JPS63296556A - 原稿照明装置 - 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】 ■技術分野 本発明は、原稿画像読取装置、いわゆるスキャナ、に関
し、特に、ｆＭ稿を照明する光源の明るさを調整する原
稿照明装置に関する。

■従来技術 複写機、ファクシミリの画像走査部あるいは画像入力用
のスキャナ等においては、例えば第１ａ・図に示す如く
、原稿２を載置するコンタクトガラス板ｌの下方に、照
明灯３とミラー４を搭載した第１キヤリツジ９が配設さ
れ、また、ミラー５゜６を搭載した第２キヤリツジ１０
が配設されて、照明灯３で照明された原稿２の反射光が
、ミラー４、５．６で反射してＣＣＤ撮像素子８および
結像レンズ７でなるカメラに投射される。ＣＣＤ撮・′
１にζ賽子８は、コンタクトガラス板１の主走査幅、（
紙面に垂直な方向）×副走査方向所定短幅なる１ライン
分の画像の濃淡を現わすアナログ電気信号（ビデオ信号
）を所定周期で繰返し出力する。

第１キヤリツジ９は矢印Ａｔ方向に所定速度で副走査駆
動され、これと同期して第２キヤリツジｌＯは、同方向
に、該所定速度の１７２の速度で駆動される。

ビデオ信号のレベルは、原稿２の画面の濃淡および照明
灯３の明るさに応じて変わる。照明灯３の光の、原稿２
の画面上での明るさは一定であるのが好ましい、しかし
、照明灯３の光の、原稿２の画面上での明るさは、それ
を付勢し始めてからの時間経過、照明灯３およびその周
囲の温度、ならびに、原稿画面（コンタクトガラス板１
の表面）に対する照明灯３の距離および照射角度、など
により変動する。これらの変動原因のいずれも、微視的
に見れば、副走査（Ａ１）の間変動し、これは、照明灯
３の立上り特性、温度特性、キャリッジ９がＡ１方向に
移動する間の（コンタクトガラス板１に対する）距離変
動等に依存する。

すなわち、原稿２の副走査方向Ａ１での照明強度は、照
明灯３の立上り特性、温度特性、副走査位置等をパラメ
ータとする関数である。

従来は、副走査始点よりも前側に基準濃度板などを設置
して、その反射光レベルを検出して、検出レベル対応で
照明灯付勢電圧又はビデオ信号増幅率を補正しているが
、時経列および副走査位置対応の照明強度の変動を補正
することができない。

■目的 本発明は、１枚の原稿の読取走査の間の、照明灯の立上
り特性や温度特性などによる、時経列の照明強度の変動
を低減することを目的とする。

■構成 上記目的を達成するために本発明の原稿照明装置は、オ
ン／オフ２値信号に応じてそれがオンの開光源に通電す
る調光手段１光源の放射光を検出する光検知手段；およ
び、前記撮像手段の、前記所定の副走査幅毎の出力の周
期の整数倍の周期を有し、前記光検知手段の検出レベル
に逆対応したデユーティのオン／オフ２値信号を発生し
て前記調光手段に与える調光制御手段；を備える。

これによれば、光源が定周期パルス付勢され、光源の放
射光の強度に対応してそれが低いとオンが長くなるよう
にパルス付勢デユーティが変更されるので、原稿面の照
明強度は時系列で実質上一定となる。すなわち、光源の
立上り特性および温度特性による照明強度の変動が防止
される。光源付勢パルスの周期が、撮像手段り、所定の
副走査幅毎の出力の周期の整数倍の周期であるので、撮
像素子が該所定の副走査幅分の受光レベルを積算してい
る開光源のオン／オンが丁度整数回であり、隣接する２
ラインの読取りで、先行ラインがある一周期の光源オン
／オフのオン期間となり、後続ラインがオフ期間となる
などの、ライン毎の照明の不均一を生じない。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。

第１ａ図に本発明の一実施例の主に機構部の構成を示す
、この実施例では、キャリッジ９に、照明灯３の、放射
光のコンタクトガラス板２上の原稿載置領域を外れた位
置に向かうものを反射するミラー１１、および、該ミラ
ー１１が反射した光を受けてこれを電圧に変換するフォ
トダイオード１２が設置されている。

第１ｂ図に、コンタクトガラス板１．照明灯３゜ミラー
１１およびフォトダイオード１２の配置関係を示す、原
稿の主走査方向全域の照明を阻害しないように、ミラー
１１はコンタクトガラス板１の原稿載置領域２ａの外側
であって、照明灯３の、コンタクトガラス板１の直下か
ら側方に外れた部位から放射される光を受ける位置に配
置され、フォトダイオード１２は照明灯３よりも下方の
、ミラー１１の反射光を受光する位置に配置されている
。

照明灯３は蛍光灯であり、高周波（商用交流周波数より
高い周波数）で点灯付勢される６第２図に、第１ａ図に
示す要素と共に用いられている電気回路要素を示す。

ＣＣＤＩ像素子８は、所定短時間ｄｔの間の、画像光対
応の蓄積電圧を示すアナログ信号を１ライン分同時に内
部メモリに転送して蓄積電圧をリセットし、ｄｔの間に
シリアル出力で該１９４２分のアナログ信号を出力する
。これを繰り返す。

１ライン分の出力毎にライン同期パルスＹを発生する。

また、１ライン分の出力の画素区分を示す画素同期パル
スＸを発生する。

ＣＣＤ撮像素子８が出力するアナログ信号はインピーダ
ンス変換用の増幅器１７で増幅されてサンプルホールド
回路（画素同期パルスＸが現われたときのアナログ信号
レベルをホールドする）１８に与えられ、このホールド
回路１８で画素同期パルスＸに同期化（パルスＸ発生点
でレベルが切換わる信号に整形）されたアナログ信号が
、差動増幅器１９でレベル調整された後、Ａ／Ｄコンバ
ータ２０でデジタルデータに変換される。

キャリッジ９および１０を駆動する副走査機構１３（の
モータ等）は副走査ドライバ（モータドライバ等）１４
で付勢される。副走査ドライバ１４および画像処理袋！
ｉ！１６ならびにＣＣＤ撮像素子８の各種動作は、ＣＰ
Ｕ　（マイクロプロセッサ二図示せず）を主体とするタ
イミングコントローラ１５で制御される。

蛍光灯３は調光回路２７に接続されている。調光回路２
７には、ライン同期パルスＹの周期よりも短周期の高周
波交流（Ａ、Ｃ，）が印加され、ホトカプラ２８の発光
ダイオード２９が発光している間、フォトサイリスタ３
０が導通してトライアック３１が導通している０発光ダ
イオード２９の発光が停止すると、フォトサイリスタ３
０が非導通になって、トライアック３１が非導通になる
。

トライアック３１が導通している間、蛍光灯３に高周波
交流（Ａ、Ｃ，）が印加され、蛍光灯３が発光する。

蛍光灯３の光の一部がミラー１１でフォトダイオード１
２に反射され、フォトダイオード１２が、蛍光灯３の発
光強度に逆対応する電圧を発生する。

この電圧は、信号処理回路２１の演算増幅器２２の逆相
入力端に加わる。これにより、増幅器２２の出力は、蛍
光灯３の発光強度に順対応する。演算増幅器２２は積分
回路を構成しており、積分リセット用のスイッチング素
子２３が接続されている。積分電圧はサンプリング用の
スイッチング素子２４を通してＡ／Ｄコンバータ２５に
加えられ。

デジタルデータに変換されて、ＣＰＵ２６に与えられる
。

ＣＰＵ２６は、ライン同期パルスＹ（に同期したサンプ
リングパルスＳＨ）が到来するとＨ（オン指定）に立上
り、それからＴｄｓが経過するとＬ（オフ指定）に戻る
パルスＬＨを発生し、前記デジタルデータが示す光強度
が所定範囲内にあるか否かをチェックして、所定範囲よ
り高いとＴｄｓを短い値に更新し、所定範囲より低いと
Ｔｄｓを長い値に更新し、所定範囲内にあると変更しな
い。

ＣＰＵ２６が発生するパルスＬＨは、インバータ２７で
反転されて調光回路２７のフォトカプラ２８の発光ダイ
オード２９のカソードに印加される。ＣＰＵ２６が発生
するパルスＬＨがＨ（オン指定）のときに発光ダイオー
ド２９が発光して蛍光灯３に交周波交流（Ａ、Ｃ，）が
印加されて蛍光灯３が発光し、パルスＬＨがＬ（オフ指
定）のときに発光ダイオード２９が消灯して蛍光灯３の
発光が停止する。

蛍光灯３への高周波交流の印加をそのゼロクロス位相で
するために、ゼロクロスパルス発生器３２が備わってお
り、これが高周波交流（Ａ、Ｃ）のゼロクロス点でパル
ス（ゼロクロスパルス）ｚｃｐを発生しＣＰＵ２６に与
える。

タイミングコントローラ１５は、ライン同期パルスＹに
同期したサンプリングパルスＳＨと、点灯（ＳＴＡ）　
／消灯（ＳＴＰ）を指示する信号ＳＴＡ／ＳＴＰをＣＰ
Ｕ２６に与える。

第３ａ図にＣＰＵ２６の制御動作を示す、電源が投入さ
れる（ステップ１：以下カッコ内ではステップという語
を省略）と、ＣＰＵ２６は初期化（２）を実行し、内部
カウンタ、レジスタ、フラグ等を待機状態にクリアし、
出力ポートには、待機状態（蛍光灯３オフ）の出力信号
をセットする。

次にスイッチ２３をｔｌの間オン（積分電圧リセット）
し、それからＴｏｓの時間経過の後に、スイッチ２４を
オンにしてＡ／Ｄコンバータ２５に変換を指示して蛍光
灯３の発光強度を示すデータＤＶｓｐを読み込む、そし
てこれが蛍光灯３の消灯のときの値を越えているか否か
をチェックして、越えていると蛍光灯３が異常点灯して
いるとしてこれをタイミングコントローラ１５に報知す
る（３）。

越えていないと、蛍光灯３の付勢パルスのオンレベルの
デユーティ（オン時間）を格納するレジスタＬＯに、標
準値Ｔｏｓを書込ｔ？（４）、なお。

ＴｏｓはＣＰＵ２６の内部ＲＯＭから読み出す。

ＣＰＵ２６は次に、タイミングコントローラ１５にレデ
ィを報知して、タイミングコントローラ１５が、ＳＴＡ
／５ＴＰ＝Ｈ（蛍光灯３の点灯指示）を送って来るのを
待つ（５）　、　ＳＴＡ／５ＴＰ＝　Ｈになると、サン
プリングパルスＳＨに応答したＳＨ割込を許可しく６）
、パルス発生器３２からのゼロクロスパルスＺＣＰに応
答したＺＣＰ割込を許可する（７）。

第３ｂ図にＳＨ割込の内容を示す。これを説明すると、
ＣＰＵ２６は、１つの割込ポートにサンプリングパルス
ＳＨが到来すると、出力レジスタＬＨに、蛍光灯３の点
灯を指定する「Ｈ」を書込み（４１）、スイッチング素
子２３を導通（オン）にして（４４）、タイマｔ１　（
プログラムタイマ）をスタートし、メインルーチン（第
３ａ図）に戻る。これにより、サンプリングパルスＳＨ
を起点に、出力レジスタＬＨに点灯を指示するＨが書き
込まれ、演算増幅器２２で構成される積分回路がリセッ
トされる。

第３ｃ図にＺＣＰ割込の内容を示す。これを説明すると
、ＣＰＵ２６は、もう１つの割込ポートにゼロクロスパ
ルスＺＣＰが到来すると、出力レジスタＬＴの内容がＨ
（蛍光灯３点灯指示）であ−るかをチェックする（３１
）、Ｈでないときには、サンプリングパルスＳＨがまだ
到来していない（第３ｂ図のＳＨ割込を実行していない
）ので、メインルーチン（第３ａ図）に戻る。出力レジ
スタＬＨの内容がＨであると、レジスタＬＴの内容（Ｈ
）をインバータ２７に出力する（３２）、これによりイ
ンバータ２７の出力がＨからＬになり。

調光回路２７のホトカプラ２８の発光ダイオード２９が
発光してトライアック３１が導通し、蛍光灯３が発光す
る。すなわち、サンプリングパルスＳＨが到来して（第
３ｂ図のＳＨ割込を実行して）から最初に到来したゼロ
クロスパルスＺＣＰに応答してトライアック３１が導通
になる０次にタイマＬＯ（プログラムタイマ）をスター
トする（３３）、ＬＯはレジスタＬＯの内容である。Ｌ
Ｏは、電源オンから初めてこのステップ３３に進んだと
きには、ステップ４で設定されたＴｏｓである。

次に、トリガフラグ（蛍光灯３を点灯にしたことを示す
フラグ）をセットして（３４）メインルーチン（第３ａ
図）に戻る。メインルーチンでは、ステップ８でトリガ
フラグがセットされるのを待っており、前述のＳＨ割込
とＺＣＰ割込が実行されて、トリガフラグがセットされ
たときに、ステップ８から９に進んで、ｚｃｐ割込を禁
止する。そしてトリガフラグをクリアして（１０）、第
３ｂ図のステップ４５でスタートしたタイマｔ１がタイ
ムオーバ（積分回路２２のリセット時間経過）するのを
待つ（１１）　、タイムオバすると、スイッング素子２
３をオフに戻しく１２）、タイマＴｄｓ（プログラムタ
イマ）をスタートする。Ｔｄｓは。

サンプリングパルスＳＨの周期よりもわずかに短い固定
値である。そ、してタイマＬＯとＴｄｓのタイムオーバ
を待ち（１４，１５）、タイマＬＯがタイムオー／＜（
ＳＨ同周期蛍光灯３オン／オフの、オン期間が経過）す
ると、出力レジスタＬＨに、蛍光灯３の非通電を指定す
るＬを更新書込みし、レジスタＬＨの内容（Ｌ）をイン
バータ２７に出力する（１７）、これにより、インバー
タ２７の出力がＬからＨになって発光ダイオード２９が
発光を停止し、トライアック３１が、高周波交流−（Ａ
、Ｃ，）のゼロクロス点で自動的に非導通に転じ、蛍光
灯３が発光を停止する。

第４図にＣＰＵ２６の入、／出力信号の発生タイミング
を示す。図に示すように、Ｔｄｓ（固定値）はライン同
期パルスＹに同期したサンプリングパルスＳＨの周期よ
りもわずかに短い時間であり、ＬＯはＴｄｓよりも短い
変動値（この理由は後述）であるので、タイマＴｄｓよ
りもタイマＬＯが先にタイムオーバする。

再度第３ａ図を参照する。次に、タイマＴｄｓがタイム
オーバすると、ＣＰＵ２６は、スイッチング素子２４を
オンにしてＡ／Ｄコンバータ２５に変換を指示して、フ
ォトダイオード１２の受光レベルを示す信号Ｖｓｐのデ
ジタルデータへの変換を指示し、変換したデジタルデー
タＤＶ　ｓｐを読み込む（ｉ　ｇ）　、次に、読み込ん
だデータＤＶｓｐに基づいて、受光レベルＶｓｐが適正
範囲の上限Ｖｓｕを越えている（照明強度不足）か否か
をチェックしく１９）、越えているとレジスタＬＯの内
環をＡ（定数）分車さい値に更新する（１９）、すなわ
ち、パルス点灯のオン（点灯）時間を短い値に更新する
。

上限Ｖｓｕを越えていないときには、受光レベルＶｓｐ
が適正範囲の下限Ｖｓｄを越えているかをチェックしく
２０）、越えているとレジスタＬＯの内容をＢ（定数）
分大きい値に更新する（２２）、すなわち、パルス点灯
のオン（点灯）時間を長い値に更新する。

次にステップ１４，１６．１７と同様に、ステップ２３
〜２５で、タイマＬＯがタイムオーバしているかをチェ
ックし、タイムオーバしていないとタイムオーバを待ち
、タイムオーバしていると、あるいはタイムオーバする
と、出力レジスタ２４にＬを更新書込みし、レジスタＬ
Ｈの内容をインバータ２７に出力する。先に説明したよ
うに、ＴｄｓよりもＬＯの方が短いが、蛍光灯３の発光
強度が異常に低い場合、前述のステップ２２で蛍光灯３
のオン時間Ｌ○が長く設定されて、以降、後述するよう
にステップ７〜２６が繰返えされて、サンプリングパル
スＳＨが現われる毎に、その直後のゼロクロスパルスＺ
ＣＰに応答してタイマーＬＯをスタートする動作を繰返
すので、ＬＯがＴｄｓを越えることもあり得る。このよ
うな場合でも、タイマＬＯのタイムオ、−バを監視する
ように、ステップ２３〜２５が介挿されている。

さて、ステップ１９〜２２のＬＯ更新を終了し、その前
又は後に出力レジスタＬＨの内容をＬにして蛍光灯３の
発光を停止すると、タイミングコントローラ１５からの
信号ＳＴＡ／ＳＴＰをチェックする（２６）。ＳＴＡ／
ＳＴＰ　＝Ｈであると、コントローラ１５は蛍光灯３の
点灯付勢を指示しているので、ステップ７に戻る。ステ
ップ７に戻ったときには、先のステップ１０でトリガフ
ラグをクリアしているので、ＳＨの到来（ＳＨ割込）と
その次のｚＣＰの到来（ｚｃｐ割込）を待つ（８）。こ
れらが実行されてトリガフラグがセットされると、ステ
ップ８から９．１０．・・・と進んで、前述と同様に、
ＬＯの間の蛍光灯３の点灯付勢と、発光強度検出および
検出値に応じたＬＯの補正を行なう。

以下同様である。これにより、サンプリングパルスＳＨ
の１周期の内の蛍光灯３オン期間中の発光ダイオード１
２の受光レベル積算値に応じて、次の周期のオン期間（
ＬＯ）を設定する形で、蛍光灯３の点灯付勢デユーティ
が補正され、結局、蛍光灯３の時系列の発光光量が所定
範囲に制御される。

ＳＴＡ／ＳＴＰが、蛍光灯３消灯を指示するＬになると
、ＣＰＵ２６は、ステップ２６からステップ２７に進ん
でＳＨ割込を禁止してステップ５に進み、ＳＴＡ／ＳＴ
ＰがＨになるのを待つ、すなわち蛍光灯３を消灯にした
ままで、再度点灯指示（Ｈ）が到来するのを待つ。

第４図のＬＨの欄のＬＯ１区間に示すように、蛍光灯３
には、ＬＨがＨになってから最初に現われるＺＣＰから
、ＬＨがＬになってから最初に現われるＺＣＰまでの間
、すなわち略ＬＯの期間中、高周波交流（Ａ、Ｃ，）の
電圧が印加される。

なお、上記実施例では、第１ａ図（側面図）および第１
ｂｌ（分解斜視図）に示すように、蛍光灯３の発光をミ
ラー１１で反射してフォトダイオード１２で検出するよ
うにし、かつ、ミラー１１−およびフォトダイオード１
２をキャリッジ９に搭載しているが、本発明のもう１つ
の実施例においては、ミラー１１を省略してコンタクト
ガラス板ｌの下面の、原稿載置領域２ａの外側に、副走
査領域全域に渡って延びたミラーを配設するか、反耐層
を該下面に形成し、フォトダイオード１２でこのミラー
又は反射層の反射光（蛍光灯３の光の反射光）を検出す
る。これによれば、副走査位置による蛍光灯３とコンタ
クトガラス板ｌ上面との距離変動による原稿２の照明強
度の変動をも補正することになる。本発明のもう１・゛
つの実施例では、フォトダイオード１２を省略して、Ｃ
ＣＤ撮像素子８をその代りに用いる。すなわち、ＣＣＤ
撮像装置８のリニア受光セルの一部（ライン配列の端部
のもの）を蛍光灯発光強度検出用に割り当て、そこにミ
ラー１１又はコンタクトガラス板ｌ下面の反射層の反射
光を、ミラー４〜６およびレンズ７を介して与える。こ
の場合、Ａ／Ｄコンバータ２０の出力の内、前記リニア
受光セルの一部の検出信号対応のデータをＣＰＵ２６に
読み込む。発光ダイオード１２および信号処理回路２１
が省略となる。

■効果 以上の通り１本発明の原稿照明装置によれば、光源が定
周期パルス付勢され、光源の放射光の強度に対応してそ
れが低いとオンが長くなるようにパルス付勢デユーティ
が変更されるので、原稿面の照明強度は時系列で実質上
一定となる。すなわち、光源の立上り特性および温度特
性による照明強度の変動が防止される。光源付勢パルス
の周期が、撮像手段の、所定の副走査幅毎の出力の周期
の整数倍の周期であるので、撮像素子が該所定の副走査
幅分の受光レベルを積算している間光源のオン／オンが
丁度整数回であり、隣接する２ラインの読取りで、先行
ラインがある一周期の光源オン／オフのオン期間となり
、後続ラインがオフ期間となるなどの、ライン毎の照明
の不均一を生じない。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の一実施例の機構部の概要を−示す側
面図である。第１ｂ図は第１ａ図に示す機構の一部を拡
大して示す分解斜視図である。第２図は、第１ａ図に示
す機構と共に用いられる電気回路の構成を示すブロック
図である。 第３ａ図、第３ｂ図および第３ｃ図は、第２図に示すＣ
ＰＵ２６の制御動作を示すフローチャートである。 第４図は、第２図に示すＣＰＵ２６の入、出力信号を示
すタイムチャートである。 １：コンタクトガラス板　　　　　２：原稿３：蛍光灯
（光源）　　　　　４〜６，１１　：ミラー（光学手段
）７：レンズ（光学手段）　　　　　　　ｇ　：　ｃｃ
ｏＢ像素子（撮像手段）９．１０：キャリッジ　　　　
　１２：フォトダイオード（光検知手段）１３：副走査
機構（副走査駆動手段）１４：副走査ドライバ１５：タ
イミングコントローラ　　１６二画像処理装置１７　：
　４４１器１９　：サンプルホールド回路２０．２５　
：　Ａ／Ｄコンバータ　　　　　２１：信号処理回路２
２：演算増幅器　　　　　　２３，２４ニスイツチング
素子２６：ＣＰＵ（調光制御手段）２７：調光回路（調
光手段）２８：フォトカプラ　　　　　　　２９：発光
ダイオード３０：フォトサイリスタ　　　　　３１：ト
ライアツク３２：ゼロクロスパルス発生器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿とそれを照明する光源の一方を他方に対して
   相対的に副走査駆動する副走査駆動手段、画像光を電気
   信号に変換し所定の副走査幅毎に出力する撮像手段、お
   よび、前記光源で照明された原稿の反射光を該撮像手段
   に投影する光学手段、を備える原稿画像読取装置の、前
   記光源に、オン／オフ２値信号に応じてそれがオンの間
   通電する調光手段； 前記光源の放射光を検出する光検知手段；および、 前記撮像手段の、前記所定の副走査幅毎の出力の周期の
   整数倍の周期を有し、前記光検知手段の光検出レベルに
   逆対応したデューティのオン／オフ２値信号を発生して
   前記調光手段に与える調光制御手段； を備える原稿照明装置。
2. （２）光検知手段は、光源の放射光を受けてその強度を
   示す電圧を発生する光電変換手段、該電圧を積分する積
   分手段、前記２値信号の周期で該積分手段をリセットす
   るリセット手段、および、リセット前の前記積分手段の
   積分電圧を摘出する読取手段、を含む前記特許請求の範
   囲第（１）項記載の原稿照明装置。