JPH0643387A - カラー画像読取装置 - Google Patents
カラー画像読取装置Info
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- JPH0643387A JPH0643387A JP4193124A JP19312492A JPH0643387A JP H0643387 A JPH0643387 A JP H0643387A JP 4193124 A JP4193124 A JP 4193124A JP 19312492 A JP19312492 A JP 19312492A JP H0643387 A JPH0643387 A JP H0643387A
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- G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
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- H04N1/48—Picture signal generators
- H04N1/486—Picture signal generators with separate detectors, each detector being used for one specific colour component
- H04N1/488—Picture signal generators with separate detectors, each detector being used for one specific colour component using beam-splitters
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 所望の分光特性を有する複数の色光でカラー
画像を高精度に読取ることができるカラー画像読取装置
を得ること。 【構成】 カラー画像を結像光学系２により３つのライ
ンセンサー８，９，１０を平行に同一基板面上に配置し
た受光手段４面上に結像させ、該受光手段で該カラー画
像を読取る際、該結像光学系の後方に該結像光学系から
の光束を該ラインセンサーの画素の並び方向と直交する
方向に複数の色光に色分解し、各々のラインセンサーに
導光する１次元ブレーズド回折格子３を配置すると共に
該１次元ブレーズド回折格子は、色分解方向に周期的に
繰り返される階段状の構成からなり、且つ格子の格子厚
が少なくとも２種類以上の格子厚を有すること。
画像を高精度に読取ることができるカラー画像読取装置
を得ること。 【構成】 カラー画像を結像光学系２により３つのライ
ンセンサー８，９，１０を平行に同一基板面上に配置し
た受光手段４面上に結像させ、該受光手段で該カラー画
像を読取る際、該結像光学系の後方に該結像光学系から
の光束を該ラインセンサーの画素の並び方向と直交する
方向に複数の色光に色分解し、各々のラインセンサーに
導光する１次元ブレーズド回折格子３を配置すると共に
該１次元ブレーズド回折格子は、色分解方向に周期的に
繰り返される階段状の構成からなり、且つ格子の格子厚
が少なくとも２種類以上の格子厚を有すること。
Description
【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、特に所定形状の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、色の再現性を向
上させ、原稿面上のカラー画像情報を高精度に読取るよ
うにした例えばカラースキャナー、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。
し、特に所定形状の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、色の再現性を向
上させ、原稿面上のカラー画像情報を高精度に読取るよ
うにした例えばカラースキャナー、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ＣＣＤ等のラインセンサー面上に結像させ
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例えば特
開平２−２１４７３０号公報で提案されている。
学系を介してＣＣＤ等のラインセンサー面上に結像させ
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例えば特
開平２−２１４７３０号公報で提案されている。
【０００３】図６（Ａ），（Ｂ）は各々従来のカラー画
像読取装置の要部平面図（主走査断面）と要部側面図
（副走査断面）、図７は図６に示した透過型の１次元ブ
レーズド回折格子の説明図である。
像読取装置の要部平面図（主走査断面）と要部側面図
（副走査断面）、図７は図６に示した透過型の１次元ブ
レーズド回折格子の説明図である。
【０００４】図６においては原稿面６１上のカラー画像
からの光束をテレセントリックな結像光学系６２で集光
し、色分解用の透過型の１次元ブレーズド回折格子６３
を通過させて３ラインセンサー６４面上に結像させる
際、例えば青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の３色
に色分解した後、各々ＣＣＤ等より成るラインセンサー
６５，６６，６７面上に導光させている。そして該ライ
ンセンサー６５，６６，６７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
なっている。
からの光束をテレセントリックな結像光学系６２で集光
し、色分解用の透過型の１次元ブレーズド回折格子６３
を通過させて３ラインセンサー６４面上に結像させる
際、例えば青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の３色
に色分解した後、各々ＣＣＤ等より成るラインセンサー
６５，６６，６７面上に導光させている。そして該ライ
ンセンサー６５，６６，６７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
なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のカラー画像読取
装置において色分解用として用いられる１次元ブレーズ
ド回折格子（以下「回折格子」ともいう。）６３の格子
厚（ｈ１〜ｈ３）は図７に示すように該回折格子の全域
にわたり常に一定であった。この為、該回折格子６３に
より分光分離された各次数の回折光の分光特性は図８に
示すような波形（曲線）ＢＯ（赤色光成分）、波形ＧＯ
（緑色光成分）、波形ＲＯ（赤色光成分）となる。
装置において色分解用として用いられる１次元ブレーズ
ド回折格子（以下「回折格子」ともいう。）６３の格子
厚（ｈ１〜ｈ３）は図７に示すように該回折格子の全域
にわたり常に一定であった。この為、該回折格子６３に
より分光分離された各次数の回折光の分光特性は図８に
示すような波形（曲線）ＢＯ（赤色光成分）、波形ＧＯ
（緑色光成分）、波形ＲＯ（赤色光成分）となる。
【０００６】ここでＢＯは＋１次光、ＧＯは−１次光、
ＲＯは０次光に設定している。
ＲＯは０次光に設定している。
【０００７】この各回折光の分光特性は回折格子の 原理
に基づき、例えば−１次回折光（図中ＧＯの分光分布）
のピーク波長λGでの他の回折光（図中ＢＯとＲＯの分
光分布）は極めて回折効率が悪く略０に近い状態となっ
ている。
に基づき、例えば−１次回折光（図中ＧＯの分光分布）
のピーク波長λGでの他の回折光（図中ＢＯとＲＯの分
光分布）は極めて回折効率が悪く略０に近い状態となっ
ている。
【０００８】一般にカラー画像読取装置として色再現性
を向上させ、かつ高精度にカラー画像の読取りを行なう
為には、各次数の回折光の分光特性が図５及び図８の実
線に示す幅広い波長帯域の波形Ｂ，Ｇ，Ｒのようになる
のが望ましい。
を向上させ、かつ高精度にカラー画像の読取りを行なう
為には、各次数の回折光の分光特性が図５及び図８の実
線に示す幅広い波長帯域の波形Ｂ，Ｇ，Ｒのようになる
のが望ましい。
【０００９】この図５の各色光Ｂ，Ｇ，Ｒの分光特性と
図８に示した従来の各色光ＢＯ，ＧＯ，ＲＯの分光特性
の双方を比較してみてみると、従来の回折格子で分光分
離された各色光ＢＯ，ＧＯ，ＲＯの分光特性の方が明ら
かに狭帯域となっている。その為、色の分解特性が悪く
例えばカラー写真（画像）等の対象物に対しては色再現
が悪化してくるという問題点があった。
図８に示した従来の各色光ＢＯ，ＧＯ，ＲＯの分光特性
の双方を比較してみてみると、従来の回折格子で分光分
離された各色光ＢＯ，ＧＯ，ＲＯの分光特性の方が明ら
かに狭帯域となっている。その為、色の分解特性が悪く
例えばカラー写真（画像）等の対象物に対しては色再現
が悪化してくるという問題点があった。
【００１０】図７に示すような階段状より成るステップ
構造の１次元ブレーズド回折格子６３は、該回折格子の
全域にわたり階段数が単一種（４段）である。この為、
前述と同様回折格子の原理に基づき、例えば図１２に示
すように−１次回折光（図中Ｇの分光分布）のピーク波
長λG での他の回折光（図中ＢとＲの分光分布）は極め
て回折効率が悪く略０の状態となっている。
構造の１次元ブレーズド回折格子６３は、該回折格子の
全域にわたり階段数が単一種（４段）である。この為、
前述と同様回折格子の原理に基づき、例えば図１２に示
すように−１次回折光（図中Ｇの分光分布）のピーク波
長λG での他の回折光（図中ＢとＲの分光分布）は極め
て回折効率が悪く略０の状態となっている。
【００１１】尚、図７に示す１次元ブレーズド回折格子
６３の形状は階段数を４段、各段膜厚（格子厚）ｈ１〜
ｈ３を共に８４８．５ｎｍ、光軸上における光束の入射
角を４５度として形成している。又図１２において青
（Ｒ）色光成分を＋１次光、緑（Ｇ）色光成分を−１次
光、赤（Ｒ）色光成分を０次光となるように設定してい
る。
６３の形状は階段数を４段、各段膜厚（格子厚）ｈ１〜
ｈ３を共に８４８．５ｎｍ、光軸上における光束の入射
角を４５度として形成している。又図１２において青
（Ｒ）色光成分を＋１次光、緑（Ｇ）色光成分を−１次
光、赤（Ｒ）色光成分を０次光となるように設定してい
る。
【００１２】一般にカラー画像読取装置で色再現を行な
う際、望ましい分光特性（分光分布）は前述した図５に
示したようにＢ，Ｇ，Ｒの各色光のバンド幅が広帯域で
あることが望ましい。この為、各回折光の波長帯域幅を
より拡げることがカラー画像を正しく読取るのに重要と
なっている。
う際、望ましい分光特性（分光分布）は前述した図５に
示したようにＢ，Ｇ，Ｒの各色光のバンド幅が広帯域で
あることが望ましい。この為、各回折光の波長帯域幅を
より拡げることがカラー画像を正しく読取るのに重要と
なっている。
【００１３】本発明は色分解手段として１次元ブレーズ
ド回折格子を用い、カラー画像を３つの色光に色分解し
て各々受光手段（３ラインセンサー）面上に導光して該
受光手段によりカラー画像を読取る際、該回折格子の格
子厚及び階段数等を適切に設定することにより、受光手
段面上でのＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光の分光特性を所望の
分布に設定し、これによりカラー画像をデジタル的に高
精度に読取ることができるカラー画像読取装置の提供を
目的とする。
ド回折格子を用い、カラー画像を３つの色光に色分解し
て各々受光手段（３ラインセンサー）面上に導光して該
受光手段によりカラー画像を読取る際、該回折格子の格
子厚及び階段数等を適切に設定することにより、受光手
段面上でのＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光の分光特性を所望の
分布に設定し、これによりカラー画像をデジタル的に高
精度に読取ることができるカラー画像読取装置の提供を
目的とする。
【００１４】
【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、カラー画像を結像光学系により３つのラインセ
ンサーを平行に同一基板面上に配置した受光手段面上に
結像させ、該受光手段で該カラー画像を読取る際、該結
像光学系の後方に該結像光学系からの光束を該ラインセ
ンサーの画素の並び方向と直交する方向に複数の色光に
色分解し、各々のラインセンサーに導光する１次元ブレ
ーズド回折格子を配置すると共に該１次元ブレーズド回
折格子は、色分解方向に周期的に繰り返される階段状の
構成からなり、且つ格子の格子厚が少なくとも２種類以
上の格子厚を有することを特徴としている。
装置は、カラー画像を結像光学系により３つのラインセ
ンサーを平行に同一基板面上に配置した受光手段面上に
結像させ、該受光手段で該カラー画像を読取る際、該結
像光学系の後方に該結像光学系からの光束を該ラインセ
ンサーの画素の並び方向と直交する方向に複数の色光に
色分解し、各々のラインセンサーに導光する１次元ブレ
ーズド回折格子を配置すると共に該１次元ブレーズド回
折格子は、色分解方向に周期的に繰り返される階段状の
構成からなり、且つ格子の格子厚が少なくとも２種類以
上の格子厚を有することを特徴としている。
【００１５】または本発明のカラー画像読取装置は、カ
ラー画像を結像光学系により３つのラインセンサーを平
行に同一基板面上に配置した受光手段面上に結像させ、
該受光手段で該カラー画像を読取る際、該結像光学系の
後方に該結像光学系からの光束を該ラインセンサーの画
素の並び方向と直交する方向に複数の色光に色分解し、
各々のラインセンサーに導光する１次元ブレーズド回折
格子を配置すると共に、該１次元ブレーズド回折格子は
色分解方向に周期的に繰り返される階段数が少なくとも
２種類の階段状のステップ構造より成っていることを特
徴としている。
ラー画像を結像光学系により３つのラインセンサーを平
行に同一基板面上に配置した受光手段面上に結像させ、
該受光手段で該カラー画像を読取る際、該結像光学系の
後方に該結像光学系からの光束を該ラインセンサーの画
素の並び方向と直交する方向に複数の色光に色分解し、
各々のラインセンサーに導光する１次元ブレーズド回折
格子を配置すると共に、該１次元ブレーズド回折格子は
色分解方向に周期的に繰り返される階段数が少なくとも
２種類の階段状のステップ構造より成っていることを特
徴としている。
【００１６】
【実施例】図１（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施例１
の要部平面図（種走査断面）と要部側面図（副走査断
面）である。図２、図３は各々図１に示した透過型の１
次元ブレーズド回折格子の拡大説明図と外観図である。
の要部平面図（種走査断面）と要部側面図（副走査断
面）である。図２、図３は各々図１に示した透過型の１
次元ブレーズド回折格子の拡大説明図と外観図である。
【００１７】図中、１は原稿面であり、カラー画像が形
成されている。２は結像光学系であり、カラー画像に基
づく光束を後述する透過型の１次元ブレーズド回折格子
３を通して受光手段（モノリシック３ラインセンサー）
４面上に結像させている。
成されている。２は結像光学系であり、カラー画像に基
づく光束を後述する透過型の１次元ブレーズド回折格子
３を通して受光手段（モノリシック３ラインセンサー）
４面上に結像させている。
【００１８】色分解手段３は透過型の１次元ブレーズド
回折格子（以下「回折格子」ともいう。）より構成して
おり、該回折格子は後述するように２種類の格子厚より
成る階段状の複数の格子より成っており、入射光束を透
過回折させ、ラインセンサーの画素の並び方向と直交す
る方向に所定の色光、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の３原色の色光に分解している。
回折格子（以下「回折格子」ともいう。）より構成して
おり、該回折格子は後述するように２種類の格子厚より
成る階段状の複数の格子より成っており、入射光束を透
過回折させ、ラインセンサーの画素の並び方向と直交す
る方向に所定の色光、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の３原色の色光に分解している。
【００１９】受光手段４は３つのラインセンサー（ＣＣ
Ｄ）８．９，１０を互いに平行となるように同一基板面
上に配置した所謂モノリシック３ラインセンサーより成
っている。各ラインセンサー８，９，１０面上には各々
の色光に基づく不図示の色フィルターが設けられてお
り、又各ラインセンサー８，９，１０のライン間隔は色
分解手段３の色分解方向に対応し各々異なった値に設定
している。
Ｄ）８．９，１０を互いに平行となるように同一基板面
上に配置した所謂モノリシック３ラインセンサーより成
っている。各ラインセンサー８，９，１０面上には各々
の色光に基づく不図示の色フィルターが設けられてお
り、又各ラインセンサー８，９，１０のライン間隔は色
分解手段３の色分解方向に対応し各々異なった値に設定
している。
【００２０】本実施例では原稿面１上のカラー画像を原
稿面１と結像光学系２との間に設けた不図示のミラー等
より走査手段によりライン走査し、該カラー画像からの
光束を結像光学系２により導光し、１次元ブレーズド回
折格子３を介して３つの色光に色分解した後に各色像を
各々対応するラインセンサー８，９，１０面上に結像さ
せている。そして受光手段４により各々の色光に基づく
カラー画像をデジタル的に読取っている。
稿面１と結像光学系２との間に設けた不図示のミラー等
より走査手段によりライン走査し、該カラー画像からの
光束を結像光学系２により導光し、１次元ブレーズド回
折格子３を介して３つの色光に色分解した後に各色像を
各々対応するラインセンサー８，９，１０面上に結像さ
せている。そして受光手段４により各々の色光に基づく
カラー画像をデジタル的に読取っている。
【００２１】色分解手段としての透過型の１次元ブレー
ズド回折格子はＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ誌１７巻
１５号２２７３〜２２７９頁（１９７９．８．１号）に
開示されているように、該透過型の回折格子に入射した
入射光束は透過回折されて主に３方向に分離されてい
る。
ズド回折格子はＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ誌１７巻
１５号２２７３〜２２７９頁（１９７９．８．１号）に
開示されているように、該透過型の回折格子に入射した
入射光束は透過回折されて主に３方向に分離されてい
る。
【００２２】本実施例における回折格子３は図２に示す
ようにＸ方向にピッチＰで周期的に繰り返される階段状
のステップ構造より成っている。又回折格子３は図３に
示すようにＸ方向（色分解方向）に２つの領域１１，１
２に２分割している。そして領域１１の格子と領域１２
の格子の格子厚が互いに異なるようにしている。即ち、
領域１１の格子列１１Ａと領域１２の格子列１２Ａの格
子厚が図２に示すようにＺ方向において互いに異なるよ
うにしている。
ようにＸ方向にピッチＰで周期的に繰り返される階段状
のステップ構造より成っている。又回折格子３は図３に
示すようにＸ方向（色分解方向）に２つの領域１１，１
２に２分割している。そして領域１１の格子と領域１２
の格子の格子厚が互いに異なるようにしている。即ち、
領域１１の格子列１１Ａと領域１２の格子列１２Ａの格
子厚が図２に示すようにＺ方向において互いに異なるよ
うにしている。
【００２３】このように本実施例においては２種類の格
子厚の複数の格子より成る回折格子３を色分解手段とし
て用いている。
子厚の複数の格子より成る回折格子３を色分解手段とし
て用いている。
【００２４】本実施例における回折格子３の格子ピッチ
Ｐは１２０μｍ程度である。格子の格子厚ｈは以下の式
（１）に基づいて設定される。
Ｐは１２０μｍ程度である。格子の格子厚ｈは以下の式
（１）に基づいて設定される。
【００２５】 ｈ＝ｍλ0 ／（ｎｄ−１） ‥‥‥‥‥（１） ｎｄ：回折格子の屈折率 ｍ：膜厚定数 λ0 ：回折ピーク波長 上記（１）式より所望のピーク波長に対して格子厚は一
意的に決定される。
意的に決定される。
【００２６】ここで±１次回折光のピーク波長は λ-1＝ｍλ0 ／（ｍ＋１／ｎ） λ+1＝ｍλ0 ／｛（ｍ＋（１−１／ｎ）｝ ｎ：段数 λ-1：−１次回折光ピーク波長 λ+1：＋１次回折光ピーク波長 より求めることができる。
【００２７】次に本実施例における透過型の回折格子３
の光学的作用について数値例を挙げて説明する。
の光学的作用について数値例を挙げて説明する。
【００２８】例えば領域１１の格子列１１Ａの格子厚ｈ
１〜ｈ３を各々ｈ１＝ｈ２＝ｈ３＝２３２４ｎｍ、領域
１２の格子列１２Ａの格子厚ｈ４〜ｈ６を各々ｈ４＝ｈ
５＝ｈ６＝２４０２ｎｍ、回折格子３の屈折率ｎｄをｎ
ｄ＝１．５１６３３、ｍ＝２、ｎ＝４としたとき、領域
１１の格子列１１Ａで回折された各次数の回折光のピー
ク波長は波長λ0 ＝６００ｎｍ、波長λ-1＝５３２ｎ
ｍ、波長λ+1＝４３６ｎｍとなる。
１〜ｈ３を各々ｈ１＝ｈ２＝ｈ３＝２３２４ｎｍ、領域
１２の格子列１２Ａの格子厚ｈ４〜ｈ６を各々ｈ４＝ｈ
５＝ｈ６＝２４０２ｎｍ、回折格子３の屈折率ｎｄをｎ
ｄ＝１．５１６３３、ｍ＝２、ｎ＝４としたとき、領域
１１の格子列１１Ａで回折された各次数の回折光のピー
ク波長は波長λ0 ＝６００ｎｍ、波長λ-1＝５３２ｎ
ｍ、波長λ+1＝４３６ｎｍとなる。
【００２９】又、同様に領域１２の格子列１２Ａで回折
された各次数の回折光のピーク波長は波長λ0 ＝６２０
ｎｍ、波長λ-1＝５５１ｎｍ、波長λ+1＝４５１ｎｍと
なる。このときの各回折光の分光特性（分光エネルギー
分布）は図４に示すようになる。
された各次数の回折光のピーク波長は波長λ0 ＝６２０
ｎｍ、波長λ-1＝５５１ｎｍ、波長λ+1＝４５１ｎｍと
なる。このときの各回折光の分光特性（分光エネルギー
分布）は図４に示すようになる。
【００３０】同図において各波形Ｂ１，Ｇ１，Ｒ１が格
子列１１Ａにより色分離された回折光の分光特性を示
し、又各波形Ｂ２，Ｇ２，Ｒ２が格子列１２Ａにより色
分離された回折光の分光特性を示している。
子列１１Ａにより色分離された回折光の分光特性を示
し、又各波形Ｂ２，Ｇ２，Ｒ２が格子列１２Ａにより色
分離された回折光の分光特性を示している。
【００３１】従って格子厚の異なる格子列１１Ａ，１２
Ａで形成した回折格子３の合成の分光特性は波形Ｂ，
Ｇ，Ｒの如くになる。この各回折光の合成の分光特性は
従来の１つの格子厚より形成した回折格子により分離さ
れた各回折光の分光特性に比べ分光幅を拡くすることが
でき、これにより前記図５に示した所望の分光特性と略
一致させるようにしている。
Ａで形成した回折格子３の合成の分光特性は波形Ｂ，
Ｇ，Ｒの如くになる。この各回折光の合成の分光特性は
従来の１つの格子厚より形成した回折格子により分離さ
れた各回折光の分光特性に比べ分光幅を拡くすることが
でき、これにより前記図５に示した所望の分光特性と略
一致させるようにしている。
【００３２】尚、図４においてＢ，Ｂ１，Ｂ２（青色
光）は＋１次光、Ｇ，Ｇ１，Ｇ２（緑色光）は−１次
光、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２（赤色光）は＋０次光として設定し
ている。
光）は＋１次光、Ｇ，Ｇ１，Ｇ２（緑色光）は−１次
光、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２（赤色光）は＋０次光として設定し
ている。
【００３３】このように本実施例においては２種類の格
子厚の複数の格子列より成る回折格子３を色分解手段と
して用いることにより、３ラインセンサー４面上でＲ，
Ｇ，Ｂの各色光に分離された光束の分光特性を所望の分
布に設定することができ、これにより色の再現性を向上
させ、高精度にカラー画像の読取りを行なっている。
子厚の複数の格子列より成る回折格子３を色分解手段と
して用いることにより、３ラインセンサー４面上でＲ，
Ｇ，Ｂの各色光に分離された光束の分光特性を所望の分
布に設定することができ、これにより色の再現性を向上
させ、高精度にカラー画像の読取りを行なっている。
【００３４】尚、本実施例においては透過型の１次元ブ
レーズド回折格子について説明してきたが、例えば後述
する実施例４に示す如く反射型の１次元ブレーズド回折
格子においても同様に適用することができ、この場合の
回折格子の格子厚ｈはｈ＝ｍλ0 ／２ｃｏｓθ（θ：回
折格子への光束の入射角）より求めるようにすれば良
い。
レーズド回折格子について説明してきたが、例えば後述
する実施例４に示す如く反射型の１次元ブレーズド回折
格子においても同様に適用することができ、この場合の
回折格子の格子厚ｈはｈ＝ｍλ0 ／２ｃｏｓθ（θ：回
折格子への光束の入射角）より求めるようにすれば良
い。
【００３５】次に本発明の実施例２のカラー画像読取装
置について説明する。
置について説明する。
【００３６】前述した実施例１において、回折格子３で
色分離された回折光５，６，７は異なる格子厚からの回
折光Ｂ１，Ｇ１，Ｒ１とＢ２，Ｇ２，Ｒ２に於て格子厚
の違いにより回折波長が異なっている。その為±１次光
５，７に対応する各ラインセンサー８，１０面上への各
格子厚から回折された光の到達位置（結像位置）が若干
ズレてくる。
色分離された回折光５，６，７は異なる格子厚からの回
折光Ｂ１，Ｇ１，Ｒ１とＢ２，Ｇ２，Ｒ２に於て格子厚
の違いにより回折波長が異なっている。その為±１次光
５，７に対応する各ラインセンサー８，１０面上への各
格子厚から回折された光の到達位置（結像位置）が若干
ズレてくる。
【００３７】そこで本実施例においては上記の問題点を
解決する為に異なる格子厚の格子列毎に格子ピッチを変
化させることにより、ラインセンサー８，１０面上に±
１次光５，７が正しく到達（結像）するように補正して
いる。
解決する為に異なる格子厚の格子列毎に格子ピッチを変
化させることにより、ラインセンサー８，１０面上に±
１次光５，７が正しく到達（結像）するように補正して
いる。
【００３８】このように本実施例においては上述の如く
±１次光５，７の波長の違いによるラインセンサー面上
のボケを低減させ、精度の良いカラー画像の読取りを行
なっている。
±１次光５，７の波長の違いによるラインセンサー面上
のボケを低減させ、精度の良いカラー画像の読取りを行
なっている。
【００３９】次に発明の実施例３のカラー画像読取装置
について説明する。
について説明する。
【００４０】前述の実施例１においては回折格子３を、
その周期方向（色分解方向）に２つの領域に２分割して
いる。そして領域１１と領域１２の格子を異なる格子厚
より形成したが、本実施例においては回折格子を複数の
領域に分割し、該領域毎に格子厚を変化させている。
その周期方向（色分解方向）に２つの領域に２分割して
いる。そして領域１１と領域１２の格子を異なる格子厚
より形成したが、本実施例においては回折格子を複数の
領域に分割し、該領域毎に格子厚を変化させている。
【００４１】即ち、格子厚の異なった格子列の回折格子
面上に占める割合を変化させることで分光特性（分光エ
ネルギー分布）の寄与率を容易に調整できるようにして
いる。これにより総合の分光特性の微修正を容易にし、
より所望の分光特性に近づけ、カラー画像の読取精度の
向上を図っている。
面上に占める割合を変化させることで分光特性（分光エ
ネルギー分布）の寄与率を容易に調整できるようにして
いる。これにより総合の分光特性の微修正を容易にし、
より所望の分光特性に近づけ、カラー画像の読取精度の
向上を図っている。
【００４２】次に本発明の実施例４のカラー画像読取装
置について説明する。
置について説明する。
【００４３】本実施例においては色分解手段として反射
型の１次元ブレーズド回折格子を用いて光学系を構成し
ている。
型の１次元ブレーズド回折格子を用いて光学系を構成し
ている。
【００４４】この反射型の回折格子を用いた場合は異な
る格子厚の格子列毎に格子ピッチを変化させる他に同一
の領域内の格子においても格子ピッチが可変となるよう
に設定している。
る格子厚の格子列毎に格子ピッチを変化させる他に同一
の領域内の格子においても格子ピッチが可変となるよう
に設定している。
【００４５】これにより光束のＮＡ（開口数）による回
折格子への入射角度の違いから生じる反射回折角のズレ
による±１次回折光のラインセンサー面上におけるボケ
を効果的に除去し、高精度にカラー画像の読取りを行な
っている。
折格子への入射角度の違いから生じる反射回折角のズレ
による±１次回折光のラインセンサー面上におけるボケ
を効果的に除去し、高精度にカラー画像の読取りを行な
っている。
【００４６】図９（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施例
５の要部平面図（主走査断面）と要部側面図（副走査断
面）である。
５の要部平面図（主走査断面）と要部側面図（副走査断
面）である。
【００４７】図１０、図１１は各々図９に示した反射型
の１次元ブレーズド回折格子の一部分の拡大説明図と外
観図である。図９、図１０において図１、図２に示した
要素と同一要素には同符番を付している。
の１次元ブレーズド回折格子の一部分の拡大説明図と外
観図である。図９、図１０において図１、図２に示した
要素と同一要素には同符番を付している。
【００４８】図中３２は結像光学系であり、本実施例に
おいては射出側の主光線が光軸と平行となって射出する
所謂射出型テレセントリック系となるように構成してお
り、カラー画像に基づく光束を後述する反射型の１次元
ブレーズド回折格子３３を介して受光手段（モノリシッ
ク３ラインセンサー）４面上に結像させている。
おいては射出側の主光線が光軸と平行となって射出する
所謂射出型テレセントリック系となるように構成してお
り、カラー画像に基づく光束を後述する反射型の１次元
ブレーズド回折格子３３を介して受光手段（モノリシッ
ク３ラインセンサー）４面上に結像させている。
【００４９】色分解手段３３は反射型の１次元ブレーズ
ド回折格子より構成しており、該回折格子３３は後述す
るようにＸ方向（色分解方向）に階段数が異なる２つの
格子を周期的に交互に繰り返されて形成したステップ構
造より構成している。回折格子３３は入射光束をライン
センサー４の画素の並び方向と直交する方向に反射回折
させて所定の色光、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の３原色の色光に分解している。
ド回折格子より構成しており、該回折格子３３は後述す
るようにＸ方向（色分解方向）に階段数が異なる２つの
格子を周期的に交互に繰り返されて形成したステップ構
造より構成している。回折格子３３は入射光束をライン
センサー４の画素の並び方向と直交する方向に反射回折
させて所定の色光、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の３原色の色光に分解している。
【００５０】本実施例では原稿面１上のカラー画像を原
稿面１と結像光学系２との間に設けた不図示のミラー等
より走査手段によりライン走査し、該カラー画像からの
光束を結像光学系３２により導光し、１次元ブレーズド
回折格子３３を介して３つの色光に色分解した後に各色
像を各々対応するラインセンサー８，９，１０面上に結
像させている。そして受光手段４により各々の色光に基
づくカラー画像をデジタル的に読取っている。
稿面１と結像光学系２との間に設けた不図示のミラー等
より走査手段によりライン走査し、該カラー画像からの
光束を結像光学系３２により導光し、１次元ブレーズド
回折格子３３を介して３つの色光に色分解した後に各色
像を各々対応するラインセンサー８，９，１０面上に結
像させている。そして受光手段４により各々の色光に基
づくカラー画像をデジタル的に読取っている。
【００５１】本実施例における反射型の回折格子３３は
図１０に示す如く基板２０上のＸ方向（色分解方向）に
周期的に階段数が４段の格子２１Ｂと３段の格子２２Ｂ
を周期的に交互に繰り返した階段状のステップ構造より
形成している。格子２１Ｂと格子２２Ｂのそれぞれの各
段の深さ（格子厚）は等しくなるように設定している。
本実施例においては格子２１Ｂ、格子２２Ｂの各段の格
子厚をｈ１＝ｈ２＝ｈ３＝８４９ｎｍとしている。
図１０に示す如く基板２０上のＸ方向（色分解方向）に
周期的に階段数が４段の格子２１Ｂと３段の格子２２Ｂ
を周期的に交互に繰り返した階段状のステップ構造より
形成している。格子２１Ｂと格子２２Ｂのそれぞれの各
段の深さ（格子厚）は等しくなるように設定している。
本実施例においては格子２１Ｂ、格子２２Ｂの各段の格
子厚をｈ１＝ｈ２＝ｈ３＝８４９ｎｍとしている。
【００５２】次に本実施例における反射型の回折格子３
３の光学的作用について説明する。
３の光学的作用について説明する。
【００５３】本実施例において格子列２１Ａにより色分
離された各次数の回折光の分光特性（分光分布）は図１
２に示す波形Ｂ，Ｇ，Ｒとなり、これは従来の階段数４
段の回折格子により色分離された各次数の回折光の分光
特性と一致している。
離された各次数の回折光の分光特性（分光分布）は図１
２に示す波形Ｂ，Ｇ，Ｒとなり、これは従来の階段数４
段の回折格子により色分離された各次数の回折光の分光
特性と一致している。
【００５４】同図において０次光が赤（Ｒ）色光成分で
あり、ピーク回折効率を示す波長、即ちピーク波長は６
００ｎｍ、同様に＋１次光が青（Ｂ）色光成分であり、
ピーク波長は４３６ｎｍ、−１次光が緑（Ｇ）色光成分
であり、ピーク波長は５３３ｎｍである。
あり、ピーク回折効率を示す波長、即ちピーク波長は６
００ｎｍ、同様に＋１次光が青（Ｂ）色光成分であり、
ピーク波長は４３６ｎｍ、−１次光が緑（Ｇ）色光成分
であり、ピーク波長は５３３ｎｍである。
【００５５】一方、格子列２２Ａで色分離された各次数
の回折光の分光特性は図１３に示す波形Ｂ，Ｇ，Ｒとな
る。同図において０次光（赤色光成分）のピーク波長は
６００ｎｍ、＋１次光（青色光成分）のピーク波長は４
５０ｎｍ、−１次光（緑色光成分）のピーク波長は５１
４ｎｍである。
の回折光の分光特性は図１３に示す波形Ｂ，Ｇ，Ｒとな
る。同図において０次光（赤色光成分）のピーク波長は
６００ｎｍ、＋１次光（青色光成分）のピーク波長は４
５０ｎｍ、−１次光（緑色光成分）のピーク波長は５１
４ｎｍである。
【００５６】このように格子列２１Ａ，２２Ａで色分離
された±１次光のピーク波長は互いに異なっており、又
各波長帯域も、それに伴なって異なっている。尚、これ
らのピーク波長は以下に示す近似式より求めている。
された±１次光のピーク波長は互いに異なっており、又
各波長帯域も、それに伴なって異なっている。尚、これ
らのピーク波長は以下に示す近似式より求めている。
【００５７】即ち、階段数をｍ、回折定数をｍ（本実施
例では２）、＋１次光のピーク波長をλ+1、−１次光の
ピーク波長をλ-1、０次光のピーク波長をλ0 、光軸上
の光束の入射角をθ0 としたとき λ0 ＝２ｈｃｏｓθ0 ／ｍ λ+1≒ｍλ0 ／（ｍ＋１／ｎ） λ-1≒ｍλ0 ／｛（ｍ−（１／ｎ−１）｝ となる。
例では２）、＋１次光のピーク波長をλ+1、−１次光の
ピーク波長をλ-1、０次光のピーク波長をλ0 、光軸上
の光束の入射角をθ0 としたとき λ0 ＝２ｈｃｏｓθ0 ／ｍ λ+1≒ｍλ0 ／（ｍ＋１／ｎ） λ-1≒ｍλ0 ／｛（ｍ−（１／ｎ−１）｝ となる。
【００５８】このように階段数の異なる２種類の格子よ
り成る回折格子３３で色分離された各次数の回折光は３
ラインセンサー４面上で、それぞれ重ね合わされる。こ
の結果、本実施例では図１４に示すような良好なる分光
特性を得ている。
り成る回折格子３３で色分離された各次数の回折光は３
ラインセンサー４面上で、それぞれ重ね合わされる。こ
の結果、本実施例では図１４に示すような良好なる分光
特性を得ている。
【００５９】本実施例においては±１次光の回折効率の
違いから図１４に示す如く、該±１次光成分の光束にお
いてのピーク波長は格子２１Ａ側で色分離された回折光
の波長で決定している。そして所望のピーク波長を得
て、かつ各波長帯域は格子列２２Ａ側で色分離された回
折光の分光エネルギーにより決定し、分光特性の広帯域
化を図っている。これにより所望の分光特性を得て、カ
ラー画像の色再現性を向上させると共に高精度でカラー
画像の読取りを行なっている。
違いから図１４に示す如く、該±１次光成分の光束にお
いてのピーク波長は格子２１Ａ側で色分離された回折光
の波長で決定している。そして所望のピーク波長を得
て、かつ各波長帯域は格子列２２Ａ側で色分離された回
折光の分光エネルギーにより決定し、分光特性の広帯域
化を図っている。これにより所望の分光特性を得て、カ
ラー画像の色再現性を向上させると共に高精度でカラー
画像の読取りを行なっている。
【００６０】ここで本実施例における２種類の階段数よ
り成る回折格子３３の格子ピッチの設定方法について説
明する。
り成る回折格子３３の格子ピッチの設定方法について説
明する。
【００６１】前記図１２、図１３に示したように±１次
光のピーク波長は互いに異なることから、それぞれ対応
するラインセンサー８，１０面上へ到達する光束の到達
位置（結像位置）もそれに伴なって異なってくる。
光のピーク波長は互いに異なることから、それぞれ対応
するラインセンサー８，１０面上へ到達する光束の到達
位置（結像位置）もそれに伴なって異なってくる。
【００６２】そこで本実施例においては回折格子３３に
よって色分離された各次数の回折光をラインセンサー面
上に正しく導光させる為に、該回折格子３３のピッチ方
向（Ｘ方向）に対して１ピッチ毎にピッチ幅を変化させ
ることにより上記の問題点を解決している。
よって色分離された各次数の回折光をラインセンサー面
上に正しく導光させる為に、該回折格子３３のピッチ方
向（Ｘ方向）に対して１ピッチ毎にピッチ幅を変化させ
ることにより上記の問題点を解決している。
【００６３】即ち、本実施例においては回折格子３３面
からラインセンサー４面までの距離を５０ｍｍとしたと
き、格子列２１Ａの格子ピッチＰ１を１５７．５μｍ、
格子列２２Ａの格子ピッチＰ２を１５３μｍと、それぞ
れ設定している。これにより±１次光のピーク波長の違
いから生じる３ラインセンサー４面上の結像位置のズレ
に相当するボケを効果的に除去している。
からラインセンサー４面までの距離を５０ｍｍとしたと
き、格子列２１Ａの格子ピッチＰ１を１５７．５μｍ、
格子列２２Ａの格子ピッチＰ２を１５３μｍと、それぞ
れ設定している。これにより±１次光のピーク波長の違
いから生じる３ラインセンサー４面上の結像位置のズレ
に相当するボケを効果的に除去している。
【００６４】次に本発明の実施例６のカラー画像読取装
置について説明する。
置について説明する。
【００６５】本実施例において前述の実施例５と異なる
点は図１５、図１６に示すように回折格子３３の領域を
周期方向（色分解方向）に２分割にして各々４階段より
成る格子列２１Ａと３階段より成る格子列２２Ａとにそ
れぞれ分離して、これにより該回折格子３３を形成した
ことである。尚、図１５、図１６は各々本実施例におけ
る回折格子の外観図と該回折格子の一部分の拡大説明図
である。
点は図１５、図１６に示すように回折格子３３の領域を
周期方向（色分解方向）に２分割にして各々４階段より
成る格子列２１Ａと３階段より成る格子列２２Ａとにそ
れぞれ分離して、これにより該回折格子３３を形成した
ことである。尚、図１５、図１６は各々本実施例におけ
る回折格子の外観図と該回折格子の一部分の拡大説明図
である。
【００６６】このように回折格子を形成することによっ
ても前記図１４に示した分光特性と略同様な分光特性を
得ることができ、これにより実施例５と同様な効果を得
ている。
ても前記図１４に示した分光特性と略同様な分光特性を
得ることができ、これにより実施例５と同様な効果を得
ている。
【００６７】又、本実施例における回折格子（実施例１
で示した回折格子も同様）を製作するにあたり、例えば
２Ｐ法等のレプリカ技術を利用して製作すれば母型製作
を各々別々に設定することができ、これにより型製作上
容易性を増すことができる。
で示した回折格子も同様）を製作するにあたり、例えば
２Ｐ法等のレプリカ技術を利用して製作すれば母型製作
を各々別々に設定することができ、これにより型製作上
容易性を増すことができる。
【００６８】但し、このように回折格子を製作した場
合、該回折格子への光束の入射位置は前述の実施例５と
比べて正確さを必要とするが、これは組立時に容易に調
整することができるので、さほど問題とはならない。
合、該回折格子への光束の入射位置は前述の実施例５と
比べて正確さを必要とするが、これは組立時に容易に調
整することができるので、さほど問題とはならない。
【００６９】次に本発明の実施例７のカラー画像読取装
置について説明する。
置について説明する。
【００７０】本実施例における反射型の１次元ブレーズ
ド回折格子は図９に示すように該回折格子により入射光
束を−１次光５、０次光６、そして＋１次光７の３方向
に反射回折し、結像光学系による集束球面波の光束とし
て各々のラインセンサー面上に結像している。集束球面
波のうち格子ピッチ断面（図９（Ｂ））（副走査断面）
において光軸に対して図面上上側及び下側から回折格子
へ入射する光束は、それぞれ該回折格子に対する入射角
が異なっている。
ド回折格子は図９に示すように該回折格子により入射光
束を−１次光５、０次光６、そして＋１次光７の３方向
に反射回折し、結像光学系による集束球面波の光束とし
て各々のラインセンサー面上に結像している。集束球面
波のうち格子ピッチ断面（図９（Ｂ））（副走査断面）
において光軸に対して図面上上側及び下側から回折格子
へ入射する光束は、それぞれ該回折格子に対する入射角
が異なっている。
【００７１】この為、結像光学系による集束球面波内に
回折格子を配置した場合、結像面（受光素子）内で各次
数の回折光の入射角の相違によるズレが生じ、該受光素
子面上でボケが発生することになる。
回折格子を配置した場合、結像面（受光素子）内で各次
数の回折光の入射角の相違によるズレが生じ、該受光素
子面上でボケが発生することになる。
【００７２】そこで本実施例においては回折格子で色分
離された光束がラインセンサー面上へ正しく集束（結
像）させるようにする為、該回折格子の格子ピッチを周
辺部から他方の周辺部に向かうにつれて、即ち図面上上
側の周辺部から下側の周辺部に向かうにつれて連続的に
小さくなるように変化させている。これにより光束の入
射角の違いによるラインセンサー面上でのボケを効果的
に防止している。
離された光束がラインセンサー面上へ正しく集束（結
像）させるようにする為、該回折格子の格子ピッチを周
辺部から他方の周辺部に向かうにつれて、即ち図面上上
側の周辺部から下側の周辺部に向かうにつれて連続的に
小さくなるように変化させている。これにより光束の入
射角の違いによるラインセンサー面上でのボケを効果的
に防止している。
【００７３】又、この光学的作用を前述した実施例５、
６の回折格子３３の格子ピッチＰ１，Ｐ２に対し、これ
を光軸上の入射光束に対する中心値として上述の如く格
子ピッチを連続的に変化させることで結像光学系による
集束球面波内に回折格子を配置した場合のラインセンサ
ー面上でのボケを防止することができる。
６の回折格子３３の格子ピッチＰ１，Ｐ２に対し、これ
を光軸上の入射光束に対する中心値として上述の如く格
子ピッチを連続的に変化させることで結像光学系による
集束球面波内に回折格子を配置した場合のラインセンサ
ー面上でのボケを防止することができる。
【００７４】
【発明の効果】本発明によればカラー画像を色分解手段
としての１次元ブレーズド回折格子を用いてモノリシッ
ク３ラインセンサーより成る受光手段で読取る際、該回
折格子の格子厚及び階段数等を適切に設定することによ
り、該３ラインセンサー面上でＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分
離された光束の分光特性を所望の分光特性に設定するこ
とができ、又光束の分光エネルギーを各±１次光におい
て広帯域化にすることにより、カラー画像の色再現性の
向上を図ることができ、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色光でカラ
ー画像をデジタル的に高精度で読取ることができるカラ
ー画像読取装置を達成することができる。
としての１次元ブレーズド回折格子を用いてモノリシッ
ク３ラインセンサーより成る受光手段で読取る際、該回
折格子の格子厚及び階段数等を適切に設定することによ
り、該３ラインセンサー面上でＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分
離された光束の分光特性を所望の分光特性に設定するこ
とができ、又光束の分光エネルギーを各±１次光におい
て広帯域化にすることにより、カラー画像の色再現性の
向上を図ることができ、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色光でカラ
ー画像をデジタル的に高精度で読取ることができるカラ
ー画像読取装置を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の要部平面図と要部側面図
【図２】 図１に示した回折格子の一部分の拡大説明図
【図３】 図１に示した回折格子の外観図
【図４】 本発明の実施例１の回折格子により分離され
た各回折光の分光特性の説明図
た各回折光の分光特性の説明図
【図５】 所望の分光特性の説明図
【図６】 従来のカラー画像読取装置の要部平面図と要
部側面図
部側面図
【図７】 従来の回折格子の一部分の拡大説明図
【図８】 従来の回折格子により分離された各回折光の
分光特性の説明図
分光特性の説明図
【図９】 本発明の実施例５の要部平面図と要部側面図
【図１０】 図９に示した回折格子の一部分の拡大説明
図
図
【図１１】 図９に示した回折格子の外観図
【図１２】 本発明の実施例５の回折格子により分離さ
れた各回折光の分光特性の説明図
れた各回折光の分光特性の説明図
【図１３】 本発明の実施例５の回折格子により分離さ
れた各回折光の分光特性の説明図
れた各回折光の分光特性の説明図
【図１４】 本発明の実施例５の回折格子により分離さ
れた各回折光の分光特性の説明図
れた各回折光の分光特性の説明図
【図１５】 本発明の実施例７の回折格子の説明図
【図１６】 本発明の実施例７の回折格子の一部分の拡
大説明図
大説明図
１ 原稿面 ２，３２ 結像光学系 ３ 透過型１次元ブレーズド回折格子 ３３ 反射型１次元ブレーズド回折格子 ４ 受光手段（モノリシック３ラインセンサー） ５，６，７ 回折光 ８，９，１０ ラインセンサー ２０ 基板
Claims (8)
- 【請求項１】 カラー画像を結像光学系により３つのラ
インセンサーを平行に同一基板面上に配置した受光手段
面上に結像させ、該受光手段で該カラー画像を読取る
際、該結像光学系の後方に該結像光学系からの光束を該
ラインセンサーの画素の並び方向と直交する方向に複数
の色光に色分解し、各々のラインセンサーに導光する１
次元ブレーズド回折格子を配置すると共に該１次元ブレ
ーズド回折格子は、色分解方向に周期的に繰り返される
階段状の構成からなり、且つ格子の格子厚が少なくとも
２種類以上の格子厚を有することを特徴とするカラー画
像読取装置。 - 【請求項２】 前記複数の格子の格子厚は該格子の配列
ピッチの１ピッチ毎に変化してい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】 前記１次元ブレーズド回折格子の全域を
複数のエリアに分割し、該エリア毎に前記複数の格子の
格子厚を変化させた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】 前記少なくとも２種類の格子厚より成る
複数の格子は格子厚に対応して格子ピッチを変化させて
い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】 カラー画像を結像光学系により３つのラ
インセンサーを平行に同一基板面上に配置した受光手段
面上に結像させ、該受光手段で該カラー画像を読取る
際、該結像光学系の後方に該結像光学系からの光束を該
ラインセンサーの画素の並び方向と直交する方向に複数
の色光に色分解し、各々のラインセンサーに導光する１
次元ブレーズド回折格子を配置すると共に、該１次元ブ
レーズド回折格子は色分解方向に周期的に繰り返される
階段数が少なくとも２種類の階段状のステップ構造より
成っていることを特徴とするカラー画像読取装置。 - 【請求項６】 前記１次元ブレーズド回折格子のステッ
プ構造は該回折格子の１ピッチ毎に階段数が順次変化し
ていることを特徴とする請求項５のカラー画像読取装
置。 - 【請求項７】 前記１次元ブレーズド回折格子の全域を
複数のエリアに分割し、該エリア毎に前記ステップ構造
の階段数が変化していることを特徴とする請求項５のカ
ラー画像読取装置。 - 【請求項８】 前記１次元ブレーズド回折格子の格子ピ
ッチは、そのピッチ方向に連続的に変化していることを
特徴とする請求項５のカラー画像読取装置。
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