JPH0618808A

JPH0618808A - カラー画像読取装置

Info

Publication number: JPH0618808A
Application number: JP4195956A
Authority: JP
Inventors: Jun Koide; 小出　　純
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】適切に設定した色分解手段を用いることによ
りカラー画像を複数の色光で高精度に読取ることのでき
るカラー画像読取装置を得ること。【構成】照明手段からの光束で照明したカラー画像を
結像光学系により、色分解手段を介して複数のラインセ
ンサーを同一基板面上に配置した受光手段面上に結像さ
せて読取る際、該色分解手段は所定の波長域の光束を通
過させる波長選択素子と、所定の偏光状態の光束を射出
させる偏光素子、そして異なった偏光状態の光束に対し
て異なった光学作用を有する複屈折素子とを組み合わせ
て入射光束を複数の色光に色分解していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に原稿面上のカラー画像に基づく光束を複数の色
光に色分解して、各色光に基づくカラー画像を複数のラ
インセンサーを有した受光手段で読取るようにした例え
ばカラースキャナやカラーファクシミリ等に好適なカラ
ー画像読取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より原稿面上のカラー画像情報を光
学系を介してラインセンサー（ＣＣＤ）面上に結像させ
て、このときのラインセンサーからの出力信号を利用し
てカラー画像情報をデジタル的に読取る装置が種々と提
案されている。

【０００３】例えば図２２は従来のカラー画像読取装置
の光学系の要部概略図である。同図では原稿面２１１上
のカラー画像からの光束を結像レンズ２１９で集光し後
述するラインセンサー面上に結像させる際、該光束を３
Ｐプリズム２２０を介して例えば赤色（Ｒ）、緑色
（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に色分解した後、各々のライ
ンサンサー２２１，２２２，２２３面上に導光してい
る。そして各ラインセンサー２２１，２２２，２２３面
上に結像したカラー画像を各々副走査方向にライン走査
し各色光毎に読取りを行っている。

【０００４】図２３は従来のカラー画像読取装置の光学
系の要部概略図である。同図では原稿面２１１上のカラ
ー画像からの光束を結像レンズ２２９で集光し後述する
ラインセンサー面上に結像させる際、該光束を２色性を
有する波長選択透過膜が付加された２つの色分解用のビ
ームスプリッター２３０，２３１を介して３色に対応す
る３つの光束に分離している。

【０００５】そして該３つの色光に基づくカラー画像を
３つのラインセンサーを同一基板面上に設けた所謂モノ
リシック３ラインセンサー２３２面上に各々結像させて
いる。これによりカラー画像を副走査方向にライン走査
し各色光毎に読取りを行なっている。

【０００６】この他１次元ブレーズド回折格子より成る
色分解手段と３つのラインセンサーを同一基板面上に設
けた受光手段とを利用することにより原稿面上のカラー
画像を読取るようにしたカラー画像読取装置が例えば特
開平３−１７９８６８号公報や特開平３−１８１２６９
号公報等で提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２２に示すカラー画
像読取装置では３つの独立のラインセンサーを必要と
し、又高精度化が要求され、しかも製作上困難な３Ｐプ
リズムを必要とする為、装置全体が複雑化し、又高価と
なってくる。更に結像光束と各ラインセンサーとの合致
調整を各々独立に３回行なう必要があり、組立調整が面
倒となる等の問題点があった。

【０００８】又、図２３に示すカラー画像読取装置はビ
ームスプリッター２３０，２３１の

【０００９】

【外１】今、製作上好ましいラインセンサーの各ライン間の距離
を０．１〜０．２ｍｍ程度とするとビームスプリッター
２３０，２３１の板厚ｘは３５〜７０μｍ程度となる。

【００１０】一般にこのような薄い厚さで光学的に平面
性を良好に維持したビームスプリッターを構成すること
は大変難しく、このような厚さのビームスプリッターを
用いるとラインセンサー面上に結像させるカラー画像の
光学性能が低下してくるという問題点があった。

【００１１】回折格子を用いたカラー画像読取装置は回
折格子への軸上及び軸外光束で入射角度が異なってきて
回折作用が異なり画角により色度変化を起こし、又３つ
のラインセンサーを３つの色光によるカラー画像に対応
して高精度に配置しなければならないといった問題点が
あった。

【００１２】本発明は結像光学系を通過するカラー画像
に基づく光束を所定の波長域の光束を通過させる波長選
択素子と所定の偏光状態の光束を射出させる偏光素子そ
して偏光状態により異なった光学作用を有する複屈折素
子等を適切に組み合わせた色分解手段を用いて複数の色
光に色分解して、各々対応するラインセンサー面上に導
光することによりカラー画像を高精度に読取ることので
きるカラー画像読取装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のカラー画像読取
装置は、（１−イ）カラー物体またはカラー画像原稿等の被投影
物体を黒体輻射による光で照明し、前記被投影物体から
の散乱光を光投影手段によりＣＣＤ等の固体撮像素子に
投影結像し該被投影物体の画像を電気信号に変換し画像
データ化するカラー画像読取装置において、該固体撮像
素子に入射する光波を波長と偏光方向と位置の各状態の
組み合わせでＮ個（Ｎ≧２）に分解することを特徴とし
ている。

【００１４】（１−イ−１）分解されたＮ個の光波に対
応した状態またはＮ個の光波の各状態に含まれる状態の
みを通過させて固体撮像素子のＮ個以下の領域に導く手
段を有すること。

【００１５】（１−イ−２）偏光方向と位置の分解手段
は異方性結晶中の光波伝播で常光線と異常光線によって
分解すること。

【００１６】（１−イ−３）波長と偏光方向の分解手段
は偏光ビームスプリッタの透過成分によってＳ偏光，Ｐ
偏光で個別色分解すること。

【００１７】（１−イ−４）偏光ビームスプリッタは平
行平板タイプであり、入射光束に対して傾けることによ
り光束の位置を変位させること。

【００１８】（１−イ−５）分解されたＮ個の光波に対
応した状態またはＮ個の光波の各状態に含まれる状態の
選別は偏光透過フィルターと波長選択フィルターの組み
合わせによって行なうこと。

【００１９】（１−イ−６）固体撮像素子は２ライン以
上の複数の並列光電変換素子アレイが配列されたもので
あること等を特徴としている。

【００２０】（１−ロ）カラー物体またはカラー画像原
稿等の被投影物体を黒体輻射による光で照明し、前記カ
ラー物体またはカラー画像原稿からの散乱光を光投影手
段によりＣＣＤ等の固体撮像素子に投影結像し該被投影
物体の画像を電気信号に変換し画像データ化するカラー
画像読取装置において、該固体撮像素子は直線状のＣＣ
Ｄが３ラインまたはそれ以上配列されており各直線状の
ＣＣＤはそのライン内に複数の光電変換領域（以後ビッ
トと呼ぶ）を配列させたものであり、光投影手段は光束
規制の絞りの位置において光束領域を２つに分割し、一
方の領域は固体撮像素子であるＣＣＤビット配列方向
（以後副走査方向と呼ぶ）に平行または直角（光軸に対
しても直角）方向へ偏光波を通過させる偏光透過フィル
ターと、青色の波長領域を通過させる波長選択フィルタ
ーを設け、他方の領域においては黄色の波長領域を通過
させる波長選択フィルターを設け、必要に応じて２つの
領域を通過する波面伝搬距離（空気換算の光路長）を同
等になるように平行平板ガラスを配置し、前記カラー物
体または画像原稿と前記光投影手段の光路中または前記
光投影手段と前記固体撮像素子の光路中において前記黄
色の波長選択フィルターを通過する光束の光路中に固体
撮像素子であるＣＣＤのライン配列方向（以後主走査方
向と呼ぶ）と光軸方向に対して傾けた平行平板タイプの
偏光ビームスプリッタを配し、この偏光ビームスプリッ
タはＰ偏光に対してはほぼ１００％透過で、Ｓ偏光に対
しては赤色の波長領域を透過させ（この場合、青色の波
長領域を透過させるものであってもかまわなく、ただし
このときには入射する光の波長領域は黄色でなくてはな
らない）るものであり、かつ平行平板タイプの偏光ビー
ムスプリッタによる副走査方向の光束の位置シフト量は
固体撮像素子であるＣＣＤラインの間隔の２つ分に相当
しており、前記青色の波長選択フィルターを通過する光
束の光路中には前記平行平板タイプの偏光ビームスプリ
ッタの波面伝搬距離（空気換算の光路長）と同等になる
ような平行平板ガラスが配置され、また前記カラー物体
またはカラー画像原稿と前記光投影手段の光路中または
光投影手段と前記固体撮像素子の光路中に異方性結晶の
平行平板が所定の厚さで配され、その異方性結晶の光軸
は前記光投影手段の光軸に対して副走査方向に傾いてお
り、傾け角は４５度前後であり、かつ異方性結晶の切り
出し面は前記光投影手段の光軸に対してほぼ垂直であ
り、この異方性結晶を通過する光束の常光束（常光線）
と異常光束（異常光線）の分離間隔が前記固体撮像素子
であるＣＣＤの特定ライン間隔に相当し、常光束と異常
光束の偏光方向が互いに垂直に分離され、その一方が前
記固体撮像素子であるＣＣＤのライン方向と一致するよ
うに構成され、固体撮像素子であるＣＣＤから見て入射
光束側においてカラー物体またはカラー画像原稿の読み
取りラインから散乱された光において前記構成で分離さ
れた光束がＣＣＤの各ラインに入射する通過空間上にＣ
ＣＤのライン方向に垂直と平行な偏光波が通過できる偏
光透過フィルターを交互に配置され、固体撮像素子であ
るＣＣＤの表面には各ラインにおいて赤、緑、青または
青、緑、赤の順序で波長選択コーティングフィルターが
配され、前記構成で分離された複数の光束において固体
撮像素子であるＣＣＤ表面のコーティングフィルターと
ＣＣＤの入射光束に対してＣＣＤより入射側に設けられ
た偏光透過フィルターの組合せが各複数の光束の偏光状
態と波長領域の組合わせと１対１対応することを特徴と
している。

【００２１】（１−ロ−１）固体撮像素子であるＣＣＤ
は４ラインで構成され、光投影手段の絞りの位置に設け
られた偏光透過フィルターを配さず、ＣＣＤ表面のコー
ティングフィルターは各ラインにおいて加法混色におけ
る赤の正感度の分光スペクトル成分、緑の分光スペクト
ル成分、赤の負感度の分光スペクトル成分の正透過、青
の分光スペクトル成分の順序またはその反対順序または
赤の負感度の分光スペクトル成分の正透過と青のスペク
トル成分の順序を交換した順序で配され、ＣＣＤに入射
する各分離された光束は１つの隣り合うラインの間隔以
上、３つの隣り合うライン間隔未満で光束規制をするス
リット部材等の画像読み取り規制手段を配したこと。

【００２２】（１−ロ−２）前記４ラインのＣＣＤ等の
固体撮像素子からの画像情報信号において加法混色の原
理に従って赤の負感度の分光スペクトル成分の正透過信
号は他の色信号に対して減算を行なうこと。

【００２３】（１−ロ−３）光投影手段の絞り位置にお
いての光束領域分割の割合はＣＣＤ等の固体撮像素子か
らの画像情報信号が、被読取物体または原稿が白色であ
る時の青と赤（赤の正感度の分光スペクトル成分）のラ
イン信号出力がほぼ同強度となるように設定すること。

【００２４】（１−ロ−４）光投影手段の絞り位置に配
された青色波長領域透過の波長選択フィルターの分光透
過率分布と固体撮像素子であるＣＣＤの表面の赤ライン
のコーティングフィルターの分光透過率分布において共
通の透過波長領域がほぼ存在しないこと等を特徴として
いる。

【００２５】（１−ハ）照明手段からの光束で証明した
カラー画像に基づく光束を結像光学系に入射させ、該結
像光学系の瞳面よりも射出側に設けた色分解手段を介し
て複数の色光に分解し、各色光に基づくカラー画像を複
数のラインセンサーを同一基板面上に配置した受光手段
面上に結像させ、該受光手段で各色光に基づくカラー画
像を読取る際、該色分解手段は該結像光学系の瞳面を近
傍に設けた波長選択素子により該瞳面を複数の領域に分
割し、該分割した各瞳領域への入射光束に対して各々異
なった波長域の光束を通過させ、該分割した各瞳領域か
らの所定の色光を有する光束を偏光素子により所定の偏
光面を有する偏光光束として射出させ、該偏光光束から
の光束を複屈折素子により互いに直交する偏光状態の２
つの光束のうち一方を他方に対して射出位置を変位させ
て射出させ、該複屈折素子の異なった位置から射出した
複数の光束を偏光フィルターと色フィルターを介して複
数の色光に色分解して、該複数のラインセンサーに導光
していることを特徴としている。

【００２６】（１−ニ）照明手段からの光束で照明した
カラー画像を結像光学系により、入射光束を複数の色光
に色分解して射出させる色分解手段を介して複数のライ
ンセンサーを同一基板面上に配置した受光手段面上に結
像させ、該受光手段により該カラー画像を読取る際、該
色分解手段は所定の波長域の光束を通過させる波長選択
素子と、所定の偏光状態の光束を射出させる偏光素子、
そして異なった偏光状態の光束に対して異なった光学作
用を有する複屈折素子とを組み合わせて入射光束を複数
の色光に色分解していることを特徴としている。

【００２７】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図、図２
は図１の一部分の説明図である。

【００２８】図中１ａは原稿面であり、その面上にはカ
ラー画像１が形成されている。２は照明手段であり、例
えば図３に示す分光特性の光束（黒体輻射）を放射して
おり、カラー画像１を照明している。

【００２９】３は赤外カットフィルターであり、図４に
示す分光特性を有している。４は結像光学系であり、カ
ラー画像１を後述する各要素を介して所定の３つの色光
に色分解して３つのラインセンサー（ＲＳ，ＧＳ，Ｂ
Ｓ）を同一基板面上に形成した受光手段１４面上に結像
している。

【００３０】３つのラインセンサー（ＲＳ，ＧＳ，Ｂ
Ｓ）は図２に示すように紙面を垂直方向（主走査方向）
に平行に配列している。９は遮光部材であり、結像光学
系の４の瞳面近傍に配置しており、瞳面を図１３に示す
ように２つの領域９ａ，９ｂに分割している。

【００３１】瞳面の一方の領域９ａには青色透過フィル
ター５とその後方に偏光フィルター６を設け、他方の領
域９ｂには黄色透過フィルター７とその後方に透明な平
行平面板８を設けている。青色透過フィルター５と黄色
透過フィルター７は波長選択素子を構成している。青色
透過フィルター５は図５に示す分光特性を有している。

【００３２】図１１は偏光フィルター６を通過する光束
の分光特性の説明図である。

【００３３】図１１の曲線ＸＡはラインセンサーの並び
方向（Ｚ方向，主走査方向）に偏光面を有する偏光Ｓの
分光透過率、曲線ＸＢは偏光Ｓと直交する方向（Ｙ方
向，副走査方向）に偏光面を有する偏光Ｐの分光透過率
である。

【００３４】黄色透過フィルター７は図６に示す分光特
性を有している。平行平面板８は青色透過フィルター５
側の領域９ａを通過した光束と光路長をそろえる為の光
路長補正フィルターとしての作用を有している。

【００３５】１０は平行平面型の偏光ビームスプリッタ
ーであり、図７に示す分光特性を有している。図７にお
いて曲線ＹＳは主走査方向に偏光面を有する偏光Ｓ（Ｓ
偏光）に対する分光透過率、曲線ＹＰは副走査方向に偏
光面を有する偏光Ｐ（Ｐ偏光）に対する分光透過率であ
る。図に示すようにＰ偏光は全て透過させ、Ｓ偏光は黄
色光のみを透過している。

【００３６】１１は誘電体膜であり、偏光ビームスプリ
ッター１０に接合している。偏光フィルター６と偏光ビ
ームスプリッター１０は偏光素子を構成している。１２
は透明な平行平面板であり、偏光ビームスプリッター１
０側の領域９ｂを通過する光束と光路長をそろえる光路
長補正フィルターとしての作用を有している。

【００３７】１３は複屈折板（複屈折素子）であり、図
１２に示すように結晶光軸は副走査方向に４５度傾いて
いる。複屈折板１３は偏光方向が主走査方向と同じ常光
線ＯＬはそのまま通過し、偏光方向が副走査方向と同じ
異常光線ＥＬは紙面内（副走査方向）に所定量シフトさ
せて射出している。即ち異なった偏光状態の光束に対し
て異なった光学作用を有している。

【００３８】１５は透明な平行平面板であり、その面上
には偏光フィルター１６，１７，１８を設けている。偏
光フィルター１６，１７，１８は順に偏光面が主走査方
向、副走査方向、主走査方向の偏光に対しては透過率が
例えば図１１の曲線ＸＡとなるように設定している。

【００３９】又、偏光面がそれらと直交する偏光に対し
ては透過率が例えば図１１の曲線ＸＢとなるようにして
いる。１４は受光手段であり透明な平行平面板２２と３
つのラインセンサーＲＳ，ＧＳ，ＢＳそして色フィルタ
ー１９，２０，２１を有している。

【００４０】透明な平行平面板２２の一部に３つのライ
ンセンサーＲＳ，ＧＳ，ＢＳが設けられており、かつ各
ラインセンサー面上には波長選択フィルターとしての赤
フィルター１９，緑色フィルター２０，青フィルター２
１がコーティングして設けている。

【００４１】赤フィルター１９の分光特性を図８に、緑
フィルター２０の分光特性を図９に、青フィルター２１
の分光特性を図１０に示す。

【００４２】図１４は図２の偏光フィルター（１６，１
７，１８）と色フィルター（１９，２０，２１）を結像
光学系４側から見たときの概略図である。前述した各要
素（５，６，７，１０，１３，１６，１７，１８，１
９，２０，２１）は色分解手段の一要素を構成してい
る。

【００４３】本実施例ではカラー画像１からの光束のう
ち赤外カットフィルター３で赤外光をカットし、可視光
（白色光、図４参照）のみを通過させて結像光学系４に
入射している。結像光学系４に入射した白色光のうち領
域９ａの青色透過フィルター５と偏光ビームスプリッタ
ー６を通過する光束は青色の紙面に垂直方向（主走査方
向）に振動する青色偏光ＢＬＳとなっている。

【００４４】そして該青色偏光ＢＬＳは平行平面板１２
を通過し、複屈折板１３を常光線として通過し、主走査
方向の偏光のみを通過させる偏光フィルター１８と青フ
ィルター２１を介して青色用のラインセンサーＢＳに入
射している。該青色用のラインセンサーＢＳによりカラ
ー画像１のうち青色の画像情報を読取っている。

【００４５】一方、結像光学系４に入射した白色光のう
ち黄色透過フィルター９と平行平面板８を通過した光束
（緑色光と赤色光，図６参照）は偏光していない、即ち
かたよりのない光束として射出し、偏光ビームスプリッ
ター１０と誘電体膜１１に入射している。

【００４６】偏光ビームスプリッター１０と誘電体膜１
１に入射した光束は主走査方向に偏光面を有する赤色偏
光ＲＬＳと副走査方向に偏光面を有する黄色偏光ＹＬＰ
とに分割射出して複屈折板１３に入射させている。

【００４７】偏光ビームスプリッター１０は図１に示す
ように副走査方向に傾けてある為に射出光束が位置変化
を起こす。このときの位置変化量が２つのラインセンサ
ーＧＳ，ＲＳの間隔に一致するように設定している。

【００４８】赤色偏光ＲＬＳは複屈折板１３を常光線と
してそのまま通過し、主走査方向の偏光のみを通過させ
る偏光フィルター１６と赤フィルター１９を介して赤色
用のラインセンサーＲＳに入射している。該赤色用のラ
インセンサーＲＳによりカラー画像１のうちの赤色の画
像情報を読取っている。

【００４９】黄色偏向ＹＬＰは複屈折板１３を異常光線
として射出位置が副走査方向に一定量シフトして射出
し、副走査方向の偏光のみを通過させる偏光フィルター
１７と緑フィルター２０を介して、緑色偏光ＧＬＰとし
て緑色用のラインセンサーＧＳに入射している。

【００５０】尚、このとき黄色偏光ＹＬＰの複屈折板１
３による副走査方向のシフト量は図１２に示すように赤
色用のラインセンサーＲＳと緑色用のラインセンサーＧ
Ｓとの間隔となるように複屈折板１３の厚さを設定して
いる。緑色用のラインセンサーＧＳによりカラー画像１
のうちの緑色の画像情報を読取っている。

【００５１】本実施例において赤色用のラインセンサー
ＲＳに入射する赤色偏光ＲＬＳは偏光面が主走査方向
に、黄色偏光ＹＬＰは偏光面が副走査方向に、緑色用の
ラインセンサーＧＳに入射する緑色偏光ＧＬＰは偏光面
が副走査方向に、青色用のラインセンサーＢＳに入射す
る青色偏光ＢＬＳは偏光面が主走査方向に向いている。

【００５２】本実施例では以上のような構成により原稿
面１ａ上のカラー画像１を３つの色光に色分解して、各
々ラインセンサー（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）により読取って
いる。

【００５３】図１５は本実施例における３つのラインセ
ンサー（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）からの出力信号における相
対分光特性（Ｒ，Ｇ，Ｂ）である。

【００５４】尚、本実施例において赤色偏光ＲＬＳは緑
色用のラインセンサーＧＳには偏光フィルター１７で遮
光され、青色光のラインセンサーＢＳには青フィルター
２１により遮光され、いずれにも入射しない。青色偏光
ＢＬＳは緑色用のラインセンサーＧＳには偏光フィルタ
ー１７で遮光され、赤色用のラインセンサーＲＳには赤
フィルタ１９で遮光され、いずれにも入射しない。緑色
偏光ＧＬＰは赤色用のラインセンサーＲＳと青色用のラ
インセンサーＢＳには各々偏光フィルター１６，１８で
遮光され、いずれにも入射しない。

【００５５】このように本実施例では１つのラインセン
サーには１つの色光のみが入射するようにしてノイズ光
となる他の色光が入射しないようにしてカラー画像の読
取り精度を高めている。

【００５６】又、３つのラインセンサー（ＲＳ，ＧＳ，
ＢＳ）からの出力信号のＳ／Ｎ比が均一となるように結
像光学系４の瞳面を図１３（領域５）に示すように青色
成分が他の色成分に比べて多くなるように分割してい
る。

【００５７】以上のように本実施例のカラー画像読取装
置では、光投影手段のレンズの絞り領域を２分割し、一
方に青色波長選択フィルターと、偏光透過フィルターを
設け、他方に黄色波長選択フィルターと光路長補正用平
行平板ガラスを設け、２領域分割された光束に対して青
色の光束においては光路長補正用平行平板を設け黄色の
光束においては平行平板タイプの偏光ビームスプリッタ
ーを副走査方向に傾け、Ｓ偏光成分に対しては赤色波長
領域透過しＰ偏光成分に対してはそのまま黄色で透過す
るものを設け、平行平板による光束の位置シフト量は固
体撮像素子であるモノリシック３ラインＣＣＤ間隔２つ
分に相当させ、全光束の光路中に、異方性結晶の平行平
板を設けその結晶光軸は副走査方向に傾けてあり結晶中
光伝搬の常光束、異常光束の分離間隔がＣＣＤの特定ラ
イン間隔に相当させ、ＣＣＤの各ラインに入射する光束
に対してＣＣＤのライン方向に垂直と平行な偏光波が通
過できる偏光透過フィルターを交互に配置しＣＣＤの表
面には各ラインにおいて、Ｒ，Ｇ，ＢまたはＢ，Ｇ，Ｒ
の順序で波長選択コーティングフィルターを配置する。

【００５８】これによって被読取物体の同一位置のカラ
ー情報を各Ｒ，Ｇ，ＢのＣＣＤライン固体撮像素子で検
知することが可能であるため被読取物体と固体撮像素子
または画像読取装置の相対運動による色分解画像データ
の整合性に悪影響を受けず、かつ色分散を用いないため
結像解像度も高く、カラー読取色度が安定しており、ま
たＣＣＤの近傍に配された偏光選択フィルターと波長選
択フィルターによって必要情報を選択するためＣＣＤの
各ラインに投影する光束を制限する必要がなく、スリッ
ト板等の光束規制手段の配置精度やこれを保持する部材
の経時変化や応力変化に対しての条件は非常に緩和さ
れ、また縮小投影系にできるため装置コストも非常に安
くできる。このように簡単で配置精度もゆるい装置で高
精度、高解像、高色再現性な高品質カラー画像を読み取
ることができるようにしている。

【００５９】図２１は本発明のカラー画像読取装置をカ
ラー複写機に適用したときの要部概略図である。図中、
図１と図２で示した要素と同一要素には同符番を付して
いる。

【００６０】本実施例では照明手段２で照明した原稿台
ガラス５０に載置したカラー画像１に基づく光束をミラ
ー５１，５２，５３と赤外カットフィルター３を介して
結像光学系４に入射している。そして結像光学系４によ
り前述した各要素より成る色分解手段を用いて３つの色
光に色分解して、各色光に基づくカラー画像を受光手段
１４の各ラインセンサー面上に結像している。

【００６１】そして照明手段２とミラー５１，５２，５
３とを矢印の如く原稿台ガラス５０に沿って移動させて
カラー画像１面上を光走査して、これによりカラー画像
１全面を読取っている。そして受光手段１４からの画像
信号を画像処理装置５４で処理し、記憶装置５５又は出
力装置５６に各々デジタル出力している。

【００６２】図１６は本発明の実施例２の要部概略図、
図１７は図１６の一部分の説明図である。本実施例の基
本構成は図１の実施例１と略同じである為、実施例１と
異なる点を中心に説明する。

【００６３】照明手段１０２で照明したカラー画像１０
１からの光束はスリット部材１３０のスリット開口１３
０ａを通過して赤外カットフィルター１０３で赤外光が
除去されて、結像光学系１０４に入射している。スリッ
ト部材１３０は３つのラインセンサー（ＲＳ，ＧＳ，Ｂ
Ｓ）に投影光束がまたがらないように不要な光束を規制
している。

【００６４】結像光学系１０４に入射した光束は赤の負
の波長領域を含む青色波長選択フィルター１０５で波長
選択を行い（本実施例では実施例１のように偏光フィル
ターは用いていない）、かたよりのない青色光ＢＬとし
て平行平面版１１２を通過して複屈折板１１３に入射し
ている。

【００６５】複屈折板１１３を通過する青色光ＢＬは偏
光方向によって常光線と異常光線とに分離し、赤の負の
波長領域を包含する青色光（以下「特別青色」という）
でその偏光方向が主走査方向の特別青色偏光ＢＢＬＳと
偏光方向が副走査方向の特別青色偏光ＢＢＬＰとに分か
れる。赤色偏光ＲＬＳは偏光方向が主走査方向、黄色偏
光ＹＬＰは偏光方向が副走査方向となっている。これは
図１の実施例１と同じである。

【００６６】平行平面板１１５の面上には偏光面が主走
査方向の偏光Ｓを通過させる偏光フィルター１１６，１
１８と偏光面が副走査方向の偏光Ｐを通過させる偏光フ
ィルター１１７，１１９が設けられている。

【００６７】平行平面板１２５の一部には特別青色偏光
ＢＢＬＰ用のラインセンサーＢＢＰと特別青色偏光ＢＢ
ＬＳ用のラインセンサーＢＢＳと緑色偏光ＧＬＰ用のラ
インセンサーＧＳそして赤色偏光ＢＬＳ用のラインセン
サーＲＳが設けられている。

【００６８】そしてラインセンサーＢＢＰ面上には波長
選択フィルターとしての青フィルター１２４が、ライン
センサーＢＢＳ面上には図１８に示す分光特性を有した
赤色の負成分の正波長透過用の色フィルター１２３が、
ラインセンサーＧＳ面上には緑フィルター１２１が、そ
してラインセンサーＲＳ面上には赤フィルター１２０が
各々コーティングにより設けている。

【００６９】図１９は偏光フィルター（１１６〜１１
９）と色フィルター（１２０，１２１，１２３，１２
４）そして各光束（ＲＬＳ，ＹＬＰ，ＢＢＬＳ，ＢＢＬ
Ｐ）を結像光学系１０４側から見たときの概略図であ
る。

【００７０】図２０は本実施例における４つのラインセ
ンサー（ＢＢＰ，ＢＢＳ，ＧＳ，ＲＳ）からの出力信号
における相対分光特性（Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＢＢ）。

【００７１】本実施例では以上のような構成により加法
混色法を利用してカラー画像１０１を各色光に色分解し
て色判定を行って各ラインセンサーで読取ることによ
り、色再現性の良い高精度のカラー画像の読取りを行っ
ている。

【００７２】このように本実施例では物体１０１からの
散乱光を投影レンズ１０４の絞り位置を通過させる時に
赤の負の波長領域を包含する青色波長選択フィルター１
０５で波長選択を行ない（この時偏光透過フィルターは
用いない）複屈折結晶を通過する光束Ｆは偏光方向によ
って常光束と異常光束を分離し、赤の負の波長領域を包
含する青色（以後特別青色と呼ぶ）の偏光方向が主走査
方向の光束ＢＢＬＳと、特別青色の偏光方向が副走査方
向の光束ＢＢＬＰとに分かれる。

【００７３】ここで、光束ＲＬＳは赤色の正の波長領域
で偏光方向が主走査方向、光束ＹＬＰは黄色で偏光方向
が副走査方向、光束ＢＢＬＳは特別青色で偏光方向が主
走査方向、光束ＢＢＬＰは特別青色で偏光方向が副走査
方向のものとなり、ＣＣＤユニット１１４は偏光方向が
主走査方向透過の偏光透過フィルター１１６と偏光方向
が副走査方向透過の偏光透過フィルター１１７と偏光透
過フィルター１１６を同じ特性の偏光透過フィルター１
１８と偏光透過フィルター１１７と同じ特性の偏光透過
フィルター１１９と光電変換面上にコーティングされた
赤色波長透過フィルター１２０と、緑色波長透過フィル
ター１２１と、図１８の分光透過率を有する赤色の負成
分の正波長透過フィルター１２３と、青色波長透過フィ
ルター１２４が配されており（フィルター１２３とフィ
ルター１２４は特性が交換されたものであってもかまわ
ない）この組合せによって光波特性を選択して読み込ん
でいる。

【００７４】ただし、緑色のＣＣＤラインに入射する光
束と、青色または赤色の負成分のＣＣＤラインに入射す
る光束は偏光方向が同一方向で波長領域で重なりが生じ
るため、図１９に示すように図１６のスリット遮光部材
１３０によって光束を規制し、ＣＣＤ３ライン以上に投
影光束がまたがらないようにする必要がある。ちなみに
ＣＣＤの出力相対比は図２０に示すものである。

【００７５】このようにカラー分解した情報信号にもと
づいて色判定することで読取色空間は従来のものに対し
て大きな範囲で検知できるようにしている。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば以上のように結像光学系
を通過するカラー画像に基づく光束を所定の波長域の光
束を通過させる波長選択素子と所定の偏光状態の光束を
射出させる偏光素子そして偏光状態により異なった光学
作用を有する複屈折素子等を適切に組み合わせた色分解
手段を用いて複数の色光に色分解して、各々対応するラ
インセンサー面上に導光することによりカラー画像を高
精度に読取ることのできるカラー画像読取り装置を達成
することができる。

【００７７】特にＣＣＤ等の固体撮像素子に入射する光
波を波長と偏光方向と位置の各状態の組み合わせでＮ個
に分解し、分解された光波に対応した状態を通過させて
固体撮像素子のＮ個の領域に導くことで、物体と撮像素
子または読取り装置の相対運動に依存しないカラー画像
読取りができ、かつ解像度も高く色度精度も良く装置構
成の物理的精度に対しても厳しくなく高品質なカラー画
像の読取りが可能なカラー画像読取装置を達成してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の要部概略図

【図２】図１の一部分の説明図

【図３】図１の照明手段からの光束の分光特性の説明
図

【図４】図１の赤外カットフィルターの分光特性の説
明図

【図５】図１の青色透過フィルターの分光特性の説明
図

【図６】図１の黄色透過フィルターの分光特性の説明
図

【図７】図１の偏光ビームスプリッターの分光特性の
説明図

【図８】図１の赤フィルターの分光特性の説明図

【図９】図１の緑フィルターの分光特性の説明図

【図１０】図１の青フィルターの分光特性の説明図

【図１１】図１の偏光フィルターの分光特性の説明図

【図１２】図１の複屈折板の説明図

【図１３】図１の結像光学系の瞳近傍の説明図

【図１４】図１の一部分の説明図

【図１５】実施例１の３ラインＣＣＤの各ライン出力
相対図

【図１６】本発明の実施例２の要部概略図

【図１７】図１６の一部分の説明図

【図１８】図１６の色フィルターの分光特性の説明図

【図１９】図１６の一部分の説明図

【図２０】実施例２の４ラインＣＣＤの各ライン出力
相対図

【図２１】本発明をカラー複写機（カラースキャナ
ー）に適用したときの一実施例の概略図

【図２２】従来のカラー画像読取装置の要部概略図

【図２３】従来のカラー画像読取装置の要部概略図

【符号の説明】

１カラー画像２照明手段３赤外カットフィルター４結像光学系５青色透過フィルター６，１６，１７，１８偏光フィルター７黄色透過フィルター８，１２平行平面板９遮光部材１０偏光ビームスプリッター１１誘電体膜１３複屈折板１４受光手段１９赤フィルター２０緑フィルター２１青フィルターＢＳ青ラインセンサーＧＳ緑ラインセンサーＲＳ赤ラインセンサー

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】図１１の曲線ＸＡはラインセンサーの並び
方向（Ｚ方向，主走査方向）に偏光面を有する分光透過
率、曲線ＸＢは偏光Ｓと直交する方向（Ｙ方向，副走査
方向）に偏光面を有する分光透過率である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】１０は平行平面型の偏光ビームスプリッタ
ーであり、図７に示す分光特性を有している。図７にお
いて曲線ＹＳは主走査方向に偏光面を有する偏光Ｓ（Ｓ
偏光）に対する分光透過率、曲線ＹＰは副走査方向に偏
光面を有する偏光Ｐ（Ｐ偏光）に対する分光透過率であ
る。図に示すようにＰ偏光は全て透過させ、Ｓ偏光は赤
色光のみを透過している。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー物体またはカラー画像原稿等の被
投影物体を黒体輻射による光で照明し、前記被投影物体
からの散乱光を光投影手段によりＣＣＤ等の固体撮像素
子に投影結像し該被投影物体の画像を電気信号に変換し
画像データ化するカラー画像読取装置において、該固体
撮像素子に入射する光波を波長と偏光方向と位置の各状
態の組み合わせでＮ個（Ｎ≧２）に分解することを特徴
とするカラー画像読取装置。
【請求項２】分解されたＮ個の光波に対応した状態ま
たはＮ個の光波の各状態に含まれる状態のみを通過させ
て固体撮像素子のＮ個以下の領域に導く手段を有するこ
とを特徴とする請求項１のカラー画像読取装置。
【請求項３】偏光方向と位置の分解手段は異方性結晶
中の光波伝播で常光線と異常光線によって分解すること
を特徴とする請求項１のカラー画像読取装置。
【請求項４】波長と偏光方向の分解手段は偏光ビーム
スプリッタの透過成分によってＳ偏光，Ｐ偏光で個別色
分解することを特徴とする請求項１のカラー画像読取装
置。
【請求項５】偏光ビームスプリッタは平行平板タイプ
であり、入射光束に対して傾けることにより光束の位置
を変位させることを特徴とする請求項４のカラー画像読
取装置。
【請求項６】分解されたＮ個の光波に対応した状態ま
たはＮ個の光波の各状態に含まれる状態の選別は偏光透
過フィルターと波長選択フィルターの組み合わせによっ
て行なうことを特徴とする請求項２のカラー画像読取装
置。
【請求項７】固体撮像素子は２ライン以上の複数の並
列光電変換素子アレイが配列されたものであることを特
徴とする請求項２のカラー画像読取装置。
【請求項８】カラー物体またはカラー画像原稿等の被
投影物体を黒体輻射による光で照明し、前記カラー物体
またはカラー画像原稿からの散乱光を光投影手段により
ＣＣＤ等の固体撮像素子に投影結像し該被投影物体の画
像を電気信号に変換し画像データ化するカラー画像読取
装置において、該固体撮像素子は直線状のＣＣＤが３ラ
インまたはそれ以上配列されており各直線状のＣＣＤは
そのライン内に複数の光電変換領域（以後ビットと呼
ぶ）を配列させたものであり、光投影手段は光束規制の
絞りの位置において光束領域を２つに分割し、一方の領
域は固体撮像素子であるＣＣＤビット配列方向（以後副
走査方向と呼ぶ）に平行または直角（光軸に対しても直
角）方向へ偏光波を通過させる偏光透過フィルターと、
青色の波長領域を通過させる波長選択フィルターを設
け、他方の領域においては黄色の波長領域を通過させる
波長選択フィルターを設け、必要に応じて２つの領域を
通過する波面伝搬距離（空気換算の光路長）を同等にな
るように平行平板ガラスを配置し、前記カラー物体また
は画像原稿と前記光投影手段の光路中または前記光投影
手段と前記固体撮像素子の光路中において前記黄色の波
長選択フィルターを通過する光束の光路中に固体撮像素
子であるＣＣＤのライン配列方向（以後主走査方向と呼
ぶ）と光軸方向に対して傾けた平行平板タイプの偏光ビ
ームスプリッタを配し、この偏光ビームスプリッタはＰ
偏光に対してはほぼ１００％透過で、Ｓ偏光に対しては
赤色の波長領域を透過させ（この場合、青色の波長領域
を透過させるものであってもかまわなく、ただしこのと
きには入射する光の波長領域は黄色でなくてはならな
い）るものであり、かつ平行平板タイプの偏光ビームス
プリッタによる副走査方向の光束の位置シフト量は固体
撮像素子であるＣＣＤのライン間隔の２つ分に相当して
おり、前記青色の波長選択フィルターを通過する光束の
光路中には前記平行平板タイプの偏光ビームスプリッタ
の波面伝搬距離（空気換算の光路長）と同等になるよう
な平行平板ガラスが配置され、また前記カラー物体また
はカラー画像原稿と前記光投影手段の光路中または光投
影手段と前記固体撮像素子の光路中に異方性結晶の平行
平板が所定の厚さで配され、その異方性結晶の光軸は前
記光投影手段の光軸に対して副走査方向に傾いており、
傾け角は４５度前後であり、かつ異方性結晶の切り出し
面は前記光投影手段の光軸に対してほぼ垂直であり、こ
の異方性結晶を通過する光束の常光束（常光線）と異常
光束（異常光線）の分離間隔が前記固体撮像素子である
ＣＣＤの特定ライン間隔に相当し、常光束と異常光束の
偏光方向が互いに垂直に分離され、その一方が前記固体
撮像素子であるＣＣＤのライン方向と一致するように構
成され、固体撮像素子であるＣＣＤから見て入射光束側
においてカラー物体またはカラー画像原稿の読み取りラ
インから散乱された光において前記構成で分離された光
束がＣＣＤの各ラインに入射する通過空間上にＣＣＤの
ライン方向に垂直と平行な偏光波が通過できる偏光透過
フィルターを交互に配置され、固体撮像素子であるＣＣ
Ｄの表面には各ラインにおいて赤、緑、青または青、
緑、赤の順序で波長選択コーティングフィルターが配さ
れ、前記構成で分離された複数の光束において固体撮像
素子であるＣＣＤ表面のコーティングフィルターとＣＣ
Ｄの入射光束に対してＣＣＤより入射側に設けられた偏
光透過フィルターの組合せが各複数の光束の偏光状態と
波長領域の組合わせと１対１対応することを特徴とする
カラー画像読取装置。
【請求項９】固体撮像素子であるＣＣＤは４ラインで
構成され、光投影手段の絞りの位置に設けられた偏光透
過フィルターを配さず、ＣＣＤ表面のコーティングフィ
ルターは各ラインにおいて加法混色における赤の正感度
の分光スペクトル成分、緑の分光スペクトル成分、赤の
負感度の分光スペクトル成分の正透過、青の分光スペク
トル成分の順序またはその反対順序または赤の負感度の
分光スペクトル成分の正透過と青のスペクトル成分の順
序を交換した順序で配され、ＣＣＤに入射する各分離さ
れた光束は１つの隣り合うラインの間隔以上、３つの隣
り合うライン間隔未満で光束規制をするスリット部材等
の画像読み取り規制手段を配したことを特徴とする請求
項８のカラー画像読取装置。
【請求項１０】前記４ラインのＣＣＤ等の固体撮像素
子からの画像情報信号において加法混色の原理に従って
赤の負感度の分光スペクトル成分の正透過信号は他の色
信号に対して減算を行なうことを特徴とする請求項９の
カラー画像読取装置。
【請求項１１】光投影手段の絞り位置においての光束
領域分割の割合はＣＣＤ等の固体撮像素子からの画像情
報信号が、被読取物体または原稿が白色である時の青と
赤（赤の正感度の分光スペクトル成分）のライン信号出
力がほぼ同強度となるように設定することを特徴とする
請求項８のカラー画像読取装置。
【請求項１２】光投影手段の絞り位置に配された青色
波長領域透過の波長選択フィルターの分光透過率分布と
固体撮像素子であるＣＣＤの表面の赤ラインのコーティ
ングフィルターの分光透過率分布において共通の透過波
長領域がほぼ存在しないことを特徴とする請求項８のカ
ラー画像読取装置。
【請求項１３】照明手段からの光束で照明したカラー
画像に基づく光束を結像光学系に入射させ、該結像光学
系の瞳面よりも射出側に設けた色分解手段を介して複数
の色光に分解し、各色光に基づくカラー画像を複数のラ
インセンサーを同一基板面上に配置した受光手段面上に
結像させ、該受光手段で各色光に基づくカラー画像を読
取る際、該色分解手段は該結像光学系の瞳面近傍に設け
た波長選択素子により該瞳面を複数の領域に分割し、該
分割した各瞳領域への入射光束に対して各々異なった波
長域の光束を通過させ、該分割した各瞳領域からの所定
の色光を有する光束を偏光素子により所定の偏光面を有
する偏光光束として射出させ、該偏光光束からの光束を
複屈折素子により互いに直交する偏光状態の２つの光束
のうち一方を他方に対して射出位置を変位させて射出さ
せ、該複屈折素子の異なった位置から射出した複数の光
束を偏光フィルターと色フィルターを介して複数の色光
に色分解して、該複数のラインセンサーに導光している
ことを特徴とするカラー画像読取装置。
【請求項１４】照明手段からの光束で照明したカラー
画像を結像光学系により、入射光束を複数の色光に色分
解して射出させる色分解手段を介して複数のラインセン
サーを同一基板面上に配置した受光手段面上に結像さ
せ、該受光手段により該カラー画像を読取る際、該色分
解手段は所定の波長域の光束を通過させる波長選択素子
と、所定の偏光状態の光束を射出させる偏光素子、そし
て異なった偏光状態の光束に対して異なった光学作用を
有する複屈折素子とを組み合わせて入射光束を複数の色
光に色分解していることを特徴とするカラー画像読取装
置。