JPH0490253A - 色分解ユニット - 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〕 本発明は、イメージスキャナや、デジタル方式のカラー
画像形成装置等の読取光学系に用いられる色分解ユニッ
トに関する。

〔従来の技術〕

一般に、イメージスキャナや、デジタル方式のカラー画
像形成装置等の読取光学系においては、照明系の露光走
査によって得られた原稿面のカラー画像情報の光像を、
結像系を通した上で、光軸を中心として設置した色分解
手段によって分光し、夫々の分光光毎に設けられたライ
ンＣＣＤ等の固体撮像素子上に結像させ、原稿情報を色
分解して電気信号に変換するようになっている。

従来、上述の色分解手段としては、プリズムを用いて分
光する方法が採られているが、このプリズムとしては、
ケスタープリズムと呼ばれる２等辺三角形状の接合プリ
ズムが用いられ、このケスタープリズムと２個または３
個のラインＣＣＤを組み合わせた構成の色分解ユニット
が知られている（特開平１−１４０８５７号、特開平１
−１４７９５５号、特開平１−１４７９５４号、特開平
１−１９２２５８号等）。

尚、ケスタープリズムは、第１０図に示すように、正三
角形をした６０”プリズムの中心に半透鏡を施した形状
をなしており、入射面に対して垂直に入射した光は半透
鏡で２分され、２つの平行な光となって射出する。従っ
て、システム中の光が平行で且つ光路差を持たないため
、振動に強いという特徴がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

次に、このケスタープリズムを用いた色分解ユニットの
従来例及びその欠点について、第１１図を参照して説明
する。

第１１図の例では、１個のケスタープリズム１２と２個
のラインＣＣＤ１４Ｃ，１４Ｒで色分解ユニットを構成
している。プリズム１２の符号１３で示す接合面はシア
ンを反射するダイクロイックミラーとなっており、接合
面１３で反射されたシアン光は１個目のラインＣＧＤ１
４Ｃにより受光され、シアンの情報が伝達される。また
、接合面１３を通過した光は赤の情報のみを含んでおり
、２個目のラインＣＣＤ　１４Ｒにより受光され、赤の
情報が伝達される。

この色分解ユニットでは、２個のラインＣＣＤ１４Ｃと
１４Ｒがケスタープリズム１２に対して別々に配置され
ているため、読み取り位置に対して両ラインＣＧＤＩ４
Ｇ、　１４Ｒを一致させる必要がある。例えば、ライン
ＣＣＤ１４Ｃ，１４Ｒに７７ｚｍピッチのラインＣＣＤ
を用いたとすると、ラインＣＣＤ１４Ｃ，１４Ｈの一致
精度は７μｍ以下が必要となり、機械的に行うには、非
常に高精度な調整機構が必要となるため、高価な色分解
ユニットになる。さらに、ｖＲ整機構を必要とするため
に、経時変化によってラインＣＣＤ　１４Ｃと１４Ｒの
読取り位置が変動するという不具合が発生しやすい。

また、第１１図に示すような一般的なケスタープリズム
を用いた場合、前述したような２個のラインＣＣＤが原
理的に必要となるが、これは、所望の光束中を臨界角を
利用して、プリズムへの垂直入射、垂直射出を守ろうと
するためである。したがって、−射的なケスタープリズ
ムを用いると、第１１図の如く、色分解後の赤とシアン
の結像位置が離れてしまい、２個のラインＣＣＤを夫々
個別に高精度に位置調整しなければならなくなる。

最近、ラインＣＣＤの製造技術の発達により、１個のパ
ッケージ内に複数ラインの受光面を設けた、複数ライン
ＣＣＤが発表されている。

このＣＣＤを用いると前述した、調整等が不用になり、
安価な色分解ユニットが提供できる。しかるに、複数ラ
インＣＣＤのライン間隔は小さく、第１１図に示すよう
なケスタープリズムを用いる色分解ユニットでは、赤と
シアンの結像位置が離九でいるため、そのままでは複数
ラインＣＣＤを適用できない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ケス
タープリズムの基本的性質を維持しながら、色分解後の
複数の結像位置を数１０Ｉｔｍの距離に近づけることが
できるプリズムを提案し、このプリズムと複数ラインＣ
ＣＤを用いた安価な色分解ユニットを提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本頴の請求項１記載の発明は
、照明系と結像系により原稿情報をラインＣＣＤ上に結
像して原稿情報を電気信号に変換する読取光学系におい
て、結像系とラインＣＣＤとの間にラインＣＣＤの長手
方向とプリズムの長手方向とが一致するようにプリズム
を配置し、該プリズムとラインＣＣＤとにより原稿情報
を複数色の情報に分解する読取光学系用の色分解二二ッ
トであって、 上記プリズムとして、三角柱の底面の三つの角がα、２
α、　１８０−３αで構成されている三角柱プリズムで
あって臨界角をθとしたとき、θ≦２α　、α＜３０ を満足する２個の同じ三角柱プリズムの夫々の角２αに
対面する面同志を接合してなる接合三角柱プリズムを用
いたことを特徴とする。

また、本願の請求項２記載の発明は、照明系と結像系に
より原稿情報をラインＣＣＤ上に結像して原稿情報を電
気信号に変換する読取光学系において、結像系とライン
ＣＣＤとの間にラインＣＣＤの長手方向とプリズムの長
手方向とが一致するようにプリズムを配置し、該プリズ
ムとラインＣＣＤとにより原稿情報を複数色の情報に分
解する読取光学系用の色分解ユニットであって、上記プ
リズムが、色分解を目的とするプリズムと、色分解後の
光路を折り曲げ任意の角度を付けて射出することを目的
とするプリズムで構成されたことを特徴とする。

〔実　施　例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は請求項１記載の発明による色分解ユニットを用
いて構成したカラーイメージスキャナの一例を示す。

第１図において、原稿設置ガラス０上に設置された原稿
は、光源１により照明され、光路屈曲ミラー２により原
稿情報は結像レンズ３に導かれる。

そして結像レンズ３を通過した原稿情報は、本発明のプ
リズム４とラインＣＣＤ５とからなる色分解ユニットに
導かれ、色分解された後、ラインＣＣＤ５の受光素子面
５ａ、　５ｂに結像される。

色分解ユニットを構成するプリズム４は、２つの同形状
の三角柱プリズムを接合した接合三角柱プリズムであり
、接合面４ａに、例えば赤反射のダイクロイック膜を設
けておけば、受光素子面５ａには原稿の赤色情報が、受
光素子面５ｂには、原稿のシアン情報が伝達される。尚
、この例では、原稿情報を２色分割して読み取る例を示
したが、３色分解以上も可能である。また、上述したよ
うに、符号５はラインＣＣＤを示し、５ａ、　５ｂは受
光素子面であり、この例では、２ラインの受光素子面が
プリズムの長手方向（紙面に対して垂直方向）に平行に
配置され、１つにパッケージされた２ラインＣＣＤを構
成している。

次に、第２図は本発明による色分解ユニットに用いられ
るプリズムの構成を示す平面図、第３図はプリズムの斜
視図である。

第２図、第３図に示すように、本発明のプリズムは、２
つの同じ形状の三角柱プリズムＰｉ、　Ｐ２を接合面Ｓ
で接合して構成されている。各三角柱プリズムは、三角
柱の底面の三つの角がα、２α。

１８０−３αで構成されている三角柱プリズムであって
、臨界角をθとしたとき、 θ≦２α　、α〈３０ を満足している。

ここで、第２図を参照してプリズムへの白色入射光ＲＯ
が赤色光Ｒ１とシアン光Ｒ２に色分解される例について
説明する。尚、接合面Ｓには、例えば赤色光を反射する
ダイクロイック膜が設けられている。

第２図において、一方何の三角柱プリズムＰ１の入射面
ＰＩＳへ垂直に入射した白色入射光ＲＯは、接合面Ｓで
赤色成分が反射され、ＰＩ３面へある入射角で向かう。

この時、入射角が臨界角θより大きいとＰＩ３面で全反
射され、射出面ＰＩＳ’へ向い、射出面ＰＩＳ’から゛
射出面ＰＩＳ’に対して垂直に射出し、射出した赤色光
Ｒ１はラインＣＣＤの受光面に対してβの角度で到達す
る。一方、・接合面Ｓで赤色成分が取り除かれたシアン
光Ｒ２は、もう一方の三角柱プリズムＰ２へ入射し、Ｐ
ＺＳ面で反射される。この時、入射角が臨界角θより大
きいとＰＺＳ面で全反射され、射出面Ｐ２Ｓ’へ向い、
射出面Ｐ２Ｓ’から射出面Ｐ２Ｓ’に対して垂直に射出
し、射出したシアン光Ｒ２はラインＣＣＤの受光面に対
してβの角度で到達する。

本発明のプリズムでは、上述のようにして色分解された
ラインＣＣＤへの入射光Ｒ１とＲ２の結像位置の間隔γ
を数１０μｍにまで近づけるのが目的であるが、上記の
説明のように、赤色光Ｒ１とシアン光Ｒ２がβの角度で
ラインＣＣＤの受光面に入射するため、プリズムとライ
ンＣＣＤ間の距離δを所望の値に設定することで、結像
位置の間隔γを所望の値に設定することができる。

一方、従来の色分解ユニットで用いられていたケスター
プリズムの場合は、第４図に示すように、α＝　３０”
であるから、射出光Ｒ１，Ｒ２は平行になる。

このため、プリズムとラインＣＣＤ間の距離δを変化さ
せても結像位置の間隔γの値は一定である。

また、γの値を数１０μｍ、例えば７０μｍにするには
、図示するように、−辺の長さが２００μｍの三角柱プ
リズムが必要となり、現在の研磨加工技術の能力を越え
てしまう、従って、従来のケスタープリズムでは、−辺
の長さが数ｍｍの三角柱プリズムを用いた場合にも、γ
の値は数１００μｍとなる。

これに対して、本発明のプリズムでは、第５図のα＝２
５°とした場合の実施例で示すように、−辺の長さが敢
闘の三角柱プリズムを用いても、γの値を数ｌＯμｍと
することができる。尚、入射光束はレンズのＦナンバー
４．５に相当する。

以上のように、本発明の色分解ユニットでは、第２図に
示すように、プリズムとして、三角柱の底面の三つの角
がα、２α、　１８０−３αで構成されている三角柱プ
リズムであって臨界角をθとしたとき、 θ≦２α　、α＜３０ を満足する２個の同じ三角柱プリズムの夫々の角２αに
対面する面同志を接合してなる接合三角柱プリズムを用
いたことにより、２色に分解された射出光束は互いに交
わるように進むため、プリズムとラインＣＣＤ間の距離
δを任意に変化させることでラインＣＣＤの受光面上で
の２つの光束の結像位置の間隔γを自由に得ることがで
きる。また、第２図に示す、α、δを正確に定めること
により、γは一義的に求められ、さらに、所望のγに対
してα、δを求めることもできる。よって、α、δ、γ
を適切な値に配分することで２つのラインＣＣＤを１つ
のパッケージに収めることができ、さらに、従来の保護
ガラスをプリズムで兼ねることもできる。

尚、実施例の説明では、白色光を赤色とシアンに分解し
た例を示したが、第２図に示すプリズムの接合面Ｓにハ
ーフミラ−膜を設け、一方何の三角柱プリズムの面ＰＩ
Ｓに赤色反射のダイクロイック膜を、他方側の三角柱プ
リズムの面Ｐ２Ｓにシアン光反射のダイクロイック膜を
設けても同様の効果が得られる。このように、色分解を
行う方法は種々あるが、本発明の目的を達成するための
プリズムの形状は、前述の条件、 θ≦２α　、α＜３０ を満たすことが必要である。

尚、これまでの説明では、白色光を２色に分解する例に
ついて述べたが、３色以上の分解についても同様の説明
ができる。

次に、第６図は請求項２記載の発明による色分解ユニッ
トを用いて構成したカラーイメージスキャナの一例を示
す。

第６図において、原稿設置ガラス０上に設置された原稿
は、光源１により照明され、光路屈曲ミラー２により原
稿情報は結像レンズ３に導かれる。

そして結像レンズ３を通過した原稿情報は、本発明のプ
リズム４′とラインＣＣＤ５とからなる色分解ユニット
に導かれ、色分解された後、ラインＣＣＤ５の受光素子
面５ａ、　５ｂに結像される。

色分解ユニットを構成するプリズムは、色分解用のプリ
ズムとして、２つの同形状の三角柱プリズムを接合した
接合三角プリズム４′を備え、この三角プリズムの接合
面４ａに、例えば赤反射のダイクロイック膜を設けてお
けば、受光素子面５ａには原稿の赤色情報が、受光素子
面５ｂには、原稿のシアン情報が伝達される。尚、この
例では、原稿情報を２色分割して読み取る例を示したが
、３色分解以上も可能である。また、上述したように、
符号５はラインＣＣＤを示し、５ａ、　５ｂは受光素子
面であり、この例では、２ラインの受光素子面がプリズ
ムの長手方向（紙面に対して垂直方向）に平行に配置さ
れ、１つにパッケージされた２ラインＣＣＤを構成して
いる。

次に、第７図は本発明による色分解ユニットに用いられ
るプリズムの構成を示す平面図、第８図はプリズムの斜
視図である。

第７図、第８図に示すように、本発明のプリズムは１色
分解を目的とする三角プリズム４′と、この三角プリズ
ムから射出された分解光を角度を付けて狭い間隔（数十
μｍ）に集光するように光路を折り曲げることを目的と
したプリズム４″　からなる、ここでは、プリズムへの
白色入射光ＲＯが赤色光Ｒ１とシアン光Ｒ２に分割され
る例について説明する。

第７図において、三角プリズム４′を構成する２つの三
角柱プリズムＰ３．Ｐ３’の接合面ＳＯには赤色光Ｒ１
を反射する例えばダイクロイック膜が設けられている。

一方の三角柱プリズムＰ３の入射面Ｓ１から垂直入射し
た白色光ＲＯのうち赤色光Ｒ１は接合面ＳＯで反射され
、再びＳ１面で臨界角により反射され、８２面より垂直
に射出される。また、シアン光Ｒ２は接合面ＳＯを透過
し、ＳＬ’面で臨界角により反射され、Ｓ２’面より垂
直に射出される。このようにして２色に分解された光は
、光路屈折用のプリズム４”　（Ｐ４．Ｐ４’　）によ
って、図示されたように、Ｓ３，８３′面及びＳ４．Ｓ
４’面によって角度を付けられ集光される。

本発明のプリズムでは、ラインＣＣＤの受光面への入射
光Ｒ１とＲ２の結像位置の間隔γを数１０μｍにまで近
づけるのが目的であるが、上記の構成で説明したように
、赤色光Ｒ１とシアン光Ｒ２が光路屈折用のプリズム４
”　（Ｐ４．Ｐ４’）によって角度を付けられてライン
ＣＣＤの受光面に入射するため、プリズムとラインＣＣ
Ｄ間の距離δを所望の値に設定することで、結像位置の
間隔γを所望の値に設定することができる。

一方、従来の色分解ユニットで用いられていたケスター
プリズムの場合は、先の第４図に示すように、射出光Ｒ
１，Ｒ２は平行になるため、両光路の間隔γは、プリズ
ムとラインＣＣＤ間の距離δによらず一定であり、γの
値を数１０μｍ、例えば７０μｍにするには、図示する
ように、−辺の長さが２００μｍの三角柱プリズムが必
要となり、現在の研磨加工技術の能力を越えてしまう。

尚、第９図には、本発明のプリズムを用い、結像位置の
間隔γを７０μｍ、プリズムとラインＣＣＤ間の距離δ
を０．５ｍｍとし、ＣＣＤへの入射角を６度とした時の
実施例を示す。また、図に示された入射光束はレンズの
Ｆナンバ４．５に相当する。

以上のように、本願請求項２記載の発明の色分解ユニッ
トでは、第７図、第８図に示すような、色分解を目的と
するプリズムと、色分解後の光路を折り曲げ任意の角度
を付けて射出することを目的とするプリズムで構成した
プリズムを用いたことにより、結像位置の間隔γやプリ
ズムとラインＣＣＤ間の距離δを任意に設定できる。し
たがって１本発明によれば、２つのラインＣＣＤ間の距
離を任意に設定できるため、ラインＣＣＤの間隔を数十
μｍと言った非常に小さい間隔とすることができ、２つ
のラインＣＣＤを１つのパッケージに収めることが容易
にできる。また、従来の保護ガラスをプリズムで兼ねる
こともできる。

尚、これまでの説明では、白色光を２色に分解する例に
ついて述べたが、３色以上の分解についても同様の説明
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本願請求項１、請求項２記載の発
明では、ケスタープリズムの基本的性質を維持しながら
、色分解後の複数の結像位置を数十μｍの距離に近づけ
ることができるプリズムを夫々用いたことにより、これ
らのプリズムと１つのパッケージに収められた複数ライ
ンＣＣＤとを組み合わせて、位置調整が容易で、安価な
色分解ユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の色分解ユニットを用いて構成し
たカラーイメージスキャナの一例を示す読取光学系の概
略構成図、第２図は請求項１記載の色分解ユニットに用
いられるプリズムの構成を示す平面図、第３図は同上プ
リズ、ムの斜視図、第４図は従来のケスタープリズムの
設計例を示す平面図、第５図は請求項１記載のプリズム
の設計例を示す平面図、第６図は請求項２記載の色分解
ユニットを用いて構成したカラーイメージスキャナの−
例を示す読取光学系の概略構成図、第７図は請求項２記
載の色分解ユニットに用いられるプリズムの構成を示す
平面図、第８図は同上プリズムの斜視図、第９図は請求
項２記載のプリズムの設計例を示す平面図、第１０図は
従来のケスタープリズムを示す斜視図、第１１図は従来
技術による色分解ユニットの説明図である。 １・・・・光源、２・・・・光路屈曲ミラー、３・・・
・結像レンズ、４・・・・接合三角柱プリズム、４′・
・・・色分解用プリズム、４″・・・光路屈折用プリズ
ム、５・・・・ラインＣＣＤ。 ｂ （Ｏ 処 イ・１ 因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、照明系と結像系により原稿情報をラインＣＣＤ上に
   結像して原稿情報を電気信号に変換する読取光学系にお
   いて、結像系とラインＣＣＤとの間にラインＣＣＤの長
   手方向とプリズムの長手方向とが一致するようにプリズ
   ムを配置し、該プリズムとラインＣＣＤとにより原稿情
   報を複数色の情報に分解する読取光学系用の色分解ユニ
   ットであって、 上記プリズムとして、三角柱の底面の三つの角がα、２
   α、１８０−３αで構成されている三角柱プリズムであ
   って臨界角をθとしたとき、θ≦２α、α＜３０ を満足する２個の同じ形状の三角柱プリズムの夫々の角
   ２αに対面する面同志を接合してなる接合三角柱プリズ
   ムを用いたことを特徴とする色分解ユニット。 ２、照明系と結像系により原稿情報をラインＣＣＤ上に
   結像して原稿情報を電気信号に変換する読取光学系にお
   いて、結像系とラインＣＣＤとの間にラインＣＣＤの長
   手方向とプリズムの長手方向とが一致するようにプリズ
   ムを配置し、該プリズムとラインＣＣＤとにより原稿情
   報を複数色の情報に分解する読取光学系用の色分解ユニ
   ットであって、 上記プリズムが、色分解を目的とするプリズムと、色分
   解後の光路を折り曲げ任意の角度を付けて射出すること
   を目的とするプリズムで構成されたことを特徴とする色
   分解ユニット。