(57)【要約】【課題】小型及び低消費電力で、且つＳ／Ｎ比が良好な密着型イメージセンサ及びそれを用いた密着型画像読み取り装置を提供する。【解決手段】特定色の光を発光するＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ及び１１ｂを一色について複数有する光源部１１と、光源部１１が発光した光を当該導光体の長手方向Ｙに導光し所定方向に放射して原稿を照射する導光体１２と、原稿の光学象を結像させる結像光学系１４と、結像された原稿の光学像を画像信号に変換する変換手段１５と、を備え、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ及び１１ｂは導光体１２の長手方向Ｙの端部に配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定色の光を発光するＬＥＤを一色について複数有する光源部と、
前記光源部が発光した光を当該導光体の長手方向に導光し所定方向に放射して原稿を照射する導光体と、
前記原稿の光学象を結像させる結像光学系と、
結像された前記原稿の光学像を画像信号に変換する変換手段と、
を備え、前記ＬＥＤは前記導光体の長手方向の端部に配置されることを特徴とする密着型イメージセンサ。
【請求項２】
前記ＬＥＤは前記導光体の長手方向の両端部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の密着型イメージセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の密着型イメージセンサと、
前記密着型イメージセンサで変換された画像信号をディジタル画像データに変換する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする密着型画像読み取り装置。
【請求項４】
前記画像処理手段で変換されたディジタル画像データに基づいて前記原稿の画質を判定し、判定した画質に応じて、前記光源部が発光する光の輝度を変化させる光源制御手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の密着型画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密着型イメージセンサ及びそれを用いた密着型画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原稿を読み取るためのイメージセンサとして、原稿に密着しながら読み取る密着型イメージセンサが知られている。こうした密着型イメージセンサの中には、導光体の長手方向の端部にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のＬＥＤを一色について一つづつ配置し、ＬＥＤの光を導光体で長手方向に導光し、所定方向に照射することで原稿を照射するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＬＥＤを用いると、蛍光灯を用いる場合に比べて体格及び消費電力を小さくできる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９６８２０号公報（段落０００７、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＥＤは発光する光の輝度が蛍光灯に比べて小さく、従来の密着型イメージセンサはＬＥＤを一色について一つ配置するため、高解像度で原稿を読み取るときのように大きな輝度の光が要求される場合、読み取りに必要な輝度の光が得られないという問題がある。輝度が小さいと信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比が低下してディジタル画像データの画質が劣化する。ここでＳ／Ｎ比とは信号と雑音のレベル比で、信号の品質を表す数値である。この数値が低いほど光の輝度が小さく、画像信号に含まれる雑音が多い状態となる。また、輝度が小さいとディジタル画像データにおいて原稿の浮き上がりによる影が顕著になる。
【０００５】
本発明は、かかる問題に鑑みて創作されたものであって、小型及び低消費電力で、且つＳ／Ｎ比が良好な密着型イメージセンサ及びそれを用いた密着型画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る密着型イメージセンサは、特定色の光を発光するＬＥＤを一色について複数有する光源部と、光源部が発光した光を当該導光体の長手方向に導光し所定方向に放射して原稿を照射する導光体と、原稿の光学象を結像させる結像光学系と、結像された原稿の光学像を画像信号に変換する変換手段と、を備え、ＬＥＤは導光体の長手方向の端部に配置されることを特徴とする。ＬＥＤは体格及び消費電力が小さいため、密着型イメージセンサを小型及び低消費電力にできる。また、この密着型イメージセンサによると、一色についてＬＥＤを複数有するため、一色についてＬＥＤを一つしか有しない場合に比べて原稿を明るく照射でき、Ｓ／Ｎ比を良好にできる。
【０００７】
更に、本発明に係る密着型イメージセンサは、ＬＥＤは導光体の長手方向の両端部に配置されることを特徴とする。両端部に配置すると、いずれか一方の端部にのみ配置する場合に比べて原稿をより均一に照射することができる。
更に、本発明に係る密着型画像読み取り装置は、請求項１又は２に記載の密着型イメージセンサと、密着型イメージセンサで変換された画像信号をディジタル画像データに変換する画像処理手段と、を備えることを特徴とする。請求項１又は２に記載の密着型イメージセンサを備えるため、密着型画像読み取り装置を小型及び低消費電力にでき、且つＳ／Ｎ比を良好にできる。
【０００８】
更に、本発明に係る密着型画像読み取り装置は、画像処理手段で変換されたディジタル画像データに基づいて原稿の画質を判定し、判定した画質に応じて、光源部が発光する光の輝度を変化させる光源制御手段を更に備えることを特徴とする。ここで輝度とは、発光面上、受光面上又は光の伝搬経路の断面上のある点における、その点を含む微小面を通り、ある方向へ向かう光束の、その方向に垂直な面への単位正射影面積当たり、単位立体角当たりの割合のことをいう。この密着型画像読み取り装置によると、画質に応じた輝度の光を原稿に照射できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を複数の実施例に基づいて説明する。
（第一実施例）
図１（Ａ）は、本発明の一実施例に係る密着型イメージセンサとしてのＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）１の斜視図であり、図１（Ｂ）はＣＩＳ１の側面図である。ＣＩＳ１は、光源部１１、導光体１２、導光体カバー１３、ロッドレンズアレイ１４、及びリニアイメージセンサ１５を備える。
【００１０】
光源部１１は、特定色の光を発光するＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として備える。光源部１１はカラー画像を読み取り可能とするため赤色（Ｒ）の光を発光するＬＥＤ１１ｒ、緑色（Ｇ）の光を発光するＬＥＤ１１ｇ、及び青色（Ｂ）の光を発光するＬＥＤ１１ｂを有し、更に一つの色についてＬＥＤを複数有している。例えば本実施例の光源部１１は赤色ＬＥＤ１１ｒを２つ、緑色ＬＥＤ１１ｇを２つ、及び青色ＬＥＤ１１ｂを２つ有している。図示するように、各ＬＥＤは導光体１２の長手方向Ｙの一方の端面１２ａ側に、当該ＬＥＤが発光した光が端面１２ａから導光体１２に入射するよう位置決めされて取り付けられる。すなわちＬＥＤは導光体１２の長手方向の端部に配置される。
【００１１】
導光体１２は、ガラスなどの光透過部材で形成される。導光体１２には拡散面１２ｂ（図２参照）及び射出面１２ｃが形成されている。拡散面１２ｂは波状に形成されている。射出面１２ｃは導光体１２において導光体カバー１３の開口部に形成される。射出面１２ｃはレンズ形状に形成され、拡散面１２ｂで散乱された光の一部を、原稿の図１（Ｂ）において点Ｐを通り紙面に垂直な走査線上に位置する部分を照射する方向に放出する。これにより光が所定方向に放射され原稿が照射される。射出面１２ｃをレンズ形状にすると、レンズ形状にしない場合に比べて原稿の走査線上の部分をより明るく照らすことができる。
【００１２】
尚、本実施例ではＬＥＤを導光体１２の長手方向の一方の端面１２側のみに配置するが、いくつかのＬＥＤを他方の端面１２ｄ側に配置してもよい。すなわち、ＬＥＤは導光体１２の長手方向Ｙの両端部に配置してもよい。具体的には例えば、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ及び１１ｂを一つづつ端面１２ａ側に配置し、残りの各一つのＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ及び１１ｂを端面１２ｄ側に配置してもよい。ＬＥＤを両端部に配置すると、いずれか一方の端部にのみ配置する場合に比べて原稿をより均一に照射できる。
【００１３】
また、導光体には、ＬＥＤが配置された端面１２ａから長手方向に離れるにつれて導光体の断面積が小さくなるようテーパー面を形成してもよい。テーパー面を形成すると、導光体の長手方向全域に亘ってより均一な輝度の光を原稿に照射できる。
導光体カバー１３は、光反射性の良い例えば白色の光不透過部材で形成され、空気層を介して導光体１２の外側を覆うよう取り付けられている。導光体カバー１３は導光体１２から所定方向と異なる方向に漏れた光を導光体１２中に再び戻す。導光体カバー１３を取り付けると、光の利用効率を向上させることができる。
【００１４】
結像光学系としてのロッドレンズアレイ１４は、導光体１２の長手方向Ｙに沿って一列に配列された複数の円柱形状のレンズ（ロッドレンズ）１４ａを有する。ロッドレンズ１４ａは後述する受光素子に一対一に対応して設けられる。ロッドレンズアレイ１４は、原稿の走査線上の光学像をロッドレンズ１４ａによってリニアイメージセンサ１５に原稿と等倍で結像する。
【００１５】
変換手段としてのリニアイメージセンサ１５は、ロッドレンズアレイ１４に沿って直線状に配列された複数の受光素子、ＭＯＳトランジスタスイッチなどで構成される。リニアイメージセンサ１５は、ロッドレンズアレイ１４により結像される走査線上の光学像を走査し、その光学像の濃淡に相関する電気信号を出力する。これにより光学像を画像信号に変換する。リニアイメージセンサ１５は、可視光、赤外光、紫外光等、所定の波長領域の光を光電変換して得られる電荷をフォトダイオード等の受光素子に一定時間蓄積し、受光素子ごとの受光量に応じた電気信号をＭＯＳトランジスタスイッチを用いて出力する。
【００１６】
次に、導光体１２の作動について説明する。
図２は、光源部１１が発光した光を導光体１２の長手方向Ｙに導光し所定方向に放射して原稿を照射する様子を示す模式図である。光源部１１のＬＥＤが発光した光は導光体１２の端面１２ａから導光体１２の内部に入射し、内面反射を繰り返しながら導光体１２の長手方向Ｙに導びかれる。導かれた光が拡散面１２ｂに入射した場合、入射した光は拡散及び／又は反射されてその一部が射出面１２ｃから放射される。図１（Ｂ）に示すように射出面１２ｃから放射された光は原稿の主走査線上に位置する部分を照射し、原稿の主走査線上に位置する部分の光学像、すなわち一ライン分の光学像はロッドレンズアレイ１４によりリニアイメージセンサ１５に結像される。
【００１７】
以上説明した本発明の第一実施例に係るＣＩＳ１によると、光源部１１はＬＥＤを光源として用いるため、ＣＩＳ１を小型にでき、消費電力を低減できる。光源部１１はＲ、Ｇ、Ｂの各色についてＬＥＤをそれぞれ２つづつ有するため、一色についてＬＥＤを一つしか有しない場合に比べて原稿を明るく照射できる。原稿を明るく照射できると、画像信号に含まれるノイズを低減できる。よってＣＩＳ１によると、小型及び低消費電力で、且つＳ／Ｎ比を良好にできる。
【００１８】
（第二実施例）
図３は、本発明の一実施例に係る密着型画像読み取り装置としての所謂フラットベッド型のイメージスキャナ２を示す模式図であり、図４はイメージスキャナ２のブロック図である。尚、第一実施例と実質的に同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１９】
原稿台２１は、概ね矩形のガラス板等の透明板で形成され、その盤面２１ａに写真、印刷文書等の原稿Ｍが載置される。
キャリッジ３１は、ＣＩＳ１を収容する。キャリッジ３１は副走査駆動部２６の図示しないベルトで牽引され、シャフト３２に案内されて原稿台２１の盤面２１ａと平行に移動し、ＣＩＳ１を原稿台２１の盤面２１ａと平行に運搬する。
【００２０】
Ｄ／Ａ変換部２２は、複数のＤ／Ａ変換器を備える。Ｄ／Ａ変換部２２は、制御部３０からディジタル信号が出力されると当該ディジタル信号が表す大きさの出力電圧を光源部１１に印加する。Ｄ／Ａ変換部２２については後に詳述する。主走査駆動部２５は、リニアイメージセンサ１５の駆動制御を行う回路であり、ＭＯＳトランジスタスイッチのオン／オフを制御し、受光素子に蓄積された電荷の読み取りを制御する回路である。
【００２１】
副走査駆動部２６は、キャリッジ３１に係止されたベルト、このベルトを回転させるモータ及び歯車列、駆動回路等で構成されている。副走査駆動部２６がキャリッジ３１をベルトで牽引することで走査線がそれに垂直な方向（副走査方向）に移動するため、２次元画像の走査が可能となる。
画像処理手段としてのＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）部２３は、アナログ信号処理部、Ａ／Ｄ変換器等から構成される。アナログ信号処理部は、ＣＩＳ１から出力されたアナログの画像信号に対して増幅、雑音低減処理等の信号処理を施して出力する。Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号処理部から出力された画像信号を所定ビット長のディジタル表現のディジタル画像データに量子化して出力する。
【００２２】
ディジタル画像処理部２４は、ＡＦＥ部２３から出力されたディジタル画像データに対し、ガンマ補正、画素補間法による欠陥画素の補間、シェーディング補正、画像信号の鮮鋭化等の処理を行う。尚、ディジタル画像処理部２４で施す上記各種の処理は、制御部３０で実行するコンピュータプログラムによる処理に置き換えてもよい。ディジタル画像処理部２４で各種の処理が施されたディジタル画像データは図示しないインタフェースを介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等に転送される。
【００２３】
制御部３０は、ＣＰＵ２７、ＲＯＭ２８及びＲＡＭ２９を備えている。ＣＰＵ２７はＲＯＭ２８に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、イメージスキャナの各部を制御する。ＲＯＭ２８はＣＰＵ２７が実行するコンピュータプログラムや各種のデータを記憶しているメモリであり、ＲＡＭ２９はプログラムや各種のデータを一時的に記憶するメモリである。
【００２４】
図５は、Ｄ／Ａ変換部２２及び光源部１１を示すブロック図である。Ｄ／Ａ変換部２２はＤ／Ａ変換器２２ｒ、２２ｇ及び２２ｂを有している。Ｄ／Ａ変換器は一色ごとに一つ設けられている。Ｄ／Ａ変換器を一色ごとに一つ設けると、例えば同一色の光を発光する二つのＬＥＤのうち一方だけに電圧を印加して輝度を抑えたり、あるいは印加可能な最大電圧の１／２の大きさの電圧を二つのＬＥＤに印加して輝度を抑えたりするなど、光源部１１が発光する光の輝度を色毎に制御できる。
【００２５】
図６は、イメージスキャナ２が画像を読み取る処理の流れを示すフローチャートである。イメージスキャナ２は、原稿の読み取り（本スキャン）を実行する前に、仮読み取り（プレスキャン）を実行して画質を判定し、判定した画質に応じてＬＥＤが発光する光の輝度を変化させて本スキャンを実行する。
Ｓ１０５では、制御部３０は予め設定されている所定の大きさを表すディジタル信号をＤ／Ａ変換部２２に出力してＬＥＤを点灯させると共に、副走査駆動部２６を制御してキャリッジ３１を所定の読み取り位置に移動させる。これにより原稿台２１の盤面２１ａ上に載置された原稿の一ライン分の光学像がリニアイメージセンサ１５の受光素子に結像される。
【００２６】
Ｓ１１０では、リニアイメージセンサ１５は光学像を画像信号に変換し、ＡＦＥ部２３に出力する。
Ｓ１１５では、ＡＦＥ部２３は画像信号をディジタル画像データに変換してＲＡＭ２９に格納する。
Ｓ１２０では、全ラインの読み取りが終了したか否かを判定し、終了していなければ制御部３０は光源部１１を制御して発光する光の色を順次切り換えつつキャリッジ３１を一定速度で移動させ、Ｓ１０５〜Ｓ１１５の処理を繰り返し実行する。これにより原稿の光学像を表すディジタル画像データが取得される。終了していれば次のステップに進む。
【００２７】
Ｓ１２５では、制御部３０はＲＡＭ２９に格納されたディジタル画像データに基づいて原稿の画質を判定する。具体的には例えば、画質としてコントラストを判定する。一般にディジタル画像データでは一画素の色はＲ、Ｇ、Ｂの２５６階調で表され、白色は（０、０、０）と表され、黒色は（２５５、２５５、２５５）と表される。通常、白黒の差のはっきりしたものをコントラストが高いと表現する。従って、例えばディジタル画像データを構成する画素について階調値の最大値と最小値とをＲ、Ｇ、Ｂ毎に求め、その差がＲ、Ｇ及びＢの全てにおいて所定値以下であるときコントラストが低いと判定する。以上によりプレスキャンが終了する。
【００２８】
Ｓ１３０では、プレスキャンでコントラストが低いと判定した場合、制御部３０はＬＥＤが発光する光の輝度を増大させるようプレスキャンのときより大きな値を表すディジタル信号を設定する。これにより本スキャンにおいて光源部１１が発光する光の輝度を変化させる。尚、このときどの程度大きな値のディジタル信号を設定するかは設計事項であり、最大値と最小値との差の大きさに応じて設定してもよいし、一律に所定の大きさの値を設定してもよい。
【００２９】
Ｓ１３５では、制御部３０は設定された大きさのディジタル信号をＤ／Ａ変換部２２に出力して光源部１１を点灯させつつＳ１０５〜Ｓ１２０と同じ処理を行うことによって本スキャンを行う。
Ｓ１４０では、ディジタル画像処理部２４はＲＡＭ２９に格納されたディジタル画像データに所定の処理を施し、処理を施したディジタル画像データを図示しないインタフェースを介して接続されているパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に出力する。
【００３０】
以上説明した本発明の第二実施例に係るイメージスキャナ２によると、ＣＩＳ１を備えるため、密着型画像読み取り装置を小型及び低消費電力にでき、且つＳ／Ｎ比を良好にできる。
更に、イメージスキャナ２によると、原稿の画質に応じた輝度の光を原稿に照射できる。従って、例えば原稿が全体的に暗くても原稿における色の変化をより正確にディジタル画像データに反映できる。
【００３１】
尚、本実施例では画像読み取り装置として、原稿台２１に載置された原稿をＣＩＳ１を移動させて読み取るフラットベッド型のイメージスキャナを例に説明したが、ＣＩＳ１を固定し、原稿を移動させて読み取る所謂シートフィード型のイメージスキャナであってもよい。
また、画像読み取り装置は、ファクシミリであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は密着型イメージセンサの斜視図であり、（Ｂ）は密着型イメージセンサの側面図である。
【図２】発光した光を長手方向に導光する様子を示す模式図である。
【図３】密着型画像読み取り装置を示す模式図である。
【図４】密着型画像読み取り装置を示すブロック図である。
【図５】光源制御手段及び光源部を示すブロック図である。
【図６】画像を読み取る処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ＣＩＳ（密着型イメージセンサ）、２  イメージスキャナ（密着型画像読み取り装置）、１１  光源部、１１ｒ  ＬＥＤ、１１ｇ  ＬＥＤ、１１ｂ  ＬＥＤ、１２  導光体、１４  ロッドレンズアレイ（結像光学系）、１５  リニアイメージセンサ（変換手段）、２２  Ｄ／Ａ変換部（光源制御手段）、２３  ＡＦＥ部（画像処理手段）、３０  制御部（光源制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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