JP2009086532A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示媒体の光導電体層を利用して表示画像の読取りを行なうことができる画像読取装置を提供する。
【解決手段】表示媒体１０の表面に参照光光源３８により参照光を照射する。これにより、表示媒体１０の画像の有無に基づいて光導電体層１８に入射される参照光の光量が変化し、表示媒体１０のインピーダンスが変化する。透明電極１４、２０間のインピーダンスをインピーダンス測定部４２により測定する。制御部３２は参照光照射位置とインピーダンス測定値とを対応付けて記録しておき、インピーダンスが予め定められた閾値を越えたか否かにより画像の有無を判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像読取装置に関する。

従来より、液晶を用いて画像を表示させる画像表示装置がある。このような画像表示装置の画像を読取る技術として、様々なものが開示されている。

原稿の画像を読取る技術としては、例えば、特許文献１には、液晶ディスプレイを有する画像表示読取装置において、基板と基板との間に光電変換膜を、基板と原稿との間に面発光素子を設け、面発光素子から照射され、反射型（紙）原稿の白地部分で反射した後、光電変換膜に入射した光により液晶が反転することにより原稿画像を検出する技術が開示されている。

一方、特許文献２には、光導電型液晶ライトバルブにおいて、液晶層及び光導電層を挟む電極間のインピーダンスを検出することにより書込光の強度を検出する技術が開示されている。
特開平０５−２７６３１３号公報 特開平０５−２４１１８６号公報

本発明は、画像表示媒体の光導電体層を利用して表示画像の読取りを行なうことができる画像読取装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の画像読取装置は、各々電極が形成された一対の基板間に、光の透過率の違いにより画像が表示される表示層及び入射光の照射に応じてインピーダンスが変化する光導電体層が積層された表示媒体の、前記表示層に隣接する基板の側から光を照射する光照射手段と、前記光照射手段による光の照射に同期して前記一対の基板に形成された電極間のインピーダンスの変化を表す値を測定する測定手段と、前記測定値に基づいて前記光照射手段による光の照射位置における画像の濃度を判定する判定手段と、前記光照射手段により光を照射した位置と、当該位置における画像の濃度を表す値とを対応付けて記録する記録手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の画像読取装置は、請求項１に記載の画像読取装置において、前記光照射手段により光が照射される側の前記基板の表面に記録された画像を読取ることを特徴とする。

請求項３に記載の画像読取装置は、請求項１または請求項２に記載の画像読取装置において、前記光照射手段により光が照射される側の前記基板上に剥離可能に配置された透明シートの表面に記録された画像を読取ることを特徴とする。

請求項４に記載の画像読取装置は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の画像読取装置において、前記表示媒体の前記表示層に表示された画像を読取ることを特徴とする。

請求項５に記載の画像読取装置は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の画像読取装置において、前記光照射手段により光が照射される側の前記基板の表面に記録された画像、前記表示媒体の前記表示層に表示された画像、前記光照射手段により光が照射される側の前記基板の表面に記録された画像及び前記表示媒体の前記表示層に表示された画像の両方の画像のうち何れの画像を読取るかを選択する選択手段を更に備え、前記判定手段は、前記選択手段の選択結果に基づいて前記画像の濃度を判定することを特徴とする。

請求項６に記載の画像読取装置は、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の画像読取装置において、前記光照射手段は、一方向に複数の光源が配列されたアレイ光源と、前記アレイ光源と前記画像表示媒体とを、少なくとも前記光源が配列されている方向と異なる方向に相対的に移動させる走査手段と、を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の画像読取装置は、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の画像読取装置において、前記画像表示媒体の前記表示層に画像を表示させるための書込光が照射されるように前記光照射手段の駆動を切替える切替手段を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の本発明によれば、画像表示媒体の光導電体層を利用して表示画像の読取りを行なうことができる、という効果を有する。

請求項２に記載の本発明によれば、表示媒体の基板の表面に記録された画像を読取ることができる、という効果を有する。

請求項３に記載の本発明によれば、剥離可能に配置された透明シートの表面に記録された画像を読取ることができる、という効果を有する。

請求項４に記載の本発明によれば、表示媒体の表示層に表示された画像を読取ることができる、という効果を有する。

請求項５に記載の本発明によれば、読取る画像の種類を選択することができる、という効果を有する。

請求項６に記載の本発明によれば、表示媒体の画像をドットマトリクスイメージとして画像情報を読取ることができる、という効果を有する。

請求項７に記載の本発明によれば、光照射手段により、画像を読取るための光と、画像を書込むための書込光とを照射することができる、という効果を有する。

［第１の実施の形態］
以下、図１〜図１５を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

まず、図１〜図１１を参照して、表示媒体の基板上、例えば基板の表面上に記録された画像を読取る場合について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態における画像読取装置により表示画像を読取る光書込型の表示媒体１０の断面図を示している。表示媒体１０は、画像に応じたアドレス光（書込光）の照射及び電圧の印加により画像を記録することが可能な表示媒体である。なお、本実施の形態では、表示媒体１０は、透明基板１２側からアドレス光が照射されるものである。

図１に示すように、表示媒体１０は、表示面側から順に、透明基板１２、透明電極１４、表示層（液晶層）１６、光導電体層１８、遮光層１９、透明電極２０、及び透明基板２２が積層されて構成されている。

透明基板１２、２２は、各機能層を基板間に保持し、表示媒体１０の構造を維持するためのものである。透明基板１２、２２は、外力に耐える強度を有するシート形状の部材で構成され、表示面側の透明基板１２は少なくとも入射光、参照光（詳細後述）及びアドレス光を透過する。透明基板１２、２２はフレキシブル性を有することが好ましい。具体的な材料としては、無機シート（例えば、ガラス・シリコン）、高分子フィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート）等が挙げられる。外表面に、防汚膜、耐摩耗膜、光反射防止膜、ガスバリア膜等の公知の機能性膜を形成しても良い。

透明電極１４、２０は、電圧印加部（図４参照）から印加された電圧（書込電圧）を、表示媒体１０内の各機能層へ印加するためのものである。透明電極１４、２０は、面均一な導電性を有し、表示面側の透明電極１４は、少なくとも入射光、参照光、及びアドレス光を透過する。具体的には、金属（例えば、金、アルミニウム）、金属酸化物（例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ））、導電性有機高分子（例えば、ポリチオフェン系、ポリアニリン系）等で形成された導電性薄膜が挙げられる。表面に、密着力改善膜、光反射防止膜、ガスバリア膜等の公知の機能性膜を形成しても良い。

なお、透明基板１２、２２及び透明電極１４、２０は、本実施の形態では可視光全域にわたって透過性をもつものであるが、表示させる波長域のみ透過性を有するものであっても良い。

表示層１６は、電場によって入射光のうち特定の色光の反射・透過状態を変調する機能を有し、選択した状態が無電場で保持できる性質のものである。表示層１６としては、曲げや圧力等の外力に対して変形しない構造であることが好ましい。

本実施の形態では、表示層１６は、一例として、コレステリック液晶１７及び透明樹脂からなる自己保持型液晶複合体の液晶層で構成される。すなわち、複合体として自己保持性を有するためのスペーサ等を必ずしも必要としない液晶層であるが、これに限られるものではない。本実施の形態では、図１に示されるように、高分子マトリックス（透明樹脂、図示省略）中にコレステリック液晶１７が分散した状態となっている。

コレステリック液晶１７は、入射光のうち特定の色光の反射・透過状態を変調する機能を有し、液晶分子が螺旋状に捩れて配向しており、螺旋軸方向から入射した光のうち、螺旋ピッチに依存した特定の光を干渉反射する。電場によって配向が変化し、反射状態を変化させることができる。ドロップサイズが均一で、単層稠密に配置されていることが好ましい。

ここで、コレステリック液晶（カイラルネマチック液晶）１７について図２を参照して具体的に説明する。コレステリック液晶１７が示すプレーナ相は、螺旋軸に平行に入射した光を右旋光と左旋光とに分け、螺旋の捩れ方向に一致する円偏光成分をブラッグ反射し、残りの光を透過させる選択反射現象を起こす。プレーナ相のコレステリック液晶層による反射光は螺旋ピッチに依存した鮮やかな色を呈する。

正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶１７は、図２（Ａ）に示すように、螺旋軸がセル表面に垂直になり、入射光に対して上記の選択反射現象を起こすプレーナ相、図２（Ｂ）に示すように、螺旋軸がほぼセル表面に平行になり、入射光を少し前方散乱させながら透過させるフォーカルコニック相、及び図２（Ｃ）に示すように、螺旋構造がほどけて液晶ダイレクタが電界方向を向き、入射光をほぼ完全に透過させるホメオトロピック相、の３つの状態を示す。

上記の３つの状態のうち、プレーナ相とフォーカルコニック相とは、無電界で双安定に存在することができる。従って、コレステリック液晶１７の相状態は、液晶層に印加される電界強度に対して一義的に決まらず、プレーナ相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化する。一方、液晶層に印加した電界強度を急激に零にした場合には、プレーナ相とフォーカルコニック相はそのままの状態を維持し、ホメオトロピック相は、プレーナ相に変化する。

このようなコレステリック液晶１７を用いた表示媒体１０では、コレステリック液晶１７の双安定現象を利用して、（Ａ）プレーナ相による選択反射状態と、（Ｂ）フォーカルコニック相による透過状態とを、スイッチングすることによって、無電界でのメモリー性を有するブラック・ホワイトのモノクロ表示、または無電界でのメモリー性を有するカラー表示を行なう。

外部印加電圧の大きさに応じてコレステリック液晶１７は、プレーナ相状態（Ｐ状態）またはホメオトロピック相状態（Ｈ状態）を初期状態とした場合にはＰ状態、フォーカルコニック相状態（Ｆ状態）、Ｈ状態と変化し、Ｆ状態を初期状態とした場合には、Ｆ状態、Ｈ状態と変化し、その最終状態がＰ状態及びＦ状態では、印加電圧を除した後も維持されるが、Ｈ状態では、Ｐ状態に相変化する。従って、露光／非露光に関わらず、印加電圧の大きさにより、最終的な相状態としてＰ状態ないしＦ状態が選択される。

コレステリック液晶１７として使用可能な具体的な液晶としては、ネマチック液晶や、スメクチック液晶（例えば、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エステル系、ビフェニル系、ターフェニル系、シクロヘキシルカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロヘキシルエタン系、シクロヘキサン系、トラン系、アルケニル系、スチルベン系、縮合多環系）、またはこれらの混合物に、カイラル剤（例えば、ステロイド系コレステロール誘導体、シッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系）を添加したもの等が挙げられる。

光導電体層１８は、内部光電効果をもち、透過光（アドレス光、参照光）の照射強度に応じてインピーダンス特性が変化する特性を有する層である。アドレス光に対して、対称駆動になることが好ましく、電荷発生層（ＣＧＬ、図示省略）が電荷輸送層（ＣＴＬ、図示省略）の上下に積層された３層構造がより好ましい。

光導電体層１８としては、無機半導体材料として、アモルファスシリコンや、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ等の化合物半導体から構成される層、有機半導体材料として、アントラセン、ポリビニルカルバゾール等から構成される層、光照射によって電荷を発生する電荷発生材料及び電界によって電荷移動を生ずる電荷輸送材料の混合物や積層体から構成されるいわゆるＯＰＣ（有機光導体）層等が挙げられる。

電荷発生層は、アドレス光を吸収して光キャリアを発生させる機能を有する層である。主に、電荷輸送層の上側に積層されている電荷発生層が表示面の透明電極１４から書込面側の透明電極２０の方向に流れる光キャリア量を、下側の電荷発生層が書込面側の透明電極２０から表示面側の透明電極１４の方向に流れる光キャリア量を、それぞれ決定している。電荷発生層としては、アドレス光を吸収して励起子を発生させ、電荷発生層内部、又は電荷発生層／電荷輸送層海面で自由キャリアに効率よく分離させられるものが好ましい。

電荷輸送層は、電荷発生層で発生した光キャリアが注入されて、印加された電場方向にドリフトする機能を有する層である。一般に電荷輸送層は、電荷発生層の数１０倍の厚みを有するため、電荷輸送層の要領、電荷輸送層の暗電流、及び電荷輸送層内部の光キャリア電流が、光導電体層１８全体の明暗インピーダンスを決定付けている。電荷輸送層は、電荷発生層からの自由キャリアの注入が効率よく発生し（電荷発生層とイオン化ポテンシャルが近いことが好ましい）、注入された自由キャリアができるだけ高速にホッピング移動するものがより好ましい。暗時のインピーダンスを高くするため、熱キャリアによる暗電流は低い方が好ましい。

本実施の形態の表示媒体１０では、光導電体層１８と透明電極２０との間に遮光層１９が積層されている。遮光層１９は、画像表示時に表示媒体１０の非表示面側から入射する外光と表示画像とを光学分離し、画質の劣化を防ぐ。

遮光層１９は、具体的には、無機顔料（例えば、カドミウム系、クロム系、コバルト系、マンガン系、カーボン系）、または有機染料や有機顔料（アゾ系、アントラキノン系、インジゴ系、トリフェニルメタン系、ニトロ系、フタロシアニン系、ペリレン系、ピロロピロール系、キナクリドン系、多環キノン系、スクエアリウム系、アズレニウム系、シアニン系、ピリリウム系、アントロン系）を光導電体層１８に直接成膜する乾式法か、あるいはこれらを高分子バインダー（例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル樹脂等）とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させて塗布液を調整し、これを塗布し乾燥させて成膜する湿式塗布法等により形成することができる。

図３に、図１に示される構造の表示媒体（液晶デバイス）１０の等価回路の回路図を示す。Ｃ１、Ｃ２及びＲ１、Ｒ２は、それぞれ表示層１６及び光導電体層１８の静電容量及び抵抗値である。Ｃ３及びＲ３は、表示層１６及び光導電体層１８以外の構成要素の等価静電容量及び等価抵抗値である。

表示媒体１０の透明電極１４と透明電極２０との間に電圧印加部から印加される電圧をＶとすると、各構成要素には、各構成要素間のインピーダンス比によって決まる分圧、Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３が印加される。より具体的には、電圧が印加された直後には各構成要素の容量比で決定される分圧が生じ、時間経過とともに各構成要素の抵抗値比で決定される分圧へと緩和していく。

アドレス光の強度に応じて光導電体層１８の抵抗値Ｒ２が変化するため、露光と非露光によって表示層１６に印加される実行電圧を制御することができる。露光時には光導電体層１８の抵抗値Ｒ２が小さくなって表示層１６に印加される実行電圧は大きくなり、逆に非露光時には光導電体層１８の抵抗値Ｒ２が大きくなって表示層１６に印加される実行電圧は小さくなる。

ここで、光導電体層１８のインピーダンスＺ２は（１）式のようになる。

また、表示媒体１０の合成インピーダンスＺは（２）式のようになる。

次に、図４を参照して本実施の形態における画像読取装置３０及び画像表示装置５０について詳細に説明する。図４は、本実施の形態における画像読取装置３０及び画像表示装置５０の概略構成図である。

画像表示装置５０は、表示媒体１０、制御部３２、電圧印加部４０、アドレス光駆動部５２、及びアドレス光光源５４を備えて構成されている。

アドレス光光源５４は、制御部３２からの画像に応じた入力信号に基づくアドレス光パターン（光画像パターン）を表示媒体１０（詳しくは、光導電体層１８）に照射する。アドレス光光源５４により照射されるアドレス光としては、光導電体層１８の吸収波長域内にピーク強度を持ち、できるだけバンド幅の狭い光であることが望ましい。

アドレス光光源５４としては、例えば、冷陰極管、キセノンランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＥＬ、レーザ等の光源が一次元のアレイ状に配置されたたもの等が用いられる。

アドレス光駆動部５２は、制御部３２からの指示に従って、アドレス光光源５４を図４中矢印Ａで示した方向（主走査方向）及び矢印Ａ方向と直交する副走査方向（図５、矢印Ｂ参照）へ移動する。アドレス光駆動部５２は、例えば、パルスモータ等を含んで構成され、パルスモータの駆動によりアドレス光光源５４を図４中矢印Ａで示した方向及び副走査方向へ移動させる。

画像表示装置５０において電圧印加部４０は、透明電極１４及び透明電極２０に制御部３２の指示に従って、表示媒体１０に画像を書込むための書込電圧を印加する画像書込用電圧を発生する回路であり、例えば、高電圧アンプ等が用いられる。書込電圧の電圧値は、少なくともアドレス光光源５４により画像に応じた画像光が表示媒体１０に照射された状態で書込電圧が透明電極間に印加された場合に、表示媒体１０に画像を記録することができる電圧値に設定される。

画像表示装置５０において制御部３２は、所定速度でアドレス光光源５４が図４中矢印Ａで示した方向及び矢印Ａ方向と直交する副走査方向へ移動するようにアドレス光駆動部５２に指示すると共に、入力された画像データに基づく画像光がアドレス光源５４により表示媒体１０に照射されるように制御する。また、透明電極１４、２０に画像書込電圧が印加されるように制御する。

なお、このような画像表示装置５０の具体的な一例として、電子ペーパー等が挙げられる。

画像読取装置３０は、制御部３２、参照光駆動部３４、参照光照射部３６、電圧印加部４０、及びインピーダンス測定部４２を備えて構成されている。

参照光照射部３６は、制御部３２からの入力信号に基づいて、表示媒体１０の表面（詳しくは、透明基板１２上）に形成された画像を読取るための参照光を表示媒体１０に照射する参照光光源３８を含んで構成されている。

参照光光源３８としては、例えば、冷陰極管、キセノンランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＥＬ、レーザ等の光源が一次元のアレイ状に配置されたもの等が用いられる。

参照光駆動部３４は、制御部３２からの指示に従って、参照光光源３８が図４中矢印Ａで示した方向（主走査方向）及び矢印Ａ方向と直交する副走査方向（図５、矢印Ｂ参照）へ参照光を照射するように、参照光照射部３６を移動する。参照光駆動部５２は、例えば、パルスモータ等を含んで構成され、パルスモータの駆動により参照光照射部３６（参照光光源３８）を図４中矢印Ａで示した方向及び副走査方向へ移動させる。

なお、本実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、参照光駆動部３４により参照光照射部３６（参照光光源３８）を移動させているが、表示媒体１０の表面全体に参照光が照射できるように、参照光光源３８と表示媒体１０とが相対的に移動可能であればよく、図５（Ｂ）に示すように、参照光光源３８を固定し、表示媒体１０の方を移動させるような構成であっても良いし、参照光光源３８と表示媒体１０との両者共移動させるような構成であっても良い。

また、参照光光源３８が複数の光源を備えたアレイ光源であり、表示媒体１０の図５矢印Ａで示す方向一列分を一度に照射できる場合、矢印Ｂ方向にのみ移動させるようにすればよい。

電圧印加部４０は、透明電極１４及び透明電極２０に制御部３２の指示に従って、表示媒体１０の表面に形成された画像を読取るために、透明電極１４、２０間のインピーダンスを測定するための読取電圧を印加する画像読取電圧発生回路である。画像読取電圧は、透明電極１４、２０間のインピーダンスをインピーダンス測定部４２で測定する間（参照光照射部３６から表示媒体１０に参照光が照射されている間）、透明電極間に印加される。

なお、本実施の形態では、画像読取電圧の印加及び画像書込電圧の印加はいずれも、電圧印加部４０により行なうようにしているが、それぞれ別の電圧印加部により印加されるようにしても良い。

インピーダンス測定部４２は、制御部３２からの指示に従って、透明電極１４及び透明電極２０間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定回路であり、例えば、透明電極１４及び透明電極２０間に微少電圧（画像読取電圧）を印加しておき、流れる電流を計測することにより、インピーダンスを測定する。なお、説明を簡略にするために以降では、インピーダンスを測定する、と説明するが、実際にインピーダンスそのものを算出しなくとも、光の照射時に画像の濃度に基づいて生じたインピーダンスの変化を表す量（例えば電流値）を測定し、これを後で説明する画像の濃度の判断に用いてもよい。

制御部３２は、所定速度で参照光照射部３６（参照光光源３８）が図４中矢印Ａで示した方向及び矢印Ａ方向と直交する主走査方向へ移動するように参照光駆動部３４に指示すると共に、画像表示媒体１０の表面に形成された画像を読取るための参照光が参照光光源３８により表示媒体１０に照射されるように制御する。また、透明電極１４、２０に読取電圧が印加されるように制御すると共に、透明電極１４及び透明電極２０間のインピーダンスを測定するように制御する。さらに、参照光照射位置と当該位置におけるインピーダンスの測定値とを対応づけ、後述するように当該位置のインピーダンスを画像濃度に対応付けてドットマトリクスイメージとして画像情報を記憶する。

なお、本実施の形態では、画像読取装置３０の制御及び画像表示装置５０の制御はいずれも、制御部３２により行なうようにしているが、それぞれ別の制御部により制御されるようにしても良い。

次に、本実施の形態の画像読取装置３０による表示媒体１０の表面に形成された画像の読取りについて、図６〜図１１を参照して詳細に説明する。

図６は、表示媒体１０の表面（詳細には透明基板１２上）に参照光が照射された状態を説明する模式図である。図６（Ａ）は、表示媒体１０の表面に画像が形成されていない部分に参照光が照射された場合を示しており、（Ｂ）は、画像部分に参照光が照射された場合を示しており、（Ｃ）は、一部に画像を含む部分に参照光が照射された場合をそれぞれ示している。なお、図６において表示媒体１０は、説明に必要な部分のみ示し、その他の部分の記載は省略している。図６（Ａ）に示すように、画像が形成されていない部分に照射された場合、参照光光源３８から照射された参照光は全て、表示媒体１０の表面に照射され、光導電体層１８に入射する。図６（Ｂ）に示すように、画像６０が形成されている部分に照射された場合、参照光は、表示媒体１０（光導電体層１８）に入射しない。また、図６（Ｃ）に示すように、例えば、参照光光源５４のスポットの一部に画像６０が含まれる等、画像６０及び画像６０が形成されていない部分の両方に参照光が照射された場合、画像６０が形成されている部分に照射された参照光は、光導電体層１８に入射しないが、画像６０が形成されていない部分に照射された参照光は、表示媒体１０の表面に照射され、光導電体層１８に入射する。従って、図６（Ａ）の場合に比べて（Ｃ）の場合の方が、光導電体層１８に入射する参照光の光量は、形成されている画像の大きさ（面積）に応じて少なくなる。さらに、図６（Ｃ）の場合に比べて（Ｂ）の場合の方が、光導電体層１８に入射する参照光の光量は少なくなる。

インピーダンスの変化を説明するため、図７に表示媒体１０の等価回路を示す回路図を示す。なお、図７は、図３で示した表示媒体１０の等価回路図を簡略化したものであり、表示層１６及び光導電体層１８以外の構成要素の等価静電容量及び等価抵抗は省略している。また、本実施の形態において、光導電体層１８における参照光の光量変化による抵抗値の変化に比べて、静電容量の変化は少ないため、ここでは表示層１６及び光導電体層１８の静電容量は省略して回路図を簡略化している。また、Ｒ４は参照光スポット領域外の光導電体層１８の抵抗値を、Ｒ５は参照光スポット領域内の光導電体層１８の抵抗値をそれぞれ表している。Ｒ４は一定であるが、Ｒ５はスポットに占める画像の大きさにより変化する。

図７に示す回路図において、光導電体層１８のインピーダンスＺ２は（３）式のようになる。

また、表示媒体１０の合成インピーダンスＺは（４）式のようになる。

光導電体層１８は、参照光が照射されないと抵抗値が大きくなるため、参照光スポット領域内に画像が形成されていると抵抗値Ｒ５は大きくなる。また、参照光の光量にかかわらず、表示層１６の抵抗値Ｒ１と参照光スポット領域外の光導電体層１８の抵抗値Ｒ４は変化しない。従って、表示媒体１０の表面に画像６０が形成されている場合、表示媒体の１０の合成インピーダンスＺ（透明電極１４と透明電極２０との間のインピーダンス）は大きくなる。

さらに、図８を参照して画像の読取りの具体的な一例について詳細に説明する。図８（Ａ）は、参照光照射光源５４からの参照光照射時間と、表示媒体１０上における参照光照射位置との関係の具体的な一例を示すグラフである。また、図８（Ａ）に対応して、（Ｂ）は、参照光照射時間と、インピーダンス測定部４２で測定した透明電極１４と透明電極２０との間のインピーダンスの測定値との関係の具体的な一例を示すグラフである。

画像の濃度は、測定されたインピーダンスの値に応じて変換する。例えば画像を二値（白黒）で表現したデータとする場合には、予め定められた閾値を越えたか否かにより判定する。多値とする場合には、測定されたインピーダンスの大きさに基づいて例えば０〜２５５の値を割り当てる。本実施の形態では、制御部３２は、インピーダンスＺが閾値を越えた場合に画像が有ると判定する。閾値は、例えば、光導電体層１８に参照光が照射されない場合のインピーダンスＺの値に基づいて予め定められる。

このように、参照光照射位置が時間変化するので、インピーダンスＺの時間変化から画像表示媒体１０表面内の光の照射位置における画像の濃度が分かり、ドットマトリクスデータの画像情報が取得できる。そのため、本実施の形態では、制御部３２は、参照光を照射した位置と当該位置におけるインピーダンスＺの測定値を画素の濃度に変換した変換値とを対応付けて記録する。

本実施の形態の画像読取装置３０では、表示媒体１０の表面に参照光が照射されるスポットサイズ（照射領域）を透明電極１４、２０の面積より小さいサイズとすることにより、透明電極１４、２０の面積よりも細かい解像度で画像が読取れる。

参照光の照射領域と透明電極１４、２０との関係について図９を参照して具体的に説明する。なお、図９に示した具体的な数値は、透明電極１４、２０の大きさや、また、表示層１６の仕様や設計等によっても異なるものであり、図９は透明電極１４、２０の大きさが１０ｍｍ×１５０ｍｍの場合の一例を示している。

図９に示すように、参照光を照射しない場合に比べて、参照光スポット領域が１０ｍｍ×１０ｍｍの場合では画像有無による透明電極間抵抗の変化は５８．９％減少し、１ｍｍ×１ｍｍの場合では２．４３％減少し、０．１ｍｍ×０．１ｍｍの場合では０．０２５％減少する。このように、参照光スポット領域が小さい、即ち高解像度で画像を読取る場合は、画像有無による透明電極間抵抗の変化率が低いため、インピーダンス測定部４２によるインピーダンスＺの測定は高精度で行なうことが好ましい。一方、低解像度で画像を読取る場合は、インピーダンスＺの測定を低精度で行なっても良い。

図１０は、参照光の光強度（光量）と光導電体層１８のインピーダンス値との具体的な一例を示している。具体的な数値は、光導電体層１８の設計等により異なるが、参照光の光強度が大きくなるほど、光導電体層１８のインピーダンスは小さくなる。そのため透明基板上の画像を読取る際は、参照光の光強度は大きい方が望ましい。

なお、本実施の形態においては、透明基板上の画像を読取る際、画像読取中は、表示層１６のコレステリック液晶１７の状態が一定であることが好ましい。表示層１６内での光の散乱抑制のためには、適切な電圧を透明電極１４、２０に印加してコレステリック液晶１７をホメオトロピック相に維持することがより好ましい。

また、本実施の形態では、表示層１６としてコレステリック液晶を用いた場合について説明したが、これに限らず、強誘電性液晶等を用いても良い。

また、本実施の形態では透明電極１４、２０が１個の場合について説明したが、これに限らず、２個以上の分割電極であっても良い。

次に、図１１、図１２、及び図１３を参照して、表示層１６に表示された画像を読取る場合について詳細に説明する。図１１は表示層１６に表示された画像の読取りを説明する模式図である。図１１（Ａ）は表示層１６（コレステリック液晶１７）がフォーカルコニック相の場合を示しており、（Ｂ）は液晶がプレーナ相の場合をそれぞれ示している。図１１（Ａ）に示すように、表示層１６（コレステリック液晶１７）がフォーカルコニック相の場合、即ち、画像が表示されている場合、表示媒体１０の諸設計によっても異なるが、参照光の殆どが透過し、光導電体層１８に入射する。一方、図１１（Ｂ）に示すようにコレステリック液晶１７がプレーナ相の場合、即ち、画像が表示されていない場合、参照光の一部は反射され、一部のみが光導電体層１８に入射する。従って、図１１（Ａ）に比べて（Ｂ）の場合の方が、光導電体層１８に入射する参照光の光量は少なくなる。

従って、コレステリック液晶１７がフォーカルコニック相の場合の表示媒体１０のインピーダンスに比べて、プレーナ相の場合の表示媒体１０のインピーダンスの方が大きくなる。表示層１６に表示された画像を読取る際の、参照光照射時間と、インピーダンス測定部４２の測定値との関係の具体的な一例を図１２に示す。ここでは画像の濃度を白黒の二値で読取るものとし、画像の濃度（画素の白黒）は、予め定められた閾値を越えたか否かにより判定する。この場合、制御部３２は、インピーダンスＺが閾値を越えない場合に画像が有ると判定する。閾値は、例えば、コレステリック液晶１７がプレーナ相である場合の表示媒体１０のインピーダンスＺの値に基づいて予め定められる。

次に表示層１６に表示された画像を読取るときの、最適な参照光量について説明する。図１３は、透明基板上に画像がない場合において、表示層１６の状態がプレーナからフォーカルコニックに変化したときの透明電極１４、２０の間（表示媒体１０）のインピーダンスＺの変化率と参照光の光量との関係の具体的な一例を示すグラフである。このときの透明電極１４、２０の間のインピーダンスＺは（５）式のようになる。なお、単位面積（電極面積）あたりの未露光時抵抗値は、表示層１６の液晶の状態がプレーナ相かフォーカルコニック相かにより異なった値となる。

表示層１６の液晶の状態がプレーナ相かフォーカルコニック相かによる光導電体層１８のインピーダンス変化は、光導電体層１８に到達する参照光の光量の大きさの違いによるものである。どこで変化率が最大となるかは、光導電体層１８の抵抗変化曲線や、参照光のスポットサイズ、表示層１６の抵抗値に依存するため、一概には決まらないが、図１３に示したような参照光の光量と表示層１６の状態によるインピーダンス変化との関係を予め得ておき、変化率が最大となるときの参照光量を用いることが好ましい。

さらに、図１４を参照して、表示層１６に表示された画像と表示媒体１０の表面に形成された画像とを読取る場合について詳細に説明する。

この場合、表示層１６（コレステリック液晶１７）のみに画像が有る場合は、参照光の殆どが光導電体層１８に入射する（図１２（Ａ）参照）。一方、表示媒体１０の表面に画像が形成されている場合は、参照光は光導電体層１８に入射されない（図６（Ｂ）参照）。さらに、全く画像が表示されていない場合は、参照光の一部のみが光導電体層１８に入射する（図１２（Ｂ）参照）。

従って、全く画像が表示されていない場合の表示媒体１０のインピーダンスに比べて、コレステリック液晶１７のみに画像が有る場合のインピーダンスは小さくなり、表示媒体１０の表面に画像が形成されている場合のインピーダンスはコレステリック液晶１７の状態にかかわらず大きくなる。表示媒体１０の表面及び表示層１６に表示された画像を読取る際の、参照光照射時間と、インピーダンス測定部４２の測定値との関係の具体的な一例を図１４に示す。画像の有無は、予め定められた閾値Ａ及び閾値Ｂに基づいて判定する。この場合、制御部３２は、インピーダンスＺが閾値Ａを越えない場合にコレステリック液晶１７のみに画像が有ると判定する。また、閾値Ｂを越えた場合に表示媒体１０の表面のみ、または表示媒体１０の表面及びコレステリック液晶１７の両者に画像が有ると判定する。閾値Ａ及び閾値Ｂは、例えば、コレステリック液晶１７がプレーナ相である場合、即ち画像が無い場合の表示媒体１０のインピーダンスＺの値に基づいて予め定められる。

なお、図１５に示すように、読取画像選択部４６を設けておき、これにより、表示媒体１０の基板１２上に記録された画像、表示層１６に表示された画像、及び表示層１６に表示された画像と表示媒体１０の基板１２上に記録された画像の何れの画像を読取るかが選択可能な構成とすることができる。何れの画像を読取るかの選択は、例えば、ユーザ等により行なっても良い。制御部３２は、読取り画像選択部４６の選択結果に基づいて、画像の読取りを行なう。
［第２の実施の形態］
以下、図１６を参照して、参照光とアドレス光を同一の光源から照射させる切替部を備えた場合の画像読取り装置について説明している。

図１６は、本実施の形態における画像読取装置７０及び画像表示装置８０の概略構成図である。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態と略同様の構成であるので、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

画像表示装置８０は、表示媒体１０、制御部３２、電圧印加部４０、駆動部７４、光照射部７６を備えて構成されている。光照射部７６は光電７８を含んで構成されている。

画像読取装置７０は、制御部３２、切替部７２、駆動部７４、光照射部７６、電圧印加部４０、及びインピーダンス測定部４２を備えて構成されている。

なお、駆動部７４は第１の実施の形態の参照光駆動部３４及びアドレス光駆動部５２に対応し、光照射部７６は参照光照射部３６に対応し、光源７８は参照光光源３８及びアドレス光光源５４に対応している。

切替部７２は、制御部３２からの指示に従って、画像表示装置８０の表示媒体１０（表示層１６）に画像を書込む場合は光照射部７６によりアドレス光が照射されるように、また、画像読取装置７０により画像を読取る場合は光照射部７６により参照光が照射されるように切替えを行なう。なお、画像を書込む場合には、制御部３２はさらに表示媒体１０に書き込みに必要となる大きさの電圧を印加し、これに同期して画像状の光照射を行なわせる。

本発明の第１の実施の形態に係る表示媒体の断面図である。 表示層であるコレステリック液晶の分子配向と光学特性の関係を示す模式説明図であり、（Ａ）はプレーナ相、（Ｂ）はフォーカルコニック相、（Ｃ）はホメオトロピック相の各相を示すものである。 本発明の第１の実施の形態に係る表示媒体の等価回路を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態における画像読取装置及び画像表示装置の概略構成図である。 参照光照射部（参照光光源）と表示媒体との相対移動を説明するための説明図であり、（Ａ）は参照光照射部（参照光光源）が移動する場合、（Ｂ）は表示媒体が移動するが場合を示すものである。 画像の読取りを説明するための説明図であり、（Ａ）は表示媒体の表面（透明基板上）に画像が形成されていない部分に参照光が照射された場合、（Ｂ）は画像部分に照射された場合、（Ｃ）は一部に画像を含む部分に照射された場合を示すものである。 インピーダンスの変化を説明するために表示媒体の等価回路を簡略的に示した回路図である。 画像の読取りの具体的な一例を説明するためのグラフであり、（Ａ）は参照光照射時間と参照光照射位置との関係の具体的な一例、（Ｂ）は参照光照射時間とインピーダンスとの関係の具体的な一例を示すものである。 参照光の照射領域と各部分の抵抗値等との関係の具体的な一例を示す説明図である。 参照光の光強度（光量）と光導電体層のインピーダンス値との関係の具体的な一例を示すグラフである。 画像の読取りを説明するための説明図であり、（Ａ）は液晶がフォーカルコニック相の場合、（Ｂ）は液晶がプレーナ相の場合を示すものである。 液晶に表示された画像を読取る際の参照光照射時間とインピーダンスとの関係の具体的な一例を示すグラフである。 表示層の画像を読取る際の、参照光の光量と、参照光スポット領域がプレーナかフォーカルコニックかによる透明電極間（表示媒体）のインピーダンスの変化率との関係の具体的な一例を示すグラフである。 表示媒体の表面及び液晶に表示された画像を読取る際の参照光照射時間とインピーダンスとの関係の具体的な一例を示すグラフである。 読取り画像選択部を備えた場合の画像読取装置及び画像表示装置の概略構成図である。 本発明の第２の実施の形態における画像読取装置及び画像表示装置の概略構成図である。

符号の説明

１０ 表示媒体
１２、２２ 透明基板
１４、２０ 透明電極
１６ 表示層（液晶層）
１８ 光導電体層
３０、７０ 画像読取装置
３２ 制御部
３４ 参照光駆動部
３６ 参照光照射部
３８ 参照光光源
４０ 電圧印加部
４２ インピーダンス測定部
４６ 読取画像選択部
５０、８０ 画像表示装置
７２ 切替部

Claims (7)

1. 各々電極が形成された一対の基板間に、光の透過率の違いにより画像が表示される表示層及び入射光の照射に応じてインピーダンスが変化する光導電体層が積層された表示媒体の、前記表示層に隣接する基板の側から光を照射する光照射手段と、
   前記光照射手段による光の照射に同期して前記一対の基板に形成された電極間のインピーダンスの変化を表す値を測定する測定手段と、
   前記測定値に基づいて前記光照射手段による光の照射位置における画像の濃度を判定する判定手段と、
   前記光照射手段により光を照射した位置と、当該位置における画像の濃度を表す値とを対応付けて記録する記録手段と、
   を備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記光照射手段により光が照射される側の前記基板の表面に記録された画像を読取ることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記光照射手段により光が照射される側の前記基板上に剥離可能に配置された透明シートの表面に記録された画像を読取ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記表示媒体の前記表示層に表示された画像を読取ることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記光照射手段により光が照射される側の前記基板の表面に記録された画像、前記表示媒体の前記表示層に表示された画像、前記光照射手段により光が照射される側の前記基板の表面に記録された画像及び前記表示媒体の前記表示層に表示された画像の両方の画像のうち何れの画像を読取るかを選択する選択手段を更に備え、
   前記判定手段は、前記選択手段の選択結果に基づいて前記画像の濃度を判定することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記光照射手段は、一方向に複数の光源が配列されたアレイ光源と、
   前記アレイ光源と前記画像表示媒体とを、少なくとも前記光源が配列されている方向と異なる方向に相対的に移動させる走査手段と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の画像読取装置。
7. 前記画像表示媒体の前記表示層に画像を表示させるための書込光が照射されるように前記光照射手段の駆動を切替える切替手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の画像読取装置。

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