(57)【要約】【課題】  光源の初期光量からの変化があっても光量補正された均一な光量を保持しながら安定した読み取りが可能な画像読取装置を提供する。【解決手段】  原稿に光を照射する光源と、原稿面で反射した光源からの光を集光するレンズ体と、レンズ体で収束した光を光電変換する受光部と、受光部で光電変換された信号をライン毎に信号処理する信号処理部と、信号処理部からの光源駆動信号により光源に電圧を可変して電力を供給する電圧可変制御端子を有する光源駆動回路と、信号処理部のライン毎の信号をカウントして所定のカウント数になるまで電圧可変制御端子に電圧を漸増する信号を送出するカウンタとを備えるようにした。【選択図】          図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿に光を照射する光源と、原稿面で反射した前記光源からの光を集光するレンズ体と、このレンズ体で収束した光を光電変換する受光部と、この受光部で光電変換された信号をライン毎に信号処理する信号処理部と、この信号処理部からの光源駆動信号により前記光源に電圧を可変して電力を供給する電圧可変制御端子を有する光源駆動回路と、前記信号処理部のライン毎の信号をカウントして所定のカウント数になるまで前記電圧可変制御端子に電圧を漸増する信号を送出するカウンタとを備えた画像読取装置。
【請求項２】
前記カウンタに入力されるライン毎の信号はスタート信号である請求項１に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機や金融端末装置などの画像読み取りや画像識別に用いる画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像情報を読み取る画像読取装置などの光源制御として、例えば、特開平８−７０３６９号公報図１（特許文献１参照）には、リニアイメージセンサ３の出力信号の１ライン分における最大レベルをクランプ部１１および選択部１２を介して最大出力検出部１４で最大レベルと所定値との大小関係を認識し、識別された大小関係に基づいてリニアイメージセンサ３の出力信号の最大レベルと所定値とが等しくなるようにＬＥＤアレイ１の発光量を制御する密着形イメージセンサが開示されている。
【０００３】
また、特開平１１−１８７２００号公報図１（特許文献２参照）には、光源の起動直後や黒から白へと変化するエッジの部分にて速やかに適切な読取動作を行うため、光源部１１の発光開始からの所定期間や黒ラインが所定数以上連続したのち、さらに白ラインが読み取られた後の所定期間が終了するまでの期間には、通常の第２光量よりも大きな第１光量で光源部１１を発光させるよう、光量制御手段８ｂが光源駆動部１２を制御する画像読取装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７０３６９号公報（第１図）
【０００５】
【特許文献２】特開平１１−１８７２００号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のものは、白原稿や背面板から読み取った最大レベルを白基準信号として用いるので、白原稿や背面板に汚れが生じた場合には画像読み取りに支障が発生するという課題があった。
【０００７】
特許文献２に記載のものは、読み取り開始直後に発光ダイオードＤに流す電流を増加させ、その後発光ダイオードＤに流す電流を減少させてライン制御するので均一な画像であっても発光ダイオードＤに流す電流が増加減少するので減少に転ずる特異点における画像の品質を確保しにくいという課題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、光源の初期光量からの変化があっても光量補正された均一な光量を保持しながら安定した読み取りが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明の画像読取装置は、原稿に光を照射する光源と、原稿面で反射した前記光源からの光を集光するレンズ体と、このレンズ体で収束した光を光電変換する受光部と、この受光部で光電変換された信号をライン毎に信号処理する信号処理部と、この信号処理部からの光源駆動信号により前記光源に電圧を可変して電力を供給する電圧可変制御端子を有する光源駆動回路と、前記信号処理部のライン毎の信号をカウントして所定のカウント数になるまで前記電圧可変制御端子に電圧を漸増する信号を送出するカウンタとを備えたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明の画像読取装置は、前記カウンタに入力されるライン毎の信号はスタート信号である請求項１に記載のものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明の画像読取装置によれば、光源の初期点灯時の初期光量から一定期間まで漸減する光量に対して、カウンタにタイマー機能を保持させることにより、所定期間の光量低下を漸増する可変電位の変化で補うことで均一な光量にすることにより読み取り品質の高い画像読取装置を実現することが可能である。
【００１２】
請求項２に係る発明の画像読取装置によれば、ライン毎に送出されるスタート信号をカウンタに入力してカウント数を計測するので光源の種類が複数であっても光源駆動信号の駆動タイミング条件には依存しないでカウンタ数を設定できる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置ついて図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１による画像読取装置の断面構成図である。図１において、１は文書やメディアなどの被照射体（原稿とも呼ぶ）、２は被照射体１を搬送支持する天板、３は光を伝搬させる導光体、３ａは導光体３の光出射部（出射部）、４は光を通過させる透過体、５は被照射体１に対する光の照射部、６は照射部５からの散乱光を副走査方向に反射させる第１ミラー、７は第１ミラー６からの反射光を受光する凹型の第１レンズミラー（第１レンズ）、８は第１レンズ７からの平行光を受光するアパーチャミラー、９はアパーチャミラー８からの反射光を受光する凹型の第２レンズミラー（第２レンズ）、１０は周囲が遮光され、アパーチャミラー８の表面に設けた開口部、１１は第２レンズ９からの光を受光し、反射させる第２ミラーである。
【００１４】
１２は第２ミラー１１からの反射光を受光し、光電変換する光電変換回路及びその駆動部からなるＭＯＳ半導体構成のセンサＩＣ（受光部）、１３はセンサＩＣ１２を載置するセンサ基板、１４はセンサＩＣ１２で光電変換された信号を信号処理する信号処理部（ＡＳＩＣ）、１５はセンサ基板１３に載置されたコンデンサ・抵抗器などの電子部品、１６は導光体３を介して被照射体１の照射部５に光を照射する光源、１７は光源近傍に設置した金属リードを被覆したミニバス（バスバー）、１８は光源ユニットであり、光源１６やミニバス１７を含む照明体の総称、１９は光源ユニット１８を支持する金属板（放熱板）である。２０は導光体３、レンズやミラーなどの光学系（レンズ体とも呼ぶ）、センサ基板１３及び光源ユニット１８を収納又は保持する筐体である。２１は被照射体１を搬送する搬送プーリである。なお、天板２および搬送プーリ２１は通常、画像読取装置（ＣＩＳとも呼ぶ）の外部に設置される。図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図２は、この発明の実施の形態１による画像読取装置の端部断面構成図である。図２において、２２は画像読取装置とシステム本体（図示せず）とを固定するバーリング穴、２３は光学系部品で構成したレンズ体であり、２３ａは第１ミラー６、アパーチャミラー８及び第２ミラー１１を組み込み一体化形成したミラー系一体化ユニット、２３ｂは第１レンズ７及び第２レンズ９を組み込み一体化形成したレンズ系一体化ユニットである。なお、筐体２０は端部を除きレンズ体２３、センサ基板１３、光学ユニット１８を隔離して収納又は保持する。
【００１６】
光源ユニット１８を除き導光体３、センサ基板１３及びレンズ体２３はＣＩＳ筐体２０の端部から主走査方向に挿入する構造となっている。なお、レンズ体２３は本実施の形態１では、テレセントリック光学系のレンズやミラーで説明しているが、市販のロッドレンズアレイなどに置き換えても良い。
【００１７】
図３は、この発明の実施の形態１による画像読取装置の全体側面図である。図３において、２４はＣＩＳの端部を保護する側板、２５はＣＩＳを駆動する電源系を含む入出力用のコネクタである。
【００１８】
光源ユニット１８及び放熱板１９は主走査方向に延在し、副走査方向に側面から挿入する。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１９】
図４は、この発明の実施の形態１による画像読取装置の全体平面図である。図５は、図４に示す透過体４を除去し、導光体３及びレンズ体２３などを透視した光源ユニット１８の内部構造を説明する平面図であり、２６は光源ユニット１８とセンサ基板１３とを金属線で接続する光源端子接続部である。図５において、光源にユニット１８に搭載する１単位（グループ）当たりの光源１６は、４、２ｍｍピッチでアレイ状に片側に７２個搭載される。また、光源ユニット１８は照射部５に対して導光体３を介して両側から照射される。
【００２０】
図６はＣＩＳの駆動を説明する機能ブロック図である。図６において、４０はセンサＩＣ１２で光電変換された信号を増幅する増幅器、４１は増幅された光電変換出力をアナログ・デジタル変換するアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、４２はＲＧＢ各色のデジタル出力を信号処理する信号処理回路、４３は各色のイメージ情報を収納したりデータ補正するＲＡＭ、４４は信号処理回路４２やＲＡＭ４３の信号を制御するＣＰＵ、４５はＲＧＢのそれぞれのＬＥＤ電源を駆動制御する光源駆動回路である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２１】
次にＣＩＳの動作について説明する。図６において、システム本体からのシステムコントロール信号（ＳＹＣ）とシステムクロック信号（ＳＣＬＫ）に基づき、信号処理部（ＡＳＩＣ）１４のクロック信号（ＣＬＫ）とこれに同期したスタート信号（ＳＩ）がセンサＩＣ１２に出力され、そのタイミングによりセンサＩＣ１２から各画素（ｎ）の連続したアナログ信号（ＳＯ）が読み取りライン（ｍ）毎に出力される。アナログ信号は例えば７２００画素分を順次出力する。
【００２２】
増幅器４０で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器４１でＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換後に各画素（ビット）の信号出力をシェーディング補正や全ビット補正を行う信号処理回路４２で処理される。この補正は、あらかじめ白原稿などの基準テストチャートで読み込んだデータを均一化処理した補正データを記憶したＲＡＭ４３から補正データを読み出し、Ａ／Ｄ変換されたイメージ情報に相当するデジタル信号を演算加工することにより行う。このような一連の動作はＣＰＵ４４の制御により行われる。この補正データは、センサＩＣ１２の各素子間の感度ばらつきや各光源１６の不均一性を補正するためのものである。
【００２３】
図７はこの発明の実施の形態１によるＣＩＳの駆動タイミングである。図６、図７において、ＣＰＵ４４に連動してＡＳＩＣ１４は光源点灯信号をＯＮし、それを受けて光源駆動回路４５は各ＲＧＢ光源１６に所定時間電源を供給することにより順次点灯する。なお、ＲＧＢ光源は波長６３０ｎｍの赤色発光光源（Ｒ光源）、波長５２５ｎｍの緑色発光光源（Ｇ光源）、波長４７５ｎｍの青色発光光源（Ｂ光源）からなる。
【００２４】
連続的に駆動するクロック信号（ＣＬＫ）に同期してスタート信号（ＳＩ）は読み取りライン（１ライン）毎に送出され、センサＩＣ１２の内部でＲＧＢ駆動回路を形成する各素子（画素）のシフトレジスタの出力を順次ＯＮし、対応するスイッチ群が共通接続されたＳＯラインを順次開閉することでＣＬＫに同期したＲＧＢのイメージ情報（画像出力）を得る。この画像出力は前ラインで読み込み蓄積した各イメージの出力である。１ラインの各色読み取り区間にはＢＬＫ（ブランキング）時間を設定し、露光時間の設定可変を行う。従ってＢＬＫ区間はすべてのＳＯラインは開放される。
【００２５】
次に順次出力されるアナログ信号（ＳＯ）について図１及び図６を用いて説明する。被照射体１のイメージ情報となる散乱光は第１ミラー６を介してアレイ状に設置した第１レンズ７に入射する。アレイ状に配列した各光学系からの光は、離散的に設置したアパーチャミラー８の開口部１０で焦点を結び、さらに開口部１０から放射する光はアレイ状に設置した第２レンズ９で定まる焦点位置にあるセンサＩＣ１２に第２ミラー１１を介して倒立像で入射する。アナログ信号（ＳＯ）はセンサＩＣ１２の駆動回路に設けられたシフトレジスタや順次スイッチング信号によりＲＧＢごとに３系列でアナログ信号が同時に出力される。信号処理回路４２で処理されたアナログ信号（ＳＯ）は最終的にＳＩＧ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）信号端子から画像信号データとしてシステム本体に送出する。
【００２６】
なお、ＲＧＢ光源１６は本実施の形態１ではＲＧＢの順次点灯としているが、センサＩＣ１２の受光部画素（セルとも呼ぶ）に各色ＲＧＢフィルタを装荷したものであっては、同時点灯させ、擬似白色光源としても良い。
【００２７】
次に光源１６の光量補正制御について説明する。図８はＲＧＢなどの光源点灯消灯信号で光源を起動させた当初に発生するＬＥＤ光量の変化を説明する図である。光源１６に使用するするＬＥＤチップは一般的に輝度特性において温度特性を保持しており、低温時に比べ高温時には輝度が低下する傾向にある。特にＬＥＤ起動（点灯）後の初期においては、ＬＥＤチップが発熱するのでＬＥＤチップのＰＮ接合部は高温となり、順電圧降下は負の温度係数であるものの光量は低下する。
【００２８】
図９は、この発明の実施の形態１による画像読取装置の光源１６を駆動する光源駆動回路４５を説明する図である。図９において１６Ｒは赤色発光チップ、１６Ｇは緑色発光チップ、１６Ｂは青色発光チップ、１６０は固定型チップ状の制限抵抗器であり、１６０Ｒは赤色発光チップ１６Ｒ用の制限抵抗器、１６０Ｇは緑色発光チップ１６Ｇ用の制限抵抗器、１６０Ｂは青色発光チップ１６Ｂ用の制限抵抗器である。
【００２９】
１７０は１０Ｖ〜１２Ｖまでの電圧可変コントロール端子（Ｃ）機能をもつデジタル制御で電圧を可変する電圧可変部、１８０はＡＳＩＣ１４から送出されたＬＥＤ駆動信号により各色光源を駆動するドライバー回路、１９０は1ライン毎に送出されるスタート信号（ＳＩ）が入力され、リセット（Ｒ）及びラッチ（ＬＡ）機能を持つ多段のＤタイプフリップフロップ回路で構成したカウンタ、２００はカウンタ１９０のデジタル出力をアナログ電圧に変換するデジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、２１０はカウンタの出力分解能の上位分岐出力から取り出し入力としたバッファー回路、２２０は分岐されたシステムコントロール信号（ＳＹＣ１）とバッファー回路２１０の出力とが入力されカウンタ１９０のラッチ（ＬＡ）に出力する照合回路である。
【００３０】
次に光源駆動回路４５の動作について説明する。Ａ３サイズの原稿など主走査方向有効読み取り幅２９７ｍｍ、副走査方向有効読み取り幅４２０ｍｍでは、本実施の形態１で示す主走査方向に６００ＤＰＩの密度で構成したＣＩＳのセンサＩＣ１２では主走査方向に７２００画素の受光部を設置し、原稿１枚あたり副走査方向に約１０，０００ラインの走査を行う。その搬送スピードを０．３ｍｓ／ラインに設定した場合には、原稿１枚の読み取り時間は約３秒である。従って光源１６のそれぞれのＲＧＢ光源１６は平均０．１ｍｓで駆動する。光源１６は図５に示したように片側７２個の直列に接続した複数グループのＬＥＤで構成され、それぞれ２０ｍＡの駆動電流を供給するので図９の一例では赤色発光光源（Ｒ光源）では６グループあり、０．１２ＡのＬＥＤ電流が流れる。緑色発光光源（Ｇ光源）及び青色発光光源（Ｂ光源）では１２グループあり、０．２４ＡのＬＥＤ電流が流れる。
【００３１】
システムコントロール信号（ＳＹＣ）の駆動指示により、カウンタ１９０は回路をリセットする。ＣＩＳの読み取り信号が開始された時点でスタート信号（ＳＩ）は1ライン毎に１個の信号をカウンタ１９０に入力する。したがって０．３ｍｓ／ラインで駆動する高速読み取りＣＩＳでは８ビットまでカウント可能なカウンタでは約０．０７６秒、１５ビットまでカウント可能なカウンタでは約１０秒カウント可能である。また、３ｍｓ／ラインで駆動する比較的低速読み取りＣＩＳでは８ビットまでカウント可能なカウンタでは約０．７６秒、１５ビットまでカウント可能なカウンタでは約１００秒カウント可能である。
【００３２】
カウンタ１９０から出力されたデジタル信号はデジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）２００でアナログ信号に変換され、増加するカウント数に対して電圧可変部１７０で可変抵抗器などの抵抗値を減少させて光源１６に対する供給電流を増加させる。すなわち初期には比較的低い電圧を光源１６に供給し、時間が経過するにつれて電圧を漸増させ、カウンタ１９０の最大カウント時に最大電圧とする。又は適宜、バッファー回路２１０などを用いてカウンタ１９０のラッチ（ＬＡ）部で出力を固定する。ラッチ部はシステムコントロール信号（ＳＹＣ）の分岐回路であるＳＹＣ１でリセット時ラッチ状態も解除される。
【００３３】
なお、本実施の形態１では、ＲＧＢ光源１６を用いて順次点灯方式で説明したが、モノクロの読み取りであっては、単色光源を使用してもよく、同様に蛍光発光の単色光源を用いたカラー読み取り光源をＲＧＢ光源に替えて同時に点灯・消灯する光源１６の閉（ループ）回路構成としても良い。また光源はＲＧＢに限る必要はなく、複数色を混合した光源や光学波長の異なる光源を併用して使用しても良い。
【００３４】
また、本実施の形態１では、カウンタ１９０にスタート信号（ＳＩ）を入力し、カウントしたが、光源１６の光量を制御するには、クロック信号（ＣＬＫ）やシステムクロック信号（ＳＣＬＫ）を用いて分周して使用しても良い。また、カウンタには多段のＤ−ＦＦ回路を用いたが、他のカウンタ回路又はカウント数を計測するタイマー回路を用いても同様の効果を奏する。
【００３５】
以上から光源１６の初期点灯時の初期光量から一定期間まで漸減する光量に対して、カウンタ１９０にタイマー機能を保持させることにより、所定期間の光量低下を漸増する可変電位の変化で補うことが可能となり、短期、長期に亘って均一な光量により品質の高い読み取りが可能な画像読取装置を実現することが可能である。
【００３６】
また、カウンタ１９０に入力する信号にスタート信号（ＳＩ）を用いることにより、自動的に高速読み取り時には短時間で光量を補正し、低速読み取り時には長時間で光量を補正することになるので専用のタイマー回路を搭載する必要がなく読み取り環境にマッチした光量補正の簡便な画像読取装置となる。
【００３７】
また、スタート信号（ＳＩ）を用いてカウンタ１９０でカウントするので光源起動時の光源駆動信号とスタート信号とは独立に駆動する（図８のｔｄで表示）ため光源が複数である場合には順次点灯しても同時点灯しても共通したスタート信号だけでカウンタ１９０でカウントするので光源の種類や駆動タイミングを変更してもカウンタの変更は伴わないで使用できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態１による画像読取装置の断面構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による画像読取装置の端部断面構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による画像読取装置の側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による画像読取装置の平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による画像読取装置の光源ユニットの内部構造説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１による画像読取装置のブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１による画像読取装置の駆動タイミングである。
【図８】光源点灯初期に発生するＬＥＤ光量の変化を説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態１による画像読取装置の光源を駆動する光源駆動回路を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１・・被照射体（原稿）  ２・・天板  ３・・導光体  ３ａ・・出射部  ４・・透過体
５・・照射部  ６・・第１ミラー  ７・・第１レンズ
８・・アパーチャミラー  ９・・第２レンズ  １０・・開口部
１１・・第２ミラー  １２・・センサＩＣ（受光部  光電変換回路）
１３・・センサ基板  １４・・信号処理ＩＣ（信号処理部）  １５・・電子部品
１６・・光源  １６Ｒ・・赤色発光光源（Ｒ光源）  １６Ｇ・・緑色発光光源（Ｇ光源）
１６Ｂ・・青色発光光源（Ｂ光源）
１７・・ミニバス（バスバー）  １８・・光源ユニット
１９・・放熱板（金属板）  ２０・・筐体  ２１・・搬送プーリ
２２・・バーリング穴  ２３・・レンズ体  ２３ａ・・ミラー系一体化ユニット
２３ｂ・・レンズ系一体化ユニット  ２４・・側板  ２５・・コネクタ
２６・・光源端子接続部
４０・・増幅器  ４１・・アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
４２・・信号処理回路
４３・・ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
４４・・ＣＰＵ（セントラル  プロセッサー  ユニット）
４５・・光源駆動回路  
１６０・・制限抵抗器  １７０・・電圧可変部  １８０・・ドライバー回路
１９０・・カウンタ（タイマー）  ２００・・デジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）
２１０・・バッファー回路  ２２０・・照合回路（ＡＮＤ回路）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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