JPH1079833A - カラーイメージスキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学系が非常に簡単なダイクロイックミラー
方式のカラーイメージスキャナを提供する。 【解決手段】 両側面で反射可能なダイクロイックミラ
ーを用い、結像レンズを介して伝達された原稿の反射光
をダイクロイックミラーの両側面で反射させたのちにＣ
ＣＤラインセンサに入力することで、確実にＲ、Ｇ、Ｂ
に分光してＣＣＤラインセンサに伝達できるとともに、
Ｒ、Ｇ、Ｂの光路長差を殆ど無くすることができ、しか
も、全体の構成を簡単にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はカラーイメージス
キャナに関し、特に、複写機やパソコン等の画像入力装
置でＣＣＤラインセンサを用いたカラーイメージスキャ
ナに関するものである。

【０００２】

【従来技術および解決しようとする課題】一般に、複写
装置、ファックス、パソコン等の画像入力装置におい
て、ＣＣＤラインセンサを用いたカラーイメージスキャ
ナにあっては、結像レンズからの入射光をレッド（以下
Ｒと表す。）、グリーン（以下Ｇと表す。）、ブルー
（以下Ｂと表す。）の三色に分解する必要がある。

【０００３】結像レンズからの入射光をＲ、Ｇ、Ｂに分
解する方法としては「カラーセンサ方式」や「ダイクロ
イックプリズムまたはダイクロイックミラー方式」が知
られている。

【０００４】カラーセンサ方式は図５、図６に示されて
いて、図６に示すようにイメージセンサを同一チップ上
に３組設け、それぞれのイメージセンサにＲ、Ｇ、Ｂの
フィルタを配置してＲセンサ３１ａと、Ｇセンサ３１ｂ
と、Ｂセンサ３１ｃとが一体となったカラーセンサ（Ｃ
ＣＤラインセンサ）３３を形成し、結像レンズ３４から
の入射光の色分解と光電変換とを同時に行うようになっ
ている。

【０００５】すなわち、図５に示すようにランプ３５で
ある白色光源で照明された原稿台ガラス３２上に載置さ
れた原稿からの反射光が、ミラー３７、結像レンズ３４
を介してカラーセンサ３３に結像されると、カラーセン
サ３３から各センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃに対応した
色成分の信号が出力されるようになっている。

【０００６】このカラーセンサ方式は、構成が簡単でモ
ノクロと共通な光学系が使用でき、高速化が容易であ
る。そして、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素位置精度がカラーセンサ
の精度で決まることから、色ずれが固定されて補正が可
能となり、高精度化が図れるようになっている。しかし
ながら、図６に示すようにＲ、Ｇ、Ｂの読み取り位置が
別のラインに分かれているので、補正用ラインメモリー
が必要となり、光学系が複雑になるとともに、全体が高
価になるという問題点を有していた。

【０００７】一方、ダイクロイックプリズム方式におい
ては、図７に示すように、同一光軸をダイクロイックプ
リズムでＲ、Ｇ、Ｂに３分光し、それぞれの光をイメー
ジセンサ（ラインセンサ）で光電変換するようになって
いる。すなわち、ランプ３５である白色光源で照射され
た原稿台ガラス３２上に載置された原稿からの反射光
は、ミラー３７、結像レンズを介してダイクロイックプ
リズム３８に入射し、第１プリズム３８ａでブルー光が
反射してブルー光に、第２プリズム３８ｂでレッド光が
反射してレッド光に、最後に第３プリズム３８ｃで入射
光からブルー光とレッド光とが除去されてグリーン光と
なり、各色に対応したイメージセンサ３９ａ、３９ｂ、
３９ｃで光電変換されて色分解が行われる。

【０００８】この方式では、３組のイメージセンサ３９
ａ、３９ｂ、３９ｃで光電変換を行うために読み取り回
数は各ライン１回で済み、高速読み取りが可能となる。
また、同一の物体の反射光を３組のイメージセンサ３９
ａ、３９ｂ、３９ｃで読み取るので位置合わせのための
補正用のラインメモリーが不要となるが、ダイクロイッ
クプリズム３８を使用しているために分光特性は相互に
関連し、任意な分光特性を得ることができない。さら
に、それぞれのイメージセンサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ
の位置合わせについては精密な位置調整が必要となり光
学系が複雑になっている。

【０００９】また、ダイクロイックミラー方式にあって
は、図８に示すように、ランプ３５である白色光源で照
明された原稿台ガラス３２上に載置された原稿からの反
射光が、ミラー３７、結像レンズ３４を介して２枚のダ
イクロイックミラー４１、４２で反射され、この反射時
にＲ、Ｇ、Ｂに分光されてカラーセンサであるＣＣＤラ
インセンサ３３に入射して結像されると、ＣＣＤライン
センサ３３から入射に対応した色成分に応じた出力がな
される。

【００１０】そして、このダイクロイックミラー方式に
あっては、前記カラーセンサ方式と同様に、構成が簡単
でモノクロと共通な光学系が使用でき、高速化が容易で
ある。しかしながら、ダイクロイックミラーを２枚以上
使用するため全体が高価になるという問題点を有してい
た。

【００１１】この発明は、ダイクロイックミラー方式の
カラーイメージスキャナにおいて、光学系を簡単な構造
にすることができ、しかも、全体を安価とすることがで
きるカラーイメージスキャナを提供することを目的とす
る。

【００１２】

【問題点を解決するための手段】上記の目的を達成する
ためにこの発明は、原稿の反射光を結像レンズを介して
ダイクロイックミラーで反射してＲ、Ｇ、Ｂに分光し、
カラーセンサによって各色に対応した信号を出力するよ
うにしたダイクロイックミラー方式のカラーイメージス
キャナであって、前記ダイクロイックミラーを、Ｒ、
Ｇ、Ｂそれぞれを反射するダイクロイックミラーを積層
して形成し、このダイクロイックミラーの両側にそれぞ
れ全反射ミラーを配設し、ダイクロイックミラーの一側
面で反射した光は全反射ミラーによって他側面に導かれ
て再び反射され、前記カラーセンサに伝達する構成を有
している。

【００１３】

【作用】この発明は、上記のように構成したので、原稿
の反射光は結像レンズを介してダイクロイックミラーの
一側面に達して反射されて、Ｒ、Ｇ、Ｂに分光され、２
つの全反射ミラーを介して前記ダイクロイックミラーの
他側面に至り、再び反射されてカラーセンサに伝達す
る。したがって、Ｒ、Ｇ、Ｂの分離幅は一側面のみで反
射された場合よりも大きくなり、Ｒ、Ｇ、Ｂの分離が確
実になる。しかも、Ｒ、Ｇ、Ｂの光路長は一側面のみで
反射されて分光される時は差が生じるが、他側面で再び
反射されて分光されることで光路長差は殆ど無くなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に示すこの発明による
イメージスキャナを説明する。図１〜図４にはこの発明
によるカラーイメージスキャナの一実施の形態が示され
ていて、図１は一般的なカラーイメージスキャナの全体
概略図、図２は図１の一部を取り除いた状態を示す概略
図、図３はレンズ鏡筒部の内部に設けられた結像レンズ
と全反射ミラーとダイクロイックミラーとＣＣＤライン
センサとの関係を示す概略図、図４は結像レンズに入射
した光がダイクロイックミラー、およびミラーを介して
ＣＣＤラインセンサに至るまでの反射の過程を説明する
ための図である。

【００１５】図１、図２には複写装置、ファックス、パ
ソコン等の画像入力装置において、ＣＣＤラインセンサ
を用いた一般的なカラーイメージスキャナの構造が示さ
れている。

【００１６】この一般的なカラーイメージスキャナにあ
っては、上下が開放した枠体１の対向する内面にミラー
を操作方向に支持する一対のレール２、２が設けられ、
このレール２、２間に跨がって上面に第１ミラー部５が
位置する機台６と、上面に第２ミラー部７が位置する機
台８とがそれぞれ設けられている。

【００１７】なお、第１ミラー部５と機台６とで第１ミ
ラー移動体３が、また、第２ミラー部７と機台８とで第
２ミラー移動体４がそれぞれ形成されている。また、２
３はＣＣＤラインセンサが設けられているレンズ鏡筒部
である。

【００１８】さらに、レール２、２の両端側の枠体１に
はレール２、２と直交する向きのシャフト１０、１１が
それぞれ架設されており、一方のシャフト１０の一端は
枠体１の外側に延びてフライホイール１２が取付けられ
ている。また、このシャフト１０のうちの枠体１の内側
の部位には駆動伝達用のプーリー１３が設けられ、枠体
１の外側に取付けられた駆動源であるステッピングモー
タ１４の駆動軸との間にはタイミングベルト１５が掛設
されている。

【００１９】前記両シャフト１０、１１にはそれぞれ第
１ミラー移動体３用および第２ミラー移動体４用のプー
リー１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂが設けられてお
り、そして、一端が枠体１に固定されたワイヤー１８、
１８は両シャフト１０、１１に設けた第１ミラー移動体
３用および第２ミラー移動体４用のプーリ−１６ａ、１
６ｂ、１７ａ、１７ｂ、第１ミラー移動体３の機台６お
よび第２ミラー移動体４の機台８を掛け回されたのちに
他端が枠体１に固定されている。

【００２０】上記のようにワイヤー１８、１８を掛け回
すことでステッピングモータ１４の駆動時に第１ミラー
移動体３と第２ミラー移動体４とが所定の関係でレール
２、２に沿って移動するようになっている。

【００２１】そして、ランプ（図示せず）で照射した光
は枠体１の上面に水平状態で設けられた原稿台ガラスの
上面に載置された原稿で反射され、この反射光は、第１
ミラー移動体３の第１ミラー部５の開口部５ａを介して
内部に位置するミラー２０および、第２ミラー移動体４
の内部に設けられたミラー２１、２２で反射されて前記
レンズ鏡筒部２３に伝達するようになっている。

【００２２】図３には、レンズ鏡筒部２３の内部に設け
られた結像レンズ２４、２枚の全反射ミラー２５、２
５、ダイクロイックミラー２６およびＣＣＤラインセン
サ２８の位置関係が示されている。

【００２３】すなわち、原稿からの反射光は第２ミラー
移動体４のミラーで反射されてレンズ鏡筒部２３に入射
する。そしてこの光は、まず、結像レンズ２４に入射
し、ダイクロイックミラー２６の一側面で反射したのち
２枚の全反射ミラー２５、２５で反射されてダイクロイ
ックミラー２６の他側面に至り、ダイクロイックミラー
２６の他側面で反射されてレンズ鏡筒部２３の底面に設
けられたＣＣＤラインセンサ２８に入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂ
各色に対応した信号が出力される。

【００２４】この反射時のＲＧＢ分光光学系の詳細が図
４に示されている。この発明に用いられているダイクロ
イックミラー２６はＲ、Ｇ、Ｂそれぞれを反射するダイ
クロイックミラー２６ａ、２６ｂ、２６ｃを３枚貼り合
わせて１枚のミラーに形成してある。

【００２５】ダイクロイックミラー２６は結像レンズ２
４の光軸に対して６７．５°に傾斜させることで結像レ
ンズ２４からの光を４５°で反射するようになってい
る。

【００２６】一方、ダイクロイックミラー２６の一側面
で反射した光をダイクロイックミラー２６の他側面で反
射させるために用いられている２枚の全反射ミラー２
５、２５は互いに２２．５°の角度を以てダイクロイッ
クミラー２６の両側に位置している。したがって、ダイ
クロイックミラー２６の他側面で反射された光は４５°
の傾斜状態となっているＣＣＤラインセンサ２８に伝達
される。

【００２７】上記のように構成した場合、ダイクロイッ
クミラー２６の一側面だけを使用した場合にはＲ、Ｇ、
Ｂの反射位置が厚み方向で異なっているのでＲ、Ｇ、Ｂ
の光路長差が生じてしまうが、ダイクロイックミラーの
両側面をそれぞれ使用することでＲ、Ｇ、Ｂの光路長差
を小さく、すなわち殆ど０にすることができる。

【００２８】図４のように構成したものでダイクロイッ
クミラー２６の厚みを０．３ｍｍとした場合には、ＣＣ
Ｄラインセンサ２８の面においてＧを基準とした時の光
路長差はＲが−０．００００４１７ｍｍ、Ｂが０．００
００４１７ｍｍであり、殆ど０であった。また、ＣＣＤ
ラインセンサ２８の面でのＲ、Ｇ、Ｂの分離幅は、Ｒと
Ｇとの間、ＧとＢとの間がそれぞれ０．３ｍｍであっ
た。

【００２９】

【発明の効果】この発明は前記のように構成したことに
より、ダイクロイックミラーの一側面での反射光を他側
面に導くだけで良いので光学系を非常に簡単な構成にす
ることができる。また、ダイクロイックミラーの両側面
で反射させることによりＲ、Ｇ、Ｂの光路長差を殆ど無
くすことができるとともに、分離幅を大きくすることが
できて確実にＲ、Ｇ、Ｂに分光することができる。しか
も、ダイクロイックミラー方式であるので位置合わせ用
のラインメモリーが不要であり、全体を安価にすること
ができるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なカラーイメージスキャナの全体概略図
である。

【図２】図１の一部を取り除いた状態を示す概略図であ
る。

【図３】レンズ鏡筒部の内部に設けられた結像レンズと
全反射ミラーとダイクロイックミラーとＣＣＤラインセ
ンサとの関係を示す概略図である。

【図４】結像レンズに入射した光がダイクロイックミラ
ー、ミラーを介してＣＣＤラインセンサに至るまでの反
射の過程を説明するための図である。

【図５】Ｒ、Ｇ、Ｂに分解するカラーセンサ方式を示す
概略図である。

【図６】図５に使用するＣＣＤラインセンサを示す概略
図である。

【図７】Ｒ、Ｇ、Ｂに分解するダイクロイックプリズム
方式を示す概略図である。

【図８】Ｒ、Ｇ、Ｂに分解するダイクロイックミラー方
式を示す概略図である。

【符号の説明】

１……枠体 ２……レール ３……第１ミラー移動体 ４……第２ミラー移動体 ５……第１ミラー部 ５ａ……開口部 ６、８……機台 ７……第２ミラー部 １０、１１……シャフト １２……フライホイール １３、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ……プーリー １４……ステッピングモータ １５……タイミングベルト １８……ワイヤー ２０、２１、２２、２５、３７……ミラー ２３……レンズ鏡筒部 ２４、３４……結像レンズ ２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、４１、４２……ダイク
ロイックミラー ２８、３３、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ……カラーセンサ
（ＣＣＤラインセンサ） ３１ａ……Ｒセンサ ３１ｂ……Ｇセンサ ３１ｃ……Ｂセンサ ３２……原稿台ガラス ３５……ランプ ３８……ダイクロイックプリズム ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ……プリズム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿の反射光を結像レンズを介してダイ
   クロイックミラーで反射してＲ、Ｇ、Ｂに分光し、カラ
   ーセンサによって各色に対応した信号を出力するように
   したダイクロイックミラー方式のカラーイメージスキャ
   ナであって、前記ダイクロイックミラーを、Ｒ、Ｇ、Ｂ
   それぞれを反射するダイクロイックミラーを積層して形
   成し、このダイクロイックミラーの両側にそれぞれ全反
   射ミラーを配設し、ダイクロイックミラーの一側面で反
   射した光は全反射ミラーによって他側面に導かれて再び
   反射され、前記カラーセンサに伝達されることを特徴と
   するカラーイメージスキャナ。