JP2004221729A - Close contact type image sensor and close contact type image reader using the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は密着型イメージセンサ及びそれを用いた密着型画像読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
原稿を読み取るためのイメージセンサとして、原稿に密着しながら読み取る密着型イメージセンサが知られている。こうした密着型イメージセンサの中には、導光体の長手方向の端部にR(赤)、G(緑)、B(青)の3色のLEDを一色について一つづつ配置し、LEDの光を導光体で長手方向に導光し、所定方向に照射することで原稿を照射するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。LEDを用いると、蛍光灯を用いる場合に比べて体格及び消費電力を小さくできる。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−196820号公報(段落0007、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、LEDは発光する光の輝度が蛍光灯に比べて小さく、従来の密着型イメージセンサはLEDを一色について一つ配置するため、高解像度で原稿を読み取るときのように大きな輝度の光が要求される場合、読み取りに必要な輝度の光が得られないという問題がある。輝度が小さいと信号対ノイズ(S/N)比が低下してディジタル画像データの画質が劣化する。ここでS/N比とは信号と雑音のレベル比で、信号の品質を表す数値である。この数値が低いほど光の輝度が小さく、画像信号に含まれる雑音が多い状態となる。また、輝度が小さいとディジタル画像データにおいて原稿の浮き上がりによる影が顕著になる。
【0005】
本発明は、かかる問題に鑑みて創作されたものであって、小型及び低消費電力で、且つS/N比が良好な密着型イメージセンサ及びそれを用いた密着型画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る密着型イメージセンサは、特定色の光を発光するLEDを一色について複数有する光源部と、光源部が発光した光を当該導光体の長手方向に導光し所定方向に放射して原稿を照射する導光体と、原稿の光学象を結像させる結像光学系と、結像された原稿の光学像を画像信号に変換する変換手段と、を備え、LEDは導光体の長手方向の端部に配置されることを特徴とする。LEDは体格及び消費電力が小さいため、密着型イメージセンサを小型及び低消費電力にできる。また、この密着型イメージセンサによると、一色についてLEDを複数有するため、一色についてLEDを一つしか有しない場合に比べて原稿を明るく照射でき、S/N比を良好にできる。
【0007】
更に、本発明に係る密着型イメージセンサは、LEDは導光体の長手方向の両端部に配置されることを特徴とする。両端部に配置すると、いずれか一方の端部にのみ配置する場合に比べて原稿をより均一に照射することができる。
更に、本発明に係る密着型画像読み取り装置は、請求項1又は2に記載の密着型イメージセンサと、密着型イメージセンサで変換された画像信号をディジタル画像データに変換する画像処理手段と、を備えることを特徴とする。請求項1又は2に記載の密着型イメージセンサを備えるため、密着型画像読み取り装置を小型及び低消費電力にでき、且つS/N比を良好にできる。
【0008】
更に、本発明に係る密着型画像読み取り装置は、画像処理手段で変換されたディジタル画像データに基づいて原稿の画質を判定し、判定した画質に応じて、光源部が発光する光の輝度を変化させる光源制御手段を更に備えることを特徴とする。ここで輝度とは、発光面上、受光面上又は光の伝搬経路の断面上のある点における、その点を含む微小面を通り、ある方向へ向かう光束の、その方向に垂直な面への単位正射影面積当たり、単位立体角当たりの割合のことをいう。この密着型画像読み取り装置によると、画質に応じた輝度の光を原稿に照射できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を複数の実施例に基づいて説明する。
(第一実施例)
図1(A)は、本発明の一実施例に係る密着型イメージセンサとしてのCIS(Contact Image Sensor)1の斜視図であり、図1(B)はCIS1の側面図である。CIS1は、光源部11、導光体12、導光体カバー13、ロッドレンズアレイ14、及びリニアイメージセンサ15を備える。
【0010】
光源部11は、特定色の光を発光するLED(発光ダイオード)を光源として備える。光源部11はカラー画像を読み取り可能とするため赤色(R)の光を発光するLED11r、緑色(G)の光を発光するLED11g、及び青色(B)の光を発光するLED11bを有し、更に一つの色についてLEDを複数有している。例えば本実施例の光源部11は赤色LED11rを2つ、緑色LED11gを2つ、及び青色LED11bを2つ有している。図示するように、各LEDは導光体12の長手方向Yの一方の端面12a側に、当該LEDが発光した光が端面12aから導光体12に入射するよう位置決めされて取り付けられる。すなわちLEDは導光体12の長手方向の端部に配置される。
【0011】
導光体12は、ガラスなどの光透過部材で形成される。導光体12には拡散面12b(図2参照)及び射出面12cが形成されている。拡散面12bは波状に形成されている。射出面12cは導光体12において導光体カバー13の開口部に形成される。射出面12cはレンズ形状に形成され、拡散面12bで散乱された光の一部を、原稿の図1(B)において点Pを通り紙面に垂直な走査線上に位置する部分を照射する方向に放出する。これにより光が所定方向に放射され原稿が照射される。射出面12cをレンズ形状にすると、レンズ形状にしない場合に比べて原稿の走査線上の部分をより明るく照らすことができる。
【0012】
尚、本実施例ではLEDを導光体12の長手方向の一方の端面12側のみに配置するが、いくつかのLEDを他方の端面12d側に配置してもよい。すなわち、LEDは導光体12の長手方向Yの両端部に配置してもよい。具体的には例えば、LED11r、11g及び11bを一つづつ端面12a側に配置し、残りの各一つのLED11r、11g及び11bを端面12d側に配置してもよい。LEDを両端部に配置すると、いずれか一方の端部にのみ配置する場合に比べて原稿をより均一に照射できる。
【0013】
また、導光体には、LEDが配置された端面12aから長手方向に離れるにつれて導光体の断面積が小さくなるようテーパー面を形成してもよい。テーパー面を形成すると、導光体の長手方向全域に亘ってより均一な輝度の光を原稿に照射できる。
導光体カバー13は、光反射性の良い例えば白色の光不透過部材で形成され、空気層を介して導光体12の外側を覆うよう取り付けられている。導光体カバー13は導光体12から所定方向と異なる方向に漏れた光を導光体12中に再び戻す。導光体カバー13を取り付けると、光の利用効率を向上させることができる。
【0014】
結像光学系としてのロッドレンズアレイ14は、導光体12の長手方向Yに沿って一列に配列された複数の円柱形状のレンズ(ロッドレンズ)14aを有する。ロッドレンズ14aは後述する受光素子に一対一に対応して設けられる。ロッドレンズアレイ14は、原稿の走査線上の光学像をロッドレンズ14aによってリニアイメージセンサ15に原稿と等倍で結像する。
【0015】
変換手段としてのリニアイメージセンサ15は、ロッドレンズアレイ14に沿って直線状に配列された複数の受光素子、MOSトランジスタスイッチなどで構成される。リニアイメージセンサ15は、ロッドレンズアレイ14により結像される走査線上の光学像を走査し、その光学像の濃淡に相関する電気信号を出力する。これにより光学像を画像信号に変換する。リニアイメージセンサ15は、可視光、赤外光、紫外光等、所定の波長領域の光を光電変換して得られる電荷をフォトダイオード等の受光素子に一定時間蓄積し、受光素子ごとの受光量に応じた電気信号をMOSトランジスタスイッチを用いて出力する。
【0016】
次に、導光体12の作動について説明する。
図2は、光源部11が発光した光を導光体12の長手方向Yに導光し所定方向に放射して原稿を照射する様子を示す模式図である。光源部11のLEDが発光した光は導光体12の端面12aから導光体12の内部に入射し、内面反射を繰り返しながら導光体12の長手方向Yに導びかれる。導かれた光が拡散面12bに入射した場合、入射した光は拡散及び/又は反射されてその一部が射出面12cから放射される。図1(B)に示すように射出面12cから放射された光は原稿の主走査線上に位置する部分を照射し、原稿の主走査線上に位置する部分の光学像、すなわち一ライン分の光学像はロッドレンズアレイ14によりリニアイメージセンサ15に結像される。
【0017】
以上説明した本発明の第一実施例に係るCIS1によると、光源部11はLEDを光源として用いるため、CIS1を小型にでき、消費電力を低減できる。光源部11はR、G、Bの各色についてLEDをそれぞれ2つづつ有するため、一色についてLEDを一つしか有しない場合に比べて原稿を明るく照射できる。原稿を明るく照射できると、画像信号に含まれるノイズを低減できる。よってCIS1によると、小型及び低消費電力で、且つS/N比を良好にできる。
【0018】
(第二実施例)
図3は、本発明の一実施例に係る密着型画像読み取り装置としての所謂フラットベッド型のイメージスキャナ2を示す模式図であり、図4はイメージスキャナ2のブロック図である。尚、第一実施例と実質的に同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0019】
原稿台21は、概ね矩形のガラス板等の透明板で形成され、その盤面21aに写真、印刷文書等の原稿Mが載置される。
キャリッジ31は、CIS1を収容する。キャリッジ31は副走査駆動部26の図示しないベルトで牽引され、シャフト32に案内されて原稿台21の盤面21aと平行に移動し、CIS1を原稿台21の盤面21aと平行に運搬する。
【0020】
D/A変換部22は、複数のD/A変換器を備える。D/A変換部22は、制御部30からディジタル信号が出力されると当該ディジタル信号が表す大きさの出力電圧を光源部11に印加する。D/A変換部22については後に詳述する。主走査駆動部25は、リニアイメージセンサ15の駆動制御を行う回路であり、MOSトランジスタスイッチのオン/オフを制御し、受光素子に蓄積された電荷の読み取りを制御する回路である。
【0021】
副走査駆動部26は、キャリッジ31に係止されたベルト、このベルトを回転させるモータ及び歯車列、駆動回路等で構成されている。副走査駆動部26がキャリッジ31をベルトで牽引することで走査線がそれに垂直な方向(副走査方向)に移動するため、2次元画像の走査が可能となる。
画像処理手段としてのAFE(Analog Front End)部23は、アナログ信号処理部、A/D変換器等から構成される。アナログ信号処理部は、CIS1から出力されたアナログの画像信号に対して増幅、雑音低減処理等の信号処理を施して出力する。A/D変換器は、アナログ信号処理部から出力された画像信号を所定ビット長のディジタル表現のディジタル画像データに量子化して出力する。
【0022】
ディジタル画像処理部24は、AFE部23から出力されたディジタル画像データに対し、ガンマ補正、画素補間法による欠陥画素の補間、シェーディング補正、画像信号の鮮鋭化等の処理を行う。尚、ディジタル画像処理部24で施す上記各種の処理は、制御部30で実行するコンピュータプログラムによる処理に置き換えてもよい。ディジタル画像処理部24で各種の処理が施されたディジタル画像データは図示しないインタフェースを介してパーソナルコンピュータ(PC)等に転送される。
【0023】
制御部30は、CPU27、ROM28及びRAM29を備えている。CPU27はROM28に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、イメージスキャナの各部を制御する。ROM28はCPU27が実行するコンピュータプログラムや各種のデータを記憶しているメモリであり、RAM29はプログラムや各種のデータを一時的に記憶するメモリである。
【0024】
図5は、D/A変換部22及び光源部11を示すブロック図である。D/A変換部22はD/A変換器22r、22g及び22bを有している。D/A変換器は一色ごとに一つ設けられている。D/A変換器を一色ごとに一つ設けると、例えば同一色の光を発光する二つのLEDのうち一方だけに電圧を印加して輝度を抑えたり、あるいは印加可能な最大電圧の1/2の大きさの電圧を二つのLEDに印加して輝度を抑えたりするなど、光源部11が発光する光の輝度を色毎に制御できる。
【0025】
図6は、イメージスキャナ2が画像を読み取る処理の流れを示すフローチャートである。イメージスキャナ2は、原稿の読み取り(本スキャン)を実行する前に、仮読み取り(プレスキャン)を実行して画質を判定し、判定した画質に応じてLEDが発光する光の輝度を変化させて本スキャンを実行する。
S105では、制御部30は予め設定されている所定の大きさを表すディジタル信号をD/A変換部22に出力してLEDを点灯させると共に、副走査駆動部26を制御してキャリッジ31を所定の読み取り位置に移動させる。これにより原稿台21の盤面21a上に載置された原稿の一ライン分の光学像がリニアイメージセンサ15の受光素子に結像される。
【0026】
S110では、リニアイメージセンサ15は光学像を画像信号に変換し、AFE部23に出力する。
S115では、AFE部23は画像信号をディジタル画像データに変換してRAM29に格納する。
S120では、全ラインの読み取りが終了したか否かを判定し、終了していなければ制御部30は光源部11を制御して発光する光の色を順次切り換えつつキャリッジ31を一定速度で移動させ、S105〜S115の処理を繰り返し実行する。これにより原稿の光学像を表すディジタル画像データが取得される。終了していれば次のステップに進む。
【0027】
S125では、制御部30はRAM29に格納されたディジタル画像データに基づいて原稿の画質を判定する。具体的には例えば、画質としてコントラストを判定する。一般にディジタル画像データでは一画素の色はR、G、Bの256階調で表され、白色は(0、0、0)と表され、黒色は(255、255、255)と表される。通常、白黒の差のはっきりしたものをコントラストが高いと表現する。従って、例えばディジタル画像データを構成する画素について階調値の最大値と最小値とをR、G、B毎に求め、その差がR、G及びBの全てにおいて所定値以下であるときコントラストが低いと判定する。以上によりプレスキャンが終了する。
【0028】
S130では、プレスキャンでコントラストが低いと判定した場合、制御部30はLEDが発光する光の輝度を増大させるようプレスキャンのときより大きな値を表すディジタル信号を設定する。これにより本スキャンにおいて光源部11が発光する光の輝度を変化させる。尚、このときどの程度大きな値のディジタル信号を設定するかは設計事項であり、最大値と最小値との差の大きさに応じて設定してもよいし、一律に所定の大きさの値を設定してもよい。
【0029】
S135では、制御部30は設定された大きさのディジタル信号をD/A変換部22に出力して光源部11を点灯させつつS105〜S120と同じ処理を行うことによって本スキャンを行う。
S140では、ディジタル画像処理部24はRAM29に格納されたディジタル画像データに所定の処理を施し、処理を施したディジタル画像データを図示しないインタフェースを介して接続されているパーソナルコンピュータ(PC)に出力する。
【0030】
以上説明した本発明の第二実施例に係るイメージスキャナ2によると、CIS1を備えるため、密着型画像読み取り装置を小型及び低消費電力にでき、且つS/N比を良好にできる。
更に、イメージスキャナ2によると、原稿の画質に応じた輝度の光を原稿に照射できる。従って、例えば原稿が全体的に暗くても原稿における色の変化をより正確にディジタル画像データに反映できる。
【0031】
尚、本実施例では画像読み取り装置として、原稿台21に載置された原稿をCIS1を移動させて読み取るフラットベッド型のイメージスキャナを例に説明したが、CIS1を固定し、原稿を移動させて読み取る所謂シートフィード型のイメージスキャナであってもよい。
また、画像読み取り装置は、ファクシミリであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は密着型イメージセンサの斜視図であり、(B)は密着型イメージセンサの側面図である。
【図2】発光した光を長手方向に導光する様子を示す模式図である。
【図3】密着型画像読み取り装置を示す模式図である。
【図4】密着型画像読み取り装置を示すブロック図である。
【図5】光源制御手段及び光源部を示すブロック図である。
【図6】画像を読み取る処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 CIS(密着型イメージセンサ)、2 イメージスキャナ(密着型画像読み取り装置)、11 光源部、11r LED、11g LED、11b LED、12 導光体、14 ロッドレンズアレイ(結像光学系)、15 リニアイメージセンサ(変換手段)、22 D/A変換部(光源制御手段)、23 AFE部(画像処理手段)、30 制御部(光源制御手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a contact image sensor and a contact image reading device using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As an image sensor for reading a document, a contact image sensor that reads a document while closely contacting the document is known. In such a contact type image sensor, LEDs of three colors of R (red), G (green), and B (blue) are arranged one by one at one end of the light guide in the longitudinal direction, and one LED is provided. There is known a device in which light is guided in a longitudinal direction by a light guide and irradiated in a predetermined direction to irradiate a document (for example, see Patent Document 1). The use of LEDs can reduce the physique and power consumption compared to the case of using fluorescent lights.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-196820 (paragraph 0007, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, LEDs emit light at a lower brightness than fluorescent lamps, and conventional contact-type image sensors have one LED for each color, requiring high-brightness light, such as when reading a document at high resolution. In this case, there is a problem that light having a luminance required for reading cannot be obtained. If the luminance is low, the signal-to-noise (S / N) ratio decreases, and the image quality of digital image data deteriorates. Here, the S / N ratio is a level ratio between a signal and noise, and is a numerical value representing the quality of a signal. The lower the value, the lower the brightness of light and the more noise included in the image signal. Further, when the luminance is low, the shadow of the digital image data due to the lifting of the document becomes remarkable.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a contact image sensor which is small in size and low in power consumption and has a good S / N ratio, and a contact image reading device using the same. With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a contact-type image sensor according to the present invention includes a light source unit having a plurality of LEDs that emit light of a specific color for one color, and a device that guides light emitted by the light source unit in a longitudinal direction of the light guide. A light guide that emits light in a predetermined direction to irradiate the original, an imaging optical system that forms an optical image of the original, and a conversion unit that converts an optical image of the formed original into an image signal. And the LED is disposed at a longitudinal end of the light guide. Since the size and power consumption of the LED are small, the contact type image sensor can be reduced in size and power consumption. Further, according to this contact type image sensor, since a plurality of LEDs are provided for one color, the document can be illuminated brighter than in a case where only one LED is provided for one color, and the S / N ratio can be improved.
[0007]
Furthermore, the contact type image sensor according to the present invention is characterized in that the LEDs are arranged at both ends in the longitudinal direction of the light guide. When the document is arranged at both ends, the document can be more uniformly irradiated as compared with the case where the document is arranged at only one of the ends.
Furthermore, a contact-type image reading device according to the present invention includes: a contact-type image sensor according to
[0008]
Further, the contact type image reading apparatus according to the present invention determines the image quality of the document based on the digital image data converted by the image processing means, and changes the luminance of the light emitted from the light source unit according to the determined image quality. It is characterized by further comprising a light source control means for causing the light source to be controlled. Here, the luminance refers to a point on a light-emitting surface, a light-receiving surface, or a cross-section of a light propagation path, through a minute surface including the point, and passing a light beam in a certain direction to a surface perpendicular to the direction. The ratio per unit orthographic area per unit solid angle. According to this contact type image reading apparatus, it is possible to irradiate the original with light having a luminance corresponding to the image quality.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on a plurality of examples.
(First embodiment)
FIG. 1A is a perspective view of a contact image sensor (CIS) 1 as a contact image sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a side view of the
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
In this embodiment, the LEDs are arranged only on one
[0013]
Further, the light guide may be formed with a tapered surface so that the cross-sectional area of the light guide becomes smaller as the distance from the
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
Next, the operation of the
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which light emitted by the
[0017]
According to the
[0018]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a so-called flat-
[0019]
The document table 21 is formed of a transparent plate such as a substantially rectangular glass plate, and a document M such as a photograph or a printed document is placed on the
The
[0020]
The D /
[0021]
The
An AFE (Analog Front End)
[0022]
The digital
[0023]
The
[0024]
FIG. 5 is a block diagram illustrating the D /
[0025]
FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of a process in which the
In S105, the
[0026]
In S110, the
In S115, the
In S120, it is determined whether or not reading of all the lines has been completed. If not, the
[0027]
In S125, the
[0028]
In S130, when it is determined that the contrast is low in the pre-scan, the
[0029]
In S135, the
In S140, the digital
[0030]
According to the
Further, according to the
[0031]
In this embodiment, a flatbed type image scanner that reads a document placed on the document table 21 by moving the
Further, the image reading device may be a facsimile.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view of a contact image sensor, and FIG. 1B is a side view of the contact image sensor.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which emitted light is guided in a longitudinal direction.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a contact-type image reading device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a contact image reading apparatus.
FIG. 5 is a block diagram showing a light source control unit and a light source unit.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of a process of reading an image.
[Explanation of symbols]
Claims (4)
前記光源部が発光した光を当該導光体の長手方向に導光し所定方向に放射して原稿を照射する導光体と、
前記原稿の光学象を結像させる結像光学系と、
結像された前記原稿の光学像を画像信号に変換する変換手段と、
を備え、前記LEDは前記導光体の長手方向の端部に配置されることを特徴とする密着型イメージセンサ。A light source unit having a plurality of LEDs for one color that emit light of a specific color;
A light guide that irradiates a document by guiding the light emitted by the light source unit in the longitudinal direction of the light guide and radiating the light in a predetermined direction,
An imaging optical system for imaging the optical elephant of the original,
Conversion means for converting the formed optical image of the document into an image signal,
Wherein the LED is disposed at a longitudinal end of the light guide.
前記密着型イメージセンサで変換された画像信号をディジタル画像データに変換する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする密着型画像読み取り装置。A contact image sensor according to claim 1 or 2,
Image processing means for converting the image signal converted by the contact image sensor into digital image data,
A contact type image reading apparatus comprising:
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