JPH04267672A - 画像読取方法及びその装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像を読み取る方法及び
その装置に関し、さらに詳しくは、ファクシミリ，イメ
ージスキャナ，デジタル複写機，電子黒板などの原稿上
の画像をいわゆる電荷蓄積方式によって読み取る方法及
びその装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファクシミリなどの原稿読み取り
部には電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄｄ
ｅｖｉｃｅ；ＣＣＤ）を用いた縮小光学系の画像読取装
置が使用されていた。 この画像読取装置は一般にイメージセンサと呼ばれてお
り、近年は、原稿上の画像を等倍で読み取ることができ
る密着型イメージセンサが使用されている。この密着型
イメージセンサはガラス等の基板上にアモルファスシリ
コンａ−Ｓｉ等の半導体から成る光電変換素子が一次元
状に複数形成され構成されている。これらの光電変換素
子として一般にフォトダイオードが用いられているが、
これらのフォトダイオードに生じる光電流は極めて微弱
であるため、その生じた光電流をフォトダイオードの電
極間容量に一旦蓄積させてから検出するいわゆる電荷蓄
積方式が採用されている。ここで、電極間容量とはフォ
トダイオードの電極間で形成された静電容量のことであ
り、接合容量を含む概念である。

【０００３】次に、この電荷蓄積方式について図面に基
づき簡単に説明する。図７において、符号１は光電変換
素子としてのフォトダイオードであり、これらのフォト
ダイオード１のアノード端子には共通の駆動電源２が接
続されている。また、それぞれのカソード端子にはＴＦ
Ｔ等のスイッチング素子３が接続されていて、これらの
スイッチング素子３には共通の電流増幅回路４及び積分
回路５が接続されている。スイッチング素子３はそれが
順に閉にされることにより駆動電圧Ｖｄをフォトダイオ
ード１に一定時間印加するためのものであり、電流増幅
回路４はフォトダイオード１の出力電流Ｉｏを出力電圧
Ｖ１に変換増幅するためのものである。また、積分回路
５はその電流増幅回路４の出力電圧Ｖ１を時間積分する
ためのものである。

【０００４】このような画像読取装置は、或るフォトダ
イオード１に接続されたスイッチング素子３が閉にされ
ると、そのフォトダイオード１の電極間容量が十分に充
電される。次いで、そのスイッチング素子３が開にされ
ると、その充電された電極間容量はフォトダイオード１
に生じた光電流によって放電させられ始めて、再びスイ
ッチング素子３が閉にされるまでの間、放電させられ続
ける。すなわち、電極間容量は一定時間内にフォトダイ
オード１に入射した光量だけ放電させられるのである。 そして、図８に示すようにそのスイッチング素子３が閉
にされると、その放電させられた電極間容量は再び充電
され始める。このとき、フォトダイオード１に流れる出
力電流Ｉｏが電流増幅回路４によって出力電圧Ｖ１に変
換増幅され、更に積分回路５によって時間積分されて出
力電圧Ｖｏが得られる。しかる後、そのスイッチング素
子３が開にされるとともに、スイッチング素子６が閉に
されて積分コンデンサＣｉがリセットされる。この積分
コンデンサＣｉがリセットされる直前の出力電圧Ｖｏが
画像信号として読み出されるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォト
ダイオード１によって感度が異なっているため正確に画
像を読み取ることは困難であった。したがって、図８に
示すように均一な白色原稿を読み取った場合であっても
、それぞれの出力電圧Ｖｏはフォトダイオード１によっ
て異なっているという問題があった。ここでいう感度と
は、光電変換素子（１）が有する光電変換効率の他に、
スイッチング素子３が有する内部抵抗等の不均一性に起
因して結果的に出力電圧Ｖｏが異なっていることも含ま
れる。

【０００６】このような問題を解決するために種々の発
明が提案されている。たとえば、特開昭５０−１５９２
１６号公報及び特開平１−１９４６５５号公報では、予
め測定した補正係数をＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍ
ｅｍｏｒｙ）に格納しておき、順次読み出された出力電
圧とその補正係数とを演算することによって、出力電圧
を適正に補正するように構成している。このようにフォ
トダイオードの感度を補正する方法としては出力電圧を
演算する方法が一般的であったが、演算回路が大変煩雑
になり、コスト高であった。また、デジタル演算の場合
には、アナログ信号をデジタル信号に変換する時に生じ
る量子化誤差を避けることはできなかった。そこで、本
発明者らは簡単な回路で、より正確に画像を読み取るこ
とができるように鋭意研究を重ねた結果、本発明に至っ
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像読取方
法の要旨とするところは、複数の光電変換素子の電極間
容量を充電しておき、該充電された電極間容量を該光電
変換素子に入射した光量に応じて生じた光電流によって
一定時間放電させた後、該光電変換素子の一端に駆動電
圧を一定時間印加することによって該放電させられた電
極間容量を充電するとともに、該充電するときに該光電
変換素子の他端から流れる出力電流を時間積分すること
によって画像を読み取る方法において、前記光電変換素
子のうち、感度が高い光電変換素子ほど前記出力電流を
短時間で時間積分するようにしたことにある。

【０００８】また、本発明に係る画像読取装置の要旨と
するところは、入射した光量に応じて光電流を生じる複
数の光電変換素子と、該光電変換素子の一端に駆動電圧
を一定時間印加する駆動電圧印加手段と、該駆動電圧が
印加されたときに該光電変換素子の他端から流れる出力
電流を時間積分する出力増幅手段とを備えた画像読取装
置において、前記光電変換素子のうち、感度が高い光電
変換素子ほど前記出力電流が時間積分される時間を短く
する積分時間調整手段を設けたことにある。

【０００９】

【作用】本発明に係る画像読取方法によれば、複数の光
電変換素子の電極間容量が十分に充電され、それぞれの
充電された電極間容量が入射光量に応じて生じた光電流
によって一定時間放電させられる。次に、それぞれの光
電変換素子の一端に駆動電圧が一定時間印加されると、
それぞれの放電させられた電極間容量が再び充電される
。これらの電極間容量が充電されるときにそれぞれの光
電変換素子の他端から流れる出力電流が、感度が高い光
電変換素子ほど短時間で積分され、逆に感度が低い光電
変換素子ほど長時間で積分されて画像が読み取られる。 すなわち、それぞれの光電変換素子の感度に応じて出力
電流を積分する時間が適正に調整されるのである。

【００１０】また、本発明に係る画像読取装置によれば
、駆動電圧印加手段により複数の光電変換素子の一端に
駆動電圧が一定時間印加され、それぞれの光電変換素子
の電極間容量が十分に充電される。次いで、それぞれの
光電変換素子に入射した光量に応じて光電流が生じ、そ
れぞれの電極間容量が一定時間放電させられる。次に、
駆動電圧印加手段によりぞれぞれの光電変換素子の一端
に駆動電圧が一定時間印加されると、それぞれの放電さ
せられた電極間容量が再び充電される。これらの電極間
容量が充電されるときにそれぞれの光電変換素子の他端
から流れる出力電流が出力増幅手段により時間積分され
るのであるが、積分時間調整手段により感度が高い光電
変換素子ほど積分時間が短くされ、逆に感度が低い光電
変換素子ほど積分時間が長くされて時間積分されること
によって画像が読み取られる。すなわち、積分時間調整
手段によりそれぞれの光電変換素子の感度に応じて出力
電流を積分する時間が適正に調整されるのである。

【００１１】

【実施例】次に、本発明に係る画像読取方法及びその装
置の実施例を図面に基づき詳しく説明する。図１に示す
ように、本発明に係る画像読取装置は複数のフォトダイ
オード１０が配列されていて、これらのアノード端子に
は共通の駆動電源１２が接続され、また、カソード端子
にはスイッチング素子１４が接続されている。これらの
スイッチング素子１４には共通の電流増幅回路１６及び
積分回路１８が接続されていて、更に、電流増幅回路１
６と積分回路１８との間にスイッチング素子２０が接続
されて構成されている。

【００１２】フォトダイオード１０はアモルファスシリ
コンａ−Ｓｉ等の半導体から成り、入射した光量に応じ
て光電流を生じる光電変換素子である。また、スイッチ
ング素子１４はＴＦＴ等から成り、後述する制御信号に
よって一定時間、順に閉にされるように構成されている
。このスイッチング素子１４及び駆動電源１２がフォト
ダイオード１０のアノード端子に駆動電圧Ｖｄを一定時
間印加する駆動電圧印加手段を構成している。

【００１３】電流増幅回路１６は演算増幅器２２と負帰
還抵抗Ｒｆとから構成されていて、フォトダイオード１
０からの出力電流Ｉｏを出力電圧Ｖ１に変換増幅するた
めのものである。また、積分回路１８は演算増幅器２４
，積分コンデンサＣｉ，積分抵抗Ｒｉ及びスイッチング
素子２６から構成されていて、電流増幅回路１６からの
出力電圧Ｖ１を時間積分して出力電圧Ｖｏを得るための
ものである。このスイッチング素子２６は、図２に示す
ようにスイッチング素子１４が開にされると同時に閉に
されるように構成されていて、次のフォトダイオード１
０からの出力電圧Ｖ１を時間積分する前に、積分コンデ
ンサＣｉをリセットするためのものである。この電流増
幅回路１６及び積分回路１８がフォトダイオード１０の
カソード端子から流れる出力電流Ｉｏを時間積分する出
力増幅手段を構成している。

【００１４】電流増幅回路１６と積分回路１８との間に
設けられたスイッチング素子２０は、複数のスイッチン
グ素子１４のうちのいずれかが閉にされると同時に閉に
されるように構成されている。また、スイッチング素子
２０は予め設定された時期に開にされるように構成され
ている。本例では、全てのフォトダイオード１０に均一
な白色原稿が読み取られた場合に、それぞれのフォトダ
イオード１０からの出力電圧Ｖｏが最も感度が低いフォ
トダイオード１０の出力電圧Ｖｍｉｎに統一されるよう
に、スイッチング素子２０が開にされる時期が設定され
ている。したがって、最も感度が低いフォトダイオード
１０に接続されているスイッチング素子１４が閉にされ
ているときは、そのスイッチング素子１４が開にされる
と同時にスイッチング素子２０が開にされるように構成
されていて、その他の感度が高いフォトダイオード１０
に接続されているスイッチング素子１４が閉にされてい
るときは、そのフォトダイオード１０の出力電圧Ｖｏが
最も感度が低いフォトダイオードの出力電圧Ｖｍｉｎと
同電圧に達した時にスイッチング素子２０が開にされる
ように構成されている。このスイッチング素子２０が、
複数のフォトダイオード１０のうち感度が高いフォトダ
イオード１０ほど、その出力電流Ｉｏが時間積分される
時間を短くする積分時間調整手段を構成している。

【００１５】次に、スイッチング素子２０が開にされる
時期を設定する装置について説明する。図３おいて、符
号３０はクロックパルスＣＬＫを計数するタイムカウン
タである。このタイムカウンタ３０はスイッチング素子
１４が閉にされると同時にリセットされるように構成さ
れていて、スイッチング素子１４が閉にされてから経過
した時間を計測するためのものである。また、符号３２
はスイッチング素子１４が閉にされているフォトダイオ
ード１０を特定するセンサカウンタであり、クロックパ
ルスＣＬＫを計数することによって特定するように構成
されている。更に、符号３４は各フォトダイオード１０
の感度に応じた積分時間が予め測定されて記憶させられ
ているＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）で
ある。また、符号３６はタイムカウンタ３０からのデー
タとＲＯＭ３４からのデータを比較するコンパレータで
ある。更に、符号３８はコンパレータ３６からの信号に
応じて、スイッチング素子２０を開閉させるための制御
信号を形成する制御信号発生回路である。なお、スイッ
チング素子１４とスイッチング素子２６とを同期させて
開閉させるための制御信号は、従来と同様にクロックパ
ルスＣＬＫをデバイダ４０により分周して制御信号発生
回路４２により形成されている。

【００１６】次に、この画像読取装置の動作を説明する
。先ず、それぞれのスイッチング素子１４が一定時間、
順に閉にされてフォトダイオード１０のアノード端子に
駆動電圧Ｖｄが印加されると、フォトダイオード１０に
逆バイアス電圧がかかり、それぞれの電極間容量が十分
に充電される。次いで、それぞれのスイッチング素子１
４が順に開にされて、たとえば全てのフォトダイオード
１０に均一な白色原稿が読み取られたとすると、その均
一な白色原稿に応じて生じた光電流によってそれぞれの
電極間容量は放電させられる。ところが、均一な白色原
稿であるにも拘らずフォトダイオード１０によって感度
が異なっているために、放電させられる量はそれぞれの
電極間容量によって異なっている。次に、それぞれのス
イッチング素子１４が順に閉にされてフォトダイオード
１０のアノード端子に駆動電圧Ｖｄが印加されると、そ
れぞれの放電させられた電極間容量が再び充電される。 このとき、それぞれのフォトダイオード１０のカソード
端子から流れる負の出力電流Ｉｏが電流増幅回路１６に
より出力電圧Ｖ１に変換増幅される。

【００１７】この出力電圧Ｖ１を積分回路１８により時
間積分して出力電圧Ｖｏを得るにあたって、たとえば最
も感度が低いフォトダイオード１０に接続されたスイッ
チング素子１４が閉にされるとスイッチング素子２０が
閉にされ、同時にタイムカウンタ３０がリセットされる
。次いで、このタイムカウンタ３０によりスイッチング
素子２０が閉にされてから経過した時間が計測され、そ
の経過時間のデータが随時コンパレータ３６に出力され
る。一方、センサカウンタ３２には最も感度が低いフォ
トダイオード１０であることが特定されていて、このセ
ンサカウンタ３２からのデータに基づき、最も感度が低
いフォトダイオード１０に必要な積分時間（本例ではス
イッチング素子１４が閉にされている時間と同時間）の
データがＲＯＭ３４からコンパレータ３６に出力される
。そして、これらのデータがコンパレータ３６により随
時比較され、これらのデータが合致した時にコンパレー
タ３６から制御信号発生回路３８にデータが合致したこ
とを表わす信号が出力される。この信号に基づいて制御
信号発生回路３８から制御信号が出力されて、スイッチ
ング素子２０が開にされる。このように出力電圧Ｖ１が
時間積分されて出力電圧Ｖｍｉｎが得られる。

【００１８】また、その他の感度が高いフォトダイオー
ド１０に接続されたスイッチング素子１４が閉にされる
とスイッチング素子２０が閉にされ、同時にタイムカウ
ンタ３０がリセットされる。次いで、このタイムカウン
タ３０によりスイッチング素子２０が閉にされてから経
過した時間が計測され、その経過時間のデータが随時コ
ンパレータ３６に出力される。一方、センサカウンタ３
２にはその他の感度が高いフォトダイオード１０である
ことが特定されていて、このセンサカウンタ３２からの
データに基づき、そのフォトダイオード１０に必要な積
分時間のデータがＲＯＭ３４からコンパレータ３６に出
力される。そして、これらのデータがコンパレータ３６
により随時比較され、これらのデータが合致した時にコ
ンパレータ３６から制御信号発生回路３８にデータが合
致したことを表わす信号が出力される。この信号に基づ
いて制御信号発生回路３８から制御信号が出力されて、
スイッチング素子２０が開にされる。このように出力電
圧Ｖ１が時間積分されて、最も感度が低いフォトダイオ
ード１０と同じ出力電圧Ｖｍｉｎが得られる。

【００１９】以上のように、感度が高いフォトダイオー
ド１０ほどその出力電圧Ｖ１が短時間で時間積分され、
逆に感度が低いフォトダイオード１０ほどその出力電圧
Ｖ１が長時間で時間積分されて出力電圧Ｖｏが得られる
のである。

【００２０】かかる画像読取装置には、感度が高いフォ
トダイオード１０ほど、そのフォトダイオード１０のカ
ソード端子から流れる出力電流Ｉｏを積分する時間を短
くするスイッチング素子２０が設けられているため、フ
ォトダイオード１０の感度が異なっていても正確に画像
を読み取ることができる。また、デジタル演算に伴う量
子化誤差等が発生しないので、より正確に画像を読み取
ることができる。しかも、煩雑なデジタル演算回路等を
必要としないので、より安価で高性能な画像読取装置を
提供することができる。

【００２１】以上、本発明に係る画像読取方法及びその
装置の一実施例を詳述したが、本発明は上述した実施例
に限定されることなくその他の態様でも実施し得るもの
である。

【００２２】たとえば、図４に示すようにマトリックス
駆動方式の画像読取装置にも適用し得るものである。符
号４４はフォトダイオードであり、これらに逆極性でブ
ロッキングダイオード４６が直列に接続されている。こ
れらのフォトダイオード４４及びブロッキングダイオー
ド４６は一定の個数毎にブロック４８で区分されていて
、各ブロッキングダイオード４６はブロック４８毎に駆
動電圧発生回路５０に接続されている。一方、各フォト
ダイオード４４は各ブロック４８間で同じ位置にあるも
の同士を共通として電流増幅回路５２に接続されている
。更に、これらの電流増幅回路５２はスイッチング素子
５４を介して積分回路５６に接続されている。

【００２３】これらのスイッチング素子５４は駆動電圧
発生回路５０によっていずれかのブロック４８に駆動電
圧Ｖｄが印加されると一斉に閉にされるように構成され
ているとともに、ブロック４８内における各フォトダイ
オード４４の感度はほぼ均一であることから、各スイッ
チング素子５４は駆動電圧Ｖｄが印加されているブロッ
ク４８に応じて所定の時期に一斉に開にされるように構
成されている。したがって、マトリックス駆動方式の場
合はブロック４８間でのフォトダイオード４４の感度の
相違に加えてブロック４８毎の配線抵抗や浮遊容量等の
相違に起因して出力電圧Ｖｏが不均一になるが、本例に
よれば、このような不均一性も解消される。あるいは全
てのフォトダイオード４４の感度に応じて各スイッチン
グ素子５４が所定の時期に個別に閉にされるように構成
することも可能である。

【００２４】また図５に示すように、予め測定した積分
時間をＲＯＭ５８に記憶させておき、並直変換器６０に
よりＲＯＭ５８からのパラレルデータをシリアルデータ
に変換することによって、スイッチング素子２０を開閉
させる制御信号を直接形成するように構成しても良い。 この場合、ＲＯＭ５８としてたとえば３２ビットのもの
を用いるのであれば、３２段階で表された積分時間を記
憶させておけば良い。本例では、前述したタイムカウン
タ３０やコンパレータ３６がなく、より簡単な回路で構
成することができる。

【００２５】更に図６に示すように、前述した電流増幅
回路１６を省略して、フォトダイオード１０からの出力
電流Ｉｏが直接積分回路６２によって時間積分されるよ
うに構成することも可能である。

【００２６】また、スイッチング素子２０を介すること
なく、電流増幅回路１６に直接積分回路１８を接続して
、積分コンデンサＣｉをリセットするためのスイッチン
グ素子２６がいずれかのスイッチング素子１４が閉にさ
れると同時に開にされ、各フォトダイオード１０の感度
に応じて所定の時期に閉にされるように構成されていて
も良い。すなわち、積分コンデンサＣｉをリセットする
ためのスイッチング素子２６を開閉させることにより積
分時間を調整しても良いのである。この場合は、スイッ
チング素子２６が積分時間調整手段となる。

【００２７】更に、白色原稿を基準にせず、中間明度の
原稿を基準に積分時間を設定することも可能である。ま
た、予め測定した積分時間をＲＯＭに記憶させておくの
ではなく、原稿を読み取る度に基準原稿を読み取り、適
正な積分時間を算出してＲＷＭ（Ｒｅａｄ　Ｗｒｉｔｅ
　Ｍｅｍｏｒｙ　）等に記憶させるように構成すること
も可能である。

【００２８】その他、駆動電圧Ｖｄを正の電圧にするこ
とも可能であり、この場合には、フォトダイオードを逆
方向に接続すれば良く、マトリックス駆動方式では更に
ブロッキングダイオードをも逆方向に接続すれば良いな
ど、本発明はその主旨を逸脱しない範囲内で当業者の知
識に基づき種々なる改良，修正，変形を加えた態様で実
施し得るものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る画像読取方法は感度が高い
光電変換素子ほどその光電変換素子の他端から流れる出
力電流を短時間で積分するようにしているため、光電変
換素子の感度が異なっていても正確に画像を読み取るこ
とができる。また、デジタル演算に伴う量子化誤差等が
発生しないので、より正確に画像を読み取ることができ
る。

【００３０】また、本発明に係る画像読取装置には感度
が高い光電変換素子ほどその光電変換素子の他端から流
れる出力電流を積分する時間を短くする積分時間調整手
段が設けられているため、光電変換素子の感度が異なっ
ていても正確に画像を読み取ることができる。また、デ
ジタル演算に伴う量子化誤差等が発生しないので、より
正確に画像を読み取ることができる。しかも、煩雑なデ
ジタル演算回路等を必要としないので、より安価で高性
能な画像読取装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像読取装置の実施例を示す回路
図である。

【図２】図１に示した回路図の動作を示すタイムチャー
トである。

【図３】図１に示した実施例におけるスイッチング素子
を作動させるための実施例を示すブロック図である。

【図４】本発明に係る画像読取装置の他の実施例を示す
回路図である。

【図５】図１に示した実施例におけるスイッチング素子
を作動させるための他の実施例を示すブロック図である
。

【図６】本発明に係る画像読取装置の他の実施例を示す
回路図である。

【図７】従来の画像読取装置の実施例を示す回路図であ
る。

【図８】図７に示した回路図の動作を示すタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１０，４４；フォトダイオード（光電変換素子）１２；
電源（駆動電圧印加手段） １４；スイッチング素子（駆動電圧印加手段）１６，５
２；電流増幅回路（出力増幅手段）１８，５６；積分回
路（出力増幅手段）２０，５４；スイッチング素子（積
分時間調整手段）Ｖｄ；駆動電圧 Ｉｏ；出力電流 Ｖｏ；出力電圧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の光電変換素子の電極間容量を充
   電しておき、該充電された電極間容量を該光電変換素子
   に入射した光量に応じて生じた光電流によって一定時間
   放電させた後、該光電変換素子の一端に駆動電圧を一定
   時間印加することによって該放電させられた電極間容量
   を充電するとともに、該充電するときに該光電変換素子
   の他端から流れる出力電流を時間積分することによって
   画像を読み取る方法において、前記光電変換素子のうち
   、感度が高い光電変換素子ほど前記出力電流を短時間で
   時間積分するようにしたことを特徴とする画像読取方法
   。
2. 【請求項２】　　入射した光量に応じて光電流を生じる
   複数の光電変換素子と、該光電変換素子の一端に駆動電
   圧を一定時間印加する駆動電圧印加手段と、該駆動電圧
   が印加されたときに該光電変換素子の他端から流れる出
   力電流を時間積分する出力増幅手段とを備えた画像読取
   装置において、前記光電変換素子のうち、感度が高い光
   電変換素子ほど前記出力電流が時間積分される時間を短
   くする積分時間調整手段を設けたことを特徴とする画像
   読取装置。