(57)【要約】【課題】入射光束がランダム偏光である場合でも光量損失を少なく抑えて色分離することができ、かつ構成簡易で小型化が可能な色分離光学系装置を得る。【解決手段】色分離光学系装置１０は、第１および第２の複屈折板１１，１３と、特定波長偏光変換板１２と、カラーフィルタ１４とからなる。第１の複屈折板１１は光束４を常光線４ａと異常光線４ｂとに分岐し２つの光束４１，４２を出射する。特定波長偏光変換板１２は、２つの光束４１，４２の各緑色光成分の振動方向をマゼンタ光成分の振動方向に対して略９０度回転させ２つの光束５１，５２を出射する。第２の複屈折板１３は、２つの光束５１，５２を各一対の常光線５１ａ，５２ａおよび異常光線５１ｂ，５２ｂに分岐し、マゼンタ光成分からなる第１および第３の光束６１，６３、および緑色光成分からなる第２の光束をカラーフィルタ１４に向けてそれぞれ出射する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光束を常光線と異常光線との２つの光束に分岐して出射する第１の複屈折板と、
この第１の複屈折板から出射された前記２つの光束を、該各光束における３原色光成分のうちのいずれかの色光成分からなる第１色光成分の振動方向が、同じ光束のその余の色光成分からなる補色光成分の振動方向に対して略９０度回転した状態となるように、かつ該２つの光束それぞれの前記第１色光成分の振動方向同士および前記補色光成分の振動方向同士が互いに略直交する状態となるように、それぞれ変換して出射する特定波長偏光変換板と、
この特定波長偏光変換板から出射された前記２つの光束それぞれの前記第１色光成分と前記補色光成分とを互いに分岐するとともに、該２つの光束のうちの一方の前記補色光成分からなる光束を第１の光束として、該２つの光束の各々の前記第１色光成分同士を互いに合波してなる光束を第２の光束として、該２つの光束のうちの他方の前記補色光成分からなる光束を第３の光束として、それぞれ出射する第２の複屈折板と、
この第２の複屈折板から出射された前記第１の光束から、前記補色光成分に含まれる、前記３原色光成分から前記第１色光成分を除いた他の２つの色光成分のうちの一方を選択分離するとともに、前記第３の光束から前記他の２つの色光成分のうちの他方を選択分離して出射するカラーフィルタと、
を備えてなることを特徴とする色分離光学系装置。
【請求項２】
前記特定波長偏光変換板が、前記第１色光成分の振動方向は前記２つの光束が該特定波長偏光変換板に入射したときの状態から略９０度回転させ、前記補色光成分の振動方向は入射したときの状態を維持するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の色分離光学系装置。
【請求項３】
前記入射光束がランダム偏光であることを特徴とする請求項１または２記載の色分離光学系装置。
【請求項４】
前記第１および第２の複屈折板は、ニオブ酸リチウムで構成されたものであることを特徴とする請求項１〜３までのうちいずれか１項記載の色分離光学系装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像原稿等からの光束を色分離し、色分離させた各色光をマルチラインセンサ等の撮像手段に結像させる色分離光学系装置に関し、特に、スキャナやファクシミリ等の画像読取装置に搭載するのに好適な色分離光学系装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー用の画像読取装置に搭載される色分離光学系装置としては、従来、種々のタイプのものが提案されている。例えば、下記特許文献１には、所定面に色分離膜が形成された断面五角形状のプリズムと、このプリズムの所定面と対向して配置される色分離性の反射板とを組み合わせてなる色分離光学系装置が提案されている。また、下記特許文献２には、偏光板と、位相差が所定の値に設定された２つの位相板と、２つの複屈折板を共通光軸上に配置してなる色分離光学系装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３０６１４３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、光路の折り返し位置や各光路長の調整等が難しい複雑な構造を有しており、また小型化し難いという問題がある。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載されたものは、色分離する光束を偏光板により直線偏光に変換する必要があるので、特に、偏光板に入射する光束がランダム偏光（非偏光）である場合には、偏光板での光量損失が大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、入射光束がランダム偏光である場合でも光量損失を少なく抑えて色分離することができ、かつ構成簡易で小型化が可能な色分離光学系装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の色分離光学系装置では、２つの複屈折板の間に、直線偏光状態で入射した光束内の所定の波長帯域成分の振動方向を略９０度回転させる機能を有する特定波長偏光変換板を配置するようにしている。
【０００８】
すなわち、本発明に係る色分離光学系装置は、
入射光束を常光線と異常光線との２つの光束に分岐して出射する第１の複屈折板と、
この第１の複屈折板から出射された前記２つの光束を、該各光束における３原色光成分のうちのいずれかの色光成分からなる第１色光成分の振動方向が、同じ光束のその余の色光成分からなる補色光成分の振動方向に対して略９０度回転した状態となるように、かつ該２つの光束それぞれの前記第１色光成分の振動方向同士および前記補色光成分の振動方向同士が互いに略直交する状態となるように、それぞれ変換して出射する特定波長偏光変換板と、
この特定波長偏光変換板から出射された前記２つの光束の前記第１色光成分と前記補色光成分とを互いに分岐するとともに、該２つの光束のうちの一方の前記補色光成分からなる光束を第１の光束として、該２つの光束の各々の前記第１色光成分同士を互いに合波してなる光束を第２の光束として、該２つの光束のうちの他方の前記補色光成分からなる光束を第３の光束として、それぞれ出射する第２の複屈折板と、
この第２の複屈折板から出射された前記第１の光束から、前記補色光成分に含まれる、前記３原色光成分から前記第１色光成分を除いた他の２つの色光成分のうちの一方を選択分離するとともに、前記第３の光束から前記他の２つの色光成分のうちの他方を選択分離して出射するカラーフィルタと、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
前記特定波長偏光変換板は、前記第１色光成分の振動方向は前記２つの光束が該特定波長偏光変換板に入射したときの状態から略９０度回転させ、前記補色光成分の振動方向は入射したときの状態を維持するように構成することができる。
【００１０】
本発明に係る色分離光学系装置は、前記入射光束がランダム偏光である場合に好適である。また、前記第１および第２の複屈折板は、ニオブ酸リチウムで構成することが好ましい。
【００１１】
なお、本明細書において「振動方向」とは「電場の振動方向」を意味する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の色分離光学系装置によれば、２つの複屈折板の間に特定波長偏光変換板を配置したことにより、入射光束がランダム偏光の場合でも色分離することが可能であり、また偏光板を用いていないので、色分離の際の光量損失も少なく抑えることが可能である。
【００１３】
また、色分離の光学系が、２つの複屈折板と１つの特定波長偏光変換板との組み合わせにより構成されているので、装置全体を構成簡易かつ小型なものとすることが可能である。また、これにより、画像読取装置等への搭載作業を容易ならしめるとともに、搭載スペースも縮小することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る色分離光学系装置１０を概略的に示す図であり、図２はこの色分離光学系装置１０を搭載してなるカラースキャナ装置の概略構成図である。また、図３は図２に示された撮像手段２０の概略構成図である。なお、図１に示す直角座標は左手系であり、そのＺ軸の方向が図２に示す光軸Ｌの方向と一致し、Ｙ軸の方向が図１に示す副走査方向Ｋと一致する。また、図１〜図３に示す撮像手段２０は、色分離光学系装置１０の必須の構成要件ではない。
【００１５】
図２に示すように色分離光学系装置１０は、プラテンガラス１の裏面側にセットされたカラー画像原稿１Ａ上の情報を読み取るカラースキャナ装置（画像読取装置）に搭載されている。このカラースキャナ装置は、可視光波長帯域の略全域のスペクトル成分を含む白色光束を光源２からカラー画像原稿１Ａ上に照射し、このカラー画像原稿１Ａから反射されたカラー画像情報を担持したランダム偏光（非偏光）の光束４をスリット板３のスリットおよび結像レンズ５を介して、色分離光学系装置１０に入射せしめるように構成されている。
【００１６】
この色分離光学系装置１０は、第１の複屈折板１１、特定波長偏光変換板１２、第２の複屈折板１３、およびカラーフィルタ１４を、結像レンズ５側よりこの並び順で光軸Ｌ上に備えてなる。第１の複屈折板１１、特定波長偏光変換板１２および第２の複屈折板１３はそれぞれ平行平板状に形成されており、各々の面が互いに平行かつ光軸Ｌに対して垂直となるように配設されている。また、色分離光学系装置１０は、結像レンズ５から出射された光束４を３つの光束に分岐するとともに、分岐された各光束を撮像手段２０の赤色光用、緑色光用および青色光用の各ラインセンサ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ（図３参照）の受光素子上に結像させるようになっている。カラー画像の１ライン分の情報が１回の主走査により読み取られ、この後図２中の副走査方向Ｋにカラー画像原稿１Ａとスリット３が相対的に移動されつつ上記撮像手段２０による画像読取操作が継続して行なわれることにより、カラー画像原稿１Ａの全画像領域についての読取操作が行なわれる。なお、図３において左右方向に延びる各ラインセンサ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、これらが図示されていない図２においては、紙面に垂直な方向にそれぞれ延びている。
【００１７】
図１に示す第１の複屈折板１１および第２の複屈折板１３は、同じ一軸性結晶を用いて同じ厚みに構成されている。第１の複屈折板１１の光学軸ＯＡ１（図中両矢線で示す）は、その前面１１ａおよび背面１１ｂに直角な面内に位置し、かつ前面１１ａおよび背面１１ｂに対して斜交するように設定されている。また、第２の複屈折板１３の光学軸ＯＡ２（図中両矢線で示す）は、第１の複屈折板１１の光学軸ＯＡ１と平行となるように設定されている。
【００１８】
なお、上記一軸性結晶としては、方解石や水晶等を用いることも可能であるが、色分離光学系装置１０をコンパクトに構成するという観点から、特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を用いることが好ましい。
【００１９】
上記光束４は、上記第１の複屈折板１１の前面１１ａに垂直に入射し、この第１の複屈折板１１において、常光線４ａと異常光線４ｂとに分岐される。すなわち、光束４を、振動面（「電場の振動面」を意味する。以下同様）が紙面に対し垂直となる成分と、振動面が紙面に対し平行となる成分とに分けると、紙面に対し垂直となる成分は、上記光学軸ＯＡ１と垂直となるので直進する常光線４ａとなり、振動面が紙面に対し平行となる成分は、上記光学軸ＯＡ１と垂直な成分と平行な成分との両方を含むので屈折して進む異常光線４ｂとなる。そして、これら常光線４ａおよび異常光線４ｂは、各々の光路が互いに離間し、かつ各々の振動面が互いに直交する直線偏光状態の２つの光束４１，４２として、第１の複屈折板１１の背面１１ｂからそれぞれ互いに略平行に出射される。なお、分散の影響は無視し得るものとする。
【００２０】
第１の複屈折板１１の背面１１ｂから出射された２つの光束４１，４２は、特定波長偏光変換板１２の前面１２ａにそれぞれ垂直に入射する。この特定波長偏光変換板１２は、直線偏光状態の白色光束が入射すると、その所定の波長帯域成分の振動方向は、入射したときの状態から略９０度回転させ、その余の波長帯域成分の振動方向は、入射したときの状態を維持するように構成されている。この特定波長偏光変換板１２としては、前掲の特許文献２に記載されているような位相板を用いることも可能であるが、特にColor Link社製のColor Select（米国登録商標）を用いることが好適である。図４に上記Color Selectを用いた場合の特定波長偏光変換板１２の特性の第１の例を示す。なお、図４では、可視光波長帯域内の各波長成分について、振動方向が略９０度回転せしめられる割合を示すグラフを実線で、振動方向が維持される割合を示すグラフを破線でそれぞれ示している。このことは、図５〜図７においても同様とする。
【００２１】
図４に示す例では、特定波長偏光変換板１２に入射した直線偏光状態の白色光束のうち、半値が略５００ｎｍ〜５９０ｎｍの波長帯域に属する緑色光成分（第１色光成分）については、その振動方向が入射したときの状態から略９０度回転せしめられ、その余の波長帯域に属するマゼンタ光成分（補色光成分）については、その振動方向が入射したときの状態を維持されて出射されるようになっている。
【００２２】
このため、特定波長偏光変換板１２に入射した上記２つの光束４１，４２は、その緑色光成分の振動方向がマゼンタ光成分の振動方向に対して略９０度回転した状態となるように、かつ該２つの光束４１，４２それぞれの緑色光成分の振動方向同士およびマゼンタ光成分の振動方向同士が互いに略直交する状態となるようにそれぞれ変換され、互いに平行な２つの光束５１，５２として特定波長偏光変換板１２の背面１２ｂから出射される。
【００２３】
上記特定波長偏光変換板１２から出射された２つの光束５１，５２は、上記第２の複屈折板１３の前面１３ａにそれぞれ垂直に入射する。この２つの光束５１，５２は、振動面が紙面に対し垂直となる成分と、振動面が紙面に対し平行となる成分とを共に含むので、この第２の複屈折板１３において、直進する常光線５１ａ，５２ａと、屈折して進む異常光線５１ｂ，５２ｂとにそれぞれ分岐される。
【００２４】
光束５１の常光線５１ａおよび光束５２の異常光線５２ｂは共にマゼンタ光成分からなり、常光線５１ａは第１の光束６１として、異常光線５２ｂは第３の光束６３として第２の複屈折板１３の背面１３ｂからそれぞれ出射される。一方、光束５１の異常光線５１ｂと光束５２の常光線５２ａとは共に緑色光成分からなり、互いに合波され第２の光束６２として第２の複屈折板１３の背面１３ｂから出射される。なお、ここでも分散の影響は無視し得るものとする。
【００２５】
上記第２の複屈折板１３から出射された第１、第２および第３の光束６１，６２，６３は、上記カラーフィルタ１４の赤色光用、緑色光用および青色光用の各波長選択透過フィルタ１４Ａ，１４Ｂおよび１４Ｃにそれぞれ入射する。
【００２６】
マゼンタ光成分からなる第１および第３の光束６１，６３は、赤色光用の波長選択透過フィルタ１４Ａおよび青色光用の波長選択透過フィルタ１４Ｃにおいて、それぞれ赤色光成分および青色光成分のみが選択的に透過され、上記撮像手段２０の赤色光用および青色光用の各ラインセンサ１６Ａ、１６Ｃの受光素子に入射して結像される。
【００２７】
一方、緑色光成分からなる第２の光束は、緑色光用の波長選択透過フィルタ１４Ｂを略１００％透過して撮像手段２０の緑色光用のラインセンサ１６Ｂの受光素子に入射して結像される。なお、第２の光束が緑色光成分からなる本実施形態の場合、緑色光用の波長選択透過フィルタ１４Ｂは特に設けなくてもよい。
【００２８】
また、３色ラインセンサとして製造、販売されているものの中には、赤色光用、緑色光用および青色光用の各ラインセンサの各受光素子の前面側に、入射した光束から赤色光成分、緑色光成分および青色光成分をそれぞれ選択透過する各色光用の波長選択フィルタを予め備えているものが知られている。このような３色ラインセンサを上記撮像手段２０として用いた場合には、３色ラインセンサが備えている各色光用の波長選択フィルタを本発明におけるカラーフィルタとして用いることが可能である。
【００２９】
上述したように本実施形態による色分離光学系装置１０によれば、入射光束がランダム偏光の場合でも３原色光成分の各色光成分に色分離させ、分離させた各色光成分を同時に撮像手段２０の各色光用の受光素子に入射させることが可能である。また偏光板を用いていないので、色分離の際の光量損失も少なく抑えることが可能である。特に緑色光成分については、光量損失がほとんど無い。
【００３０】
また、構成簡易で小型であるため、画像読取装置等への搭載作業を容易ならしめるとともに、搭載スペースも縮小することができる。なお、特に第１および第２の複屈折板１１，１３としてニオブ酸リチウムを用いた場合は、水晶を用いた場合に比べ、各板厚を６分の１以下程度に抑えることが可能となる。
【００３１】
以上、本発明に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。
【００３２】
例えば、上記特定波長偏光変換板１２の特性は、種々に変更することが可能である。図５〜図７は、特定波長偏光変換板１２の特性の第２〜第４の例をそれぞれ示している。
【００３３】
図５に示す例では、特定波長偏光変換板１２に入射した直線偏光状態の白色光束のうち、半値が略５８０ｎｍ以上の波長帯域に属する赤色光成分については、その振動方向が入射したときの状態から略９０度回転せしめられ、その余の波長帯域に属するシアン光成分については、その振動方向が入射したときの状態を維持されて出射されるようになっている。
【００３４】
また、図６に示す例では、特定波長偏光変換板１２に入射した直線偏光状態の白色光束のうち、半値が略５２０ｎｍ以下の波長帯域に属する青色光成分については、その振動方向が入射したときの状態から略９０度回転せしめられ、その余の波長帯域に属する黄色光成分については、その振動方向が入射したときの状態を維持されて出射されるようになっている。
【００３５】
また、図７に示す例では、特定波長偏光変換板１２に入射した直線偏光状態の白色光束のうち、半値が略５３０ｎｍ以上の波長帯域に属する赤みの強い黄色光成分（所定の波長帯域成分）については、その振動方向が入射したときの状態から略９０度回転せしめられ、その余の波長帯域に属する成分については、その振動方向が入射したときの状態を維持されて出射されるようになっている。
【００３６】
なお、特定波長偏光変換板１２の特性を図５または図６に示すものに変更する場合には、上記カラーフィルタ１４の各波長選択透過フィルタ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを適宜変更する必要がある。例えば、図５に示す特性を持たせた場合、上記第１、第２および第３の光束６１，６２，６３は、それぞれシアン光成分、赤色光成分およびシアン光成分からなるので、波長選択透過フィルタ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、それぞれ青色光成分透過用、赤色光成分透過用および緑色光成分透過用（青色光成分透過用と緑色光成分透過用とを互いに入れ替えることも可）とする必要がある。
【００３７】
このように、上記特定波長偏光変換板１２の特性を変えることにより、上記第１、第２および第３の光束６１，６２，６３の各波長帯域を変更することが可能となるが、これらの態様においては、第２の光束６２の光量が第１および第３の光束６１，６３の光量に比べて大きいという点で共通している。そこで、上記撮像手段２０において最も感度の低い色光成分（例えば、青色光成分）が第２の光束６２となるようにすれば、撮像手段２０の感度特性の欠点を補うことが可能となる。
【００３８】
また、上記実施形態では、本発明の色分離光学系装置をカラースキャナ装置に搭載した例を示しているが、本発明の色分離光学系装置は狭義のカラースキャナにのみに適用されるものではなく、被投光物体の光走査を行なって該被投光物体の画像情報を読み取る手段を有する種々の画像読取装置に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る色分離光学系装置を示す概略図
【図２】色分離光学系装置を搭載したカラースキャナ装置の概略図
【図３】撮像手段の正面図
【図４】特定波長偏光変換板の特性の第１の例を示すグラフ
【図５】特定波長偏光変換板の特性の第２の例を示すグラフ
【図６】特定波長偏光変換板の特性の第３の例を示すグラフ
【図７】特定波長偏光変換板の特性の第４の例を示すグラフ
【符号の説明】
【００４０】
１      プラテンガラス
１Ａ    カラー画像原稿
２      光源
３      スリット板
４，４１，４２，５１，５２    光束
４ａ，５１ａ，５２ａ    常光線
４ｂ，５１ｂ，５２ｂ    異常光線
５      結像レンズ
１０    色分離光学系装置
１１    第１の複屈折板
１１ａ，１２ａ，１３ａ    前面
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ    背面
１２    特定波長偏光変換板
１３    第２の複屈折板
１４    カラーセンサ
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ    波長選択透過フィルタ
２０    撮像手段
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ    ラインセンサ
６１    第１の光束
６２    第２の光束
６３    第３の光束
ＯＡ１，ＯＡ２    光学軸
Ｋ      副走査方向
Ｌ      光軸

【図１】
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【図２】
2006243277.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006243277.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006243277.tif 000008
【図７】
2006243277.tif 000009