JPH06276359A - カラー画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 色収差を有する集束性光伝送体アレイを使用
した場合でも、この集束性光伝送体アレイが有する色収
差を補償して、読み取り画像の画質を高画質化すること
が可能なカラー画像読取装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 原稿面と３ラインカラーイメージセンサの受
光面を、集束性光伝送体アレイの光軸を底辺とした二等
辺三角形を形成する位置に配置するとともに、当該３ラ
インカラーイメージセンサの３色の各受光部を、該二等
辺三角形の頂点側から波長の短い順に配列し、上記原稿
面と３ラインカラーイメージセンサの受光面によって形
成される二等辺三角形の頂角θが、次式に従うことを特
徴とする。２sin ^-1｛（ΔＴＣ−４Δｌ）／４ｄ｝＜θ ＜２sin ^-1｛（ΔＴＣ＋４Δｌ）／４ｄ｝ （θ≠０） ΔＴＣ：集束性光伝送体アレイにおける３色の波長の最
も短い色と最も長い色の共役長の差 Δｌ：集束性光伝送体アレイの焦点深度 ｄ：３ラインカラーイメージセンサの受光部の隣合った
間隔

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、デジタルカラー複写
機やカラーファクシミリ等で使用されるカラー画像読取
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のカラー画像読取装置とし
ては、例えば、図２４に示すようなものがある。このカ
ラー画像読取装置は、プラテンガラス１００上に載置さ
れた原稿１０１を図示しない照明装置によって照明し、
原稿１０１面上の画像を集束性光伝送体アレイ１０２を
介して３ラインカラーイメージセンサ１０３上に等倍で
結像させ、この３ラインカラーイメージセンサ１０３に
よって電気信号に変換して原稿１０１のカラー画像情報
を読み取るように構成したものである。また、この３ラ
インカラーイメージセンサ１０３は、図２４に示すよう
に、青、緑、赤の３色の受光部１０３ａ、１０３ｂ、１
０３ｃを備えている。そして、上記３ラインカラーイメ
ージセンサ１０３からのカラー画像情報は、直列又は並
列の時系列電気信号として出力される。

【０００３】上記プラテンガラス１００、集束性光伝送
体アレイ１０２及び３ラインカラーイメージセンサ１０
３は、図２４において平面状に記載されているが、これ
らのプラテンガラス１００、集束性光伝送体アレイ１０
２及び３ラインカラーイメージセンサ１０３は、周知の
ように、紙面に垂直な方向に読み取られる原稿１０１の
幅以上の長さを有している。

【０００４】また、上記集束性光伝送体アレイ１０２
は、図２５に示すように、ガラス等によって円柱状に形
成された集束性光伝送体１０５を複数列のアレイ状に配
列して構成されている。これらの集束性光伝送体１０５
は、アレイ化することによって平均的に形成される光軸
面１０６が、プラテンガラス面１０７と３ラインカラー
イメージセンサ１０３の受光面１０８と直角に交わるよ
うに配置されているとともに、集束性光伝送体アレイ１
０２は、プラテンガラス面１０７と３ラインカラーイメ
ージセンサの受光面１０８とが、光学的に共役で等倍正
立実像を形成する位置に配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の場合には、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記カラー画像読取装置に用いられる集束性光伝送
体アレイ１０２には、物体と像面間距離である共役長
（ＴＣ）が、光線の波長によって異なるという色収差が
多かれ少なかれ存在するという問題点がある。すなわ
ち、上記カラー画像読取装置においては、原稿１０１の
カラー画像を青、緑、赤の３色で読み取る際に、青、
緑、赤の波長成分ごとに共役長が異なり、図２４に示す
配置では、青、緑、赤の３色の内の一色は共役長が一致
するが、他の二色は、共役長が一致せずに像がボケた状
態となり、読み取り画像の画質が低下するという問題点
があった。

【０００６】ところで、上記集束性光伝送体アレイ１０
２としては、日本板硝子株式会社の登録商標であるセル
フォックレンズをアレイ化した製品、セルフォックレン
ズアレイが代表として挙げられる。このセルフォックレ
ンズアレイに関しては、日本板硝子株式会社光事業部よ
り発行されたカタログ、「小型・軽量・高性能レンズＳ
ＥＬＦＯＣ ＬＥＮＳ ＡＲＲＡＹ技術資料」（平成１
年７月印刷）、及び「小型・軽量・高性能レンズ ＳＥ
ＬＦＯＣ ＬＥＮＳ ＡＲＲＡＹ技術資料２」（平成２
年６月印刷）に詳細に記載されている。これらの技術資
料によると、セルフォックレンズアレイは、その画角、
レンズ素子径により、ＳＬＡ−６、ＳＬＡ−９、ＳＬＡ
−１２、ＳＬＡ−２０、ＳＬＡ−１２Ｂ、ＳＬＡ−１
５、ＳＬＡ−２０Ｂに分類されている。これらの製品の
中で、特にＳＬＡ−２０とＳＬＡ−２０Ｂと表示される
セルフォックレンズアレイは、画角が大きくて明るいの
で、デジタルカラー複写機やカラーファクシミリ等に適
しているが、これらのＳＬＡ−２０とＳＬＡ−２０Ｂ
は、共役長が光線波長により異なるという色収差が大き
く、結像像の色付きが顕著に発生するものである。な
お、他の種類のセルフォックレンズアレイでも、程度は
少ないが色収差を有する。

【０００７】この色収差は、集束性光伝送体材料の屈折
率および屈折率分布が波長により異なることによって生
じるものであるため、セルフォックレンズアレイ以外の
集束性光伝送体アレイ１０２においても同様に発生す
る。

【０００８】ところで、白黒センサーを用いた白黒の画
像読取装置においては、この色収差が画像の滲みとして
現れ、カラーセンサーを用いたカラー画像読取装置にお
いては、画像の色付きとして現れ、読み取り画像の品質
を劣化させるという問題点を生じさせる。図５、図６、
図７は代表的なセルフォックレンズアレイの光線波長に
対する共役長の変化を示すものである。

【０００９】そこで、かかる問題点を解決するため、セ
ルフォックレンズアレイに代表される集束性光伝送体ア
レイを用いた白黒のデジタル複写機およびファクシミリ
においては、色収差の少ない集束性伝送体アレイを使用
するか、原稿を照明する光源として単色のＬＥＤアレイ
や、低圧放電灯と透過波長範囲の狭いフィルターとを組
合せたものを用いることにより、原稿を照明する光源の
分光分布特性を、単色光に近づけることで色収差の影響
を少なくすることが行われてきている。

【００１０】しかし、カラーイメージセンサを用いたカ
ラー画像読取装置においては、後者の光源として単色光
を用いる方法は使えないため、セルフォックレンズアレ
イに代表される集束性光伝送体アレイを用いた従来のデ
ジタルカラー複写機等の画像読取装置に関する技術にお
いては、この問題点を防止するため、色収差の少ない集
束性光伝送体アレイを使用しているのが現状であるが、
色収差の少ない集束性光伝送体アレイは、画角が小さく
相対的に暗いので、デジタルカラー複写機やカラーファ
クシミリ等に適しておらず、一方、画角が大きく明るい
集束性光伝送体アレイを使用した場合には、色収差が大
きく、読み取り画像がボケてしまうという問題点が未解
決のままである。また、色収差の少ない集束性光伝送体
アレイを使用した場合でも、色収差の影響を防止して、
更に高画質化を図るという必要性があるという課題を有
している。

【００１１】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、色収差を有する集束性光伝送体アレイを使用し
た場合でも、この集束性光伝送体アレイが有する色収差
を補償して、読み取り画像の画質を高画質化することが
可能なカラー画像読取装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記課題を解決するため、プラテンガラス上に載置された
原稿の画像を、照明手段によって照明し、この原稿の画
像を集束性光伝送体アレイを介して３ラインカラーイメ
ージセンサ上に等倍正立実像として結像し、この３ライ
ンカラーイメージセンサによって原稿のカラー画像を読
み取るカラー画像読取装置において、上記原稿面と３ラ
インカラーイメージセンサの受光面を、集束性光伝送体
アレイの光軸を底辺とした二等辺三角形を形成する位置
に配置するとともに、当該３ラインカラーイメージセン
サの３色の各受光部を、該二等辺三角形の頂点側から波
長の短い順に配列し、上記原稿面と３ラインカラーイメ
ージセンサの受光面によって形成される二等辺三角形の
頂角θが、次式に従うことを特徴とする。 ２sin ^-1｛（ΔＴＣ−４Δｌ）／４ｄ｝＜θ ＜２sin ^-1｛（ΔＴＣ＋４Δｌ）／４ｄ｝ （θ≠０） ΔＴＣ：集束性光伝送体アレイにおける３色の波長の最
も短い色と最も長い色の共役長の差 Δｌ：集束性光伝送体アレイの焦点深度 ｄ：３ラインカラーイメージセンサの受光部の隣合った
間隔

【００１３】さらに、この発明に係るカラー画像読取装
置の構成を、図１及び図２を用いて説明する。このカラ
ー画像読取装置は、図１及び図２に示すように、プラテ
ンガラス１上に載置された原稿２を図示しない照明装置
によって照明し、原稿２面上の画像を集束性光伝送体ア
レイ３を介して３ラインカラーイメージセンサ４上に等
倍で結像させ、この３ラインカラーイメージセンサ４に
よって電気信号に変換して原稿２のカラー画像情報を読
み取るように構成されている。また、この３ラインカラ
ーイメージセンサ４は、青、緑、赤の３色の受光部４
ａ、４ｂ、４ｃを備えている。そして、上記３ラインカ
ラーイメージセンサ４から出力されるカラー画像情報
は、直列又は並列の時系列電気信号として出力されるよ
うになっている。

【００１４】上記プラテンガラス１、集束性光伝送体ア
レイ３及び３ラインカラーイメージセンサ４は、図１に
おいて平面状に記載されているが、これらのプラテンガ
ラス１、集束性光伝送体アレイ３及び３ラインカラーイ
メージセンサ４は、周知のように、紙面に垂直な方向に
読み取られる原稿２の幅以上の長さを有している。

【００１５】また、上記集束性光伝送体アレイ３は、円
柱状の集束性光伝送体を複数列のアレイ状に配列して構
成されており、この集束性光伝送体アレイ３は、複数列
の集束性光伝送体５が並ぶ列の中央部を光軸面６とす
る。上記原稿面７としてのプラテンガラス表面と３ライ
ンカラーイメージセンサ４の受光面８は、集束性光伝送
体アレイ３の光軸６を底辺とした二等辺三角形を形成す
る位置に配置されている。上記プラテンガラス表面上に
固定された原稿面７と３ラインカラーイメージセンサ４
の受光面８は、集束性光伝送体アレイ３の光軸面６と交
わる二直線を形成するが、これらの二直線７、８の近傍
が光学的に共役で等倍正立実像を形成する位置となるよ
うに、集束性光伝送体アレイ３が配置されている。上記
３ラインカラーイメージセンサ４の各受光部４ａ、４
ｂ、４ｃは、二等辺三角形の頂点Ｏ側から青、緑、赤の
受光部４ａ、４ｂ、４ｃが順番に位置するように配置さ
れている。

【００１６】以上の構成において、上記プラテンガラス
面７と３ラインカラーイメージセンサ４の受光面８と集
束性光伝送体アレイ３の光軸面６が形成する二等辺三角
形の頂角θを、次に示すように決定することで、色収差
を有する集束性光伝送体アレイ３を用いたカラー画像読
取装置において、カラー画像を読み取る際における画質
劣化を防止することが可能となっている。

【００１７】

【作用】すなわち、この発明においては、原稿面７と３
ラインカラーイメージセンサ４の受光面８を、集束性光
伝送体アレイ３の光軸６を底辺とした二等辺三角形を形
成する位置に配置するとともに、当該３ラインカラーイ
メージセンサ４の３色の各受光部４ａ、４ｂ、４ｃを、
該二等辺三角形の頂点Ｏ側から波長の短い順に配置し、
上記原稿面７と３ラインカラーイメージセンサ４の受光
面８によって形成される二等辺三角形の頂角θが、所定
の条件を満たすように設定することによって、カラー画
像を読み取る際における画質劣化を防止可能となってい
る。

【００１８】以下にこの発明の作用を、上記二等辺三角
形の頂角θの決定方法とともに説明する。なお、ここで
は簡単のため、プラテンガラス１の厚さを無視し、以下
プラテンガラス１の厚さは、０ｍｍとする。なお、実際
のカラー画像読取装置においては、既知の如く、プラテ
ンガラス１の厚さ及び屈折率を考慮した補正を施せばよ
い。

【００１９】図３及び図４は、プラテンガラス面７と集
束性光伝送体アレイ３と３ラインカラーイメージセンサ
４との配置を示すものである。上記集束性光伝送体アレ
イ３は、原稿２の画像を等倍の正立実像として３ライン
カラーイメージセンサ４上に結像するものである。その
ため、上記３ラインカラーイメージセンサ４の受光部４
ａ、４ｂ、４ｃに対応する原稿面７の位置をそれぞれ９
ａ、９ｂ、９ｃとすると、３ラインカラーイメージセン
サ４の受光部４ａ、４ｂ、４ｃと原稿面７の位置９ａ、
９ｂ、９ｃとの距離ｌ₁ 、ｌ₂ 、ｌ₃ は、次のようにそ
れぞれ表すことができる。 ｌ₁ ＝ｌ₂ −２ｄsin （θ／２） (1) ｌ₃ ＝ｌ₂ ＋２ｄsin （θ／２） (2)

【００２０】ところが、上記集束性光伝送体アレイ３に
は、物体と像面間距離である共役長（ＴＣ）が、光線の
波長によって異なるという色収差が存在する。図５、図
６、図７は代表的な集束性光伝送体アレイ３の光線波長
に対する共役長の変化を示すものである。また、図８は
集束性光伝送体アレイ３の特性を示すものである。ここ
で、集束性光伝送体アレイ３の赤色光と、青色光に対応
する波長の共役長の差をΔＴＣとおき、距離ｌ₁ が青色
光に対応する共役長ＴＣ_B と一致するとすれば、 ｌ₁ ＝ＴＣ_B (3) が成り立ち、距離ｌ₁ と距離ｌ₃ が赤色光と青色光の共
役長ＴＣ_B 、ＴＣ_R と等しくなり、結果的に距離ｌ₂ が
緑色光の共役長ＴＣ_G と略等しくなり、集束性光伝送体
アレイ３の色収差が補償されて読み取り画像の画質劣化
が防止できる条件は、 ｌ₃ −ｌ₁ ＝ΔＴＣ (4) と表すことができる。

【００２１】この(4) 式に(1)(2)式を代入して、(4) 式
を満足する二等辺三角形の頂角θを求めると、 ΔＴＣ＝４ｄsin （θ／２） θ＝２sin ^-1（ΔＴＣ／４ｄ） (5) が得られる。したがって、この(5) 式を厳密に満足する
ように二等辺三角形の頂角θを設定し、プラテンガラス
面７と集束性光伝送体アレイ３と３ラインカラーイメー
ジセンサ４を配置することにより、青、赤の受光部４
ａ、４ｃと原稿面９ａ、９ｃの距離が青色光、赤色光に
対する共役長と一致し、緑の受光部４ｂと原稿面９ｂの
距離は、緑色光に対する共役長と極めて近い値となり、
集束性光伝送体アレイ３の色収差が補償されて読み取り
画像の画像劣化が防止できる。

【００２２】しかし、この発明では、二つ目の要件であ
る「３ラインカラーイメージセンサ４の３色の各受光部
４ａ、４ｂ、４ｃを、該二等辺三角形の頂点０側から波
長の短い順に配列し」なければ、この発明の効果は、全
く得られないばかりか、読み取り画像の画質の低下を招
き、却って有害である。また、青、緑、赤のカラーフィ
ルターを用いずに白黒の３ラインカラーイメージセンサ
を使用した場合は、各受光部に広い波長範囲の光線が入
射し、集束性光伝送体アレイ３の色収差を除去すること
はできない。

【００２３】ところで、上記(5) 式で与えられる二等辺
三角形の頂角θの条件は、極めて厳格なものであり、３
ラインカラーイメージセンサ４の青色及び赤色の受光部
４ａ、４ｃと原稿面９ａ、９ｃの距離を、青色光、赤色
光に対する共役長と完全に一致させるためのものであ
る。

【００２４】しかし、実際のカラー画像読取装置の光学
系においては、図９に示す受光部４と原稿面７の距離の
中央に集束性光伝送体アレイ３が配置されている場合、
この集束性光伝送体アレイ３の焦点深度Δｌを余裕分と
して扱うことができるため、図１０及び図１１に示すよ
うに青、赤のそれぞれの共役長から焦点深度分Δｌを短
縮または、延長することによっても結像性能を満足させ
ることができる。そのため、上記集束性光伝送体アレイ
３の焦点深度Δｌを考慮して、青色光と赤色光の受光部
４ａ、４ｃと原稿面９ａ、９ｃの距離ｌ₁ ’、ｌ₃ ’を
決めることができる。すなわち、赤色光と青色光の受光
部４ａ、４ｃと原稿面９ａ、９ｃの距離ｌ₁ ’、ｌ₃ ’
は、 ｌ₁ ’＝ｌ₂ −２ｄsin （θ／２）±２Δｌ (6) ｌ₃ ’＝ｌ₂ ＋２ｄsin （θ／２）±２Δｌ (7) と表すことができる。なお、図１１は図１０のＢ部を拡
大した図を示すものである。図１１において、(6)(7)式
を満足させるように、３ラインカラーイメージセンサ４
の受光部を回動させた位置が４ａ’、４ｃ’で示されて
いる。

【００２５】この二点４ａ’４ｂ’により形成される直
線８’は、焦点深度Δｌを考慮にいれた、該３ラインカ
ラーイメージセンサ４の新しい受光面８’の断面を示す
ものである。

【００２６】この発明における集束性光伝送体アレイ３
の結像倍率は、等倍と規定されており、受光部４ａ’、
４ｂ’、４ｃ’と原稿面９ａ’、９ｂ’、９ｃ’の距離
の中央に該集束性光伝送体アレイ３が配置され、左右の
対象性が保存されているため、図１０に示す新しい原稿
面７’と新しい受光面８’と該集束性光伝送体アレイ３
の光軸面６’が形成する三角形は、該光軸面６’を底辺
とする二等辺三角形であることに変わりない。

【００２７】次に、図１０に示す焦点深度Δｌを考慮し
た二等辺三角形の頂角θの決定方法を示す。(6)(7)式よ
り ｌ₃ ’−ｌ₁ ’＝４ｄsin （θ／２）±４Δｌ (8) 図１１より頂角θ’と受光部４ａ’、４ｃ’間の距離２
ｄから、 ｌ₃ ’−ｌ₁ ’＝４ｄsin （θ’／２） (9) となる。これらの(8)(9)式より ４ｄsin （θ’／２）＝４ｄsin （θ／２）±４Δｌ θ’＝２sin ^-1｛sin （θ／２）±Δｌ／ｄ｝ (10) これと(5) 式より θ’＝２sin ^-1｛（ΔＴＣ−４Δｌ）／４ｄ｝ (11) θ’＝２sin ^-1｛（ΔＴＣ＋４Δｌ）／４ｄ｝ (12) となる。

【００２８】以上の説明より、この発明の課題を解決す
るためには、二等辺三角形の頂角θ（θとθ’の両方を
含む一般的な意味での頂角）が次に示す範囲に収まるこ
とが必要である。 ２sin ^-1｛（ΔＴＣ−４Δｌ）／４ｄ｝＜θ ＜２sin ^-1｛（ΔＴＣ＋４Δｌ）／４ｄ｝ (13) （θ≠０）

【００２９】なお、上記３ラインカラーイメージセンサ
４の各受光部４ａ、４ｂ、４ｃは、例えば、等間隔に配
置されるが、これらの受光部４ａ、４ｂ、４ｃは、必ず
しも等間隔に配置する必要はなく、図５、図６、図７に
示すように、集束性光伝送体アレイ３の光線波長に対す
る共役長が、緑色から青色にかけての変化分が大きいこ
とを考慮すると、緑色の受光部を赤色の受光部側に移動
させて、青色の受光部と緑色の受光部との間隔が、緑色
の受光部と赤色の受光部との間隔よりもおおきくなるよ
うに設定してもよい。こうすることによって、青、緑、
赤の３色の読み取り画像を更に高画質化することが可能
となる。

【００３０】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００３１】図１２及び図１３はこの発明に係るカラー
画像読取装置の一実施例を示すものである。

【００３２】図１２及び図１３において、１０は原稿１
２を載置するためのプラテンガラスであり、このプラテ
ンガラス１０上に載置された原稿１２は、図示しない照
明装置によって照明されるようになっている。このプラ
テンガラス１０上に載置された原稿１２は、次に述べる
集束性光伝送体アレイ１４及び３ラインカラーイメージ
センサ１５に対して、所定の条件を満たしつつ相対的に
矢印方向に移動するように構成されている。上記原稿１
２の原稿面１３上の画像は、集束性光伝送体アレイ１４
を介して３ラインカラーイメージセンサ１５上に等倍の
正立実像として結像され、この３ラインカラーイメージ
センサ１５によって電気信号に変換され、原稿１２のカ
ラー画像情報が読み取られるように構成されている。そ
して、上記３ラインカラーイメージセンサ１５からのカ
ラー画像情報は、直列又は並列の時系列電気信号とし
て、デジタルカラー複写機やカラーファクシミリ等の画
像記録装置の画像処理部に出力される。これらのデジタ
ルカラー複写機やカラーファクシミリ等の画像記録装置
の画像処理部においては、所定の画像処理が施された
後、画像の複写動作や画像の伝送動作が行われる。

【００３３】上記３ラインカラーイメージセンサ１５
は、図１４に示すように、青、緑、赤の順に配列された
３色の受光部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを備えており、こ
れらの青、緑、赤の３色の受光部１５ａ、１５ｂ、１５
ｃは、直線状に形成された受光素子１６ａ、１６ｂ、１
６ｃと、この受光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ上に積層
状態に配置された青、緑、赤の各色のフィルター１７
ａ、１７ｂ、１７ｃとから構成されている。上記３ライ
ンカラーイメージセンサ１５としては、例えば、青、
緑、赤の受光部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの隣合う間隔ｄ
が１９２μｍに設定されたアモルファスシリコンイメー
ジセンサが使用される。このアモルファスシリコンイメ
ージセンサ１５の分光特性は、図１５に示す通りであ
る。

【００３４】さらに、この実施例では、上記集束性光伝
送体アレイ１４として、日本板硝子株式会社の製品の商
標名であるセルフォックレンズアレイＳＬＡ−１２（共
役長ＴＣ＝４３ｍｍ：５１０ｎｍ）を用いている。この
セルフォックレンズアレイ１４は、図１６に示すよう
に、円柱状の集束性光伝送体１８を４列のアレイ状に配
列して構成されている。このセルフォックレンズアレイ
１４においては、複数列の集束性光伝送体１８が並ぶ列
の中央部を光軸面１９とする。上記セルフォックレンズ
アレイ１４の青、緑、赤各色に対する共役長は、日本板
硝子株式会社光事業部から発光されているカタログから
明らかなように、青ＴＣ_B ＝４２．６４ｍｍ、緑ＴＣ_G
＝４３．０９ｍｍ、赤ＴＣ_R ＝４３．２９ｍｍとなって
いる。従って、赤と青の共役長の差ΔＴＣは、０．６５
ｍｍである。

【００３５】上記プラテンガラス１０、集束性光伝送体
アレイ１４及び３ラインカラーイメージセンサ１５は、
図１２において平面状に記載されているが、これらのプ
ラテンガラス１０、集束性光伝送体アレイ１４及び３ラ
インカラーイメージセンサ１５は、周知のように、紙面
に垂直な方向に読み取られる原稿１２の幅以上の長さを
有している。

【００３６】また、上記原稿面１３としてのプラテンガ
ラス面と３ラインカラーイメージセンサ１５の受光面２
１は、図１２及び図１３に示すように、集束性光伝送体
アレイ１４の光軸１９を底辺とした二等辺三角形を形成
する位置に配置されている。上記プラテンガラス面上に
固定された原稿面１３と３ラインカラーイメージセンサ
１５の受光面２１は、集束性光伝送体アレイ１４の光軸
面１９と交わる二直線を形成するが、これらの二直線１
３、２１の近傍が光学的に共役で等倍正立実像を形成す
る位置となるように、集束性光伝送体アレイ１４が配置
されている。上記３ラインカラーイメージセンサ１５の
各受光部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、二等辺三角形の頂
点Ｏ側から青、緑、赤の受光部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ
が順番に位置するように配置されている。

【００３７】ところで、この実施例では、上述したよう
に、集束性光伝送体アレイ１４として使用されるセルフ
ォックレンズアレイは、物体と像面間距離である共役長
（ＴＣ）が、光線の波長によって異なるという色収差を
有している。すなわち、上記セルフォックレンズアレイ
１４は、青、緑、赤各色に対する共役長が、上述したよ
うに、青ＴＣ_B ＝４２．６４ｍｍ、緑ＴＣ_G ＝４３．０
９ｍｍ、赤ＴＣ_R ＝４３．２９ｍｍとなっている。従っ
て、赤と青の共役長の差ΔＴＣは、０．６５ｍｍとなっ
ている。

【００３８】ここで、各色に対応する光線の波長は、図
１５に示す各色の分光特性のピーク長に近い、４６０ｎ
ｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍに設定されている。また、
該アモルファスシリコンイメージセンサ１５の受光部１
５ａ、１５ｂ、１５ｃは、青、緑、赤の順に緑を中央に
して等間隔ｄで配置されている。

【００３９】これらの条件を(5) 式に代入して、二等辺
三角形の頂角θを求めると、 θ＝２sin ^-1（ΔＴＣ／４ｄ） ＝２sin ^-1（０．６５／４×０．１９２） ＝１１５．６° となる。

【００４０】したがって、この実施例では、プラテンガ
ラス面１３と３ラインカラーイメージセンサ１５の受光
面２１が形成する二等辺三角形の頂角θが１１５．６°
となるように、プラテンガラス１０とセルフォックレン
ズアレイ１４と３ラインカラーイメージセンサ１５が配
置され、３ラインカラーイメージセンサ１５の受光部１
５ａ、１５ｂ、１５ｃが頂点Ｏから順に青、緑、赤の順
に並ぶように配置されている。

【００４１】このように構成することによって、上記実
施例に係るカラー画像読取装置では、色収差を有する集
束性光伝送体アレイ１４を使用した場合でも、この集束
性光伝送体アレイ１４が有する色収差を補償して、読み
取り画像の画質を高画質化することができる。

【００４２】次に、本発明者は、この発明の上記実施例
の効果を確認するため、図１７に示すような装置を試作
し、色収差を有する集束性光伝送体アレイ１４を使用し
た場合でも、この色収差を補償して読み取り画像の画質
を高画質化することが可能なことを確認する実験を行っ
た。

【００４３】すなわち、原稿１２としては、図１７に示
すように、細長く短冊状に切った厚さ３．９ｍｍの透明
な青板ガラス３０、３０を二枚を用意し、これらの青板
ガラス３０、３０の間に白黒の線３１の組が連続して並
ぶラダーチャート３２を挟み込んだものを使用した。上
記ラダーチャート３２は、図１８に示すように、５ｌｐ
／ｍｍの空間周波数を有するものを用いている。上記原
稿１２の照明は、ハロゲンランプの光を光ファイバーで
伝達し、所定部を照明可能な光ファイバー照明装置を用
いた。また、集束性光伝送体アレイ１４としてのセルフ
ォックレンズアレイＳＬＡ−１２の回りに黒紙で作った
遮光部材３３を貼り付け、このセルフォックレンズアレ
イＳＬＡ−１２を原稿面１３とアモルファスシリコンイ
メージセンサ１５の中央に配置し、青受光部１５ａに対
応する共役長が４２．６４ｍｍとなる位置に固定し、ア
モルファスシリコンセンサ１５の出力をイメージセンサ
ボード３５を介してオシロスコープ３４でラダーチャー
ト３２のコントラストが最大となるように観察しなが
ら、セルフォックレンズアレイＳＬＡ−１２の微調整を
行い、最適位置に合わせ込んだ。このとき、各色の受光
部１５ａ、１５ｂ、１５ｃに対応するセンサー出力を比
較したところ、図１９に示すように、３色とも中央の緑
色に対応する受光部１５ｂと同等の良好なコントラスト
が得られた。

【００４４】なお、図２０は図２４に示す従来のカラー
画像読取装置を用いて同様の実験を行った結果を示すも
のである。この図から明らかなように、従来のカラー画
像読取装置では、中央の緑色の読取り画像のコントラス
トは良好であるものの、青色及び赤色のコントラストは
悪いものであった。

【００４５】上記図１９及び図２０において、ＭＴＦ
（モジュレーショントランスファーファンクション）の
値は、周知のごとく、図２１に示すように、パルス状に
変化する入力光信号４０を集束性光伝送体アレイ１４に
入力させ、この集束性光伝送体アレイ１４からの出力光
信号４１を検出した場合において、出力光信号４１の最
大値をＩMAX 、最小値をＩMIN とすると、 ＭＴＦ＝（ＩMAX −ＩMIN ）／（ＩMAX ＋ＩMIN ） で与えられる値である。

【００４６】実施例２ 次に、この発明の実施例２について説明する。この実施
例２においては、集束性光伝送体アレイ１４として日本
板硝子株式会社の製品である商標名セルフォックレンズ
アレイＳＬＡ−２０（共役長ＴＣ＝１９．６ｍｍ：５７
０ｎｍ）の二列品を使用した。このセルフォックレンズ
アレイ１４の青、緑、赤各色に対する共役長は、図８に
記載されているように、青ＴＣ_B ＝１４．６５ｍｍ、緑
ＴＣ_G ＝１６．４０ｍｍ、赤ＴＣ_R ＝１７．４０ｍｍで
ある。

【００４７】従って、赤と青の共役長の差ΔＴＣは、
２．７５ｍｍとなる。このアモルファスシリコンイメー
ジセンサ１５の受光部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、青、
緑、赤の順に緑を中央に等間隔ｄで配置されている。

【００４８】この条件を本発明の構成に当てはめ、焦点
深度を考慮した(11)式よりプラテンガラスの原稿面１３
とアモルファスシリコンイメージセンサ１５の受光面２
１が形成する頂角θを求める。ここで、焦点深度Δｌ
は、前出のカタログに記載されたセルフォックレンズア
レイ１４の特性から、ＭＴＦ値が所定の条件を満足する
範囲で、Δｌ＝±０．４３ｍｍである。 θ’＝２sin ^-1｛（ΔＴＣ−４Δｌ）／４ｄ｝ (11) θ’＝２sin ^-1｛（２．７５−４×０．４３）／４ｄ｝ ＝２sin ^-1｛０．２５７５／ｄ｝ となる。ここで、ｄが実際に存在する正であるための解
を得るには、｛ ｝の中は１よりも小さい正の実数でな
ければならない。したがって、アモルファスシリコンイ
メージセンサ１５の受光部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの間
隔ｄは、０．２５７５ｍｍよりも大きい値であることが
必要である。

【００４９】そのため、青、緑、赤の各受光部１５ａ、
１５ｂ、１５ｃの間隔ｄが３２０μｍのアモルファスシ
リコンイメージセンサ１５を作製し、このアモルファス
シリコンイメージセンサ１５を使用することにより、 θ’＝２sin ^-1｛０．２５７５／０．３２｝ ＝１０７．１６°

【００５０】したがって、プラテンガラスの原稿面１３
とアモルファスシリコンイメージセンサ１５の受光面２
１が形成する頂角θを、１０７．１６°に設定すること
によって、この実施例２の構成で、色収差の大きいセル
フォックレンズアレイＳＬＡ−２０（共役長ＴＣ＝１
９．６ｍｍ：５７０ｎｍ）を使用した場合でも、カラー
画像読取装置において、色滲みを解消し、高画質の画像
読取りが可能となる。

【００５１】その他の構成及び作用は前記実施例１と同
様であるので、その説明を省略する。

【００５２】実施例３ 次に、この発明の実施例３について説明する。この実施
例３においては、３ラインカラーイメージセンサ１５と
して、実施例１と同様に、青、緑、赤の受光部１５ａ、
１５ｂ、１５ｃの隣合う間隔ｄが１９２μｍのアモルフ
ァスシリコンイメージセンサ１５を使用しているが、集
束性光伝送体アレイ１４として日本板硝子株式会社の製
品である商標名セルフォックレンズアレイＳＬＡ−９
（共役長ＴＣ＝５４ｍｍ：５１０ｎｍ）の二列品を使用
した。このセルフォックレンズアレイ１４の青、緑、赤
各色に対する共役長は、図８に記載されているように、
青ＴＣ_B ＝５６．２８ｍｍ、緑ＴＣ_G ＝５７．１８ｍ
ｍ、赤ＴＣ_R ＝５７．８０ｍｍである。

【００５３】従って、赤と青の共役長の差ΔＴＣは、
１．５２ｍｍとなる。このアモルファスシリコンイメー
ジセンサ１５の受光部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、青、
緑、赤の順に緑を中央に等間隔ｄで配置されている。

【００５４】この条件を本発明の構成に当てはめ、焦点
深度を考慮した(11)式よりプラテンガラスの原稿面１３
とアモルファスシリコンイメージセンサ１５の受光面２
１が形成する頂角θを求める。ここで、前出のカタログ
に記載されたセルフォックレンズアレイ１４の特性か
ら、６ｌ／ｍｍでＭＴＦ値が４０％の焦点深度Δｌは±
１．３ｍｍであるが、より優れた結像性能を得るため、
６ｌ／ｍｍでＭＴＦ値が６０％の焦点深度Δｌ＝±０．
３ｍｍを採用すると、 θ’＝２sin ^-1｛（ΔＴＣ−４Δｌ）／４ｄ｝ (11) θ’＝２sin ^-1｛（１．５２−４×０．３）／４×０．１９２｝ ＝２sin ^-1｛０．４１６｝ ＝４９．２４° となる。

【００５５】したがって、プラテンガラスの原稿面１３
とアモルファスシリコンイメージセンサ１５の受光面２
１が形成する頂角θを、４９．２４°に設定することに
よって、この実施例３の構成で、色収差の比較的少ない
セルフォックレンズアレイＳＬＡ−９を使用した場合で
も、色収差の影響が殆どないカラー画像読取装置を提供
することができる。

【００５６】また、このように、３ラインカラーイメー
ジセンサとして、色収差の小さいセルフォックレンズア
レイを使用した場合でも、従来のカラー画像読取装置に
おいては、図２２に示すように、色収差に基づく波長に
よる共役長の差により色毎に最良の結像面が異なるた
め、青、緑、赤の共通焦点深度（ＤＯＦ）は浅くなって
いたが、この発明によれば、色収差を補正することによ
って、色毎に最良結像面が図２３に示すように一致また
は近接するため、共通焦点深度を深くとることができる
という効果をも有している。

【００５７】その他の構成及び作用は前記実施例１と同
様であるので、その説明を省略する。

【００５８】

【発明の効果】この発明は以上の構成及び作用よりなる
もので、原稿面と３ラインカラーイメージセンサの受光
面を、集束性光伝送体アレイの光軸を底辺とした二等辺
三角形を形成する位置に配置するとともに、当該３ライ
ンカラーイメージセンサの３色の各受光部を、該二等辺
三角形の頂点側から波長の短い順に配列し、上記原稿面
と３ラインカラーイメージセンサの受光面によって形成
される二等辺三角形の頂角θが、所定の式に従うように
構成されているので、色収差を有する集束性光伝送体ア
レイを使用した場合でも、この集束性光伝送体アレイが
有する色収差を補償して、読み取り画像の画質を高画質
化することが可能なカラー画像読取装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明に係るカラー画像読取装置を
示す構成図である。

【図２】 図２は同斜視図である。

【図３】 図３はプラテンガラス面とイメージセンサの
受光面と集束性光伝送体アレイの光軸面との関係を示す
説明図である。

【図４】 図４は図３のＡ部の拡大図である。

【図５】 図５は集束性光伝送体アレイの共役長の波長
に対する変化を示すグラフである。

【図６】 図６は集束性光伝送体アレイの共役長の波長
に対する変化を示すグラフである。

【図７】 図７は集束性光伝送体アレイの共役長の波長
に対する変化を示すグラフである。

【図８】 図８は集束性光伝送体アレイの特性を示す図
表である。

【図９】 図９は集束性光伝送体アレイの焦点深度を示
す説明図である。

【図１０】 図１０は集束性光伝送体アレイの焦点深度
を考慮した頂角θの決定方法を示す説明図である。

【図１１】 図１１は図１０のＢ部の拡大図である。

【図１２】 図１２はこの発明に係るカラー画像読取装
置の一実施例を示す構成図である。

【図１３】 図１３は同斜視図である。

【図１４】 図１４はイメージセンサを示す構成図であ
る。

【図１５】 図１５はイメージセンサの分光特性を示す
グラフである。

【図１６】 図１６は集束性光伝送体アレイを示す模式
図である。

【図１７】 図１７は実験装置を示す構成図である。

【図１８】 図１８はラダーチャートを示す模式図であ
る。

【図１９】 図１９はこの実施例のイメージセンサの出
力特性を示すグラフである。

【図２０】 図２０は従来装置のイメージセンサの出力
特性を示すグラフである。

【図２１】 図２１はＭＴＦの測定方法を示す説明図で
ある。

【図２２】 図２２は色収差がある場合のＭＴＦ値を示
すグラフである。

【図２３】 図２３は色収差が補正された場合のＭＴＦ
値を示すグラフである。

【図２４】 図２４は従来のカラー画像読取装置を示す
構成図である。

【図２５】 図２５は集束性光伝送体アレイを示す模式
図である。

【符号の説明】

１ プラテンガラス、３ 集束性光伝送体アレイ、４
３ラインカラーイメージセンサ、６ 集束性光伝送体ア
レイの光軸面、７ 原稿面、８ ３ラインカラーイメー
ジセンサの受光面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラテンガラス上に載置された原稿の画
   像を、照明手段によって照明し、この原稿の画像を集束
   性光伝送体アレイを介して３ラインカラーイメージセン
   サ上に等倍正立実像として結像し、この３ラインカラー
   イメージセンサによって原稿のカラー画像を読み取るカ
   ラー画像読取装置において、上記原稿面と３ラインカラ
   ーイメージセンサの受光面を、集束性光伝送体アレイの
   光軸を底辺とした二等辺三角形を形成する位置に配置す
   るとともに、当該３ラインカラーイメージセンサの３色
   の各受光部を、該二等辺三角形の頂点側から波長の短い
   順に配列し、上記原稿面と３ラインカラーイメージセン
   サの受光面によって形成される二等辺三角形の頂角θ
   が、次式に従うことを特徴とするカラー画像読取装置。 ２sin ^-1｛（ΔＴＣ−４Δｌ）／４ｄ｝＜θ ＜２sin ^-1｛（ΔＴＣ＋４Δｌ）／４ｄ｝ （θ≠０） ΔＴＣ：集束性光伝送体アレイにおける３色の波長の最
   も短い色と最も長い色の共役長の差 Δｌ：集束性光伝送体アレイの焦点深度 ｄ：３ラインカラーイメージセンサの受光部の隣合った
   間隔