(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配列された複数の画素部を用いて原稿の読取りを行なう画像読取装置であって、
前記複数の画素部のそれぞれは、
その画素の位置における原稿の撮像を行なうセンサ部と、
前記原稿の反射光に対してスリットを形成するスリット層を前記センサ部との間に挟まずに、前記センサ部の少なくとも一部に重ねて配置される光源部とを含み、
前記複数の画素部ごとに、前記センサ部による撮像を行なう撮像状態と、前記光源部が発光する発光状態とを切替えることが可能な制御部を備え、
前記撮像状態にある画素部の少なくとも一方に隣接する画素部が発光状態になることにより、原稿の２次元画像を読取る、画像読取装置。
【請求項２】
前記光源部は、透明な発光層を構成し、
前記センサ部は、載置された原稿の反射光を検出する光電変換層を構成し、
前記発光層の発光をコントロールする発光制御部と、
前記光電変換層で発生した信号電荷を画像信号として処理する画像信号制御部とを備えた、請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記複数の画素部のそれぞれは、
発光を停止し、前記発光層を通って入射する光を前記光電変換層にて光電変換する撮像状態と、
前記発光層が発光する発光状態と、
発光も撮像もしない待機状態とに順次切換えられる、請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記光源部は、エレクトロルミネッセンス素子を含み、
画素部ごとに配置した薄膜トランジスタにより、前記光源部の発光が制御される、請求項１から３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項５】
２次元に配列された複数の画素部を用いて原稿の読取りを行なう画像読取装置の制御方法であって、
前記複数の画素部のそれぞれは、
その画素の位置における原稿の撮像を行なうセンサ部と、
前記原稿の反射光に対してスリットを形成するスリット層を前記センサ部との間に挟まずに、前記センサ部の少なくとも一部に重ねて配置される光源部とを備え、
前記複数の画素部ごとに、前記センサ部による撮像を行なう撮像状態と、前記光源部が発光する発光状態とを切替える制御ステップを備え、
前記撮像状態にある画素部の少なくとも一方に隣接する画素部が発光状態になることにより、原稿の２次元画像を読取る、画像読取装置の制御方法。
【請求項６】
２次元に配列された複数の画素部を用いて原稿の読取りを行なう画像読取装置の制御プログラムであって、
前記複数の画素部のそれぞれは、
その画素の位置における原稿の撮像を行なうセンサ部と、
前記原稿の反射光に対してスリットを形成するスリット層を前記センサ部との間に挟まずに、前記センサ部の少なくとも一部に重ねて配置される光源部とを備え、
前記複数の画素部ごとに、前記センサ部による撮像を行なう撮像状態と、前記光源部が発光する発光状態とを切替える制御ステップをコンピュータに実行させ、
前記撮像状態にある画素部の少なくとも一方に隣接する画素部が発光状態になることにより、原稿の２次元画像を読取る、画像読取装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像読取装置、画像読取装置の制御方法、および画像読取装置の制御プログラムに関し、特に、２次元の画像を読取ることができる画像読取装置、画像読取装置の制御方法、および画像読取装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置（スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、およびサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機など）には、紙の文書から画像を読取るスキャナ（画像読取装置の一例）が備えられている。
【０００３】
スキャナの構造としては、１次元に配列された複数の撮像素子を機械的に走査させることで、２次元の画像を取得するものが一般的である。また、メカ移動機構の無い２次元の密着型エリアセンサを用いて、省スペース且つ短時間で画像読取りを行なうスキャナが提案されている。このようなスキャナは、縦横に複数の画素を配置することで２次元の読取りを行なうものである。１画素のエリアは、発光エリアと受光エリアとに分割される。発光エリアの素子が発光し、原稿からの反射光を受光エリアの素子が受光することでその画素における画像データの取得が行なわれる。
【０００４】
このような装置では、機械的な走査が不要であるため、走査に関わる不安定性や耐久劣化、騒音等の問題がなくなると共に、装置の小型化が可能である。従って、これら装置は新たな原稿読取装置として注目されている。
【０００５】
下記特許文献１には、発光シート層と、発光シート層を透過した光像を読取るフィルム状スキャナ層とを有する多機能電子シートが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２９５８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図８は、従来技術における、撮像素子を２次元に配列させた２次元読取装置（密着型エリアセンサ）を側面から見た断面図である。
【０００７】
図を参照して２次元読取装置は、光源／センサ層８を、電源供給および制御用のＩＴＯ（酸化インジウム錫）層７と基板９とで挟んで構成される。ＩＴＯ層７の上に原稿６が載置され、読取りが行なわれる。１画素のエリア（代表して画素部３を示す）は、発光エリアと受光エリアとに分割されている。
【０００８】
図９は、図８の画素部３の素子の斜視図である。
【０００９】
図を参照して画素部３は、発光エリアを構成するＲ（赤）光源部１０１Ｒ、Ｇ（緑）光源部１０１Ｇ、およびＢ（青）光源部１０１Ｂを備えている。また、受光エリアを構成するセンサ部１０３を備えている。
【００１０】
画像読取時、点灯対象画素の光源／センサ層８の光源部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂに電源が供給されることで、光源部は点灯する。発生した光は、透明のＩＴＯ層７を透過し、ＩＴＯ層７の上面に載置された原稿６に照射される。これにより、原稿の濃度に応じた反射光が発生する。読取対象画素のセンサ部１０３は、原稿からの反射光を受光し、光電変換により反射光に応じた電圧を発生させる。各画素で発生した電圧が検出され、図示しない画像処理部で原稿の２次元画像が再構成される。
【００１１】
上述のように、従来の撮像素子を２次元に配列させた２次元読取装置（密着型エリアセンサ）では、１画素のエリアは、発光エリアと受光エリアとに分割される。この分割によって、発光エリアと受光エリアとのそれぞれのエリアは、１画素のエリアよりも小さくなる。このようなエリアの面積減少により、発光部では輝度低下が、受光部では感度低下が発生する。感度低下による読取り画像の品質悪化を回避するために、発光部の輝度を向上させたり、あるいは撮像時間を延長させたり、センサ材料の感度を向上させたりすることが必要となる。このような状況により、装置におけるエネルギー効率の悪化や、パフォーマンス性能の悪化等が発生するという問題があった。
【００１２】
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、２次元に配列された複数の撮像素子を用いて原稿読取を行なう画像読取装置において、読取りの性能を向上させることができる画像読取装置、画像読取装置の制御方法、および画像読取装置の制御プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像読取装置は、２次元に配列された複数の画素部を用いて原稿の読取りを行なう画像読取装置であって、複数の画素部のそれぞれは、その画素の位置における原稿の撮像を行なうセンサ部と、原稿の反射光に対してスリットを形成するスリット層をセンサ部との間に挟まずに、センサ部の少なくとも一部に重ねて配置される光源部とを含み、複数の画素部ごとに、センサ部による撮像を行なう撮像状態と、光源部が発光する発光状態とを切替えることが可能な制御部を備え、撮像状態にある画素部の少なくとも一方に隣接する画素部が発光状態になることにより、原稿の２次元画像を読取る。
【００１４】
好ましくは光源部は、透明な発光層を構成し、センサ部は、載置された原稿の反射光を検出する光電変換層を構成し、画像読取装置は、発光層の発光をコントロールする発光制御部と、光電変換層で発生した信号電荷を画像信号として処理する画像信号制御部とを備える。
【００１５】
好ましくは複数の画素部のそれぞれは、発光を停止し、発光層を通って入射する光を光電変換層にて光電変換する撮像状態と、発光層が発光する発光状態と、発光も撮像もしない待機状態とに順次切換えられる。
【００１７】
好ましくは光源部は、エレクトロルミネッセンス素子を含み、画素部ごとに配置した薄膜トランジスタにより、光源部の発光が制御される。
【００１８】
この発明の他の局面に従うと画像読取装置の制御方法は、２次元に配列された複数の画素部を用いて原稿の読取りを行なう画像読取装置の制御方法であって、複数の画素部のそれぞれは、その画素の位置における原稿の撮像を行なうセンサ部と、原稿の反射光に対してスリットを形成するスリット層をセンサ部との間に挟まずに、センサ部の少なくとも一部に重ねて配置される光源部とを備え、複数の画素部ごとに、センサ部による撮像を行なう撮像状態と、光源部が発光する発光状態とを切替える制御ステップを備え、撮像状態にある画素部の少なくとも一方に隣接する画素部が発光状態になることにより、原稿の２次元画像を読取る。
【００１９】
この発明のさらに他の局面に従うと画像読取装置の制御プログラムは、２次元に配列された複数の画素部を用いて原稿の読取りを行なう画像読取装置の制御プログラムであって、複数の画素部のそれぞれは、その画素の位置における原稿の撮像を行なうセンサ部と、原稿の反射光に対してスリットを形成するスリット層をセンサ部との間に挟まずに、センサ部の少なくとも一部に重ねて配置される光源部とを備え、複数の画素部ごとに、センサ部による撮像を行なう撮像状態と、光源部が発光する発光状態とを切替える制御ステップをコンピュータに実行させ、撮像状態にある画素部の少なくとも一方に隣接する画素部が発光状態になることにより、原稿の２次元画像を読取る。
【発明の効果】
【００２０】
これらの発明に従うと、２次元に配列された複数の撮像素子を用いて原稿読取を行なう画像読取装置において、読取りの性能を向上させることができる画像読取装置、画像読取装置の制御方法、および画像読取装置の制御プログラムを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態における、画像読取装置について説明する。画像読取装置は、２次元に配列された複数の撮像素子を供える。画像読取装置は、等倍結像（センサ（撮像素子）自体の解像度と原稿自体の読取解像度とが等しい）の光源切替え方式（光源をＲ（赤）→Ｇ（緑）→Ｂ（青）の順で切替えることによりカラー画像を得る方式）を採用する。すなわち画像読取装置は、原稿の画像情報をエリアタイプのイメージセンサ部で読取り、光電変換、画像処理を行なう密着型２次元画像読取装置である。
【００２２】
画像読取装置は、透明な発光層と、その発光輝度や発光タイミングをコントロールする発光制御部と、載置された原稿の反射光を検出する光電変換層と、光電変換層で発生した信号電荷を画像信号として処理する画像信号制御部とを備える。画像読取装置の複数の画素はそれぞれ、発光を停止し、発光層を通って入射する光を光電変換層にて光電変換する撮像状態と、発光層が発光する発光状態と、発光も撮像もしない待機状態とのいずれかの状態をとることができる。これらの状態を順次切換えることにより、原稿の２次元画像を読取ることが可能である。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像読取装置の外観を示す斜視図である。
【００２４】
図を参照して、画像読取装置１は、２次元に配列された複数の撮像素子を含んだ読取部２を備える。
【００２５】
図２は、画像読取装置の回路構成を示すブロック図である。
【００２６】
読取部２には、縦横に複数の画素部３が設けられる。列方向駆動回路１２５と、行方向駆動回路１２７とによりＸ，Ｙ方向のどの画素を発光させるか、Ｘ，Ｙ方向のどの画素で画像の読取を行なうか、Ｘ，Ｙ方向のどの画素を発光も読取りも行なわない待機状態とさせるかが制御される。列方向駆動回路１２５および行方向駆動回路１２７は、画素部３の光電変換層で発生した信号電荷を画像信号として処理する画像信号制御部の機能を備える。
【００２７】
各画素部には、薄膜トランジスタが配置され、これにより発光が制御される。
【００２８】
列方向駆動回路１２５および行方向駆動回路１２７のそれぞれは、駆動回路１２３に接続され、ＣＰＵ１２１により駆動される。すなわち外部からの読取命令に従って読取部２は読取動作を開始し、それにより得られた読取りデータはＣＰＵ１２１を介して出力される。
【００２９】
図３は、図２の画素部３の１つの素子の斜視図である。
【００３０】
図を参照して画素部３は、発光エリアを構成するＲ（赤）光源部４Ｒ、Ｇ（緑）光源部４Ｇ、およびＢ（青）光源部４Ｂを備えている。また、受光エリアを構成するセンサ部５を備えている。
【００３１】
複数の画素部３において、いずれの画素部３も光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとセンサ部５とで構成される。光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、光を透過する部材である有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）などで構成される。センサ部５の上に、少なくとも一部が重なるようにして光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが配置される。これにより、センサ部５の面積と、光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの面積とを１画素のエリアの面積に近づけることができる。
【００３２】
すなわち従来技術（図９）では、画素部の面積を光源部とセンサ部とで分割する必要があるため、必然的に１画素のエリアの面積に対して、光源部とセンサ部とのそれぞれの面積を小さくする必要があった。これに対し、本実施の形態では、画素部３の上層に光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを、下層にセンサ部５を配置する（２層構造とする）ことが可能となっている。
【００３３】
図４は、図３の状態において光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを発光させた状態を示す図である。
【００３４】
画像読取時、読取対象画素の周囲の画素の光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに電源が供給されることで、光源部は点灯する。発生した光は、透明のＩＴＯ層を透過し、ＩＴＯ層の上面に載置された原稿に照射される。これにより、原稿の濃度に応じた反射光が発生する。読取対象画素のセンサ部５は、原稿からの反射光を受光し、光電変換により反射光に応じた電圧を発生させる。各画素で発生した電圧が検出され、ＣＰＵ１２１で原稿の２次元画像が再構成される。
【００３５】
なお、発光状態の画素のセンサ部５で画像の読取りを行なうことは難しいため、読取対象画素の周囲の画素を発光状態とし、読取対象画素を読取状態とすることで画像の読取りが行なわれる。発光状態の画素と読取状態の画素とを順次切り替える（スキャンする）ことで、原稿全体の読取りが行なわれる。
【００３６】
図５は、画像読取装置の断面構成を示す図である。
【００３７】
図においては各画素の状態が、待機状態、撮像状態（読取状態）、または発光状態のいずれであるかが示されている。図５（Ａ）は、「Ｐ」で示される画素が読取対象画素である状態を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態で画素Ｐでの読取りが完了した後、読取対象画素Ｐを隣の画素に移動させた状態を示している。
【００３８】
読取部２は、上から、ＩＴＯ層７、発光層８ａ（これは、光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂで構成される。）、センサ層８ｂ（これは、センサ部５で構成される。）、および基板９の順に構成される。センサ層８ｂは、光電変換層である。
【００３９】
画像読取時に、読取対象画素Ｐに隣接する画素の光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに電源が供給され、読取対象画素Ｐに隣接する画素は発光状態になる。発生した光は透明のＩＴＯ層７を透過し、ＩＴＯ層７の上面に載置された原稿６に照射される。これにより、原稿の濃度に応じた反射光が発生する。
【００４０】
反射光は、読取対象画素Ｐの上のＩＴＯ層７と透明の発光層８ａ（この部分では発光は行なわれていない）とを透過し、センサ層８ｂに入射する。読取対象画素Ｐのセンサ部５は反射光を受光し、光電変換により反射光に応じた電圧を発生させる。
【００４１】
読取対象画素Ｐは読取りを終えた後、撮像状態（図５（Ａ））から発光状態（図５（Ｂ））になる。同時に、読取対象画素Ｐに隣接する画素（図５（Ａ）の画素Ｐの右隣の画素）は、発光状態から撮像状態（図５（Ｂ））になり、原稿の反射光を読取る。
【００４２】
このように、読取対象画素Ｐと発光対象画素とを組合わせて順次移動させることにより、読取対象範囲全域において原稿の２次元画像を読取ることができる。
【００４３】
また、各画素部３の光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの３色の光が順次個別に点灯し、各色の光の点灯時にセンサ部５で発生する電圧を検出することにより、カラー読取りを行なうことも可能である。もちろん光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに代えて、１色の光源部（例えば白の光源）を用いてもよい。
【００４４】
光源の点灯に関しては、読取対象画素Ｐに対し、隣接する一方の画素の光源部のみが点灯してもよいし、両隣に隣接する画素の光源部が点灯してもよいし、読取対象画素以外の全画素の光源部が点灯してもよい。また、読取対象画素Ｐを囲む光源部が点灯してもよい。
【００４５】
図６は、読取対象画素Ｐをライン状に構成し、そのラインを左から右へ移動させることにより画像読取を行なう状態を示す、読取部２の平面図である。
【００４６】
読取部２の第ｎ列目の画素が読取状態（センサＯＮ）となっている場合を想定する。この場合、第（ｎ−１）列目の画素および第（ｎ＋１）列目の画素は、点灯状態となる。第ｎ列目の画素、第（ｎ−１）列目の画素、および第（ｎ＋１）列目の画素以外の画素は、待機中となり読取りも点灯も行なわない。
【００４７】
ｎの値を増加させてゆくことによって、読取部２での２次元画像の読取りが行なわれる。
【００４８】
図７は、画素の駆動を示すタイミングチャートである。
【００４９】
ここでは代表して、図６の第（ｎ−１）列目の画素、第ｎ列目の画素、および第（ｎ＋１）列目の画素における駆動のタイミングが示されている。
【００５０】
第（ｎ−１）列目の画素では、時刻Ｔ２からＴ３までの間にセンサ部がオンとなり、画像の読取りが行なわれる。また、時刻Ｔ１からＴ２までの間および時刻Ｔ３からＴ４までの間に光源部がオンとなり、隣の画素の読取時における原稿の照明が行なわれる。
【００５１】
第ｎ列目の画素では、時刻Ｔ３からＴ４までの間にセンサ部がオンとなり、画像の読取りが行なわれる。また、時刻Ｔ２からＴ３までの間および時刻Ｔ４からＴ５までの間に光源部がオンとなり、隣の画素の読取時における原稿の照明が行なわれる。
【００５２】
第（ｎ＋１）列目の画素では、時刻Ｔ４からＴ５までの間にセンサ部がオンとなり、画像の読取りが行なわれる。また、時刻Ｔ３からＴ４までの間および時刻Ｔ５からＴ６までの間に光源部がオンとなり、隣の画素の読取時における原稿の照明が行なわれる。
【００５３】
図６に示される状態は、時刻Ｔ３〜Ｔ４における状態である。すなわち、第（ｎ−１）列目の画素が点灯、第ｎ列目の画素が読取り、第（ｎ＋１）列目の画素が点灯状態である。
【００５４】
このようにして、左端の第１列目から右端の最終列目まで順次、列毎に画素が撮像状態（センサＯＮ）となり、読取部２に載置された原稿画像の読取りが行なわれる。一方、撮像状態の画素列の両隣の列の画素が発光状態になるように、それぞれ撮像タイミングと発光タイミングとが設定される。
【００５５】
［実施の形態における効果］
【００５６】
以上の実施の形態によると、透明な発光層と原稿からの反射光を受光するセンサ層とを各画素に備えた密着型２次元画像読取装置において、各画素は、（１）発光を停止し、発光層を通って入射する光をセンサ層にて光電変換する撮像状態と、（２）発光する発光状態と、（３）発光も光電変換もしない待機状態とに順次入れ替わる。これにより、原稿の２次元画像が読取られる。
【００５７】
これにより、１画素全体を発光エリアまたは撮像エリアとして使用することができるため、画素の感度を上げることができ、読取画像の高品質化（ノイズ量の低減）または高速読取りを実現することが可能になる。すなわち、各画素の発光層の発光エリア、およびセンサ層のセンサエリアをそれぞれ画素サイズと同程度の大きさまで広げることができるため、ノイズ量の少ない高品位の画像を高速に読取ることが可能となる。
【００５８】
［その他］
【００５９】
画像読取装置は、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置やこれらの複合機（ＭＦＰ）などの画像形成装置に設けられてもよい。
【００６０】
また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウエアによって行なっても、ハードウエア回路を用いて行なってもよい。
【００６１】
また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの用紙に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。
【００６２】
なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態の１つにおける画像読取装置の外観を示す斜視図である。
【図２】画像読取装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】図２の画素部３の１つの素子の斜視図である。
【図４】図３の状態において光源部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを発光させた状態を示す図である。
【図５】画像読取装置の断面構成を示す図である。
【図６】読取対象画素Ｐをライン状に構成し、そのラインを左から右へ移動させることにより画像読取を行なう状態を示す、読取部２の平面図である。
【図７】画素の駆動を示すタイミングチャートである。
【図８】従来技術における、撮像素子を２次元に配列させた２次元読取装置（密着型エリアセンサ）を側面から見た断面図である。
【図９】図８の画素部３の素子の斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  ２次元画像読取装置
２  読取部
３  画素部
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ  光源部
５  センサ部
６  原稿
７  ＩＴＯ層
８  光源／センサ層
８ａ  発光層
８ｂ  センサ層
９  基板
【図１】
0005040817.tif 000002
【図２】
0005040817.tif 000003
【図３】
0005040817.tif 000004
【図４】
0005040817.tif 000005
【図５】
0005040817.tif 000006
【図６】
0005040817.tif 000007
【図７】
0005040817.tif 000008
【図８】
0005040817.tif 000009
【図９】
0005040817.tif 000010