JPH10281873A

JPH10281873A - 読み取り装置

Info

Publication number: JPH10281873A
Application number: JP9083483A
Authority: JP
Inventors: Masashige Shiyoukomori; 正成庄籠
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度で色を検知する小型で低コストの読み
取り装置を提供する。【解決手段】半導体チップにフォトダイオードと、そ
れぞれ赤、緑、青の光を発する３つの発光ダイオードを
フォトダイオードを中心として形成する。各発光ダイオ
ードを順次発光させて、対象物からの反射光を同一のフ
ォトダイオードで受ける。発光ダイオードの発光を個別
に制御する制御信号とフォトダイオードの出力を与えら
れる３つのスイッチ回路を設けて、各発光ダイオードが
発光している間のフォトダイオードの受光量を表す信号
を各スイッチ回路から出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は対象物に光を照射
し、その反射光を受けて対象物の色を読み取る読み取り
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー複写機、カラースキャナー等のカ
ラー画像を読み取る機器では、図５に示したような構成
で原稿の色を検知している。すなわち、光源５１から原
稿２に向けて白色光ＬWを照射し、反射光をプリズム５
２によって赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルター
５３R、５３G、５３Bに個別に導き、フィルター透過光
をそれぞれ受光素子５４R、５４G、５４Bで受光する。
各受光素子は受光量を表す信号を出力し、これらの信号
から原稿の３色の濃度が検知される。

【０００３】受光素子５４R、５４G、５４Bとフィルタ
ー５３R、５３G、５３Bは別部品として構成され、組立
時に相互の位置を調整される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の読み
取り装置では、組立誤差の発生が避けられず、色検知の
精度をあまり高めることができなかった。また、部品を
組み立てて作製するため、装置を小型化することは困難
である。しかも、高価なカラーフィルターを受光素子ご
とに備えるためコストの面でも好ましくない。

【０００５】本発明は、高精度で色を検知する小型で低
コストの読み取り装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、対象物に光を照射しその反射光を受け
て対象物の色を読み取る読み取り装置において、互いに
近接して配設され、それぞれ異なる色の光を略同一の方
向に発する第１、第２および第３の発光素子と、対象物
によって反射された第１、第２および第３の発光素子の
光を受けて、受光量を表す検知信号を出力する単一の受
光素子を備える。

【０００７】受光素子は、第１の発光素子が発光してい
るときはその反射光を、第２の発光素子が発光している
ときはその反射光を、第３の発光素子が発光していると
きはその反射光を受けて、それぞれの受光量をあらわす
検知信号を出力する。すなわち、受光素子が受ける光の
色はどの発光素子が発光するかによって異なり、検知信
号はその時照射されている光に対応する対象物の色の濃
度を表す。

【０００８】第１、第２および第３の発光素子を、受光
素子を中心として配設するとよい。受光素子に対する各
発光素子の位置関係が略同一になり、対象物の略同じ部
位に各発光素子が光を照射し、そこからの反射光を受光
素子が受けることができる。すなわち、対象物の略同一
部位の３色の濃淡を検知することができる。

【０００９】具体的には、第１、第２および第３の発光
素子を、受光素子を中心とする円弧状の形状に形成す
る。受光素子から発光素子の全部位までの距離が一様に
なり、発光素子のどの部位も受光素子に対して略同じ位
置関係になる。

【００１０】また、第１、第２および第３の発光素子を
それぞれ複数備え、同一の色の光を発する発光素子を、
受光素子に関して対称に配設するとよい。同一色の光を
発する発光素子を受光素子に関して対称に配設すると、
各色の発光素子の中心位置が受光素子の位置と一致し、
受光素子が存在する位置から光を対象物に照射すること
と略同じになる。すなわち、３色の光の発光位置が同じ
になって３色の光は対象物の同一部位に照射され、した
がって、同一部位の３色の濃淡が検知される。

【００１１】第１、第２および第３の発光素子と受光素
子を同一の半導体チップに形成するとよい。発光素子と
受光素子をきわめて近くに設けることができるととも
に、素子の位置関係を精密に設定することが可能にな
る。

【００１２】さらに、第１、第２および第３の発光素子
それぞれに発光を指令する３つの制御信号の１つと検知
信号を与えられ、与えられた制御信号に同期して検知信
号を出力する第１、第２および第３の同期回路を備える
とよい。

【００１３】例えば第１の同期回路は、第１の発光素子
に発光を指令する制御信号に同期して、すなわち第１の
発光素子が発光している間に、受光素子から与えられる
検知信号を出力する。受光素子から出力される検知信号
は色に関する情報を含んでおらず、どの色の光に対応す
るものであるか明確でないが、発光を指令する制御信号
に同期して各同期回路が検知信号を出力することによ
り、検知信号と色の対応は明確になる。すなわち、３つ
の同期回路から出力される検知信号は３色の光の受光量
に対応し、それぞれ対象物の３色の濃度を表すことにな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の読み取り装置の一
実施形態について図面を参照して説明する。図１に１つ
の半導体チップに形成した読み取り装置１の概略構成を
示す。読み取り装置１は、それぞれ赤、緑、青の光Ｌ
R、ＬG、ＬBを発する発光ダイオード１１R、１１G、１
１Bと、フォトダイオード２１を備えており、発光素子
である３つの発光ダイオード１１R、１１G、１１Bから
対象物２に光を照射し、その反射光を受光素子である１
つのフォトダイオード２１で受光する構成である。

【００１５】発光ダイオード１１R、１１G、１１Bとフ
ォトダイオード２１の位置関係を図２に示す。半導体基
板１ａの表面に、フォトダイオード２１が形成されてお
り、このフォトダイオード２１を中心とする円周上に、
発光ダイオード１１R、１１G、１１Bが形成されてい
る。フォトダイオード２１は略円形の受光面を有し、発
光ダイオード１１R、１１G、１１Bは、フォトダイオー
ド２１を中心とする円弧状の形状の発光面を有してい
る。

【００１６】発光ダイオード１１R、１１G、１１Bの発
光面およびフォトダイオード２１の受光面の大きさなら
びに各ダイオード相互間の距離は、数分の１ｍｍ程度に
設定されている。また、発光ダイオード１１R、１１G、
１１Bは、半導体基板１ａに対して垂直な方向に、互い
に略平行な光を発する。したがって、３つの発光ダイオ
ード１１R、１１G、１１Bから発せられた光は対象物の
ごく狭い範囲に照射され、その略同一部位からの反射光
をフォトダイオード２１が受けることになる。

【００１７】発光ダイオード１１R、１１G、１１Bはそ
れぞれ駆動回路１２R、１２G、１２Bによって駆動さ
れ、駆動回路１２R、１２G、１２Bはそれぞれ信号入力
端子１３R、１３G、１３Bから与えられる高低２レベル
の制御信号ＳR、ＳG、ＳBによって制御される。具体的
には、各駆動回路１２R、１２G、１２Bは、制御信号Ｓ
R、ＳG、ＳBが高レベルのときに発光ダイオード１１R、
１１G、１１Bを発光させ、制御信号が低レベルのときに
発光を停止させる。

【００１８】駆動回路１２R、１２G、１２Bに与えられ
る各制御信号ＳR、ＳG、ＳBを図４に示す。制御信号Ｓ
R、ＳG、ＳBは順に高レベルになるように設定されてお
り、同一時期に複数の制御信号が高レベルになることは
ない。したがって、発光ダイオード１１R、１１G、１１
Bは順に発光することになり、異なる発光ダイオードが
同時に発光することはなく、フォトダイオード２１は一
時に１色の光のみを受光する。

【００１９】フォトダイオード２１は、一端を所定電圧
ＶDDの電源ライン２０に接続され、他端を抵抗２２を介
して接地されており、受光量に応じた電流ＩAを流す。
この電流ＩAにより、フォトダイオード２１と抵抗２２
の接続点には受光量を表す電圧ＶAが現れる。フォトダ
イオード２１と抵抗２２の接続点には、バッファ回路２
３を介して３つのアナログスイッチ回路３１R、３１Gお
よび３１Bが接続されており、電圧ＶAは、バッファ回路
２３を経てスイッチ回路３１R、３１G、３１Bそれぞれ
に入力される。バッファ回路２３としてはエミッタフォ
ロア型のトランジスタを使用してもよい。

【００２０】アナログスイッチ回路３１R、３１G、３１
Bの各ｎチャンネルは直接、各ｐチャンネルはインバー
タ１４R、１４G、１４Bを介して、信号入力端子１３R、
１３G、１３Bに接続されており、各スイッチ回路３１
R、３１G、３１Bは、発光ダイオード１１R、１１G、１
１Bの発光を制御する制御信号ＳR、ＳG、ＳBによって出
力動作を制御される。具体的には、スイッチ回路３１
R、３１Gおよび３１Bは、制御信号ＳR、ＳGおよびＳBが
それぞれ高レベルの時に、バッファ回路２３から入力さ
れる電圧ＶAを出力する。制御信号ＳR、ＳG、ＳBが低レ
ベルの時は、各スイッチ回路３１R、３１G、３１Bの出
力はハイインピーダンスとなる。

【００２１】したがって、スイッチ回路３１R、３１G、
３１Bが出力する電圧ＶR、ＶG、ＶBはそれぞれ、発光ダ
イオード１１R、１１Gまたは１１Bが発光している間の
フォトダイオード２１の受光量を表すことになり、対象
物２によって反射された赤、緑、青の光ＬR、ＬG、ＬB
の量を個別に表すことになる。

【００２２】スイッチ回路３１R、３１G、３１Bの出力
は、出力端子３２R、３２G、３２Bを介して外部に出力
される。外部では、発光ダイオード１１R、１１G、１１
Bの発光量の差や、フォトダイオード２１の色に対する
感度特性を考慮した補正処理を行って、３つの出力電圧
ＶR、ＶG、ＶBが赤、緑、青の濃度を正しく表すように
する。こうして、読み取り装置１は対象物２の一部位の
色を３色に分解して検知する。読み取り装置１と対象物
２の相対位置を変化させれば、対象物２の異なる部位の
色を読み取ることができる。

【００２３】上記構成の読み取り装置では、カラーフィ
ルターを使用することなく、対象物の色を３色に分解し
て読み取ることができる。したがって、従来生じていた
フィルターと受光素子の位置ずれが発生する可能性が皆
無であり、精度良く対象物の色を検知することができ
る。また、１チップとして形成されているため、発光素
子と受光素子の大きさや相互の距離を小さくすることが
できて、プリズム等の他の光学素子を利用することな
く、発光素子が発した光を対象物に直接照射し、その反
射光を直接受光することができる。したがって、構成が
きわめて簡素であり、小型、軽量である。

【００２４】発光素子と受光素子の配設の変形例を図３
に示す。半導体チップ１ｂの表面に、フォトダイオード
２１が形成され、これを中心とする円周上に、赤色光を
発する２つの発光ダイオード１１R、緑色光を発する２
つの発光ダイオード１１G、および青色光を発する２つ
の発光ダイオード１１Bが形成されている。同一色の光
を発する２つの発光ダイオードは、同一の駆動回路１２
R、１２Gまたは１２Bによって駆動される。

【００２５】同一色の光を発する２つの発光ダイオード
はフォトダイオード２１に関して対称な位置にあり、両
者の中点にはフォトダイオード２１が存在する。したが
って、フォトダイオード２１に対する発光ダイオードの
位置に偏りがなく、同一色の光は、平均して、フォトダ
イオード２１が存在する位置から対象物に照射されるこ
とになる。このため、３色の光全てが対象物の同一部位
に照射されることになり、位置ずれなく３色を検知する
ことが可能になっている。そのため、この例では、発光
ダイオード１１R、１１G、１１Bの形状を円弧状にせ
ず、単純に円形としている。

【００２６】なお、同一色の光を発する発光ダイオード
の数を３以上としてもよい。フォトダイオードに関して
対称に配設し、同一色の光を発する発光ダイオードの中
央にフォトダイオードを位置させる限り、３色の光全て
を対象物の同一部位に照射することができる。

【００２７】また、発光ダイオードの数を全ての色につ
いて同じにする必要はなく、例えば、赤と緑の発光ダイ
オード１１R、１１Gをそれぞれ２つ備え、青の発光ダイ
オードを３つ備えるようにしてもよい。発光ダイオード
の色と発光量の関係、フォトダイオードの色に対する感
度特性を考慮して適宜定めるとよい。

【００２８】上記実施形態の読み取り装置１では、発光
素子として発光ダイオードを使用し、受光素子としてフ
ォトダイオードを使用しているが、他の発光素子や受光
素子を使用してもよい。例えば、蛍光発光素子やフォト
トランジスタを用いることができる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１の読み取り装置によるときは、
３色それぞれの光源を備えているため、対象物によって
反射された光を直接受けて、各色の濃度を検知すること
ができる。したがって、色を分離するためにカラーフィ
ルターを使用する必要がなく、カラーフィルターと受光
素子の位置調整の必要性もない。このため、色検知の精
度が向上し、構成も簡素になってコストを低く抑えるこ
とができる。また、装置の作製も容易になる。

【００３０】請求項２の読み取り装置では、対象物の略
同一部位の３色の濃度を検知することができるから、３
色から成る対象物の色を正しく検知することが可能であ
る。また、装置を小型にすることができる。

【００３１】請求項３の読み取り装置では、発光素子の
どの部位も受光素子に対して略同じ位置関係になるか
ら、受光素子は発光素子の全ての部位からの光を均等に
受光することができる。したがって、各色の受光精度が
高くなり、対象物の色を正しく検知することができる。

【００３２】請求項４の読み取り装置では、３色の光が
対象物の同一部位に照射されるから、３色の反射光から
合成された色は、対象物の真にその部位の色を表すこと
になる。すなわち、異なる部位の３色に基づいて１部位
の色を検知するということがなく、対象物の色を正しく
検知することができる。

【００３３】請求項５の読み取り装置は、小型、軽量か
つ高精度である上、低コストで容易に量産できる。

【００３４】請求項６の読み取り装置では、受光量とそ
の色の対応関係が明確であり、対象物の３色の濃度を誤
りなく検知することができる。しかも、発光を指令する
制御信号に直接基づいて受光量と色の対応を定めるか
ら、発光を不規則に行う場合でも、その対応関係に誤り
が生じる恐れがなく、対象物の色を確実に正しく検知す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の読み取り装置を半導体チップに形成
した一実施形態の概略構成を示す図。

【図２】上記読み取り装置の発光素子と受光素子の配
設位置の関係を示す図。

【図３】発光素子と受光素子の配設の変形例を示す
図。

【図４】上記読み取り装置の発光を制御する制御信号
を示す図。

【図５】従来の読み取り装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１読み取り装置１ａ、１ｂ半導体基板２対象物１１R、１１G、１１B 発光ダイオード１２R、１２G、１２B 駆動回路１３R、１３G、１３B 信号入力端子１４R、１４G、１４B インバータ回路２１フォトダイオード２２抵抗２３バッファ回路３１R、３１G、３１B アナログスイッチ回路３２R、３２G、３２B 出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物に光を照射し、その反射光を受け
て対象物の色を読み取る読み取り装置において、互いに近接して配設され、それぞれ異なる色の光を略同
一の方向に発する第１、第２および第３の発光素子と、対象物によって反射された前記第１、第２および第３の
発光素子の光を受けて、受光量を表す検知信号を出力す
る単一の受光素子を備えることを特徴とする読み取り装
置。
【請求項２】前記第１、第２および第３の発光素子
は、前記受光素子を中心として配設されていることを特
徴とする請求項１に記載の読み取り装置。
【請求項３】前記第１、第２および第３の発光素子
は、前記受光素子を中心とする円弧状の形状を有するこ
とを特徴とする請求項２に記載の読み取り装置。
【請求項４】前記第１、第２および第３の発光素子を
それぞれ複数備え、同一の色の光を発する発光素子は、
前記受光素子に関して対称に配設されていることを特徴
とする請求項２に記載の読み取り装置。
【請求項５】前記第１、第２および第３の発光素子と
前記受光素子は同一の半導体チップに形成されているこ
とを特徴とする請求項２に記載の読み取り装置。
【請求項６】前記第１、第２および第３の発光素子そ
れぞれに発光を指令する３つの制御信号の１つと前記検
知信号を与えられ、与えられた制御信号に同期して前記
検知信号を出力する第１、第２および第３の同期回路を
備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の読み取り装置。