JPS6348954A - リニアイメ−ジセンサの読取対象への照明装置 - 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】 【発明の属する技術分野】

本発明はセンサがリニアアレイ状に配列されたイメージ
センサ、とくにファクシミリ用に適するイメージセンサ
によってパターンが読み取られるべき対象への照明装置
に関する。

【従来技術とその問題点】

上述のファクシミリの例では、伝送されるべき文字や図
形をもった書類などのパターンの読取対象にリニヤなイ
メージセンサの下を通過させ、あるいはイメージセンサ
に読取対象の上を移動させて、該対象内の読取範囲のパ
ターンを逐次イメージセンサにより読み出して電気信号
に変換する。 かかる目的に通するイメージセンサとしては、従来から
比較的小形のＣＣＤ構造やＭＯ３構造のものが知られて
いるが、読取対象がＡ４版以上の８類になると対象のも
つ幅全体のイメージを小さなイメージセンサ上に結像さ
せる光学系が大がかりになって、そのためのスペースを
要する上に費用も高くついてしまうので、最近ではむし
ろイメージセンサ自体の大きさを読取対象の幅と同程度
にしたいわゆる密着形イメージセンサの価値が認められ
つつある。この密着形イメージセンサを採用することに
より光学系が全く不要になるというわけではないが、光
学系が簡単化されてスペースと費用が減少されるので、
ファクシミリなり複写機のサイズを小形化し経済性を高
める上で有利になる。 もちろん、この密着形イメージセンサの場合も従来と同
じく読取対象には適正な照明をその読取範囲に与えてや
ることが必要である。公知のように、従来からこの照明
光源としては、放電灯が主に用いられて来ている。放電
灯光源は輝度が荷いほか、読取対象の幅全体にほぼ均一
な照度の照明を与えうる利点があるが、比較的短期間内
に劣化して輝度が減少しやすい欠点があり、放電管の径
を小さくしてサイズの減少を図る上でも限界がある。ま
たその輝度や発光効率を高めるために高周波点灯をする
のが望ましいが、この点灯電源のためにもスペースと費
用が食われる。従って、上述のように新しいイメージセ
ンサを採用して装置のサイズや経済性を改良する上では
、従来の放電灯にかわってサイズが小さくコストの安い
新しい照明光源を採用するのが望ましい。 このため多数個の発光ダイオードを数Ｕ径の細長い管の
内に収納した小径の照明光源が考案されている。よく知
られているように、最近の例えばＧａＰ発光ダイオード
は発光効率が高く、比較的高輝度のものが得られ、かつ
読取対象の照明用に適する例えば黄緑の発光波長域を有
する。また点灯用の電源としても、簡単な直２１ｔ電源
を用いることができる。ところが、これを例えばファク
シミリに利用して見ると、予想されなかった問題点がま
だあることがわかった。以下、これを第６図と第７図を
参照しながら説明する。 第６図において、簡略に示されたイメージセンサ１は図
の矢印方向に移動される書類などの読取対象２のもつイ
メージを簡単な正立等倍像のレンズ３を介して受ける。 照明装置４は、前述の小径照明光源であり、ふつうは図
示のように読取範囲の両側に設けられて照明光ＩＬを読
取対象２に投光する。イメージセンサ１内には図の奥行
方向に多数の例えば数十個の光センサが配列されている
ので、各光センサからの光電信号を逐次取り出すためス
キャナ６により制御されるスイッチ回路５が設けられて
おり、このスイッチ回路５は図では便宜上イメージセン
サｌと別体で示されているが、実際にはイメージセンサ
１内に組み込まれる。これにより各光センサから光電信
号は共通の読み出し線を介して読取信号Ｒ５として取り
出され、増幅器７を介して出力され、さらにＡＤＣ８に
よってディジタル化される。第７図は上述の読取信号Ｒ
５の図の奥行方向Ｘについての分布を実測結果により示
したもので、全く白紙である読取対象２に対するもので
ある６図かられかるように、読取信号のレベルはその平
均値ａｖの上下に３０％以上変動しており、このように
白地変動が多いと読取対象２のパターンを読み取ったと
きＡＤＣ８による正確なパターンデータのディジタル化
が期待できない。 この変動の主原因は調査の結果二つあることがわかった
。その一つは図でＩＬで示された読取対象２上の照明光
の照度レベルの不均一性である。前述のように、小径の
光源４はＸ方向に多数例えば１００個程度の発光ダイオ
ードが並べられているので、各素子のばらつきやそれら
に与える注入ＩＩ流の不均一さにより照度ＩＬの変動が
生じたものと考えられる。照度ＩＬの曲線は図示のよう
に大きな変動波の上に小変動波が乗った形状を示してい
る。 もう一つの主原因はイメージセンサ１の感度の不均一性
によるもので、図のＲＳＯは白地の読取対象２に完全に
近い均一光を与えたときの読取信号のレベルの変動を示
すものである。この測定に用いたイメージセンサ１はガ
ラス基板上に多数のアモルファスシリコンの光センサを
集積化したもので、咳各光センサの感度のばらつきやス
イッチ回路５に用いられるＭＯＳＦＥＴの特性のばらつ
きによるものと考えられる。この原因に基づ（変動の方
は図示のように小変動波が少ない。 もちろん、従来から読取信号中に変動がありうることは
知られており、それに対する補償も考えられている０例
えば第６図に示すようにＡＤＣ８からのディジタル出力
をプロセッサ９で受け、白地の読取対象に対する読取信
号の平均値ａｖからの変動分を変数Ｘの関数としてプロ
セッサ９内に記憶させておく、プロセッサ９内にはいわ
ゆる白波補償手段９ａがソフトウェアとして設けられて
おり、パターンをもつ読取対象２を読み出したパターン
データがプロセッサ９に入力されて来たとき、前述の変
動記憶値をこれから加減算してやることによりパターン
データ値を補正してやるわけである。 しかし、容易に理解されるように、かかる補償を正確に
するためにはＡＤＣ８によるディジタル化を多ビットに
して補償前のデータの変換精度を上げておく必要がある
。一方、イメージセンサにょる読出データの必要精度は
最も簡単な白黒パターンの場合１ビツトであってもよく
、中間トーンを出す上でもせいぜい４ビット程度の精度
でよいことが多い、従って上述の補償をするためには、
元来必要な以上の精度をＡＤＣに要求することになり、
それだけコストも掛り、その動作速度によって系の連応
性が制限されてしまう、もちろん、精度を高めただけプ
ロセッサ９内の記憶エリアもより多く内傾され、補償は
変数Ｘの各位ごとにしなければならないからスキャナ６
との連動も厳密にしなければならず、補償動作自体にも
時間が掛かることになる。

【発明の目的］ 本発明は上述の従来の問題点を解消してイメージセンサ
から変動分が少なく均一な読取信号が取り出すことがで
きるリニアイメージセンサの読取対象への照明装置を得
ることを目的とする。 【発明の要点】 本発明によれば、上述の目的はリニアイメージセンサの
読取対象への照明￥を置を読取対象の読取範囲の長手方
向に沿ってリニアアレイ状に配列された複数個の半導体
発光素子が内部に収納された組立構造体として構成し、
かつ複数個の発光素子を電気的に独立して調整可能な複
数個の調整華位に分割し、ＳＳ　ＥＷ４整華位ごとに発
光素子への注入電流を調整可能な電流調整手段を設ける
ことによって達成される。 上述の組立構造体としては、従来のように多数個の発光
ダイオードを小径管内に収納するだけでもよいが、むし
ろ半導体発光素子をチップの形で利用してそれらをアル
ミナ基板などを用いた厚膜集積回路上に実装し、これを
覆うように光集束レンズ体を基板に取り付けた組立構造
体とするのが、小形でかつ高輝度な照明装置を得る上で
望ましい。 この種の集積技術により発光素子チップを高密度で実装
できるので照明装置の単位長あたりの発光量が増え、か
つ各発光素子の発光量のばらつきを平均化できる。また
、光集束レンズは半導体発光素子に対するパフケージの
役目を兼ねる上に、発光素子からの光を読取対象中の読
取範囲に集束するので光の利用率を高めることができる
。このため、本発明による照明は読取範囲の片側だけが
らすることでふつう充分であり、従来より照明装置の個
数を減じることができる。 各調整単位は最も簡単には複数個例えば４個程変の発光
素子を直接接続したもので構成し、これらの調整単位を
共通電源に並列接続することでよい、最も理想的には各
発光素子への注入電流を調整するのがよいが、複数個の
直列接続準位ごとに注入電流を調整するようにしても、
前の第７図で示したような大きな変動波を平均化しさえ
すれば、小変動分は実用上差し支えない程度になる。も
ちろん、必要に応じて発光素子を調整単位間で入り込ま
せて配置するなどの工夫をさらに加えることができる。 調整単位ごとの電流調整手段としては最も節単には副整
砥抗であってよく、前述の厚膜集積回路ではトリミング
可能ないわゆる印刷抵抗体として容易に製作できる。こ
のトリミングは照明袋”置単独でするよりは、イメージ
センサと組み合わせた上でそれからの出力を表示させな
がら行なうようにすれば、前述の二つの原因に基づく読
取信号における変動を１回のトリミングで同時に補正を
してしまうことができる。もちろん、トリミングの自動
化も可能であり、読取信号を受ける精密なＡＤＣからの
ディジタル出力値を一定にするように例えばレーザによ
る自動トリミングを行なうことにより量産性を向上する
ことができる。なお、発光素子とくに発光ダイオードは
いわゆる負性抵抗特性をもっており、必ず電流制限手段
を組み込むことが必要であるから、この調整抵抗は電流
制限抵抗としての役目をも兼ねうるちのである。

【発明の実施例】

以下図を参照しながら本発明の詳細な説明する。 第１図はイメージセンサ１により図のＸ方向に移動中の
書類などの読取対象２上のパターンをレンズ３を介して
読み取る例えばファクシミリに本発明による照明袋π１
００を適用した状態を概念的に示すもので、図示の例で
は該照明装置は読取範囲２ａの片側にのみ設けられる０
、二の場合のイメージセンサ１は前述の密着形イメージ
センサであって、読取対象２のもつ幅とほぼ同じＸ方向
の長さをもち、例えばプレビジョン学会誌第３８巻第６
号中の記事「密着型−次元イメージセンサの動向」に記
載されているようなイメージセンサである。 照明装置１００の長さはイメージセンサと同じかまたは
それより若干長目にされる。 第２図ｆａ＋はこの照明装置１００内の発光素子１０な
いしは発光ダイオード　（ＬＥＤ）の接続例を示すもの
で、この例では１個の調整単位内に４個の発光ダイオー
ド１１〜１４が直列接続され、これらと直列に電流制限
手段４０としての調整抵抗がそれぞれ挿入されている。 １個の照明袋！内の発光素子１０の数は例えば９６個で
あり、従って２４個の調整単位が＋、−で示された直ｉ
！ｉｔ電源に並列接続される。 この場合の各調整抵抗は発光ダイオードに対する電流制
限抵抗を兼ねている。同図（ｂｌは電流制限を調整抵抗
４１とは別の手段でする調整単位の例であって、この場
合は電源として交流が用いられ、リアクトル４２または
キャパシタ４３が電流制限の役目を果たすので、調整抵
抗４１内の電力消費、従って全体の電力消費を滅しるこ
とができる。もっとも発光ダイオード自身整流作用を持
ち、それへの注入電流は交流の形となるから、同口価）
の調整単位部分をかっこ内の＋、−で示したように直流
電源下で用いてもよい。 第３図は本発明による照明装置としての組立構造体中の
厚膜集積回路２０の１個の調整単位部分を例示するもの
で、同図（ａｌには発光ダイオード１１〜１４のチップ
が実装された側の正面図が、同図山）にはその裏面図が
正面から透視された状態で示されている。正面１側では
アルミナ等の基板２１上の４個の印刷焼成された導体２
２上にそれぞれ発光ダイオード１１〜１４のチップが実
装された上でボンディング線２３により隣りの導体２２
に接続されることにより、これら４個の発光ダイオード
が直列接続されている。この直列接続の両端にあたる左
端と右端の導体２２は、それぞれスルーホール２４．２
５を介して同図（ｂｌに示す２面側の導体２６．２７と
接続されている。なお、同図＋ａｌの一点鎖線は、第４
図に示す光集束レンズ体３０の取り付は位置を示すもの
である。同図（′ｂ）に示すスルーホール２４と接続さ
れた前述の導体２６と別の導体２日とは基板２１上の複
数の調整単位に対する共通の電源導体である。スルーホ
−ル２５と接続された導体２７と別の導体２８の突出部
２８ａ　との間には調整抵抗４１が印刷焼成され、これ
によって正面側の４個の発光ダイオード１１〜１４と直
列接続される。４１ａはそのトリミングの例を示すもの
である。 第４図は第３図（♂）の二点ｉＩ線Ｘ−Ｘの個所で切断
された照明装！１００を断面で示すもので、第３図と共
通の符号が付されている。基板２１の正面側に発光素子
１０を覆って接着等の手段で取り付けられる光集束レン
ズ体３０の内面３１は円周形状を持っており、鎖線で示
されたようにその表面が光拡散性とされている。従って
発光素子ｌＯからの光は円周の中心から発しられたよう
になり、該中心を焦点とする楕円形状の外面３２から出
るときには、図の下方に向かう方向にほぼ集束される。 調整抵抗４１は基板２１の裏面、従って照明装置１００
の外面に出ているので、矢印Ｔで示す方向から随時トリ
ミングを施すことができる。 第５図は、上述のような組立構造体として形成された照
明装置１００をイメージセンサ１やレンズ３と一体的に
取り付けた状態を断面図で示すものである。ガラス基板
ｌａ上に集積化されたアモルファスシリコンのイメージ
センサ１はケース５１に取り付けられ、前述の簡単な正
立等倍像のレンズ３を側方から抱く別のケース５２と固
く結合されている。＠明装置１００はその基板２１を図
の前後端部で抱持する取付具５３により別のケース５２
に結合されている。照明ｍ１ｆｌｏｏからの光集束レン
ズ体３０によってほぼ集束された照明光ＩＬは、読取対
象２の読取範囲に投射されてそれかろの反射光はケース
５２の先端開口からレンズ３に入り、イメージセンサ１
上に読取対象２がもつパターンが結像され、各光センサ
により感知される。照明＝　１１００の各調整抵抗４１
のトリミングは、このように取り付けられた状態で前述
のようにイメージセンサ１からの読取信号のＡＤＣによ
るディジタル化信号に基づいて行なうのが最も合理的で
ある。 以上説明した実施例のほか、本発明はその要旨内で種々
の態様で実施をすることができる。また、その適用対象
も実施例におけるようなファクシミリに限らず、種々の
対象例えば複写装置類にも適用することができる。読取
対象の方を固定してイメージセンサの方を移動させて読
取範囲を変化させる場合にも、前の第５図に示したよう
に照明装置をイメージセンサやイメージ結像レンズと一
体化させる構造が有用である。

【発明の効果】

以上の説明かられかるとおり、本発明によれば照明’Ａ
　’１１内の各調整単位内の発光素子への注入電流を独
立に電流調整手段によって調整することにより、照明装
置からの照明光を、あるいはイメージセンサと合わせた
特性を均一化することができる。照明装置の照明光特性
とイメージセンサの出力特性とを合わせて電流調整手段
により均一化した場合、第７図で示したようなイメージ
センサの長手方向に沿う変動の大きな波が少な（とも平
坦化されてしまうので、従来のプロセッサの白波補償手
段などによる厄介な補償をする必要はとくになくなり、
照明’Ｘｉ　Ｗを利用するファクシミリなどの全体構成
を節線化してその製作コストを下げることができる。ま
た、読取信号をディジタル化するＡＤＣもとくに高精度
のものを要しなくなり、最も簡単な１ビツトの白黒情報
だけでよい場合には、ＡＤＣの採用をやめてしまって読
取信号を固定しきい値と比較するコンパレータで置き換
えることができる。 また、照明装置としての組立構造体を前述の発光素子に
とり有利な態様に構成すれば、照明光量が大で指向性の
よい光源とすることができ、その使用個数を従来よりも
減してそのためのスペースと費用を節約することができ
る。また、該態様によれば電流調整手段としての調整抵
抗のトリミング作業もほぼ自動化することができるので
照明装置の製作や調整を量産ベースで容易に行なうこと
ができる著効が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までは本発明の詳細な説明用で、内果
１図は本発明によるリニアイメージセンサの読取対象へ
の照明装置をファクシミリに適用した例の概要を示す要
部の斜視図、第２図は発光素子内の発光素子と電流ｔＡ
整千手段接続例および調整単位の構成例を示す接続図、
第３図は発光素子の組立構造体として厚膜集積回路を用
いた場合の咳厚膜集積回路の１個の調整単位部分を示す
基板上バクーンの正面図と透視裏面図、第４図は第３図
ｔａｌのＸ−Ｘ線に沿って切断した発光素子例の横断面
図、第５図は発光素子をイメージセンサおよびレンズと
一体化した例を示す断面図である。 第６図と第７図とは従来技術の説明用で、第６図は従来
の照明装置をイメージセンサおよび付属回路とともに示
すブロック回路図、第７図は従来技術におけるイメージ
センサからの読取信号のイメージセンサ長手方向に沿う
出力の変動例を示すグラフ図である０図において、 １；イメージセンサ、２：読取対象ないしは書類、２ａ
：読取範囲、３：読取対象のもつイメージの結像用レン
ズ、１０：発光素子ないしはそのチップ、１１〜１４：
発光ダイオードないしはＬＥＤ、２０；厚膜集積回路、
２１：基板、２２，２６，２７，２８　：基板上に印刷
焼成された導体、２３：ボンディング線、２４゜２５ニ
スルーホール、３０：光集束レンズ体、３１：光集束レ
ンズ体の内面、３２；光集束レンズ体の外面、４０：１
ｉｔ流調流調段、４１：電流調整手段としての調整抵抗
、４１ａ：　トリミング、５１，５２　：ケース、５３
；照明装置用取付具、１００　：照明装置、ｒＬ：照明
光、Ｒ５：イメージセンサからの読取信号、Ｔニドリミ
ング方向、Ｘ：イメージセンサの長手方向ないしは読取
対象の幅方向、ｙ：読取対象の移動方向、である。 ：　、：、、：！ｌ。 ゛１五ｌすｉニー　、ｂ　　　ｉし　　　　”Ｑラ　　
　−ノブ第１図 名Ｉ亀整単イＩＬ １　　＋ 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）センサを一次元のリニアアレイに配列してなるイメ
   ージセンサによりパターンが読み取られる対象内の読取
   範囲に対して照明光を投射する照明装置であって、読取
   範囲の長手方向に沿ってリニアアレイ状に配列された複
   数個の半導体発光素子が内部に収納された組立構造体と
   してなり、該複数個の発光素子を電気的に独立して調整
   可能な複数個の調整単位に分割し、該調整単位ごとに発
   光素子への注入電流を調整可能な電流調整手段を設けて
   なるリニアイメージセンサの読取対象への照明装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、各調整
   単位が直列接続された一定個数の発光素子をそれぞれ含
   み、該調整単位が複数個共通電源に対して並列接続され
   ることを特徴とするリニアイメージセンサの読取対象へ
   の照明装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、電流調
   整手段がトリミングにより抵抗値を調整される調整抵抗
   であることを特徴とするリニアイメージセンサの読取対
   象への照明装置。 ４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、発光素
   子が発光ダイオードであり、調整抵抗が該発光ダイオー
   ドに対する電流制限抵抗を兼ねることを特徴とするリニ
   アイメージセンサの読取対象への照明装置。 ５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、照明装
   置がイメージセンサと組み合わされた後に、該イメージ
   センサからの出力が読取範囲の長手方向に関して一様に
   なるように電流調整手段が調整されることを特徴とする
   リニアイメージセンサの読取対象への照明装置。 ６）特許請求の範囲第１項記載の装置において、組立構
   造体が発光素子としての発光ダイオードチップが実装さ
   れた厚膜集積回路と該回路のチップ実装側にチップを覆
   って取り付けられた光集束レンズ体とを備えることを特
   徴とするリニアイメージセンサの読取対象への照明装置
   。