JPH0199015A - 光学系における光束の波長帯域調整機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、対象物が持つ視覚的な情報を読み取るため
の光学系であって、波長帯域を限定する着色フィルター
を有する光学系における光束の波長帯域調整機構に関す
るものである。

炙米勿艮生 例えば複写機（白黒）やファクシミリといった対象物の
輝度情報を検出するモノクロ光学装置では、光源によっ
て照明された読取対象からの光束を受光手段としての感
光体あるいはＣＣＤ等に導いて読取対象が有する輝度情
報を検出し、これをハードコピーとして、あるいは電気
信号として出力するようにしている。

ここで、上記装置に用いられている受光手段は、一般的
に赤色側（長波長側）の感度が相対的に高いという特性
を有しているものが多いため、これに対する対策を何ら
講じないと、光源と受光手段との特性によって決定され
る装置の分光感度が比視感度とかけ離れたものとなって
しまい、例えば複写されたハードコピーでは朱肉等の像
が白くとんで見えることとなる。

そこで、このような装置では光源から受光手段に至る光
路中に、光束中の赤色側成分の強度を減衰させる赤外カ
ットフィルターを挿入し、装置の分光感度を比視感度に
近接させるようにしている。

また、カラーカメラやカラー複写機のように対象物の輝
度情報と色情報とを検出するカラー光学装置では、撮影
対象からの光束を例えばＲ，Ｇ、Ｂ（赤、緑、青）の三
色に分光してそれぞれ別個の撮像素子で受光するように
しているが、ここでは分光のための波長帯域限定部材と
し′Ｃ、ショートパス、バンドパス、ロングパスの機能
を有するフィルターや同様の反射特性を有するミラーを
用いている。

明が解決しようとする司題点 しかしながら、上述したような装置の光学系においては
、波長帯域を限定するために用いられているフィルター
やミラー等のロットによる限定波長のバラツキに起因し
て、モノクロ光学装置においては特定の色の部分におけ
る濃度のバラツキや全体的な光量変動による濃度のバラ
ツキが生じ１、カラー光学装置においてはＲ，Ｇ、Ｂ各
色の濃度の変化による色再現性のバラツキが生じ、本来
同一であることが望ましい同種装置の特性が個体によっ
て種々異なるものとなってしまうという問題点があった
。

例えば、着色フィルターでは、着色層の厚さと色素の着
色度とによって決定される限定波長に、・　　−３− 色素の着色度のバラツキや温度変化によって通常設計値
±１０ｎｍ１００誤差が生じる。

また、誘電体干渉フィルターにおいてもガラス基板上に
コーティングされた誘電体層の蒸着厚のバラツキ等に起
因して、限定波長に通常設計値上１０ｎｍ程度の誤差が
生じる。

又尻勿ｌ攻 この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであ
り、着色フィルターのロットによる限定波長のバラツキ
を補正して同種装置の光学特性を均一に保つことのでき
る光学系における光束の波長帯域調整機構を提供するこ
とを目的とする。

Ｕ販哀ｌ尻汰１灸た支分主役 この発明は上記の目的を達成させるため、光学系の光路
中に、光束が入射する位置によって着色層の厚さが異な
る波長限定用の着色フィルターを設けると共に、この着
色フィルターを光束の光軸と略垂直な方向へ変位可能と
し、着色フィルターの位置調整によって着色フィルター
に対する光束の入射位置を変化させることにより、着色
フィルターによる限定波長を変化させることを特徴とし
たものである。

見尻勿反星 以下、この発明の原理を図面に基づいて説明する。

波長帯域限定用の着色フィルターは、着色層の厚さ、す
なわち光束が透過する距離を変化させることにより波長
特性をコントロールできることが知られている。

着色層の標準厚ｔ。における波長λの光束に対する内部
透過率をτ。とすると、厚さｔにおける内部透過率τは
０式によって導かれる。

τ＝τ。（ｔハ・）　・・・・・・■ そして、着色フィルターの表面反射による損失係数をＰ
とすると、着色フィルター全体としての透過率Ｔは０式
によって求められる。

Ｔ＝ＰＸτ＝Ｐ×τ。Ｃ１ハＯ）　　・・・・・・■例
えば、第２図に実線で示したように、波長λ＝４８０ｎ
ｍの入射光に対し標準厚ｔ。＝２．５ｍｍにおける透過
率τ。＝０．４３０、損失係数Ｐ＝０．９１６をとるシ
ャープカットオフ（短波長カット）フィルターＹ４８を
用いた場合、各数値を０式に代入すると０式の通りとな
る。

Ｔ　＝　０．９１６　Ｘ　Ｏ，４３０””　’　＝　０
．３９４　’す■）・・・・・・■第３図は、厚さｔを
変化させた際の透過率Ｔの変化を０式に従って計算した
ものである。この図から、着色フィルターの透過率は着
色層の厚さに対応して一義的に決定されることが理解で
きる。

また、厚さｔの変化による透過率Ｔの変化はλ＝４８０
ｎｍの光ばかりでなく、他の波長の光においても同様に
起こるため、第２図に示した透過率曲線は全体としてシ
フトすることとなり、限定波長が変化することとなる。

例えば、上記の着色フィルターの厚さをｔ＝１．０ｍｍ
とすると、透過率曲線は全体として一１０ｎｍシフトし
て第２図に一点鎖線で示したようなものとなり、厚さを
ｔ　＝６．３ｍｍとすると、透過率曲線は全体として＋
１０ｎｍシフトして第２図に破線で示したようなものと
なる。

従って、光束の入射する位置によって着色層の厚さｔが
最小１　、　Ｏｎ＋＋ｎ〜最大６．３ｍｍの間で変化す
るような着色フィルターを用いれば、着色フィルター正
することができる。

なお、上記の説明ではシャープカットオフフィルターに
ついてのみ述べたが、熱線吸収フィルターや３色分解用
前、緑、赤フィルター等においても同様に厚さの変化に
よって透過率曲線をシフトさせることができる。

第４図及び第５図は、上記説明において述べた［光束の
入射する位置によって着色層の厚さが変化する着色フィ
ルター」の具体的な構成例を示したものである。

第４図（ａ）（ｂ）に示した着色フィルターＡ、Ａ’は
、着色層１の光入射側端面１ａと光出射側端面１ｂとが
互いに所定の角度で傾斜して着色層１の厚さが最小値ｔ
ｓ〜最大値１．の間で連続的に変化する構成とされてい
る。

但し、第４図（ａ）に示した着色フィルターＡは着色層
１のみによって構成されているためフィルター全体とし
ての形状がテーパ状となっている。

従って、入射した光束は透過によって屈折し、入射する
際とは異なる方向へ出射することとなる。

装置によっては屈折が問題とならない場合もあるが、屈
折が好ましくない場合には第４図（ｂ）に示した着色フ
ィルターＡ′を使用すればよい。この着色フィルターＡ
′は、全体の厚さが光束の入射位置に拘らず一定となり
、かつ入射端面と出射端面とが平行となるように、屈折
率が着色層ｌと略等しい無着色層２を着色層１に接合し
て構成している。このような構成とすることによって入
射光と出射光との方向を一致させることができる。

第５図（ａ）　（ｂ）に示した着色フィルターＢ、Ｂ’
は、着色層１の光入射側端面１ａと光出射側端面１ｂと
が互いに平行で、かつ、着色層１の厚さがｔｓ、ｔＭ。

ｔＬの３段階で階段的に変化する構成とされている。な
お、この段階はより細かいものとしてもよし）。

但し、第５図（ａ）に示した着色フィルターＢは着色層
１のみによって構成されているためフィル＝８− ター全体としての形状が階段状となっている。従って、
透過光束の光路長は入射位置によって変化することとな
る。

一方、第５図（ｂ）に示した着色フィルターＢ′では、
着色層１の形状は階段状であるが、全体の厚さが光束の
入射位置に拘らず一定となり、かつ入射端面と出射端面
とが平行となるように、屈折率が着色層１と略等しい無
着色層２を着色層１に接合して構成している。このよう
な構成とすることによって光束の入射位置に拘らず光路
長を一定とすることができる。

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

〔第１実施例〕 第１図はモノクロ光学装置としてのファクシミリの光学
系を概略的に示したものである。

図中の符号３は透明板から成る原稿台であり、この原稿
台３上を読取対象物である原稿４が移動する。原稿台３
の図中下方には、原稿４を照明する光源としての蛍光ラ
ンプ５と、原稿４の有する視覚的情報を光電変換するＣ
ＣＤ６とが設けられている。

また、これらの蛍光ランプ５とＣＣＤ６との間の光路中
には、蛍光ランプ５によって照明された原稿４からの反
射光をＣＣＤ６へ導くミラー７ａ　、　７ｂ　、　７ｃ
と、透過する光束の波長帯域を限定する長波長域カット
用の着色フィルター８と、この着色フィルター８を透過
した光束をＣＣＤ６の受光面上に結像させるレンズ９と
が設けられている。

この光学系においては、蛍光ランプ５とＣＣＤ６と長波
長域カット用の着色フィルター８との光学特性によって
決定される装置の分光特性を比視感度に近接させるため
、着色フィルター８に特定の限定波長を持たせることが
望ましいが、この限定波長には前述したように設計値±
１０ｎｍ１００ロフトによる誤差が予想されるため、こ
れを補正しなければならない。

そこで、この例の着色フィルター８は前述の第４図（ｂ
）に示した着色フィルターＡ′と同様な構成とされてお
り、光束の光軸Ｕと略垂直な方向へ変位可能に設けられ
ている。

このような構成とすれば、着色フィルター８の着色度の
バラツキに起因する限定波長の誤差があったとしても、
着色フィルター８の位置調整によって着色フィルター８
に対する光束の入射位置を変化させることにより、この
誤差を補正することができる。

また、装置の作動等によって温度変化があり、これに起
因して着色フィルター８の限定波長が変化した場合にも
、上記の調整によって補正することが可能である。更に
、温度変化を検出して着色フィルター８を自動的に位置
調整する構成としてもよい。

〔第２実施例〕 次にこの発明の第２実施例を第６図によって説明する。

第６図はカラー光学装置としてのカラーカメラの光学系
を概略的に示したものである。図中の符号１０は被写体
からの光束を入射させる撮影レンズ、１１．１２．１３
は入射した光束を分離するプリズム、１４．１５．１６
は撮像素子としてのＣＣＤである。なお、プリズム１１
にはＲＧＢ中のＢ成分を反射させるダイクロインク面１
１ａ、プリズム１２にはＲ成分を反射させるダイクロイ
ック面１２ａが形成されている。３つのＣ，ＣＤはそれ
ぞれＲＧＢの各色を受光するようになっており、各プリ
ズムとＣＯＤとの間にはダイクロイック面で分離された
色成分を所定の分光特性に補正するトリミングフィルタ
ーとしての着色フィルター１７．１８．１９が設けられ
ている。

上記の各着色フィルターは、１７が６００ｎｍより長波
長側の光束を透過させる赤色フィルター、１８が５００
〜６００ｎｍの波長の光束を透過させる緑色フィルター
、１９が５００ｎｍより短波長側の光束を透過させる青
色フィルターとされており、各々第４図（ｂ）と同様の
構成とされ、入射する光束の光軸と略垂直な方向へ変位
可能とされている。

上記の実施例のような構成のカラーカメラでは、ＲＧＢ
の分光は主としてダイクロイック面１１ａ、１２ａによ
って行われるが、各フィルター１７．１８、１９の位置
調整により色分解精度及び色再現性の細かい調整を行う
ことができる。また、装置の外部からこの位置調整を行
い得る構成としておけば、ユーザーが自由に感色性、色
再現性を設定することができる。

なお、赤、青色フィルター１７．１９には、位置調整に
よるバラツキの補正という第１実施例と同様の効果を持
たせることができるが、緑色フィルター１８は長波長側
と短波長側とで限定波長を独立して変化させることはで
きないため、効果としては主として上述した色分解精度
及び色再現性の調整を挙げることができ、前述した第１
実施例における限定波長の補正という用途は、長短−力
価の補正のみが重要になる場合等を除き副次的となる。

仇果 以上、説明してきたように、この発明によれば、着色フ
ィルターのロットによる限定波長のバラツキや温度変化
による限定波長の変化を補正することにより、色による
部分的な濃度の変化や全体の濃度の変化、あるいは、Ｒ
，Ｇ、Ｂ各色の濃度の変化による色再現性の変化を補正
して、同一機種の装置の特性を均一化することができる
。

また、逆に上記の変化を積極的に利用することによって
好みの光学特性を装置に与えることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明に係る波長帯域調整機構を説
明するための図であり、第１図はファクシミリの光学系
を示す説明図、第２図はシャープカットオフフィルター
の透過率特性を示すグラフ、第３図は第２図に示したフ
ィルターの波長４８０ｎｍの入射光束に対する着色層の
厚さと透過率との相関を示すグラフ、第４図（ａ）（ｂ
）は着色層の厚さが連続的に変化する着色フィルターの
構成の説明図、第５図（ａ）（ｂ）は着色層の厚さが階
段的に変化する着色フィルターの構成の説明図、第６図
はカラーカメラの光学系を示す説明図である。 Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’・・・着色フィルタート・着色層 １ａ・・・入射側端面 １ｂ・・・出射側端面 ２・・・無着色層 ８・・・長波長域カット用着色フィルター１７・・・赤
色フィルター １８・・・緑色フィルター １９・・・青色フィルター Ω・・・光軸 ＝１６− 区 ■） 塚　　　　　　　　　　　Ｄ 時］＝；「 ■ 区 Ｎ才 綜　　　　　　　　　　　　　Ｄ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象物からの光束を受光して前記対象物が有する
   視覚的情報を検出する光学系の光路中に、前記光束が入
   射する位置によって着色層の厚さが異なる波長限定用の
   着色フィルターを設けると共に、前記着色フィルターを
   前記光束の光軸と略垂直な方向へ変位可能とし、前記着
   色フィルターの位置調整によって前記着色フィルターに
   対する前記光束の入射位置を変化させることにより、該
   着色フィルターによる限定波長を変化させることを特徴
   とする光学系における光束の波長帯域調整機構。
2. （２）前記着色フィルターは、前記着色層の光入射側と
   光出射側との端面が互いに所定の角度で傾斜する構成と
   され、前記着色層の厚さが連続的に変化することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の光学系における光
   束の波長帯域調整機構。
3. （３）前記着色フィルターは、前記着色層の光入射側と
   光出射側との端面が互いに平行な構成とされ、前記着色
   層の厚さが階段的に変化することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の光学系における光束の波長帯域調
   整機構。
4. （４）前記着色フィルターは、全体の厚さが光束の入射
   位置に拘らず一定となり、かつ入射端面と出射端面とが
   平行となるように、屈折率が前記着色層と略等しい無着
   色層を前記着色層に接合して構成されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項及び第３項のいずれかに記載の
   光学系における光束の波長帯域調整機構。