JP2009239632A - Image reading apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機や金融端末装置などの画像読み取りや画像識別に用いる画像読取装置に関するものである。 The present invention relates to an image reading apparatus used for image reading and image identification, such as a copying machine and a financial terminal device.
画像情報を読み取る画像読取装置などの光源制御として、例えば、特開平8−70369号公報図1(特許文献1参照)には、リニアイメージセンサ3の出力信号の1ライン分における最大レベルをクランプ部11および選択部12を介して最大出力検出部14で最大レベルと所定値との大小関係を認識し、識別された大小関係に基づいてリニアイメージセンサ3の出力信号の最大レベルと所定値とが等しくなるようにLEDアレイ1の発光量を制御する密着形イメージセンサが開示されている。
As a light source control of an image reading apparatus or the like that reads image information, for example, in FIG. 1 (see Patent Document 1) of Japanese Patent Laid-Open No. 8-70369, the maximum level of one line of the output signal of the
また、特開平11−187200号公報図1(特許文献2参照)には、光源の起動直後や黒から白へと変化するエッジの部分にて速やかに適切な読取動作を行うため、光源部11の発光開始からの所定期間や黒ラインが所定数以上連続したのち、さらに白ラインが読み取られた後の所定期間が終了するまでの期間には、通常の第2光量よりも大きな第1光量で光源部11を発光させるよう、光量制御手段8bが光源駆動部12を制御する画像読取装置が開示されている。
Further, in FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 11-187200 (see Patent Document 2), the
しかし、特許文献1に記載のものは、白原稿や背面板から読み取った最大レベルを白基準信号として用いるので、白原稿や背面板に汚れが生じた場合には画像読み取りに支障が発生するという課題があった。
However, the one described in
特許文献2に記載のものは、読み取り開始直後に発光ダイオードDに流す電流を増加させ、その後発光ダイオードDに流す電流を減少させてライン制御するので均一な画像であっても発光ダイオードDに流す電流が増加減少するので減少に転ずる特異点における画像の品質を確保しにくいという課題があった。
According to the method described in
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、光源の初期光量からの変化があっても光量補正された均一な光量を保持しながら安定した読み取りが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can perform stable reading while maintaining a uniform light amount corrected for light amount even when there is a change from the initial light amount of the light source. An object is to provide an apparatus.
請求項1に係る発明の画像読取装置は、原稿に光を照射する光源と、原稿面で反射した前記光源からの光を集光するレンズ体と、このレンズ体で収束した光を光電変換する受光部と、この受光部で光電変換された信号をライン毎に信号処理する信号処理部と、この信号処理部からの光源駆動信号により前記光源に電圧を可変して電力を供給する電圧可変制御端子を有する光源駆動回路と、前記信号処理部のライン毎の信号をカウントして所定のカウント数になるまで前記電圧可変制御端子に電圧を漸増する信号を送出するカウンタとを備えたものである。 An image reading apparatus according to a first aspect of the present invention photoelectrically converts a light source that irradiates a document with light, a lens body that collects light from the light source reflected by the document surface, and light converged by the lens body. A light receiving unit, a signal processing unit that performs signal processing for each line on a signal photoelectrically converted by the light receiving unit, and a variable voltage control that supplies power by varying a voltage to the light source by a light source driving signal from the signal processing unit. A light source driving circuit having a terminal, and a counter that counts a signal for each line of the signal processing unit and sends a signal for gradually increasing the voltage to the voltage variable control terminal until a predetermined count number is reached. .
請求項2に係る発明の画像読取装置は、前記カウンタに入力されるライン毎の信号はスタート信号である請求項1に記載のものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the image reading apparatus according to the first aspect, wherein the signal for each line inputted to the counter is a start signal.
請求項1に係る発明の画像読取装置によれば、光源の初期点灯時の初期光量から一定期間まで漸減する光量に対して、カウンタにタイマー機能を保持させることにより、所定期間の光量低下を漸増する可変電位の変化で補うことで均一な光量にすることにより読み取り品質の高い画像読取装置を実現することが可能である。 According to the image reading apparatus of the first aspect of the invention, the light quantity gradually decreases from the initial light quantity when the light source is initially turned on until the light quantity gradually decreases from the initial light quantity to a certain period, thereby causing the counter to hold the timer function, thereby gradually increasing the light quantity decrease in the predetermined period. It is possible to realize an image reading apparatus with high reading quality by making a uniform light quantity by compensating for the change in the variable potential.
請求項2に係る発明の画像読取装置によれば、ライン毎に送出されるスタート信号をカウンタに入力してカウント数を計測するので光源の種類が複数であっても光源駆動信号の駆動タイミング条件には依存しないでカウンタ数を設定できる効果を有する。 According to the image reading apparatus of the second aspect of the present invention, the start signal sent for each line is input to the counter and the count number is measured. Therefore, even when there are a plurality of types of light sources, the drive timing condition of the light source drive signal There is an effect that the number of counters can be set without depending on.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1に係る画像読取装置ついて図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1による画像読取装置の断面構成図である。図1において、1は文書やメディアなどの被照射体(原稿とも呼ぶ)、2は被照射体1を搬送支持する天板、3は光を伝搬させる導光体、3aは導光体3の光出射部(出射部)、4は光を通過させる透過体、5は被照射体1に対する光の照射部、6は照射部5からの散乱光を副走査方向に反射させる第1ミラー、7は第1ミラー6からの反射光を受光する凹型の第1レンズミラー(第1レンズ)、8は第1レンズ7からの平行光を受光するアパーチャミラー、9はアパーチャミラー8からの反射光を受光する凹型の第2レンズミラー(第2レンズ)、10は周囲が遮光され、アパーチャミラー8の表面に設けた開口部、11は第2レンズ9からの光を受光し、反射させる第2ミラーである。
Hereinafter, an image reading apparatus according to
12は第2ミラー11からの反射光を受光し、光電変換する光電変換回路及びその駆動部からなるMOS半導体構成のセンサIC(受光部)、13はセンサIC12を載置するセンサ基板、14はセンサIC12で光電変換された信号を信号処理する信号処理部(ASIC)、15はセンサ基板13に載置されたコンデンサ・抵抗器などの電子部品、16は導光体3を介して被照射体1の照射部5に光を照射する光源、17は光源近傍に設置した金属リードを被覆したミニバス(バスバー)、18は光源ユニットであり、光源16やミニバス17を含む照明体の総称、19は光源ユニット18を支持する金属板(放熱板)である。20は導光体3、レンズやミラーなどの光学系(レンズ体とも呼ぶ)、センサ基板13及び光源ユニット18を収納又は保持する筐体である。21は被照射体1を搬送する搬送プーリである。なお、天板2および搬送プーリ21は通常、画像読取装置(CISとも呼ぶ)の外部に設置される。図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図2は、この発明の実施の形態1による画像読取装置の端部断面構成図である。図2において、22は画像読取装置とシステム本体(図示せず)とを固定するバーリング穴、23は光学系部品で構成したレンズ体であり、23aは第1ミラー6、アパーチャミラー8及び第2ミラー11を組み込み一体化形成したミラー系一体化ユニット、23bは第1レンズ7及び第2レンズ9を組み込み一体化形成したレンズ系一体化ユニットである。なお、筐体20は端部を除きレンズ体23、センサ基板13、光学ユニット18を隔離して収納又は保持する。
FIG. 2 is an end cross-sectional configuration diagram of the image reading apparatus according to
光源ユニット18を除き導光体3、センサ基板13及びレンズ体23はCIS筐体20の端部から主走査方向に挿入する構造となっている。なお、レンズ体23は本実施の形態1では、テレセントリック光学系のレンズやミラーで説明しているが、市販のロッドレンズアレイなどに置き換えても良い。
Except for the
図3は、この発明の実施の形態1による画像読取装置の全体側面図である。図3において、24はCISの端部を保護する側板、25はCISを駆動する電源系を含む入出力用のコネクタである。
FIG. 3 is an overall side view of the image reading apparatus according to
光源ユニット18及び放熱板19は主走査方向に延在し、副走査方向に側面から挿入する。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
The
図4は、この発明の実施の形態1による画像読取装置の全体平面図である。図5は、図4に示す透過体4を除去し、導光体3及びレンズ体23などを透視した光源ユニット18の内部構造を説明する平面図であり、26は光源ユニット18とセンサ基板13とを金属線で接続する光源端子接続部である。図5において、光源にユニット18に搭載する1単位(グループ)当たりの光源16は、4、2mmピッチでアレイ状に片側に72個搭載される。また、光源ユニット18は照射部5に対して導光体3を介して両側から照射される。
4 is an overall plan view of the image reading apparatus according to
図6はCISの駆動を説明する機能ブロック図である。図6において、40はセンサIC12で光電変換された信号を増幅する増幅器、41は増幅された光電変換出力をアナログ・デジタル変換するアナログデジタル変換器(A/D変換器)、42はRGB各色のデジタル出力を信号処理する信号処理回路、43は各色のイメージ情報を収納したりデータ補正するRAM、44は信号処理回路42やRAM43の信号を制御するCPU、45はRGBのそれぞれのLED電源を駆動制御する光源駆動回路である。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 6 is a functional block diagram for explaining CIS driving. In FIG. 6, 40 is an amplifier that amplifies the signal photoelectrically converted by the
次にCISの動作について説明する。図6において、システム本体からのシステムコントロール信号(SYC)とシステムクロック信号(SCLK)に基づき、信号処理部(ASIC)14のクロック信号(CLK)とこれに同期したスタート信号(SI)がセンサIC12に出力され、そのタイミングによりセンサIC12から各画素(n)の連続したアナログ信号(SO)が読み取りライン(m)毎に出力される。アナログ信号は例えば7200画素分を順次出力する。
Next, the operation of CIS will be described. In FIG. 6, based on the system control signal (SYC) and the system clock signal (SCLK) from the system body, the clock signal (CLK) of the signal processing unit (ASIC) 14 and the start signal (SI) synchronized therewith are detected by the
増幅器40で増幅されたアナログ信号は、A/D変換器41でA/D変換してデジタル信号に変換され、A/D変換後に各画素(ビット)の信号出力をシェーディング補正や全ビット補正を行う信号処理回路42で処理される。この補正は、あらかじめ白原稿などの基準テストチャートで読み込んだデータを均一化処理した補正データを記憶したRAM43から補正データを読み出し、A/D変換されたイメージ情報に相当するデジタル信号を演算加工することにより行う。このような一連の動作はCPU44の制御により行われる。この補正データは、センサIC12の各素子間の感度ばらつきや各光源16の不均一性を補正するためのものである。
The analog signal amplified by the
図7はこの発明の実施の形態1によるCISの駆動タイミングである。図6、図7において、CPU44に連動してASIC14は光源点灯信号をONし、それを受けて光源駆動回路45は各RGB光源16に所定時間電源を供給することにより順次点灯する。なお、RGB光源は波長630nmの赤色発光光源(R光源)、波長525nmの緑色発光光源(G光源)、波長475nmの青色発光光源(B光源)からなる。
FIG. 7 shows the CIS drive timing according to the first embodiment of the present invention. 6 and 7, the
連続的に駆動するクロック信号(CLK)に同期してスタート信号(SI)は読み取りライン(1ライン)毎に送出され、センサIC12の内部でRGB駆動回路を形成する各素子(画素)のシフトレジスタの出力を順次ONし、対応するスイッチ群が共通接続されたSOラインを順次開閉することでCLKに同期したRGBのイメージ情報(画像出力)を得る。この画像出力は前ラインで読み込み蓄積した各イメージの出力である。1ラインの各色読み取り区間にはBLK(ブランキング)時間を設定し、露光時間の設定可変を行う。従ってBLK区間はすべてのSOラインは開放される。
A start signal (SI) is sent for each reading line (one line) in synchronization with a clock signal (CLK) that is continuously driven, and a shift register of each element (pixel) that forms an RGB driving circuit inside the
次に順次出力されるアナログ信号(SO)について図1及び図6を用いて説明する。被照射体1のイメージ情報となる散乱光は第1ミラー6を介してアレイ状に設置した第1レンズ7に入射する。アレイ状に配列した各光学系からの光は、離散的に設置したアパーチャミラー8の開口部10で焦点を結び、さらに開口部10から放射する光はアレイ状に設置した第2レンズ9で定まる焦点位置にあるセンサIC12に第2ミラー11を介して倒立像で入射する。アナログ信号(SO)はセンサIC12の駆動回路に設けられたシフトレジスタや順次スイッチング信号によりRGBごとに3系列でアナログ信号が同時に出力される。信号処理回路42で処理されたアナログ信号(SO)は最終的にSIG(R,G,B)信号端子から画像信号データとしてシステム本体に送出する。
Next, analog signals (SO) that are sequentially output will be described with reference to FIGS. Scattered light as image information of the
なお、RGB光源16は本実施の形態1ではRGBの順次点灯としているが、センサIC12の受光部画素(セルとも呼ぶ)に各色RGBフィルタを装荷したものであっては、同時点灯させ、擬似白色光源としても良い。
The RGB
次に光源16の光量補正制御について説明する。図8はRGBなどの光源点灯消灯信号で光源を起動させた当初に発生するLED光量の変化を説明する図である。光源16に使用するするLEDチップは一般的に輝度特性において温度特性を保持しており、低温時に比べ高温時には輝度が低下する傾向にある。特にLED起動(点灯)後の初期においては、LEDチップが発熱するのでLEDチップのPN接合部は高温となり、順電圧降下は負の温度係数であるものの光量は低下する。
Next, light amount correction control of the
図9は、この発明の実施の形態1による画像読取装置の光源16を駆動する光源駆動回路45を説明する図である。図9において16Rは赤色発光チップ、16Gは緑色発光チップ、16Bは青色発光チップ、160は固定型チップ状の制限抵抗器であり、160Rは赤色発光チップ16R用の制限抵抗器、160Gは緑色発光チップ16G用の制限抵抗器、160Bは青色発光チップ16B用の制限抵抗器である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a light
170は10V〜12Vまでの電圧可変コントロール端子(C)機能をもつデジタル制御で電圧を可変する電圧可変部、180はASIC14から送出されたLED駆動信号により各色光源を駆動するドライバー回路、190は1ライン毎に送出されるスタート信号(SI)が入力され、リセット(R)及びラッチ(LA)機能を持つ多段のDタイプフリップフロップ回路で構成したカウンタ、200はカウンタ190のデジタル出力をアナログ電圧に変換するデジタルアナログ変換器(D/A変換器)、210はカウンタの出力分解能の上位分岐出力から取り出し入力としたバッファー回路、220は分岐されたシステムコントロール信号(SYC1)とバッファー回路210の出力とが入力されカウンタ190のラッチ(LA)に出力する照合回路である。
次に光源駆動回路45の動作について説明する。A3サイズの原稿など主走査方向有効読み取り幅297mm、副走査方向有効読み取り幅420mmでは、本実施の形態1で示す主走査方向に600DPIの密度で構成したCISのセンサIC12では主走査方向に7200画素の受光部を設置し、原稿1枚あたり副走査方向に約10,000ラインの走査を行う。その搬送スピードを0.3ms/ラインに設定した場合には、原稿1枚の読み取り時間は約3秒である。従って光源16のそれぞれのRGB光源16は平均0.1msで駆動する。光源16は図5に示したように片側72個の直列に接続した複数グループのLEDで構成され、それぞれ20mAの駆動電流を供給するので図9の一例では赤色発光光源(R光源)では6グループあり、0.12AのLED電流が流れる。緑色発光光源(G光源)及び青色発光光源(B光源)では12グループあり、0.24AのLED電流が流れる。
Next, the operation of the light
システムコントロール信号(SYC)の駆動指示により、カウンタ190は回路をリセットする。CISの読み取り信号が開始された時点でスタート信号(SI)は1ライン毎に1個の信号をカウンタ190に入力する。したがって0.3ms/ラインで駆動する高速読み取りCISでは8ビットまでカウント可能なカウンタでは約0.076秒、15ビットまでカウント可能なカウンタでは約10秒カウント可能である。また、3ms/ラインで駆動する比較的低速読み取りCISでは8ビットまでカウント可能なカウンタでは約0.76秒、15ビットまでカウント可能なカウンタでは約100秒カウント可能である。
The
カウンタ190から出力されたデジタル信号はデジタルアナログ変換器(D/A)200でアナログ信号に変換され、増加するカウント数に対して電圧可変部170で可変抵抗器などの抵抗値を減少させて光源16に対する供給電流を増加させる。すなわち初期には比較的低い電圧を光源16に供給し、時間が経過するにつれて電圧を漸増させ、カウンタ190の最大カウント時に最大電圧とする。又は適宜、バッファー回路210などを用いてカウンタ190のラッチ(LA)部で出力を固定する。ラッチ部はシステムコントロール信号(SYC)の分岐回路であるSYC1でリセット時ラッチ状態も解除される。
The digital signal output from the
なお、本実施の形態1では、RGB光源16を用いて順次点灯方式で説明したが、モノクロの読み取りであっては、単色光源を使用してもよく、同様に蛍光発光の単色光源を用いたカラー読み取り光源をRGB光源に替えて同時に点灯・消灯する光源16の閉(ループ)回路構成としても良い。また光源はRGBに限る必要はなく、複数色を混合した光源や光学波長の異なる光源を併用して使用しても良い。
In the first embodiment, the sequential lighting method using the RGB
また、本実施の形態1では、カウンタ190にスタート信号(SI)を入力し、カウントしたが、光源16の光量を制御するには、クロック信号(CLK)やシステムクロック信号(SCLK)を用いて分周して使用しても良い。また、カウンタには多段のD−FF回路を用いたが、他のカウンタ回路又はカウント数を計測するタイマー回路を用いても同様の効果を奏する。
In the first embodiment, the start signal (SI) is input to the
以上から光源16の初期点灯時の初期光量から一定期間まで漸減する光量に対して、カウンタ190にタイマー機能を保持させることにより、所定期間の光量低下を漸増する可変電位の変化で補うことが可能となり、短期、長期に亘って均一な光量により品質の高い読み取りが可能な画像読取装置を実現することが可能である。
From the above, with respect to the light quantity that gradually decreases from the initial light quantity when the
また、カウンタ190に入力する信号にスタート信号(SI)を用いることにより、自動的に高速読み取り時には短時間で光量を補正し、低速読み取り時には長時間で光量を補正することになるので専用のタイマー回路を搭載する必要がなく読み取り環境にマッチした光量補正の簡便な画像読取装置となる。
In addition, by using a start signal (SI) as a signal input to the
また、スタート信号(SI)を用いてカウンタ190でカウントするので光源起動時の光源駆動信号とスタート信号とは独立に駆動する(図8のtdで表示)ため光源が複数である場合には順次点灯しても同時点灯しても共通したスタート信号だけでカウンタ190でカウントするので光源の種類や駆動タイミングを変更してもカウンタの変更は伴わないで使用できるという効果を有する。
Further, since the
1・・被照射体(原稿) 2・・天板 3・・導光体 3a・・出射部 4・・透過体
5・・照射部 6・・第1ミラー 7・・第1レンズ
8・・アパーチャミラー 9・・第2レンズ 10・・開口部
11・・第2ミラー 12・・センサIC(受光部 光電変換回路)
13・・センサ基板 14・・信号処理IC(信号処理部) 15・・電子部品
16・・光源 16R・・赤色発光光源(R光源) 16G・・緑色発光光源(G光源)
16B・・青色発光光源(B光源)
17・・ミニバス(バスバー) 18・・光源ユニット
19・・放熱板(金属板) 20・・筐体 21・・搬送プーリ
22・・バーリング穴 23・・レンズ体 23a・・ミラー系一体化ユニット
23b・・レンズ系一体化ユニット 24・・側板 25・・コネクタ
26・・光源端子接続部
40・・増幅器 41・・アナログデジタル変換器(A/D変換器)
42・・信号処理回路
43・・RAM(ランダムアクセスメモリ)
44・・CPU(セントラル プロセッサー ユニット)
45・・光源駆動回路
160・・制限抵抗器 170・・電圧可変部 180・・ドライバー回路
190・・カウンタ(タイマー) 200・・デジタルアナログ変換器(D/A変換器)
210・・バッファー回路 220・・照合回路(AND回路)
1. ・ Irradiated object (original) 2. ・
13 ....
16B ... Blue light source (B light source)
17. ・ Mini bus (bus bar) 18. ・
42..
44. ・ CPU (Central processor unit)
45 .. Light source drive circuit
160..Limiting
210 ..
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