JPH03216060A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、原稿画像を読み取って画像信号を出力する画
像読取装置に関する。

［従来の技術］ 従来、−Ｍにこの種の画像読取装置では、原稿を蛍光灯
やＬＥＤ（発光ダイオード）アレー等の光源で照射して
、その原稿からの反射光を光学レンズ系を通して固体擾
像素子の如きイメージセンサなとの光電変換部に結像さ
せ、この光電変換部からアナログ電気信号として取り出
し、この電気信号をＡ／Ｄ　（アナログ・デジタル）変
換を行ってデジタル画像信号を得るように構成されてい
る。そして、上記光源としては一般に蛍光灯を用いる場
合が多い。

しかし、第８図のグラフに示すような蛍光灯の温度特性
があるので、蛍光灯の管壁温度の低い場合（例えば、冬
期の朝早い場合）には、蛍光灯が発生する光量の大きさ
は低下し、そのため読取画像信号をＡ／Ｄ変換する場合
に信号の直線性，階調性，およびＳ／Ｎ比（信号対雑音
比）に大きな影響を与えることになる。さらにまた、蛍
光灯の点灯初期は管壁温度が一定でないので光量が不安
定となり、濃度変動などの原因となっていた。

そこで、従来では一般にこの蛍光灯の光量変動を検出す
るために有効画像領域外に白色基準板を設け、この白色
基準板の反射光の光量変動をイメージセンサを利用して
検出し、その光量の変動の検出値に基いて増幅器の増幅
度を制御して画像信号の濃度変動を防ぐように構成して
いた。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のような従来例では、上述のイメージセンサとして
ＣＯＤ　（電荷結合素子）を用いる場合が多いが、この
ＣＣＤの場合は一度画像データ読出すと、ＣＣＤ内の画
像データはリセットされてしまうので、一主走査中にリ
アルタイムに高速にサイド白基準出力を処理するか、ま
たは外部に一時記憶回路を設けてサイド白基準出力を一
時記憶してから、処理行うという構成となっている。し
かし、このような従来構成では、一時記憶回路などの追
加回路が増加して製造コストが上昇し、また一主走査中
に高速処理を行う場合は、高速のロジックを用いるので
一般的に製造コストが上昇し、さらにまたノイズ発生レ
ベルも上昇するという問題を有していた。

本発明の目的は、上述の点に鑑みて、一時記憶回路や回
路全体の高速化を必要とせずに、サイド白基準出力を処
理することが可能な画像読取装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、非破壊読出し可能
なイメージセンサと、原稿照明用の光源と、該光源の光
量変動を検出するサイド白基準とを有する画像読取装置
において、一主走査期間中に前記非破壊読出し可能なイ
メージセンサから画信号を２度読み出す画像２度読み手
段と、該画像２度読み手段を用いて前記イメージセンサ
からー走査期間中に前記ザイド白基準の出力と原稿の画
像出力とを分離して読み出す制御手段とを具備したこと
を特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記画像出力の増幅度を可変
できる可変増幅器を有し、前記制御手段は、前記サイド
白基準の出力データに基いて、該可変増幅器の一主走査
中の増幅度を可変設定することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記非破壊読出し可能なイメ
ージセンサの蓄積時間を制御する蓄積時間可変手段を有
し、前記制御手段は、前記サイド白基準の出力データに
基いて、該蓄積時間可変手段を介して前記イメージセン
サの蓄積時間を可変設定することを特徴とする。

［作　用］ 本発明では、光源の光量変化をサイド基準白地（基準白
色板）の反射光で検出する際に、撮像素子として非破壊
読み出し可能なイメージセンサを用いて、一走査中にサ
イド基準白地データ（サイド白基準出力）と画像データ
（画像出力）とを分離して２度読み出すようにしたので
、同じ画像処理系でサイド基準白地データと画像データ
とを処理可能となり、白基準出力を一時記憶する回路な
どのサイド白地検出用の付加回路を必要ヒせずに小型化
が可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

■Ｌ本１滅 第１図（Ａ）は本発明実施例の基本構成を示す。

また第１図（Ｂ）は本発明実施例の非破壊読取り可能な
イメージセンサ（以下、ペイシスセンサと称する）の出
力波形を示す。

第１図（Ａ）の装置は、原稿照明用の光源１と、この光
ａ１で照明された原稿２からの反射光を集光して電気信
号に変換する撮像素子（ペイシスセンサ）３とを何する
画像読取装置（原稿読取装置とも称する）である。同図
において、４は基準濃度を有するサイド白基準（白基準
板）であり、５はペイシスセンサ３の画像信号の２度読
みを行う画像２度読み手段である。また、６は制御手段
であり、光源１の点灯制御，画像２度読み手段５の制御
，およびサイド白基準４０反射光の光量（サイド白基準
出力）に基いて可変増幅器７のゲイン（増幅率）の制御
をする。

第１図ＣＢ）は、上述のべイシスセンサ３の出力波形の
内で一生走査期間の出力波形を示す。同図の波形に示す
ように、画像２度読み手段５を用いたべイシスセンサ３
からの１回目の非破壊読出しで、サイド白基準出力を制
御手段６で検出し、この検出値に基いて制御手段６は可
変増幅器７のゲインを制御し、そのゲイン設定後に画像
２度読み手段５を介しての２回目の読出し（破壊読出し
）により、ペイシスセンサ３から画像データを出力し、
可変増幅器７でこの画像データを増幅する。

第１図（Ｃ）は非破壊読出しのできるイメージセンサの
蓄積時間の制御を行うように構成した本発明実施例の他
の基本構成例である。同図おいて、８はペイシスセンサ
３の蓄積時間を可変にする蓄積時間可変手段である。制
御手段６はペイシスセンサ３から非破壊読出しされたサ
イド白基準出力データと所定の基準値を比較して蓄積時
間可変手段８を制御する。

なお、第１図（Ａ）と同じ参照番号のものは同様の機能
の部材である。

このように非破壊読出し可能なペイシスセンサ３の蓄積
時間の制御によって画像信号の出力を一定にすることが
可能となる。

螢星上１里旦 第２図は本発明の一実施例の可変増幅器を用いた制御ユ
ニットの回路構成を示す。

同図において、１７は原稿載置用のプラテンガラス、ｌ
４は原稿の反射光を結像する結像レンズ、１２はレンズ
ｌ４により結像した画像を電気信号に変換するイメージ
センサ（ペイシスセンサ）である。

１０３はペイシスセンサ１２の出力信号を可変増幅する
可変増幅器、１０４は増幅器１０３で増幅されたアナロ
グ画像信号を量子化するＡ／Ｄコンバータである。

１０５はＡ／Ｄコンバータからの入力信号に対して画像
処理を行う画像処理回路、１０６はサイド白基準（第６
図の符号２０を参照）を（：ＰＵｌ１０に読取らせる為
のサイド白基準読取用セレクタ、１０７は上記の画像処
理回路１０５からの出力の多値データを１ビットの２値
データに変換する２値化回路、１０８は多値データと２
値データのいずれか一方に切換えるセレクタ、１０９は
外部装置との信号の送受信の伝送を行うインターフェー
ス回路である。

ＣＰＵＩＩＯは本実施例の画像読取装置の全体を制御す
るマイクロプロセッサの如き中央演算処理装置である。

このＣＰＬＩＩＩＯは第７図に示すような制御プログラ
ムの格納用のＲＯＭ　（リードオンリーメモリ）、ある
いは作業用のＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）等を
内蔵する。

１０１は原稿照明用の蛍光灯であり、１１１は蛍光灯１
０１をＣＰＬＩＩＩＯの制御信号に基いて点灯制御する
蛍光灯制御回路である。

なお、第８図は、第２図の本実施例で使用した蛍光灯１
０１の温度特性を示す。

第３図は第２図の本実施例の画像読取装置と外部装置（
例えば、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）、パーソナル
コンピュータ等）との接続状態を示す。ここで、３０１
は第２図の画像読取装置（以下、スキャナと称する）　
．　３０２はパーソナルコンピュータ、３０３はＬＢＰ
　．および３０４はＣＲＴ（陰極線管方式）ディスプレ
イ装置である。第３図に示すように、スキャナ３０１と
外部装置３０２，　３０３，　３０４間のコントロール
信号の通信、およびスキャナ３０１から外部装置３０２
，　３０３，　３０４への画像信号の出力は、上述の第
２図のインターフェース回路１０９を介して行われる。

次に、第４図，第５図を参照して、第２図の本実施例で
今回使用した非破壊読出し可能なイメージセンサ（ペイ
シスセンサ）　１２の構造と動作原理を説明する。

第４図（Ａ）は、上述のイメージセンサ（ペイシスセン
サ）１２として用いることのできる特願昭６０−２５２
６５３号の明細書および図面に記載されている光電変換
セルの一例の概略的平面、第４図（Ｂ）は、そのＡ−Ａ
線断面、第４図（Ｃ）はその等価回路を示す。

各図において、ｎシリコン基板１上にはｎエビタキシャ
ル層４０３が形成され、ｎ一エビタキシャル層４０３に
はｐベース領域４０４が形成され、ｐベース領域４０４
にはｎ′″エミッタ領域４０５および４０５′　が形成
されている。そして、ｎ３エミッタ領域４０５および４
０５′　には、エミッタ電極４０８および４０８′　が
各々接続されている。

また、本例では、絶縁領域４１４と、その直下に設けら
れたｎ゛領域４１５とによって素子分離領域４０２が形
成され、隣接する光電変換セルを互いに電気的に分離し
ている。

ｐベース領域４０４上には酸化膜４０６を挟んでキャパ
シタ電極４０７が形成され、さらに絶縁膜４１６を挟ん
で遮光膜４１７が形成されている。遮光膜４１７によっ
て、キャパシタ電極やエミック電極が形成された部分が
遮光され、ｐベース領域４０４の主要部分に受光面が形
成される。また、遮光膜４１４および受光面となる絶縁
膜４１６上には保護絶縁膜４１８が形成されている。

次に、基本的な動作を説明する。まず、バイボーラトラ
ンジスタのベースであるｐベース領域４０４は負電位の
初期状態にあるとする。このｐベース領域４０４の受光
面に光が入射すると、入射光によって発生した電子・正
孔対のうちの正孔がｐベース領域４０４に蓄積され、蓄
積された正孔によってｐベース領域４０４の電位が正方
向に変化する（蓄積動作）。

続いて、キャパシタ電極４０７に読出し用の正電圧パル
スが印加され、蓄積動作時のベース電位変化分に対応し
た読出し信号、すなわち光情報が浮遊状態にしたエミッ
タ電極４０８および４０８′　から出力される（読出し
動作）。その際、ｐベース領域４０４の蓄積電荷量はほ
とんど減少しないために、非破壊読出しが可能である。

また、ｐベース領域４０４に蓄積された正孔を除去する
には、エミッタ電極４０８を接地し、キャバシタ電極４
０７に正電圧のリフレッシュパルスを印加する。このパ
ルスを印加することでｐベース領域４０４はｎ′″エミ
ッタ領域４０５および４０５′　に対して順方向にバイ
アスされ、蓄積された正孔が除去される。そして、リフ
レッシュパルスが立下がった時点でｐベース領域４０４
は負電位の初期状態に復帰する（リフレッシュ動作）。

以後、同様に蓄積，読出し，リフレッシュという各動作
が繰り返される。

第５図は本実施例で今回使用した非破壊読取り可能なイ
メージセンサｌ２の回路構成例を示す。

同図において、ダブルエミッタの光電変換セルＳ１〜Ｓ
．，がライン状に配列されている。

上述のエミッタ電極４０８は垂直ラインＬ１〜Ｌｏおよ
びトランジスタＴ１〜Ｔ．を介して信号出力線５０１に
接続されている。そして、各信号は、信号出力線５０１
にシリアルに読出され、増幅器で増幅されて出力信号■
。とじて外部へ出力される。

また第６図（Ａ）は上述の第３図のスキャナ３０１の内
部構成を示し、第６図（Ｂ）はそのスキャナ３０１の原
稿載置位置を示す。

ここで、１０は基準濃度被写体Ａであり、スキャナ３０
１がシエーディング補正を行う場合の基準濃度となる。

１ｌは第２図で示す制御ユニット、１３はペイシスセン
サ１２を駆動するペイシスセンサドライバ（駆動回路）
、１５は蛍光灯１０１を有する原稿照明用蛍光灯ユニッ
ト、１６は原稿反射光の光路を偏向する反射ミラー、１
７は原稿載置部（プラテンガラス）、１８は原稿、ｌ９
はプラテン力バー、および２０はサイド白基準白地であ
る。

まず、第２図および第５図（Ａ）に示すように、原稿読
取走査時には、プラテンガラス（原稿台ガラス）　１７
上の原稿１８を原稿照明用蛍光灯ユニット１５内の蛍光
灯１０１で照射し、原稿１８の反射光を結像レンズ１４
を介してペイシスセンサｌ２上に導き、ペイシスセンサ
１２上に原稿像を結像させる。

その際、第６図（Ｂ）に破線枠の右端が原稿１８の先端
となるように、原稿１８は使用者によりプラテンガラス
１７上に載置される。

また、走査光学系を構成する原稿照明用蛍光灯ユニット
ｌ５は、第６図（Ａ）において、上記の破線枠の右端が
初期位置となり、図示しない光学位置センサによりその
初期位置が検知され、ｃｐｕｉｔｏで確認される。また
、プラテンガラス１７上に原稿ｌ８が置かれた状態で外
部装置（例えば、パーソナルコンピュータ）３０２から
各種処理モードの指示がインターフェース回路１０９を
介してスキャナ３０１に入力される。この処理モードの
指示としては、例えば画素密度を３００ｄｐｉ（　ドッ
ト／インチ），２００ｄｐｉ，　５０ｄｐｉのいずれに
するが、あるいはまた画像信号を２値データにするか、
または多値データにするか等を選択指定する内容のもの
である。

第７図はＣＰＵＩＩＯの処理手順の一例を示す。

上記の各種処理モードの指示をインターフェース回路１
０９を介して受信したＣＰｔＪｌｌＯは、第７図のフロ
ーチャートに示すように、その指示に従ってあらかじめ
モード切換用の制御信号を各構成回路に出力して、画素
密度および画像信号の処理方式を設定してお＜　（Ｓ５
００）。

次に、外部装置３０２から原稿読取り開始指令がＣＰ［
Ｊ１１０に入力されると、ＣＰＵＩＩＯはまず蛍光灯制
御回路１１１に駆動制御信号を出力して、蛍光灯制御回
路１１１を介して蛍光灯１０１を点灯（ＯＮ）させる（
Ｓ５０１）。

その後、ＣＰＵＩＩＯは図示しない光学系駆動用モータ
を介して原稿照明用蛍光灯ユニットｌ５を第６図（Ａ）
の左方向（副走査方向）に進め、ペイシスセンサ１２に
よる読取走査を開始する。次に、ＣＰＵＩＩＯは原稿照
明用蛍光灯ユニットｌ５が基準濃度被写体ＡＩＯの読取
位置にきたら、蛍光灯ユニット１５を停止し、この時に
ペイシスセンサ１２で読取られてＡ／Ｄコンバータ１０
４によりデジタル化された画像データに基いてシエーデ
ィング補正を行う。次に、ＣＰＵＩＩＯで上記の画像デ
ータを読取り（Ｓ５０２）、可変増幅器１０３を制御し
て増幅度を設定する（Ｓ５０４）。

（：ＰＵｌ１０は、可変増幅器１０３の増幅度を設定後
（Ｓ５０３）、蛍光灯ユニットｌ５を副走査方向に移動
し（Ｓ５０５）、上記の第６図（Ｂ）の破線枠右端の原
稿先端位置まで蛍光灯ユニット１５が到達した時点で、
ＣＰＵＩＩＯはインターフェース回路１０９へ画像信号
出力許可の制御信号を出力して、原稿走査によりペイシ
スセンサ１２で読取られた原稿１８の画像信号を外部装
置３０２に送る。

この時、同時に一主走査ごとに第６図のサイド基準白地
２０の画像データが、第１図（Ｂ）で示すタイミングで
、第１図（Ａ）の画像２度読み手段５に相当するペイシ
スセンサ制御回路１０２により２度読み出され、最初に
読出した非破壊読出しのサイド白地基準画像信号をＣＰ
Ｕｌ１０がサイド白地基準読取用セレクタ１０６を介し
て読取り（３５０６）、一生走査ごとに可変増幅器１０
３の増幅度を設定して、光量が変化してもＡ／Ｄコンバ
ータ１０４の入力が一定になるように制御する（Ｓ５０
７，　Ｓ５０８）。

蛍光灯ユニット１５等の光学系の走査長はＣＰＵＩＩＯ
から出力する図示しない光学系駆動用モータを駆動する
ためのパルス数によって一義的に決定されるので、ＣＰ
ＵＩＩＯは原稿ｌ８のサイズ（長手方向の寸法）に応じ
た必要なパルス数を全て上記光学系駆動用モータに出力
した時点で、原稿読取り走査終了と判断して（Ｓ５０９
，Ｓ５１０）　．蛍光灯制御回路１１１を介して蛍光灯
１０１を消灯し、画像信号出力不可の制御信号をインタ
ーフェース回路１０９に出力して、さらに上記光学系駆
動用モータの反転駆動の制御を行うと共に、原稿読取り
終了信号をインターフェース回路１０９を介して外部装
置３０２に出力する。

上述のｃｐｕｉｔｏのモータ反転制御により、原稿照明
用蛍光灯ユニットｌ５は、第６図（Ａ）の矢印ＩＡ（ホ
ームポジション）の方向に進み、図示しない光学位置セ
ンサにより蛍光灯ユニット１５が初期位置に達したこと
を検出された時点で、ＣＰＵＩＩＯは蛍光灯ユニット１
５を停止させる。この光学系の戻り区間（復動区間）に
外部装置３０２から次の原稿読取り開始指令が来ない場
合にはＣＰＵＩＩＯは蛍光灯ユニット１５を初期位置に
停止したまま、原稿読取り動作を終了する（Ｓ５１１）
。

１直立叉里濶 上述の本発明実施例では、光学系移動型の画像読取装置
について説明したが、光学系固定型（すなわち、原稿移
動型）の画像読取装置の場合にも上記と同様に本発明を
実施できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、光源の光量変化
をサイド基準白地（基準白色板）の反射光で検出する際
に、撮像素子として非破壊読み出し可能なイメージセン
サを用いて、一走査中にサイド基準白地データ（サイド
白基準出力）と画像データ（画像出力）とを分離して２
度読み出すようにしたので、同じ画像処理系でサイド基
準白地データと画像データとを処理可能となり、白基準
出力を一時記憶する回路などのサイド白地検出用の付加
回路を必要とせずに小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　，　（Ｃ）は本発明実施例の基本構成を
示す機能ブロック図、 第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のべイシスセンサの出力波
形を示す波形図、 第２図は本発明の一実施例の原稿読取装置の制御ユニッ
トの回路構成を示すブロック図、第３図は本発明実施例
の画像読取装置と外部装置との接続を示すブロック図、 第４図（Ａ）．　（Ｂ），　（Ｃ）は非破壊読取り可能
なイメージセンサの平面図，断面図および等価回路図、 第５図は非破壊読取り可能なイメージセンサの回路構成
図、 第６図（Ａｌ　，　（Ｂ）は本発明実施例の画像読取装
置の断面図および平面図、 第７図は本発明実施例の制御動作の手順を示すフローチ
ャート、 第８図は本発明実施例に用いた蛍光灯の温度と光量の関
係の特性を示すグラフである。 １０１・・・原稿照明用蛍光灯、 １０２・・・ペイシスセンサ制御回路、１０３・・・可
変増幅器、 ・・・Ａ／Ｄコンバータ、 ・・・画像処理回路、 ・・・サイド白基準読取用セレクタ、 ・・・２値化回路、 ・・・セレクタ、 ・・・インターフェース回路、 ・・・ｃｐｕ　， ・・・蛍光灯制御回路、 ・・・スキャナ、 ・・・パーソナルコンピュータ、 ・・・ＬＢＰ　（レーザビームプリンタ）、・・・ＣＲ
Ｔディスプレイ。 基奈＠仄めブロック回 第 １ 図 （Ａノ ペインス亡ン寸の力刀５皮形の′／支井列囚第 ！ 図　（Ｂノ １尤凍 Ｏ 基本溝へのプロ・ンフ肥 第 １ 図（Ｃ） 賞澗ヒ９１のタ賭ｌ５匁置との携Ｉ免【木すで亡可ｉ１
１Ｄ第３図 第４図 １ミか田イタリのイメージ゛亡ン寸の［］了９ト■］第 ５ 図 蔓フセ孕゜１め昌イ象１気』Ｃ良ｌの前面図８Ｊび干１
７重尤灯Ｕ温良竹件のブフフ 第８ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）非破壊読出し可能なイメージセンサと、原稿照明用
   の光源と、該光源の光量変動を検出するサイド白基準と
   を有する画像読取装置において、一主走査期間中に前記
   非破壊読出し可能なイメージセンサから画信号を２度読
   み出す画像２度読み手段と、 該画像２度読み手段を用いて前記イメージセンサから一
   走査期間中に前記サイド白基準の出力と原稿の画像出力
   とを分離して読み出す制御手段と を具備したことを特徴とする画像読取装置。 ２）前記画像出力の増幅度を可変できる可変増幅器を有
   し、 前記制御手段は、前記サイド白基準の出力データに基い
   て、該可変増幅器の一主走査中の増幅度を可変設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。 ３）前記非破壊読出し可能なイメージセンサの蓄積時間
   を制御する蓄積時間可変手段を有し、前記制御手段は、
   前記サイド白基準の出力データに基いて、該蓄積時間可
   変手段を介して前記イメージセンサの蓄積時間を可変設
   定することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置
   。