JPH089101A - Color image reader - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain the color image reader in which three color luminous flux is separated with a small separation width, color registration compensation precision is improved and on-axis color aberration of an image forming lens is compensated. CONSTITUTION:Information on an original is formed on a line sensor 2 through an image forming lens, the image in the main scanning direction is read by electric scanning of the line sensor 2 and the image in the sub scanning direction is read by moving relatively the image forming position of the line sensor 2 in this-color image reader. A 3-color dispersion element 1 that has two sets of 2-color separate means to divide a received image into 3-color luminous flux is provided in an optical path of an image forming ray L, and each of the two color separate means is made up of a dichroic plane 3(4) and a reflecting plane 5(6) arranged with a gap by a spacer. A sensor selectively receiving a light of each one color separated into three colors by an on-chip color filter 20 or the like is adopted for the line sensor 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[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、カラー画像を３原色に色分解して読み取る
装置において、光学像の読み取り精度を改善したカラー
画像読取装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image reading device, and more particularly to a color image reading device having an improved reading accuracy of an optical image in a device for reading a color image by color separation into three primary colors.

【０００２】[0002]

【従来の技術】カラー画像をラインセンサを使って走査
読み取りを行うのには、従来、次のような４つの方式が
とられてきた。 （１）白黒イメージセンサ＋光源／フィルタの色の切り
換えによる読み取り色の切り換えを行う方式。 （２）イメージセンサの１ラインの画素列上に、色フィ
ルタを３色点順次に貼り付けたものを使う方式。 （３）３色の読み取りラインをイメージセンサの１チッ
プ上に設けたものを使う方式。 （４）ダイクロイックプリズムで３光路に色分解し、３
本のイメージセンサで読み取る方式。2. Description of the Related Art Conventionally, the following four methods have been used to scan and read a color image using a line sensor. (1) A method of switching the read color by switching the color of the monochrome image sensor + light source / filter. (2) A method in which color filters are attached in sequence of three color points on a pixel line of one line of the image sensor. (3) A method in which a reading line for three colors is provided on one chip of the image sensor. (4) Color separation into 3 optical paths with a dichroic prism
A method of reading with a book image sensor.

【０００３】これらの中、（１）の方式は、高速化に不
向きである。（２）の方式では、高画質・高解像度を考
えた場合、画素密度が高くなることから、長尺の密着セ
ンサを使った方式になり、ＣＣＤを複数チップ並べる構
造となる。この場合、チップ間の特性不整合により、読
み取り画像上で各チップの読み取りエリアの境界が目立
ちやすくなるという弱点を持っている。Of these, the method (1) is not suitable for increasing the speed. In the method (2), when considering high image quality and high resolution, the pixel density becomes high, so that the method uses a long contact sensor and has a structure in which a plurality of CCDs are arranged. In this case, there is a weak point that the boundary of the reading area of each chip is likely to be conspicuous on the read image due to the characteristic mismatch between the chips.

【０００４】図１８に光路の一部を示すように、読み取
り光路をダイクロイックプリズムで３光路に色分解し、
３本の白黒ＣＣＤで読み取る（４）の方式では、３本の
イメージセンサの厳密な位置合わせが要求され、調整工
数が多くかかる。As shown in a part of the optical path in FIG. 18, the reading optical path is color-separated into three optical paths by a dichroic prism.
In the method (4) of reading with three black and white CCDs, strict alignment of the three image sensors is required, which requires a lot of adjustment man-hours.

【０００５】それに比べ、（３）の方式は、３ラインの
ＲＧＢの画素列が半導体基板上に作成されているので、
３色のレジストレーションを合わせるための位置合わせ
の手間がいらず、また、各色の読み取りラインが１チッ
プで構成されているので、読み取りエリア内での読み取
り特性の変化点も存在しない。On the other hand, in the method (3), since a 3-line RGB pixel array is formed on the semiconductor substrate,
There is no need for alignment for matching the registrations of the three colors, and since the reading line for each color is composed of one chip, there is no point of change in the reading characteristics within the reading area.

【０００６】しかし、読み取り走査している時に、３ラ
インの読み取りラインが同時刻に原稿面上の同じ位置を
読んでいないため、メモリを使って先行して読んでいる
色の情報を遅延させ、同時刻に同一位置を読み取るよう
なデジタルの補正をする必要が出てくる。However, since the three reading lines do not read the same position on the document surface at the same time during reading and scanning, the memory is used to delay the previously read color information, It becomes necessary to perform digital correction such that the same position is read at the same time.

【０００７】この補正のために必要な高速ＦＩＦＯメモ
リとメモリ制御用の回路にコストがかかり、カラー画像
読取装置を安価に供給しようというした場合のネックと
なる。また、この補正（ギャップ補正）を行うために
は、読み取り位置ズレを読み取り時間ズレに置き換えて
補正しているため、読み取り走査速度が完全に等速度で
あることが前提となっている。このため、メカニズム系
の振動等により走査速度ムラが存在した場合には、局所
的な色ズレが発生する。したがって、メカニズム系の走
査速度の安定性への要求が厳しくなり、高価な走査メカ
ニズム系が必要になる。The high-speed FIFO memory and the memory control circuit required for this correction are costly, which is a bottleneck in the case of inexpensively supplying a color image reading apparatus. Further, in order to perform this correction (gap correction), since the reading position shift is replaced with the reading time shift and the correction is performed, it is premised that the reading scanning speed is completely constant. For this reason, when scanning speed unevenness is present due to vibration of the mechanism system or the like, local color misregistration occurs. Therefore, the requirement for stability of the scanning speed of the mechanism system becomes strict, and an expensive scanning mechanism system is required.

【０００８】また、この方式では、３ラインセンサに同
じ共役長で結像を行っているため、結像レンズの軸上残
存色収差の影響で、原稿がプラテンガラスから浮いた場
合のＲＧＢのＭＴＦの変化の仕方がアンバランスにな
り、細線の尖鋭度がＲＧＢ毎に変わって、黒文字が色付
く問題が発生する。Further, in this method, since the image is formed on the three-line sensor with the same conjugate length, the MTF of RGB when the original is floated from the platen glass due to the influence of the axial residual chromatic aberration of the imaging lens. There is a problem in that the changing method becomes unbalanced, the sharpness of the thin line changes for each RGB, and black characters are colored.

【０００９】この点については、（４）の方式は、図１
８に示すように、３本のイメージセンサ（ＣＣＤ）を独
立にピント調整できることから、ＲＧＢのＭＴＦをバラ
ンス良く調整することができる。Regarding this point, the method of (4) is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, since the three image sensors (CCD) can be independently adjusted in focus, the MTFs of RGB can be adjusted in good balance.

【００１０】また、（３）の方式は、３色で読み取って
いる位置が違うことと、照明効率を上げるためにシャー
プに集光した照明を行っていることから、読み取り原稿
がプラテンガラスから浮いた場合、読み取り色毎の光量
が３色でアンバランスに変化することで、読み取りデー
タのカラーバランスが変化して黄色っぽくなり、見苦し
い画像になる。Further, in the method (3), the read original is floated from the platen glass because the reading positions of the three colors are different and the sharply focused illumination is performed to increase the illumination efficiency. In this case, the light amount of each read color changes unbalanced among the three colors, so that the color balance of the read data changes and becomes yellowish, resulting in an unsightly image.

【００１１】これらの中、３ラインが同時刻に同じ点を
読んでないことに対する対策として、３ラインカラーＣ
ＣＤの３色読み取り画素列間の間隔を縮めるための改善
がなされている。その一つとして、図１９に示すよう
に、３色読み取り画素列の間に、水平方向転送電極を設
けず、３ラインの中心にある画素列の信号を両側の画素
列内を通して読み出す方式が提案されている。この方式
では、隣接するライン間の距離を１〜２ライン分程度ま
で詰めることができる。Among these, as a countermeasure against the fact that 3 lines do not read the same point at the same time, 3 line color C
Improvements have been made to reduce the spacing between the three color read pixel columns of a CD. As one of them, as shown in FIG. 19, a method is proposed in which the horizontal transfer electrodes are not provided between the three-color reading pixel columns and the signal of the pixel column at the center of three lines is read out through the pixel columns on both sides. Has been done. In this method, the distance between adjacent lines can be reduced to about 1 to 2 lines.

【００１２】しかしながら、３ラインの中心にある画素
列の信号を外側の画素列内を通過させて読み出すため
に、通過している読み取りラインに露光されている信号
が若干重畳する現象がある。このため、内側の読み取り
ラインに出力の低いラインを持ってくることは適当でな
い。例えば、ハロゲンランプ照明の場合、光量の小さい
Ｂを中心ラインの読み取り色に持ってくると、外側の画
素列を通過させる間に重畳するノイズ信号とのＳ／Ｎ比
が悪くなる問題がある。However, in order to read the signal of the pixel column at the center of the three lines by passing it through the outer pixel column, there is a phenomenon in which the exposed signal is slightly superimposed on the passing read line. Therefore, it is not appropriate to bring a low output line to the inner reading line. For example, in the case of halogen lamp illumination, if B with a small light quantity is brought to the read color of the center line, there is a problem that the S / N ratio with the noise signal that is superimposed while passing through the outer pixel row becomes worse.

【００１３】しかし、こうした画素列間の距離を短くし
ようとする対策でも、完全に同一ラインの画像情報を同
時に読み取ることにはならず、完全な対策とはならな
い。However, even such a measure for reducing the distance between the pixel columns does not completely read the image information on the same line at the same time, and is not a complete measure.

【００１４】これに対する問題を解決するため、１イメ
ージセンサチップ上に設けた３本の読み取りラインに同
一ラインの画像情報を光学的に３色分解して結像するた
めの提案がされている。In order to solve the problem, a proposal has been made for forming image information by optically separating three lines of image information of the same line into three reading lines provided on one image sensor chip.

【００１５】その一つとして、図２０に示すように、光
源のランプに所望波長域全てを含む白色光源を用い、原
稿からの反射光を結像する結像レンズと受光素子である
白黒３ラインＣＣＤ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（二色性被膜）２層と、全
波長にわたった光を反射させる反射膜の、合計３層の膜
を透明層を介して積層したダイクロイックミラーからな
るビームスプリッタを用いて、平行する３本の光束（Ｒ
ＧＢ）に色分解し、複数の白黒ラインセンサを一体に備
えた撮像素子に受光させる構成のものも提案されている
（特開平３−２０１８６１号）。As one of them, as shown in FIG. 20, a white light source including a desired wavelength region is used for a lamp of a light source, and an image forming lens for forming an image of reflected light from an original and a black and white three line which is a light receiving element. In the optical path with the CCD, two layers of dichroic film (dichroic film) that reflects only a desired wavelength range and a reflective film that reflects light over all wavelengths, a total of three layers, through a transparent layer. Using a beam splitter consisting of dichroic mirrors stacked together, three parallel light beams (R
There has also been proposed a structure in which color separation is performed according to GB) and an image pickup device integrally provided with a plurality of black and white line sensors receives light (Japanese Patent Laid-Open No. 3-201861).

【００１６】また、本発明者によって、上記方式の難点
である、ダイクロイック膜を積層したビームスプリッタ
の色毎の光路差の発生を、レンズの軸上色収差を使って
補正する提案もなされている（特願平５−１１１８１８
号）。また、ダイクロイック膜を介して積層したビーム
スプリッタを白黒ラインセンサと一体化する提案もなさ
れている。ここで、３層の膜は、薄いガラス板にダイク
ロイック膜・反射膜を蒸着して形成したものを、基材の
ガラスの上に貼り合わせ、積層させたものを用いてい
る。Further, the present inventor has proposed to correct the occurrence of the optical path difference for each color of the beam splitter in which the dichroic film is laminated, which is a difficulty of the above method, by using the axial chromatic aberration of the lens ( Japanese Patent Application No. 5-111818
issue). There is also a proposal to integrate a beam splitter laminated via a dichroic film with a monochrome line sensor. Here, as the three-layer film, a film formed by vapor-depositing a dichroic film / reflection film on a thin glass plate is laminated and laminated on the glass substrate.

【００１７】しかし、これらの方式では、原稿ライン上
の読み取ろうとしている点以外の信号光が読み取り画素
列に混入してしまうという、クロストークが発生する懸
念がある。However, in these methods, there is a concern that crosstalk may occur in which signal light other than the point on the document line that is being read is mixed into the read pixel row.

【００１８】すなわち、図２０において、ライン１から
出た白色光のうちのＲは、積層ダイクロイック膜の第２
層に当たって反射され、３ラインの読み取り画素列の中
の中央の画素列に到達するのに対して、ライン２から出
た白色光の中のＢは、積層ダイクロイック膜の第１層に
当たって反射され、３ラインの読み取り画素列の中の中
央の画素列に到達する。このため、ライン１のＲ情報
と、ライン２のＢ情報が混じり合ってしまう。That is, in FIG. 20, R of the white light emitted from the line 1 is the second light of the laminated dichroic film.
B of the white light emitted from line 2 is reflected by hitting the first layer of the laminated dichroic film, while being reflected by the layer and reaching the central pixel line in the read line of 3 lines. The central pixel row of the read pixel rows of 3 lines is reached. Therefore, the R information of the line 1 and the B information of the line 2 are mixed.

【００１９】この対策として、原稿面に近い位置に、図
示のようなスリットを設け、ライン２からの光をカット
してクロストークをなくすようにする必要がある。しか
し、このスリットの開口幅も、調整余裕を考えると１ｍ
ｍ程度の幅は必要となり、このため、クロストークを除
くには、３ラインセンサの画素列間ギャップの大きさ
は、１６ライン分（１６画素分）以上、２０ライン分程
度は必要となる（１６ｄｏｔ／ｍｍの読み取り分解能と
仮定する。）。また、このようにして、ライン間ギャッ
プを大きめにとったセンサは、特殊仕様になってしま
う。As a countermeasure against this, it is necessary to provide a slit as shown in the drawing at a position close to the document surface to cut off the light from the line 2 to eliminate crosstalk. However, considering the adjustment margin, the opening width of this slit is 1 m.
A width of about m is required. Therefore, in order to eliminate crosstalk, the size of the gap between pixel columns of the 3-line sensor needs to be 16 lines (16 pixels) or more and about 20 lines ( Assume a read resolution of 16 dots / mm.). Further, in this way, the sensor having a large line gap has a special specification.

【００２０】こうして、センサのライン間隔が広がる
と、ダイクロイック膜間の透明層の厚さを増やす必要が
あるが、この厚さを２０ライン補正に合わせた場合、３
色間のレジストレーションを良好に１／４ライン程度に
補正しようとすると、透明層の厚さの精度を、厚さに対
して１／８０の精度で作成しなければならない。この透
明層の厚さは元々０．２ｍｍ程度のものなので、研磨に
よって３μｍ程度の調整をせねばならず、この１／８０
の精度は非常に難しいものになる。When the line spacing of the sensor is widened in this manner, it is necessary to increase the thickness of the transparent layer between the dichroic films, but if this thickness is adjusted to 20 line correction, it becomes 3
In order to satisfactorily correct the registration between colors to about 1/4 line, the accuracy of the thickness of the transparent layer must be created with an accuracy of 1/80 of the thickness. Since the thickness of this transparent layer is originally about 0.2 mm, it must be adjusted to about 3 μm by polishing.
The accuracy of will be very difficult.

【００２１】逆に、幅の狭いスリットができてライン間
ギャップが短くなり、補正ライン数を小さくすることが
できたとしても、透明層の厚みが０．１ｍｍ以下になる
と、この薄いガラスに安定してダイクロイック膜を蒸着
することが非常に難しくなる。また、これだけ薄いガラ
スにダイクロイック膜を蒸着するため、反射面の平面度
の点でも、高精細度の読み取りを行うためには不安があ
る。On the contrary, even if a narrow slit is formed and the gap between lines is shortened and the number of correction lines can be reduced, when the thickness of the transparent layer becomes 0.1 mm or less, this thin glass is stable. Then, it becomes very difficult to deposit the dichroic film. Further, since the dichroic film is vapor-deposited on such thin glass, there is a concern in terms of flatness of the reflecting surface for reading with high definition.

【００２２】また、上記のようなスリットを置くこと
で、ランプの照明光束を妨害してしまうことから、照明
効率の低下も問題となる。Further, by arranging the slits as described above, the illumination luminous flux of the lamp is disturbed, so that the reduction of the illumination efficiency becomes a problem.

【００２３】さらに、フルレート／ハーフレートミラー
走査系を組み合せた場合、原稿面の走査中に、センサが
読んでいるラインの位置と、フルレートユニットに固定
されているスリットの相対位置がずれていく現象があ
り、この対策として走査光学系の中の２枚のハーフレー
トミラー間の９０°の角度合わせを厳密に行う必要があ
る。Further, when a full rate / half rate mirror scanning system is combined, the position of the line read by the sensor and the relative position of the slit fixed to the full rate unit are displaced during scanning of the document surface. However, as a countermeasure against this, it is necessary to strictly adjust the angle of 90 ° between the two half rate mirrors in the scanning optical system.

【００２４】一方、特開平３−９６０６３号では、こう
した３層型の３色分光素子の欠点について言及し、２層
型の２色分光素子２枚で３色分解することを提案してい
る。ここの実施例の中では、「ダイクロイック面と反射
面の間にスペーサを設けて、２面の間隔を規制する。」
ことや、「３ラインカラーセンサと組み合せる。」こと
についても述べている。On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 3-96063 mentions the drawbacks of such a three-layer type three-color spectroscopic element and proposes that two two-layer type two-color spectroscopic elements separate three colors. In this embodiment, "a spacer is provided between the dichroic surface and the reflecting surface to regulate the distance between the two surfaces."
And "combined with a 3-line color sensor."

【００２５】しかしながら、３ライン白黒センサでなく
３ラインカラーセンサを使う理由については述べておら
ず、かつ、上記のクロストークの問題について考慮がさ
れていない。なぜなら、その実施例の３本の読み取りラ
イン間ギャップ量１２８μｍでは、後述するようなＲ・
Ｇ間の混色によりクロストークが発生してしまうが、こ
の対策についても述べていない。また、３色分光素子に
よって生じる光路差について考慮しているが、センサ面
を大きく傾けて光路差を補正しようとしているため、セ
ンサ感度が低下する等の副作用が生じる。さらに、提案
された光学系は大型なため、コスト的に不利である。However, the reason why the 3-line color sensor is used instead of the 3-line black-and-white sensor is not described, and the above-mentioned problem of crosstalk is not considered. This is because the gap between the three reading lines of 128 μm in the embodiment is such that R.
Crosstalk occurs due to color mixing between G, but no measures are taken for this. Although the optical path difference caused by the three-color spectroscopic element is taken into consideration, an attempt is made to correct the optical path difference by inclining the sensor surface to a large extent, which causes side effects such as a decrease in sensor sensitivity. In addition, the proposed optical system is large, which is disadvantageous in cost.

【００２６】また、本発明者によって、特願平５−２８
４８６０号において提案された色分散部材を光路中に挿
入し、スペクトル分散された光をセンサ上に形成された
オンチップカラーフィルタと組み合せて読み取るという
方式も提案されている。In addition, Japanese Patent Application No. 5-28 was filed by the present inventor.
A method has also been proposed in which the color dispersion member proposed in No. 4860 is inserted into the optical path and the spectrally dispersed light is read in combination with an on-chip color filter formed on the sensor.

【００２７】この方式では、上記のクロストークの発生
をギャップ間隔の短いセンサを使うことで色分散の幅を
小さくし、さらに、オンチップカラーフィルタの効果に
よって他の波長の光がクロストークとして混入してくる
のを防いでいる。In this system, the width of chromatic dispersion is reduced by using a sensor having a short gap interval to generate the above crosstalk, and light of other wavelengths is mixed as crosstalk due to the effect of the on-chip color filter. It is preventing it from coming.

【００２８】しかし、この方式では、「色分散の広がり
により、解像度が若干低下する。」という問題と、「色
分散の性質により、ＲＧＢの分離幅が異なるので、特殊
な仕様のセンサが必要となる。」という問題が残されて
いる。また、前述した、結像レンズの軸上色収差の問題
も解決できない。However, in this method, the problem that "the resolution is slightly lowered due to the spread of chromatic dispersion" and "the separation width of RGB differs depending on the nature of chromatic dispersion, so that a sensor with special specifications is required. There is still a problem. Further, the above-mentioned problem of axial chromatic aberration of the imaging lens cannot be solved.

【００２９】[0029]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記したよう
な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、小分離幅の３色光束分離を可能にし、スリット
を用いずに読み取りライン間のクロストークの影響を最
小限に抑え、カラーレジストレーション補正精度を向上
させ、かつ、結像レンズの持つ軸上色収差を補正するカ
ラー画像読取装置を提供することである。より具体的に
は、下記のようなことを可能にすることである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and an object thereof is to enable separation of three-color light flux with a small separation width without using a slit. It is another object of the present invention to provide a color image reading apparatus that minimizes the influence of crosstalk between reading lines, improves the accuracy of color registration correction, and corrects the axial chromatic aberration of the imaging lens. More specifically, it is to enable the following.

【００３０】（１）従来の積層型ダイクロイックミラー
方式での光学的カラーレジストレーション補正精度を向
上させ、かつ、従来の積層型ダイクロイックミラー方式
でできなかった小分離幅の光束分離を可能にする。 （２）３色分離光学系からスリットをなくし、従来の積
層型ダイクロイックミラー方式でスリットを併用するこ
とでの問題点を解消すると共に、前述したクロストーク
の影響を最小限に抑える。 （３）結像レンズの持つ軸上色収差を補正する。 （４）汎用のカラーＣＣＤセンサとの組み合せを可能に
する。 （５）３色分離光学系の位置調整を不要にする。 （６）３色分離光学系を小型化して、コストダウンを図
る。(1) The accuracy of optical color registration correction in the conventional laminated dichroic mirror system is improved, and the light flux can be separated with a small separation width which was not possible in the conventional laminated dichroic mirror system. (2) The problem is eliminated by eliminating the slits from the three-color separation optical system and using the slits together in the conventional laminated dichroic mirror system, and at the same time, the influence of the above-mentioned crosstalk is minimized. (3) Correct the axial chromatic aberration of the imaging lens. (4) A combination with a general-purpose color CCD sensor is possible. (5) It becomes unnecessary to adjust the position of the three-color separation optical system. (6) Reduce the cost by downsizing the three-color separation optical system.

【００３１】[0031]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のカラー画像読取装置は、結像光学系によって被読み
取り面上の情報をラインイメージセンサ上に結像させ、
主走査方向をラインイメージセンサの電気的走査により
読み取り、副走査方向をラインイメージセンサへの結像
位置を相対的に移動させて読み取るカラー画像読取装置
において、結像光学系からの結像光線の光路中に２色分
離手段を２組配置して入射光束を３色の光束に分割する
３色分離手段を設け、前記２色分離手段を、ダイクロイ
ック反射面と、これにスペーサにより間隙を設けて配置
された反射面とで構成し、前記ラインイメージセンサと
して、３色分離された中の各々１色の光を選択的に受光
する３ラインカラーイメージセンサを用いた、ことを特
徴とするものである。A color image reading apparatus of the present invention which achieves the above object forms an image of information on a surface to be read on a line image sensor by an image forming optical system,
In a color image reading device that reads the main scanning direction by electrical scanning of a line image sensor and reads the sub-scanning direction by relatively moving an image forming position on the line image sensor, an imaging light beam from an imaging optical system is read. Two sets of two-color separating means are arranged in the optical path to provide a three-color separating means for dividing an incident light beam into three-color light beams, and the two-color separating means is provided with a dichroic reflecting surface and a gap provided by a spacer on the dichroic reflecting surface. And a three-line color image sensor that selectively receives light of one color among the three colors separated, is used as the line image sensor. is there.

【００３２】この場合、３ラインカラーイメージセンサ
の３列の読み取り画素列間の距離を主走査方向の画素間
隔で決まるセンササンプリングピッチの４倍以下にする
ことができる。そして、３ラインカラーイメージセンサ
の３色の読み取り画素列の並び順をＲ・Ｇ・Ｂ又はＧ・
Ｒ・Ｂの並び順にすることができる。In this case, the distance between the three read pixel rows of the three-line color image sensor can be set to 4 times or less than the sensor sampling pitch determined by the pixel interval in the main scanning direction. Then, the arrangement order of the read pixel rows of three colors of the three-line color image sensor is R, G, B or G.
The order of R and B can be set.

【００３３】さらに、上記３色分離手段の各２色分離手
段からの反射色・反射角度の構成を、その構成によって
決まる色毎の光路差が、結像光学系の軸上色収差を補正
するように構成することが、また、３色分離手段により
分割される光束は、互いに平行にシフトされたものであ
ることが望ましい。Further, in the structure of the reflection color and the reflection angle from each of the two-color separating means of the above-mentioned three-color separating means, the optical path difference for each color determined by the structure corrects the axial chromatic aberration of the imaging optical system. It is preferable that the light beams divided by the three-color separation means are shifted in parallel with each other.

【００３４】また、３色分離手段は、３ラインカラーイ
メージセンサのパッケージ封止ガラス上に一体に設ける
ことができる。The three-color separating means can be integrally provided on the package sealing glass of the three-line color image sensor.

【００３５】３色分離手段としては、平行平板ガラスの
上面・下面にダイクロイック反射鏡をコートし、この２
面のダイクロイック反射面にスペーサを挟んでそれぞれ
反射面を対向させるように、反射面を持ったガラス部材
を配置して構成できる。As a means for separating three colors, a dichroic reflecting mirror is coated on the upper and lower surfaces of a parallel plate glass,
A glass member having a reflecting surface may be arranged so that the reflecting surfaces face each other with a spacer interposed between the dichroic reflecting surfaces.

【００３６】そして、３色分離手段の２面のダイクロイ
ック反射面を、Ｂ反射、Ｒ・Ｇ透過のものと、Ｇ・Ｂ反
射、Ｒ透過のもので構成できる。また、Ｇ反射、Ｂ・Ｒ
透過のものと、Ｇ・Ｒ反射、Ｂ透過のものでも構成でき
る。The two dichroic reflecting surfaces of the three-color separating means can be composed of B-reflecting and R / G-transmitting ones and G / B-reflecting and R-transmitting ones. In addition, G reflection, BR
It can be configured with a transparent one, a G / R reflection, and a B transmission.

【００３７】さらに、３ラインカラーイメージセンサの
分光特性として、３色分離手段のＧ出力光と３ラインカ
ラーイメージセンサのＢの分光感度特性の共通部分、及
び、３色分離手段のＢ出力光と３ラインカラーイメージ
センサのＧの分光感度特性の共通部分が小さくなるよう
な分光特性とすることが望ましい。Further, as the spectral characteristics of the 3-line color image sensor, the common part of the G output light of the 3-color separating means and the B spectral sensitivity characteristic of the 3-line color image sensor, and the B output light of the 3-color separating means. It is desirable to set the spectral characteristics such that the common part of the G spectral sensitivity characteristics of the three-line color image sensor becomes small.

【００３８】より具体的に、３色分離手段として、平行
平面ガラスの両面にダイクロイックコートを施した第１
ガラス部材１の周囲に、ダイクロイック面に対向させる
向きに反射面を形成させた第２、第３ガラス部材と、第
１ガラス部材に入射・出射させるための導光路となる第
５、第４ガラス部材を貼り合わせて作成することができ
る。More specifically, as a three-color separating means, a first dichroic coat is applied to both surfaces of a plane-parallel glass.
Second and third glass members having reflection surfaces formed around the glass member 1 so as to face the dichroic surface, and fifth and fourth glass members serving as light guide paths for entering and exiting the first glass member. It can be made by bonding members.

【００３９】このような平行平板ガラスの上面・下面に
ダイクロイック反射鏡をコートしたガラス部材の作成法
として、上面・下面にダイクロイック反射鏡をコートし
た長尺の平行平面ガラスを短冊状に切断することで作成
することができる。As a method for producing a glass member in which the upper and lower surfaces of such parallel flat glass are coated with dichroic reflecting mirrors, a long parallel flat glass whose upper and lower surfaces are coated with dichroic reflecting mirrors is cut into strips. Can be created with.

【００４０】また、別の３色分離手段として、２つの２
色分離手段の直列の配置を、それぞれの入射光束の光軸
を時計回りの方向に偏向させて反射させるようにし、２
つの２色分離手段のダイクロイック反射面が、Ｇ・Ｂ反
射、Ｒ透過のものと、Ｇ・Ｒ反射、Ｂ透過のもので構成
することもできる。As another three-color separating means, two two
The color separation means are arranged in series so that the optical axes of the respective incident light beams are deflected in the clockwise direction and reflected.
The dichroic reflection surfaces of the two two-color separating means may be composed of G / B reflection and R transmission, and G / R reflection and B transmission.

【００４１】さらに、色分離手段として、結像光束が入
射する第１の面、第１ダイクロイック反射面からなる第
２の面、第２ダイクロイック反射面からなる第３の面、
結像光束が出射する第４の面を持つプリズムと、２つの
ダイクロイック反射面に対向させて、スペーサを介し
て、反射面を持つ２つのガラス部材を設けて構成するこ
ともできる。Further, as color separation means, a first surface on which the image-forming light beam is incident, a second surface composed of the first dichroic reflection surface, and a third surface composed of the second dichroic reflection surface,
A prism having a fourth surface from which the image-forming light flux is emitted and two glass members having a reflecting surface may be provided so as to face the two dichroic reflecting surfaces and via a spacer.

【００４２】この場合には、３色分離手段の第４の面側
で３ラインカラーイメージセンサのパッケージ封止ガラ
ス上に一体に設けることができる。In this case, it can be integrally provided on the fourth surface side of the three-color separating means on the package sealing glass of the three-line color image sensor.

【００４３】また、３色分離手段を、３色分離手段への
入射光束の光軸と、３色分離手段からの出射光束の光軸
のなす角度を、直角に対して、結像レンズからの出射光
束の開口角程度傾けるようにすることもできる。In the three-color separating means, the angle formed by the optical axis of the light flux incident on the three-color separating means and the optical axis of the light flux emitted from the three-color separating means is perpendicular to the angle from the imaging lens. It is also possible to incline the aperture angle of the emitted light beam.

【００４４】また、３色分離手段への入射光束の光軸に
対して、３ラインカラーイメージセンサのセンサ面の垂
線を傾けさせ、３色分離手段として、２面にダイクロイ
ック反射面を形成させた平行平板ガラスと、これにそれ
ぞれスペーサを介して対向させた平行平板ガラスの平面
に反射面を形成させたものとから構成し、このダイクロ
イック反射面と反射面の一部を透過面にしたものとする
こともできる。Further, the vertical line of the sensor surface of the three-line color image sensor is inclined with respect to the optical axis of the incident light beam to the three-color separating means, and two dichroic reflecting surfaces are formed as the three-color separating means. It is composed of a parallel plate glass and a parallel plate glass with a reflecting surface formed on the flat surface of the parallel plate glass facing each other via a spacer, and this dichroic reflecting surface and a part of the reflecting surface are made to be a transmitting surface. You can also do it.

【００４５】[0045]

【作用】本発明においては、結像光学系からの結像光線
の光路中に２色分離手段を２組配置して入射光束を３色
の光束に分割する３色分離手段を設け、２色分離手段
を、ダイクロイック反射面と、これにスペーサにより間
隙を設けて配置された反射面とで構成し、ラインイメー
ジセンサとして、３色分離された中の各々１色の光を選
択的に受光する３ラインカラーイメージセンサを用いた
ので、次のような作用効果が得られる。In the present invention, two sets of two-color separating means are arranged in the optical path of the image-forming light beam from the image-forming optical system to provide the three-color separating means for dividing the incident light beam into three-color light beams. The separating means is composed of a dichroic reflecting surface and a reflecting surface arranged with a gap therebetween by a spacer, and as a line image sensor, selectively receives light of each one of the three colors separated. Since the 3-line color image sensor is used, the following effects can be obtained.

【００４６】（１）従来型は、３色分離手段が３層型の
ため、０．１ｍｍ以上の薄いガラス板の両面にダイクロ
イック反射面と反射面を形成していたため、平面度が悪
く、またガラス板が０．１ｍｍ以下の厚さにできないた
め、光路の分離幅が大きく、カラーレジストレーション
補正精度が十分にとれなかったが、本発明では、２層型
にしたため、ガラス平面上にダイクロイック反射面、反
射面を形成することで、各面の平面精度を向上させるこ
とができる。また、この構成にしたことで、スペーサ
は、単に２色のミラーを隔てるだけの役割になるので、
０．１ｍｍ以下の薄いものにすることができ、光束分離
幅が狭いので、分離量の精度が高くできる。(1) In the conventional type, since the three-color separating means is a three-layer type, the dichroic reflection surface and the reflection surface are formed on both surfaces of a thin glass plate of 0.1 mm or more, so the flatness is poor and Since the glass plate cannot have a thickness of 0.1 mm or less, the separation width of the optical path is large, and the color registration correction accuracy cannot be sufficiently obtained. However, in the present invention, since it is a two-layer type, it is dichroic reflection on the glass flat surface. By forming the surface and the reflecting surface, the plane accuracy of each surface can be improved. Also, with this configuration, the spacer simply serves to separate the two color mirrors from each other.
Since the thickness can be made as thin as 0.1 mm or less and the light beam separation width is narrow, the accuracy of the separation amount can be increased.

【００４７】（２）３色分離された中の各々１色の光を
選択的に受光する３ラインカラーイメージセンサとし
て、センサ上にオンチップカラーフィルタを設けた３ラ
インカラーセンサを用い、これと上記３色分離手段とを
組み合せることで、３色分離手段で発生するクロストー
クをオンチップカラーフィルタによりカットすることが
できる。また、３ライン間隔の狭いものとすることで、
オンチップカラーフィルタでカットしきれなかったクロ
ストークの影響を最小限にすることができ、また、上記
（１）のスペーサをより薄いものにすることができる。(2) A 3-line color image sensor having an on-chip color filter on the sensor is used as a 3-line color image sensor for selectively receiving light of one color among the three colors. By combining with the above-mentioned three-color separating means, the crosstalk generated in the three-color separating means can be cut by the on-chip color filter. In addition, by narrowing the interval between 3 lines,
It is possible to minimize the influence of crosstalk that cannot be completely cut by the on-chip color filter, and it is possible to make the spacer of (1) thinner.

【００４８】（３）２層の２色分離手段を２つ組み合せ
ることで、故意に色ごとの光路差を発生させ、結像レン
ズの軸上残存色収差を相殺補正することができる。 （４）上記（１）のスペーサが０．１ｍｍ以下の厚さで
も任意に厚さに設定できるので、汎用３ラインカラーイ
メージセンサに合わせて３色レジストレーションを補正
することができる。 （５）３ラインカラーイメージセンサに一体化させるこ
とで、調整の手間を不要にすることができる。 （６）ダイクロイック反射面の面積を小さくすること
で、コストを下げることができる。(3) By combining two two-layer two-color separation means, it is possible to intentionally generate an optical path difference for each color, and cancel the axial residual chromatic aberration of the imaging lens. (4) Since the spacer of (1) above can be arbitrarily set to a thickness of 0.1 mm or less, the three-color registration can be corrected in accordance with the general-purpose three-line color image sensor. (5) By integrating the three-line color image sensor, it is possible to eliminate the need for adjustment. (6) The cost can be reduced by reducing the area of the dichroic reflecting surface.

【００４９】[0049]

【実施例】以下、本発明のカラー画像読取装置をいくつ
かの実施例に基づいて説明する。 〔実施例１〕図１に第１の実施例の要部の断面図を示
し、本発明による３色分光素子１を３ラインカラーＣＣ
Ｄセンサ２の上に設けたものである。また、図２に３色
分光素子１の構成と光路を示す図を、図３に拡大光路図
を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The color image reading apparatus of the present invention will be described below based on several embodiments. [Embodiment 1] FIG. 1 is a cross-sectional view of the main part of the first embodiment.
It is provided on the D sensor 2. Further, FIG. 2 is a diagram showing the configuration and optical path of the three-color spectroscopic element 1, and FIG. 3 is an enlarged optical path diagram.

【００５０】後記に詳述するように、３色分光素子１
は、５つのガラス部材１１〜１５からなり、その中、中
央の第１ガラス部材１１は両面が平行で、それらの面に
第１ダイクロイック膜３及び第２ダイクロイック膜４が
設けられ、これらのダイクロイック膜３、４と対向して
薄い空気層７、８を介して第２ガラス部材１２、第３ガ
ラス部材１３が配置され、また、第１ガラス部材１１の
両側に密着して第４ガラス部材１４、第５ガラス部材１
５が配置されており、これらガラス部材１１〜１５を組
み合わせたブロックの断面は、図示のように長方形にな
っている。そして、第２ガラス部材１２、第３ガラス部
材１３のダイクロイック膜３、４に対向する面には、そ
れぞれ第２反射膜６、第１反射膜５が設けられている。As will be described in detail later, the three-color spectroscopic element 1
Is composed of five glass members 11 to 15, in which the first glass member 11 at the center has both surfaces parallel to each other, and the first dichroic film 3 and the second dichroic film 4 are provided on those surfaces. The second glass member 12 and the third glass member 13 are arranged so as to face the films 3 and 4 through the thin air layers 7 and 8, and the fourth glass member 14 is closely attached to both sides of the first glass member 11. , 5th glass member 1
5 are arranged, and the cross section of the block in which these glass members 11 to 15 are combined has a rectangular shape as illustrated. Then, a second reflection film 6 and a first reflection film 5 are provided on the surfaces of the second glass member 12 and the third glass member 13 facing the dichroic films 3 and 4, respectively.

【００５１】いま、図２に示すように、第１ダイクロイ
ック面３をＢ（ブルー）反射面３、第２ダイクロイック
面４をＢ・Ｇ（グリーン）反射面４とすると、図示しな
い結像レンズを経た入射光線Ｌは、第５ガラス部材１５
に入射し、第５ガラス部材１５と第１ガラス部材１１の
境界をそのまま通過して、第１ガラス部材１１に入り、
次に、Ｂのみ反射する第１ダイクロイック反射面３に当
たり、Ｂ光線とＧ・Ｒ光線に分離される。Ｇ・Ｒ光線
は、一旦空気層７に出た後、第３ガラス部材１３の第１
反射面５で反射され、再び第１ガラス部材１１に戻る。
この際、Ｂ光線とＧ・Ｒ光線は相互に平行にシフトされ
る。次に、Ｂ光線とＧ・Ｒ光線は、第１ガラス部材１１
の中を進み、Ｂ・Ｇを反射する第２ダイクロイック反射
面４に当たり、ＢとＧを反射する。Ｒ光線のみ第２ダイ
クロイック反射面４を通過して、一旦空気層８に出た
後、第２ガラス部材１２の第２反射面６に当たって反射
され、再び第１ガラス部材１１に戻る。この過程でＧ・
Ｒ光線はＧとＲの光線に分離され、３色の平行にシフト
された光線となって第１ガラス部材１１の中を進み、そ
のまま第４ガラス部材１４の中に入射して行く。最後
に、この第４ガラス部材１４を出射して、その下にある
３ラインカラーＣＣＤセンサ２の対応するオンチップカ
ラーフィルタ２０上に結像される。As shown in FIG. 2, assuming that the first dichroic surface 3 is the B (blue) reflecting surface 3 and the second dichroic surface 4 is the BG (green) reflecting surface 4, an imaging lens (not shown) is formed. The incident light ray L that has passed through the fifth glass member 15
Incident on the first glass member 11 and passes through the boundary between the fifth glass member 15 and the first glass member 11 as it is,
Next, it hits the first dichroic reflecting surface 3 that reflects only B, and is separated into B rays and GR rays. The G and R rays are first emitted to the air layer 7, and then the first rays of the third glass member 13 are emitted.
It is reflected by the reflecting surface 5 and returns to the first glass member 11 again.
At this time, the B ray and the GR rays are shifted parallel to each other. Next, the B and G / R rays are transmitted through the first glass member 11
And hits the second dichroic reflecting surface 4 which reflects B and G, and reflects B and G. Only the R ray passes through the second dichroic reflecting surface 4 and once exits the air layer 8. Then, the R ray hits the second reflecting surface 6 of the second glass member 12, is reflected, and returns to the first glass member 11 again. G ・
The R ray is separated into G and R rays, becomes a ray shifted in parallel to three colors, travels in the first glass member 11, and enters the fourth glass member 14 as it is. Finally, the fourth glass member 14 is emitted and an image is formed on the corresponding on-chip color filter 20 of the 3-line color CCD sensor 2 located therebelow.

【００５２】なお、このように３ラインカラーＣＣＤセ
ンサ２と組み合わされた３色分光素子１は、図示してい
ない結像レンズからの結像光束を受けるように配置さ
れ、読み取られる原稿に対し、この読み取り系を相対的
に副走査方向に移動させ、主走査方向を３ラインカラー
ＣＣＤセンサ２の電気的走査により読み取り、副走査方
向の読み取りは、３ラインカラーＣＣＤセンサ２への結
像位置の相対的移動により行う。The three-color spectroscopic element 1 thus combined with the three-line color CCD sensor 2 is arranged so as to receive the image-forming light flux from the image-forming lens (not shown), and The reading system is relatively moved in the sub-scanning direction, and the main scanning direction is read by electrical scanning of the 3-line color CCD sensor 2. The reading in the sub-scanning direction is performed at the image forming position on the 3-line color CCD sensor 2. Performed by relative movement.

【００５３】ところで、図３に示すように、第１ガラス
部材１１中を進む入射光線Ｌに対して第１ダイクロイッ
ク反射面３が例えば６７．５°の角度で設けられている
と、入射した白色光Ｌはこの反射面３で反射するＢ光線
と透過するＧとＲの光線とに分離される。このダイクロ
イック面３で反射されるＢ光線は、入射光線Ｌに対して
４５°の方向に反射される。透過したＧとＲの光線は、
ガラス媒質１１から空気層７に出ることで屈折され、そ
の後ダイクロイック反射面３に平行に設けられた反射面
５によって反射され、再びダイクロイック面３を透過し
て、ガラス媒質１１に入る。この時、ＧとＲの光線は、
Ｂの光線に対して光束の位置が、 sin(67.5°) ×２×ｄ× tan｛ sin^-1 (ｎ・sin(90°-6
7.5 °) ｝＝１．３０×ｄ だけ平行にシフトすることになる。この時、ｄはダイク
ロイック反射面３と反射面５の間の距離で、ｎはガラス
１１の屈折率で、ここでは簡単に１．５で計算した。By the way, as shown in FIG. 3, when the first dichroic reflecting surface 3 is provided at an angle of, for example, 67.5 ° with respect to the incident light ray L traveling through the first glass member 11, the incident white light is incident. The light L is separated into B rays reflected by the reflecting surface 3 and G rays and R rays transmitted therethrough. The B ray reflected by the dichroic surface 3 is reflected in the direction of 45 ° with respect to the incident ray L. The transmitted G and R rays are
The glass medium 11 is refracted by coming out of the air layer 7 and then reflected by the reflecting surface 5 provided in parallel to the dichroic reflecting surface 3, and again passes through the dichroic surface 3 to enter the glass medium 11. At this time, the rays of G and R are
The position of the luminous flux for the ray of B is sin (67.5 °) × 2 × d × tan {sin ^-1 (n ・ sin (90 ° -6
7.5 °)} = 1.30 × d will be shifted in parallel. At this time, d is the distance between the dichroic reflecting surface 3 and the reflecting surface 5, and n is the refractive index of the glass 11, which is simply calculated here as 1.5.

【００５４】また、ここで、ＧとＲの光線は、Ｂの光線
に対して、大回りになるため、 ２×ｄ÷ cos｛ sin^-1 (ｎ・sin(90°-67.5 °) ｝−
１．３０×ｄ÷tan(67.5°) ÷ｎ ＝２．４４×ｄ−０．３６×ｄ＝２．０８×ｄ の光路差が発生する。Here, since the G and R rays are large rounds with respect to the B ray, 2 × d ÷ cos {sin ⁻¹ (n · sin (90 ° -67.5 °)} −
An optical path difference of 1.30 × d ÷ tan (67.5 °) ÷ n = 2.44 × d−0.36 × d = 2.08 × d occurs.

【００５５】こうして、Ｂの光線に対して平行シフトさ
れたＧとＲの光線は、次のダイクロイック反射面４に入
射する。この面４では、ＧとＢが反射され、Ｒのみ透過
する。ここで、このダイクロイック反射面４は、後述の
ように、平行平板ガラスの両面にダイクロイック膜４を
蒸着したもので、第１ダイクロイック反射面３に平行に
なっている。したがって、ここまでに分離されてなかっ
たＧの光線とＲの光線の間に、前述のＢとＧ・Ｒとの間
と同じ量の光束のシフトと光路の差が発生する。Thus, the G and R rays parallel-shifted with respect to the B ray enter the next dichroic reflecting surface 4. On this surface 4, G and B are reflected and only R is transmitted. Here, the dichroic reflecting surface 4 is formed by vapor-depositing the dichroic film 4 on both surfaces of the parallel flat plate glass as described later, and is parallel to the first dichroic reflecting surface 3. Therefore, the same amount of light beam shift and optical path difference as that between B and G · R occurs between the G and R rays that have not been separated so far.

【００５６】こうして、Ｇ・Ｒ・Ｂの３本の平行光束
は、１．３０×ｄずつお互いにシフトされた光束に分割
される。これらの光束は、この３色分光素子１の直下に
設けられた３ラインカラーＣＣＤセンサ２に入射する。Thus, the three parallel light fluxes of G, R and B are split into light fluxes shifted by 1.30 × d. These light fluxes enter a three-line color CCD sensor 2 provided directly below the three-color spectroscopic element 1.

【００５７】ここで、３ラインカラーＣＣＤセンサ２と
して、ライン間距離が２８μｍ（１４μｍの画素とする
と、２ライン分のギャップ）のものを使うとすると、前
記ダイクロイック反射面３、４と反射面５、６の距離ｄ
を２１．５μｍとすればよい。この２８μｍという数字
は、画素内転送方式を使った既製品のセンサの数字であ
る。Assuming that the 3-line color CCD sensor 2 has an interline distance of 28 μm (a pixel has a gap of 2 lines for 14 μm), the dichroic reflection surfaces 3 and 4 and the reflection surface 5 are used. , The distance of 6 d
Is 21.5 μm. The number of 28 μm is the number of an off-the-shelf sensor that uses the intra-pixel transfer method.

【００５８】ここで、図４に示すように、ダイクロイッ
ク反射面３、４と反射面５、６が対向してそれらの間に
薄い空気層７、８を形成するために、両端にスペーサ１
６、１６が設けられており、その厚みを調整することに
よって、任意のライン間距離の３ラインカラーセンサに
対応させることができる。この時、ライン間距離の補正
精度を１／４ラインとすると、このスペーサ１６の厚さ
を±１／８の精度で作ればよい。この場合、厚さに対す
る公差の比率が少ないので、厚さに対する±１／８の精
度は容易に達成できる。Here, as shown in FIG. 4, in order to form the thin air layers 7 and 8 between the dichroic reflecting surfaces 3 and 4 and the reflecting surfaces 5 and 6 facing each other, the spacers 1 are formed at both ends.
6 and 16 are provided, and by adjusting the thickness thereof, it is possible to correspond to a 3-line color sensor having an arbitrary interline distance. At this time, if the correction accuracy of the distance between lines is 1/4 line, the thickness of the spacer 16 may be made with an accuracy of ± 1/8. In this case, since the ratio of the tolerance to the thickness is small, the accuracy of ± 1/8 to the thickness can be easily achieved.

【００５９】既存の３色分光素子に使われている薄いガ
ラス板の両面にダイクロイック膜を形成する方法では、
このライン補正精度を得るのは難しい。元々前述のクロ
ストーク防止のため、３色分光素子とスリットを組み合
せて３色を完全に分離するために、３ライン分離幅を大
きく２０ライン分以上とる必要があり、薄いガラス板の
ガラス厚でこの分離幅を前述のように１／８０の精度に
抑制するのは、非常に難しい（１／８０＝１／４÷２
０）。また、逆に、ガラス厚が薄くなった場合、このガ
ラス板上にダイクロイック膜を蒸着で形成するのは非常
に難しくなり、また、蒸着した際にガラス板が蒸着膜の
応力で歪んでしまう。In the method of forming dichroic films on both sides of a thin glass plate used in an existing three-color spectroscopic element,
It is difficult to obtain this line correction accuracy. Originally, in order to prevent the above-mentioned crosstalk, in order to completely separate the three colors by combining the three-color spectroscopic element and the slit, it is necessary to make the three-line separation width large for 20 lines or more. It is very difficult to suppress this separation width to 1/80 accuracy as described above (1/80 = 1/4/2).
0). On the contrary, when the glass thickness becomes thin, it becomes very difficult to form a dichroic film on this glass plate by vapor deposition, and the glass plate is distorted by the stress of the vapor deposition film when vapor deposition.

【００６０】図５に本発明の３色分光素子１のガラスブ
ロックの構成を示す。両面にダイクロイック膜３、４を
施した第１ガラス部材１１の周囲に４つのガラス部材１
２〜１５を貼り合わす。この中、第２、第３ガラス部材
１２、１３は、ダイクロイック面３、４に対向させる反
射面５、６を形成するのがその役割であり、第１ガラス
部材１１のダイクロイック面３、４と対向する面に反射
膜５、６が設けられている。そして、このダイクロイッ
ク面３、４と反射面５、６の間の両端に図のようなスペ
ーサ１６が配置され、２つの面の間隔を所望の距離に保
たせる。また、第４、第５ガラス部材１４、１５は、３
色分光素子１に入射・出射する光束を入射面・出射面に
垂直に入射させる役割をするもので、第４ガラス部材１
４の入射面、第５ガラス部材１５の出射面は、それぞれ
光軸と垂直になっている。ガラス部材１４、１５とガラ
ス部材１１が接触する面は、光線が屈折や乱反射を受け
ないように面が処理され、光学接着剤で貼り合わされ
る。FIG. 5 shows the structure of the glass block of the three-color spectroscopic element 1 of the present invention. Four glass members 1 are provided around the first glass member 11 having the dichroic films 3 and 4 on both sides.
2 to 15 are pasted together. Among them, the second and third glass members 12 and 13 have the role of forming the reflecting surfaces 5 and 6 facing the dichroic surfaces 3 and 4, and the dichroic surfaces 3 and 4 of the first glass member 11 are the same. Reflective films 5 and 6 are provided on the surfaces facing each other. Then, spacers 16 as shown in the drawing are arranged at both ends between the dichroic surfaces 3 and 4 and the reflecting surfaces 5 and 6 so that the distance between the two surfaces can be maintained at a desired distance. Also, the fourth and fifth glass members 14, 15 are 3
The fourth glass member 1 plays a role of causing a light beam entering and exiting the color spectroscopic element 1 to enter the entrance surface and the exit surface vertically.
The entrance surface of No. 4 and the exit surface of the fifth glass member 15 are perpendicular to the optical axis. The surfaces of the glass members 14 and 15 that come into contact with the glass member 11 are treated so that light rays are not refracted or diffusely reflected, and are bonded together with an optical adhesive.

【００６１】ガラス部材１４とガラス部材１２の間の
面、ガラス部材１５とガラス部材１３の間の面は、他の
面を精度よく貼り合わせた場合に、角度で±１０分程度
の不整合を生じるが、タール等のフレキシブルな素材で
間を埋めることで、この不整合を吸収し、固定する。The surface between the glass member 14 and the glass member 12 and the surface between the glass member 15 and the glass member 13 are misaligned by about ± 10 minutes in angle when the other surfaces are bonded accurately. Although it occurs, by filling the gap with a flexible material such as tar, this mismatch is absorbed and fixed.

【００６２】ここで、両面にダイクロイック膜３、４施
した第１ガラス部材１１の作成方法を図６に示す。長尺
の平行平板ガラス１７の両面にダイクロイック膜３、４
を施したものを、図示の切断面のように切断すること
で、第１ガラス部材１１を一度に数個作ることができ
る。このように、元々面精度の高い平行平板ガラス１７
を使うことによって、２つのダイクロイック面３、４を
精度高く製作することができる。Here, FIG. 6 shows a method of forming the first glass member 11 having the dichroic films 3 and 4 on both surfaces. Dichroic films 3 and 4 on both sides of a long parallel flat glass plate 17.
The first glass member 11 can be produced several times at a time by cutting the product subjected to the step as shown in the drawing. In this way, the parallel flat plate glass 17 having originally high surface accuracy
By using, the two dichroic surfaces 3 and 4 can be manufactured with high precision.

【００６３】ところで、このような３色分光素子１を用
いる場合、従来の問題点でも述べたように、原稿上の異
なる読み取りラインからの読み取ろうとする色以外の光
がクロストークを起こしてしまう。この様子を図７に示
す。図２０と同様、原稿上の異なるラインのライン１と
ライン２を発した光は、図７に示す光路をたどり、ライ
ン１から発したＧ光と、ライン２から発したＢ光が、Ｃ
ＣＤ２上の同じ読み取りラインＧに結像してしまう。こ
こで、ＣＣＤ２の３ラインの各読み取りラインに、各々
の読み取り色を読み取るためのオンチップカラーフィル
タ２０を設けておくことで、クロストークとして入って
くる雑音光をブロックすることができる。図７では、読
み取ろうとするライン以外のライン２から入ってきたＢ
光を、Ｇライン上のＧフィルタでブロックすることがで
きる。By the way, when such a three-color spectroscopic element 1 is used, as described in the conventional problem, light other than the color to be read from different reading lines on the original causes crosstalk. This is shown in FIG. As in the case of FIG. 20, the lights emitted from different lines 1 and 2 on the original document follow the optical path shown in FIG. 7, and the G light emitted from the line 1 and the B light emitted from the line 2 are C
An image is formed on the same reading line G on CD2. Here, by providing an on-chip color filter 20 for reading each reading color on each of the three reading lines of the CCD 2, it is possible to block noise light that comes in as crosstalk. In FIG. 7, B input from line 2 other than the line to be read
Light can be blocked with a G filter on the G line.

【００６４】この際に、このブロックの効果は、３ライ
ンカラーＣＣＤセンサ２上のオンチップフィルタ２０の
図８に示す各読み取りラインの分光特性のように、Ｒと
Ｇ、ＢとＧの間に存在する若干の混色のため、完全なも
のではない。この混色の中、特にＲとＧの混色は、人間
の目の分光特性にセンサの分光特性を近づけるためにや
むを得ないものである。At this time, the effect of this block is between R and G and between B and G like the spectral characteristic of each reading line of the on-chip filter 20 on the 3-line color CCD sensor 2 shown in FIG. Not perfect due to some color mixture present. Among the mixed colors, the mixed color of R and G is unavoidable in order to bring the spectral characteristics of the sensor close to the spectral characteristics of human eyes.

【００６５】しかし、３ラインカラーＣＣＤセンサ２と
して、前述したように、画素内転送方式を使い、読み取
りライン間ギャップを縮めたものを使えば、結像レンズ
の収差により生じるボケとして隣接ライン間にクロスト
ークが存在しているので、この混色によるクロストーク
は目立たない。However, if the 3-line color CCD sensor 2 that uses the intra-pixel transfer system and the gap between the reading lines is reduced as described above, blurring between adjacent lines will occur as blurring caused by aberration of the imaging lens. Since crosstalk exists, the crosstalk due to this color mixture is inconspicuous.

【００６６】また、互いに混色のないＲとＢを３ライン
カラーＣＣＤセンサ２の３ラインの離れた両側に配置し
ておくと、最もライン間距離が離れ、クロストークの影
響が目立つはずの両端の読み取りラインの間の干渉を防
止することができる。If R and B, which do not mix colors with each other, are arranged on both sides of the three lines of the three-line color CCD sensor 2 apart from each other, the distance between the lines becomes the largest and the influence of crosstalk should be noticeable. Interference between read lines can be prevented.

【００６７】ところで、こうして２つの２層面によって
３色に分離すると、前述したように、３色間で光路の差
が生じ、軸上の色収差が発生する。一方、入射光線Ｌを
与える図示していない結像レンズ自体にも、補正しきれ
なかった軸上色収差が残っている。図９に結像レンズの
軸上色収差の補正の様子を示す。単レンズの場合、波長
による屈折率の差によって、図９（ａ）に示すように、
波長の短いＢの光がより手前に結像する色収差を持って
いる。これは、図１０に示すように、ガラスの屈折率
が、波長が短くなる程大きくなる性質に基づいている。
この収差を補正するために、波長による屈折率の差の小
さい（色分散の小さい）凸レンズ（例えば、図１０のＢ
Ｋ７からなる）を、波長による屈折率の差の大きい（色
分散の大きい）凹レンズ（例えば、図１０のＦ２からな
る）と組み合せて、軸上色収差の補正を行うことが一般
に行われている。この２つのレンズのパワー配分によっ
て収差補正量が決まる。By the way, when the three colors are separated by the two two-layer surfaces in this way, as described above, a difference in optical path occurs between the three colors, and axial chromatic aberration occurs. On the other hand, the uncorrected axial chromatic aberration also remains in the imaging lens itself (not shown) that gives the incident light ray L. FIG. 9 shows how the axial chromatic aberration of the imaging lens is corrected. In the case of a single lens, due to the difference in the refractive index depending on the wavelength, as shown in FIG.
It has chromatic aberration in which B light having a short wavelength is imaged further toward the front. This is based on the property that the refractive index of glass increases as the wavelength decreases, as shown in FIG.
In order to correct this aberration, a convex lens with a small difference in refractive index depending on wavelength (small chromatic dispersion) (for example, B in FIG. 10) is used.
It is common practice to correct the axial chromatic aberration by combining a lens (made of K7) with a concave lens (made of F2 in FIG. 10) having a large difference in refractive index depending on wavelength (large chromatic dispersion). The aberration correction amount is determined by the power distribution of these two lenses.

【００６８】この際、色分散の大きいガラスは、図１０
の例に示すように、色分散の小さいガラスに比べて、屈
折率変化カーブの傾きが短波長になる程急峻になる傾向
を強く持っている。このため、色分散の大きい凹レンズ
のパワーを相対的に増やして行く過程で、ＧとＲの結像
位置が、図９（ｂ）→図９（ｃ）→図９（ｄ）→図９
（ｅ）と徐々に近づいて行く程度なのに対して、Ｂの結
像位置は急激に動き、図９（ａ）では、｛Ｂ−Ｇの結像
点の距離｝＞｛Ｇ−Ｒの結像点の距離｝の関係だったの
が、図９（ｂ）では、｛Ｂ−Ｇの結像点の距離｝＝｛Ｇ
−Ｒの結像点の距離｝となり、図９（ｃ）では、Ｂの結
像点がＲとＧの中間に位置し、図９（ｄ）では、ＢとＲ
が重なり、図９（ｅ）では、Ｂの結像点がＲよりもレン
ズから遠ざかる。通常は、ＲＧＢが最も近づく図９
（ｃ）や図９（ｄ）付近の設定に結像レンズは設計され
ている。At this time, the glass having a large color dispersion is shown in FIG.
As shown in the above example, the inclination of the refractive index change curve has a strong tendency to become steeper as the wavelength becomes shorter than that of glass having a small chromatic dispersion. Therefore, in the process of relatively increasing the power of the concave lens having large chromatic dispersion, the image forming positions of G and R are changed as shown in FIG. 9 (b) → FIG. 9 (c) → FIG. 9 (d) → FIG.
9B, the image forming position of B moves rapidly, and in FIG. 9A, {distance of image forming point of B−G}> {image forming of G−R> The relationship of the distance of the point} is that the distance of the image forming point of BG = {G in FIG. 9B.
−R distance of image forming point}, the image forming point of B is located between R and G in FIG. 9C, and B and R in FIG. 9D.
Overlap each other, and in FIG. 9E, the image forming point of B is farther from the lens than R is. Normally, RGB comes closest to FIG.
The imaging lens is designed in the settings near (c) and FIG. 9 (d).

【００６９】ここで、この軸上色収差補正の中間過程で
ある図９（ｂ）の設定にしておけば、｛Ｂ−Ｇの結像点
の距離｝＝｛Ｇ−Ｒの結像点の距離｝となり、なおか
つ、レンズからの結像点の距離は、Ｒ＞Ｇ＞Ｂとなる。
この設定は、前述の２層の反射膜を２つ組み合せた３色
分光素子１の軸上色収差の性質を丁度打ち消し合うもの
である。Here, if the setting of FIG. 9B which is an intermediate process of the axial chromatic aberration correction is made, {distance of image point of B-G} = {distance of image point of G-R} } And the distance of the image formation point from the lens is R>G> B.
This setting exactly cancels the properties of the axial chromatic aberration of the three-color spectroscopic element 1 in which the two reflecting films of two layers are combined.

【００７０】また、前記の３色分光素子１によって発生
する軸上色収差の量は、入射光線Ｌに対する反射光線の
傾きを変化させることで、調整することができる。図１
１にその調整の様子を示す。ここで、横軸は、入射光線
Ｌと反射面３の垂線のなす角度にとっている。縦軸は、
３色の分離シフト量を２８μｍと一定にした場合の軸上
色収差の量である。このように、３色分光素子１の角度
設定によって、結像レンズの軸上色収差の補正量を調整
することができる。以上の構成により、前記目的を達成
した３色分光素子１を提供することができる。The amount of axial chromatic aberration generated by the three-color spectroscopic element 1 can be adjusted by changing the inclination of the reflected ray with respect to the incident ray L. FIG.
Figure 1 shows the adjustment process. Here, the horizontal axis represents the angle formed by the incident ray L and the perpendicular of the reflecting surface 3. The vertical axis is
This is the amount of axial chromatic aberration when the separation shift amount for the three colors is fixed at 28 μm. In this way, the correction amount of the axial chromatic aberration of the imaging lens can be adjusted by setting the angle of the three-color spectroscopic element 1. With the above configuration, it is possible to provide the three-color spectroscopic element 1 that achieves the above object.

【００７１】〔実施例２〕実施例１では、３ラインカラ
ーＣＣＤセンサ２の並び順を、Ｒ・Ｇ・Ｂの順とした
が、軸上色収差がこの順番となった場合、図９（ｂ）の
ように、軸上色収差量が弱めに補正された結像レンズと
組み合せるため、ＢからＲまでのレンズの色収差の量
が、図９（ｃ）に比べて大きくなる。このため、結像レ
ンズの軸上色収差が大きい場合には、３色分光素子１の
軸上色収差量で相殺しきれない場合がある。[Embodiment 2] In the embodiment 1, the arrangement order of the three-line color CCD sensor 2 is the order of R, G, B, but when the axial chromatic aberration is in this order, FIG. 9), the amount of chromatic aberration of the lenses from B to R becomes larger than that in FIG. 9C because the lens is combined with an imaging lens in which the amount of axial chromatic aberration is weakly corrected. Therefore, when the axial chromatic aberration of the imaging lens is large, the axial chromatic aberration amount of the three-color spectroscopic element 1 may not be able to cancel it.

【００７２】この場合ＣＣＤの画素列の並び順を変え
て、３色分光素子１による３ラインの分離の順番を変え
ることで、収差補正量をより小さくすることができる。
ここで、図９（ｃ）の結像レンズの色収差が小さい場合
を考えると、これと３色分解素子１の軸上色収差量を相
殺させようとすると、以下の２点の問題が起こる。In this case, the aberration correction amount can be further reduced by changing the arrangement order of the pixel rows of the CCD and changing the order of separating the three lines by the three-color spectroscopic element 1.
Here, considering the case where the chromatic aberration of the imaging lens of FIG. 9C is small, when the amount of axial chromatic aberration of the three-color separation element 1 is canceled out, the following two problems occur.

【００７３】（１）ＧとＲが３ラインの両端にある場
合、クロストークの影響が大きくなる（この２色は、分
光特性上、混色を大きくする必要があるので、離れた位
置に置きたくない。）。 （２）画素内転送型のセンサの場合、３ラインの中央の
画素列の信号電荷の読み出し時に、他の色の読み取り画
素列内を通過させる。このとき、他色の画素列を通過中
に露光を受ける影響で、他の色の信号が混じってしまう
現象が起きる。この影響で、読み取り光量が小さく信号
電荷の比較的少ないＢを中央の画素列とすると、読み取
り光量の大きい他の２色の画素内を通過する際に、Ｒや
Ｇの信号が混入する割合が大きくなってしまう。(1) When G and R are at both ends of the three lines, the influence of crosstalk becomes large (these two colors need to have a large color mixture due to their spectral characteristics, so they should be placed at distant positions. Absent.). (2) In the case of an intra-pixel transfer type sensor, when the signal charges of the central pixel row of three lines are read out, they pass through the reading pixel row of another color. At this time, a phenomenon occurs in which signals of other colors are mixed under the influence of being exposed to light while passing through the pixel columns of other colors. Under this influence, if B having a small amount of reading light and a relatively small amount of signal charges is set to the central pixel row, the ratio of R and G signals mixed in when passing through pixels of other two colors having a large reading light amount. It gets bigger.

【００７４】この２点から、図９（ｃ）のレンズと組み
合わす３ラインの色の並び順は好ましくない。そこで、
Ｂの読み取りラインを３ラインの中央に位置させない構
成として、結像レンズの軸上色収差が図９（ｅ）の場合
と組み合せる場合がある。この場合、図１２に示すよう
に、第１ダイクロイックミラー３がＧ反射、Ｒ・Ｂ透過
として、第２ダイクロイックミラー４がＲ・Ｇ反射、Ｂ
透過としておく。こうすることで、Ｇ・Ｒ・Ｂの順番に
色分離をすることができる。この際、光路長は、短い順
にＧ・Ｒ・Ｂとなる。この構造とすることで、図９
（ｅ）の結像レンズと組み合せて軸上色収差の相殺が可
能になる。この図９（ｅ）の場合は、実施例１で用いた
図９（ｂ）の場合よりも、色分散の大きい凹レンズによ
る補正量が大きくなるので、Ｒ−Ｇ間の軸上色収差が小
さくなり、３色分光素子１で補正する量が小さくなる。
このため、元々の結像レンズの軸上色収差量が大きい場
合でも、実施例１で、反射面の垂線と光軸のなす角度を
０°近くにしなくとも、軸上色収差の補正が可能にな
る。なお、実施例１で、この反射面の垂線と光軸のなす
角度を０°に近づけすぎると、光路がとり難くなるので
好ましくない。From these two points, the arrangement order of the colors of the three lines combined with the lens of FIG. 9C is not preferable. Therefore,
In some cases, the B reading line is not positioned at the center of the three lines, and the axial chromatic aberration of the imaging lens is combined with the case of FIG. 9E. In this case, as shown in FIG. 12, the first dichroic mirror 3 is for G reflection and R / B transmission, and the second dichroic mirror 4 is for R / G reflection and B / B reflection.
Keep it transparent. By doing so, color separation can be performed in the order of G, R, and B. At this time, the optical path lengths are G, R, and B in ascending order. With this structure, FIG.
It becomes possible to cancel the axial chromatic aberration in combination with the image forming lens of (e). In the case of FIG. 9E, the correction amount by the concave lens having a large chromatic dispersion is larger than that of the case of FIG. 9B used in the first embodiment, so that the axial chromatic aberration between R and G becomes smaller. The amount corrected by the three-color spectroscopic element 1 becomes small.
Therefore, even if the axial chromatic aberration amount of the original imaging lens is large, the axial chromatic aberration can be corrected without having to make the angle between the perpendicular of the reflecting surface and the optical axis close to 0 ° in the first embodiment. . In Example 1, it is not preferable to set the angle between the perpendicular line of the reflecting surface and the optical axis too close to 0 °, because the optical path becomes difficult to take.

【００７５】ところで、この実施例の構成になった場合
の問題点は、ＢとＧの感光画素列が３ラインの両端にな
るため、この２色の間に、混色があるとクロストークに
なってしまうことである。その対策として、図１３に示
すように、カラーセンサのオンチップカラーフィルタの
分光特性を、ＢとＧの間に混色がないようなフィルタに
しておく。こうしておくことで、ここで使っているダイ
クロイック反射膜の特性が、図１４（ａ）にダイクロイ
ック反射面３の特性を、同図（ｂ）にダイクロイック反
射面４の特性を示すように、５００ｎｍを境にして、反
射と透過が入れ代わる特性なので、「ダイクロイックミ
ラーのＧの光が、ＣＣＤのＢのフィルタを透過するこ
と。」、「ダイクロイックミラーのＢの光が、ＣＣＤの
Ｂのフィルタを透過すること。」という遠い画素列同士
のクロストークの発生が抑えられる。By the way, the problem with the structure of this embodiment is that since the B and G photosensitive pixel rows are located at the two ends of the three lines, crosstalk will occur if there is a color mixture between these two colors. Is to end up. As a countermeasure against this, as shown in FIG. 13, the spectral characteristic of the on-chip color filter of the color sensor is set to a filter that causes no color mixture between B and G. By doing so, the characteristics of the dichroic reflection film used here are set to 500 nm as shown in FIG. 14A showing the characteristics of the dichroic reflection surface 3 and FIG. 14B showing the characteristics of the dichroic reflection surface 4. At the boundary, since the characteristics of reflection and transmission are interchanged, "G light of the dichroic mirror must pass through the B filter of the CCD.""B light of the dichroic mirror passes through the B filter of the CCD. It is possible to suppress the occurrence of crosstalk between distant pixel rows.

【００７６】以上のようにすることにより、実施例１に
比べ、結像レンズの軸上色収差が大きい場合に対して
も、色収差補正が可能な３色分光素子を提供することが
できる。As described above, it is possible to provide a three-color spectroscopic element capable of correcting chromatic aberration even when the axial chromatic aberration of the imaging lens is large as compared with the first embodiment.

【００７７】〔実施例３〕もう一つの実施例を図１５、
図１６に示す。図１５は図１に対応するこの実施例の要
部の断面図であり、図１６は図３に対応する拡大光路図
である。この構成では、結像光束を３ラインカラーＣＣ
Ｄセンサ２の側面側から入射させ、３色分光素子１’の
２面により、入射光線Ｌの光軸に対して出射光線の光軸
を９０°近く偏向させるような３色分光素子１’の構成
とし、３ラインカラーＣＣＤセンサ２のオンチップカラ
ーフィルタ上に結像させている。[Embodiment 3] Another embodiment of FIG.
As shown in FIG. FIG. 15 is a sectional view of a main part of this embodiment corresponding to FIG. 1, and FIG. 16 is an enlarged optical path diagram corresponding to FIG. With this configuration, the imaging light flux is converted into a 3-line color CC.
The three-color spectroscopic element 1'which is incident from the side surface side of the D sensor 2 and deflects the optical axis of the outgoing light ray by 90 degrees with respect to the optical axis of the incident light ray L by the two surfaces of the three-color spectroscopic element 1 '. The three-line color CCD sensor 2 has an image formed on the on-chip color filter.

【００７８】３色分光素子１’のダイクロイック反射部
の構成は、実施例１、２と同じく、ダイクロイック反射
面と通常の反射面とをスペーサ（図示省略）を用いて隔
てさせたものである。すなわち、この３色分光素子１’
は、３つのガラス部材３１〜３３からなり、その中、中
央の第１ガラス部材３１は図示のように５角形をしてお
り、相互に交差する入射ガラス面３４、出射ガラス面３
５に隣接する２面にそれぞれ第２ダイクロイック面４、
第１ダイクロイック面３が設けられ、これらのダイクロ
イック面３、４と対向して薄い空気層７、８を介して第
２ガラス部材３２、第３ガラス部材３３が配置されてい
る。そして、第２ガラス部材３２、第３ガラス部材３３
のダイクロイック面３、４に対向する面には、それぞれ
第１反射面５、第２反射面６が設けられている。なお、
第２ガラス部材３２、第３ガラス部材３３は必ずしもガ
ラス製である必要はない。The structure of the dichroic reflecting portion of the three-color spectroscopic element 1'is similar to that of the first and second embodiments in that the dichroic reflecting surface and the ordinary reflecting surface are separated by a spacer (not shown). That is, this three-color spectroscopic element 1 '
Is composed of three glass members 31 to 33, of which the first glass member 31 at the center has a pentagonal shape as shown in the drawing, and the entrance glass surface 34 and the exit glass surface 3 intersect each other.
The second dichroic surface 4 on each of the two surfaces adjacent to 5,
The 1st dichroic surface 3 is provided, and the 2nd glass member 32 and the 3rd glass member 33 are arrange | positioned facing these dichroic surfaces 3 and 4 through the thin air layers 7 and 8. Then, the second glass member 32 and the third glass member 33
A first reflecting surface 5 and a second reflecting surface 6 are provided on the surfaces facing the dichroic surfaces 3 and 4, respectively. In addition,
The second glass member 32 and the third glass member 33 do not necessarily need to be made of glass.

【００７９】ここで、３色分光素子１’の小型化を図
り、ＣＣＤセンサ２のカバーガラス２１上に一体化させ
るため、図１５に示すように、ＣＣＤセンサ２の面を入
射光線Ｌの光軸に対して１０°傾ける（ＣＣＤセンサ２
のセンサ面の垂線と入射光の光軸が、図１６に示すよう
に、１００°で交わる。）ことで、結像レンズの出射開
口角の角度で収束してくる結像光束を、ＣＣＤセンサ２
のセンサ面によってケラレないように構成している。こ
うすることにより、入射光線を横断する経路で光線を導
く本実施例のような光学系でも、ＣＣＤセンサ２の画素
列近傍にこの光学系を集約でき、小型化が図れる。Here, in order to reduce the size of the three-color spectroscopic element 1'and integrate it on the cover glass 21 of the CCD sensor 2, as shown in FIG. Tilt to the axis by 10 ° (CCD sensor 2
The vertical line of the sensor surface and the optical axis of the incident light intersect at 100 ° as shown in FIG. ), The image forming light flux that converges at the exit aperture angle of the image forming lens is detected by the CCD sensor 2
The sensor surface does not cause vignetting. By doing so, even in the optical system according to the present embodiment that guides the light beam through the path that traverses the incident light beam, this optical system can be integrated in the vicinity of the pixel row of the CCD sensor 2, and the size can be reduced.

【００８０】ところで、図１６に示すように、入射光線
Ｌは、まず、光軸に垂直になっている入射ガラス面３４
から第１ダイクロイック面３及び第１反射面５に入射
し、４０°の向きに反射される。この際、第１ダイクロ
イック面３はＲ・Ｇを反射し、Ｂを透過させるダイクロ
イック反射面であり、Ｂ光のみが空気層７まで達して、
背後の反射ラー面５で折り返される。ここで、Ｒ・Ｇ光
に対してＢ光は光束のシフトと光路差が生じる。これら
の光束は、左上の第２ダイクロイック面４及び第２反射
面６に入射し、再度４０°の向きに反射される。この
際、第２ダイクロイック面４において、Ｇ・Ｂ光が反射
され、Ｒのみが透過され、空気層８まで達して、背後の
反射ミラー面６で折り返される。ここで、Ｂ・Ｇ光に対
してＲ光は光束のシフトと光路差が生じる。By the way, as shown in FIG. 16, the incident light beam L is first incident on the incident glass surface 34 which is perpendicular to the optical axis.
Is incident on the first dichroic surface 3 and the first reflecting surface 5, and is reflected in the direction of 40 °. At this time, the first dichroic surface 3 is a dichroic reflection surface that reflects R and G and transmits B, and only B light reaches the air layer 7,
It is folded back at the reflecting mirror surface 5 behind. Here, the B light has a light beam shift and an optical path difference with respect to the R and G lights. These light fluxes are incident on the upper left second dichroic surface 4 and the second reflecting surface 6 and are reflected again in the direction of 40 °. At this time, the G and B lights are reflected on the second dichroic surface 4, only the R light is transmitted, reach the air layer 8, and are reflected by the reflection mirror surface 6 behind. Here, the R light has a light beam shift and an optical path difference with respect to the B and G lights.

【００８１】この結果、光束シフトによって、Ｂ・Ｇ・
Ｒのクロストークの少ない順番に３色に分離され、光路
差は、ＢとＲが同じ光路長となり、Ｇのみが光路長が短
くなる。空気層７、８を形成するスペーサの厚みをｄと
した場合、光束は、 sin(70°) ×２×ｄ× tan｛ sin^-1 (ｎ・sin(90°-70
°) ｝＝１．１２×ｄ だけ平行にシフトすることになる。このとき、ｎはガラ
ス３１の屈折率で、ここでは簡単に１．５で計算した。
ここで、３ラインカラーＣＣＤセンサ２のライン間ギャ
ップを２８μｍとすると、上記のスペーサの厚みｄは２
５μｍとなる。As a result, due to the light beam shift, BG
The colors are separated into three colors in the order of less R crosstalk, and the optical path difference is that B and R have the same optical path length, and only G has the short optical path length. When the thickness of the spacers forming the air layers 7 and 8 is d, the luminous flux is sin (70 °) × 2 × d × tan {sin ⁻¹ (n · sin (90 ° -70
°)} = 1.12 × d will be shifted in parallel. At this time, n is the refractive index of the glass 31, which is simply calculated here as 1.5.
Here, if the line gap of the 3-line color CCD sensor 2 is 28 μm, the thickness d of the spacer is 2
It becomes 5 μm.

【００８２】また、ここで、透過する光線は、反射する
光線に対して、大回りになるため、 ２×ｄ÷ cos｛ sin^-1 (ｎ・sin(90°-70 °) ｝−１．
１２×ｄ÷tan(70°) ÷ｎ ＝２．３３×ｄ−０．４１×ｄ＝１．９２×ｄ の光路差が発生する。この時のスペーサの厚みを２５μ
ｍとすると、光路差は４８μｍとなる。Further, here, since the transmitted ray becomes a large circle with respect to the reflected ray, 2 × d ÷ cos {sin ⁻¹ (n · sin (90 ° -70 °)} − 1.
An optical path difference of 12 × d ÷ tan (70 °) ÷ n = 2.33 × d−0.41 × d = 1.92 × d occurs. The thickness of the spacer at this time is 25μ
When m, the optical path difference is 48 μm.

【００８３】以上により、本実施例のように２つの２色
分光素子（ダククロイイクミラー面３又は４と反射ミラ
ー面５又は６からなる２色分光素子）での反射による偏
向の方向を、何れも時計回りの方向に偏向させること
と、３色中の１色を常にダイクロイックミラー面で反射
させる構成にすることで、２色（ＢとＲ）の光路の長さ
が等しく、常にダイクロイックミラー面で反射させたも
う１色（Ｇ）を他の２色に対して光路を短くする構成に
することができる。As described above, the direction of deflection due to reflection in the two two-color spectroscopic elements (two-color spectroscopic element composed of the dark-colored mirror surface 3 or 4 and the reflection mirror surface 5 or 6) as in the present embodiment, In both cases, by deflecting in the clockwise direction and by making one of the three colors always reflected by the dichroic mirror surface, the optical paths of the two colors (B and R) are equal in length, and the dichroic mirror is always used. It is possible to make the optical path of the other color (G) reflected by the surface shorter than the other two colors.

【００８４】こうして、光路差は、Ｇの光路がＲ・Ｂの
光路に対して短いことになり、図９（ｄ）の場合の結像
レンズと組み合せると好適な構造になる。図９（ｃ）
や、図９（ｄ）の場合は、通常のレンズの設計目標であ
り、特に図９（ｄ）の場合が３色間の軸上色収差が最も
小さくなっている場合である。しかし、こうして、軸上
色収差を小さく設計した場合でも、蛍石等の高価な光学
材料を使って３色色消しを行わない限り、レンズのＲＧ
Ｂ間の軸上色収差は完全になくならず、図９（ｄ）のよ
うに、ＢとＲの間の軸上色収差を揃えて、Ｇの結像点が
それより５０μｍ〜１００μｍレンズ側にずれる状態に
なっている。こうした通常の結像レンズと実施例３の分
光光学素子１’を組み合せることで、結像レンズの軸上
色収差を完全に０にできないまでも、確実に小さく補正
することができる。In this way, the optical path difference is such that the G optical path is shorter than the R and B optical paths, and when combined with the imaging lens in the case of FIG. 9D, a suitable structure is obtained. FIG. 9 (c)
9 (d) is a design objective of a normal lens, and in particular, FIG. 9 (d) is a case where the axial chromatic aberration between the three colors is the smallest. However, even if the axial chromatic aberration is designed to be small in this way, unless the three-color achromatism is performed by using an expensive optical material such as fluorite, the RG of the lens
The axial chromatic aberration between B does not completely disappear, and the axial chromatic aberration between B and R is made uniform as shown in FIG. 9D, and the image forming point of G is shifted from that to the lens side of 50 μm to 100 μm. It is in a state. By combining such a normal imaging lens with the spectroscopic optical element 1'of Example 3, it is possible to surely correct the axial chromatic aberration of the imaging lens to a small value, even if it cannot be completely reduced to zero.

【００８５】なお、ここで、ダイクロイック反射面を、
最初がＲ・Ｇ反射面３、次がＧ・Ｂ反射面４としたが、
最初をＧ・Ｂ反射面、次がＲ・Ｇ反射面としてもよい。
このとき、センサ２の３色の並び順が、右からＢ・Ｇ・
ＲからＲ・Ｇ・Ｂに変わるが、光路差の関係は変わらな
い。Here, the dichroic reflecting surface is
The first was R / G reflective surface 3, and the second was G / B reflective surface 4,
The first may be the G / B reflecting surface, and the second may be the R / G reflecting surface.
At this time, the arrangement order of the three colors of the sensor 2 is BG from the right.
Although it changes from R to R / G / B, the relationship of optical path difference does not change.

【００８６】さらに、本実施例の構成にすることで、３
色分光素子１’を形成する部品数を減らし、作りやすく
なっていると共に、３色分光素子を集約することで、小
型化・一体化することができ、光学系のコストダウンが
図れる。Furthermore, by adopting the configuration of this embodiment, 3
The number of parts forming the color spectroscopic element 1'is reduced to facilitate fabrication, and the three-color spectroscopic elements are integrated so that the color spectroscopic element 1'can be downsized and integrated, and the cost of the optical system can be reduced.

【００８７】なお、従来技術の特開平３−９６０６３号
においても、類似の光学系で、Ｒ・Ｂの光路が同じにな
り、Ｇのみ光路差が生じる光学系としているが、ダイク
ロイック膜の構成が、２面ともＧが透過になっているた
め、Ｇの光路が他の２色よりも長くなり、結像レンズの
軸上色収差の性質と反対の方向になってしまっている。
また、特開平３−９６０６３号では、焦点深度内で問題
ないとしているが、結像レンズの色収差を拡大する方向
であるため、高精細な読み取りを行おうとすると、問題
が発生する構成である。In the prior art Japanese Patent Laid-Open No. 3-96063, a similar optical system is used in which the optical paths of R and B are the same and only G has an optical path difference, but the dichroic film has a structure. Since G is transparent on both surfaces, the optical path of G is longer than that of the other two colors, which is opposite to the axial chromatic aberration of the imaging lens.
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-96063, there is no problem within the depth of focus, but since it is in the direction of expanding the chromatic aberration of the imaging lens, a problem arises when attempting high-definition reading.

【００８８】〔実施例４〕図１７に実施例４の図１に対
応する要部断面図を示す。この実施例の光路は実施例１
と同じだが、３ラインカラーＣＣＤセンサ２の面を２
２．５°傾けることで、３色分光素子１”の構成を、ダ
イクロイック反射膜３、４を蒸着させた平行平板ガラス
からなる第１ガラズ部材４１と、反射ミラー５、６を形
成させた平行平板ガラスからなる第２及び第３ガラズ部
材４２、４３の３個に減らした実施例である。[Embodiment 4] FIG. 17 shows a sectional view of an essential portion corresponding to FIG. 1 of Embodiment 4. The optical path of this embodiment is the first embodiment.
Same as, but the surface of 3 line color CCD sensor 2
By inclining by 2.5 °, the structure of the three-color spectroscopic element 1 ″ is changed to a parallel structure in which the first glass member 41 made of parallel plate glass on which the dichroic reflection films 3 and 4 are vapor deposited and the reflection mirrors 5 and 6 are formed. This is an embodiment in which the number of the second and third glass members 42 and 43 made of flat glass is reduced to three.

【００８９】この際、入射光、出射光の出入りする窓を
確保するため、ダイクロイック面３、４と反射面５、６
を形成する部分を、図１７のように、３色分光素子１”
の上面の左半分、下面の右半分に制限している。この構
成は、ガラズ部材４１〜４３に膜を着ける段階で、膜を
着けない部分のみマスクしておくことで容易に作製する
ことができる。At this time, the dichroic surfaces 3 and 4 and the reflecting surfaces 5 and 6 are provided in order to secure a window for entering and exiting light.
As shown in FIG. 17, the part that forms the
Is limited to the left half of the upper surface and the right half of the lower surface. This structure can be easily manufactured by masking only the part where the film is not applied at the stage of applying the film to the glass members 41 to 43.

【００９０】また、ダイクロイック膜３、４と反射面
５、６の間は、先の実施例と同じく、スペーサによって
空気層７、８にしておき、膜３〜６を着けない部分のす
き間は光学接着剤で埋めるようにする。Further, air spaces 7 and 8 are formed between the dichroic films 3 and 4 and the reflecting surfaces 5 and 6 by the spacers as in the previous embodiment, and the gaps in the portions where the films 3 to 6 are not attached are made optically. Fill with glue.

【００９１】以上の構成にすることで、３色分光素子
１”の構造を簡略化できる。また、この構造にすること
で、図１７の３ラインカラーＣＣＤセンサ２の右側のラ
インと左側のラインとの間の光路差を、センサ２の傾き
分大きくでき、結像レンズの色収差補正量を大きくする
ことができる。With the above configuration, the structure of the three-color spectroscopic element 1 "can be simplified. Further, with this structure, the right and left lines of the three-line color CCD sensor 2 of FIG. The optical path difference between and can be increased by the inclination of the sensor 2, and the chromatic aberration correction amount of the imaging lens can be increased.

【００９２】以上の４つの実施例の中では、ダイクロイ
ック面３、４と反射面５、６の間の間隔を、両端にスペ
ーサ１６を挟むことで、空気層７、８としていたが、そ
の間を光学接着剤のような透明媒質で満たしてもよい。
また、スペーサとして、薄い透明フィルタ等の透明のス
ペーサを挟んでもよい。In the above four embodiments, the space between the dichroic surfaces 3 and 4 and the reflecting surfaces 5 and 6 is the air layers 7 and 8 by sandwiching the spacers 16 at both ends. It may be filled with a transparent medium such as an optical adhesive.
Further, as the spacer, a transparent spacer such as a thin transparent filter may be sandwiched.

【００９３】以上、本発明のカラー画像読取装置を実施
例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に
限定されず種々の変形が可能である。The color image reading apparatus of the present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made.

【００９４】[0094]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のカラー画像読取装置によると、結像光学系からの結像
光線の光路中に２色分離手段を２組配置して入射光束を
３色の光束に分割する３色分離手段を設け、２色分離手
段を、ダイクロイック反射面と、これにスペーサにより
間隙を設けて配置された反射面とで構成し、ラインイメ
ージセンサとして、３色分離された中の各々１色の光を
選択的に受光する３ラインカラーイメージセンサを用い
たので、以下のような効果を有する。As is apparent from the above description, according to the color image reading apparatus of the present invention, two sets of two-color separating means are arranged in the optical path of the image-forming light beam from the image-forming optical system to make the incident light beam. A three-color separating means for dividing light into three-color light flux is provided, and the two-color separating means is composed of a dichroic reflecting surface and a reflecting surface provided with a gap therebetween by a spacer. Since the three-line color image sensor that selectively receives the light of each one of the separated lights is used, the following effects are obtained.

【００９５】（１）原稿上の１ラインを、本発明におけ
る３色分離手段により、３ラインカラーイメージセンサ
上に、高精度なカラーレジストレーション補正を行って
結像させることができ、従来の方式において存在したカ
ラーレジストレーション補正エラーをなくすことができ
る。 （２）本発明における３色分離手段は、ＣＣＤ等の３ラ
インカラーイメージセンサと一体化することができ、３
ライン間のカラーレジストレーション調整がいらなくな
る。 （３）結像レンズが元々持っている軸上色収差を、本発
明における３色分離手段で補正することができ、より高
画質な読み取りを行うことができる。(1) One line on the original can be imaged on the three-line color image sensor by highly accurate color registration correction by the three-color separating means of the present invention. It is possible to eliminate the color registration correction error that was present in 1. (2) The three-color separating means in the present invention can be integrated with a three-line color image sensor such as a CCD.
Color registration adjustment between lines becomes unnecessary. (3) The axial chromatic aberration originally possessed by the image forming lens can be corrected by the three-color separating means in the present invention, so that a higher quality image can be read.

【００９６】（４）３ラインカラーイメージセンサに合
わせてレジストレーションの補正量をスペーサの厚さで
調整できるので、既存の小ギャップ３ラインカラーイメ
ージセンサを使用することができる。(4) Since the correction amount of registration can be adjusted by the thickness of the spacer according to the 3-line color image sensor, the existing small gap 3-line color image sensor can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明のカラー画像読取装置の実施例１の要
部の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a first embodiment of a color image reading apparatus of the present invention.

【図２】 実施例１の３色分光素子の構成と光路を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration and an optical path of a three-color spectroscopic element of Example 1.

【図３】 実施例１の３色分光素子の拡大光路図。FIG. 3 is an enlarged optical path diagram of the three-color spectroscopic element of Example 1.

【図４】 空気層を形成するためのスペーサの配置を示
す図。FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of spacers for forming an air layer.

【図５】 実施例１の３色分光素子のガラスブロックの
構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a glass block of the three-color spectroscopic element of Example 1.

【図６】 実施例１の第１ガラス部材の作成方法を示す
図。FIG. 6 is a diagram showing a method of manufacturing the first glass member of Example 1.

【図７】 実施例１におけるクロストーク発生の様子を
示す図。FIG. 7 is a diagram showing how crosstalk occurs in the first embodiment.

【図８】 ３ラインカラーＣＣＤセンサ上のオンチップ
フィルタの分光特性を示す図。FIG. 8 is a diagram showing spectral characteristics of an on-chip filter on a 3-line color CCD sensor.

【図９】 結像レンズの軸上色収差の補正の様子を示す
図。FIG. 9 is a diagram showing how axial chromatic aberration of an imaging lens is corrected.

【図１０】 ２種のガラスの屈折率波長依存性を示す
図。FIG. 10 is a diagram showing the wavelength dependence of the refractive index of two types of glass.

【図１１】 ３色の光路の平行シフト量を一定にした時
の角度と光路差の関係を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a relationship between an angle and an optical path difference when the parallel shift amounts of the optical paths of three colors are constant.

【図１２】 実施例２の３色分光素子の拡大光路図。12 is an enlarged optical path diagram of the three-color spectroscopic element of Example 2. FIG.

【図１３】 実施例２の３ラインカラーＣＣＤセンサ上
のオンチップフィルタの分光特性を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the spectral characteristics of the on-chip filter on the 3-line color CCD sensor of the second embodiment.

【図１４】 実施例２のダイクロイック反射面の分光特
性を示す図。FIG. 14 is a diagram showing the spectral characteristics of the dichroic reflecting surface of the second embodiment.

【図１５】 実施例３の３色分光素子の要部の断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part of a three-color spectroscopic element of Example 3.

【図１６】 実施例３の３色分光素子の拡大光路図。16 is an enlarged optical path diagram of the three-color spectroscopic element of Example 3. FIG.

【図１７】 実施例４の３色分光素子の要部の断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view of the main parts of the three-color spectroscopic element of Example 4.

【図１８】 一つの従来例の光路の一部を示す図。FIG. 18 is a diagram showing a part of an optical path of one conventional example.

【図１９】 従来の３ラインカラーＣＣＤの一つの読み
出し方式を説明するための図。FIG. 19 is a diagram for explaining one reading method of a conventional 3-line color CCD.

【図２０】 別の従来例の構成と作用を説明するための
図。FIG. 20 is a view for explaining the configuration and operation of another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｌ…入射光線、１…３色分光素子、１’…３色分光素
子、１”…３色分光素子、２…３ラインカラーＣＣＤセ
ンサ、３…第１ダイクロイック面（膜）、４…第２ダイ
クロイック面（膜）、５…第１反射膜、６…第２反射
膜、７、８…空気層、１１…第１ガラス部材、１２…第
２ガラス部材、１３…第３ガラス部材、１４…第４ガラ
ス部材、１５…第５ガラス部材、１６…スペーサ、１７
…平行平板ガラス、２０…オンチップカラーフィルタ、
２１…カバーガラス、３１…第１ガラス部材、３２…第
２ガラス部材、３３…第３ガラス部材、３４…入射ガラ
ス面、３５…出射ガラス面、４１…第１ガラズ部材、４
２…第２ガラズ部材、４３…第３ガラズ部材L ... Incident light ray, 1 ... 3-color spectroscopic element, 1 '... 3-color spectroscopic element, 1 "... 3-color spectroscopic element, 2 ... 3-line color CCD sensor, 3 ... First dichroic surface (film), 4 ... Second Dichroic surface (film), 5 ... First reflection film, 6 ... Second reflection film, 7, 8 ... Air layer, 11 ... First glass member, 12 ... Second glass member, 13 ... Third glass member, 14 ... Fourth glass member, 15 ... Fifth glass member, 16 ... Spacer, 17
... parallel flat glass, 20 ... on-chip color filter,
21 ... Cover glass, 31 ... 1st glass member, 32 ... 2nd glass member, 33 ... 3rd glass member, 34 ... Incident glass surface, 35 ... Exit glass surface, 41 ... 1st glass member, 4
2 ... 2nd glass member, 43 ... 3rd glass member

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 結像光学系によって被読み取り面上の情
報をラインイメージセンサ上に結像させ、主走査方向を
ラインイメージセンサの電気的走査により読み取り、副
走査方向をラインイメージセンサへの結像位置を相対的
に移動させて読み取るカラー画像読取装置において、 結像光学系からの結像光線の光路中に２色分離手段を２
組配置して入射光束を３色の光束に分割する３色分離手
段を設け、 前記２色分離手段を、ダイクロイック反射面と、これに
スペーサにより間隙を設けて配置された反射面とで構成
し、 前記ラインイメージセンサとして、３色分離された中の
各々１色の光を選択的に受光する３ラインカラーイメー
ジセンサを用いた、ことを特徴とするカラー画像読取装
置。1. An image forming optical system forms an image of information on a surface to be read on a line image sensor, the main scanning direction is read by electrical scanning of the line image sensor, and the sub-scanning direction is connected to the line image sensor. In a color image reading apparatus which reads an image by moving an image position relatively, two color separation means are provided in an optical path of an image forming light beam from an image forming optical system.
A three-color separating unit for arranging the incident light beams into three-color light beams is provided, and the two-color separating unit is composed of a dichroic reflecting surface and a reflecting surface provided with a gap therebetween by a spacer. A color image reading apparatus, wherein a 3-line color image sensor that selectively receives light of one color of each of the three colors separated is used as the line image sensor.