JP4162345B2 - ラインセンサ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを用いた情報出力装置、ラインセンサ装置及び情報読み取り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＯＣＲ装置や、デジタルカメラ等の各種光学装置においては、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ；電化結合素子）で列を形成したラインセンサが用いられている。このＣＣＤ列を形成したラインセンサでは、ＣＣＤ画素を一列に並べ、これをラインセンサとして用いている。
【０００３】
また、ＣＣＤ列を形成したラインセンサでは、光源として発光素子であるＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）を用いることが多い。ＬＥＤは、民生用ディスプレイ素子として広く用いられており、パイロットランプや表示装置として広く利用されている。表示装置として用いる場合、例えば数字表示装置としては、７セグメントの素子を井形が２つ並んだ状態（８の字状）に組み合わせたものがあり、これは、所定のセグメントに電流を流すことによって所望の数字を表示させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ＬＥＤは発光素子（表示素子）としてのみ用いられており、またＣＣＤは受光素子としてのみ用いられている。このため、上述の光学装置では、これらＬＥＤやＣＣＤをそれぞれ設ける必要があり、装置の小型化に限界が生じている。また、これらＬＥＤ及びＣＣＤを両方設ける場合、コストも高くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、スペース効率が良く、低コスト化できる情報出力装置、ラインセンサ装置及び情報読み取り方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、読み取り対象物に記載された情報を読み取って出力する情報出力装置において、ＰＮ接合からなり発光機能を有する発光ダイオードを具備する発光手段と、ＰＮ接合からなり発光手段で発光した光を受光する受光機能を有する発光ダイオードを具備する受光手段と、受光手段で得られた受光結果を読み取り対象物の読み取り情報として出力する出力手段と、を具備している。
【０００７】
本発明によると、発光手段と受光手段とで、同一の構成を有する発光ダイオードに、それぞれ発光機能と受光機能を奏させることが可能となる。このため、受光手段にＣＣＤを用いる場合と比較して、構成の簡略化による装置の小型化を図ることができる。また、ＣＣＤを用いる場合と比較して、低価格化を実現することができる。
【０００８】
また、他の発明は、上述の発明に加え、受光手段は複数設けられていると共に、この受光手段と前記出力手段の間には、それぞれの受光手段で得られた受光結果を、異なる時間毎に時分割して出力し、それぞれの受光結果を多重化させる時分割多重化手段が接続されたものである。
【０００９】
本発明によると、受光結果を異なる時間毎に時分割して出力し、それぞれの受光結果を多重化させることにより、多重化された情報の出力が可能となる。このため、情報処理が容易となると共に多重化によってライン状の情報を得ることが可能となる。
【００１０】
また、他の発明は、上述の発明に加え、時分割多重化手段には、特定の受光手段からの受光結果を出力する出力命令を与える制御手段が接続されたものである。
【００１１】
本発明によると、制御手段が時分割多重化手段に接続されたことにより、特定の受光手段に対して適切な出力命令を与え、これを多重化させれば、適切な受光結果を出力手段で得ることが可能となる。
【００１２】
さらに、他の発明は、読み取り対象物に記載された情報を読み取る情報出力装置において、ＰＮ接合を有する発光ダイオードを具備する共に、この発光ダイオードに少なくとも一つの制御信号によって、光を受光した場合にＰＮ接合をバイアスする向きに光起電力を生じさせる受光状態と、発光ダイオードに対して順方向電圧を加え発光させる発光状態とに切り替える切り替え手段を具備した発光兼受光手段と、発光兼受光手段の受光状態で得られた受光結果を出力し、この出力結果を読み取り対象物の読み取り情報として出力する出力手段と、を具備するものである。
【００１３】
本発明によると、発光兼受光手段をそれぞれ受光状態と発光状態とに切り替え手段で切り替えることにより、例えば併設配置された発光兼受光手段の一方を発光状態、他方を受光状態とすれば、この発光兼受光手段の機能の切り替えのみで出力手段で良好な受光結果を出力することが可能となる。
【００１４】
また、発光兼受光手段を備えたことにより、発光状態と受光状態とを切り替えれば、それぞれ発光状態と受光状態とを別々の装置で実現する場合と比較して、装置の簡略化及びスペース効率の向上を図ることが可能となる。
【００１５】
また、他の発明は、請求項４記載の情報出力装置であって、ＰＮ接合を有する発光ダイオードを具備すると共に、発光兼受光手段の発光ダイオードとこの発光ダイオードとが隣り合って設けられ、この発光ダイオードは、光を受光した場合にＰＮ接合をバイアスする向きに光起電力を生じさせる受光状態となる受光手段となり、この受光手段と発光兼受光手段の各受光結果が前記出力手段に出力され、読み取り対象物の読み取り情報として得られるものである。
【００１６】
本発明によると、発光兼受光手段の発光ダイオードと受光手段の発光ダイオードとが隣り合って設けられていることにより、発光兼受光手段で発光機能を生じさせたときには受光手段で受光可能となる。また、発光兼受光手段単独でも、受光機能を生じさせることが可能となる。それによって、受光手段と発光兼受光手段が多数ある場合には、受光手段及び発光兼受光手段のどちらでも、光の受光を行うことが可能となる。
【００１７】
さらに、他の発明は、上述の発明に加え、発光兼受光手段及び受光手段は、各二つ設けられ、これら二つの発光兼受光手段の各前記発光ダイオードが二つ並設されていると共に、隣り合ったこの発光ダイオードの長手方向両端部には、受光手段の発光ダイオードが並設されることで最小制御ブロックを構成し、この最小制御ブロックを一つ以上一列に並べて配置したものである。
【００１８】
本発明によると、これらそれぞれ二つずつの発光兼受光手段及び受光手段を設けたことにより、第１の発光兼受光手段で発光機能を奏させた場合には、その隣に位置する第２の発光兼受光手段で受光機能を奏させて光を受光させると共に、受光手段で光を受光させれば、発光している発光兼受光手段の両隣で光を受光可能となる。
【００１９】
そして、この後に、切り替え手段で発光機能と受光機能の切り替えを行い、他方の発光兼受光手段で発光機能を奏させる。そして、その隣に位置する一方の発光兼受光手段で受光機能を奏させて光を受光させると共に、受光手段で光を受光させれば、発光している発光兼受光手段の両隣で光を受光可能となる。すなわち、切り替え手段での一度の切り替え動作により、すべての発光兼受光手段及び受光手段で光をライン状に受光することが可能となる。そのため、発光状態と受光状態との切り替え回数を最小限にすることが可能となる。
【００２０】
また、他の発明は、上述の発明に加え、受光手段と前記出力手段の間には、それぞれの受光手段若しくは発光兼受光手段で得られた受光結果を、異なる時間毎に時分割して出力し、それぞれの受光結果を多重化させる時分割多重化手段が接続されたものである。
【００２１】
本発明によると、時分割多重化手段が受光手段と出力手段の間に設けられたことにより、それぞれの受光手段若しくは発光兼受光手段で得られた受光結果を、異なる時間毎に時分割して適切に出力させることが可能となる。それによって、情報処理が容易となると共に、この受光結果の出力を重ね合わせることにより、光のライン状の受光結果を適切に出力させることが可能となる。
【００２２】
さらに、他の発明は、上述の発明に加え、時分割多重化手段には、特定の受光手段若しくは発光兼受光手段からの受光結果を出力する出力命令を与える制御手段が接続されていると共に、この制御手段は発光兼受光手段にも接続されて発光兼受光手段の発光状態と受光状態の切り替えを行う切り替え信号を発するものである。
【００２３】
本発明によると、制御手段が時分割多重化手段に接続されていることにより、この制御手段からの出力命令によって特定の受光手段若しくは発光兼受光手段から適切に出力させることが可能となる。すなわち、この制御手段での制御によって、発光兼受光手段の発光状態と受光状態とを適切に切り替えれば、受光手段及び発光兼受光手段で良好な受光結果を得ることが可能となる。
【００２４】
また、他の発明のラインセンサ装置は、上述の各発明における情報出力装置を、発光ダイオードが同列となるように多数配置して設けたものである。
【００２５】
本発明によると、上述の情報出力装置を一ユニットとしてこれを多数同列に配列して設けた構成となるので、情報の読み取りをライン状に行うことが可能となる。このため、ライン状の情報の読み取り状態を移動させれば、良好に面状の情報の読み取りを行うことが可能となる。
【００２６】
さらに、他の発明は、読み取り対象物に記載された情報を読み取る情報読み取り方法において、発光ダイオードを具備した第１の発光兼受光手段が発光状態となるように切り替え信号を伝達する第１の信号伝達工程と、第１の発光兼受光手段の発光ダイオードを発光状態とすると共に、第２の発光兼受光手段を受光状態としてこの第２の発光兼受光手段及び第１の受光手段で光を受光して情報の読み取りを行う第１の読み取り工程と、第1の読み取り工程で読み取られた情報を出力する第1の出力工程と、第1の出力工程の後に第１の発光兼受光手段及び第２の発光兼受光手段の発光状態及び受光状態の切り替えを行うように切り替え信号を伝達する第２の信号伝達工程と、第２の発光兼受光手段の発光ダイオードを発光状態とすると共に、第１の発光兼受光手段を受光状態として第１の発光兼受光手段及び第２の受光手段で光を受光して情報の読み取りを行う第２の読み取り工程と、第２の読み取り工程で読み取られた情報を出力する第２の出力工程と、を具備するものである。
【００２７】
本発明によると、第１の信号伝達工程及び第２の信号伝達工程で、第１の発光兼受光手段及び第２の発光兼受光手段の発光状態及び受光状態の切り替えを適正に行うと共に、第１の読み取り工程及び第２の読み取り工程で、これに基づいて情報の読み取りを行えば、発光状態にある発光兼受光手段及び受光手段で適切に光を受光して出力することが可能となる。また、この光の受光状態と発光状態を第１の発光兼受光手段と第２の発光兼受光手段との間で切り替えて行うことにより、同列にあるすべての発光兼受光手段及び受光手段から光の受光結果を得ることが可能となる。
【００２８】
すなわち、発光兼受光手段において発光状態から受光状態への切り替え動作を行うことで、これらの状態を別々の装置を設けることなく発光兼受光装置で実現することが可能となる。
【００２９】
また、他の発明は、上述の情報読み取り方法に加え、第1の出力工程は、最初に第１の受光手段で受光した読み取り情報を出力し、続いて第２の発光兼受光手段で受光した読み取り情報を出力すると共に、第２の出力工程は、最初に第２の受光手段で受光した読み取り情報を出力し、続いて第１の発光兼受光手段で受光した読み取り情報を出力するものである。
【００３０】
本発明によると、このように受光した読み取り情報の出力を制御することにより、順次読み取り情報を出力することができる。そして、出力された読み取り情報を重ね合わせれば、適切な出力結果を得ることが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図１から図５に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、本発明のラインセンサ装置の基本ブロック図を示すものであり、図２は、発光兼受光手段としての発光兼受光回路の基本回路図を示すものである。
【００３３】
この図２の発光兼受光回路１０において、所定の電位Ｅを生じさせる電源１１が設けられており、この電源電圧を抵抗１２及び抵抗１３によって分圧している。そして、ＬＥＤ１４のカソード側１４ａにバイアス電圧Ｖｋを与えている。
【００３４】
なお、このＬＥＤ１４は、ＰＮ接合を有する発光ダイオードである。そして、ＬＥＤ１４のアノード側１４ｂには、ＭＯＳＦＥＴ１５のゲート１５ａが接続されており、これと共にトランジスタ１６のコレクタ１６ａが接続されている。
【００３５】
また、ＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン１５ｂには、負荷抵抗１７が接続されている。そして、この負荷抵抗１７を介して、ＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン１５ｂが電源１１のプラス極に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ１５のソース１５ｃは、帰還抵抗１８に接続されている。そして、この帰還抵抗１８を介して、ＭＯＳＦＥＴ１５のソース１５ｃが電極１１のマイナス極に接続されている。
【００３６】
ここで、負荷抵抗１７とＭＯＳＦＥＴ１５の間には、ＬＥＤ１４の受光出力を測定するために分岐した分岐配線１９を有しており、この分岐配線１９の端部１９ａで受光出力Ｖout を測定可能としている。
【００３７】
また、トランジスタ１６のベース１６ｂには、抵抗２０が接続されており、この抵抗２０が配線２１を介して不図示の制御回路に接続されている。それによって、抵抗２０を介して不図示の制御回路から切り替え信号が与えられる構成である。この場合、切り替え信号がｈｉｇｈレベルの時、トランジスタ１６はＯＦＦとなり、ＬＥＤ１４が受光素子として働くこととなる。また、切り替え信号がｌｏｗレベルの時、トランジスタ１６はＯＮとなり、ＬＥＤ１４が従来どおり発光素子として働くこととなる。
【００３８】
なお、これらトランジスタ１６及び抵抗２０、配線２１および後述するＣＰＵ３４により、切り替え手段が構成されている。それにより、トランジスタ１６のＯＮ／ＯＦＦ作動で、ＬＥＤ１４を受光素子若しくは発光素子のいずれかに選択的に切りかえることが可能な構成としている。
【００３９】
以上のような発光兼受光回路１０の作用について、以下に説明する。まず、図１のＣＰＵ３４により切り替え信号が発せられて、配線２１を介してｈｉｇｈレベルの切り替え信号が入力される場合について説明する。
【００４０】
ＰＮ接合を有するＬＥＤ１４に光が照射されると、ＰＮ接合を順方向にバイアスする向きに光起電力を生ずる。この場合、解放光起電力をＶｏとすると、
Ｖｏ＝ｋ（Ｔ／ｑ）×Ｉｎ（Ｉ／Ｉｓ）
であることが、一般的に知られている。なお、この式において、Ｉｓは逆方向の飽和電流、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷、Ｉは光電流である。
【００４１】
一方、光起電力を生ずるためには、エネルギーギャップをＥｇ（ｅｖ）としたとき、λ＝１２４０／Ｅｇ（ｎｍ）の波長以下の光を必要とする。このため、例えばλ＝６６０（ｎｍ）の波長で発光する透明部材で封止された赤色ＬＥＤを受光素子として使用した場合、６６０（ｎｍ）よりも短波長側に受光感度を持つことになり、６６０（ｎｍ）よりも短波長側ではない赤外領域の波長には感度を持たないことになる。したがって、フォトダイオードにおいて必要とされている視感度補正フィルタを必要とせずに済む。
【００４２】
なお、このＬＥＤ１４が赤色の封止部材で封止されている場合は、赤色を選択して受光可能となる。同様に、緑色や青色の封止部材でＬＥＤ１４が封止されている場合は、それぞれ緑色や青色を選択して受光可能となる。このため、赤色ＬＥＤを使用し、赤、緑、青の三原色の封止部材でそれぞれ封止したＬＥＤ１４を受光素子として使用したり、ＬＥＤ自体を赤、緑、青のＬＥＤ１４として使用すれば、読み取り対象物の色情報を取り出すことができる。すなわち、図２に示す発光兼受光回路１０を３つ併設し、ＬＥＤ１４としてそれぞれ異なる色（赤、緑、青）のものを使用することで読み取り対象物の色情報を検出できることとなる。これと共に、この色情報を基にＬＥＤ１４を発光させ、その光を集めることによって、読み取り対象物の色を再現することも可能となる。
【００４３】
また、透明部材で封止されたＬＥＤ１４において、異なる発光波長の物を複数使用してその差をとることにより、波長選択を行うことも可能となる。例えば、６６０ｎｍの赤色ＬＥＤと５６０ｎｍの緑色ＬＥＤの２つの受光量の差を取れば、５６０ｎｍより短い波長の光による受光量は２つの間で同じとなる。このため、その間の受光量の差の変化を利用すれば、５６０ｎｍと６６０ｎｍの間の波長の光量を測定することが可能となる。すなわち、５６０〜６６０ｎｍの波長を選択的に抽出することが可能となるのである。
【００４４】
また、ＬＥＤ１４によって発生する解放起電力をＶｏとし、バイアス電圧をＶｋとすれば、ＭＯＳＦＥＴ１５のゲート１５ａには、Ｖｏ＋Ｖｋの電圧が入力電圧として印加される。これによって、ＭＯＳＦＥＴ１５が導通可能となり、この入力電圧に比例した電圧がＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン１５ｂに出力電圧Ｖｏｕｔとして生ずることとなる。
【００４５】
ここで、図３に、ＭＯＳＦＥＴ１５の入力電圧Ｖｉｎ（ｖ）に対する出力電圧Ｖｏｕｔ（ｖ）の特性を示す。この図３の結果より、略直線的に変化する領域（Ｖｉｎの値が２．０弱〜２．４強の間）を使用するように、バイアス電圧Ｖｋを設定すれば、入力電圧に比例した電圧がＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン１５ｂに出力電圧として生ずることになり、良好な読み取り結果を得ることが可能となる。
【００４６】
また、図４に被写体輝度に対する赤色ＬＥＤからなるＬＥＤ１４の出力電圧の特性の一例を示す。ここでは、図３の直線領域となるようにバイアス電圧Ｖｋが設定済となっている。このグラフより、どこまで暗い輝度を測定できるかは、ＬＥＤ１４の素子サイズに依存する。すなわち、素子サイズの大きなＬＥＤ１４を用いれば、読み取り対象物の読み取りの許容範囲が広がるが、素子サイズの小さいＬＥＤ１４を用いれば、許容範囲は限られる。
【００４７】
ここで、図５に素子サイズの小さいＬＥＤ１４を使用した場合の特性を示す。この図においては、略直線的に変化する領域が限られている。したがって、異なる素子サイズのＬＥＤ１４を組み合わせる等によって選択使用することにより、読み取りの許容範囲を広げると共に、必要とする読み取り許容範囲に切り替えて認識することが可能となる。
【００４８】
続いて、図１において切り替え信号がｌｏｗレベルでトランジスタ１６がＯＮとなり、ＬＥＤ１４を発光素子として使用する場合について、以下に説明する。このような使用はＬＥＤ１４の通常の使用に相当する。
【００４９】
まず、トランジスタ１６がＯＮとなることにより、ＬＥＤ１４には抵抗１３を介して電流が供給され、発光する。この場合、抵抗１３の値は次式によって与えられる。
Ｒ２＝（Ｅ−Ｖｌｅｄ）／Ｉｍａｘ
【００５０】
ここで、Ｒ２は、抵抗１３の抵抗値、Ｅは電源１１の電圧、ＶｌｅｄはＬＥＤ１４の順方向電圧、ＩｍａｘはＬＥＤ１４に流すことが可能な許容電流である。したがって、抵抗１２の抵抗値Ｒ１は、
Ｒ１＝Ｒ２×｛（Ｅ／Ｖｋ）−１｝
となる。
【００５１】
上述の切り替え信号のｌｏｗレベルを維持すれば、ＬＥＤ１４は連続点灯することになり、切り替え信号のｌｏｗレベルとｈｉｇｈレベルを周期的に繰り返せば、ＬＥＤ１４は点滅することになる。このように、図２に示した発光兼受光回路１０では、ＬＥＤ１４の受光と発光とを簡単に切り替えることが可能となる。
【００５２】
以上のような発光兼受光回路１０を用いて、以下のようなラインセンサ装置３０を構成している。これを図１に示す。
【００５３】
まず、ラインセンサ装置３０の最小制御ブロック３１を構成する場合について説明する。最小制御ブロック３１は、読み取り情報を出力可能な最小単位の、情報出力装置として機能を備えるものである。この場合、上述の発光兼受光手段としての発光兼受光回路１０に設けられているＬＥＤ１４を隣り合うように、２つ並べる。そして、隣り合って設けられた発光兼受光回路１０と同列になるように、受光のみを行う受光手段としての受光回路３２のＬＥＤ１４をこの列の長手方向両端部に位置するように設ける。
【００５４】
すなわち、この配列では、それぞれのＬＥＤ１４が、受光回路３２、発光兼受光回路１０、発光兼受光回路１０、受光回路３２の順に、同列に配列されている。
【００５５】
なお、以下の説明では、図１に示すように、受光回路３２や発光兼受光回路１０を受光回路３２−１、発光兼受光回路１０−２、発光兼受光回路１０−３、受光回路３２−４というように、この図において上から並べられた順に符号を付して説明する。また、これと同様に、ＬＥＤ１４においても上述の順でＬＥＤ１４−１〜ＬＥＤ１４−４として符号を付して説明する。
【００５６】
これら受光回路３２−１，３２−４及び発光兼受光回路１０−２，１０−３は、共に時分割多重化手段としてのマルチプレクサ３３に接続されている。マルチプレクサ３３は、発光兼受光回路１０−２，１０−３や受光回路３２−１，３２−４から発せられた複数の信号を時分割多重方式などで多重化可能な装置である。また、マルチプレクサ３３は、制御手段としてのＣＰＵ３４にも接続されている。ＣＰＵ３４は、マルチプレクサ３３や発光兼受光回路１０に対して制御信号を発するものである。それによって、マルチプレクサ３３が制御信号を受信すると、ＣＰＵ３４に存する出力手段としてのＡ／Ｄ入力端子３５で各ＬＥＤ１４における出力電圧の取り込みを行えるようになっている。
【００５７】
すなわち、このＣＰＵ３４からの信号に基づいて、発光兼受光回路１０−２，１０−３や受光回路３２−１，３２−４から出力された出力電圧を、時分割して受信することを可能としている。また、ＣＰＵ３４からの制御信号によって、発光兼受光回路１０においては、発光状態と受光状態との切り替えを行う構成となっている。
【００５８】
なお、このようなマルチプレクサ３３からの多重化による信号の受信を可能とするために、マルチプレクサ３３は、Ａ／Ｄ入力端子３５にも接続されている。
【００５９】
また、ＣＰＵ３４は、発光兼受光回路１０−２，１０−３の配線２１と接続している。このため、ＣＰＵ３４が発した発光・受光切り替え信号を発光兼受光回路１０−２，１０−３で受信して、発光兼受光回路１０−２，１０−３の発光機能と受光機能とを切り替えるように構成されている。
【００６０】
このような最小制御ブロック３１を、それぞれのＬＥＤ１４−１〜１４−４が同列となるように、複数並べて設ければ、ラインセンサ装置３０としての機能を果たすことが可能となる。
【００６１】
以上のような構成を有するラインセンサ装置３０の作用について、以下に説明する。
【００６２】
まず、ＣＰＵ３４により切り替え信号が発せられて、ＬＥＤ１４−２を光源として使用する場合について説明する。この場合、配線２１を介してＣＰＵ３４で発せられたｌｏｗレベルの切り替え信号が伝達される。それによって、トランジスタ１６がＯＮとなり、ＬＥＤ１４−２を発光素子として使用することが可能となる。
【００６３】
ＬＥＤ１４−２を光源として使用する場合、ＣＰＵ３４はＬＥＤ１４−３にも切り替え信号を同時に伝達し、配線２１を介してＣＰＵ３４からｈｉｇｈレベルの切り替え信号が伝達される。それによって、トランジスタ１６はＯＦＦとなり、ＬＥＤ１４−３を受光素子として使用することが可能となる（第１の信号伝達工程）。
【００６４】
ここで、ＬＥＤ１４−２を光源として使用すると、ＬＥＤ１４−１，１４−３でこの光源として使用された光を取り込む（読み取る）ことが可能となる（第１の読み取り工程）。この場合、ＣＰＵ３４はまずマルチプレクサ３３に制御信号ａを送り、ＬＥＤ１４−１の出力電圧をＡ／Ｄ入力端子３５に取り込むようにする。これに続いて、制御信号ｃを送り、ＬＥＤ１４−３の出力電圧をＡ／Ｄ入力端子３５で取り込むようにする。すなわち、ＬＥＤ１４−２を光源として利用した場合には、これの両隣りのＬＥＤ１４−１とＬＥＤ１４−３で光を受光する。そして、受光結果を、ＬＥＤ１４−１，ＬＥＤ１４−３の順で、Ａ／Ｄ入力端子３５で取り込むようにする（第１の出力工程）。
【００６５】
続いて、ＬＥＤ１４−３を光源として使用する場合について、説明する。この場合、上述のＬＥＤ１４−２とＬＥＤ１４−３の、発光機能と受光機能とが逆の関係になる。すなわち、配線２１を介してＣＰＵ３４で発せられたｌｏｗレベルの切り替え信号が伝達される。それによって、トランジスタ１６がＯＮとなり、ＬＥＤ１４−３を発光素子として使用可能となる。
【００６６】
この場合、ＣＰＵ３４はＬＥＤ１４−２にも切り替え信号を同時に伝達し、配線２１を介してＣＰＵ３４からｈｉｇｈレベルの切り替え信号が伝達される。それにより、トランジスタ１６はＯＦＦとなり、ＬＥＤ１４−２が受光素子として使用可能となる（第２の信号伝達工程）。
【００６７】
このＬＥＤ１４−３を光源として使用すると、ＬＥＤ１４−２，１４−４でこの光源として使用された光を取り込む（読み取る）ことが可能となる（第２の読み取り工程）。この場合、ＣＰＵ３４はまずマルチプレクサ３３に制御信号ｂを送り、ＬＥＤ１４−２の出力電圧をＡ／Ｄ入力端子３５で取り込む。これに続いて、制御信号ｄを送り、ＬＥＤ１４−４の出力電圧をＡ／Ｄ入力端子３５で取り込む（第２の出力工程）。それによって、ＬＥＤ１４−３の両隣りのＬＥＤ１４−２とＬＥＤ１４−４で光を受光することが可能となる。
【００６８】
以上の動作により、ＬＥＤ１４−１〜ＬＥＤ１４−４までの、計４個の出力電圧を得ることが可能となる。そして、この最小制御ブロック３１での動作を、他の最小制御ブロック３１でも同時にまたは順次に行う。それによって、所定の長さを有したライン状の情報の読み取りが可能となる。
【００６９】
また、このラインセンサ装置３０が、紙面等の読み取り対象物に対して所定のピッチだけ進行する毎に、上述の動作を繰り返して行うことによって、面としての読み取り情報を得ることが可能となる。
【００７０】
このような構成のラインセンサ装置３０によると、発光兼受光回路１０−２，１０−３を設け、この発光兼受光回路１０−２，１０−３に発光機能と受光機能を備えさせたことにより、受光手段としてＣＣＤ等を別途設ける場合と比較して、構成の簡略化を図ることができる。また、他のＣＣＤ等の装置を別途必要としなくなるため、低価格化を実現することもできる。
【００７１】
また、マルチプレクサ３３を設けたことにより、受光回路３２−１，３２−４や発光兼受光回路１０−２，１０−３で受光した受光結果を、異なる時間毎に時分割して出力し、これを多重化させることによってライン状の出力情報を得ることが可能となる。
【００７２】
さらに、マルチプレクサ３３にはＣＰＵ３４が接続されているので、このＣＰＵ３４から制御信号ａ〜ｄを制御して伝達すれば、ＬＥＤ１４−１〜ＬＥＤ１４−４で得られた受光結果を、Ａ／Ｄ入力端子３５に順次出力させることができる。それによって、適切な読み取り情報を得ることができる。
【００７３】
また、発光兼受光回路１０−２，１０−３を二つ設け、さらに受光回路３２−１，３２−４を二つ設けて、これらのＬＥＤ１４−１〜ＬＥＤ１４−４が同列になるように設けたため、最小制御ブロック３１毎にライン状に情報を読み取ることが可能となる。また、最小制御ブロック３１が、複数一列に設けられることにより、所定長さを有するライン状の情報の読み取りが可能となる。
【００７４】
このように、ＬＥＤ１４−１からＬＥＤ１４−４の順番で配列し、さらにＬＥＤ１４−２，１４−３は、発光兼受光回路１０−２，１０−３の一部を構成すると共に、ＬＥＤ１４−１，１４−４は受光回路３２−１，３２−４の一部を構成する。そのため、ＣＰＵ３４からの切り替え信号を送る回数を、最小回数の一回にすることが可能となる。また、切り替え信号を送る回数を最小限にすることにより、情報の読み取り欠陥を最小限にすることが可能となる。
【００７５】
そして、このラインセンサ装置３０を、所定ピッチ進行する毎に、読み取り動作を繰り返すことにより、面としての読み取り情報を得ることが可能となる。
【００７６】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能である。以下、これについて説明する。
【００７７】
上記実施の形態では、発光兼受光回路１０と受光回路３２の各２つで計４つを最小制御ブロックとしたものを説明したが、各１つで計２つを１組（最小制御ブロック）としても良い。また、上述の実施の形態では、発光兼受光回路１０を利用したラインセンサ装置３０について説明したが、ＬＥＤ１４は発光素子としても受光素子としても活用できるため、発光状態と受光状態の切り替えを行わずに、これらの状態を固定的にして、発光回路と受光回路３２からなるラインセンサ装置３０を構成しても構わない。この場合でも、ＣＣＤ等を別途必要としなくて済むので、低価格化や装置構成の簡略化を図ることができる。
【００７８】
また、ラインセンサ装置３０は上述の構成に限られるものではなく、発光兼受光回路１０のみによって構成することも可能である。この場合は、最小制御ブロック３１を構成する必要はなく、ＬＥＤ１４が一つおきに受光状態と発光状態となるように、ＣＰＵ３４から制御信号を伝送すればよい。そして、一方のＬＥＤ１４で光を受光した後に、他方のＬＥＤ１４で光を受光するように、一度制御信号を伝送すれば、適正な読み取り結果を出力することが可能となる。
【００７９】
さらに、マルチプレクサ３３を設けなくても、各ＬＥＤ１４で受光した受光結果の出力電圧を制御調整する等によって、ＣＰＵ３４で受光結果の多重化を行って良好な受光結果を得ることも可能である。
【００８０】
また、上述の実施の形態では、ラインセンサ装置３０について述べたが、このラインセンサ装置３０を応用して、各種の光学装置に本発明を適用することも勿論可能である。その光学装置の例としては、例えばカメラ装置やＯＣＲ装置等がある。
【００８１】
さらに、上述の実施の形態では、マルチプレクサ３３やＣＰＵ３４の個数は、特に限定していないが、これらマルチプレクサ３３やＣＰＵ３４は、最小制御ブロック３１毎に設ける構成としても、或いはラインセンサ装置３０全体で一つのみ設ける構成としても、どちらでも構わない。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、発光手段と受光手段とで、同一の構成を有する発光ダイオードに、それぞれ発光機能と受光機能を奏させることが可能となる。このため、受光手段にＣＣＤを用いる場合と比較して、構成の簡略化による装置の小型化を図ることができる。また、ＣＣＤを用いる場合と比較して、低価格化を実現することができる。
【００８３】
また、他の発明では、発光兼受光手段を設け、この発光兼受光手段をそれぞれ受光状態と発光状態とに切り替え手段で切り替えるようにしている。このため、例えば併設配置された発光兼受光手段の一方を発光状態、他方を受光状態とすれば、この発光兼受光手段の機能の切り替えのみで出力手段で良好な受光結果を出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる情報出力装置としてのラインセンサ装置の構成を示す図である。
【図２】図１のラインセンサ装置中の発光兼受光回路を示す図である。
【図３】図２の発光兼受光回路中のＭＯＳＦＥＴの入力電圧に対する出力電圧の特性を示す図である。
【図４】図２の発光兼受光回路中の被写体輝度に対するＭＯＳＦＥＴの出力電圧特性を示す図である。
【図５】図１の発光兼受光回路中で使用されるＬＥＤの素子サイズが小さい場合における被写体輝度に対するＭＯＳＦＥＴの出力特性を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０−２，１０−３…発光兼受光回路（発光兼受光手段）
１４，１４−１，１４−２，１４−３，１４−４…ＬＥＤ（発光ダイオード）１５…ＭＯＳＦＥＴ
１６…トランジスタ（切り替え手段の一部）
３０…ラインセンサ装置（情報出力装置）
３１…最小制御ブロック
３２，３２−１，３２−４…受光回路
３３…マルチプレクサ
３４…ＣＰＵ
３５…Ａ／Ｄ入力端子

Claims (1)

1. ＰＮ接合を有する発光ダイオードを具備すると共に、この発光ダイオードに少なくとも一つの制御信号によって、光を受光した場合にＰＮ接合をバイアスする向きに光起電力を生じさせる受光状態と、上記発光ダイオードに対して順方向電圧を加え発光させる発光状態とに切り替える切り替え手段を具備した発光兼受光手段と、
   上記発光兼受光手段の受光状態で得られた受光結果を出力し、この出力結果を読み取り対象物の読み取り情報として出力する出力手段と、
   を具備し、
   上記発光兼受光手段の発光ダイオードが隣接して配置され、
   上記隣接する二つの発光兼受光手段の発光ダイオードが交互に発光ダイオードおよび受光ダイオードとして機能するように発光状態と受光状態の切替を行う切替回路が設けられ、
   上記発光兼受光手段と出力手段との間にそれぞれの受光結果を異なる時間ごとに時分割して出力する時分割多重化手段が接続され、
   この時分割多重化手段で特定の発光兼受光手段の受光結果を出力する出力命令を与える制御手段が接続され、
   上記制御手段は、上記切替回路に上記発光兼受光手段の発光状態と受光状態との切替制御信号を出力する手段を含み、
   上記発光兼受光手段と光を受光した場合にＰＮ接合をバイアスする向きに光起電力を生じさせる受光状態となる受光手段とが、各二つ設けられ、これら二つの発光兼受光手段の各上記発光ダイオードが二つ並設されていると共に、隣り合ったこの発光ダイオードの長手方向両端部に、上記受光手段の発光ダイオードが並設されることで最小制御ブロックを構成し、この最小制御ブロックを一つ以上一列に並べて配置され、
   上記制御手段は、第一の読み取りタイミングでは、上記最小制御ブロックの一つの発光兼受光ダイオードを発光させるとともに、隣接する受光手段と発光兼受光ダイオードを受光素子として動作させ、次の第二の読み取りタイミングでは他方の発光兼受光ダイオードを発光させ、隣接する受光手段と前のタイミングでは発光した発光兼受光ダイオードを受光素子として動作させる
   ことを特徴とするラインセンサ装置。

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