JPS6322112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不透明な文書を光点で走査し、文書
上の情報に対応した反射光を光電検出器で受光し
て、情報をそれに対応した電気的信号にする光走
査読取装置に関する。

従来、ホログラムを応用したレーザ・スキヤナ
ー（文書読取走査装置）においては、ホログラム
は焦点を合わせたレーザ光ビーム（走査光）で文
書の微小部分を走査する機能とともに、ホログラ
ムの集光作用を利用して、その微小部分の反射光
を集めて、静止した光電検出器にそれを結像させ
る機能を付加させて適用することが多い。

しかし、このように光ビームを走査するととも
に、その反射光を光点に正対させたホログラムで
光電検出器上に集光させる方式においても、走査
された光点からの反射光を静止した光電検出器で
受光する場合、光電検出器への反射光の入射エネ
ルギーは走査角（走査位置）に対応して変化す
る。

例えば、走査面つまり原稿のベースが均等拡散
反射面、一般に紙面は均等拡散反射面に類似して
いるが、それであつても走査角（走査位置）によ
り、光電検出器あるいはホログラムである集光レ
ンズ方向への反射をなす反射光強度がcosθに従つ
て減少する。

これは、光電検出器への入射エネルギーのシエ
ーデイグ現象となり、原稿の情報を忠実に再現し
ない。そこで、特に階調性を必要とする読取りに
おいては問題となる。

第１図は、従来の回転多面鏡を応用したレー
ザ・スキヤナーの概要図である。

１はHe−Neレーザ、２はビームエクスパン
ダ、３はシリンドリカルレンズ、４は回転多面
鏡、５はトロイダルレンズ、６はfθレンズ、７は
原稿面、８は反射集光レンズ、９は光電検出器、
１０はモータ、１１は原稿の移動方向をそれぞれ
表わす。

ホログラムを応用したレーザ・スキヤナー〔文
書読取走査装置たとえば特開昭53−142256（文献）
FIG.4AおよびFIG.4B〕においては、ホログラム
は焦点を合わせたレーザ光ビーム（走査光）で、
文書の微小部分を走査する機能とともに、ホログ
ラムの集光作用を利用してその微小部分の反射光
を集めて、静止した光電検出器にそれを結像させ
る機能を付加させて、利用することが多い。

しかし、このように光ビームを走査するととも
に、その反射光を光点に正対させたホログラムで
光電検出器上に集光させる方式においても、走査
された光点からの反射光を静止した光電検出器で
受光する場合、光電検出器への反射光の入射エネ
ルギーは、走査角（走査位置）に対応して変化す
る。

例えば、走査面（原稿のベース）が第２図に示
す均等拡散反射面であつても、一般に紙面は均等
拡散反射面に類似しているが、走査角（走査位
置）により、光電検出器９あるいは集光レンズ８
（ここではホログラム）方向へのつまり反射方向
への反射光強度が、cosθに従つて減少する。これ
を第２図および第３図に示している。

第２図において、 I〓≒I_pcosθ 微小面積の光度I〓が余弦法則に従つて変わり、
かつ表面の放射反射率ＲがＯ＜Ｒ＜１であるよう
な反射面を均等拡散反射面という。ここにI_pは
cosθ＝１のときの光度I〓である。

第３図は、ホログラム走査ビーム角と均等拡散
反射面の光電検出器の信号レベル（入射エネルギ
ー）を表わす。

１５はホログラム、１６は体積位相ホログラム
が作られた透明な円筒部材、２０はその回転方向
を示す矢印、１７は走査面、１８，１９は均等拡
散反面を示す円筒部材１６がθ回転した変化を表
わしており、１２は走査ビーム、１３は反射光、
１４は穴のあいたミラーである。

反射方向への反射光強度がcosθに従つて減少す
ることは、光電検出器９への入射エネルギーのシ
エーデイング現象となり、原稿の情報を忠実に再
現しない。特に、階調性を必要とする読取りにお
いては問題となる。

第１図のように反射集光レンズ８が固定され、
走査光点に正対しないものにおいては、走査光点
の集光レンズ８への立体角が、更に、走査面の反
射特性に重畳され、cos⁴θに比例する。ただし、
走査面は均等拡散反射面と仮定している。

本発明は、原稿上の情報を忠実に読み取ること
を目的とし、そのために上記シエーデイングを補
正する。更に詳しく述べれば、光源に半導体レー
ザを用いたレーザスキヤナーに関する。

本発明の特徴とするところは、原稿走査開始時
の１ラインの走査の光電検出器９の信号レベルを
平滑になるようにシエーデイング補正して、半導
体レーザの出力パワーを走査角つまり走査位置に
対応して制御するものである。

第４図ａ，ｂは、原稿を１ライン走査した時に
得られる光電検出器９の信号レベル図である。

第４図ａは、原稿の１ライン上に情報が記録さ
れず（白紙）、走査による反射光が情報の濃淡に
より変調されていない場合を表わす。

第４図ｂは、情報が記録されていて、情報の濃
淡により反射光が変調されている場合である。

第５図ａ〜ｃは、光電検出器９への入射エネル
ギーを均一にするための半導体レーザ注入電流の
説明図である。

第５図ａは、半導体レーザの出力（Output
power）に対する注入電流（Forward current）
特性を示す図である。

すなわち、半導体レーザの注入電流を制御する
ことにより、半導体レーザ出力を制御できる。

第５図ｂは、第４図ａ，ｂで示されたシエーデ
イング現象（この図では点線で表わし、第４図ａ
あるいは第４図ｂの包絡線で示される。）を補正
し、１ライン走査の走査位置に関わらず、原稿の
白部反射光の光電検出器９への入射エネルギーレ
ベルを平滑とするための、半導体レーザ出力を示
す図（実線）である。

第５図ｃは、上記半導体レーザ出力を達成する
ための、半導体レーザ注入電流である。

第６図は、本発明の一実施例のブロツク図及び
その信号波形図である。

以上述べたように、原稿読取り用スキヤナーに
おいては、原稿走査光束のエネルギーを一定にし
ても、原稿の位置すなわち光走査位置あるいは角
度により光電検出器９への入射エネルギーが変動
する（第４図ａ，ｂにおけるシエーデイング現
象）。

本発明は、上記シエーデイング現象を補正し
て、光電検出器９への入射エネルギーを一定にす
るために、次の手段をとる。

○あ 原稿走査開始時に、走査光束のエネルギー
（半導体レーザ）を一定として、原稿を走査す
る。

○い この時の原稿からの反射光を受光した光電検
出器９の出力レベルを、適当なサンプル間隔
で、サンプル＆（アンド）ホールドし、Ａ／Ｄ
変換してメモリーに記憶する。一般に原稿の端
には情報が記憶されておらず、原稿からの反射
光を受光した光電検出器９の出力は第４図ａの
ようになる。又、原稿の端には情報が記録され
ている場合は、情報（濃淡）に従つて第４図ｂ
のように変調されている。従つて、変調されて
いる信号においても、シエーデイング補正でき
るように、包絡線検出回路で原稿の白レベルの
包絡線を検出する。

○う メモリーに記憶した信号は、次の原稿走査に
同期してＤ／Ａ変換され、演算回路で演算さ
れ、第５図ｃに示される半導体レーザへの注入
電流を達成すべき電圧を出力する。

○え この出力により、半導体レーザの出力は第５
図ａのP_O−I_F特性に従い、半導体レーザの出力
が第５図ｂの実線のように制御され、光電検出
器９への入射エネルギー（原稿白レベル）を一
定にできるようにした手段である。

第６図において、１００は制御回路、１０１は
ゲート回路、１０２は包絡線検出回路、１０３は
サンプル＆（アンド）ホールド回路、１０４は
Ａ／Ｄ変換回路、１０５はメモリー、１０６は
Ｄ／Ａ変換回路、１０７は演算回路、１０８は加
算回路、１０９は基準電圧、１１０は比較回路、
１１１は電流駆動回路、１１２は半導体レーザ、
１１３は抵抗をそれぞれ表わす。

以下にその機能について述べる。

光検出器９で光電変換され、増幅された原稿か
らの画像信号はゲート回路１０１により、第１
回目の走査信号だけが通過される。

包絡線検出回路１０２は第１回目の走査信号が
例えば第４図ｂのような像情報で変調された信号
であつても、その包絡線を検出し、ほぼと同じ
信号に変換する。

包絡線検出回路１０２を通過した信号は、サン
プル＆（アンド）ホールド回路１０３で階段状の
信号に変換され、更に、Ａ／Ｄ変換回路１０４
によりデジタル信号に変換される。変換されたデ
ジタル信号はメモリー１０５に記憶され、何度で
も読み出すことが可能である。

制御回路１００はゲート回路１０１が第１回目
の走査信号だけを通過するように、また、サンプ
ル＆（アンド）ホールド回路１０３が適当な周期
でサンプリングするように、また、メモリー１０
５がデイジタル化された第１回目の走査信号を記
憶し、その記憶信号を第２回目以降の走査信号の
始まりと同期して、Ｄ／Ａ変換回路１０６に送り
出すように制御信号を出す。

上記のようにして、メモリー１０５から送り出
された信号はＤ／Ａ変換回路１０６によりアナロ
グ信号に変換される。

変換された信号は、更に、所定関数より成る演
算回路１０７により変化傾向を逆転する。このア
ナログ信号に変換された信号を、その変化傾向
を逆転する。その演算回路としては、一定値から
減算する減算回路でもよく、あるいは逆数回路ま
たは一定値を除算する除算回路でよい。

それから、半導体レーザの出力対注入電流特性
の傾きに応じて、変化量を増幅し、加算回路１０
８に加え、半導体レーザ１１２の出力を走査に対
応して変化させ、光電検出器９への原稿白部分
（地肌濃度）からの入射エネルギーが、走査線内
で一定レベルになるようにする。

なお、第６図においては、光検出器９で検出さ
れた信号の包絡線をサンプル＆（アンド）ホール
ドし、メモリー１０５に記憶し、走査に同期して
走査毎にメモリー１０５を読み出し、Ｄ／Ａ変換
して演算回路１０７で補正信号を定電流回路に供
給している。

しかし、第７図の本発明の他の実施例のよう
に、演算回路１０７を包絡線検出回路１０２とサ
ンプル＆（アンド）ホールド回路１０３の間に入
れ、また図示していないがサンプル＆（アンド）
ホールド回路１０３とＡ／Ｄ変換回路１０４の間
に入れ、メモリー１０５に記憶される信号が補正
信号となるように構成してもよい。

また、説明では第１回目の走査による光検出器
９への入射エネルギーが、原稿の情報により変調
されていても良いように、包絡線検出器１０２を
挿入しているが、一般的には原稿の端部には情報
がない場合がほとんどであり、必ずしも包絡線検
出回路１０２を必要としない。この場合は演算回
路１０７をゲート回路１０１の直ぐ後に入れて演
算して、補正してもよい。

第８図は、掛算器を使つた除算回路の一例のブ
ロツク図である。

V_O＝Ｋ・V_X・V_Y （ただしＫは定数） となるように、掛算器Ｍは動作し、演算増幅器Ａ
はゲインが高いのでV_O＝V_Zとなる。よつて出力
V_Yは V_Y＝V_Z／Ｋ・V_X となる。

包絡線検出回路１０２の出力信号をV_Xとし、
V_Zを一定値に設定すれば、V_Xは包絡線検出回路
１０２の出力信号の逆数に比例した信号として取
り出すことができる。

かくして、本発明によれば、光電検出器９への
入射エネルギーが変動するシエーデイング現象を
補正して、入射エネルギーが一定となり、情報の
光学的検出によりよい手段が得られ、斯界の益す
るところが大きいと考える。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転多面鏡を応用したレーザスキヤナ
のブロツク図、第２図は均等拡散反射面の説明
図、第３図はホログラム走査ビーム角と均等拡散
反射面の光電検出器の信号レベル（入射エネルギ
ー）の説明図、第４図は原稿走査による光電検出
器の信号レベル特性図、第５図ａは半導体レーザ
の注入電流対半導体レーザ出力の特性図、第５図
ｂは光電検出器の信号レベル（点線）とそれを補
正するための半導体レーザ出力（実線）特性図、
第５図ｃは補正用半導体レーザ出力を達成するた
めの半導体レーザの注入電流特性図、第６図は本
発明の一実施例の構成を表わすブロツク図ならび
に信号波形図、第７図は本発明の他の実施例のブ
ロツク図、第８図はこの実施例に適用できる掛算
器を使つた除算回路の略線図である。 １……He−Neレーザ、２……ビームエクスパ
ンダ、３……シリンドリカルレンズ、４……回転
多面鏡、５……トロイダルレンズ、６……fθレン
ズ、７……原稿面、８……反射集光レンズ、９…
…光電検出器、１０……モータ、１１……原稿の
移動方向、１２……走査ビーム、１３……反射
光、１４……穴のあいたミラー、１５……ホログ
ラム、１６……体積位相ホログラムが作られた透
明な円筒部材、１７……走査面、１８，１９……
ホログラム走査角θの変化による均等拡散反射面
の光電検出器の信号レベル（入射エネルギー）の
態様、２０……ホログラムの回転方向、１００…
…制御回路、１０１……ゲート回路、１０２……
包絡線検出回路、１０３……サンプル＆（アン
ド）ホールド回路、１０４……Ａ／Ｄ変換回路、
１０５……メモリー、１０６……Ｄ／Ａ変換回
路、１０７……演算回路、１０８……加算回路、
１０９……基準電圧、１１０……比較回路、１１
１……電流駆動回路、１１２……半導体レーザ、
１１３……抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体レーザからの光ビームが光偏向素子を
   介して原稿面を光点で走査し、原稿の情報に対応
   した反射光を光電検出器で受光し、原稿の情報を
   それに対応した電気的信号にするレーザビームス
   キヤナーについて、原稿の先端部をエネルギーが
   一定である走査ビームで一走査線の走査を行な
   い、この走査に対応した光電検出器出力またはこ
   の出力を所定関数により演算した信号をメモリー
   に記憶し、このメモリーのレベルに対応して以後
   の走査における半導体レーザ出力を制御すること
   を特徴とする半導体レーザ・スキヤナー。