JP2000183323A - Contact image capture device - Google Patents

Contact image capture device

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JP2000183323A
JP2000183323A JP10360703A JP36070398A JP2000183323A JP 2000183323 A JP2000183323 A JP 2000183323A JP 10360703 A JP10360703 A JP 10360703A JP 36070398 A JP36070398 A JP 36070398A JP 2000183323 A JP2000183323 A JP 2000183323A
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JP
Japan
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sensor
sensors
type image
contact type
original
Prior art date
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Pending
Application number
JP10360703A
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Japanese (ja)
Inventor
Shingo Kawashima
進吾 川島
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize miniaturization of a contact image reading device and improvement of resolution of the read image, without using expensive lenses or scarificing reliability. SOLUTION: This contact image capture device is provided with plural sensors 12 linearly arranged on a transparent flat substrate 10 for subjecting it to optoelectric conversion and an arithmetic circuit for calculating electric signals from the sensors. Then, an original 16 is directly brought into contact with an opposite plane to the plane on which the sensors are arranged on the flat substrate 10, and light from the original elements are received by the sensors, and the electric signals from the sensors are calculated by an arithmetic circuit so that the original screen can be reproduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的なレンズを
使用しない密着型画像読取装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a contact type image reading apparatus which does not use an optical lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の一般的な密着型画像読取装置につ
いて、図6を用いて説明を行う。画像読取装置内部に設
けられた光源(この図ではLEDアレイ1)からの光に
より照明された原稿9からの反射光は、ロッドアレイレ
ンズなどの小型レンズ(この図ではSLA2)を通って
レンズに対向したセンサ(この図では受光素子3)上に
焦点が合うように調整されている。各々のセンサは、原
稿からの画像情報(光量)に対応した電気量を光電変換
により送り出し、この信号は読取用IC4に入る。
2. Description of the Related Art A conventional general contact type image reading apparatus will be described with reference to FIG. The reflected light from the original 9 illuminated by the light from the light source (the LED array 1 in this figure) provided inside the image reading device passes through a small lens (such as the SLA 2 in this figure) such as a rod array lens and the like. It is adjusted so that the focus is on the sensor (the light receiving element 3 in this figure) facing the sensor. Each sensor sends out an electric quantity corresponding to image information (light quantity) from a document by photoelectric conversion, and this signal enters the reading IC 4.

【0003】光学系のレンズは、その材料の持つ光の屈
折率を利用して焦点を結ぶものであるから、焦点を結ぶ
ためには、レンズから原稿までの間隔と、レンズからセ
ンサまでの間隔が必ず必要になる。そのため、光学系の
レンズを用いた密着型画像読取装置では、使用するレン
ズの焦点距離に対応した光路を確保することが必要にな
る。したがって、従来の一般的な密着型画像読取装置
は、密着型といえども、実際の読取部分であるセンサと
レンズとの間隔は焦点距離により決定されるため、小型
化の限度が存在しており、原稿と読取部分との間隔をあ
る一定値以下にすることは不可能になっている。
[0003] Since the lens of the optical system focuses on the light by using the refractive index of the material, the distance between the lens and the document and the distance between the lens and the sensor are required to achieve the focus. Is always required. Therefore, in a contact image reading apparatus using a lens of an optical system, it is necessary to secure an optical path corresponding to the focal length of the lens to be used. Therefore, the conventional general contact-type image reading apparatus, even though it is a contact-type image reading apparatus, has a limit of miniaturization because the distance between the sensor and the lens which is the actual reading part is determined by the focal length. However, it is impossible to make the distance between the original and the read portion equal to or less than a certain value.

【0004】また、カラー画像を取り込むときには、波
長による屈折率の違いも影響することから、レンズに特
殊なコーティングを必要とするなど、この種のレンズの
設計は非常に難しく、供給できるメーカーも非常に少な
く、結果的に非常に高価な部品となっている。
In addition, when a color image is taken in, the difference in the refractive index depending on the wavelength also has an effect. Therefore, it is very difficult to design a lens of this kind, for example, a special coating is required on the lens. Resulting in very expensive parts.

【0005】このように、従来の密着型画像読取装置で
使用されるレンズは、小型化を推進するために非常に特
殊な構造となっており、非常に高価格な部品となってい
るので、原価低減の大きな問題となっている。
As described above, the lens used in the conventional contact-type image reading apparatus has a very special structure in order to promote miniaturization, and is a very expensive component. This is a major issue of cost reduction.

【0006】また、図7に示すような完全密着型の画像
読取装置では、センサが極めて薄い保護膜を介して直接
原稿の画素と接触するように配置されている。上記保護
膜は、センサを摩耗から保護するための透明な薄い膜
で、センサの表面を覆った構造になっている。このた
め、レンズを使用した場合に比べると小型化は容易であ
るが、原稿とセンサとが一対一の画像情報を得る方式と
なっているため、センサと原稿との密着度が取り込み画
像の鮮明度を大きく左右してしまう。
In a perfect contact type image reading apparatus as shown in FIG. 7, a sensor is arranged so as to directly contact a pixel of a document via an extremely thin protective film. The protective film is a transparent thin film for protecting the sensor from abrasion, and has a structure covering the surface of the sensor. For this reason, miniaturization is easier than in the case where a lens is used. However, since the original and the sensor obtain one-to-one image information, the degree of close contact between the sensor and the original is captured and the image becomes clearer. It greatly affects the degree.

【0007】上記方式の完全密着型の画像読取装置で
は、センサと原稿が隙間なく密着することを期待してい
るが、実際には原稿面をトレースするために若干の隙間
が発生することは避けられない上、実際のセンサは前述
したように表面が保護膜で覆われている。したがって、
保護膜が原稿とセンサとの距離を生じさせるため、保護
膜の膜厚と原稿面で生じる隙間が取り込み画像の解像度
を大きく悪化させている。取り込み画像の鮮明度を確保
するためには、画素間隔に比較して保護膜の厚みをでき
る限り薄くすることや、保護膜と原稿との密着性を高め
るために密着圧力を大きくすることが必要になるが、こ
れはセンサの保護性能を低下させることになり、画像の
鮮明度の確保とセンサの信頼性の確保がトレードオフの
状態になっている。
In the above-described full-contact type image reading apparatus, it is expected that the sensor and the original are in close contact with each other without any gap. However, in practice, a slight gap is not generated to trace the original surface. In addition, the surface of the actual sensor is covered with the protective film as described above. Therefore,
Since the protective film causes a distance between the original and the sensor, the thickness of the protective film and a gap formed on the original surface greatly deteriorate the resolution of the captured image. In order to ensure the sharpness of the captured image, it is necessary to make the thickness of the protective film as thin as possible compared to the pixel spacing, and to increase the contact pressure to increase the adhesion between the protective film and the document. However, this reduces the protection performance of the sensor, and there is a trade-off between ensuring image clarity and ensuring sensor reliability.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の密着型画像読取装置は、次のような問題点を有してい
た。第1の問題点は、レンズを使用した密着型画像読取
装置の場合には、レンズの焦点距離に比例して装置が大
きくなり、小型化が困難になることである。その理由
は、レンズを使用した場合には、像を結ぶための光学的
な距離の確保が必要となるためである。
As described above, the conventional contact-type image reading apparatus has the following problems. A first problem is that in the case of a contact type image reading apparatus using a lens, the size of the apparatus increases in proportion to the focal length of the lens, and it is difficult to reduce the size. The reason is that when a lens is used, it is necessary to secure an optical distance for forming an image.

【0009】第2の問題点は、レンズ自身の問題であ
る。密着型画像読取装置のレンズは小型な特殊部品であ
るために、製造できるメーカーが少なく、常に供給上の
不安があるとともに、原価低減のための大きな障害とな
っているのが現状である。
The second problem is a problem of the lens itself. Since the lenses of the contact type image reading device are small special parts, there are few manufacturers that can manufacture them, there is always a concern about supply, and it is a major obstacle to cost reduction at present.

【0010】第3の問題点は、完全密着型の画像読取装
置においては、取り込み画像の鮮明度とセンサの信頼性
がトレードオフの関係にあり、解像度の向上が難しいこ
とである。その理由は、センサと原稿が密着する構造で
あるため、センサの保護のために原稿との距離が生じる
と、必然的に解像度が落ちるためである。
A third problem is that, in a completely contact type image reading apparatus, there is a trade-off between the sharpness of a captured image and the reliability of the sensor, and it is difficult to improve the resolution. The reason is that the sensor and the document are in close contact with each other, so that if the distance between the sensor and the document is increased to protect the sensor, the resolution is inevitably reduced.

【0011】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、密着型画像読取装置において、高
価なレンズを使用せずに、また信頼性を犠牲にすること
なく、装置の小型化と読取画像の解像度の向上を実現す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide a contact-type image reading apparatus without using expensive lenses and without sacrificing reliability. An object of the present invention is to reduce the size and improve the resolution of a read image.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、下記(1)〜(10)に示す密着型画像取
込装置を提供する。 (1)透明な平面基板上に直線状に配置された複数個の
光電変換動作を行うセンサと、該センサからの電気信号
を演算する演算回路とを備え、前記平面基板のセンサが
配置された平面とは反対側の平面に原稿を直接接触さ
せ、原稿画素からの光を前記センサで受けるとともに、
センサからの電気信号を前記演算回路で演算して原稿画
面を再現することを特徴とする密着型画像取込装置。 (2)平面基板の厚みが隣接するセンサ間の距離の2倍
以上である(1)の密着型画像取込装置。 (3)各センサに対応した位置情報を持ち、かつ各セン
サからの電気信号を記憶する記憶回路を有する(1)又
は(2)の密着型画像読取装置。 (4)センサからの電気信号をアナログ−デジタル変換
する回路を有するとともに、記憶回路としてデジタルメ
モリを使用した(3)の密着型画像読取装置。 (5)2つ以上のセンサからの電気信号を記憶回路で記
憶し、この2つ以上のセンサからの電気信号の記憶値を
演算回路で演算する(3)又は(4)の密着型画像読取
装置。
In order to achieve the above object, the present invention provides a contact-type image capturing apparatus shown in the following (1) to (10). (1) A plurality of sensors for performing a photoelectric conversion operation linearly arranged on a transparent flat substrate, and an arithmetic circuit for calculating an electric signal from the sensors are provided, and the sensors of the flat substrate are arranged. The original is brought into direct contact with the plane opposite to the plane, and light from the original pixels is received by the sensor,
A contact type image capturing apparatus, wherein an electric signal from a sensor is calculated by the arithmetic circuit to reproduce a document screen. (2) The contact type image capturing device according to (1), wherein the thickness of the flat substrate is at least twice the distance between adjacent sensors. (3) The contact type image reading device according to (1) or (2), which has a storage circuit that has position information corresponding to each sensor and stores an electric signal from each sensor. (4) The contact-type image reading device according to (3), further comprising a circuit for converting an electric signal from the sensor into an analog signal, and using a digital memory as a storage circuit. (5) The contact type image reading of (3) or (4), wherein the electric signals from the two or more sensors are stored in the storage circuit, and the stored values of the electric signals from the two or more sensors are calculated by the arithmetic circuit. apparatus.

【0013】(6)透明な平面基板上に縦横に配置され
た複数個の光電変換動作を行うセンサと、該センサから
の電気信号を演算する演算回路とを備え、前記平面基板
のセンサが配置された平面とは反対側の平面に原稿を直
接接触させ、原稿画素からの光を前記センサで受けると
ともに、センサからの電気信号を前記演算回路で演算し
て原稿画面を再現することを特徴とする密着型画像取込
装置。 (7)平面基板の厚みが隣接するセンサ間の距離の2倍
以上である(6)の密着型画像取込装置。 (8)各センサに対応した位置情報を持ち、かつ各セン
サからの電気信号を記憶する記憶回路を有する(6)又
は(7)の密着型画像読取装置。 (9)センサからの電気信号をアナログ−デジタル変換
する回路を有するとともに、記憶回路としてデジタルメ
モリを使用した(8)の密着型画像読取装置。 (10)2つ以上のセンサからの電気信号を記憶回路で
記憶し、この2つ以上のセンサからの電気信号の記憶値
を演算回路で演算する(8)又は(9)の密着型画像読
取装置。
(6) A plurality of sensors for performing a photoelectric conversion operation arranged vertically and horizontally on a transparent flat substrate, and an arithmetic circuit for calculating an electric signal from the sensor are provided. The original is brought into direct contact with the plane opposite to the plane on which the light is received, the light from the original pixels is received by the sensor, and an electric signal from the sensor is calculated by the arithmetic circuit to reproduce the original screen. Contact image capture device. (7) The contact type image capturing device according to (6), wherein the thickness of the flat substrate is at least twice the distance between adjacent sensors. (8) The contact type image reading apparatus according to (6) or (7), which has a storage circuit that has position information corresponding to each sensor and stores an electric signal from each sensor. (9) The contact type image reading apparatus according to (8), further comprising a circuit for converting an electric signal from the sensor into an analog signal, and using a digital memory as a storage circuit. (10) The contact type image reading of (8) or (9), wherein the electrical signals from the two or more sensors are stored in the storage circuit, and the stored values of the electrical signals from the two or more sensors are calculated by the arithmetic circuit. apparatus.

【0014】本発明の密着型画像読取装置は、屈折率を
利用した光学的なレンズを使用することなく、センサか
らのデータを演算で解析して原稿画面を再現するもの
で、これにより小型化を図るとともに、大幅なコスト低
減を可能にし、さらに機械的な加工精度から生じる解像
度の制限を解消しようとするものである。
The contact type image reading apparatus of the present invention reproduces a document screen by analyzing data from a sensor by calculation without using an optical lens utilizing a refractive index, thereby reducing the size of the original screen. In addition to the above, it is intended to significantly reduce the cost and eliminate the limitation of the resolution caused by the mechanical processing accuracy.

【0015】すなわち、一般的な密着型画像読取装置
は、図6に示したように、光学系のレンズを用いて原稿
からの光が光電変換素子(以下単にセンサという)の受
光面で焦点を結ぶようにしてセンサで画像からの光を受
け、さらにこのセンサによって光電変換を行い、電圧あ
るいは電流の形で読み取り用ICで電気信号を受けて、
原稿の情報を読み取る。この場合、原稿からの情報は、
位置的にはセンサと原稿面上の画素とが一対一の関係に
なっている。
That is, in a general contact type image reading apparatus, as shown in FIG. 6, light from a document is focused on a light receiving surface of a photoelectric conversion element (hereinafter simply referred to as a sensor) using an optical lens. The sensor receives light from the image as if tied, further performs photoelectric conversion with this sensor, receives an electric signal with a reading IC in the form of voltage or current,
Read the information on the manuscript. In this case, the information from the manuscript
In terms of position, the sensor and the pixel on the document surface have a one-to-one relationship.

【0016】本発明では、図1に示すように、透明な平
面基板(以下単に透明基板という)10上に複数個のセ
ンサ(光電変換素子)12を直線状に配置した構造のイ
メージセンサ素子14を採用し、該透明基板10のセン
サ12が配置された平面とは反対側の平面に原稿16を
直接接触させるようにしており、レンズは使用していな
い。ただし、原稿の画像を取り込むために、図2及び図
3に示すようにセンサからの電気信号を演算する演算回
路を設け、原稿画面を演算により再現する処理を行って
いる。
In the present invention, as shown in FIG. 1, an image sensor element 14 having a structure in which a plurality of sensors (photoelectric conversion elements) 12 are linearly arranged on a transparent flat substrate (hereinafter simply referred to as a transparent substrate) 10. Is adopted, and the original 16 is brought into direct contact with the plane of the transparent substrate 10 opposite to the plane on which the sensor 12 is arranged, and no lens is used. However, in order to capture the image of the document, a calculation circuit for calculating the electric signal from the sensor is provided as shown in FIGS. 2 and 3, and the process of reproducing the document screen by calculation is performed.

【0017】すなわち、本発明は、透明基板上に複数個
のセンサを直線状に配置し、その透明基板のセンサが配
置された平面とは反対側の平面に原稿を直接接触させる
ことにより、前記第1の問題点である、レンズを使用す
る場合には達成が困難なイメージセンサ素子の小型化・
薄型化を容易に実現できる構造としている。
That is, according to the present invention, a plurality of sensors are linearly arranged on a transparent substrate, and the original is brought into direct contact with a plane of the transparent substrate opposite to the plane on which the sensors are arranged. The first problem is the miniaturization of the image sensor element, which is difficult to achieve when using a lens.
It has a structure that can be easily thinned.

【0018】また、センサを配置する透明基板として、
隣接するセンサ間の距離の2倍以上の厚みを有するもの
を用いることにより、単位画素からの光が複数のセンサ
に入射するようになることから、後段のメモリからのデ
ータの演算によって、解像度の異なる映像を再現するこ
とが可能になる。原稿の密着性が弱まった場合における
画像情報の弱体化についても、補正演算によりデータを
補うことができるようになる。さらに、上記透明基板の
厚みは、センサ部(透明基板画像読取装置の機械的な強
度を向上することにも寄与する。
Further, as a transparent substrate on which the sensor is arranged,
By using a sensor having a thickness of twice or more the distance between adjacent sensors, light from a unit pixel is incident on a plurality of sensors. Different images can be reproduced. With regard to the weakening of the image information when the adhesion of the document is weakened, the data can be supplemented by the correction operation. Further, the thickness of the transparent substrate also contributes to improving the mechanical strength of the sensor unit (transparent substrate image reading device).

【0019】また、各センサに対応した位置情報を持
ち、かつ各センサからの出力電気量を記憶する記憶回路
(メモリ)を設け、このメモリで複数のセンサから情報
を蓄えるとともに、少なくとも2つ以上のセンサからの
出力電気量の記憶値を演算処理して、原稿の画像データ
を再現することにより、小型でありながら、質の良い再
現画像情報を取得することを可能にしている。
Further, a storage circuit (memory) having position information corresponding to each sensor and storing the amount of electric power output from each sensor is provided, and the memory stores information from a plurality of sensors and at least two or more sensors. By calculating the stored value of the electric quantity output from the sensor and reproducing the image data of the original, it is possible to obtain high-quality reproduced image information in a small size.

【0020】また、センサの光電変換動作による出力電
気量をアナログ−デジタル変換する回路を設けることに
より、メモリとしてデジタルメモリを使用することが可
能になり、これによりデジタルコンピュータを用いた処
理によって画像情報を再現できるようにしている。
Further, by providing a circuit for performing analog-to-digital conversion of the output electric quantity by the photoelectric conversion operation of the sensor, it becomes possible to use a digital memory as a memory, whereby image information can be processed by a digital computer. That can be reproduced.

【0021】さらに、本発明の方式によれば、透明基板
上にセンサを縦横二次元に配置しても同様の効果を得る
ことが可能である。
Further, according to the method of the present invention, the same effect can be obtained even if the sensors are arranged two-dimensionally on the transparent substrate.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の密着型画像取込装置で
は、図1に示すように、各々のセンサ12は透明基板1
0上に配置されており、この透明基板10と原稿16と
を密着させて使用する。ここで、センサにより光電変換
された電気信号は、センサの配置を特定した形で取り出
されるようになっている。そして、各センサからの電気
信号は、図2に示すように、スイッチを介して接続され
たA/D変換器を介してメモリに取り込まれる。あるい
は、図3のように、高速化のためには予め複数のA/D
変換器を用いてA/D変換した後にスイッチで切り換え
てメモリに記憶される。いずれの場合も、センサからの
電気信号を演算可能な形にして演算回路に送り出し、演
算回路における演算によって元の原稿面上の情報を再現
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a contact type image capturing apparatus according to the present invention, as shown in FIG.
The transparent substrate 10 and the document 16 are used in close contact with each other. Here, the electric signal photoelectrically converted by the sensor is extracted in a form in which the arrangement of the sensor is specified. Then, as shown in FIG. 2, the electric signal from each sensor is taken into the memory via an A / D converter connected via a switch. Alternatively, as shown in FIG. 3, a plurality of A / D
After A / D conversion using a converter, the data is switched by a switch and stored in a memory. In any case, the electric signal from the sensor is sent to the arithmetic circuit in a form that can be operated, and the information on the original document surface is reproduced by the operation in the arithmetic circuit.

【0023】ここで重要なことは、メモリ上のデータか
ら演算を行う算出式の設定によって取り込む画像の解像
度を決定できることであり、これにより演算方式の設定
次第で解像度を変更できるなど、ソフトウエアの対応に
より画像取込装置としての性能やアプリケーションの拡
大を期待することができる。これは、従来方式のセンサ
回路では、センサの機械的な加工精度により取り込み画
像の解像度が決定されていたのと大いに状況が異なる。
What is important here is that the resolution of an image to be captured can be determined by setting a calculation formula for performing a calculation from the data in the memory, and thereby the resolution can be changed depending on the setting of the calculation method. It is expected that the performance and application of the image capturing device will be expanded by the correspondence. This situation is very different from the case where the resolution of the captured image is determined by the mechanical processing accuracy of the sensor in the conventional sensor circuit.

【0024】また、本発明の密着型画像取込装置は、ハ
ードウエア面では、センサ自身の性能やA/D変換の分
解能の向上などのハードウエア面の性能向上により、大
きく性能を変化あるいは向上させることができるだけで
なく、演算方式を決定するソフトウエア面から性能を大
きく変えることができ、ハードウエアの変更を伴わず
に、演算プロセッサの開発に応じて演算プロセッサが扱
えるソフトウエアの処理能力を向上させることにより、
画像取込能力を改良していくことができる構成となって
いる。
Further, in the contact type image capturing apparatus of the present invention, the performance is greatly changed or improved by improving the performance of the hardware itself such as the performance of the sensor itself and the resolution of A / D conversion. In addition to being able to change the processing method, the performance can be greatly changed in terms of the software that determines the calculation method, and the processing capacity of the software that can be handled by the calculation processor according to the development of the calculation processor without changing the hardware. By improving
The configuration is such that the image capturing capability can be improved.

【0025】ここで、本発明の密着型画像取込装置の概
念的な構造を図4を参照して説明する。図4において、
s1〜s8はそれぞれ透明基板10上に直線状に配置さ
れたセンサ、p1〜p4は原稿上の単位画素を示す。こ
こで、透明基板の原稿と接する面は、透明基板内部方向
に対して散乱光となるような表面処理が施されている。
また、図示していないが、本発明の密着型画像取込装置
ではセンサ面側に配置された光源から原稿照明用の光が
発せられ、この光はセンサの間を通って透明基板中を進
み、原稿面を照明する。
Here, the conceptual structure of the contact type image capturing device of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG.
s1 to s8 indicate sensors linearly arranged on the transparent substrate 10, respectively, and p1 to p4 indicate unit pixels on the document. Here, the surface of the transparent substrate that is in contact with the document is subjected to a surface treatment so as to generate scattered light in the direction inside the transparent substrate.
Although not shown, in the contact type image capturing apparatus of the present invention, light for document illumination is emitted from a light source disposed on the sensor surface side, and this light travels through the transparent substrate through the space between the sensors. Illuminate the original surface.

【0026】上記光を原稿面に存在する原稿画素p1〜
p4が受けると、この光は画素の持つ明るさに比例した
反射光となり、さらに透明基板の表面で散乱光となった
後、透明基板中を直進してセンサに到達する。ここで、
p1とp4の図面上において外側の部分(p1に対して
左側、p4に対して右側)は、遮光(光が透明基板に入
射しない)した構造になっているものと考える。このと
き各画素に入射した光は、画素からセンサまでの透明基
板中を直進する経路により、各画素の発した光の量に対
してa1〜a5の係数が係った光量でそれぞれのセンサ
に入射する。透明基板の屈折率は通常1より大きいか
ら、各画素からの光がセンサを配した面から出る面積
は、その基板の厚みと屈折率により決定される。ある画
素から発した光は、この範囲にあるセンサに入射して、
入射光の強度に応じた電気信号を発生する。
The light is applied to original pixels p1 to p1 existing on the original surface.
When p4 is received, this light becomes reflected light in proportion to the brightness of the pixel, and further becomes scattered light on the surface of the transparent substrate, and then travels straight through the transparent substrate to reach the sensor. here,
It is considered that the outer portions (left side with respect to p1 and right side with respect to p4) of the drawings of p1 and p4 have a light-shielded (light does not enter the transparent substrate) structure. At this time, the light incident on each pixel is applied to each sensor by a light amount in which a coefficient of a1 to a5 is related to the amount of light emitted from each pixel by a straight path in the transparent substrate from the pixel to the sensor. Incident. Since the refractive index of a transparent substrate is usually greater than 1, the area where light from each pixel exits from the surface on which the sensor is disposed is determined by the thickness and the refractive index of the substrate. Light emitted from a certain pixel enters a sensor in this range,
An electric signal corresponding to the intensity of the incident light is generated.

【0027】上記構造図で、p1からの光の入射範囲が
s1〜s5に限定されるとすると、それぞれのセンサへ
のp1からの光の入射量は、 s1=a1*p1 となる。つまり、s1での入射光は、屈折率の関係か
ら、画素p1からの入射光のみとなり、原稿面p1の光
の量が算出できることになる。
In the above structural diagram, if the range of incidence of light from p1 is limited to s1 to s5, the amount of incidence of light from p1 on each sensor is s1 = a1 * p1. In other words, the incident light at s1 is only the incident light from the pixel p1 due to the relationship of the refractive index, and the amount of light on the document surface p1 can be calculated.

【0028】同様にs4では、画素p1〜p4から光が
入射するから、 s4=a4*p1+a3*p2+a2*p3+a1*p
4 で表すことができる。つまり、s4では画素p1〜p4
の全ての光が入射することになるので、s1のときのよ
うに単一のセンサからの電気信号量によって原稿面の光
の量を算出することはできなくなる。
Similarly, in s4, light enters from the pixels p1 to p4, so that s4 = a4 * p1 + a3 * p2 + a2 * p3 + a1 * p
4 can be represented. That is, in s4, the pixels p1 to p4
Is incident, so that the amount of light on the document surface cannot be calculated from the amount of electric signal from a single sensor as in the case of s1.

【0029】しかし、上記原稿からの光の量とセンサと
の関係を全て書き出すと、各センサへの入射光量と原稿
面の光の量との関係は、それぞれのセンサに対して、 s1=a1*p1 s2=a2*p1+a1*p2 s3=a3*p1+a2*p2+a1*p1 s4=a4*p1+a3*p2+a2*p3+a1*p
4 s5=a5*p1+a4*p2+a3*p3+a2*p
4 s6=a5*p2+a4*p3+a3*p4 s7=a5*p3+a4*p4 s8=a5*p5 となり、ここでs1〜s8は測定を行うことにより既知
な値となるから、原稿面の画素からの光の量は、画素に
対するセンサの位置関係で決まる係数a1〜a5が既知
であれば、上記の式から必要な4つの式を用ることによ
り、理論的にp1〜p4を計算により特定することがで
きる。
However, when the relationship between the amount of light from the document and the sensor is completely written out, the relationship between the amount of light incident on each sensor and the amount of light on the document surface is as follows: s1 = a1 * P1 s2 = a2 * p1 + a1 * p2 s3 = a3 * p1 + a2 * p2 + a1 * p1 s4 = a4 * p1 + a3 * p2 + a2 * p3 + a1 * p
4 s5 = a5 * p1 + a4 * p2 + a3 * p3 + a2 * p
4 s6 = a5 * p2 + a4 * p3 + a3 * p4 s7 = a5 * p3 + a4 * p4 s8 = a5 * p5 Here, s1 to s8 become known values by performing measurement, so that light from pixels on the document surface If the coefficients a1 to a5 determined by the positional relationship of the sensor with respect to the pixel are known, p1 to p4 can be theoretically specified by calculation by using the necessary four equations from the above equations. .

【0030】ところで、係数a1〜a5は原稿面に既知
のパターンを形成したものを用いて測定を行うことによ
り、同様に算出することができる。また、これら係数a
1〜a5は、原稿面の場所によらず、構造的に原稿面の
画素とセンサとの位置関係により決定される。つまり、
いったん既知の原稿パターンで測定し、上記の式から算
出して得た係数は、未知の原稿パターンの原稿面情報を
再現するための係数として使用することができる。ま
た、光学的に対称性を保てる構造をとれば、それぞれ対
象な位置関係にあるa1とa5、及びa2とa4は同じ
値になることが期待できるから、これら係数a1〜a5
は比較的高い精度で求めることが可能になる。
Incidentally, the coefficients a1 to a5 can be calculated in the same manner by performing measurement using a known pattern formed on the document surface. In addition, these coefficients a
1 to a5 are structurally determined by the positional relationship between the pixels on the document surface and the sensor, regardless of the location on the document surface. That is,
The coefficient measured once using a known document pattern and calculated from the above equation can be used as a coefficient for reproducing document surface information of an unknown document pattern. Further, if a structure capable of maintaining optical symmetry is adopted, it can be expected that a1 and a5 and a2 and a4, which are symmetrical with respect to each other, have the same value.
Can be determined with relatively high accuracy.

【0031】また、この場合に、原稿面の画素の密度
は、設定する式の立て方によって変更が可能であるか
ら、読取の解像度を演算の処理方法によって変更するこ
とが可能になる。つまり、前記式において画素p1とp
2を一つの画素として式を立てたものを使えば、解像度
が半分のデータとして原稿情報を再現できることにな
る。この場合には、計算で解かなければならない演算が
短縮できるから、処理速度の向上に繋がることになる。
In this case, since the density of the pixels on the document surface can be changed by setting the formula to be set, the reading resolution can be changed by the processing method of the calculation. That is, the pixels p1 and p
If an equation is used with 2 as one pixel, the document information can be reproduced as data with half the resolution. In this case, the operation that must be solved by calculation can be reduced, which leads to an improvement in processing speed.

【0032】また、逆に、想定する原稿画素数を増やし
た場合には、演算時間が増えるが、同一のセンサを用い
たままで、より高解像度の原稿情報を再現できるように
なる。すなわち、実際の密着型画像取込装置の製造で
は、その製造方法から来る高精細化の制限から、センサ
の配置密度は制限を受けることになり、画素と一対一の
関係にあるレンズ付きの密着型画像取込装置や従来の完
全密着型画像読取装置では、読取解像度が限定されてし
まうことになる。これに対して、本発明の密着型画像取
込装置では、解像度は主に画像情報を再現する演算処理
の能力により変化するので、同じ構造のセンサを用いた
まま、用途に応じた解像度の原稿情報を再現することが
可能になる。近年の演算装置の能力向上によれば、その
性能は時間とともに向上させることができることにな
り、構造面での大幅なコストダウンとともに、将来的な
性能向上がソフトウエアの開発によって可能となること
など得られるメリットは非常に大きい。
Conversely, when the assumed number of original pixels is increased, the calculation time increases, but higher-resolution original information can be reproduced while using the same sensor. That is, in the actual manufacturing of the contact type image capturing device, the arrangement density of the sensors is limited due to the limitation of high definition coming from the manufacturing method. In the case of a type image capturing device and a conventional complete contact type image reading device, the reading resolution is limited. On the other hand, in the contact type image capturing apparatus of the present invention, since the resolution changes mainly due to the ability of the arithmetic processing for reproducing the image information, the original having the resolution according to the application is used while using the sensor having the same structure. The information can be reproduced. According to the recent improvement in the performance of computing devices, its performance can be improved over time, and in addition to significant structural cost reductions, future performance improvements will be possible through the development of software. The benefits obtained are huge.

【0033】したがって、上記実施例の密着型画像取込
装置によれば、下記の利点を得ることができる。 レンズを使用しないので、レンズの持つ焦点距離によ
って決まる光路を確保するための空間距離を必要としな
い。そのため、センサと原稿との距離を原理的に必要と
しなくなり、イメージセンサ素子の小型化・薄型化を容
易に実現できる。
Therefore, according to the contact type image capturing apparatus of the above embodiment, the following advantages can be obtained. Since no lens is used, there is no need for a spatial distance for securing an optical path determined by the focal length of the lens. Therefore, the distance between the sensor and the document is not required in principle, and the size and thickness of the image sensor element can be easily reduced.

【0034】透明基板の厚みを画素間隔に比べて2倍
以上とることによって、イメージセンサ素子の強度を確
保するための厚みを得ることができるとともに、原稿面
からの反射光の経路が長くなり、隣接するセンサへの入
射が確保できるようになる。すなわち、透明基板の厚み
を増すと、従来の密着方式ではセンサの位置情報がその
まま原稿の位置に対応するようになっているため、焦点
がぼけて解像度が落ちるという欠点になるが、本発明で
は、原稿の情報は複数のセンサの変換データを演算して
その位置と反射光量を算出する方式を採用しているため
問題はない。この状態で、原稿からの反射光は、各セン
サに対してその距離に対応して一定の係数を持った光量
が入射することになる。この係数は、センサの間隔や透
明基板の厚みなどの構造上から一義的に決定されること
になる。この係数を使用すれば、各センサの入射光量に
より、原稿面の反射光の強度が算出できることになる。
また、この係数は、既知の画像データにより補正をかけ
ることができるので、より鮮明な画像取込のために有効
になってくる。
By making the thickness of the transparent substrate at least twice as large as the pixel interval, a thickness for securing the strength of the image sensor element can be obtained, and the path of the reflected light from the document surface becomes longer. This makes it possible to ensure incidence on adjacent sensors. That is, when the thickness of the transparent substrate is increased, in the conventional contact method, since the position information of the sensor directly corresponds to the position of the document, there is a disadvantage that the resolution is reduced due to defocus, but in the present invention, There is no problem because the information of the document employs a method of calculating conversion data of a plurality of sensors and calculating the position and the amount of reflected light. In this state, the reflected light from the document is incident on each sensor with a light amount having a constant coefficient corresponding to the distance. This coefficient is uniquely determined based on the structure such as the interval between the sensors and the thickness of the transparent substrate. If this coefficient is used, the intensity of the reflected light from the document surface can be calculated from the amount of incident light of each sensor.
In addition, since this coefficient can be corrected using known image data, it becomes effective for clearer image capture.

【0035】各センサからの電気量に対応するデータ
を記憶することにより、画像データの演算によって原稿
情報を再現するための情報の確保が可能になっている。
また、アナログ−デジタル変換を行うことにより、記憶
回路にデジタルメモリが使用できるため、安価に装置を
構成できることになる。
By storing data corresponding to the amount of electricity from each sensor, it is possible to secure information for reproducing document information by calculating image data.
Further, by performing the analog-digital conversion, a digital memory can be used for the storage circuit, so that the device can be configured at low cost.

【0036】記憶回路の情報を利用し、上記したよう
に係数を使用して行列式を解くことによって、原稿の位
置毎に反射光の量を算出できることになり、原稿面にあ
った情報を再現できるようになる。この演算は最低2つ
以上の記憶情報があれば実行できることになり、使用す
る行列の規模と、記憶情報の使用数を変えることによっ
て、必要な解像度を得ることが可能となる。
By using the information in the storage circuit and solving the determinant using the coefficients as described above, the amount of reflected light can be calculated for each position of the document, and the information on the document surface can be reproduced. become able to. This operation can be performed if there is at least two or more pieces of storage information, and a necessary resolution can be obtained by changing the size of a matrix to be used and the number of pieces of storage information used.

【0037】以上の説明では、センサが一次元に配置さ
れている密着型画像取込装置について説明しているが、
この方式は、二次元に配置しても同様の効果が得られる
ことから、図5に示すような構成の実施例も可能であ
る。この場合には、演算回路の能力が飛躍的に向上する
必要があるが、近年の演算装置(CPU)の処理速度の
向上からすれば、近い将来には十分に実用可能なレベル
の演算速度が実現できるものと考えられる。この場合に
は、処理回路の構成によっては、ある程度の遠近感を再
現する三次元画像の取込も可能になることから、完全な
密着である必要はなくなる。ただし、センサ、基本的な
A/D変換回路、メモリ、演算回路の構成は同一であ
り、センサが一次元に配置されている実施例の発明と同
様な考え方に立った処理が可能になる。
In the above description, the contact type image capturing device in which the sensors are arranged one-dimensionally has been described.
In this method, the same effect can be obtained even if the arrangement is performed two-dimensionally. Therefore, an embodiment having a configuration as shown in FIG. 5 is also possible. In this case, it is necessary to dramatically improve the performance of the arithmetic circuit. However, in view of the recent increase in the processing speed of the arithmetic unit (CPU), a sufficiently practical arithmetic speed will be achieved in the near future. It can be realized. In this case, depending on the configuration of the processing circuit, it is possible to capture a three-dimensional image that reproduces a certain degree of perspective. However, the configuration of the sensor, the basic A / D conversion circuit, the memory, and the arithmetic circuit are the same, and processing based on the same concept as the invention of the embodiment in which the sensors are arranged one-dimensionally becomes possible.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明の密着型画像読取
装置は、高価なレンズを使用せずに、また信頼性を犠牲
にすることなく、装置の小型化と読取画像の解像度の向
上を実現している。
As described above, the contact-type image reading apparatus of the present invention can be downsized and the resolution of the read image can be improved without using an expensive lens and without sacrificing reliability. Has been realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る密着型画像読取装置のイメージセ
ンサ素子の一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an image sensor element of a contact type image reading apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る密着型画像読取装置の一例を示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a contact image reading apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係る密着型画像読取装置の一例を示す
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a contact image reading apparatus according to the present invention.

【図4】本発明に係る密着型画像取込装置の概念的な構
造を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a conceptual structure of a contact type image capturing device according to the present invention.

【図5】本発明に係る密着型画像読取装置の一例を示す
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a contact type image reading apparatus according to the present invention.

【図6】従来の密着型画像読取装置の一例を示す概略図
である。
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a conventional contact image reading apparatus.

【図7】従来の密着型画像読取装置の一例を示す概略図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional contact image reading apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 透明基板 12 センサ 14 イメージセンサ素子 16 原稿 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transparent board 12 Sensor 14 Image sensor element 16 Original

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明な平面基板上に直線状に配置された
複数個の光電変換動作を行うセンサと、該センサからの
電気信号を演算する演算回路とを備え、前記平面基板の
センサが配置された平面とは反対側の平面に原稿を直接
接触させ、原稿画素からの光を前記センサで受けるとと
もに、センサからの電気信号を前記演算回路で演算して
原稿画面を再現することを特徴とする密着型画像取込装
置。
1. A sensor comprising: a plurality of sensors for performing a photoelectric conversion operation linearly arranged on a transparent flat substrate; and an arithmetic circuit for calculating an electric signal from the sensor, wherein the sensors on the flat substrate are arranged. The original is brought into direct contact with the plane opposite to the plane on which the light is received, the light from the original pixels is received by the sensor, and an electric signal from the sensor is calculated by the arithmetic circuit to reproduce the original screen. Contact image capture device.
【請求項2】 平面基板の厚みが隣接するセンサ間の距
離の2倍以上である請求項1に記載の密着型画像取込装
置。
2. The contact type image capturing device according to claim 1, wherein the thickness of the planar substrate is at least twice the distance between adjacent sensors.
【請求項3】 各センサに対応した位置情報を持ち、か
つ各センサからの電気信号を記憶する記憶回路を有する
請求項1又は2に記載の密着型画像読取装置。
3. The contact-type image reading device according to claim 1, further comprising a storage circuit having position information corresponding to each sensor and storing an electric signal from each sensor.
【請求項4】 センサからの電気信号をアナログ−デジ
タル変換する回路を有するとともに、記憶回路としてデ
ジタルメモリを使用した請求項3に記載の密着型画像読
取装置。
4. The contact type image reading apparatus according to claim 3, further comprising a circuit for converting an electric signal from the sensor into an analog signal and a digital signal, and using a digital memory as a storage circuit.
【請求項5】 2つ以上のセンサからの電気信号を記憶
回路で記憶し、この2つ以上のセンサからの電気信号の
記憶値を演算回路で演算する請求項3又は4に記載の密
着型画像読取装置。
5. The close contact type according to claim 3, wherein electric signals from two or more sensors are stored in a storage circuit, and a storage value of the electric signals from the two or more sensors is calculated by an arithmetic circuit. Image reading device.
【請求項6】 透明な平面基板上に縦横に配置された複
数個の光電変換動作を行うセンサと、該センサからの電
気信号を演算する演算回路とを備え、前記平面基板のセ
ンサが配置された平面とは反対側の平面に原稿を直接接
触させ、原稿画素からの光を前記センサで受けるととも
に、センサからの電気信号を前記演算回路で演算して原
稿画面を再現することを特徴とする密着型画像取込装
置。
6. A sensor comprising a plurality of sensors for performing a photoelectric conversion operation, which are arranged vertically and horizontally on a transparent flat substrate, and an arithmetic circuit for calculating an electric signal from the sensors, wherein the sensors of the flat substrate are arranged. The original is brought into direct contact with a flat surface opposite to the flat surface, light from the original pixels is received by the sensor, and an electric signal from the sensor is calculated by the arithmetic circuit to reproduce the original screen. Contact type image capture device.
【請求項7】 平面基板の厚みが隣接するセンサ間の距
離の2倍以上である請求項6に記載の密着型画像取込装
置。
7. The contact type image capturing device according to claim 6, wherein the thickness of the flat substrate is at least twice the distance between adjacent sensors.
【請求項8】 各センサに対応した位置情報を持ち、か
つ各センサからの電気信号を記憶する記憶回路を有する
請求項6又は7に記載の密着型画像読取装置。
8. The contact type image reading device according to claim 6, further comprising a storage circuit having position information corresponding to each sensor and storing an electric signal from each sensor.
【請求項9】 センサからの電気信号をアナログ−デジ
タル変換する回路を有するとともに、記憶回路としてデ
ジタルメモリを使用した請求項8に記載の密着型画像読
取装置。
9. The contact type image reading apparatus according to claim 8, further comprising a circuit for converting an electric signal from the sensor into an analog signal, and using a digital memory as a storage circuit.
【請求項10】 2つ以上のセンサからの電気信号を記
憶回路で記憶し、この2つ以上のセンサからの電気信号
の記憶値を演算回路で演算する請求項8又は9に記載の
密着型画像読取装置。
10. The close contact type according to claim 8, wherein electric signals from two or more sensors are stored in a storage circuit, and a storage value of the electric signals from the two or more sensors is calculated by an arithmetic circuit. Image reading device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8526065B2 (en) 2010-04-13 2013-09-03 Pfu Limited Contact-type image reading apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8526065B2 (en) 2010-04-13 2013-09-03 Pfu Limited Contact-type image reading apparatus

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