´=sin-1(sinθin/n)=−28.125
5° (θin=45°、n=1.5) Δn=0.03においてλG=530nmではηmax =
0.931に達し、この時η半値を示すシフト量Δλ=
±7.4nmとなり、半値巾は14.8nmにすぎな
い。波長λB についてもほぼ同様である。
【0054】前述のブレーズド型の1次元回折格子を用
いた場合効率ηmax は0次光については1.0であるが
±1次回折光については0.6〜0.7程度である。
いた場合効率ηmax は0次光については1.0であるが
±1次回折光については0.6〜0.7程度である。
【0055】又、半値波長巾は30〜50nm程度であ
る。図9にこのときの回折光による色分解による3色光
の光強度の概略図を示す。
る。図9にこのときの回折光による色分解による3色光
の光強度の概略図を示す。
【0056】図中−1次光成分(B成分光束)41がB
成分用のラインセンサー面8a上に、+1次光成分(R
成分光束)43が、R成分用ラインセンサー面10a上
にそれぞれ導光結像されるが、紙面内の波長巾に比例し
たボケが生じている。因に0次光成分(G成分光束)4
2は回折による分散はない為、原理的にはボケを生じな
い。
成分用のラインセンサー面8a上に、+1次光成分(R
成分光束)43が、R成分用ラインセンサー面10a上
にそれぞれ導光結像されるが、紙面内の波長巾に比例し
たボケが生じている。因に0次光成分(G成分光束)4
2は回折による分散はない為、原理的にはボケを生じな
い。
【0057】次にカバーガラス31を体積型ホログラム
33面上に取りつけることによる具体的な影響について
図3を用いて説明する。
33面上に取りつけることによる具体的な影響について
図3を用いて説明する。
【0058】カバーガラス31に入射した光束の一部
(数パーセント)はカバーガラス31の表面で反射す
る。この表面反射光と赤色光束の主光線は平行でその間
隔Aはカバーガラス31の厚さをt、屈折率をn
cover 、入射角θinのとき、
(数パーセント)はカバーガラス31の表面で反射す
る。この表面反射光と赤色光束の主光線は平行でその間
隔Aはカバーガラス31の厚さをt、屈折率をn
cover 、入射角θinのとき、
【0059】
【数12】 で表わされる。
【0060】θin=45°、ncover =1.5とすると
A=0.756×tとなる。例えば厚さt=1mmとす
れば、ラインセンサー面4には、反射像は赤色光用のラ
インセンサー6から0.75mm離れたところに結像す
ることになり、緑色用、赤色用、青色用のどのラインセ
ンサーにも入射することはない。
A=0.756×tとなる。例えば厚さt=1mmとす
れば、ラインセンサー面4には、反射像は赤色光用のラ
インセンサー6から0.75mm離れたところに結像す
ることになり、緑色用、赤色用、青色用のどのラインセ
ンサーにも入射することはない。
【0061】又、上述の様に体積型ホログラム33に、
カバーガラス31を接着することにより、一般的にガラ
スに比べ機械的強度、耐湿性が劣るホログラム材を保護
することができる。
カバーガラス31を接着することにより、一般的にガラ
スに比べ機械的強度、耐湿性が劣るホログラム材を保護
することができる。
【0062】図11は本発明に係る色分解手段113の
実施例2の要部概略図である。同図において図3で示し
た要素と同一要素には同符番を付している。
実施例2の要部概略図である。同図において図3で示し
た要素と同一要素には同符番を付している。
【0063】図11において33G,33Bは各々緑色
光(主波長λG =530nm)青色光(主波長λB =4
70nm)に対してブラッグ回折条件を満足する様な干
渉縞を記録した体積型ホログラムである。具体的なパラ
メータは実施例1で各々緑色光、青色光に対する干渉縞
を記録した際に使用したものと同一である。
光(主波長λG =530nm)青色光(主波長λB =4
70nm)に対してブラッグ回折条件を満足する様な干
渉縞を記録した体積型ホログラムである。具体的なパラ
メータは実施例1で各々緑色光、青色光に対する干渉縞
を記録した際に使用したものと同一である。
【0064】体積型ホログラム33G,33Bは各々一
回の露光により作成されたものである。そして体積型ホ
ログラム33G,33Bは接着層32によって接着積層
されている。
回の露光により作成されたものである。そして体積型ホ
ログラム33G,33Bは接着層32によって接着積層
されている。
【0065】図12はカバーガラス31に不可されてい
る光学干渉膜31aの分光反射率と、分光透過率の特性
を示すものである。
る光学干渉膜31aの分光反射率と、分光透過率の特性
を示すものである。
【0066】色分解手段113に入射した光束は、カバ
ーガラス31のホログラム33G側に付加された光学干
渉膜31aにより赤色光は反射され図2で示すラインセ
ンサー9へ導かれる。該光学干渉膜31aを透過した光
のうち、緑色光は、緑色光用の体積型ホログラム33G
により回折され、カバーガラス31を透過して図2ライ
ンセンサー8へ導かれ、それ以外の色光は該体積型ホロ
グラム33Gを透過し、そのうちの青色光は青色光用の
体積型ホログラム33Bにより回折され、緑色光用体積
型ホログラム33G、カバーガラス31を透過して図2
のラインセンサー10ヘ導かれる。
ーガラス31のホログラム33G側に付加された光学干
渉膜31aにより赤色光は反射され図2で示すラインセ
ンサー9へ導かれる。該光学干渉膜31aを透過した光
のうち、緑色光は、緑色光用の体積型ホログラム33G
により回折され、カバーガラス31を透過して図2ライ
ンセンサー8へ導かれ、それ以外の色光は該体積型ホロ
グラム33Gを透過し、そのうちの青色光は青色光用の
体積型ホログラム33Bにより回折され、緑色光用体積
型ホログラム33G、カバーガラス31を透過して図2
のラインセンサー10ヘ導かれる。
【0067】体積型ホログラムの特徴としてブラッグ条
件からはずれた波長の光は、ほとんど影響を受けずに透
過するため、緑色光用体積型ホログラム33Gを透過す
る際、青色光の光量はほとんど低下していない。
件からはずれた波長の光は、ほとんど影響を受けずに透
過するため、緑色光用体積型ホログラム33Gを透過す
る際、青色光の光量はほとんど低下していない。
【0068】又、緑色光用と青色光用の各ホログラムは
各々1回の露光で作成するので実施例1で用いた2重露
光により作成される体積型ホログラムより、作成が更に
容易であり、各々の体積型ホログラムを別々に作成して
接着するので歩留りがよくなる。
各々1回の露光で作成するので実施例1で用いた2重露
光により作成される体積型ホログラムより、作成が更に
容易であり、各々の体積型ホログラムを別々に作成して
接着するので歩留りがよくなる。
【0069】赤色光反射のための光学薄膜31aはあら
かじめガラス基板31上にコーティングされ、その後ホ
ログラム感光材料層を塗布し、これにホログラムを記
録、現像処理したものがカバーガラス31、接着面ホロ
グラム33Gを構成する。このためのホログラム感光材
料は塗布、ディッピング等により作成できるものであれ
ばよく、重クロム酸ゼラチン、ポリビニールカルバゾー
ル系材料等が使用できる。
かじめガラス基板31上にコーティングされ、その後ホ
ログラム感光材料層を塗布し、これにホログラムを記
録、現像処理したものがカバーガラス31、接着面ホロ
グラム33Gを構成する。このためのホログラム感光材
料は塗布、ディッピング等により作成できるものであれ
ばよく、重クロム酸ゼラチン、ポリビニールカルバゾー
ル系材料等が使用できる。
【0070】
【発明の効果】本発明によればカラー画像を色分解手段
を介してモノリシック3ラインセンサーより成る読取手
段で読取る際、色分解手段として前述した構成の体積型
ホログラムと光学干渉膜とを用いることにより、原稿面
上の1ラインを3光束に色分解、分離することにより、
通常光学系で必要となるライン間補間用の冗長メモリー
を用いずに、高精度にカラー画像のデジタル読取りが出
来るカラー画像読取装置を達成することができる。
を介してモノリシック3ラインセンサーより成る読取手
段で読取る際、色分解手段として前述した構成の体積型
ホログラムと光学干渉膜とを用いることにより、原稿面
上の1ラインを3光束に色分解、分離することにより、
通常光学系で必要となるライン間補間用の冗長メモリー
を用いずに、高精度にカラー画像のデジタル読取りが出
来るカラー画像読取装置を達成することができる。
【0071】この他本発明によれば体積型ホログラムの
高い回折効率と狭小な分光帯域及び高い反射率と狭小な
分光帯域を持つダイクロイック膜により他の回折格子等
では実現困難な高効率で、かつ分光に伴う色にじみによ
る副走査方向への像のにじみを大幅に改善し得る。
高い回折効率と狭小な分光帯域及び高い反射率と狭小な
分光帯域を持つダイクロイック膜により他の回折格子等
では実現困難な高効率で、かつ分光に伴う色にじみによ
る副走査方向への像のにじみを大幅に改善し得る。
【0072】又、体積ホロブラム上に光学干渉膜を付加
したカバーガラスを取りつけることで、色分解手段を容
易に作成することができる。
したカバーガラスを取りつけることで、色分解手段を容
易に作成することができる。
【0073】更にガラスに比べて一般に機械的強度や、
耐湿性に劣るホログラム感材を保護することができ、耐
環境性の高いカラー画像読取装置を得ることができる。
耐湿性に劣るホログラム感材を保護することができ、耐
環境性の高いカラー画像読取装置を得ることができる。
【0074】特に実施例2においては緑色光用と青色光
用の体積型ホログラムを別々に各々1回の露光で作成す
るので、製造が容易であり、歩留まりがよいといった特
長がある。
用の体積型ホログラムを別々に各々1回の露光で作成す
るので、製造が容易であり、歩留まりがよいといった特
長がある。
【図1】 本発明の実施例1の要部平面図
【図2】 本発明の実施例1の要部側面図
【図3】 図1の一部分の説明図
【図4】 図1の一部分の説明図
【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】 本出願人の先の提案によるカラー画像読取
装置の要部概略図
装置の要部概略図
【図9】 ブレーズド回折格子を用いたときの分光分
離の説明図
離の説明図
【図10】 本発明に係る体積型ホログラムの作成方法
を示す要部概略図
を示す要部概略図
【図11】 本発明に係る色分解手段の実施例2の要部
概略図
概略図
【図12】 図11の光学干渉膜の分光特性の説明図
1 原稿 2 結像光学系 3 色分解手段 4 読取手段 5,6,7 光束 8,9,10 ラインセンサー 91 レーザー 94 コリメーターレンズ 95 ホログラム感材 96 基板 31 カバーガラス 31a 光学干渉膜 32 接着層 33,33G,33B 体積型ホログラム 34 基板
Claims (2)
- 【請求項1】 カラー画像を結像光学系により3つのラ
インセンサーを同一基板面上に互いに平行となるように
配置した読取手段面上に結像させ、該読取手段で該カラ
ー画像を読取る際、該結像光学系の射出瞳と該読取手段
面との間の光路中に入射光束を該3つのラインセンサー
の配列方向と直交する方向に3つの色光に色分解する体
積型ホログラムと光学干渉膜より成る色分解手段を設
け、該色分解手段で色分解された色光に基づくカラー画
像を該読取手段で読取るようにしたことを特徴とするカ
ラー画像読取装置。 - 【請求項2】 前記光学干渉膜はカバーガラスに設けら
れ前記体積型ホログラム上に着設されており、前記色分
割手段は入射光束を赤色光、緑色光そして青色光の3つ
の色光に色分解しており、このうち緑色光と青色光は該
体積型ホログラムの回折作用によって色分割し、赤色光
は該光学干渉膜により色分解し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。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4328836A JPH06148559A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | カラー画像読取装置 |
US08/150,803 US5481383A (en) | 1992-11-13 | 1993-11-12 | Color image reader |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4328836A JPH06148559A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | カラー画像読取装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06148559A true JPH06148559A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=18214634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4328836A Pending JPH06148559A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | カラー画像読取装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5481383A (ja) |
JP (1) | JPH06148559A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09127336A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-16 | Central Glass Co Ltd | 反射型ホログラム |
Families Citing this family (5)
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FR2687484A1 (fr) * | 1992-02-18 | 1993-08-20 | Sextant Avionique | Filtre holographique de protection contre des rayonnements, notamment laser. |
JP3240870B2 (ja) * | 1995-02-09 | 2001-12-25 | キヤノン株式会社 | カラー画像読取装置 |
JP3266807B2 (ja) * | 1996-08-27 | 2002-03-18 | 旭光学工業株式会社 | 画像読取装置 |
US6266473B1 (en) | 1997-02-07 | 2001-07-24 | Alliedsignal Inc. | Reflective display |
JP3742775B2 (ja) * | 2002-02-21 | 2006-02-08 | 富士フイルムマイクロデバイス株式会社 | 固体撮像素子 |
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US5272551A (en) * | 1989-10-03 | 1993-12-21 | Thomson-Csf | Optical system for the reproduction of color video images |
JPH07105861B2 (ja) * | 1989-12-08 | 1995-11-13 | キヤノン株式会社 | カラー画像読取装置 |
US5267060A (en) * | 1990-09-28 | 1993-11-30 | Rockwell International Corporation | Reflective color light filter and method of manufacture |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP4328836A patent/JPH06148559A/ja active Pending
-
1993
- 1993-11-12 US US08/150,803 patent/US5481383A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09127336A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-16 | Central Glass Co Ltd | 反射型ホログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5481383A (en) | 1996-01-02 |
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