JPS63171060A - 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、密着型イメージ・センサを備えた、例えばフ
ァクシミリ等に適用される画像読取装置に関する。

（従来の技術） 画像読取装置に用いられるイメージ・センサとしては、
例えばアモルファスシリコン（ａ−３ｉ）等を光電変換
素子として用いてこれを原稿読取寸法幅に連続して形成
し、さらに光源との光路長を短縮して、小型、軽量化を
図ったいわゆる密着型イメージ・センサが開発されてい
る。このようなイメージ・センサのシェーディング補正
方法としては、例えば、出荷前に上記イメージ・センサ
の光／電圧変換特性を測定し、該測定データを補正デー
タとして装置内に内蔵して出荷され、ユーザーの使用過
程で上記補正データに基づいてシェーディング補正を実
行するものが知られている。

すなわち、原稿読取り時における各々の光電変換素子か
らの光電流は、各光電変換素子に対応した補正データに
基づいて適正レベルとなるように補正され、主走査方向
での光電流の均一化が図られている。ところで、上述じ
たような光電変換素子の暗電流（光を受光しない状態で
受光素子に流れる電流）および光電流（光の受光量に応
じて受光素子に流れる電流）は素子の温度が上昇すると
その電流量も上昇することから光／電圧変換特性も温度
に伴って変化する。さらに、密着型イメージ・センサで
は光源と光電変換素子とが近接して配されているので、
上記温度による特性への影響が大きい。したがって、上
述したような出荷前の測定データに基づくシェーディン
グ補正は温度を考慮していないので、温度上昇に伴って
暗電流が増加し、暗電流／光電流の比（いわゆるＳ／Ｎ
比）が悪化して階調性が失われるといった不具合があっ
た。

そこで、このような不具合を解決するものとして、例え
ば、特開昭６０−２６３５６６号公報に記載された画像
読取装置がある。この装置では、光電変換素子の温度を
測定し、該温度に基づいて光電変換素子からの読取り信
号を増幅する差動増幅器のオフセントレベルを変化させ
、暗電流／光電流の比を制御している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の画像読取装置にあって
は、各々の光電変換素子から出力される暗電流／光電流
の比を光電変換素子の環境温度に基づいて一律に制御す
る構成となっていたため、温度上昇に伴う暗電流の影響
はある程度補償することができるが、各素子毎の特性差
に起因する暗電流のバラツキや光電流のバラツキを補正
することはできない。したがって、画素毎のバラツキに
対応することができず、シェーディング補正が適切に行
えないといった問題点があった。

（発明の目的） そこで本発明は、複数の温度条件における各光電変換素
子毎の暗時出力レベルおよび出出力レベルを補正値とし
てあらかじめ設定し、これを光電変換素子の温度に応じ
て用いることにより、原稿読取り時の各光電変換素子毎
の暗時出力レベルを減少させてＳ／Ｎ比を改善し、さら
に、各光電変換素子毎の出出力レベルを均一化して効果
的なシェーディング補正を行うことを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、上記目的達成のため、原稿で反射された光源
からの光を受けて光電変換し、原稿の濃淡情報を含んだ
信号を出力する列状に設けられた複数の光電変換素子と
、光電変換素子の温度を検出する温度検出手段と、複数
の温度条件における夫々の光電変換素子の暗時出力レベ
ルを記憶し、光電変換素子の温度に応じて該当する暗時
出力レベルを出力する第エメモリと、複数の温度条件に
おける夫々の光電変換素子の出出力レベルを記憶し、光
電変換素子の温度に応じて該当する出出力レベルを出力
する第２メモリと、第１メモリから出力された暗時出力
レベルに基づいて光電変換素子の出力信号を補正する第
１補正手段と、第２メモリから出力された出出力レベル
に基づいて第１補正手段により補正された出力信号を均
一化するように補正する第２補正手段と、を備えたこと
を特徴とするものである。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す図であり、ファクシ
ミリに適用したものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。第１図におい
て、１は光源としての発光素子アレイである。発光素子
アレイ１は多数のＬ　Ｅ　Ｄ　（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔ
、ｉｎｇ　Ｄｔｏｄｅ）から構成され、これらのＬＥＤ
は主走査方向に直線状に配列されている。発光素子アレ
イ１は図示しない電源の供給により発光して原稿面を１
ラインに亘って照射し、原稿からの反射光は原稿面の画
像情報を含んだ反射強度となって受光素子アレイ　（光
電変換素子）２に受光される。受光素子アレイ２は読取
画素数に対応した多数の受光素子の集合体（アレイ）か
らなっており、これらの受光素子は原稿の読取寸法とな
る主走査方向に列状に配列されている。受光素子アレイ
２の構成は図示は略すが例えば、主走査方向に延在する
透明ガラス基板の上に透明導電膜、画素毎の導光窓が穿
設された共通電極、非晶質半導体（例えば、アモルファ
スシリコンａ−３ｉ）が用いられた光電変換膜、画素毎
の個別電極、等が順次積層されてなる。すなわち、原稿
からの反射光が受光素子アレイ２に照射されてガラス基
板および画素毎に設けられた導光窓を透して光電変換膜
に到達すると、画素に対応する個別電極と共通電極の間
の抵抗値が光量に応じて変化する。この変化は両電極間
に流れる電流を変化させ、光量に応じて変化する電流、
いわゆる光電流を発生する。

また、この受光素子アレイ２は、光が照射されないとき
（暗時）でも、前記両電極間は開放状態とならず所定の
高抵抗値を保持している。すなわち、暗時においても両
電極間には微弱な電流が流れ、これが暗特電流若しくは
暗電流となる。上記光電流および暗電流は、例えば原画
の画素が白と黒からなっているとき、光電流は白を示す
白出力レベルとなり、一方、暗電流は黒を示す暗時出力
レベルとなる。

第２．３図は上記発光素子アレイ１および受光素子アレ
イ２の具体的配置を示す図であり、これらは共に発光素
子アレイ１および受光素子アレイ２を接近して配置する
ことにより光路長を短縮し、ユニットの小型化を図った
ものである。すなわち、第２図は等倍密春型イメージ・
センサを示し、光学系として正立等倍レンズアレイ３が
用いられている。正立等倍レンズアレイ３は発光素子ア
レイｌの発光による原稿からの画素毎の反射光を収束し
、受光素子アレイ２に反射光を集束させ結像させる。な
お、受光素子アレイ２の近傍には温度検出素子（温度検
出手段）４が配されており、温度検出素子４は、例えば
サーミスタのような受光素子アレイ２と同等の温度依存
特性を有する検出素子が用いられている。この温度検出
素子４は等倍密春型イメージ・センサ内部の環境温度に
よって抵抗値が変化し、環境温度は発光素子アレイ１の
発生熱量によってその大きさが左右される。したがって
、環境温度とこの環境内に位置する受光素子アレイ２の
温度とは相関しているから、温度検出素子４で検出され
る温度は受光素子アレイ２の温度に対応している。第３
図は光学系を用いない完全密着型イメージ・センサを示
し、原稿からの反射光が直接受光素子アレイ２に受光さ
れ結像される。なお、このイメージ・センサでも受光素
子アレイ２の近傍に温度検出素子（温度検出手段）４が
配されており、前記と同様に温度検出素子４で検出され
た温度は受光素子アレイ２の温度に対応している。

上記、等倍密春型イメージ・センサおよび完全密着型イ
メージ・センサは、何れも発光素子アレイ１と受光素子
アレイ２が接近して配されており、発光素子アレイ１の
発熱によって受光素子アレイ２の素子温度が上昇し、こ
の温度上昇に伴って暗電流および光電流が増大する。し
たがって、暗電流の増大は、Ｓ／Ｎ比を悪化させる要因
となり、さらに、暗電流および光電流の増大はシェーデ
ィングを悪化させる要因となる。また、これらの電流の
増大は受光素子アレイ２を構成する各素子の特性のバラ
ツキにより一様ではないので、このバラツキを要因とし
てシェーディングをさらに悪化させる。すなわち、本実
施例は上記温度上昇による暗電流および光電流の増大に
対して、光電変換素子毎に有効な対策を講じＳ／Ｎ比を
向上させるとともに、効果的なシェーディング補正を行
うものである。

再び、第１図に戻って説明を継続する。受光素子アレイ
２は原稿からの画像情報を含んだ反射光を受光し、各画
素毎に光電変換して暗電流および光電流を含んだ信号を
生成する。これらの信号は全画素の信号がパラレルに取
り出され、さらに図示しない制御部からの走査信号のタ
イミングに応じてパラレル−シリアル変換され、アナグ
ロ信号として出力される。すなわち、主走査方向に走査
され、原稿の１ライン分の画像を示す出力信号Ｓ１とな
って電流／電圧変換器５に出力される。電流／電圧変換
器５は出力信号ＳＩの時系列変化（原稿１ライン分に相
当する暗電流および光電流の変化）を電圧値に変換し、
微分信号Ｓ２として積分増幅器６に出力する。積分増幅
器６は微分信号Ｓ２を積分して適当なレベルまで増幅し
、ビデオ信号Ｓ３として減算回路７に出力する。

一方、温度検出素子４からは受光素子アレイ２の温度に
対応したアナログ値を有する温度信号Ｔｅｍｐが出力さ
れており、温度信号Ｔ　ｅｍｐは図示しないＡ／Ｄ変換
器により重み付けされた所定のビット数のデジタル値に
変換され、アドレスデータとして、暗時出力補正テーブ
ル８および色出力補正テーブル９に入力されている。暗
時出力補正テーブル８および色出力補正テーブル９は、
ＲＯＭ返るいはバフテリバックアップＲＡＭで構成され
ており、内部には複数の温度条件（例えば、５℃、１５
℃、２５℃、３５℃、４５℃）における受光素子アレイ
２の素子毎の出力データがあらかじめ格納されている。

すなわち、暗時出力補正テーブル８には各温度に対応し
た素子毎の暗時出力レベルがあらかじめ格納され、色出
力補正テーブル９には同様に色出力レベル（但し、色出
力レベルから暗時出力レベルを引いた値）が格納されて
いる。なお、上記格納されている暗時出力レベルおよび
色出力レベルは出荷予定の装置に組込まれる発光素子ア
レイ１および受光素子アレイ２を対象として測定したも
のである。上記暗時出力補正テーブル８は複数の温度に
おける夫々の光電変換素子の暗時出力レベルを記憶する
とともに、光電変換素子の温度に応じて該当する暗時出
力レベルを出力する第１メモリとしての機能を有してい
る。また、色出力補正テーブル９は同様に色出力レベル
を記憶するとともに、該当する色出力レベルを出力する
第２メモリとしての機能を有している。これらあらかじ
め格納された素子毎の出力データは、温度検出素子４か
らの温度信号Ｔ　ｅｍｐによってアドレス選択され、温
度信号Ｔ　ｅｍｐに応じた暗時出力レベルおよび色出力
レベルがそれぞれ暗補正値Ｈｄおよび自掃正値）（ｗと
して出力される。暗補正値Ｈｄは図示しないＤ／Ａ変換
器によってアナログ値に変換され、前述の減算回路７に
出力される。減算回路７は、例えばオペアンプを用いた
増幅器として構成され、そのオフセットレベルが暗時出
力補正テーブル８からの暗補正値Ｈｄによって可変され
る。減算回路７に入力されるビデオ信号Ｓ３は原稿読取
り時のものであり、この信号中には受光素子アレイ２の
温度上昇に伴う暗電流および光電流の増加分が含まれて
いる。すなわち、暗電流が太きくＳ／Ｎ比が悪化した状
態となってビデオ信号Ｓ３が入力されている。減算回路
７のオフセットレベルは暗時出力補正テーブル８からの
暗補正値Ｈｄによって可変され、この可変方向は上記ビ
デオ信号Ｓ、中の暗電流成分が除去される方向に操作さ
れる。これにより、Ｓ／Ｎ比が改善されて階調性もとり
やすくなる。したがって、減算回路７は暗時出力補正テ
ーブル８からの暗時出力レベルに基づいて受光素子アレ
イ２の出力信号を補正する第１補正手段としての機能を
有している。

減算回路７の出力信号Ｓ４は除算回路１０に人力され、
除算回路１０は、例えば、オペアンプを用いた差動増幅
器と、ビット重み付けされた複数の入力抵抗と、前記色
出力補正テーブル９からの自掃正値）（ｗで開閉制御さ
れ各々の入力抵抗を回路に挿入するスイッチング素子か
ら構成される。除算回路工０は、上記入力抵抗の所定の
ひとつを除いて他の入力抵抗が全て回路から取り除かれ
ると、差動増幅器の増幅度が１となるように構成され、
ており、また、他の入力抵抗が各々挿入されるにつれて
増幅度が逐次低下する。すなわち、受光素子アレイ２の
温度が上昇して、光電流が増加すると、この増加は受光
素子アレイ２を構成する各素子の特性のバラツキに応じ
た増加傾向を示し、シェーディングが悪化したものとな
る。そこで、受光素子アレイ２の温度に基づいて色出力
補正テーブル９から読出されるる自掃正値１（ｗにより
、除算回路１０の増幅度を操作し、受光素子アレイ２の
各素子からの光電流を均一化させて、適切なシェーディ
ング補正を行っている。したがって、除算回路１０は色
出力補正テーブル９からの色出力レベルに基づいて出力
信号Ｓ４を均一化するように補正する第２補正手段とし
ての機能を有している。除算回路１０の出力信号Ｓ、は
２値化回路１１に出力され、２値化回路１１はピークホ
ールド回路１２およびコンパレータ１３から構成される
。ピークホールド回路１２は除算回路１０からの出力信
号Ｓ、のビーク値を検出し、出力信号Ｓ、を２値化する
ためのスレッシュレベルを設定しコンパレータ１３の基
準端子に出力する。なお、スレッシュレベルは、出力信
号Ｓ、のビーク値の、例えば６０％程度を目標に設定さ
れる。コンパレータ１３は上記スレッシュレベルと出力
信号Ｓ、とを比較して、出力信号Ｓ、を２値化データに
変換し、２値化データを図示しない読取り処理部に出力
する。

次に作用を第４図（ａ）〜（Ｃ）に示す各部の信号出力
レベルのグラフを参照しつつ説明する。

一般に、非晶質半導体（例えば、アモルファスシリコン
ａ−３ｉ）によって構成された光電変換素子は光エネル
ギーの励起によってキャリヤ密度が増加し、その導電率
が変化して、いわゆる光導電体として作用する。このよ
うな光電変換素子は熱エネルギーによってもその導電率
が変化して、負の温度係数の温度依存性を示す特性を有
している。すなわち、光電変換素子を受光素子とするイ
メージ・センサにあっては、原稿からの反射光（光エネ
ルギー）に応じた画信号を出力するとともに、この画信
号中には環境温度（熱エネルギー）に応じた不要な信号
が重畳されている。また、前述した密着型や完全密着型
イメージ・センサでは光源と受光素子とが極めて接近し
て配されているので、熱エネルギーによる影響は大きい
。

一方、上述した密着型や完全密着型イメージ・センサは
、原稿の読取り幅に多数の光電変換素子を列状に並べた
ものであり、光電変換素子個々の特性バラツキによって
画信号の出力レベルが不均一となる。このような、出力
レベルの不均一はシェーディングの要因となるとともに
、前記温度依存性が光電変換素子毎に異なることから、
さらに出力レベルの不均一が増大されて画信号の歪が大
きくなり、シェーディングが悪化する。

第４図（ａ）は１ライン走査時間におけるビデオ信号Ｓ
、の出力レベルを示すグラフであり、上述したような理
由からその出力レベルが不均一、かつ温度の上昇に伴っ
てレベルが増大している。

すなわち、同図中実線で示す常温時に対して破線で示す
温度上昇時は、熱エネルギーの影響を受けて暗時出力お
よび日出力のレベルがともに増大している。このような
ビデオ信号Ｓ３は減算回路７において、暗時出力成分が
除去されるような補正を受ける。すなわち、現在の受光
素子アレイ２の温度に対応する光電変換素子毎のあらか
じめ記憶された暗時出力レベルがビデオ信号Ｓ、から減
算され、該信号中の暗時出力成分が除去される。したが
って、除去後の出力信号Ｓ４は第５図（ｂ）で示すよう
に日出力のみの信号となり、Ｓ／Ｎ比が改善される。暗
時出力成分が除去された出力信号Ｓ４は、まだ、白出力
レベルが不均一なので、除算回路ｌＯにおいてシェーデ
ィング補正処理を受ける。すなわち、現在の受光素子ア
レイ２の温度に対応する光電変換素子毎のあらかじめ記
憶された白出力レベルに基づいて、除算回路１０の増幅
率を変化させ、この変化は出力信号Ｓ４の出力レベルが
大きいとき、その大きさに応じて増幅率が低下する方向
に変化する。その結果、出力レベルが均一化されて、第
５図（Ｃ）で示すよううにシェーディング補正された出
力信号Ｓ、となって２値化回路１１に出力され２値化さ
れる。

このように本実施例では、暗時出力補正テーブル８にあ
らかじめ記憶された受光素子アレイ２の温度に対応する
光電変換素子毎の暗時出力レベルを、受光素子アレイ２
の画信号出力であるビデオ信号Ｓ、から減算して不要な
暗時出力レベルを除去するとともに、日出力補正テーブ
ル９にあらかじめ記憶された受光素子アレイ２の温度に
対応する光電変換素子毎の白出力レベルに基づいて暗時
出力が除去された出力信号ｓ４のレベルを均一化してい
る。したがって、受光素子アレイ２の温度上昇にかかわ
らず、光電変換素子毎のＳ／Ｎ比が良好に改善されると
ともに、適切なシェーディング補正が行われる。

なお、本実施例ではあらかじめ記憶される受光素子アレ
イ２の温度に対応する光電変換素子毎の暗時出力レベル
と白出力レベルとを、出荷前に測定して暗時出力補正テ
ーブル８および日出力補正テーブル９に格納しているが
、この出荷前の測定時に用いられる発光素子アレイ１お
よび受光素子アレイ２は既に述べてきた発光素子アレイ
１および受光素子アレイ２と同一のものである。したが
って、上記記憶されているデータには温度に対応した受
光素子アレイ２の素子毎の出力特性が含まれているとと
もに、温度に対応する発光素子アレイ１の発光特性をも
含んでいる。すなわち、発光素子アレイ１は多数のＬＥ
Ｄからなり、個々のＬＥＤの温度依存性は同一ではない
。したがって、ＬＥＤの発光による温度上昇に伴って発
光光量が低下し、発光光量の低下の程度は各ＬＥＤの温
度依存性によって異なる。その結果、発光素子アレイ１
全体では光量のバラツキが生じ、これが受光素子アレイ
２に受光されて上記光量のバラツキを含んだ信号が補正
データ（暗時出力レベルあるいは百出力レベル）として
記憶される。以上のことから、通常の原稿の読取り中に
発光素子アレイ１の温度が上昇して光量にバラツキが生
じ、画信号レベルが歪んでも上記補正データには光量バ
ラツキのデータが含まれているので画信号レベルの歪は
適切に補正される。

また、上記実施例では受光素子アレイ２の温度の検出を
、例えばサーミスタを用いた温度検出素子４により行っ
ているが、本発明はこれに限定されるものではない。要
は、受光素子アレイ２の温度依存性を示すような何らか
のデータが得られればよく、例えば、第５図に示すよう
にしてもよい。

第５図は本発明の第２実施例を示す図である。

この例では発光素子アレイ２１の素子のひとつをダミー
素子２２として指定し、これを遮光膜２３で覆って原稿
からの反射光が入射しないようにする。これにより、こ
のダミー素子２２からは温度に対応して変化する暗電流
のみが出力され、この暗電流を取り出してＡ／Ｄ変換し
、第１実施例の暗時出力補正テーブル８および百出力補
正テーブル９のアドレスデータとして用いてもよい。こ
の例では、第１実施例における温度検出素子４を別途設
ける必要がないので機構等が簡素化されるとともに、受
光素子アレイ２の画素を読み取る素子と、ダミー素子の
温度依存性が同一なので得られる温度データの信頼性が
高いものとなる。したがって、Ｓ／Ｎ比の改善やシェー
ディング補正がより効果的に行われる。

（効果） 本発明によれば、複数の温度条件における各光電変換素
子毎の暗時出力レベルおよび百出力レベルを補正値とし
てあらかじめ設定し、これを光電変換素子の温度に応じ
て用いることができ、原稿読取り時の各光電変換素子毎
の暗時出力レベルを減少させてＳ／Ｎ比を改善し、さら
に、各光電変換素子毎の百出力レベルを均一化して効果
的なシェーディング補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の画像読取装置の第１実施例を示す
図であり、第１図はその全体の構成を示すブロック図、
第２図はその発光素子アレイと受光素子アレイおよび温
度検出素子の配置を例示するための等倍密春型イメージ
・センサの断面図、第３図はその発光素子アレイと受光
素子アレイおよび温度検出素子の配置を例示するための
他の例を示す完全密着型イメージ・センサの断面図、第
４図（ａ）はその作用を説明するための１ライン走査時
間におけるビデオ信号Ｓ、の出力レベル変化を示すグラ
フ、第４図（ｂ）はその作用を説明するための１ライン
走査時間における出力信号Ｓ４の出力レベル変化を示す
グラフ、第４図（Ｃ）はその作用を説明するための１ラ
イン走査時間における出力信号Ｓ５の出力レベル変化を
示すグラフ、第５図は本発明の第２実施例を示すその受
光素子アレイの概略構成図である。 １・・・・・・発光素子アレイ、 ２・・・・・・受光素子アレイ　（光電変換素子）、４
・・・・・・温度検出素子（／Ｉ！Ｓ度検出手段）、７
・・・・・・減算回路（第１補正手段）、８・・・・・
・暗時出力補正テーブル（第１メモリ）、９・・・・・
・百出力補正テーブル（第２メモリ）、１０・・・・・
・除算回路（第２補正手段）、２１・・・・・・発光素
子アレイ（光電変換素子、温度検出手段）。 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原稿で反射された光源からの光を受けて光電変換し、原
   稿の濃淡情報を含んだ信号を出力する列状に設けられた
   複数の光電変換素子と、光電変換素子の温度を検出する
   温度検出手段と、複数の温度条件における夫々の光電変
   換素子の暗時出力レベルを記憶し、光電変換素子の温度
   に応じて該当する暗時出力レベルを出力する第１メモリ
   と、複数の温度条件における夫々の光電変換素子の白出
   力レベルを記憶し、光電変換素子の温度に応じて該当す
   る白出力レベルを出力する第２メモリと、第１メモリか
   ら出力された暗時出力レベルに基づいて光電変換素子の
   出力信号を補正する第１補正手段と、第２メモリから出
   力された白出力レベルに基づいて第１補正手段により補
   正された出力信号を均一化するように補正する第２補正
   手段と、を備えたことを特徴とする画像読取装置。