JPH07236029A

JPH07236029A - コンパクト・ドキュメント・イメージャ

Info

Publication number: JPH07236029A
Application number: JP6318590A
Authority: JP
Inventors: Robert A Street; エイストリートロバート; Ichiro Fujieda; 一郎藤枝; Edward Nelson Steven; エドワードネルソンスティーヴン; Eugene Fenel Leonard; ユージンフェネルレナード
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1995-09-05
Also published as: US5920401A

Abstract

(57)【要約】【目的】統合された、携帯用原稿画像入力装置と表示
装置であって、コンパクトなファクシミリ装置として使
用することもできる装置を提供する。【構成】コンパクト・ドキュメント・イメージャおよ
び表示装置は、２次元イメージ・センサ・アレイ、フラ
ット・パネル・ディスプレイ（液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ））および処理電子機器を有する。照明源が、センサ
・アレイ上の原稿を照明するため加えられ、ＬＣＤのバ
ックライトを提供する。カラー画像が、適切なカラーの
３つの連続照明パルスを与えることにより、達成され
る。原稿は、センサ・アレイと接触して置かれる。原稿
が照明され、電子画像が得られ、処理電子機器に記憶さ
れる。得られた画像は、処理電子機器によってＬＣＤに
表示される。原稿が単一シートのページまたは透明シー
トの場合には、室内光により画像を得ることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像（イメージ）入
力および表示装置の改良に関する。具体的には、この発
明は、原稿（ドキュメント）の光画像化および表示を行
うために使用されるソリッド・ステート・アレイに関す
る。

【０００２】

【発明の背景】

(a) 手書き入力、(b) 原稿からの図形情報入力、および
(c) 画像表示のためには、３つの個別の装置が必要とさ
れる。典型的なコンパクト・タイプの原稿スキャナに
は、機械的な動作と照明源を必要とする直線上スキャナ
が使用される。この直線状スキャナは、コンパクト性を
阻害する。手書き入力を行うための技術として、例え
ば、静電位置センサまたは光位置センサがある。しか
し、これらの技術は、原稿の画像を入力することができ
ない。

【０００３】現在のカラー・フラット・ベッド・スキャ
ナは、２つのモードのうちの１つで作動する。第１のモ
ードは、３つの色彩で画像を機械的にライン走査するも
のである。第２のモードは、ＣＣＤカメラにより、３つ
の色彩で原稿を撮像するものである。これら双方のシス
テムは、フィルタを通した照明を使用し、完全な色彩の
重ね合わせにより処理を行う。しかし、完全な重ね合わ
せが、その遅さのためにしばしば失われる。機械的なラ
イン・スキャナは、３つの色彩パスが使用されるとき
（HP IMAGEEPROc ）、特に遅くなる。１回のパスを使用
するシステムは、色分離フィルタを有する３列のライン
・センサと白色光を使用する。重ね合わせがまだ完全で
なく、より重要な、１ページの走査速度が機械走査台の
ために数秒に制限されている。

【０００４】アモルファス・シリコンから製造された、
アドレス可能な２次元イメージ・センサ・アレイが、マ
ツムラ等によって考案され（IEEE Electron Device Let
ters, vol.EDL-1,182 ページ, 1980）、ストリート等に
よってデモンストレーションされている（Material Res
earch Society Symposium Proceedings, vol.192, 441
ページ, 1990）。このアレイを密着して画像化すること
に使用したものが、パウエル等によって報告されている
（Material Research Society Symposium Proceedings,
vol.258, 1127ページ, 1992）。

【０００５】ストリート等の論文（Material Research
Society Symposium Proceedings, vol.192, 第441 ペー
ジ, 1990）には、大きなエリアをもつアモルファス・シ
リコン・アレイを、Ｘ線画像用の適切な発光物質ととも
に使用することが示されている。このＸ線検出器は、フ
ィルム上または陰極線管ディスプレイ上に画像を生成す
る。いずれの場合にも、画像が形成される場所では、画
像を容易に見ることができない。

【０００６】

【発明の概要】この発明の目的は、コンパクトなモノク
ロームまたはカラーの原稿画像入力装置を提供すること
にある。

【０００７】この発明の他の目的は、統合された、携帯
用原稿画像入力装置と表示装置であって、コンパクトな
ファクシミリ装置として使用することもできる装置を提
供することにある。

【０００８】この発明の他の目的は、ワークステーショ
ンにおいて、ポイント、書込みおよび原稿入力を行い、
または透かし原稿を観察するために、パーソナル・コン
ピュータ、すなわちワークステーションの一部として、
統合された入出力装置を提供することにある。

【０００９】この発明の他の目的は、近視ないし弱視の
人に読まれる原稿を拡大するためのコンパクト装置を提
供することにある。

【００１０】この発明の他の目的は、物体を実時間で直
接観察するためのｘ線画像センサを提供することにあ
る。ｘ線画像の解釈は、画像が形成される患者または物
体を直接観察することによって向上される。

【００１１】この発明の他の目的は、３次元の位置およ
び回転を検出できるポインティング・デバイスを提供す
ることにある。

【００１２】コンパクト・ドキュメント・イメージャ
は、２次元イメージ・センサ・アレイ、フラット・パネ
ル・ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ））、照明源および処理電子機器を含んでいる。第１
の設計は、前記イメージ・センサ・アレイを、液晶ディ
スプレイ（ＬＣＤ）上に積み重ねるものである。第２の
設計は、前記イメージ・センサ・アレイを、液晶をサン
ドイッチする２つのガラス基板の一つの上に作りあげる
ものである。接触タイプのイメージ・センサ・アレイ
は、１インチあたり200 〜400 スポットの解像度を有す
る。センサ・アレイは、各ピクセルが光センサおよび基
板上に形成された薄膜トランジスタを含む構造で、水素
処理されたアモルファス・シリコンから製造される。

【００１３】原稿（ドキュメント）は、センサ・アレイ
の接触して置かれる。原稿には照明が当てられ、電子画
像が得られ、処理電子機器に記憶される。処理電子機器
は、得られた画像をＬＣＤ上に表示することができる。
照明源は、イメージ・センサ・アレイを通して原稿を照
明するだけでなく、ＬＣＤ用のバックライトとして使用
される。原稿が透明な場合に、画像は、イメージ・セン
サ・アレイを透過する光よりも原稿を透過する光によっ
て選択的に得られる。画像がスライド上にある場合に、
センサ・アレイの表面に画像を投影し、画像を得ること
ができる。

【００１４】処理電子機器は、ＬＣＤへの画像の出力、
様々な画像処理機能の提供、および電話線またはコンピ
ュータ・ネットワークを介して他の装置との通信を行う
ために、センサ・アレイから画像をリトリーブするため
のものである。

【００１５】コンパクト・ドキュメント・イメージャ
を、ファクシミリ装置に使用することもできる。処理電
子機器が電話線に電話接続される。原稿は、センサ・ア
レイを用いて走査され、他の装置に送信される。ファク
シミリ装置がデータを受信し、そのデータをＬＣＤに表
示することもできる。

【００１６】コンパクト・ドキュメント・イメージャ
を、画像入力および表示の機能を有するパーソナル・コ
ンピュータまたはワークステーションに組み込むことも
できる。いずれの操作モードにおいても、画像処理電子
機器は、画像拡大および文字認識の特徴を備える。ま
た、ライト・ペンで画像を入力することもできる。手書
きの原稿を作製することもできるし、原稿の一部を強調
することもできる。

【００１７】コンパクト・ドキュメント・イメージャ
を、３次元の位置および回転を検出できる洗練されたポ
インティング・デバイスとして使用することもできる。

【００１８】Ｘ線画像装置は、コンパクト・ドキュメン
ト・イメージャのセンサ・アレイと接して配置された薄
い蛍光体シートを使用する。Ｘ線画像装置は、Ｘ線を照
射される物体の上に配置される。センサ・アレイは、蛍
光体の発光画像を検知し、ＬＣＤはその画像を表示する
ことができる。

【００１９】センサ・アレイは、30〜100 ミリ秒程度の
短い時間で、画像を入力することができる。したがっ
て、コンパクト・ドキュメント・イメージャは、１分あ
たりに100 ページ以上の高速カラーの画像化を行うこと
ができる。カラーの画像化は、赤、緑および青の光の３
つの連続する照明パルスを提供することにより行われ
る。したがって、この装置の利点は、高速の画像記憶、
完全な色の重ね合わせ、スキャナ全体のサイズのコンパ
クト化、および機械動作を伴わない走査を行うことがで
きるということである。

【００２０】

【実施例】大領域２次元センサ・アレイ、ＬＣＤユニッ
トおよび処理電子機器が、コンパクト・ドキュメント・
イメージャおよび表示装置の基本構成要素である。これ
らの構成要素は、同じ目的（原稿（ドキュメント）の電
気的コピー、手書き入力、および電気的に記憶された画
像の表示）を達成するために、様々な異なる方法で配置
することができる。装置全体は、1/2 インチ程度の厚さ
で作製することができる。

【００２１】図１は、コンパクト・ドキュメント・イメ
ージャおよび表示装置20（以下、「コンパクト・イメー
ジャ」という）の側面図である。この第１の好ましい実
施例は、照明器の対向する両側にイメージ・センサ・ア
レイとＬＣＤを有する。原稿10は、コンパクト・イメー
ジャ20の下に、イメージ・センサ・アレイの表面に接し
て置かれる。センサ・アレイ24は、原稿10の画像（イメ
ージ）を走査する。照明器26は原稿10を照明する。この
照明器26は、ＬＣＤ22のバック・ライトとしても使用さ
れる。原稿が照明され、走査された後、電子画像は、制
御線32を介して処理電子機器30に送られる。この電子画
像を記憶したり、他の装置に送ることもできるし、また
制御線34を介してＬＣＤ22に表示することもできる。電
子画像をＬＣＤ22に表示することにより、オペレータ
は、電子処理された原稿を見ることができる。

【００２２】電子処理機器は、ＬＣＤに全体画像を表示
することもできるし、拡大フォーマットで一部の画像を
表示することもできる。したがって、コンパクト・イメ
ージャは、視力の弱い人に読まれる原稿を拡大すること
ができる。

【００２３】図２は、コンパクト・イメージャの第２の
好ましい実施例を示している。イメージ・センサ・アレ
イおよびＬＣＤは、照明器の同じ側に配置されている。
原稿10は、コンパクト・イメージャ40の上に置かれる。
ＬＣＤ／センサ・アレイ44は、照明器46からの光を用い
て原稿10の画像を走査する。第１の好ましい実施例と同
様に、生成された電子画像は、制御線32を介して電子処
理機器30で処理される。電子画像を、制御線34を介して
ＬＣＤ／センサ・アレイ44上に表示することができる。
このコンパクト・イメージャは、オプションとして、取
り外し可能な不透明カバー48を備える。これにより、必
要なときに、周囲の光を遮断することができる。

【００２４】特に第１の好ましい実施例において、周囲
の部屋の光が明るいときには、照明器を省くことができ
る。周囲の光がＬＣＤおよびセンサ・アレイを透過し
て、原稿を照明する。これにより、コンパクト・イメー
ジャの電力消費を大きく削減することができる。第２の
好ましい実施例において、片面の原稿を、その原稿の背
面に投射される室内光を用いて走査することができる。
しかし、本や他の不透明な原稿、すなわち両面の原稿
は、照明器を用いる必要がある。したがって、特にバッ
テリー・パックが使用されるときには、スイッチが、照
明器の操作をマニュアルで制御するために使用されるで
あろう。

【００２５】原稿を使用しないで、ライト・ペンを使用
することもできる。ライト・ペンを用いると、センサ・
アレイがライト・ペンの光を検出し、手書き原稿を表示
する。ライト・ペンは利用可能であり、第２の好ましい
実施例のコンパクト・イメージャで容易に実現される。
手書き原稿を保存することもできるし、プリンタで印刷
するために別のユニットに転送することもできる。

【００２６】図３は、コンパクト・イメージャ20の制御
ブロック図である。制御電子機器30は、センサ・アレイ
24からの画像データを、制御線32を介して受け取る。電
子画像を、制御線38を介してＲＡＭ36に記憶することも
できるし、ＲＡＭ36から読み出すこともできる。電子画
像を、制御線34を介してＬＣＤ22に表示することもでき
る。また、電子画像を、モデム50、プリンタ52、表示用
モニタ54、ファクシミリ通信用の電話56等の他の装置に
送ることもできる。制御電子機器30は、モデム50、モニ
タ54または電話56から電子画像を受け取り、ＬＣＤ22に
表示することもできる。

【００２７】第２の好ましい実施例において、処理電子
機器を、照明器の下に配置することができる。照明器と
プロセッサを組み合わさせたものは、ＬＣＤ用のバック
ライト・モジュールとして既に存在する。この場合に、
ＬＣＤ／イメージ・センサ・アレイを、照明器に取り付
けることができる。テープ自動化ボンディング（ＴＡ
Ｐ：Tape Automated Bonding）技術によると、これらの
装置間は効率よく接続される。

【００２８】第１の好ましい実施例において、センサ・
アレイ24は、上述したストリート等の論文（Material R
esearch Society Symposium Proceedings, vol.192, 第
441ページ, 1990）に示された構造を有することができ
る。各ピクセルは、光感知素子を含む。任意の薄膜フォ
トセンサがこの機能を実行できるが、アモルファス半導
体フォトダイオードが好ましい。読出しは、各ピクセル
の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって制御される。Ｔ
ＦＴは、アモルファスまたはポリクリスタルライン・シ
リコンから製造される。ダイオードを備えたセンサ・ア
レイにより、読出しを行うこともできる。シリコンＴＦ
Ｔを備えた２次元シリコン・フォトダイオード・アレイ
の読出しスキームは、照明器26からの光を透過するガラ
ス基板上に製造される。このセンサ・アレイ上の金属ゲ
ート制御線および出力線により、電子画像は外部電子機
器に送られる。光シールドが光感知素子の下に配置さ
れ、照明器26の直接光が光感知素子をトリガすることを
防止している。

【００２９】図４は、第２の好ましい実施例のコンパク
ト・イメージャ100 におけるセンサ・アレイ、ＬＣＤお
よび照明器を詳細に示している。１つのセンサ・ピクセ
ル104 と２つのＬＣＤピクセル102 のみが示されてい
る。ＸおよびＹの両方向に同じ構造が繰り返され、ペー
ジ・サイズ領域を覆う。照明器126 の光の大部分がＬＣ
Ｄを透過し、オペレータによって観察できるように、２
次元センサ・アレイは設計されている。例えば、各ＬＣ
Ｄピクセルが一般に150 ×150 ミクロンの領域であるの
に対し、各光感知領域は約20×20ミクロンのサイズであ
る。１インチあたり約100 〜300 スポットの解像度は、
コンパクト・イメージャにとって十分である。

【００３０】ＬＣＤと原稿の間には、約２ミリメートル
の間隙がある。この間隙により、光が十分に拡散し、一
様な光となる。ＬＣＤの上部偏光子を、センサの下また
は上に配置することができる。センサの下に置くと、Ｌ
ＣＤカバー・プレートとセンサ・アレイ基板とを分離す
る必要がある。センサの上に置くと、センサ・アレイ基
板とＬＣＤカバー・プレートを同じにすることができ
る。

【００３１】図４は、この発明の第２の好ましい実施例
の一設計を示している。照明器126は、バックライトＬ
ＣＤと携帯用コンピュータに広く使用されている標準タ
イプの照明器であり、コンパクト・イメージャ100 の底
部を形成する。上部保護層110 は、このイメージャの素
子を傷から保護する。原稿10は、上部保護層110 の上に
置かれる。

【００３２】各センサ・ピクセル104 は、光感知素子13
2 へ光線を集光するためのマイクロレンズ130 を有す
る。光検知素子132 は、光線に反応して信号を生成す
る。この光感知素子は、アモルファス半導体フォトダイ
オードと薄膜トランジスタを組み合わせたものである。
シリコンＴＦＴを備えた２次元シリコン・フォトダイオ
ード・アレイ読出しスキームは、ガラス基板上に作製さ
れる。金属ゲート制御線および出力線により、電子画像
が外部電子機器に送られる。光シールド134 は、光感知
素子132 の下に配置され、照明器126 の直接光が光感知
素子132 をトリガすることを防止している。

【００３３】液晶120 は、２つの透明ガラス基板プレー
ト（すなわち、上部基板プレート114 および底部基板プ
レート128 ）の間にサンドイッチされている。液晶層
は、一般に、10ミクロンよりも薄い。各ＬＣＤピクセル
は、２つの透明な電極を有する。上部透明電極116 は、
上部基板プレート114 の底に取り付けられている。底部
透明電極122 は、底部基板プレート128 の上に取り付け
られている。これらの電極は、液晶を配列する弱い電圧
を生成する。アクティブ・マトリックスＬＣＤの各ピク
セルは、アモルファス・シリコンＴＦＴにより製造する
ことができる。

【００３４】底部偏光子124 は、底部基板プレート128
の下に取り付けられている。上部偏光子112 は、上部基
板プレート114 の上に取り付けられている。各偏光子
は、ある特定の振動方向に偏光された光のみを通過させ
る。一般に、これらの偏光子は、光の振動方向が互いに
垂直になるように配置される。すなわち、底部偏光子は
ｘ平面に振動する光を通過させ、上部偏光子はｙ平面に
振動する光を通過させる。電極間に電位が存在しない場
合に、液晶は、90度の角度で光の振動面をねじるよう
に、ねじられたパターンを形成する。この配置は、偏光
された光が、上部偏光子を通過させる配置である。弱い
電流が電極に与えられると、液晶は、偏光された光がね
じられないように並ぶ。したがって、上部偏光子は光を
遮断する。

【００３５】コンパクト・イメージャ100 は、以下の方
法で原稿を読み取る。ランダムな角度な振動面で振動す
る光線140 が、照明器126 で生成される。底部偏光子12
4 は、この光線のうちの一つの振動面（例えば、ｘ平
面）のみの光を通過させる。電極116 および122 に電圧
は印加されていない。したがって、光線140 は、ｙ平面
にねじられ、上部偏光子112 を通過する。原稿10のその
部分が印刷されていない（すなわち、白紙）であるとす
ると、光線140 は、原稿10を反射し、マイクロレンズ13
0 に向かう。原稿によって散乱された光線140 は、光感
知素子132 上に焦点を結ぶ。光感知素子132 は、処理電
子機器（図示略）に信号を送る。

【００３６】照明器を消灯しても、単一ページの原稿を
透過する光によって、光感知素子は十分に活性化され
る。エコー・バック特性を有するライト・ペンを、特定
の光感知素子を活性化するために使用することができ
る。これは、原稿の特定領域の強調、または手書き原稿
の生成のために使用される。

【００３７】コンパクト・イメージャ100 は、以下の方
法で原稿を表示する。処理電子機器（図示略）は、適切
な上部および底部電極に電圧を印加し、液晶分子を回転
させるのに十分な電圧を生成する。偏光された光は遮断
される。したがって、暗いピクセルが形成される。電極
に電圧が印加されていない場合には、偏光された光はね
じられ、両偏光子を通過し、明るいピクセルを形成す
る。これは、ＬＣＤの標準的な動作方法である。

【００３８】照明器が消灯している場合に、周囲の室内
光を用いて、これを偏光させ、記憶された原稿を表示す
ることもできる。光散乱面（図示略）は、底部偏光子の
下に配置されるであろう。室内光線は、上部偏光子によ
って偏光され、液晶を通過して底部偏光子に向かう。偏
光された光線は、散乱面で反射され、再び底部および上
部偏光子を通過する。同様にして、電極に電圧が印加さ
れている場合には、光線は遮断され、ピクセルは暗く見
える。

【００３９】図５は、第３の好ましい実施例を示してい
る。このイメージ・センサ・アレイおよびＬＣＤは、上
述した第２の好ましい実施例で使用することができるコ
ンパクト・イメージャ200 を形成する。この実施例にお
いて、原稿がセンサ・アレイの表面に近接して置かれる
ので、余分の基板が設けられているが、マイクロレンズ
は設けられていない。２次元センサ210 およびＬＣＤ22
0 は、個別に作製され、図５に示すように積み重ねられ
る。上記実施例と同様に、一つのセンサ・ピクセル204
と２つのＬＣＤピクセル202 のみが示されているが、そ
の構造は、ＸおよびＹの両方向に延長され、ページ・サ
イズ領域を覆う。

【００４０】照明器242 は、コンパクト・イメージャ20
0 の底部を形成する。上部保護層212 は、傷からこのイ
メージャの素子を保護する。原稿10は、上部保護層212
の上に置かれる。保護層がピクセルの大きさの約半分よ
りも厚くなければ、マイクロレンズは不要となる。

【００４１】各センサ・ピクセル204 は、光感知素子21
4 を有する。光感知素子214 は、光線に反応して信号を
生成する。光シールド216 は、光感知素子214 の下に配
置され、ＬＣＤを通過する直接光を防いでいる。光シー
ルド216 が透明ガラス基板プレート218 に取り付けら
れ、センサ・アレイ210 を完全なものとしている。

【００４２】ＬＣＤ220 において、液晶232 は、上部透
明ガラス基板プレート224 と底部透明ガラス基板プレー
ト238 との間にサンドイッチされている。液晶の厚さ
は、10ミクロンよりも薄くされている。各ＬＣＤピクセ
ル202 は、上部透明電極226 および底部透明電極234 を
使用する。上記実施例と同様に、電極に電圧が印加され
ると、液晶が配列される。底部偏光子242 および上部偏
光子222 は、底部基板および上部基板にそれぞれ取り付
けられている。上記実施例と同様に、各偏光子は、特定
の振動方向をもつ偏光された光のみを通過させる。

【００４３】コンパクト・イメージャ200 は、上記実施
例と同じ方法で、原稿の画像を読取り、表示する。

【００４４】コンパクト・イメージャ200 は、まず、照
明器242 で光線250 を生成することによって原稿10を読
み取る。底部偏光子240 は、光線中の一つの偏光面（例
えば、ｘ平面）をもつ光のみを通過させる。電極226 お
よび232 には電圧が印加されていない。したがって、光
線250 は、ｙ平面にねじられ、上部偏光子222 を通過す
る。原稿10の読取り部分が印刷されていないとすると
（すなわち、白紙）、光線250 は原稿10を反射し、光感
知素子214 に向かう。光感知素子214 は、信号を処理電
子機器（図示略）に送る。

【００４５】コンパクト・イメージャ200 は、適切な上
部および底部電極に電圧を印加し、液晶に電圧を加える
ことにより、原稿の表示も行う。偏光された光が遮断さ
れるので、暗いピクセルが形成される。電極に電圧が印
加されていない場合には、偏光された光はねじられ、両
偏光子を通過し、明るいピクセルを表示する。記憶され
た原稿を表示するために、周囲の室内光を偏光し、使用
することもできる。散乱面（図示略）は、底部偏光子の
下に配置されるであろう。

【００４６】上記実施例と同様に、単一ページの原稿を
透過した光は、光感知素子は活性化させるのに十分であ
る。また、特定の光感知素子を活性化するために、ライ
ト・ペンを使用することもできる。この実施例の利点
は、センサ・アレイおよびＬＣＤを個別に製造し、接着
させることができることである。

【００４７】２次元センサ・アレイは、上記実施例にお
いて優れた感度を有する。このアレイは、強度の弱い室
内光によっても、画像を容易に捉えることができる。周
囲の照明は、一般に、Si:Hによって吸収されたスペクト
ルの可視部分において１〜10μＷ／cm²である。これ
は、毎秒１cm²あたり10¹³〜10¹⁴個の光子に対応する。
センサ・アレイは、１ピクセルあたり10⁷個の光子を容
易に検出できる。したがって、約１秒の画像読出し時間
で十分である。したがって、10×10ミクロン程度のセン
サの大きさが必要とされ、このセンサ・アレイを、ピク
セル・サイズの小さな分数とすることができる。高感度
は、読出し電子機器を簡単にする。

【００４８】第４の好ましい実施例は、原稿を走査する
装置である。したがって、ＬＣＤは省略されている。ノ
ート・パッド・ドキュメント・イメージャが、図６に示
されている。このイメージャは、厚いノート・パッド
（すなわち、９×12×１インチ）と同じサイズおよび規
模を有する。このノート・パッド・ドキュメント・イメ
ージャの従来技術より優れた点は、移動するヘッドまた
はコピー・カメラを備えたスキャナがないので、極端に
コンパクトなことである。このノート・パッド・ドキュ
メント・イメージャは、基本的に接触型スキャナと同様
に使用される。

【００４９】ノート・パッド・ドキュメント・イメージ
ャ300 は、２次元センサ・アレイ302 を備えている。２
次元センサ・アレイ302 は、透明基板上にアモルファス
半導体フォトダイオードと薄膜トランジスタを形成する
ことにより製造される。ＬＣＤタイプの照明器304 は、
基板および２次元アレイ302 のギャップを通過した光線
により原稿を照明する。薄い読出し回路ボード（ＰＣ
Ｂ）306 および薄いモールド・カバー308 が、フラット
照明器304 の背面にマウントされる。薄く、柔軟な表面
をもつマウントされたコネクタおよび構成素子310 は、
薄いモールド・カバー308 上にマウントされ、他の装置
とのインタフェースを形成する。

【００５０】２次元センサ・アレイは、バック照明の接
触モードで原稿を走査する。透明ギャップが一様に空け
られているので、それらは後ろから照明され、コンパク
ト・スキャナとして用いられる。センサ領域の全体表面
に対する比率およびセンサと原稿との間の距離は最適化
され、原稿を十分に照明し、散乱された十分な光をセン
サに与えている。センサの長さがピクセルのピッチ（ピ
クセル・サイズ）の1/4 であると、ピクセル・ピッチ内
の乱れが空間関係を増加させることができる。現在の技
術は、９×11.5インチのイメージャを、約0.003 インチ
（75ミクロン）、ピッチ・ダウンさせることができる。
これらのイメージャは、テキスト、線図および写真の原
稿を走査することができる。

【００５１】直接接触により画像化を行う場合に、原稿
と２次元アレイとの間には、照明のために僅かなスペー
スが空けられる。最良の解像度を得るために、原稿は、
センサ・アレイから、ピクセル寸法の約1/2 またはそれ
より小さな間隔内に置かれなければならない。アレイと
表面に接着された薄いシート・ガラスを用いる設計もあ
る。化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスによる極端に硬い透明
部材（例えば、シリコン・カーバイド、シリコン・ニト
ライドまたはシリコン・オキサイド）で、アレイの表面
をコートするものもある。シリコン・カーバイドの利点
は、アレイ上に極端に硬い恒久的な表面を提供すること
である。しかし、シリコン・カーバイド層は、傷からの
保護を完全にするのに十分な厚さを常に有するとは限ら
ない。したがって、薄いシート・ガラスが、センサ・ア
レイと原稿との間の距離を増加させるために必要とされ
る。

【００５２】照明器304 は、バックライト液晶ディスプ
レイおよび携帯用コンピュータに広く使用されている標
準タイプの照明器である。センサ・アレイ302 、ＰＣＢ
306およびモールド・プラスチック・カバー308 の厚さ
は、約0.25インチである。したがって、ノート・パッド
・ドキュメント・イメージャ300 の厚さのほとんどは、
照明器304 によるものである。照明器304 は、低消費電
力または薄い厚さに基づいて選択されるであろう。

【００５３】読出しＰＣＢ306 は、従来のマルチ・レイ
ヤ・ファイバ・レインフォースド・プラスチック（ＲＦ
Ｐ）・システムである。その表面は、サポート電子機器
をたいへん薄くした表面搭載構成要素を有する。モール
ド・プラスチック・カバー308 は、標準ＲＦＰまたは高
い強度の薄いカバーを与える他のモールド構成を使用す
る。付加された改良点として、読出しＰＣＢの構成要素
の形にマッチするように内側がモールドされる。これに
より、強度が付加され、パッケージがより薄くなる。ま
た、センサ・アレイを保護し、画像化中に、室内光とセ
ンサ・アレイとの干渉防止を補助するために、不透明な
上部カバーを加えることもできる。

【００５４】ノート・パッド・ドキュメント・イメージ
ャを、原稿を透過する室内光による照明で、片面のみの
原稿の読取りに使用することができる。弱い室内光の照
明であっても、１秒よりも短い露光時間でデータを十分
に入力できる。照明器は、付加的な光源として使用さ
れ、節電のために簡単に消灯される。室内光は、ある厚
さの原稿または透明紙にのみ使用可能である。原稿が両
面または厚い場合には（すなわち、本等）、照明器304
を使用しなければならない。単一ページの両面原稿が使
用される場合に、第２面の画像からの干渉をなくすため
に、不透明カバーが勧められる。

【００５５】原稿を手書きするために、ライト・ペンに
より、ノート・パッド・ドキュメント・イメージャ300
を使用することもできる。周囲の光の影響を防ぐため
に、駆動状態を変えることにより、センサ・アレイの感
度を電気的に調整できる。周囲の光の背景画像を、ライ
ト・ペンの入力画像から取り除くこともできる。

【００５６】原稿の一部のみを画像化し、記憶する必要
がある場合に、原稿の興味のある部分を選択的に入力す
るために、ライト・ペンを使用することもできる。単一
のシート原稿が、センサ・アレイの上に置かれる。この
ライト・ペンは、原稿の興味ある部分に投射される。こ
れは、特に図形入力で有益である。センサ・アレイは、
原稿を透過した光を検出し、画像を記録する。この部分
画像を、別の装置に出力することができる。

【００５７】第５の好ましい実施例は、ポインティング
・デバイスまたはポジショニング・デバイスを形成する
ために、２次元センサ・アレイおよびライト・ペンを使
用するものである。レーザのような単一のライト・ペン
は、シングル・ポインタとして使用される。図７は、３
次元の位置および回転を、３つのコリメートされた光ビ
ーム（例えば、レーザから）を有するライト・ペンを使
用することにより検出できることを示している。例え
ば、物体320 が、２次元のセンサ・アレイ322 の表面へ
向けて異なる方向で入射する３つの光ビームを有する場
合に、センサ・アレイ上の３つの照明ポイントの位置
は、この物体の位置、高さおよび回転を与える。いつく
かの構成が可能である。

【００５８】第６の好ましい実施例から第９の好ましい
実施例は、２次元カラー・ドキュメント・イメージャで
ある。カラー原稿がカラー・イメージャの上に置かれ
る。この原稿は、一連の照明（通常は、赤、緑、青）で
照明される。原稿の情報は、各照明に対して記憶され
る。原稿のフル・カラーは、色分離技術を用いて、記憶
された情報から決定される。

【００５９】図８〜図11は、４つの異なるカラー・イメ
ージャを示している。これらの装置は、単なる例であ
り、他の設計も可能である。図８および図９は、第６の
好ましい実施例および第７の好ましい実施例を示してい
る。これらの実施例は、ディフューザの横に隣接してマ
ウントされたカラー照明器を有する。ディフューザは、
２次元走査アレイに向けてカラー光を散乱する。２次元
走査アレイの上にはカラー原稿（図示略）が置かれてい
る。アモルファス半導体フォトダイオードおよび薄膜ト
ランジスタ・アレイを、大きな領域の透明基板にわたっ
て形成できるので、これらのカラー・イメージャは、極
端にコンパクトなものにされる。これにより、基板を透
過する原稿の照明で、それらを直接接触型のセンサとし
て使用できる。

【００６０】図８において、カラー・イメージャ400
は、ディフューザ404 上に配置された２次元センサ・ア
レイ402 を有する。３つのカラー照明器406 、408 およ
び410は、ディフューザ404 の横にマウントされてい
る。カラー照明器を、原稿の全サイドにカラー光の一定
の散乱を生成するために、両側にマウントすることがで
きる。コントローラが各光を連続して照射し、センサ・
アレイ402 の出力を記憶する。

【００６１】図９は、照明器をマウントしたサイドを有
するカラー・イメージャ416 を示している。このイメー
ジャは第７の好ましい実施例である。３つのカラー部を
有する回転可能フィルタ412 が、白色照明器414 を囲ん
でいる。２次元イメージャ・アレイ402 は、ディフュー
ザ404 の上に置かれている。コントローラは、回転可能
フィルタ412 の位置を調整し、白色照明器414 を点灯し
て各色を生成する。

【００６２】図10および図11は、ディフューザの底部か
らの照明を有する。図10は、第８の好ましい実施例のカ
ラー・イメージャ420 を示している。２次元センサ・ア
レイ402 およびディフューザ404 は、上記実施例のもの
と同じである。適切な色の３つの個別フラッシュ照明器
406 、408 および410 が、ディフューザ404 を下にマウ
ントされている。照明器が走査アレイから十分離れてマ
ウントされているならば、ディフューザは不要である。
しかし、その結果、カラー・イメージャの厚さは増加す
る。各カラーごとに、ただ一つの照明器が必要とされ
る。したがって、電力消費が軽減される。

【００６３】図11は、第９の好ましい実施例のカラー・
イメージャ430 を示している。カラー・イメージャ430
は、単一の白色照明器412 を使用する。この照明器は、
移動可能フィルタ432 の下にマウントされている。コン
トローラは、センサ・アレイ402 によって走査される適
切なカラーを生成するように、移動可能フィルタ432を
配置する。

【００６４】これらのカラー・イメージャのそれぞれ
は、カラーでないドキュメント・イメージャよりも大き
なピクセル密度を必要としないという利点を有する。不
利な点として、一つのカラー画像を得るために、３倍の
時間を要することである。すなわち、各カラーごとに照
明し、記憶しなければならない。

【００６５】選択肢として、単一の照明を必要とするよ
うに、センサ上にフィルタを使用することができる。こ
のタイプのカラー・イメージャは、一つの欠点を有す
る。すなわち、３つのカラーを検出するために、大きな
センサ・アレイが必要となることである。センサ・フィ
ルタ照明は、センサがより高い反応性を有し、センサ・
アレイが優れた重ね合わせを有し、処理ステップがより
少なくなるので、有利である。

【００６６】第10の好ましい実施例は、図12に示されて
いる。これは、フィルタを備えたセンサ・アレイであ
る。このＬＣＤ／カラー・イメージ・センサ・アレイ50
0 は、コンパクト・カラー・ドキュメント・イメージャ
および表示装置（以下、コンパクト・カラー・イメージ
ャという）を形成するため、第２の好ましい実施例の装
置に組み込まれる。図12は、センサ・アレイ、ＬＣＤお
よび照明器の詳細を示している。第２の好ましい実施例
と同様に、ただ一つのセンサ・ピクセル504 および２つ
のＬＣＤピクセル502 のみが示されている。同じ構造が
ＸおよびＹの両方向に延長され、ページ・サイズ領域が
カバーされる。

【００６７】照明器526 は、コンパクト・カラー・イメ
ージャの底部を形成する標準タイプの照明器である。上
部保護層510 は、傷からこのイメージャの素子を保護す
る。カラー原稿12は、上部保護層510 の上に置かれる。

【００６８】各センサ・ピクセル504 は、光感知素子53
2 へ光線を集光するマイクロレンズ530 を備えている。
光感知素子532 は、アモルファス半導体フォトダイオー
ドおよび薄膜トランジスタのアレイである。光シールド
534 は、光感知素子532 の下に配置され、照明器526 か
らの直接光が、光感知素子532 をトリガするのを防止し
ている。

【００６９】液晶520 は、２つの透明ガラス基板プレー
ト（上部基板プレート514 と底部基板プレート528 ）の
間にサンドイッチされている。液晶は、10ミクロンより
も薄い。各ＬＣＤピクセルは、２つの透明電極を有す
る。上部透明電極516 は、上部基板プレート514 の下に
取り付けられている。底部透明電極522 は、底部基板プ
レート528 の上に取り付けられている。これらの電極
は、液晶を配列する電圧を生成する。カラー・フィルタ
518 は、上部透明電極516 の下に取り付けられている。

【００７０】底部偏光子524 は、底部基板プレート528
の下に取り付けられている。上部偏光子512 は、上部基
板プレート514 の上に取り付けられている。各偏光子
は、ある特定の振動面を有する偏光された光を通す。第
２の好ましい実施例と同様に、偏光子は、光の面の方向
が互いに垂直になるように配置されている。

【００７１】コンパクト・カラー・イメージャは、原稿
を次の方法で読み取る。ランダムな角度の振動面の有す
る白色光線540 が、照明器526 で生成される。底部偏光
子524 は、単一の振動面（例えば、ｘ平面）のみを有す
る白色光線を通過させる。電極516 および522 には電圧
が印加されていない。したがって、白色光線540 は、ｙ
平面にねじられ、上部偏光子512 を通過する。白色光線
540 は、フィルタ518を通過することによって、ある特
定の色の光線542 に変換される。カラー原稿12がその色
を有するならば、その特定のカラー光線542 は原稿12で
反射され、マイクロレンズ530 に向かう。光感知素子53
2 は、このカラー光線を検出し、信号を生成する。この
信号は、処理電子機器（図示略）に送られる。

【００７２】コンパクト・カラー・イメージャは、カラ
ー原稿を表示することもできる。第２の実施例と同様
に、処理電子機器（図示略）は、適切な上部および底部
電極に電圧を印加し、液晶層に電圧を生成する。偏光さ
れた光は遮断され、したがって、暗いピクセルが形成さ
れる。電極に電圧が印加されていないならば、偏光され
た光はねじられ、両偏光子およびフィルタを通過し、カ
ラー・ピクセルを表示する。

【００７３】照明器526 が照明されていない場合に、周
囲の室内光を偏光し、記憶された原稿を表示するために
使用することができる。鏡面（図示略）は、底部偏光子
524の下に置かれる。室内の白色光線は、上部偏光子512
で偏光され、フィルタ518、液晶520 および底部偏光子
524 を通過する。この偏光されたカラー光線は、鏡面で
反射し、再びフィルタ、上部偏光子および底部偏光子を
通過する。同様にして、電極に電圧が印加されている場
合に、光線は遮断され、そのピクセルは暗く見える。

【００７４】図13は、第11の好ましい実施例を示してい
る。このイメージ・センサ・アレイおよびＬＣＤは、上
述した第２の好ましい実施例に使用することもできるコ
ンパクト・カラー・イメージャを形成する。２次元セン
サ610 およびＬＣＤ620 は、個別に作製され、積み重ね
られる。上記実施例と同様に、一つのセンサ・ピクセル
604 と２つのＬＣＤピクセル602 のみが示されている。
しかし、この構造は、ＸおよびＹ方向に延長され、ペー
ジ・サイズ領域をカバーする。

【００７５】照明器642 は、コンパクト・カラー・イメ
ージャの底部を形成する。上部保護層612 は、このイメ
ージャの素子を傷から保護する。原稿12は、上部保護層
612の上に置かれる。

【００７６】各センサ・ピクセル604 は、光感知素子61
4 を有する。光感知素子614 は、光線に反応して、信号
を生成する。光シールド616 は、光感知素子614 の下に
置かれ、ＬＣＤを透過する直接光を防ぐ。光シールド61
6 は、透明ガラス基板プレート618 に取り付けられ、セ
ンサ・アレイ610 を完全なものとしている。

【００７７】ＬＣＤ620 において、液晶632 は、上部透
明ガラス基板プレート624 と底部透明ガラス基板プレー
ト638 との間にサンドイッチされている。液晶は、10ミ
クロンよりも薄くされている。各ＬＣＤピクセル602
は、上部透明電極626 および底部透明電極634 を使用す
る。カラー・フィルタ628 は、上部電極634 に取り付け
られている。上記実施例と同様に、電極の弱い電流によ
り、液晶は配列される。底部偏光子640 および上部偏光
子622 が、底部および上部基板にそれぞれ取り付けられ
ている。各偏光子は、ある特定の振動面をもつ偏光され
た光のみを通過させる。

【００７８】このコンパクト・カラー・イメージャは、
上記実施例と同じ方法で、原稿画像を読出し、表示す
る。ランダムな角度の振動面をもつ白色光線650 が、照
明器642 で生成される。電極616 および634 に電圧が印
加されていないとき、白色光線650 は、底部偏光子640
を通過し、液晶632 によってねじられる。フィルタ628
は、特定の色彩の光を上部偏光子622 に通過させる。カ
ラー原稿12がその色を有するならば、その特定の色彩光
線652 は、原稿12で反射され、光感知素子614 に向か
う。

【００７９】このコンパクト・カラー・イメージャは、
カラー原稿の表示も行う。表示は、適切な上部および底
部電極に電圧を与え、偏光された光を遮断して、暗いピ
クセルを生成することにより行われる。電極に電圧が印
加されていない場合には、偏光された光はねじられ、偏
光子およびフィルタの双方を通過し、カラー・ピクセル
を表示する。

【００８０】照明器642 が消灯している場合には、周囲
の室内光が偏光され、記憶された原稿の表示に使用され
る。散乱面（図示略）は、底部偏光子640 の下に置かれ
るであろう。

【００８１】第12の好ましい実施例は、携帯用ファクシ
ミリ装置内のコンパクト・ドキュメント・イメージャお
よび表示装置を使用するものである。従来のファクシミ
リ装置は、直線上イメージャ、プリンタおよび電子機器
（電話器への接続装置を含む）を含んでいる。これらの
ファクシミリ装置は、電気機械モータが紙の移動に必要
とされることから、大きな容積を有する。また、紙は、
画像を表示するためにストアしておく必要がある。した
がって、軽量の携帯用ファクシミリ装置を実現すること
は困難であった。この第12の好ましい実施例は、移動部
品を持たず、任意の電話からのファクシミリ通信を可能
にする。

【００８２】第12の好ましい実施例の携帯用ファクシミ
リ装置は、上述したページ・サイズの２次元画像感知ア
レイを必要とする。ファクシミリ措置は、適切な解像度
のために、１インチあたり約200 スポットを必要とす
る。関連する制御電子機器は、画像入力および画像表示
を行い、電話接続ためのデータを構成する。ＲＡＭは、
表示または送信のために圧縮形式のファクシミリ画像を
記憶するために使用される。不揮発性メモリが、追加し
て必要とされる場合がある。記憶された画像を、ＬＣＤ
に表示し、読み出すこともできる。

【００８３】図14および図15は、２つの携帯用ファクシ
ミリ装置を示している。図14は、第12の好ましい実施例
を示している。携帯用ファクシミリ装置700 は、第１の
好ましい実施例のコンパクト・ドキュメント・イメージ
ャを使用している。照明器704 は、センサ・アレイ706
とＬＣＤ702 との間にサンドイッチされている。この携
帯用ファクシミリ装置は、原稿710 の上に置かれ、原稿
を走査する。この設計の利点は、原稿が画像センサ・ア
レイ706 に自動的に押しつけられることである。これに
より、解像度が良くなり、原稿の裏からの照明が排除さ
れる。処理電子機器を、ＬＣＤ面702 を保護するカバー
708 内に置くことができる。このカバーは、ＬＣＤ702
が、走査された原稿または電話通信により受信された原
稿を表示するときに、ＬＣＤ702 が現れるようにオープ
ンできる。選択的に、この電子機器は、折り込まれるよ
りも、活動デバイスの回りに配置することもできる。

【００８４】図15は、第13の好ましい実施例を示してい
る。この携帯用ファクシミリ装置720 は、第２の好まし
い実施例のコンパクト・ドキュメント・イメージャを使
用している。イメージ・センサ・アレイ722 およびＬＣ
Ｄ724 は、照明器726 の上に配置されている。処理電子
機器728 は、照明器726 の下に配置されている。原稿71
0 は、上述したように、イメージ・センサ・アレイ722
の上に置かれ、走査される。この設計の利点は、センサ
・アレイ722 に直接入力するためにライト・ペン（図示
略）を使用でき、したがって、ファクシミリ・メッセー
ジを、この装置に直接書き込むことができることであ
る。周囲の光を使用してＬＣＤを動作できる場合に、照
明器726 を省略することができる。選択的に、照明器72
6 は、バッテリー動作中に、マニュアルで消灯すること
もできる。これにより、大きなバッテリー・パックを用
いる必要性は減少する。この装置を保護するために、カ
バー（図示略）を付加することもできる。

【００８５】携帯用ＰＣを、このコンパクト・ドキュメ
ント・イメージャに取り付け、ファクシミリのオプショ
ンを可能にすることができる。パーソナル・コンピュー
タが、原稿ポインティング、原稿書込み、原稿入力、透
明性の観察、他の装置との通信用等のマルチ・ファンク
ション・ワークステーション内に構築される。

【００８６】Ｘ線画像用に使用される第14の好ましい実
施例が、図16に示されている。第１の好ましい実施例の
コンパクト・イメージャが、センサ・アレイ824 の表面
に薄い蛍光体シート828 を含むように変更される。アモ
ルファス・シリコン・センサによる検出に適した放射波
長を有するものとして知られた蛍光物質として、GdO
₂S₂:Tb またはCsl(TI) がある。Ｘ線センサ820 は、Ｘ
線810 により照明される物体の上に置かれる。これによ
り、蛍光物質が発光する。センサ・アレイ824 のセンサ
は、発光する蛍光体を検出し、制御線832 を介して処理
電子機器830 に画像を記憶する。制御線834 を介してＬ
ＣＤ822 を使用することにより、画像を実時間で表示す
ることができる。照明器826 は、ＬＣＤ画像を表示する
ときにのみ使用され、センサ・アレイ用に使用されない
ので、照明器826 はオプションである。

【００８７】このコンパクト装置の利点は、画像が得ら
れたのと同じ位置のＬＣＤ上で、画像を観察できること
である。したがって、コンパクトＸ線イメージャは、Ｘ
線により検査されている患者または物体の隣に置かれ、
Ｘ線源の視野のラインに沿って観察される。これによ
り、Ｘ線画像と画像化される物体との関係付けがたいへ
ん容易になる。２つ（またはそれ以上）の個別装置を、
２つの異なった角度からの患者または物体のＸ線画像を
与えるこの方法で使用することができる。画像が形成さ
れる位置で２つの画像を観察することにより、オペレー
タは、関連する位置および観察された特徴の位置づけに
ついて情報を、より簡単に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】イメージ・センサ・アレイおよびＬＣＤが照明
器の対向するサイドに配置された構造を有するこの発明
の構成要素を示す側面図である。

【図２】イメージ・センサ・アレイおよびＬＣＤが照明
器の同じサイドに配置された構造を有するこの発明の構
成要素を示す側面図である。

【図３】コンパクト・ドキュメント・イメージャおよび
周辺ハードウェアのブロック図である。

【図４】センサ・アレイおよびＬＣＤを組み合わせたも
のを示す側面図である。

【図５】センサ・アレイとＬＣＤを選択的に組み合わせ
たものを示す側面図である。

【図６】ノート・パッド・ドキュメント・スキャナを示
す。

【図７】３次元の位置および回転を検出する装置の使用
を示す。

【図８】異なる色彩の照明を使用するコンパクト・カラ
ー・ドキュメント・スキャナを示す。

【図９】異なる色彩の照明を使用するコンパクト・カラ
ー・ドキュメント・スキャナを示す。

【図１０】異なる色彩の照明を使用するコンパクト・カ
ラー・ドキュメント・スキャナを示す。

【図１１】異なる色彩の照明を使用するコンパクト・カ
ラー・ドキュメント・スキャナを示す。

【図１２】ＬＣＤフィルタを使用するコンパクト・カラ
ー・ドキュメント・スキャナを示す。

【図１３】ＬＣＤフィルタを使用するコンパクト・カラ
ー・ドキュメント・スキャナを示す。

【図１４】コンパクト・ドキュメント・イメージャを使
用するファクシミリ装置の構成を示す。

【図１５】コンパクト・ドキュメント・イメージャを使
用するファクシミリ装置の構成を示す。

【図１６】Ｘ線画像装置を示す。

【符号の説明】

20 コンパクト・ドキュメント・イメージャ／表示装置 22 ＬＣＤ 24 イメージ・センサ・アレイ 26 照明器 30 処理電子機器

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ (72)発明者スティーヴンエドワードネルソンアメリカ合衆国カリフォルニア州 94040 マウンテンヴィューボニタアベニュー 1404 (72)発明者レナードユージンフェネルアメリカ合衆国カリフォルニア州 94109 ハーフムーンベイアラメダアベニュー 441

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像の獲得および前記画像を表す電気信
号の生成を行う大領域イメージ・センサ・アレイ、出力画像を表示するフラット・パネル・ディスプレイ、
ならびに前記イメージ・センサ・アレイからの前記電気
信号を受け取り、前記フラット・パネル・ディスプレイ
の出力画像の表示を制御するプロセッサ、を含む画像の走査および表示を行うためのコンパクト・
ドキュメント・イメージャ。