JPH0289463A

JPH0289463A - カラーフィルタ

Info

Publication number: JPH0289463A
Application number: JP63241277A
Authority: JP
Inventors: Hirochika Yamaji; 裕敬山路
Original assignee: NEC Home Electronics Ltd; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Home Electronics Ltd; NEC Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1990-03-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、カラーイメージスキャナなどに利用される
カラーフィルタに関するものである。

（従来の技術）データ処理装置や通信装置などにカラー画像を入力する
際に利用されるカラーイメージスキャナでは、各種の色
分解の方式が採用されている。この色分解の一方式とし
て、Ｒ，Ｇ、Ｂの三原色の透光領域に区切られたカラー
円板をラインセンサの前方に配置し、各領域の一つを透
過した読取り光が順次ラインセンサに照射されるように
カラーフィルタ板を所定速度で回転させなから１ライン
分のカラーイメージデータを３回に分けて読取る動作を
副操作方向に繰り返してゆくものがある。

上記色分解の方式では、光源からのエネルギー放射量、
レンズやカラーフィルタなどの光学素子の透光率、ある
いはＣＣＤなどで構成されるラインセンサの受光感度が
Ｒ，Ｇ、Ｂの色成分ごとに異なるので、ラインセンサか
ら出力される電気信号の振幅は色成分ごとに異なる。こ
のため、ラインセンサの出力段とＡ／Ｄ変換器との間に
第１２図に示すような可変利得の増幅器を接続し、第１
３図に示すような各色成分の出力に同期したタイミング
信号Ｔｒ、Ｔｇ、ＴｂによってアナログスイッチＳｒ、
Ｓｇ、Ｓｂの一つを選択的に導通させることにより増幅
利得を制御している。

（発明が解決しようとする課題）第１２図に示した可変利得増幅器を利用する色感度の調
整方式では、増幅器内にアナログスイッチを挿入してい
るため寄生リアクタンスなどによって数十ＭＨｚの画素
信号帯域の増幅特性が変化し、調整が困難になるという
問題がある。

ラインセンサとＡ／Ｄ変換器との間にＲ，Ｇ。

Ｂ対応に利得を固定した増幅器を設置し、そのうちの一
つをスイッチによって順次選択してゆ（方式も考えられ
るが、この方式では増幅器を３台設置するため高価にな
るという問題がある。

（課題を解決するための手段）本発明のカラーフィルタによれば、各カラー領域は遮光
領域を介在させつつ形成されると共に、基準の照度が得
られる白地の読取り対象面の反射又は透過光が各カラー
領域を所定期間にわたって透過又は反射することにより
ラインセンサから同一の振幅の電気信号を出力させるよ
うに各カラー領域の寸法が設定され、ラインセンサから
各色成分に依存しない均一な振幅の信号を出力させるよ
うに構成されている。

以下、本発明の作用を実施例と共に詳細に説明する。

（実施例）第１図は本発明の一実施例のカラーフィルタの本体部の
正面図、第２図は上記実施例のカラーフィルタを含むカ
ラーイメージスキャナの全体構成を示す断面図である。

円板状のカラーフィルタの本体部１１には、ＲｌＧ、Ｂ
各色成分の一つを選択的に透過させる三つのカラー領域
Ｒｒ、Ｒｇ及びＲｂが遮光領域ｍｌ。

ｍ２及びｍ３を介在させつつ電着によって形成されてい
る。この本体部１１とモータ１２とから成るカラーフィ
ルタは、第２図に示すようなカラーイメージスキャナの
構成要素として原稿面２とラインセンサ４との間に設置
されている。光［１から放射されるほぼ白色の光は、読
取り対象のカラー画像の描かれている原稿面２で反射さ
れ、カラーフィルタの本体部１１を透過し、レンズ３で
収束されながらＣＣＤで構成されるラインセンサ４に入
射する。カラーフィルタの本体部１１は、モータ１２に
よって等速度で回転されることより、読取り原稿からの
反射光に含まれるＲ、Ｇ、Ｂの色成分の一つを順次選択
的に透過させ、収束用のレンズ３を通してラインセンサ
４に結像させる。

第２図の光学系を用いて色分解を行う場合、色分解信号
Ｒ４と分光感度特性　Ｓｉ（λ）、ｉ＝ｒ。

ｇ、ｂ、は次式で与えられる。

・　・　・　（１）Ｓｉ　　（λ）−Ｌ　（λ）Ｆｔ（λ）ｓｅ（λ）・　
・　・　（２）但し、 λ　　；分光対象の光の波長光源１の分光分布（発光特性）原稿面２の分光反射率レンズ３の分光透過率カラーフィルタの本体部１１の各領域の分光透過率ｓｅ（λ）；ラインセンサ４の分光感度特性ρ　（λ）Ｌ　（λ）Ｆｉ　　（λ）Ｐｗ　　（λ）光源ｌは、動作量ｆｉ２４Ｖｏｌｔ、０．５５Ａ、直径
８ｍｍ、長さ３００ｍｍの円筒形状の蛍光灯であり、そ
の発光波長と相対スペクトルパワーとの関係を示す発光
特性は、第３図のようになっている。収束レンズ３は、
焦点距離２９ｍｍ、Ｆ＝４．直径２２ｍｍ、長さ２７ｍ
ｍのレンズであり、その透過率は、Ｒ，Ｇ、Ｂの各光成
分を含む３８０ｎｍから７６０ｎｍの範囲でほぼ９８％
という一定の値を示す。

ＣＣＤのラインセンサ４は、１１μｍピンチで配列され
た２５９２画素から成る感光部と、この感光部で生成さ
れた画素の信号電荷を並列書込みしたのち直列シフト出
力する転送部とから構成されている。このラインセンサ
４に入射する一定エネルギーの光の波長と、出力電圧の
関係を示す受光感度特性は第４図に示すようなものとな
る。また、カラーフィルタの本体部１１に電着によって
形成されたカラー領域の外径は８４ｍｍ、内径は１１３
ｍｒｎであり、各カラー領域の透光率は、第５図に示す
ようなものとなる。

読取り用の原稿２を白紙とし、原稿面２とラインセンサ
４との光路長（物像間距離）を２７１ｍｍとした構成に
おいて、光ｒＡ１から投射した光を原稿ｌで反射させ、
この反射光を本体部１１のカラー領域Ｒｒ、Ｒｇ、Ｒｈ
のそれぞれを通してラインセンサに３ミリ秒（ｍ　ｓ　
）間だけ受光させたのち、ＩＭＨｚの転送速度で読出さ
せると、本体部１１のカラー領域Ｒｒ、Ｒｇ、Ｒｂを透
過したＲ、Ｇ、Ｂ成分によるラインセンサの中心部分の
出力は次のようになった。

色成分　ラインセンサ出力　　出力比Ｒ３５０ｍＶ　　　　　２Ｇ７００　　〃　　　　　４Ｂ５４０　　〃　　　　　３従って、本体部１１をモータ１２で等速回転させること
により各カラー領域Ｒｒ、Ｒｇ、Ｒｈを透過した白紙か
らの反射光を３　ｍ　ｓ前後の期間にわたってラインセ
ンサ４に入射させ、同一の出力電圧を生成させるために
、各カラー領域の角度θｒ、θｇ、θｂが１／２　：　
ｌ／４　：　１／３に設定される。このカラー領域相互
の角度比は、カラーフィルタの構成を決定するための第
１の必要条件となる。

また、第６図に示すように、収束レンズ３から原稿２と
カラーフィルタ本体部１１までの距離がそれぞれが２２
９ｍｒｎと３ｍｍであり、反射光束の径は収束レンズの
位置で７．４ｍｍであるから、カラーフィルタ本体部１
１における読取り光束の径は６．８ｍｍとなる。円板状
のカラー領域の最内径１８ｍｍの箇所において５．８ｍ
ｍの径の光束が隣接カラー領域にまたがることによりＲ
，Ｇ、Ｂ信号成分間のクロストークが生じることを防止
することがカラーフィルタの構成を決定するための第２
の必要条件となる。この第２の必要条件を満たすために
遮光領域の角度を２Ｏ４以上とすることが必要になる。

更に、Ｒ，Ｇ、Ｂの読取りから次のＲ，Ｇ、Ｂの読取り
の間に、すなわら青と次の赤の読取りとの間に機械的な
副操作を行うための２〜３ｍｓ程度の時間を確保するこ
とが第３の必要条件となる。

上記三つの必要条件を満たすカラー領域の構成は、第１
図に示すように、カラー領域Ｒｒ、Ｒｇ。

Ｒｂの角度θｒ、θｇ、　　θｂが・ θｒ＝１０ｃ′、　　θｇ＝３５’、　　θｂ＝４５’
遮光領域ｍｌ、ｍ２．ｍ３の角度が、ｍ１＝４０°　ｍ２＝４５°、ｍ３＝１２５゜である。

第１図のカラーフィルタ本体部１１を１２ｍ５の周期で
等速回転させ、白紙の原稿からの反射光をカラー領域Ｒ
ｒ、Ｒｇ、Ｒｂがラインセンサの前方を通過するのに要
する時間−杯にわたって各カラー領域を通して受光させ
ると、色成分Ｒ，Ｇ。

Ｂについての受光時間τｒ、τｇ、τｂは、ｒ　ｒ＝　
２．３３ｍｍ、　　ｒ　ｇ＝　１．１７ｍｍ、　　ｒ　
ｂ　＝１．５０ｍｍとなり、このときラインセンサの中
心画素からの出力は、Ｒ，Ｇ、Ｂ各色成分について２７
０ｍＶと同一の電圧値となった。この同一の出力は、固
定利得の増幅器５を経て、Ａ／Ｄ変換器６に給電され、
ディジタル画素データとして記憶部や上位の処理部に転
送される。

第７図は本発明の他の実施例のカラーフィルタの本体部
の正面図、第８図は上記実施例のカラーフィルタを含む
カラーイメージスキャナの全体構成を示す断面図である
。

短冊状のカラーフィルタの本体部２１には、ＲｌＧ、Ｂ
各色成分を選択的に透過させる三つのカラー領域Ｒｒ、
Ｒｇ及びＲｂが遮光領域ｍｌ、ｍ’１を介在させつつ電
着によって形成されている。振動部２２ａと片持ち梁２
２ｂとから成る駆動部２２は本体部２１を上下に振動さ
せることによりそこに形成されている各カラー領域を通
過したＲｌＧ、Ｂ成分をラインセンサ４に入射させる。

この本体部２１と駆動部２２とから成るカラーフィルタ
は、第８図に示すようなカラーイメージスキャナの構成
要素として原稿面２とラインセンサ４との間に設置され
ている。光源工から放射されるほぼ白色の光は、読取り
対象のカラー画像の描かれている原稿面２で反射され、
レンズ３で収束されながらカラーフィルタの本体部２１
を透過し、ＣＣＤで構成されるラインセンサ４に入射す
る。カラーフィルタの本体部２１は、駆動部２２によっ
て光軸と垂直の上下方向に等速度で振動されることより
、読取り原稿からの反射光に含まれるＲＧ、　　Ｂの色
成分の一つを選択的に透過させ、ラインセンサ４に結像
させる。

カラーフィルタを除く光ｔＸＸ、収束レンズ３、ライン
センサ４の寸法や特性などの諸元は第１の実施例の場合
と同一である。また、カラーフィルタ本体部２１を４ｍ
ｍの振幅で等速振動させる場合、この本体部２１に電着
によって形成された矩形状のカラー領域の横幅は３９ｍ
ｍ、縦幅は５．２ｍｍであり、各カラー領域の区分は第
９図に示すようになっている。

駆動部２２によって、本体部２１を上下に等速振動させ
ることにより各カラー領域Ｒｒ、Ｒｇ。

Ｒｂを透過した白紙からの反射光を３　ｍ　ｓ前後の期
間にわたってラインセンサ４に入射させて同一の出力電
圧を生成させるために、各カラー領域がラインセンサ４
の正面を通過するのに必要な時間の比率がほぼ１／２　
：　１／４　：　ｌ／３に設定される。この各カラー領
域の通過所要時間の比率は、カラーフィルタの構成を決
定するための第１の必要条件となる。

また、第１Ｏ図に示すように、ラインセンサ４から収束
レンズ３とカラーフィルタ本体部２１までの距離がそれ
ぞれ３４・ｍｍと４ｍｍであり、反射光束の径は収束レ
ンズの位置で７．４ｍｍであるから、カラーフ・イルタ
本体部２１における読取り光束の径は０．８７ｍｍとな
る。この径の光束が隣接カラー領域にまたがることによ
りＲ，Ｇ、Ｂ信号成分間のクロストークが生じることを
防止するために遮光領域ｍ１とｍ２の縦幅は０．８７ｍ
ｍ以上であることが必要になる。更に、Ｒ，Ｇ、　Ｂの
読取りから次のＲ，Ｇ、Ｂの読取りの間に、すなわち青
と次の赤の読取りとの間に機械的な副操作を行うための
２〜３ｍｍ程度の時間を確保することが第３の必要条件
となる。

上記三つの必要条件を満たすカラーフィルタの本体部２
１として、第８図に示すように、中心に幅０．７ｍｍの
カラー領域Ｒｇ、その外側に幅１．２ｍｍと１．３ｍ　
ｍの遮光領域ｍ１とｍ２、更にその外側に幅１．Ｏｍｍ
のカラー領域Ｒｒ、Ｒｂをそれぞれ形成し、これを振幅
４ｍｍ、１２ｍ５の周期で振動させた。この結果、白紙
の原稿からの反射光を各カラー領域を通してラインセン
サ４に照射させ、その中心部分から色成分Ｒ，Ｇ、Ｂの
それぞれについてほぼ一定値２００ｎｌ■の電圧の画素
信号を出力させることができた。

この同一振幅の出力は、固定利得の増幅器５を経て、Ａ
／Ｄ変換器６に給電され、ディジタル画素データとして
記憶部や上位の処理部に転送される。

第１１図は、短冊形カラーフィルタの形状とラインセン
サの蓄積時間との関係の他の一例を示している。

読取り機構と読取りの条件は、上記第２の実施例の場合
と同様であり、第１１図に示すように、中心に幅１．３
ｍ　ｍのカラー領域Ｒｇ、その両外側に幅１．１　ｍｍ
のカラー領域Ｒｒと幅１．Ｑｍｍのカラー領域Ｒｂを形
成し、これを４ｍｍの振幅、１２ｍｓの周期で振動させ
た。白紙の原稿からの反射光を各カラー領域を通してラ
インセンサ４に照射させ、その中心部分から色成分Ｒ，
Ｇ、Ｂのそれぞれについてほぼ３５ＱｒｎＶの画素信号
を出力させることができた。

上記実施例に使用したカラーフィルタ本体部１１．２１
は、電着塗装によって作成した。すなわち、円板形状あ
るいは短冊形状の透明ガラス基板ニネサ膜やＩＴＯ膜を
パターンニングし、これを正電掻とし、Ｒ，Ｇ、Ｂの顔
料を着色剤として含む電着液で電気泳動力によって付着
させ、この付着膜を焼付けによって硬化させる処理を数
回に渡って繰り返した。この電着法によって形成される
カラー領域は膜厚が極めて均一であり、優れた読取り解
像度が得られた。

以上、原稿面からの反射光を読取り光とする構成を示し
たが、透明度の高い原稿などについては透過光を読取り
光としてもよい。

また、カラーフィルタを透過形とする例を示した。しか
しながら、特定の色成分のみを選択的に反射してライン
センサに入射させる反射形のカラーフィルタを使用する
場合にも本発明を適用できる。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明のカラーフィルタは
、各カラー領域が遮光領域を介在させつつ形成されると
共に、白地の読取り対象面の反射又は透過光が各カラー
領域を透過又は反射することによりラインセンサから同
一の振幅の電気信号を出力させるように各カラー領域の
寸法が設定される構成であるから、ラインセンサから各
色成分に依存しない均一な振幅の信号を出力できる。こ
の結果、ラインセンサの後段の増幅器の構成が簡易にな
り、特性が向上すると共に価格が低下するという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のカラーフィルタの本体部分
の構成を示す正面図、第２図は第１図のカラーフィルタ
を含むカラーイメージスキャナの全体構成を示すブロッ
ク図、第３図乃至第５図は第２図中の各光学素子の特性
を示す概念図、第６図は第２図のカラーイメージスキャ
ナのレンズ周辺部分を示す拡大断面図、第７図は本発明
の他の実施例のカラーフィルタの本体部分の構成を示す
正面図、第８図は第６図のカラーフィルタを含むカラー
イメージスキャナの全体構成を示すブロック図、第９図
は第７図のカラーフィルタの各カラー領域の寸法の具体
的−例を示す概念図である、第１０図は第８図のカラー
イメージスキャナのレンズ周辺部分を示す拡大断面図、
第１１図は第７図のカラーフィルタの各カラー領域の寸
法の他の具体例を示す概念図、第１２図は色感度補償用
の可変利得増幅器を有する従来のカラーイメージスキャ
ナのラインセンサの後段の構成を示すブロック図、第１
３図は第１２図の動作を示すタイミング図である。ｌ・・・光源、２・・・原稿面、３・・・収束レンズ、
４・・・ラインセンサ、５・・・固定利得の増幅器、６
・・・Ａ／Ｄ変換器、１１．２１・・・カラーフィルタ
の本体部、１２・・・モータ、２２・・・駆動部、Ｒｒ
、Ｒｇ、Ｒｂ・・・Ｒ，Ｇ、Ｂのカラー領域、ｍｌ、ｍ
２．ｍ３　・・・遮光領域。特許出願人　日本電気ホームエレクトロニクス株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の色成分の光を放射して読取り対象面の反射
光又は透過光を読取り光として生成する光学系と、この
読取り光を受け受光量に応じた振幅の電気信号を出力す
るラインセンサとの間に設置され前記読取り光に含まれ
る異なる色成分の光を選択的に反射又は透過させる複数
のカラー領域と、これらカラー領域を透過又は反射した
読取り光の色成分が所定周期で前記ラインセンサに入射
するように各カラー領域とラインセンサとの位置関係を
所定周期で変化させる駆動機構とから成るカラーフィル
タであって、前記各カラー領域は遮光領域を介在させながら形成され
ると共にそれぞれの寸法は基準の照度が得られる白地の
読取り対象面の反射又は透過光のそれぞれを所定期間に
わたって透過又は反射させることによりラインセンサか
ら同一の振幅の電気信号を出力させる値に設定されたこ
とを特徴とするカラーフィルタ。
（２）前記各カラー領域は回転円板上に形成された扇形
の領域であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のカラーフィルタ。
（３）前記各カラー領域は振動板上に形成された矩形状
の領域であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のカラーフィルタ。
（４）前記カラー領域は透明ガラス基板上に高分子電着
コーティングによって形成されたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第３項記載のカラーフィルタ。