JPH0870371A - 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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- JPH0870371A JPH0870371A JP6205152A JP20515294A JPH0870371A JP H0870371 A JPH0870371 A JP H0870371A JP 6205152 A JP6205152 A JP 6205152A JP 20515294 A JP20515294 A JP 20515294A JP H0870371 A JPH0870371 A JP H0870371A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 同一ラインのカラー画像情報を同時に読み取
ることができるとともに、主走査方向の全域において分
光特性が均一で、かつ、色分解した複数の光線全てを複
数のラインセンサ上に同倍率で正確に焦点を合わせるこ
とができるカラー画像読取装置を提供すること。 【構成】 光源１で原稿を照明し、原稿３からの反射光
を結像レンズ４及び色分解手段５により各波長成分毎に
受光素子６の異なる一次元画素列６１，６２，６３上に
結像させるさせるカラー画像読取装置であって、前記結
像レンズ４は、射出光の主光線が光軸に平行となるよう
に設定されたテレセントリック系の光学特性を有してお
り、前記色分解手段５は、特定の波長光のみを反射する
ダイクロイック膜５１３，５２３と全反射ミラー５１
１，５２１とを透明層５１２，５２２を介し積層された
複数の色分解素子５ａ，５ｂを有している。
ることができるとともに、主走査方向の全域において分
光特性が均一で、かつ、色分解した複数の光線全てを複
数のラインセンサ上に同倍率で正確に焦点を合わせるこ
とができるカラー画像読取装置を提供すること。 【構成】 光源１で原稿を照明し、原稿３からの反射光
を結像レンズ４及び色分解手段５により各波長成分毎に
受光素子６の異なる一次元画素列６１，６２，６３上に
結像させるさせるカラー画像読取装置であって、前記結
像レンズ４は、射出光の主光線が光軸に平行となるよう
に設定されたテレセントリック系の光学特性を有してお
り、前記色分解手段５は、特定の波長光のみを反射する
ダイクロイック膜５１３，５２３と全反射ミラー５１
１，５２１とを透明層５１２，５２２を介し積層された
複数の色分解素子５ａ，５ｂを有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カラー画像読取装置、
より詳しくは、カラー画像を３原色に色分解して読み取
る読取装置に関する。
より詳しくは、カラー画像を３原色に色分解して読み取
る読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、カラー画像を３原色に色分解
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原稿読取装置が知られてい
る。
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原稿読取装置が知られてい
る。
【０００３】例えば、図８に示す装置は、光源１に所望
波長域の全てを含む白色光を用い、プラテンガラス２上
に載置された原稿３からの反射光を結像する結像レンズ
１１と、１チップ上に青色（青色）光、緑色（緑）光、
赤色（赤色）光の３色の分光感度特性を有するように設
定した３つの一次元画素列６１，６２，６３を副走査方
向に配列した受光素子６を備え、副走査方向に走査しな
がらカラー画像を読み取るものである。
波長域の全てを含む白色光を用い、プラテンガラス２上
に載置された原稿３からの反射光を結像する結像レンズ
１１と、１チップ上に青色（青色）光、緑色（緑）光、
赤色（赤色）光の３色の分光感度特性を有するように設
定した３つの一次元画素列６１，６２，６３を副走査方
向に配列した受光素子６を備え、副走査方向に走査しな
がらカラー画像を読み取るものである。
【０００４】また、図９に示すように、光源１に所望波
長域全てを含む白色光を用い、原稿３からの反射光を結
像する結像レンズ１１と受光素子６との光路中に、所望
する波長域のみを反射する、ダイクロイック膜８１，８
２、全反射ミラー８３を透明層８４を介して積層したビ
ームスプリッタ８からなる色分解手段を配置し、このビ
ームスプリッタ８によって反射光を色分解し、複数の一
次元画素列６１，６２，６３・・・を一体に備えた撮像
センサに受光させる装置も、特開平３−２０１８６１号
公報により公知である。
長域全てを含む白色光を用い、原稿３からの反射光を結
像する結像レンズ１１と受光素子６との光路中に、所望
する波長域のみを反射する、ダイクロイック膜８１，８
２、全反射ミラー８３を透明層８４を介して積層したビ
ームスプリッタ８からなる色分解手段を配置し、このビ
ームスプリッタ８によって反射光を色分解し、複数の一
次元画素列６１，６２，６３・・・を一体に備えた撮像
センサに受光させる装置も、特開平３−２０１８６１号
公報により公知である。
【０００５】また、図１０に示すように、光源１に所望
波長域の全てを含む白色光を用い、原稿３からの反射光
を結像する結像レンズ１１と受光素子６との光路中に、
所望する波長域のみを反射する色分解手段としてそれぞ
れダイクロイック膜９１，９２、全反射ミラー９３を透
明層９４を介して積層したビームスプリッタ９、ダイク
ロイック膜１０１，１０２、全反射ミラー１０３を透明
層１０４を介して積層したビームスプリッタ１０を用い
て平行光線に色分解し、複数のラインセンサ６１，６
２，６３・・・を一体に備えた撮像センサに受光させる
構成のものも、特開昭６２−２３４１０６号公報、特開
平１−２３７６１９号公報、特開平２−１８０４６５号
公報記載により公知である。
波長域の全てを含む白色光を用い、原稿３からの反射光
を結像する結像レンズ１１と受光素子６との光路中に、
所望する波長域のみを反射する色分解手段としてそれぞ
れダイクロイック膜９１，９２、全反射ミラー９３を透
明層９４を介して積層したビームスプリッタ９、ダイク
ロイック膜１０１，１０２、全反射ミラー１０３を透明
層１０４を介して積層したビームスプリッタ１０を用い
て平行光線に色分解し、複数のラインセンサ６１，６
２，６３・・・を一体に備えた撮像センサに受光させる
構成のものも、特開昭６２−２３４１０６号公報、特開
平１−２３７６１９号公報、特開平２−１８０４６５号
公報記載により公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成のカラー画像読取装置においては、次のような
問題点がある。
来の構成のカラー画像読取装置においては、次のような
問題点がある。
【０００７】まず、図８に示すカラー画像読取装置にお
いては、３つのラインセンサ６１，６２，６３で順次読
み取るので、リアルタイムでカラー画像の色処理を行う
には遅延メモリが必要となり、そのため、画像処理が複
雑になりコストが高くなるという問題がある。さらに
は、副走査時において機械的な走査ブレにより色ズレが
生じ鮮明な画像を得るのが難しい。
いては、３つのラインセンサ６１，６２，６３で順次読
み取るので、リアルタイムでカラー画像の色処理を行う
には遅延メモリが必要となり、そのため、画像処理が複
雑になりコストが高くなるという問題がある。さらに
は、副走査時において機械的な走査ブレにより色ズレが
生じ鮮明な画像を得るのが難しい。
【０００８】また、図９に示すカラー画像読取装置にお
いては、各色の光束の光路長が異なるため、鮮明な像を
得るためには、焦点深度の充分深い結像レンズを使用し
なければならないという難点がある。また、センサの受
光面を傾けて光路長を調整しようとすると、その角度を
大きくする必要があり、受光感度が低下するという問題
と、通常の結像レンズの特性上、三原色の光線の各々の
光路長が異なるために、各色成分毎の結像倍率が異な
り、その結果、主走査方向の結像倍率の誤差が生ずると
いう問題点がある。
いては、各色の光束の光路長が異なるため、鮮明な像を
得るためには、焦点深度の充分深い結像レンズを使用し
なければならないという難点がある。また、センサの受
光面を傾けて光路長を調整しようとすると、その角度を
大きくする必要があり、受光感度が低下するという問題
と、通常の結像レンズの特性上、三原色の光線の各々の
光路長が異なるために、各色成分毎の結像倍率が異な
り、その結果、主走査方向の結像倍率の誤差が生ずると
いう問題点がある。
【０００９】また、図１０に示すカラー画像読取装置に
おいては、各色の光束の光路長は等しくなるが、各色分
解素子の構成が複雑になると共に、各成分光が複数の層
を通過しなければならないため各成分光の光量の損失が
大きいという難点がある。
おいては、各色の光束の光路長は等しくなるが、各色分
解素子の構成が複雑になると共に、各成分光が複数の層
を通過しなければならないため各成分光の光量の損失が
大きいという難点がある。
【００１０】また、図８、図９、図１０に示すカラー画
像読取装置において、三原色の光線を複数のラインセン
サ６１，６２，６３・・・に各々正確に焦点を合わせる
ことが望ましいが、結像レンズ１１の色収差の影響によ
り、各色の光線は同一平面上に結像しない。この対策と
して、色収差の少ないレンズを用いることが考えられる
が、所望する波長域における結像レンズ１１の色収差を
全く無くするにはアポクロマート等のかなり高価なもの
を使用しなければならず現実的でない。
像読取装置において、三原色の光線を複数のラインセン
サ６１，６２，６３・・・に各々正確に焦点を合わせる
ことが望ましいが、結像レンズ１１の色収差の影響によ
り、各色の光線は同一平面上に結像しない。この対策と
して、色収差の少ないレンズを用いることが考えられる
が、所望する波長域における結像レンズ１１の色収差を
全く無くするにはアポクロマート等のかなり高価なもの
を使用しなければならず現実的でない。
【００１１】さらに、図９、図１０に示すカラー画像読
取装置においては、色分解手段に多層干渉膜を利用した
ダイクロイック膜を用いるため、その色分解特性には画
角依存性があり、主走査方向の全域にわたり均一な分光
特性を得ることが困難であるという問題点がある。
取装置においては、色分解手段に多層干渉膜を利用した
ダイクロイック膜を用いるため、その色分解特性には画
角依存性があり、主走査方向の全域にわたり均一な分光
特性を得ることが困難であるという問題点がある。
【００１２】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、同一ラインのカ
ラー画像情報を同時に読み取ることができるとともに、
主走査方向の全域において分光特性が均一で、かつ、色
分解した複数の光線全てを複数のラインセンサ上に同倍
率で正確に焦点を合わせることができるカラー画像読取
装置を提供することにある。
ものであり、その目的とするところは、同一ラインのカ
ラー画像情報を同時に読み取ることができるとともに、
主走査方向の全域において分光特性が均一で、かつ、色
分解した複数の光線全てを複数のラインセンサ上に同倍
率で正確に焦点を合わせることができるカラー画像読取
装置を提供することにある。
【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、光源と、１チップ上に複数の一次元画素列を並
列して形成した受光素子と、前記光源により照明された
原稿からの反射光を集光させる結像レンズと、該結像レ
ンズを通過した光を色分解し、各波長成分毎に異なる一
次元画素列上に結像させる色分解手段とを有してなるカ
ラー画像読取装置において、前記結像レンズは、射出光
の主光線が光軸に平行となるように設定されたテレセン
トリック系の光学特性を有するものであり、前記色分解
手段は、特定の波長光のみを反射するダイクロイック膜
と全反射ミラーとを透明層を介し積層された色分解素子
を複数有してなることを特徴とする。
装置は、光源と、１チップ上に複数の一次元画素列を並
列して形成した受光素子と、前記光源により照明された
原稿からの反射光を集光させる結像レンズと、該結像レ
ンズを通過した光を色分解し、各波長成分毎に異なる一
次元画素列上に結像させる色分解手段とを有してなるカ
ラー画像読取装置において、前記結像レンズは、射出光
の主光線が光軸に平行となるように設定されたテレセン
トリック系の光学特性を有するものであり、前記色分解
手段は、特定の波長光のみを反射するダイクロイック膜
と全反射ミラーとを透明層を介し積層された色分解素子
を複数有してなることを特徴とする。
【００１４】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る結像レンズは、その軸上色収差により、緑色光の焦点
距離に対する青色光の焦点距離が短く、赤色光の焦点距
離が長いことを特徴とする。
る結像レンズは、その軸上色収差により、緑色光の焦点
距離に対する青色光の焦点距離が短く、赤色光の焦点距
離が長いことを特徴とする。
【００１５】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る結像レンズは、その軸上色収差による青色光、緑色
光、赤色光に対する焦点距離がそれぞれ等間隔分だけ離
れていることを特徴とする。
る結像レンズは、その軸上色収差による青色光、緑色
光、赤色光に対する焦点距離がそれぞれ等間隔分だけ離
れていることを特徴とする。
【００１６】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る色分解手段は、白色光を青色光と黄色光とに分離する
第１の色分解素子と、白色光を青緑色光と赤色光とに分
離する第２の色分解素子とを有することを特徴とする。
る色分解手段は、白色光を青色光と黄色光とに分離する
第１の色分解素子と、白色光を青緑色光と赤色光とに分
離する第２の色分解素子とを有することを特徴とする。
【００１７】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る色分解手段のダイクロイック膜と全反射ミラーとの間
の透明層の厚さは、前記結像レンズにおける各色光間の
焦点距離の差を補償するように設定されていることを特
徴とする。
る色分解手段のダイクロイック膜と全反射ミラーとの間
の透明層の厚さは、前記結像レンズにおける各色光間の
焦点距離の差を補償するように設定されていることを特
徴とする。
【００１８】また、本発明のカラー画像読取装置におけ
る受光素子は青色光用、緑色光用、赤色光用の三列の一
次元画素列を有する３ラインセンサであることを特徴と
する。
る受光素子は青色光用、緑色光用、赤色光用の三列の一
次元画素列を有する３ラインセンサであることを特徴と
する。
【００１９】
【作用】上記構成により、カラー画像の読み取りに際し
て、位置ズレのない単一ラインの画像情報が読み取られ
る。また、この単一ラインの画像情報が、各色成分毎に
複数配置されるラインセンサの配列ピッチに対応する間
隔で光学手段により分離されると同時に、各色光線は各
色成分に毎に異なる光路長を経てラインセンサに導かれ
る。このとき、色分解手段における各色成分毎の光路長
の差を結像レンズの縦色収差による焦点位置のズレ量を
相殺するように各ダイクロイック膜間に積層する透明層
の厚さと、ビームスプリッタ、ラインセンサの設置角度
を設定することにより、アポクロマート等の高価なレン
ズを使用することなく、色分解した複数の光線全てを複
数のラインセンサに正確に焦点を合わせることが可能と
なる。また、結像レンズにテレセントリック系を用いて
いるため、主走査方向の全域において色分解の分光特性
が均一で、かつ、各色成分毎に異なる光路長としたとき
に問題となる倍率色収差の影響をなくすことができる。
て、位置ズレのない単一ラインの画像情報が読み取られ
る。また、この単一ラインの画像情報が、各色成分毎に
複数配置されるラインセンサの配列ピッチに対応する間
隔で光学手段により分離されると同時に、各色光線は各
色成分に毎に異なる光路長を経てラインセンサに導かれ
る。このとき、色分解手段における各色成分毎の光路長
の差を結像レンズの縦色収差による焦点位置のズレ量を
相殺するように各ダイクロイック膜間に積層する透明層
の厚さと、ビームスプリッタ、ラインセンサの設置角度
を設定することにより、アポクロマート等の高価なレン
ズを使用することなく、色分解した複数の光線全てを複
数のラインセンサに正確に焦点を合わせることが可能と
なる。また、結像レンズにテレセントリック系を用いて
いるため、主走査方向の全域において色分解の分光特性
が均一で、かつ、各色成分毎に異なる光路長としたとき
に問題となる倍率色収差の影響をなくすことができる。
【００２０】
【実施例】図１及び図２は、本発明のカラー画像読取装
置の実施例を示す光学系の平面図及び側面図である。
置の実施例を示す光学系の平面図及び側面図である。
【００２１】図において、１は発光光束が可視波長域の
ほぼ全域を含む白色のスリット光源、２は原稿３を載置
するためのプラテンガラスであり、光源１から発光され
た白色光線は、プラテンガラス２を透過し原稿３で反射
し、この反射光が、射出光の主光線が光軸に平行となる
ように設定されたテレセントリック系の光学特性を有す
る結像レンズ４で受光素子６上に結像される。５は原稿
３からの反射光を三原色の情報に分解する色分解手段で
あり、二つの色分解素子５ａ，５ｂとからなる。色分解
素子５ａ，５ｂは、それぞれダイクロイック膜と全反射
膜が透明層を介し積層されたダイクロイックミラーであ
る。この色分解手段５で色分解された反射光は三原色に
分解され、撮像センサである受光素子６に入射する。先
に図２を参照して説明したように、受光素子６は、３列
の一次元画素列６１，６２，６３を有し、色分解手段５
で三原色に分解された画像情報を３つの電気信号として
出力する。
ほぼ全域を含む白色のスリット光源、２は原稿３を載置
するためのプラテンガラスであり、光源１から発光され
た白色光線は、プラテンガラス２を透過し原稿３で反射
し、この反射光が、射出光の主光線が光軸に平行となる
ように設定されたテレセントリック系の光学特性を有す
る結像レンズ４で受光素子６上に結像される。５は原稿
３からの反射光を三原色の情報に分解する色分解手段で
あり、二つの色分解素子５ａ，５ｂとからなる。色分解
素子５ａ，５ｂは、それぞれダイクロイック膜と全反射
膜が透明層を介し積層されたダイクロイックミラーであ
る。この色分解手段５で色分解された反射光は三原色に
分解され、撮像センサである受光素子６に入射する。先
に図２を参照して説明したように、受光素子６は、３列
の一次元画素列６１，６２，６３を有し、色分解手段５
で三原色に分解された画像情報を３つの電気信号として
出力する。
【００２２】上記テレセントリック系とは、入射瞳と射
出瞳のいずれかが無限遠に存在する光学系を意味する。
このテレセントリック系は、開口絞りを像空間，物空間
焦平面またはそれらに共役な位置に配置することによ
り、或いは、凸レンズ系の出射側に凸レンズ系からの出
射光を平行光に変換するコリメータレンズを配置した組
み合わせレンズを使用することにより実現できる。
出瞳のいずれかが無限遠に存在する光学系を意味する。
このテレセントリック系は、開口絞りを像空間，物空間
焦平面またはそれらに共役な位置に配置することによ
り、或いは、凸レンズ系の出射側に凸レンズ系からの出
射光を平行光に変換するコリメータレンズを配置した組
み合わせレンズを使用することにより実現できる。
【００２３】実施例における結像レンズ４は、射出光の
主光線が光軸に平行となるように設定されたテレセント
リック系の光学特性を有し、結像レンズ４から射出され
た光線は全像長の範囲において同一角度条件で色分解手
段５に導かれる。したがって、原理的に分光特性が角度
依存性を持つダイクロイック膜を通過する際において
も、主走査方向の全域における分光特性は一定で均一な
ものとなる。また、結像レンズ４から受光素子６に至る
主光線が光軸に平行となるように設定されているため、
色分解手段５において各色成分毎に異なる光路長にて受
光素子６上に結像される場合においても、像倍率の変化
が生ずることなく、各色成分の像倍率は同一となり、各
色間の主走査方向の結像の倍率誤差がない。
主光線が光軸に平行となるように設定されたテレセント
リック系の光学特性を有し、結像レンズ４から射出され
た光線は全像長の範囲において同一角度条件で色分解手
段５に導かれる。したがって、原理的に分光特性が角度
依存性を持つダイクロイック膜を通過する際において
も、主走査方向の全域における分光特性は一定で均一な
ものとなる。また、結像レンズ４から受光素子６に至る
主光線が光軸に平行となるように設定されているため、
色分解手段５において各色成分毎に異なる光路長にて受
光素子６上に結像される場合においても、像倍率の変化
が生ずることなく、各色成分の像倍率は同一となり、各
色間の主走査方向の結像の倍率誤差がない。
【００２４】また、本実施例における結像レンズ４は、
色分解手段５内において色分解される青色光、緑色光、
赤色光がそれぞれ異なる光路を経ることを考慮し、各成
分光の光路長の差を相殺し、色分解された全ての色光が
受光素子６の同一平面上に焦点を結ぶように、予めその
縦色収差の量を調整して設計されたものである。その縦
色収差の調整量に関しては後に説明する。
色分解手段５内において色分解される青色光、緑色光、
赤色光がそれぞれ異なる光路を経ることを考慮し、各成
分光の光路長の差を相殺し、色分解された全ての色光が
受光素子６の同一平面上に焦点を結ぶように、予めその
縦色収差の量を調整して設計されたものである。その縦
色収差の調整量に関しては後に説明する。
【００２５】実施例における色分解手段５は、二組のダ
イクロイックミラー５ａ，５ｂとからなる。ダイクロイ
ックミラー５ａは、ガラス基板５１０上に全反射膜５１
１がコートされ、その上に透明層である所定の厚さの薄
板ガラス５１２を接着積層し、薄板ガラス５１２の表面
部に青色光成分を反射させるダイクロイック膜５１３が
コートされたものである。図３にダイクロイック膜５１
３の分光特性を示す。また、ダイクロイックミラー５ｂ
は、ガラス基板５２０上に全反射膜５２１がコートさ
れ、その上に透明層である所定の厚さの薄板ガラス５２
２を接着積層し、薄板ガラス５２２の表面部に青緑（シ
アン）色光成分を反射させるダイクロイック膜５２３が
コートされたものである。図４にダイクロイック膜５２
３の分光特性を示す。ここで、薄板ガラス５１２と薄板
ガラス５２２の厚さは、色分解される各色成分光の分離
幅と光路長を左右するものであり、厚さの設定に関して
は後に説明する。
イクロイックミラー５ａ，５ｂとからなる。ダイクロイ
ックミラー５ａは、ガラス基板５１０上に全反射膜５１
１がコートされ、その上に透明層である所定の厚さの薄
板ガラス５１２を接着積層し、薄板ガラス５１２の表面
部に青色光成分を反射させるダイクロイック膜５１３が
コートされたものである。図３にダイクロイック膜５１
３の分光特性を示す。また、ダイクロイックミラー５ｂ
は、ガラス基板５２０上に全反射膜５２１がコートさ
れ、その上に透明層である所定の厚さの薄板ガラス５２
２を接着積層し、薄板ガラス５２２の表面部に青緑（シ
アン）色光成分を反射させるダイクロイック膜５２３が
コートされたものである。図４にダイクロイック膜５２
３の分光特性を示す。ここで、薄板ガラス５１２と薄板
ガラス５２２の厚さは、色分解される各色成分光の分離
幅と光路長を左右するものであり、厚さの設定に関して
は後に説明する。
【００２６】ここで、ダイクロイックミラー５ａ，５ｂ
の透明層である薄板ガラス５１２，５２２の厚さは、ダ
イクロイックミラー５１，５ｂの面の光軸に対する傾き
角度および図２に示す受光素子６上の３列の一次元画素
列６１，６２，６３間のピッチＰ１，Ｐ２により決定さ
れる。以下、ダイクロイックミラー５ａ，５ｂの透明層
である薄板ガラス５１２，５２２の厚さを求める手順に
ついて、図５、図６を参照して説明する。
の透明層である薄板ガラス５１２，５２２の厚さは、ダ
イクロイックミラー５１，５ｂの面の光軸に対する傾き
角度および図２に示す受光素子６上の３列の一次元画素
列６１，６２，６３間のピッチＰ１，Ｐ２により決定さ
れる。以下、ダイクロイックミラー５ａ，５ｂの透明層
である薄板ガラス５１２，５２２の厚さを求める手順に
ついて、図５、図６を参照して説明する。
【００２７】ダイクロイックミラーの透明層（屈折率ｎ
5 ，膜厚ｔ3 ）の厚さ、光束の入射角θ3 ，屈折角
θ4 、ビーム分離幅ｄ2 の関係を図示すると図５に示す
ようになる。
5 ，膜厚ｔ3 ）の厚さ、光束の入射角θ3 ，屈折角
θ4 、ビーム分離幅ｄ2 の関係を図示すると図５に示す
ようになる。
【００２８】ここで、ダイクロイックミラー５ａの最上
面５１３で反射される青色成分光と全反射膜面５１１で
反射される黄色成分光とを考える。
面５１３で反射される青色成分光と全反射膜面５１１で
反射される黄色成分光とを考える。
【００２９】ダイクロイックミラー面に角度θ3 で点Ｏ
に入射した白色光のうち青色成分光は、面の垂線に対称
な角度θ3 ’で反射される一方、青色成分光以外の黄色
成分光は、屈折角θ4 にて屈折し次の面に向かう。この
とき、角度θ3 ，θ4 の関係は、屈折の公式ｎ1 ｓｉｎ
θ3 ＝ｎ5 ｓｉｎθ4 で決定される。
に入射した白色光のうち青色成分光は、面の垂線に対称
な角度θ3 ’で反射される一方、青色成分光以外の黄色
成分光は、屈折角θ4 にて屈折し次の面に向かう。この
とき、角度θ3 ，θ4 の関係は、屈折の公式ｎ1 ｓｉｎ
θ3 ＝ｎ5 ｓｉｎθ4 で決定される。
【００３０】点Ｏで屈折した黄色成分光は、点Ｐにて角
度θ4 ’（＝−θ4 ）で全反射され、点Ｑから屈折角θ
3 ’（＝−θ3 ）にて出射し、最初の面で反射された青
色成分光と間隔ｄ2 を隔てて平行に進む。
度θ4 ’（＝−θ4 ）で全反射され、点Ｑから屈折角θ
3 ’（＝−θ3 ）にて出射し、最初の面で反射された青
色成分光と間隔ｄ2 を隔てて平行に進む。
【００３１】ここで、ｄ2 はＯＱ・ｃｏｓθ3 で表され
る。ただし、ＯＱは点Ｏと点Ｑとの間の距離である。後
述するＯＰ，ＰＱ，ＯＲも同様である。ＯＱは、２・ｔ
3 ・ｔａｎθ4 であるから、ｄ2 ＝２・ｔ3 ・ｔａｎθ
4 ×ｃｏｓθ3 となる。
る。ただし、ＯＱは点Ｏと点Ｑとの間の距離である。後
述するＯＰ，ＰＱ，ＯＲも同様である。ＯＱは、２・ｔ
3 ・ｔａｎθ4 であるから、ｄ2 ＝２・ｔ3 ・ｔａｎθ
4 ×ｃｏｓθ3 となる。
【００３２】青色成分光が点Ｏから点Ｒに達するまでの
光路長と、黄色成分光が点Ｏから点Ｐを経て点Ｑに達す
るまでの光路長との実効的な光路長差、すなわち、真空
中に換算した光路長差ΔＬは、以下の式のごとく表され
る。
光路長と、黄色成分光が点Ｏから点Ｐを経て点Ｑに達す
るまでの光路長との実効的な光路長差、すなわち、真空
中に換算した光路長差ΔＬは、以下の式のごとく表され
る。
【００３３】 ΔＬ＝｛（ＯＰ＋ＰＱ）／ｎ5 ｝−（ＯＲ／ｎ4 ） ＝｛（２ｔ3 ）／（ｎ5 ｃｏｓθ4 ）｝ −｛（２ｔ3 ・ｔａｎθ4 ×ｓｉｎθ3 ）／ｎ4 ｝ （ｎ4 ：空気の屈折率，ここでは１とする） したがって、空気中の屈折率ｎ4 ＝１，透明層ガラスの
屈折率ｎ5 ＝１．５１７、光入射角θ3 ＝２２．５度と
した場合、透明層ガラスの厚さｔ3 ＝１６６μｍとすれ
ば、ｄ2 ＝８０μｍとすることが出来る。このとき青色
成分光と黄色成分光の実効的な光路長差はΔＬ−１９３
μｍとなる。
屈折率ｎ5 ＝１．５１７、光入射角θ3 ＝２２．５度と
した場合、透明層ガラスの厚さｔ3 ＝１６６μｍとすれ
ば、ｄ2 ＝８０μｍとすることが出来る。このとき青色
成分光と黄色成分光の実効的な光路長差はΔＬ−１９３
μｍとなる。
【００３４】次に、ダイクロイックミラー５ａを反射し
た後にダイクロイックミラー５ｂの最上面５２３で反射
される青色成分光と、黄色成分光のうちの緑色成分光、
および全反射膜面５２１で反射される赤色成分光とを考
える。
た後にダイクロイックミラー５ｂの最上面５２３で反射
される青色成分光と、黄色成分光のうちの緑色成分光、
および全反射膜面５２１で反射される赤色成分光とを考
える。
【００３５】ダイクロイックミラー面に角度θ3 で点Ｓ
に入射した青色成分光と、角度θ3で点Ｏに入射した黄
色成分光のうちの緑色成分光は面の垂線に対称な角度θ
3 ’で反射される一方、黄色成分光のうちの緑色成分光
以外の赤色成分光は屈折角θ4 にて屈折し次の面に向か
う。このとき、角度θ3 ，θ4 の関係は、屈折の公式ｎ
4 ｓｉｎθ3 ＝ｎ5 ｓｉｎθ4 で決定される。
に入射した青色成分光と、角度θ3で点Ｏに入射した黄
色成分光のうちの緑色成分光は面の垂線に対称な角度θ
3 ’で反射される一方、黄色成分光のうちの緑色成分光
以外の赤色成分光は屈折角θ4 にて屈折し次の面に向か
う。このとき、角度θ3 ，θ4 の関係は、屈折の公式ｎ
4 ｓｉｎθ3 ＝ｎ5 ｓｉｎθ4 で決定される。
【００３６】点Ｏで屈折した赤色成分光は、点Ｐにて角
度θ4 ’（＝−θ4 ）で全反射され、点Ｑから屈折角θ
3 ’（＝−θ3 ）にて出射し、最初の面で反射された緑
色成分光と間隔ｄ2 を隔てて平行に進む（図６参照）。
度θ4 ’（＝−θ4 ）で全反射され、点Ｑから屈折角θ
3 ’（＝−θ3 ）にて出射し、最初の面で反射された緑
色成分光と間隔ｄ2 を隔てて平行に進む（図６参照）。
【００３７】ここでも同様に、空気中の屈折率ｎ4 ＝
１、透明層ガラスの屈折率ｎ5 ＝１．５１７、光入射角
θ3 ＝２２．５度とした場合、透明層ガラスの厚さｔ2
＝１６６μｍとすれば、ｄ2 ＝８０μｍとすることが出
来る。
１、透明層ガラスの屈折率ｎ5 ＝１．５１７、光入射角
θ3 ＝２２．５度とした場合、透明層ガラスの厚さｔ2
＝１６６μｍとすれば、ｄ2 ＝８０μｍとすることが出
来る。
【００３８】したがって、前記の条件で二つのダイクロ
イックミラー５ａ，５ｂを反射した後の白色光は、それ
ぞれ８０μｍの間隔を隔てて青色成分光、緑色成分光、
赤色成分光に分離される。このとき、青色成分光に対す
る緑色成分光の実効的な光路長は約１９３μｍ長く、青
色成分光に対する赤色成分光の実効的な光路長は約３８
６μｍ長くなる。
イックミラー５ａ，５ｂを反射した後の白色光は、それ
ぞれ８０μｍの間隔を隔てて青色成分光、緑色成分光、
赤色成分光に分離される。このとき、青色成分光に対す
る緑色成分光の実効的な光路長は約１９３μｍ長く、青
色成分光に対する赤色成分光の実効的な光路長は約３８
６μｍ長くなる。
【００３９】そこで、これらの条件に合わせるように結
像レンズ４の縦色収差量の設定を行なった。図７に本実
施例で用いた結像レンズの各色成分光に対する結像位置
とＭＴＦの関係を示す。図から分かるように、緑色成分
光のＭＴＦのピークを示す結像位置は、青色成分光のＭ
ＴＦのピーク位置と赤色成分光のＭＴＦのピーク位置と
のほぼ中間に位置しており、それぞれのピーク間の間隔
はおよそ０．２ｍｍずつ離れている。このような結像レ
ンズ４とダイクロイックミラー５ａ，５ｂを組み合せる
ことにより、色分解手段５による各色成分光の光路長の
差による結像位置のずれを結像レンズ４の縦色収差量で
相殺することができ、色分解された緑色、青色、赤色の
三原色の各成分光を一次元画素列上に焦点がボケること
なく結像させることができる。
像レンズ４の縦色収差量の設定を行なった。図７に本実
施例で用いた結像レンズの各色成分光に対する結像位置
とＭＴＦの関係を示す。図から分かるように、緑色成分
光のＭＴＦのピークを示す結像位置は、青色成分光のＭ
ＴＦのピーク位置と赤色成分光のＭＴＦのピーク位置と
のほぼ中間に位置しており、それぞれのピーク間の間隔
はおよそ０．２ｍｍずつ離れている。このような結像レ
ンズ４とダイクロイックミラー５ａ，５ｂを組み合せる
ことにより、色分解手段５による各色成分光の光路長の
差による結像位置のずれを結像レンズ４の縦色収差量で
相殺することができ、色分解された緑色、青色、赤色の
三原色の各成分光を一次元画素列上に焦点がボケること
なく結像させることができる。
【００４０】なお、実施例のカラー画像読取装置におい
ては、受光素子６上の一次元画素列６１，６２，６３が
等間隔に並んだものを用いたが、色分解手段５の二つの
ダイクロイックミラー５ａ，５ｂの透明層ガラスの厚さ
５１２，５２２は独立に設定でき、また、結像レンズ４
の縦色収差量による各色成分の結像位置の間隔もある程
度調整することができるので、かならずしも受光素子６
上の一次元画素列が等間隔に並んでいなくてもよい。
ては、受光素子６上の一次元画素列６１，６２，６３が
等間隔に並んだものを用いたが、色分解手段５の二つの
ダイクロイックミラー５ａ，５ｂの透明層ガラスの厚さ
５１２，５２２は独立に設定でき、また、結像レンズ４
の縦色収差量による各色成分の結像位置の間隔もある程
度調整することができるので、かならずしも受光素子６
上の一次元画素列が等間隔に並んでいなくてもよい。
【００４１】また、実施例のカラー画像読取装置におい
て結像レンズ４の縦色収差による各色成分の結像位置は
青色成分光，緑色成分光，赤色成分光の順となっている
が、この順とすることで、色分解手段５における青色成
分光の光量の損失を最小とすることができ、青色成分光
の少ない光源を有効に使用することができるという利点
がある。しかし、場合によっては緑色成分光、青色成分
光、赤色成分光の順、あるいは、緑色成分光、赤色成分
光、青色成分光の順とすることも可能である。
て結像レンズ４の縦色収差による各色成分の結像位置は
青色成分光，緑色成分光，赤色成分光の順となっている
が、この順とすることで、色分解手段５における青色成
分光の光量の損失を最小とすることができ、青色成分光
の少ない光源を有効に使用することができるという利点
がある。しかし、場合によっては緑色成分光、青色成分
光、赤色成分光の順、あるいは、緑色成分光、赤色成分
光、青色成分光の順とすることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】本発明のカラー画像読取装置によれば、
色収差のある結像レンズを用いた場合であっても、色分
解した各色の光束の光路長を結像レンズの縦色収差量に
合わせて色分解手段で相殺することができ、複数の光線
全てを受光素子上の複数の一次元画素列上にそれぞれ正
確に焦点を合わせることができる。これによって、カラ
ー画像読取装置の読み取り性能を向上させることがで
き、色ずれの少ない読み取りを行える。また、結像レン
ズの設計製造が容易となり、装置全体のコストダウンが
可能となる。
色収差のある結像レンズを用いた場合であっても、色分
解した各色の光束の光路長を結像レンズの縦色収差量に
合わせて色分解手段で相殺することができ、複数の光線
全てを受光素子上の複数の一次元画素列上にそれぞれ正
確に焦点を合わせることができる。これによって、カラ
ー画像読取装置の読み取り性能を向上させることがで
き、色ずれの少ない読み取りを行える。また、結像レン
ズの設計製造が容易となり、装置全体のコストダウンが
可能となる。
【００４３】また、主走査方向の全域において均一な分
光特性を得ることができ、カラー画像読取装置の読み取
り性能を向上させることができる。
光特性を得ることができ、カラー画像読取装置の読み取
り性能を向上させることができる。
【００４４】更に、色分解した複数の光線全てを複数の
ラインセンサ上に同倍率で正確に焦点を合わせることが
できる。
ラインセンサ上に同倍率で正確に焦点を合わせることが
できる。
【図１】 本発明の実施例を示すカラー画像読取装置の
平面図である。
平面図である。
【図２】 本発明の実施例を示すカラー画像読取装置の
側面図である。
側面図である。
【図３】 実施例における青色反射用のダイクロイック
ミラーの分光特性を示す図である。
ミラーの分光特性を示す図である。
【図４】 実施例における青緑反射用のダイクロイック
ミラーの分光特性を示す図である。
ミラーの分光特性を示す図である。
【図５】 実施例におけるダイクロイックミラーにおけ
る青色成分光と黄色成分光の光路長を説明する図であ
る。
る青色成分光と黄色成分光の光路長を説明する図であ
る。
【図６】 実施例におけるダイクロイックミラーにおけ
る青色成分光と黄色成分光と赤色成分光の光路長を説明
する図である。
る青色成分光と黄色成分光と赤色成分光の光路長を説明
する図である。
【図７】 実施例における結像レンズにおける緑色，青
色，赤色の三原色成分光の結像位置とＭＴＦ値との関係
を示す相関図である。
色，赤色の三原色成分光の結像位置とＭＴＦ値との関係
を示す相関図である。
【図８】 従来のカラー画像読取装置の構成図である。
【図９】 他の従来のカラー画像読取装置の構成図であ
る。
る。
【図１０】 更に他の従来のカラー画像読取装置の構成
図である。
図である。
１…光源、２…プラテンガラス、３…原稿、４…結像レ
ンズ、５…色分解手段、６…受光素子、７…光軸、５１
３，５２３…ダイクロイック膜、５１２，５２２…透明
層、５１１，５２１…全反射膜、６１，６２，６３…一
次元画素列
ンズ、５…色分解手段、６…受光素子、７…光軸、５１
３，５２３…ダイクロイック膜、５１２，５２２…透明
層、５１１，５２１…全反射膜、６１，６２，６３…一
次元画素列
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０２Ｂ 13/22
Claims (6)
- 【請求項１】 光源と、１チップ上に複数の一次元画素
列を並列して形成した受光素子と、前記光源により照明
された原稿からの反射光を集光させる結像レンズと、該
結像レンズを通過した光を色分解し、各波長成分毎に異
なる一次元画素列上に結像させる色分解手段とを有して
なるカラー画像読取装置において、 前記結像レンズは、射出光の主光線が光軸に平行となる
ように設定されたテレセントリック系の光学特性を有す
るものであり、 前記色分解手段は、特定の波長光のみを反射するダイク
ロイック膜と全反射ミラーとを透明層を介し積層された
色分解素子を複数有してなることを特徴とするカラー画
像読取装置。 - 【請求項２】 前記結像レンズは、その軸上色収差によ
り、緑色光の焦点距離に対する青色光の焦点距離が短
く、赤色光の焦点距離が長いことを特徴とする請求項１
記載のカラー画像読取装置。 - 【請求項３】 前記結像レンズは、その軸上色収差によ
る青色光、緑色光、赤色光に対する焦点距離がそれぞれ
等間隔分だけ離れていることを特徴とする請求項１記載
のカラー画像読取装置。 - 【請求項４】 前記色分解手段は、白色光を青色光と黄
色光とに分離する第１の色分解素子と、白色光を青緑色
光と赤色光とに分離する第２の色分解素子とを有するこ
とを特徴とする請求項１記載のカラー画像読取装置。 - 【請求項５】 前記色分解手段におけるダイクロイック
膜と全反射ミラーとの間の透明層の厚さが、前記結像レ
ンズにおける各色光間の焦点距離の差を相殺するように
設定されていることを特徴とする請求項１記載のカラー
画像読取装置。 - 【請求項６】 前記受光素子は、青色光用、緑色光用、
赤色光用の三列の一次元画素列を有する３ラインセンサ
であることを特徴とする請求項１記載のカラー画像読取
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6205152A JPH0870371A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | カラー画像読取装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6205152A JPH0870371A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | カラー画像読取装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0870371A true JPH0870371A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16502285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6205152A Pending JPH0870371A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | カラー画像読取装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0870371A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101297959B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2013-08-19 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 화상 판독 장치 |
-
1994
- 1994-08-30 JP JP6205152A patent/JPH0870371A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101297959B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2013-08-19 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 화상 판독 장치 |
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