(57)【要約】【課題】光路長に合わせたり、又は光路長を調整することでレンズ光学系の倍率色収差による赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の色ずれを補正して、読取った画像の色ずれを抑制することによって、高画質のカラー画像を読み取ることができるように、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の一次元光電変換素子を工夫することである。【解決手段】光源で原稿面を照明し、撮像素子と結像素子を用いて原稿を走査することによって、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色を電気信号に変換する一次元光電変換素子により、カラー原稿画像を読み取るカラー画像読取装置を前提として、  上記一次光電変換素子が、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各ラインＣＣＤの画素サイズを最適化したり、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色における光路長を等しくする色収差補正手段を備えていることである。【選択図】図３
2007158802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源で原稿面を照明し、撮像素子と結像素子を用いて原稿を走査することによって、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色を電気信号に変換する一次元光電変換素子により、カラー原稿画像を読み取るカラー画像読取装置において、
上記一次元光電変換素子が色収差補正手段を備えていることを特徴とするカラー画像読取装置。
【請求項２】
上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色の倍率色収差に対応する主走査方向の画素サイズを備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像読取装置。
【請求項３】
上記主走査方向の画素サイズは、
各色毎の全画素数をＫ、緑(Ｇ)の光電変換素子の全長をＬ、色収差による最大像高での緑(Ｇ)に対する赤(Ｒ)の色ずれ量をα、同じく緑(Ｇ)に対する青(Ｂ)の色ずれ量をβとすると、
緑(Ｇ)の画素サイズＧｓに対して、
赤(Ｒ)の画素サイズ Ｒｓ＝（Ｌ＋２α）／Ｋ
青(Ｂ)の画素サイズ Ｂｓ＝（Ｌ−２β）／Ｋ
とすることを特徴とする請求項２に記載のカラー画像読取装置。
【請求項４】
上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の画素部を覆う同じ厚さを持つ硝材から成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれの硝材の屈折率を、
赤(Ｒ)の屈折率＞緑(Ｇ)の屈折率＞青(Ｂ)の屈折率
とすることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像読取装置。
【請求項５】
上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の画素部を覆う同一の屈折率を持つ硝材から成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれの硝材の厚さを、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
とすることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像読取装置。
【請求項６】
上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の画素部を覆う異なる屈折率と厚さを持つ硝材から成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれの硝材の屈折率を、
赤(Ｒ)の屈折率＞緑(Ｇ)の屈折率＞青(Ｂ)の屈折率
とし、かつ厚さを、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
とすることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像読取装置。
【請求項７】
上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の上部を覆う同じ厚さを持つカバーガラスから成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞのカバーガラスの屈折率を、
赤(Ｒ)の屈折率＞緑(Ｇ)の屈折率＞青(Ｂ)の屈折率
とすることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像読取装置。
【請求項８】
上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の上部を覆う同じ材質のカバーガラスから成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれのカバーガラスの厚さを、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
とすることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像読取装置。
【請求項９】
上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の上部を覆う異なる屈折率と厚さを持つカバーガラスから成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞのカバーガラスの屈折率を、
赤(Ｒ)の屈折率＞緑(Ｇ)の屈折率＞青(Ｂ)の屈折率
とし、かつ厚さを、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
とすることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像読取装置。
【請求項１０】
上記赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれのカバーガラスの厚さが、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
となるように、上記カバーガラスの上部に光硬化樹脂層を形成することを特徴とする請求項８に記載のカラー画像読取装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のカラー画像読取装置を備えて成り、カラー原稿画像を高精度に読み取り、高品質な画像を生成することができることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、デジタルＰＰＣなどに搭載されているカラー画像読取装置に関し、さらに詳しくは、固体撮像素子、結像素子、及び照明装置を備える縮小光学系のカラー画像読取装置に関するものである。このカラー画像読取装置は、フィルムスキャナやブック原稿などのスキャナにも応用される。
【背景技術】
【０００２】
スキャナ等の画像読取装置には、高解像度、高画質などが要求され、また、ＰＰＣ（Plain Paper Copier）等の画像読取装置には、さらに、高速、Ａ３広幅サイズ、原稿浮きへの対応が要求される。物理的特性や光学的特性としては、高いナイキスト周波数、高いＭＴＦ（Modulation Transfer Function）、高感度ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、広画角、広い焦点深度が求められる。このうち、ＣＣＤ、共役長を決定した後、結像光学系の仕様に関わるものとしては、ＭＴＦの高さと焦点深度が挙げられる。
カラーＰＰＣの場合は、上記条件に加えて、レンズの色収差も問題となる。色収差には、光軸方向へのずれである軸上色収差と、ラインＣＣＤの主走査方向へのずれである倍率色収差とがあり、画像に対してそれぞれ異なる悪影響を及ぼす。具体的には、軸上色収差は、結像光学系における各色のＭＴＦのピークをデフォーカス方向にずらし、そのバランスをとる必要性から、結果的にＭＴＦを劣化させ、画質の悪化を引き起こしている。これに対し、倍率色収差は、各色の結象位置をＣＣＤの主走査方向にずらすため、本来なら図２のＡ点から出射した光は、各色が一致するところに結像するのが理想的であるが、図２のＡｒ,Ａｇ,Ａｂの点に示すような色ずれを発生する。
【０００３】
上記色収差以外にも単色での収差がＭＴＦを劣化させるので、そのメカニズムは非常に複雑である。また、ＭＴＦに関しての評価項目としては、ＣＣＤ面でのＭＴＦの高さ、原稿が浮いた場合の許容範囲（焦点深度）、及び各画角におけるカラーバランスがある。
ＭＴＦ評価項目のうち、カラーバランスの増大と倍率色収差の増大は、物理的、光学的挙動は異なるが、ＣＣＤからの出力という観点で見ると、似通った結果をもたらす。即ち、図２のＡｒ,Ａｇ,Ａｂの点に示すように、主走査方向における同位置の画素から出力される３色の信号レベルが変化し、その結果、それらを合成した色情報も本来の値から変化してしまうという現象が起こる。色情報が変化するということは、カラーＰＰＣであれば、原稿に対する出力画像の色再現性を悪化させるということである。カラーＰＰＣの場合、Ｒ,Ｇ,Ｂ（Red,Green,Blue）で読み込んだ情報をトナーの色であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（クロ）に変換するという処理があるが、読み込んだ元のデータの色情報が不特定量ずれている場合、補正は非常に困難である。
【０００４】
また、倍率色収差固有の同一色領域のエッジ部色づきという問題もある。写真のように輪郭がはっきりしないイメージ画像を出力する場合、多少の色ずれは気にならないことが多いが、しかし、ビジネス文書のような文字や図形の組み合わせで構成された原稿では、倍率色収差により文字や図形の主走査方向のエッジ部分だけが異なる色になると、非常に目立ってユーザーに悪い印象を与えることになる。これに対して、カラーバランスの場合は、全体的に色が違ってくるが、エッジ部分だけ異なる色になることはない。この点においては、カラーバランスより倍率色収差の方が画像品質に悪影響を与える。
さらに、デジタルカラーＰＰＣでは、一般的に、原稿がテキストなのか、それとも写真のようなイメージなのかによって、異なる画像処理を行う。つまり、原稿がテキストの場合、テキストとバックグラウンドでコントラストがはっきりしていた方が、視認性が良くなるので、テキストのエッジ部分を強調させるような処理を行う。一方、イメージ原稿の場合は対照的であって、色の変化は緩やかであった方が視認性が良好となる。このように、原稿タイプによって画像処理を変えるために、複写機の画像処理部には、絵／文字部の像域分離処理機能が導入されている場合が多い。
【０００５】
また、デジタルカラー複写機では、読み込んだ色が黒であった場合、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）を重ねて黒にしないで、Ｋ（クロ）トナーでプリントする方が美しい画像が得られるため、絵／文字分離処理に加えて、黒色判定機能も有している。このため、特に黒文字をイメージ情報から分離させる場合、上記色収差によって、ＣＣＤからの出力が黒からずれていると、絵／文字像域分離処理エラーと黒色判定エラーとが同時に起きるため、原稿の黒文字が色づくと共に、ぼけて出力されてしまい、色再現性が悪化する。特に、近年、パソコンやカラードキュメント作成ツールの発達や普及により、高精細な文字情報を含むフルカラー原稿が溢れ始めており、これらのコピーをとる頻度も高くなってきており、このような不具合は重大な問題となる。
【０００６】
従来、これらの解決策として、画像処理の他に、一般的には、レンズの設計において、収差がなるべく小さくなるようにレンズパラメータを決定し、特性のバランスを取ることが行われている。しかしながら、レンズ設計を行うとき倍率色収差を補正しようとすると、ＭＴＦ特性が悪化する傾向にある。そこで、色収差の解消に異常分散ガラスを使用することが考えられるが、レンズ単体での特性改善には限界がある。また、異常分散ガラスは、普通のガラス硝材に比べて３倍から５倍のコストが掛かってしまう。
また、レンズの設計段階において、収差を小さくしようとする時は、口径を小さくするか、又は画角を小さくするという方法が採られる。画角に関しては、原稿サイズとＰＰＣのレイアウトの制約により、大きく変更することができない。そこで、口径を小さくして、即ち、レンズを暗くして収差を低減させるという方法が採られる。ＣＣＤのＳ／Ｎの関係上、性能を維持しながらレンズＦ値を下げると、必要な光量を確保するためにランプの光量を上げる必要があり、消費電力が増大するという問題が生じる。
【０００７】
また、レンズをなるべく明るく設計したい理由は他にもある。モノクロＰＰＣにおいて、最近は殆どの機種において、ハロゲンランプから消費電力の低いキセノンランプを用いるようになってきている。当然、フルカラーＰＰＣにおいても省エネの観点から、キセノンランプを考慮した設計としている。ところが、キセノンランプの光量には上限があり、ＰＰＣのプロセススピードとＣＣＤのＳ／Ｎ、解像度が決まってしまうと、レンズの明るさも必然的に導き出される。
また、倍率色収差の対策として、ラインＣＣＤの出力を電気的に重心補正する技術も公知である。これは、電気信号としてのＭＴＦの劣化を招くことになり、文字再現に悪影響を与えてしまうという問題がある。
【０００８】
上述のように、画像読取装置は多くの問題点を有しており、これらを解決するために、次に挙げるような幾つかの発明が既に提案されている。
例えば、特開平７−４６６１０号公報（画像入力装置）には、レンズなどの光学系における倍率色収差及び歪曲収差に関する情報をメモリに記憶し、その情報によりＣＣＤ上に結像された画像の倍率色収差及び歪曲収差を補正する技術が開示されている。
また、特開平９−２０５５２３号公報（カラー画像読み取り装置）には、原稿と結像レンズとの間に、特定波長のみを反射する第１の反射面と、該第１の反射面を透過した所定波長を反射するための長手方向に湾曲した第２の反射面とを有する反射鏡を配置することにより、倍率色収差を低減する技術が開示されている。
さらに、特開平５−１６０９５９号公報（画像読取装置）には、赤ラインセンサから縮小レンズまでの距離が、青ラインセンサから縮小レンズまでの距離よりも短くなるように、カラーラインＣＣＤを縮小レンズに対して傾斜させることにより、倍率色収差を低減させる技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−４６６１０号公報
【特許文献２】特開平９−２０５５２３号公報
【特許文献３】特開平５−１６０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、色再現性や特に文字エッジ部分の色づき等は、ある程度のコスト範囲で、様々なパラメータを上手に決定することができれば、ユーザーが気にならないレベルまで改善することが可能である。
しかしながら、絵／文字の像域分離処理と黒文字判定を良好に行おうとしたときの結像光学系の要求仕様は、倍率色収差による色ずれで数μｍ程度以内という非常に厳しいものである。上述した従来技術において、これらのスペックを、量産品として現実的なコスト範囲内で、周知の技術によりクリアすることはもはや設計限界にきており、実現することが非常に困難である。
また、 このような倍率色収差を解消するためには、縮小光学系全体の設計改良を行うことが考えられるが、倍率色収差が少ない設計を行うにも限界がある。
【００１１】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、その技術課題は、光路長に合わせたり、又は光路長を調整することでレンズ光学系の倍率色収差による赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の色ずれを補正して、読取った画像の色ずれを抑制することによって、高画質のカラー画像を読み取ることができるように、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の一次元光電変換素子を工夫することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題に対する解決手段は、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色を電気信号に変換する一次元光電変換素子が、色収差補正手段を備えることを基本とする。
(１) 上記課題を解決するために講じた解決手段（請求項１に対応）は、光源で原稿面を照明し、撮像素子と結像素子を用いて原稿を走査することによって、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色を電気信号に変換する一次元光電変換素子により、カラー原稿画像を読み取るカラー画像読取装置を前提として、
上記一次光電変換素子が色収差補正手段を備えていることである。
このように構成することによって、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各ラインＣＣＤの画素サイズを最適化したり、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色における光路長を等しくするので、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を低減することができる。
【００１３】
(２) 上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色の倍率色収差に対応する主走査方向の画素サイズを備えて成ることである。（請求項２に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各ラインＣＣＤの画素サイズを最適化することによって、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を解消することができる。
【００１４】
(３) 上記主走査方向の画素サイズは、
各色毎の全画素数をＫ、緑(Ｇ)の光電変換素子の全長をＬ、色収差による最大像高での緑(Ｇ)に対する赤(Ｒ)の色ずれ量をα、同じく緑(Ｇ)に対する青(Ｂ)の色ずれ量をβとすると、
緑(Ｇ)の画素サイズＧｓに対して、
赤(Ｒ)の画素サイズ Ｒｓ＝（Ｌ＋２α）／Ｋ
青(Ｂ)の画素サイズ Ｂｓ＝（Ｌ−２β）／Ｋ
とすることができる。（請求項３に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のラインＣＣＤの画素サイズを定式化することによって最適化し、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を解消することができる。
【００１５】
(４) 上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の画素部を覆う同じ厚さを持つ硝材から成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれの硝材の屈折率を、
赤(Ｒ)の屈折率＞緑(Ｇ)の屈折率＞青(Ｂ)の屈折率
とすることができる。（請求項４に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)それぞれのカラーフィルタの屈折率を調整して光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができる。
【００１６】
(５) 上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の画素部を覆う同一の屈折率を持つ硝材から成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれの硝材の厚さを、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
とすることができる。（請求項５に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)それぞれのカラーフィルタの厚さを調整して光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができる。
【００１７】
(６) 上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の画素部を覆う異なる屈折率と厚さを持つ硝材から成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれの硝材の屈折率を、
赤(Ｒ)の屈折率＞緑(Ｇ)の屈折率＞青(Ｂ)の屈折率
とし、かつ厚さを、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
とすることができる。（請求項６に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)それぞれのカラーフィルタの屈折率と厚さを調整して、光路長を精度良く一致させることにより、結像レンズの光量低下、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を低減することができる。
【００１８】
(７) 上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の上部を覆う同じ厚さを持つカバーガラスから成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞのカバーガラスの屈折率を、
赤(Ｒ)の屈折率＞緑(Ｇ)の屈折率＞青(Ｂ)の屈折率
とすることができる。（請求項７に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)領域それぞれのカバーガラスの屈折率を調整して光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができる。
【００１９】
(８) 上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の上部を覆う同じ材質のカバーガラスから成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれのカバーガラスの厚さを、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
とすることができる。（請求項８に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)領域それぞれのカバーガラスの屈折率を調整して光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができる。
【００２０】
(９) 上記一次元光電変換素子の色収差補正手段が、該一次元光電変換素子の上部を覆う異なる屈折率と厚さを持つカバーガラスから成り、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞのカバーガラスの屈折率を、
赤(Ｒ)の屈折率＞緑(Ｇ)の屈折率＞青(Ｂ)の屈折率
とし、かつ厚さを、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
とすることができる。（請求項９に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)領域それぞれのカバーガラスの厚さと屈折率を調整して、光路長を精度良く一致させることにより、結像レンズの光量低下、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を低減することができる。
【００２１】
(１０) 上記赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色に対応するそれぞれのカバーガラスの厚さが、
赤(Ｒ)の厚さ＞緑(Ｇ)の厚さ＞青(Ｂ)の厚さ
となるように、上記カバーガラスの上部に光硬化樹脂層を形成することができる。（請求項１０に対応）
このような構成により、倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)領域それぞれのカバーガラスの厚さを光硬化樹脂層を形成することで簡便に調整して、光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の効果を主な請求項毎に整理すると、次ぎのとおりである。
(１) 請求項１に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各ラインＣＣＤの画素サイズを最適化したり、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各色における光路長を等しくすることにより、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を低減することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
(２) 請求項２に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各ラインＣＣＤの画素サイズを最適化することによって、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を解消することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
【００２３】
(３) 請求項３に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のラインＣＣＤの画素サイズを定式化することによって最適化し、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を解消することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
(４) 請求項４に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)それぞれのカラーフィルタの屈折率を調整して光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
【００２４】
(５) 請求項５に係るの発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)それぞれのカラーフィルタの厚さを調整して光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
(６) 請求項６に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)それぞれのカラーフィルタの屈折率と厚さを調整して、光路長を精度良く一致させることにより、結像レンズの光量低下、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を低減することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
【００２５】
(７) 請求項７に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)領域それぞれのカバーガラスの屈折率を調整して光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
(８) 請求項８に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)領域それぞれのカバーガラスの厚さを調整して光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
【００２６】
(９) 請求項９に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)領域それぞれのカバーガラスの厚さと屈折率を調整して、光路長を精度良く一致させることにより、結像レンズの光量低下、ＭＴＦの低下を避けることができると共に、倍率色収差を低減することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
(１０) 請求項１０に係る発明
倍率色収差による色ずれに対して、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)領域それぞれのカバーガラスの厚さを光硬化樹脂層を形成することで簡便に調整して、光路長を等しくすることにより、倍率色収差を低減することができるので、カラー画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質なカラー画像を生成することができる。
【００２７】
(１１) 請求項１１に係る発明
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のカラー画像読取装置を備えることにより、ＭＴＦの低下を避けると共に、倍率色収差を低減することができるので、カラー原稿画像を高精度に読み取ることが可能であり、高品質な画像を生成するカラー画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら、実施例１〜実施例８を開示することによって、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明の実施例１について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１はカラー画像読取装置の概略図であり、(ａ)は全体の斜視図、(ｂ)は要部の拡大側面図である。また、図２は結像位置に関する説明図、図３はＲ,Ｇ,ＢラインＣＣＤの上面図、図４はＲ,Ｇ,Ｂ波長による屈折の説明図である。
最初に、本発明の対象である縮小光学系を搭載した一般的なカラー画像読取装置について、図１を参照しながら説明する。
原稿７はコンタクトガラス８の上に設置され、ランプ９の光と、該ランプ９の光を受けたリフレクター１０からの光が撮像領域１１に照射され、その反射光が第１走行体３内の折り返しミラー１２ａと、第２走行体４内の一対の折り返しミラー１２ｂ,１２ｂを通って、結像レンズ２によって光電変換素子である赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)（以下、Ｒ,Ｇ,Ｂという。）の３ラインＣＣＤ１ａに結像し、一次元撮像素子１が撮像領域１１の画像を一次元で取得する。
【００３０】
上記第１走行体３と第２走行体４は、駆動伝達手段６を通してモータ５による駆動力を受け、コンタクトガラス８面において撮像領域１１と垂直方向に、コンタクトガラス８面に対する結像レンズ２の結像位置が一次元撮像素子１の面になる状態を保ちながら走行することによって、コンタクトガラス８上にある原稿７の画像を一次元撮像素子１にて二次元で取得する。
【００３１】
通常、カラー用の撮像素子としてＲ,Ｇ,Ｂ用のＣＣＤラインセンサが用いられ、結像レンズ２はコンタクトガラス８上の原稿面に対して縮小して一次元撮像素子１上に結像させる。
第１走行体３が走査する方向を副走査方向と呼び、一次元撮像素子１が読み取る画像方向を主走査方向と呼ぶ。
通常、スキャナの画像解像度はＤＰＩ（ドット／インチ）で表され、デジタルＰＰＣに搭載されるスキャナは４００〜６００ＤＰＩである場合が多い。
【００３２】
特にカラースキャナでは、Ｒ,Ｇ,Ｂの各光に感度を有する３ラインのＣＣＤを副走査方向に配置した、３ラインＣＣＤを撮像素子として用いることが多い。各画素列の間は、ＣＣＤ画素の副走査読取領域の４〜８倍程度の距離があり、必ずしも一体となっている訳ではない。また、これを上記カラー画像読取装置に搭載した場合、ＣＣＤ画素のＲ,Ｇ,Ｂの読取位置は、副走査方向にずれて読み取ることになり、各読取位置ごとに照明する必要がある。
【００３３】
色収差補正手段としては、３ラインＣＣＤ１ａにおいて、例えば図３に示す構成を備えている。
Ｒ,Ｇ,Ｂのそれぞれの倍率色収差に応じた主走査方向の画素サイズを備えており、全画素数をＫ、Ｇの光電変換素子の全長をＬｍｍとし、色収差による最大像高でのＧに対するＲの色ずれ量をαｍｍ、同じくＧに対するＢの色ずれ量をβｍｍとし、Ｇの画素サイズをＧｓとすると、
Ｒの画素サイズ Ｒｓ＝（Ｌ＋２α）／Ｋ
Ｂの画素サイズ Ｂｓ＝（Ｌ−２β）／Ｋ
となるように構成されている。
なお、Ｒ,Ｇ,Ｂの波長特性は、実際には光源の分光分布特性とＣＣＤのカラーフィルタ分光分布特性などに依存するので、ケースバイケースで決まる（例えば、Ｒ：６２８ｎｍ、Ｇ：５４４ｎｍ、Ｂ：４８８ｎｍで代表させる）。
【００３４】
上記カラー画像読取装置の動作について、図２〜図４を参照しながら説明する。
図２のＡ点から出射されたＲ,Ｇ,Ｂの波長を持つ光は、結像位置１５に示すＡｒ,Ａｇ,Ａｂの点にそれぞれ結像する。これは図４に示すように、Ｒ,Ｇ,Ｂの光が空気と硝材の屈折率の違いにより屈折することに大きな原因がある。屈折は波長が短いほど強い。即ち、Ｒ＜Ｇ＜Ｂの順で波長に対する屈折率が大きい。さらに、レンズには屈折による各種の収差が存在するが、特に、本発明では倍率色収差を補正することを目的としており、図３に示すように、Ｒ,Ｇ,Ｂそれぞれの倍率色収差に応じた主走査方向の画素サイズを備えることにより、倍率色収差を補正することができる。（請求項１、請求項２）
【００３５】
具体的には、全画素数がＫ、Ｇの光電変換素子の全長をＬｍｍ、色収差による最大像高でのＧに対するＲの色ずれ量をαｍｍ、同じくＧに対するＢの色ずれ量をβｍｍとし、Ｇの画素サイズをＧｓとすると、
Ｒの画素サイズ Ｒｓ＝（Ｌ＋２α）／Ｋ
Ｂの画素サイズ Ｂｓ＝（Ｌ−２β）／Ｋ
となるように構成することにより、正確に色収差を補正することができる。（請求項３）
【実施例２】
【００３６】
次に、本発明の実施例２について、図５を参照しながら説明する。図５は、Ｒ,Ｇ,ＢラインＣＣＤのそれぞれの側面図である。
図５に示されているように、Ｒ,Ｇ,Ｂの各ラインＣＣＤの画素上には、カラーフィルタ１７ｒ,１７ｇ,１７ｂである硝材が設置されており、それぞれのカラーフィルタ１７ｒ,１７ｇ,１７ｂを形成するガラスの厚さは同じであるが、屈折率が次のように構成されている。
Ｒの屈折率＞Ｇの屈折率＞Ｂの屈折率
Ｒ,Ｇ,Ｂの各ラインＣＣＤに入射する光は、主走査方向にＲ＞Ｇ＞Ｂの順で広がる傾向にあるので、屈折のパワーをかけることにより光路長を修正して、結像位置を一致させる方向に持って行くことができる。硝材としては、例えば、株式会社オハラのＳ−ＬＡＨ７９、Ｓ−ＬＡＭ５９、Ｓ−ＦＰＬ５３を採用することができる。ここで光路長とは、光が進む幾何学的な長さｓと、光がその中を進んでいる媒質の屈折率ｎを掛けたものをいう。
このように構成することによって、Ｒ,Ｇ,Ｂのそれぞれの光路長を近づけて、主走査方向の倍率色収差を緩和する作用を生じる。（請求項４）
【実施例３】
【００３７】
次に、本発明の実施例３について、図６を参照しながら説明する。図６は、Ｒ,Ｇ,ＢラインＣＣＤのそれぞれの側面図である。
図６に示されているように、Ｒ,Ｇ,Ｂの各ラインＣＣＤの画素上には、カラーフィルタ１８ｒ,１８ｇ,１８ｂである硝材が設置されており、それぞれのカラーフィルタ１８ｒ,１８ｇ,１８ｂを形成するガラスの材質は同一（例えば、ＢＫ７）であるが、厚さが次のように構成されている。
Ｒの厚さ＞Ｇの厚さ＞Ｂの厚さ
これによって簡便にＲ,Ｇ,Ｂの光路長を修正して、結像位置を一致させる方向に持って行くことができる。
このように構成することによって、Ｒ,Ｇ,Ｂのそれぞれの光路長を一致させ、主走査方向の倍率色収差を補正する作用を生じる。（請求項５）。
【実施例４】
【００３８】
次に、本発明の実施例４について、図７を参照しながら説明する。図７は、Ｒ,Ｇ,ＢラインＣＣＤのそれぞれの側面図である。
図７に示されているように、Ｒ,Ｇ,Ｂの各ラインＣＣＤの画素上には、カラーフィルタ１９ｒ,１９ｇ,１９ｂである硝材が設置されており、それぞれのカラーフィルタ１９ｒ,１９ｇ,１９ｂを形成するガラスは、その屈折率と厚さがそれぞれ次のように構成されている。
Ｒの屈折率＞Ｇの屈折率＞Ｂの屈折率
Ｒの厚さ＞Ｇの厚さ＞Ｂの厚さ
これによって簡便にＲ,Ｇ,Ｂの光路長をほぼ同一にすることができる。
このように構成することによって、Ｒ,Ｇ,Ｂのそれぞれの光路長を修正して、結像位置を一致させ、主走査方向の倍率色収差を補正する作用を生じる。（請求項６）
この実施例４の構成は上記実施例３の構成とほぼ同じであるが、このような構成を採ることにより、上記実施例３の構成よりも光路長を精度良く一致させることができる。
【実施例５】
【００３９】
次に、本発明の実施例５について、図８−１及び図８−２を参照しながら説明する。図８−１及び図８−２は、Ｒ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図である。
図８−１に示されているように、Ｒ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの画素上には、それぞれのカラーフィルタ２０ｒ,２０ｇ,２０ｂが設置されており、その上部にはＲ,Ｇ,Ｂに共通するカバーガラス２１が形成され、さらに、このカバーガラス２１の上部にはＲ,Ｇ,Ｂのそれぞれに対応する第１カバーガラス２２ｂ、第２カバーガラス２２ｇ、及び第３カバーガラス２２ｒが形成されている。これらの第１〜第３カバーガラス２２ｂ,２２ｇ,２２ｒの厚さは同じであるが、これらの屈折率は次のように構成されている。
Ｒの屈折率＞Ｇの屈折率＞Ｂの屈折率
これにより簡便にＲ,Ｇ,Ｂの光路長を等しくする傾向に持って行くことができる。
上記図８−１に示された３ラインＣＣＤでは、Ｒ,Ｇ,Ｂに共通するカバーガラス２１を形成しているが、これを省略して第１〜第３カバーガラス２２ｂ,２２ｇ,２２ｒだけを形成することも可能である。
【００４０】
また、図８−２に示されているように、Ｂに対応する第１カバーガラスの屈折率（図８−１の第１カバーガラス２２ｂに対応する部分の屈折率）を空気と等しくても良い。この場合には、空気の屈折率は１.０であるので、例えば、株式会社オハラのＳ−ＬＡＨ７９、Ｓ−ＦＰＬ５１、及び空気を選択してもよい。
上記のように構成することによって、Ｒ,Ｇ,Ｂそれぞれの光路長を修正して結像位置を一致させ、主走査方向の倍率色収差を緩和する作用を生じる。（請求項７）
【実施例６】
【００４１】
次に、本発明の実施例６について、図９−１及び図９−２を参照しながら説明する。図９−１及び図９−２は、Ｒ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図である。
図９−１に示されているように、Ｒ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの画素上には、それぞれのカラーフィルタ２０ｒ,２０ｇ,２０ｂである硝材が設置されており、その上部にはＲ,Ｇ,Ｂに共通する第１カバーガラス２４ｂが形成され、この第１カバーガラス２４ｂの上部にはＧとＲに対応する第２カバーガラス２４ｇと第３カバーガラス２４ｒがそれぞれ形成されている。この第１〜第３カバーガラス２４ｂ,２４ｇ,２４ｒの材質は同一（例えば、ＢＫ７）であるが、それぞれの厚さが異なっており、Ｒ,Ｇ,Ｂに対応する合計厚さが次のように構成されている。
Ｒの厚さ＞Ｇの厚さ＞Ｂの厚さ
これにより簡便にＲ,Ｇ,Ｂの光路長を等しくする傾向に持って行くことができる。
【００４２】
また、厚さの方向は、図９−２に示すように下側に構成されていても良い。
上記のように構成することによって、Ｒ,Ｇ,Ｂのそれぞれの光路長を修正して結像位置を一致させ、主走査方向の倍率色収差を補正する作用を生じる。（請求項８）
図９−１及び図９−２に示されている３ラインＣＣＤでは、Ｒ,Ｇ,Ｂに共通する第１カバーガラス２４ｂを備えているが、Ｒ,Ｇ,Ｂに対応するそれぞれのカバーガラスを個別のものとして形成することも可能である。
【実施例７】
【００４３】
次に、本発明の実施例７について、図１０−１及び図１０−２を参照しながら説明する。図１０−１及び図１０−２は、Ｒ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図である。
図１０−１に示されているように、Ｒ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの画素上には、それぞれカラーフィルタ２０ｒ,２０ｇ,２０ｂである硝材が設置されており、その上部にはＲ,Ｇ,Ｂに共通する第１カバーガラス２５ｂが形成され、この第１カバーガラス２５ｂの上部にはＧとＲに対応する第２カバーガラス２５ｇと第３カバーガラス２５ｒがそれぞれ形成されている。上記第１〜第３カバーガラス２５ｂ,２５ｇ,２５ｒのＲ,Ｇ,Ｂに対応する屈折率と厚さは、次のように構成されている。
Ｒの屈折率＞Ｇの屈折率＞Ｂの屈折率
Ｒの厚さ＞Ｇの厚さ＞Ｂの厚さ
これにより簡便にＲ,Ｇ,Ｂの光路長をほぼ同一にすることができる。
【００４４】
また、厚さの方向は、図１０−２に示すように下側に構成されていても良い。
上記のように構成することによって、Ｒ,Ｇ,Ｂのそれぞれの光路長を一致させ、主走査方向の倍率色収差を補正する作用を生じる。
この実施例７の構成は上記実施例６の構成とほぼ同じであるが、このような構成を取ることにより、実施例６の構成よりも光路長をさらに正確に修正することができ、結像位置を高精度で一致させることができる。（請求項９）
図１０−１及び図１０−２に示されている３ラインＣＣＤでは、Ｒ,Ｇ,Ｂに共通する第１カバーガラス２５ｂを備えているが、Ｒ,Ｇ,Ｂに対応するそれぞれのカバーガラスを個別のものとして形成することも可能である。
【実施例８】
【００４５】
次に、本発明の実施例８について、図１１参照しながら説明する。図１１はＲ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図である。
図１１に示されているように、Ｒ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの画素上には、それぞれのカラーフィルタ２０ｒ,２０ｇ,２０ｂである硝材が設置されており、その上部にはＲ,Ｇ,Ｂに共通するカバーガラス２６ｂが形成されている。このカバーガラス２６ｂの材質は上記実施例のものと同一（例えば、ＢＫ７）であるが、該カバーガラス２６ｂの上部には、さらにＧとＲに対応する第１光硬化樹脂層２６ｇと第２光硬化樹脂層２６ｒが形成されている。これらの光硬化樹脂層は、例えばＵＶ硬化樹脂等により形成することができる。
例えば、ＪＳＲ株式会社のデソライト（DeSolite）光学部品用紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂であれば、屈折率１.４９〜１.５９のグレードを有しているので、カバーガラス２６ｂの材質も近い屈折率のものを選択すればよい。より好ましくはカバーガラス２６ｂとＵＶ硬化樹脂との屈折率を一致させることである。
Ｒ,Ｇ,Ｂのそれぞれに対応するカバーガラス２６ｂと第１及び第２の光硬化樹脂層２６ｇ,２６ｒとから成る厚さ（合計厚さ）は、次のように構成されている。
Ｒの厚さ＞Ｇの厚さ＞Ｂの厚さ
これにより簡便にＲ,Ｇ,Ｂの光路長を等しくする傾向に持って行くことができる。
このように構成することによって、簡便にＲ,Ｇ,Ｂのそれぞれの光路長を修正して結像位置を一致させ、主走査方向の倍率色収差を補正する作用を生じる。（請求項１０）
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】は、カラー画像読取装置の模式的な概略図であり、(ａ)は全体の斜視図であり、(ｂ)は要部を拡大した側面図である。
【図２】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,Ｂ光による結像位置に関する説明図である。
【図３】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,ＢラインＣＣＤの上面図である。
【図４】は、Ｒ,Ｇ,Ｂ光による屈折に関する説明図である。
【図５】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,ＢラインＣＣＤそれぞれの側面図である。
【図６】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,ＢラインＣＣＤそれぞれの側面図である。
【図７】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,ＢラインＣＣＤそれぞれの側面図である。
【図８−１】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は(ａ)のＢ１−Ｂ１断面図、(ｃ)は(ａ)のＣ１−Ｃ１断面図である。
【図８−２】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は(ａ)のＢ２−Ｂ２断面図、(ｃ)は(ａ)のＣ２−Ｃ２断面図である。
【図９−１】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は(ａ)のＢ３−Ｂ３断面図、(ｃ)は(ａ)のＣ３−Ｃ３断面図である。
【図９−２】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は(ａ)のＢ４−Ｂ４断面図、(ｃ)は(ａ)のＣ４−Ｃ４断面図である。
【図１０−１】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は(ａ)のＢ５−Ｂ５断面図、(ｃ)は(ａ)のＣ５−Ｃ５断面図である。
【図１０−２】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は(ａ)のＢ６−Ｂ６断面図、(ｃ)は(ａ)のＣ６−Ｃ６断面図である。
【図１１】は、カラー画像読取装置におけるＲ,Ｇ,Ｂ３ラインＣＣＤの説明図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は(ａ)のＢ７−Ｂ７断面図、(ｃ)は(ａ)のＣ７−Ｃ７断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…一次元撮像素子                        １ａ…３ラインＣＣＤ
２…結像レンズ                            ３…第１走行体
４…第２走行体                            ５…モータ
６…駆動伝達手段                          ７…原稿
８…コンタクトガラス                      ９…ランプ
１０…リフレクター                        １１…撮像領域
１２ａ，１２ｂ…折り返しミラー            １３…原稿台
１５…結像位置
１７ｒ,１７ｇ,１７ｂ,１８ｒ,１８ｇ,１８ｂ,１９ｒ,１９ｇ,１９ｂ…カラーフィルタ
２０ｒ,２０ｇ,２０ｂ…カラーフィルタ
２１,２２ｂ,２２ｇ,２２ｒ,２４ｂ,２４ｇ,２４ｒ…カバーガラス
２５ｂ,２５ｇ,２５ｒ,２６ｂ…カバーガラス
２６ｇ,２６ｒ…光硬化樹脂層
【図１】
2007158802.tif 000003
【図２】
2007158802.tif 000004
【図３】
2007158802.tif 000005
【図４】
2007158802.tif 000006
【図５】
2007158802.tif 000007
【図６】
2007158802.tif 000008
【図７】
2007158802.tif 000009
【図８−１】
2007158802.tif 000010
【図８−２】
2007158802.tif 000011
【図９−１】
2007158802.tif 000012
【図９−２】
2007158802.tif 000013
【図１０−１】
2007158802.tif 000014
【図１０−２】
2007158802.tif 000015
【図１１】
2007158802.tif 000016