JPS63171061A - 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、例えばファクシミリ等に適用され密着型イメ
ージ・センサを備えた画像読取装置に関し、詳しくは、
光源の消灯時に光電変換素子から出力される暗電流に基
づいて原稿読取時の暗電流および光電流を補正してＳ／
Ｎ比を向上しつつ、効果的なシェーディング補正を行う
ことを意図した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光電変換素子として、例えば
アモルファスシリコン（ａ’−３ｔ）等の光導電体素子
を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。また
、上記イメージ・センサは光源からの光分布や光量の不
均一、イメージ・センサ自体の特性等によりその出力に
はシェーディングが生じる。

このようなイメージ・センサのシエーデイング補正方法
としては、例えば、出°荷前にイメージ・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
各々の光導電体素子からの光電流は、各光導電体素子に
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、上述したような光導電体素子の出力は暗電流
（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）か
らなるが、これらの暗電流と光電流は素子の温度に伴っ
て変化する温度依存特性を有している。さらに、密着型
イメージ・センサでは光源と光導電体素子が近接して配
されているので、光源の発熱によって光導電体素子の出
力特性が大きく変化する。また、光源自体の温度依存特
性によって光源の発光光量にもバラツキを生じ、上記温
度によるシェーディングへの影響が大きい。したがって
、上述したようなシェーディング補正では温度を考慮し
ていないので、温度上昇に伴うシェーディング変化を補
正することができず、温度変化に伴って光導電体素子の
出力特性が不均一化し悪化する。

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、光導電体素子の温度を
測定し、該温度に基づいて光導電体素子からの読取り信
号を増幅する差動増幅器のオフセッ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、各々の光導電体素子から出力される暗電流／光電流
の比を光導電体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、光源消灯時の暗電流を検出し、該暗電
流に基づいて原稿読取り時の暗電流を除去するとともに
、該暗電流から素子の温度を検出し、該温度に基づいて
温度に対応してあらかじめ設定された光導電体素子の特
性のバラツキを補正する補正定数を選択し、白レベル出
力を均一化するように補正することにより、Ｓ／Ｎ比を
向上させつつ、適切なシェーディング補正を行うように
した画像読取装置を提供することを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、上記目的を達成するため、列状に設けられ原
稿で反射された光源からの光を受けて光電変換し、光電
流を出力するとともに、光源の消灯時暗電流を出力する
複数の光電変換素子と、光源消灯時の光電変換素子の暗
電流を記憶する第１メモリと、該暗電流に基づいて光電
変換素子の温度を検出する温度検出手段と、光電変換素
子の温度毎に対応する補正定数をあらかじめ記憶する第
２メモリと、第１メモリに記憶されている暗電流に基づ
いて読取時の光電変換素子の出力から暗電流分を補正す
る第１補正手段と、第２メモリにあらかじめ記憶されて
いる当該光電変換素子の温度に対応する補正定数に基づ
いて第１補正手段の補正後の該光電変換素子の白レベル
出力を所定レベルに補正する第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図は本発明の一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り、発光素子
アレイ１は多数のＬ　Ｅ　Ｄ　（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔ
ｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）から構成されている。これらのＬ
ＥＤは主走査方向に直線状に配列され、後述のタイミン
グ信号ＳＴによってオン−オフされる電源によって発光
して原稿を１ラインに亘って照射する。原稿からの反射
光は原稿面の画像情報に応じた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、受光素子ア
レイ２は１ライン分の読取画素数に対応した多数の受光
素子の集合体（アレイ）からなっている。これらの各受
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
されており、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
、電流は光量に応じて変化する、いわゆる光電流となる
。また、この受光素子アレイ２は、光が照射されていな
いときく暗時）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、これが暗時電流若
しくは暗電流となる。

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てユニットの小型化を図った
ものである。すなわち、第２図は等倍密前型イメージ・
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。王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。ま
た、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。

上記、等倍密前型イメージ・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とい
った欠点を有している。したがって、暗電流の増大はＳ
／Ｎ比を悪化させ、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。また、受光素子アレイ
２を構成する各素子の温度依存特性は一様ではないので
、この特性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、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図において、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、シリアル列のアナログ
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画信号Ｓ、となって
電流／電圧変換器４に出力される。電流／電圧変換器４
は画信号Ｓ、の時系列変化、すなわち、原稿１ライン分
に相当する暗電流および光電流の変化分を電圧値に変換
し、微分画信号Ｓ２として積分増幅器５に出力する。積
分増幅器５は微分画信号Ｓ２を積分して適当なレベルま
で増幅し、ビデオ画信号Ｓ３としてスイッチ６に出力す
る。

スイッチ６は通常の原稿読取り時、図中の接点位置を保
持するとともに、タイミング信号Ｓアが入力されると接
点が切換えられてビデオ画信号Ｓ３をＡ／Ｄコンバータ
７に出力する。タイミング信号Ｓアは原稿検知センサ８
から出力され、原稿検知センサ８は送給途中にある原稿
の位置を検知する。詳しくは原稿が読取り位置から所定
距離手前の位置にあることを検知してタイミング信号Ｓ
７を出力し、さらに読取り位置に到達する寸前にりイミ
ング信号Ｓアの出力を停止する。このタイミング信号Ｓ
Ｔは上述したようにスイッチ６に出力されて接点を切換
えるとともに、前述した発光素子アレイ１に出力されて
その電源を切って消灯させる。すなわち、タイミング信
号Ｓアが出力されている期間（以下、暗電流測定期間と
いう）は発光素子アレイｌが消灯しているので、ビデオ
画信号Ｓ３の大きさが受光素子アレイ２の暗電流の大き
さに対応したものとなり、また、発光素子アレイ１が消
灯しても受光素子アレイ２の温度は急激に低下せず蓄積
されているから、上記暗電流の大きさは受光素子アレイ
２の温度を表している。さらに、ビデオ画信号Ｓ３は主
走査方向に配列された受光素子アレイ２の各素子を走査
した時系列信号なので、このビデオ画信号Ｓ、を例えば
走査信号に基づいて時分割して得られる各々の信号は各
素子の暗電流（すなわち、各素子の温度）を表している
。Ａ／Ｄコンバータ７は上記暗電流測定期間のビデオ画
信号Ｓ、を、例えば走査信号のタイミングでＡ／Ｄ変換
し、これにより、受光素子アレイ２の各素子毎の暗電流
がＡ／Ｄ変換される。

Ａ／Ｄ変換は、例えばアナログ値を有するビデオ画信号
Ｓ、を重み付けされた所定ビット数の２進数に変換して
暗電流信号Ｓ　ｄａｒｋとして出力する。

したがって、上記暗電流信号Ｓ　ｄａｒｋは受光素子ア
レイ２の各素子の暗電流の大きさを示しており、暗電流
の大きさは受光素子アレイ２の温度に対応している。暗
電流信号Ｓ　ｄａｒｋはＲＡＭ等からなる揮発性メモリ
９に入力され、揮発性メモリ９は受光素子アレイ２の素
子数と同−若しくはそれ以上のアドレス空間を有してい
る。揮発性メモリ９のアドレス空間は、受光素子アレイ
２の素子毎に割り当てられており、入力された暗電流信
号Ｓ　ｄａｒｋは、例えば走査信号によって振り分けら
れ所定のアドレス空間に格納されて、次回の暗電流信号
５ｄａｒｋの入力までその値が保持される。すなわち、
原稿１ライン分の主走査が完了したときには揮発性メモ
リ９内に１ライン分に相当する受光素子アレイ２の素子
毎の暗電流を示す暗電流信号Ｓ　ｄａｒｋが格納されて
いる。したがって、揮発性メモリ９は発光素子アレイ１
消灯時の受光素子アレイ２の各素子の暗電流を記憶する
第１メモリとしての機能を有している。揮発性メモリ９
の記憶内容はＤ／Ａ変換器１０でアナログ値に変換され
、後述する受光素子アレイ２の出力中の暗電流成分を補
正するための補正値として用いられる。

一方、Ａ／Ｄコンバータ７からの暗電流信号５ｄａｒｋ
はラッチ１１にも入力され、ラッチ１１は暗電流信号Ｓ
　ｄａｒｋのビット数に対応した複数の、例えばＲ５Ｔ
フリップフロップにより構成される。ラッチ１１は、所
定のラッチ信号によりラッチのタイミングが取られ、そ
のときに入力された暗電流信号Ｓ　ｄａｒｋの各ビット
情報を保持する。上記所定のラッチ信号は受光素子アレ
イ２の所定の受光素子の走査タイミングで入力し、この
ため、ラッチ１１に保持される各ビット情報は上記所定
の受光素子の温度を示している。ラッチ１１に保持され
た所定の受光素子の温度を示すビット情報（以下、温度
情報Ｔ　ｅｍｐという）は、後述する不揮発性メモリ１
２のアドレスデータとして出力される。したがって、ラ
ッチ１１は温度検出手段としての機能を有している。不
揮発性メモリ１２はＲＯＭ若しくはバッテリバンクアッ
プＲＡＭ等からなり、内部に受光素子アレイ２の素子毎
の温度に対応する補正定数があらかじめ格納されている
。補正定数は画像読取装置の出荷前に、基準となる白原
稿を受光素子アレイ２に読み取らせて得られた１ライン
分の画信号データであり、受光素子アレイ２の特性のバ
ラツキによるシェーディングを表している。また、出荷
前の上記読み取りは所定の温度毎（例えば、５℃、１５
℃、２５℃、３５℃、４５℃）に行われ、これらの温度
に対応した複数の補正定数が不揮発性メモＩＪ１２に格
納されている。なお、この補正定数は受光素子アレイ２
の出力から暗電流分を差し引いた光電流分のみの値であ
る。このような、不揮発性メモリ１２は受光素子アレイ
２の温度に対応する補正定数をあらかじめ記憶する第２
メモリとしての機能を有している。複数の補正定数は温
度順に不揮発性メモリ１２内に格納され、上述したラッ
チ１１からの温度情報Ｔ　ｅｍｐによってアドレス選択
されて読み出され、後述する白レベル出力を補正するた
めの補正定数として用いられる。

一方、積分増幅器５の接点が図中位置にあるとき、すな
わち通常の原稿読取り時には、ビデオ画信号Ｓ３が減算
回路１３に入力される。減算回路１３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
ベルが前述したＤ／Ａ変換器１０からの出力信号によっ
て可変される。減算回路１３に入力される信号は原稿読
取り時のビデオ画信号Ｓ３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、暗電流が大きくＳ／Ｎ
比が悪化した状態となってビデオ画信号Ｓ。

が入力されている。この状態で、減算回路１３のオフセ
ットレベルがＤ／Ａ変換器１０かからの暗電流を示す出
力信号によって可変されると、この可変方向はビデオ画
信号Ｓ、中の暗電流成分を減少あるいは除去する方向に
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。

なお、上記減算回路１３は第１補正手段としての機能を
有している。減算回路１３の出力信号Ｓ４は除算回路１
４に入力され、除算回路１４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、前記不揮発性メモ１月２の読出し信号で開閉制
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１４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の温度に基づいて不揮発性メモリ１２から読出され
る補正定数により、除算回路１４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、すなわち、白レ
ベル出力を均一化させて、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１４は第２補正手段
としての機能を有している。除算回路１４の出力信号Ｓ
、は２値化回路１５に出力され、２値化回路１５はピー
クホールド回路１６およびコンパレータ１７から構成さ
れている。ピークホールド回路１６は除算回路１４から
の出力信号Ｓ、のピーク値を検出し、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てコンパレー
タ１７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、のピーク値の、例えば６０％程度を目標
に設定される。コンパレータ１７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、この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、作用を説明する。

原稿が送給されて原稿検知センサ８により検知されると
タイミング信号ＳＴが出力され、暗電流測定期間が開始
される。すなわち、発光素子アレイ１が消灯して、受光
素子アレイ２からの画信号Ｓ、はそのときの受光素子ア
レイ２の温度に応じた暗電流のみとなる。この暗電流は
、電流／電圧変換器４および積分増幅器５により所定の
増幅処理を受けた後、タイミング信号Ｓｔによって切り
換えられたスイッチ６の接点を通ってＡ／Ｄコンバータ
７に出力される。Ａ／Ｄコンバータ７では上記暗電流を
Ａ／Ｄ変換し、受光素子アレイ２の素子毎の暗電流の大
きさを示す暗電流信号Ｓ　ｄａｒｋを出力する。暗電流
信号Ｓ　ｄａｒｋは揮発性メモリ９に格納されるととも
に、暗電流信号Ｓ　ｄａｒｋのうち所定の受光素子の暗
電流信号Ｓ　ｄａｒｋのみがラッチ１１にラッチされる
。このラッチされた暗電流信号Ｓ　ｄａｒｋは、前述の
ように、その暗電流の大きさが受光素子アレイ２の温度
に対応しているので、受光素子アレイ２の各素子の温度
を示す温度情報Ｔｅａ＋ｐとなり、不揮発性メモリ１２
のアドレスデータとして出力される。

以上が暗電流測定期間における一連の流れであり、これ
により、揮発性メモリ９には原稿読取り前の受光素子ア
レイ２の素子毎の暗電流データが格納され、また、不揮
発性メモリ１２のアドレスデータには受光素子アレイ２
の温度を示す温度情報Ｔ　ｅｍｐが入力されて、該温度
に対応するあらかじめ記憶された補正定数が選択されて
いる。

一方、原稿が読取り寸前位置を通過するとタイミング信
号Ｓ７の出力が停止されて、発光素子アレイｌが発光し
、スイッチ６の接点が通常位置（図中位置）に切換えら
れて、読取り準備が完了する。次いで、原稿が読取られ
ると、原稿の画素に応じた画信号Ｓｌが出力されるが、
この画信号ＳＩには受光素子アレイ２の温度に応じて増
加した暗電流および光電流が含まれている。このような
画信号Ｓ、は電流／電圧変換器４および積分増幅器５を
経てビデオ画信号Ｓ３となり、減算回路１３に入力する
。減算回路１３は揮発性メモリ９からの暗電流測定期間
に記憶されていた暗電流の大きさに応じて減算回路１３
のオフセットレベルが可変され、入力されたビデオ画信
号Ｓ３の暗電流成分を減少若しくは除去する。したがっ
て、Ｓ／Ｎ比が改善される。暗電流成分が除去された出
力信号Ｓ４は、除算回路１４で除算されるが、この除算
は除算回路１４の増幅度を受光素子アレイ２の温度に応
じて読出される補正定数によって１若しくは１以下に設
定することにより行っている。したがって、受光素子ア
レイ２の温度の上昇や各素子の特性のバラツキに起因す
る白レベル出力の不均一化が修正されて均一化される。

すなわち、受光素子アレイ２の素子毎の光電流が当該受
光素子アレイ２の温度に対応する光電流値として設定さ
れた補正定数により除算され、光電流レベルが均一に補
正されて、効果的なシェーディング補正が行われる。

このように、本実施例では原稿の挙動に応じて暗電流測
定期間を設定し、該期間に測定された暗電流に基づいて
原稿読取り時に受光素子アレイ２の出力に含まれる素子
毎の暗電流を減少若しくは除去するとともに、上記測定
された暗電流から受光素子アレイ２の温度を検出し、該
温度に基づいてあらかじめ記憶されている温変毎の補正
定数を読出して、既に暗電流が除去された受光素子アレ
イ２の出力の光電流レベルを素子毎に均一化させている
。したがって、読取り時の暗電流／光電流の比、すなわ
ち、受光素子アレイ２の素子毎のＳ／Ｎ比が改善される
とともに、素子毎の白レベル出力が均一化されて読取り
方向１ライン分のシェーディング補正が適切に行われる
。

なお、上記実施例においては、受光素子アレイ２のうち
所定の素子についての暗電流のみをラッチ１１でラッチ
して受光素子２の温度を検出しているが、これに限るも
のではなく、複数の素子の暗電流をラッチしてもよく、
あるいは全ての素子の暗電流をラッチしてもよい。これ
により、より精度の高い温度補正が可能となる。

また、揮発性メモリ９のデータをＤ／Ａ変換器１０でＤ
／Ａ変換して減算しているが、このような態様に限らず
、要は受光素子２の出力から暗電流分が除去されるもの
であればよい。

（効果） 本発明によれば、光源消灯時の暗電流を検出し、該暗電
流に基づいて原稿読取り時の暗電流を除去するとともに
、該暗電流から素子の温度を検出し、該温度に基づいて
温度に対応してあらかじめ設定された光導電体素子の特
性のバラツキを補正する補正定数を選択し、該補正定数
に基づいて白レベル出力を均一化するように補正するこ
とができ、Ｓ／Ｎ比を向上させつつ、適切なシェーディ
ング補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の画像読取装置の一実施例を示す図
であり、第１図はその全体的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
の断面図である。 １・・・・・・発送素子アレイ、 ２・・・・・・受光素子アレイ　（光電変換素子）、９
・・・・・・揮発性メモリ　（第１メモリ）、１１・・
・・・・ラッチ（温度演算手段）、１２・・・・・・不
揮発性メモリ　（第２メモリ）、１３・・・・・・減算
回路（第１演算手段）、１４・・・・・・除算回路（第
２演算手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 列状に設けられ原稿で反射された光源からの光を受けて
   光電変換し、光電流を出力するとともに、光源の消灯時
   暗電流を出力する複数の光電変換素子と、光源消灯時の
   光電変換素子の暗電流を記憶する第１メモリと、該暗電
   流に基づいて光電変換素子の温度を検出する温度検出手
   段と、光電変換素子の温度毎に対応する補正定数をあら
   かじめ記憶する第２メモリと、第１メモリに記憶されて
   いる暗電流に基づいて読取時の光電変換素子の出力から
   暗電流分を補正する第１補正手段と、第２メモリにあら
   かじめ記憶されている当該光電変換素子の温度に対応す
   る補正定数に基づいて第１補正手段の補正後の該光電変
   換素子の白レベル出力を所定レベルに補正する第２補正
   手段と、を備えたことを特徴とする画像読取装置。