画像読取装置
【課題】 隣接する光路の光線干渉による画質劣化がなく、光軸が安定した画像読取装置を提供する。
【解決手段】 被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部とを備えた。
【解決手段】 被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部とを備えた。
【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として、例えば、特許第4453752号公報図1(特許文献1参照)には、ミラーアレイを用いた読取装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第4453752号公報(第1図)
【特許文献2】特許第4594411号公報(第1図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載のものは、第1ミラー6から第1レンズ7及び アパーチャミラー8及び第2レンズ9を経て第2ミラー11に至る光線の経路を主走査方向に複数個並列にアレイ状に配置する構成であるため、隣接する経路の光線を確実に分離することが困難であると言う課題があった
【0005】
特許文献2に記載のものは、隣接する光線の経路毎に第1ミラー6の方向を交互に変える構成を記載しており、隣接する光線はこの方法により確実に分離することが出来るものの、隣接する光路の第1ミラー6が近接するため、第1ミラー6を支持する構造体が細くなり、撮像光学系の光軸を安定に保持することが困難であると言う課題があった
【0006】
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、隣接する光路の光線干渉による画質劣化がなく、光軸が安定した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】
【0007】
請求項1に記載の画像読取装置は、主走査方向に亘って光を照射する光源と、この光源からの光を被照射体の方向に反射し、略平行光とする凹型の鏡と、前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、前記光源、前記凹型の鏡、前記第1レンズミラー、前記第1平面鏡、前記アパーチャー、前記第2レンズミラー、及び前記受光部を収納又は保持する筐体と、を備えたものである。
【0008】
請求項2に記載の画像読取装置は、光源と、この光源からの光を被照射体の照射部に照射する導光体と、前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、前記光源、前記凹型の鏡、前記第1レンズミラー、前記第1平面鏡、前記アパーチャー、前記第2レンズミラー、及び前記受光部を収納又は保持する筐体と、を備えたものである。
【発明の効果】
【0009】
この発明に係る画像読取装置によれば、アレイ状に配置した撮像光学系の隣接する光路を互いに近接することのないように配置したので、堅牢な構造を構成することで光軸を安定させると同時に、光線の干渉による画質の劣化のない画像読取装置を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【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主走査方向別位置から見た断面図である。
【図3】この発明の実施の形態1による画像読取装置の結像光学系の配置を説明する模式平面図である。
【図4】この発明の実施の形態1による画像読取装置の側面を含む全体構成図であり、各側面を参照図示した平面図である。
【図5】この発明の実施の形態1による画像読取装置のセンサ基板の平面図である。
【図6】この発明の実施の形態1による画像読取装置のセンサICの平面図である。
【図7】この発明の実施の形態1による画像読取装置のブロック構成図である。
【図8】この発明の実施の形態1による画像読取装置のセンサIC同士の結線図である。
【図9】この発明の実施の形態1による画像読取装置のセンサIC同士の他実施例による結線図である。
【図10】この発明の実施の形態1による画像読取装置のタイミングチャートである。
【図11】この発明の実施の形態1による画像読取装置の光の経路を説明する原理図である。
【図12】この発明の実施の形態1による画像読取装置の光の経路を説明する原理図である。
【図13】この発明の実施の形態1による画像読取装置の逆像データの並べ替え及び信号処理を説明する図である。
【図14】この発明の実施の形態1による画像読取装置の比較・照合・間引・修復回路を説明するブロック図である。
【図15】この発明の実施の形態1による画像読取装置の副走査方向の光経路を説明する図である。
【図16】この発明の実施の形態1による画像読取装置の副走査方向の具現化した光経路を説明する図である。
【図17】この発明の実施の形態1による画像読取装置の副走査方向の具現化した光経路を説明する図である。
【図18】この発明の実施の形態2による画像読取装置の断面図である。
【図19】この発明の実施の形態2による画像読取装置の導光体を含む光源部分を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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について図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を支持する透明な天板、3は光を照射する発光ダイオード(LEDとも呼ぶ)などの照射源、4は照射源3を固定すると同時に電流を供給するプリント配線基板(LED基板とも呼ぶ)、5は照射源3の発する熱をプリント配線基板4を介して受け空気中に発散する放熱板、6は照射源3の発する光を原稿1の方向に反射させるとともに略平行光とする凹型の鏡、7は原稿1からの散乱光を受光する凹型の第1レンズミラー(第1レンズとも呼ぶ)、8は第1レンズ7からの略平行光を受光し、反射させる平面鏡、9は平面鏡8からの略平行光を受光するアパーチャー、10は周囲が遮光されアパーチャー9を通過する光を制限するアパーチャー9の表面又は近傍に設けた開口部、11はアパーチャー9からの通過光を受光し集光する凹型の第2レンズミラー(第2レンズとも呼ぶ)である。
【0012】
12は開口部10を通過した第2レンズ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(受光部とも呼ぶ)、13はセンサIC12を載置するセンサ基板であり、第1センサ基板13aと第2センサ基板13bからなる。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IC(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はセンサICやミラーで構成した結像手段である結像光学系を固定する筐体、17はレンズや筐体16を固定する底板である。18はASIC14などを載置する信号処理基板、19はセンサ基板13と信号処理基板17とを電気接続する内部コネクタである。
【0013】
なお、照射源3及びLED基板4及び凹型鏡6で構成される部分を照明光学系、照明光学系を除き、被照射体1からの反射光(散乱光)が伝搬し、レンズやミラーなどで構成した結像光学系を収納する筐体部分を結像ユニット(結像光学系ユニット)と呼ぶ。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【0014】
図2は、図1に示した断面図の主走査方向の別位置における断面図であり、光の伝搬経路を形成する結像光学系部分は、読み取り位置に対して図1に示すものと対称形の構造となっている。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0015】
図3は、この発明の実施の形態1による画像読取装置に搭載する10mmピッチでアレイ状に設置した結像光学系の配置を説明する模式平面図である。
【0016】
主走査方向(原稿1の読み取り幅方向)に延在する読み取りラインを中心に受光ラインは片側に形成され、隣接する受光ラインはアレイ状に設けられ交互に対称形の構造となっている。図中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【0017】
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構成図であり、各側面を参照図示した平面図である。図中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【0018】
図5は、第1センサ基板13aと第2センサ基板13bの平面図である。なお、センサ基板13a、センサ基板13bに直線的に配置するセンサIC12は互いに平行であるものの、照射部5から反射されてくるイメージ情報に対して互いに補間的に読み取るので、直線的に配置した隣接するセンサIC12間は隙間が有っても良く、直線的に配置した平行する2ラインのなかでは互いにちどり配置となっていても良い。
【0019】
図6は、センサIC12の平面図であり、20は1画素(ビット)に対して赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)からなるゼラチン材などで構成したRGBフィルタを受光面に配置した光電変換部(画素とも呼ぶ)、21は画素20に入射した光をRGBごとに光電変換し、その出力を保持し、駆動する光電変換・RGBシフトレジスタ駆動回路、22はセンサIC12に信号や電源を入出力するワイヤボンディングパッド部である。
【0020】
図7は、実施の形態1による画像読取装置のブロック構成図であり、23はセンサIC12で光電変換された信号を増幅する増幅器、24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)、25はRGB各色のデジタル出力を信号処理する信号処理部、26は画像読取装置とシステム本体側との信号をやりとりするシステムインターフェース、27は各色のイメージ情報を収納するRAM、28はCPU、29は光源駆動回路である。
【0021】
この発明の実施の形態1による画像読取装置の光学系の動作について説明する。光源3からの光が凹型の鏡6で反射され略平行光として被照射体1に照射される。被照射体1で反射された散乱光は、凹型の第1レンズ7にて、副走査方向の一方側(図1においては、右方向)に傾斜させてコリメートした光として反射される。第1レンズ7からの光は、平面鏡8にて副走査方向の一方側に傾斜させて反射される。平面鏡8からの光は、アパーチャー9の窓(開口部10)に略平行光線束が照射される。さらに窓10から放射する光は第2レンズ11にて副走査方向の一方側に傾斜させて反射され、光束ごとにセンサIC12に入射するので画像情報はセンサIC12の受光面では倒立像となって結像する。
【0022】
図2は、被照射体1で反射された散乱光を副走査方向の他方側(図2においては、左方向)に傾斜させて、センサIC12に入射させる光路を示したものであり、図1の動作を副走査方向に直交する面で対称にしたものである。すなわち、図1及び図2において第1センサ基板13aに載置されたセンサIC12に入射する光路と、第2センサ基板13bに載置されたセンサIC12に入射する光路とは交差しないので、光路の光線干渉がない作用効果がある。
【0023】
次に、この発明の実施の形態1による画像読取装置の動作について説明する。図7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)信号に基づき、システムインターフェース26を経由して信号処理IC(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が読み取りライン(m)毎に出力される。アナログ信号は図8に示す例では7200画素分を順次出力し、図9に示す分割出力とした例では144画素を単位として出力する。
【0024】
増幅器23で増幅されたアナログ信号は、A/D変換器24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補正回路で処理される。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RAM27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CPU28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光源の不均一性を補正するためのものである。
【0025】
次に、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について図7及び図10を用いて説明する。図7及び図10において、CPU28に連動してASIC14は光源点灯信号(LC)をONし、それを受けて光源駆動回路29はLED3に所定時間電源を供給することにより白色光を発する。連続的に駆動するCLK信号に同期してスタート信号(SI)はセンサIC12の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SIG(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。なお、CNTはカラー/モノクロ切替信号であり、通常、カラーモードの場合はハイレベルとする。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SIG(SO)は開放される。
【0026】
次に、順次出力される画像信号SIG(SO)について図11を用いて説明する。図11は主走査方向に対する光の経路を説明する原理図であり、被照射体1のイメージ情報となる散乱光は被照射体(原稿)1の面に点光源を仮定したときに光をコリメートして、略平行光線束として反射させる第1レンズ7に入射する。アレイ状に配列した各レンズからの光は、平面鏡8の反射を介して、10mmピッチで離散的に設置したアパーチャー9の窓(開口部10)には略平行光線束が照射される。さらに窓10から放射する光は第2レンズを介して光束ごとにセンサIC12に入射するので画像情報はセンサIC12の受光面では倒立像となって結像する。従って、各センサIC12の受光部の画素に結像される画像情報は原稿など被照射体1に対して逆像となる。SIG(SO)信号はセンサIC12の駆動回路に設けられたシフトレジスタ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。
【0027】
図12は、アレイ状に配列した光学系の同一副走査方向に光を放射するアレイの主走査方向に対する光の経路を説明する原理図であり、2列に平行に併設されたセンサIC12(12a、12bで表示)に実効入射する光は、隣接するアレイ毎に異なることを示す。
【0028】
図13は、A/D変換されたRGB信号の逆像データの並べ替えと信号処理を説明する図であり、144ビット毎にデータを並べ替え、その後信号処理を行う場合を示す。図13において、各々のRGB(SO)信号は、シフトレジスタ回路で左シフトさせたデータをシフトレジスタ回路で構成された各セルに収納し、ラッチ(LA)し、その後、ライト信号(WR)で順次、センサIC12の1番目のセルからSIG(SO)として並べ替えたデータをRAM35に収納し、補正演算処理が行われる。本実施の形態1では2系列のセンサIC12a、12bからの信号を信号処理するので、次段の比較・照合・間引・修復回路でさらに信号処理する。
【0029】
図14は、比較・照合・間引・修復回路を説明するブロック図である。逆像データ並べ替え後、RAM27の一部であるRAM1、RAM2領域に収納したデータを順次出力としてシフトレジスタに入力し、アレイ境界領域のそれぞれのRAM27(RAM1、RAM2)データを比較・照合する。比較・照合は、隣接するアレイ毎に副走査方向に光の経路を反転させているので、同じ側にあるアレイと反対側にあるアレイとの空間による幾分の不要光による反射などによる主走査方向のゴーストを改善するためであり、シフトレジスタの該当位置にある画素の情報を比較後差分し、画像データ出力の重み付けを行う。最外画素のデータほど重み付けを大きくし、内部画素になるほど重み付けを小さくする。また、内部画素領域では、一方の正規反射された光の領域は正規データとし、正規反射されない光の領域は無効データとする。これらのデータはマルチプレクサ回路でアドレス変換してから出力される。また、正規データと無効データ領域とをちどり配置の重なりに沿って補間すべきデータ領域を設定する。
【0030】
この補正演算処理された画像データは、特開平8−28966号公報図1に示すようにデータ解析、データ修復などを含むカラーマネジメントシステムで色変換及び色管理エンジンなどにより、システムインターフェース26を介してSIG(RGB)カラーデータとして出力される。
【0031】
図15は、光学距離について説明する図であり、第1レンズ7の一方の焦点位置は、被照射体1と略一致しており、他方の焦点位置はアパーチャー9と一致している。また、第2レンズ11の一方の焦点位置は、アパーチャー9と一致しており、他方の焦点位置はセンサIC12と一致している。すなわち、L2+L3=L1、L4=L5の関係がある。図16は光の経路に加えて光束を具現化した模式図であり、アパーチャー9には平行光が通過することを示している。
【0032】
図17は、この発明の実施の形態1における隣接するアレイ状の光学系を合わせた副走査方向の光の経路を具現化したものであり、第1レンズ7から第2レンズ11までの光学距離L3及びL4の光線は略平行光である。
【0033】
なお、図1及び図2において被照射体1からの反射光の光軸を微少傾斜させた構成としているが、光学セル21をアレイ状にチドリ配置構成した境界領域の信号処理を確実に行なうためであり、チドリ配置構成ではない画像読取装置や、解像度の低い又は読み取りスピードの遅い画像読取装置においては搬送方向に対して垂直方向の光軸としても良い。
【0034】
以上から実施の形態1に係る画像読取装置によれば、アレイ状に配置した撮像光学系の隣接する光路を互いに近接することのないように、取りラインを中心に交互に対称形に配置したので、簡単で堅牢な構造を構成することで光軸を安定させると同時に、光線の干渉による画質の劣化のない画像読取装置を得る効果がある。
【0035】
実施の形態2.
この発明の実施の形態1では、被照射体1に対してアレイ型光源を用いて両側から光源を照射した場合について述べたが、実施の形態2では棒状の導光体130を使用する場合について説明する。図18は、この発明の実施の形態2に係る画像読取装置の断面構成図である。図18において、130は光を伝搬させる棒状の導光体、130aは導光体130の出射部である。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0036】
図19は、この発明の実施の形態2に係る導光体を含む光源部分を説明する平面図であり、140は光を照射する発光ダイオード(LEDとも呼ぶ)などの照射源、130bは導光体130への照明光の入射部である。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0037】
図19において、LED140から照射された照明光は、導光体130の入射部130bから導光体内部に照射され、導光体内部を伝播するとともに、出射部130aから導光体外部へ放射され、原稿1を照射する
【0038】
以上から、この発明の実施の形態2に係る画像読取装置によれば、棒状の導光体130の端部に設置したLED140の照射光を出射部130aから原稿1に照射する様に構成したことにより、実施の形態1に比べて少いLEDで画像読取装置を構成する事ができ、小型化においては大きな効果を奏する利点がある。
【0039】
なお、導光体130は、この発明の実施の形態2では、被照射体1に対して2個配置する構成としたが、どちらか一方のみで光を照射しても良い。
【符号の説明】
【0040】
1・・被照射体(原稿)
2・・天板
3・・照射源(LED)
4・・プリント配線基板(LED基板)
5・・放熱板
6・・凹型の鏡
7・・第1レンズ
8・・平面鏡
9・・アパーチャー
10・・開口部
11・・第2レンズ
12・・センサIC
13・・センサ基板
13a・・第1センサ基板
13b・・第2センサ基板
14・・信号処理IC(ASIC)
15・・電子部品
16・・筐体
17・・底板
18・・信号処理基板
19・・内部コネクタ
20・・画素(ビット)
21・・光電変換及びRGBシフトレジスタ駆動回路
22・・ワイヤボンディングパッド部
23・・増幅器
24・・アナログ・デジタル変換器(A/D変換器)
25・・信号処理部
26・・システムインターフェース回路
27・・RAM(ランダムアクセスメモリ)
28・・CPU
29・・光源駆動回路
130・・導光体
130a・・出射部
130b・・入射部
140・・照射源(LED)
【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として、例えば、特許第4453752号公報図1(特許文献1参照)には、ミラーアレイを用いた読取装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第4453752号公報(第1図)
【特許文献2】特許第4594411号公報(第1図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載のものは、第1ミラー6から第1レンズ7及び アパーチャミラー8及び第2レンズ9を経て第2ミラー11に至る光線の経路を主走査方向に複数個並列にアレイ状に配置する構成であるため、隣接する経路の光線を確実に分離することが困難であると言う課題があった
【0005】
特許文献2に記載のものは、隣接する光線の経路毎に第1ミラー6の方向を交互に変える構成を記載しており、隣接する光線はこの方法により確実に分離することが出来るものの、隣接する光路の第1ミラー6が近接するため、第1ミラー6を支持する構造体が細くなり、撮像光学系の光軸を安定に保持することが困難であると言う課題があった
【0006】
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、隣接する光路の光線干渉による画質劣化がなく、光軸が安定した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】
【0007】
請求項1に記載の画像読取装置は、主走査方向に亘って光を照射する光源と、この光源からの光を被照射体の方向に反射し、略平行光とする凹型の鏡と、前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、前記光源、前記凹型の鏡、前記第1レンズミラー、前記第1平面鏡、前記アパーチャー、前記第2レンズミラー、及び前記受光部を収納又は保持する筐体と、を備えたものである。
【0008】
請求項2に記載の画像読取装置は、光源と、この光源からの光を被照射体の照射部に照射する導光体と、前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、前記光源、前記凹型の鏡、前記第1レンズミラー、前記第1平面鏡、前記アパーチャー、前記第2レンズミラー、及び前記受光部を収納又は保持する筐体と、を備えたものである。
【発明の効果】
【0009】
この発明に係る画像読取装置によれば、アレイ状に配置した撮像光学系の隣接する光路を互いに近接することのないように配置したので、堅牢な構造を構成することで光軸を安定させると同時に、光線の干渉による画質の劣化のない画像読取装置を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【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主走査方向別位置から見た断面図である。
【図3】この発明の実施の形態1による画像読取装置の結像光学系の配置を説明する模式平面図である。
【図4】この発明の実施の形態1による画像読取装置の側面を含む全体構成図であり、各側面を参照図示した平面図である。
【図5】この発明の実施の形態1による画像読取装置のセンサ基板の平面図である。
【図6】この発明の実施の形態1による画像読取装置のセンサICの平面図である。
【図7】この発明の実施の形態1による画像読取装置のブロック構成図である。
【図8】この発明の実施の形態1による画像読取装置のセンサIC同士の結線図である。
【図9】この発明の実施の形態1による画像読取装置のセンサIC同士の他実施例による結線図である。
【図10】この発明の実施の形態1による画像読取装置のタイミングチャートである。
【図11】この発明の実施の形態1による画像読取装置の光の経路を説明する原理図である。
【図12】この発明の実施の形態1による画像読取装置の光の経路を説明する原理図である。
【図13】この発明の実施の形態1による画像読取装置の逆像データの並べ替え及び信号処理を説明する図である。
【図14】この発明の実施の形態1による画像読取装置の比較・照合・間引・修復回路を説明するブロック図である。
【図15】この発明の実施の形態1による画像読取装置の副走査方向の光経路を説明する図である。
【図16】この発明の実施の形態1による画像読取装置の副走査方向の具現化した光経路を説明する図である。
【図17】この発明の実施の形態1による画像読取装置の副走査方向の具現化した光経路を説明する図である。
【図18】この発明の実施の形態2による画像読取装置の断面図である。
【図19】この発明の実施の形態2による画像読取装置の導光体を含む光源部分を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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について図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を支持する透明な天板、3は光を照射する発光ダイオード(LEDとも呼ぶ)などの照射源、4は照射源3を固定すると同時に電流を供給するプリント配線基板(LED基板とも呼ぶ)、5は照射源3の発する熱をプリント配線基板4を介して受け空気中に発散する放熱板、6は照射源3の発する光を原稿1の方向に反射させるとともに略平行光とする凹型の鏡、7は原稿1からの散乱光を受光する凹型の第1レンズミラー(第1レンズとも呼ぶ)、8は第1レンズ7からの略平行光を受光し、反射させる平面鏡、9は平面鏡8からの略平行光を受光するアパーチャー、10は周囲が遮光されアパーチャー9を通過する光を制限するアパーチャー9の表面又は近傍に設けた開口部、11はアパーチャー9からの通過光を受光し集光する凹型の第2レンズミラー(第2レンズとも呼ぶ)である。
【0012】
12は開口部10を通過した第2レンズ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(受光部とも呼ぶ)、13はセンサIC12を載置するセンサ基板であり、第1センサ基板13aと第2センサ基板13bからなる。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IC(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はセンサICやミラーで構成した結像手段である結像光学系を固定する筐体、17はレンズや筐体16を固定する底板である。18はASIC14などを載置する信号処理基板、19はセンサ基板13と信号処理基板17とを電気接続する内部コネクタである。
【0013】
なお、照射源3及びLED基板4及び凹型鏡6で構成される部分を照明光学系、照明光学系を除き、被照射体1からの反射光(散乱光)が伝搬し、レンズやミラーなどで構成した結像光学系を収納する筐体部分を結像ユニット(結像光学系ユニット)と呼ぶ。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【0014】
図2は、図1に示した断面図の主走査方向の別位置における断面図であり、光の伝搬経路を形成する結像光学系部分は、読み取り位置に対して図1に示すものと対称形の構造となっている。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0015】
図3は、この発明の実施の形態1による画像読取装置に搭載する10mmピッチでアレイ状に設置した結像光学系の配置を説明する模式平面図である。
【0016】
主走査方向(原稿1の読み取り幅方向)に延在する読み取りラインを中心に受光ラインは片側に形成され、隣接する受光ラインはアレイ状に設けられ交互に対称形の構造となっている。図中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【0017】
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構成図であり、各側面を参照図示した平面図である。図中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【0018】
図5は、第1センサ基板13aと第2センサ基板13bの平面図である。なお、センサ基板13a、センサ基板13bに直線的に配置するセンサIC12は互いに平行であるものの、照射部5から反射されてくるイメージ情報に対して互いに補間的に読み取るので、直線的に配置した隣接するセンサIC12間は隙間が有っても良く、直線的に配置した平行する2ラインのなかでは互いにちどり配置となっていても良い。
【0019】
図6は、センサIC12の平面図であり、20は1画素(ビット)に対して赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)からなるゼラチン材などで構成したRGBフィルタを受光面に配置した光電変換部(画素とも呼ぶ)、21は画素20に入射した光をRGBごとに光電変換し、その出力を保持し、駆動する光電変換・RGBシフトレジスタ駆動回路、22はセンサIC12に信号や電源を入出力するワイヤボンディングパッド部である。
【0020】
図7は、実施の形態1による画像読取装置のブロック構成図であり、23はセンサIC12で光電変換された信号を増幅する増幅器、24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)、25はRGB各色のデジタル出力を信号処理する信号処理部、26は画像読取装置とシステム本体側との信号をやりとりするシステムインターフェース、27は各色のイメージ情報を収納するRAM、28はCPU、29は光源駆動回路である。
【0021】
この発明の実施の形態1による画像読取装置の光学系の動作について説明する。光源3からの光が凹型の鏡6で反射され略平行光として被照射体1に照射される。被照射体1で反射された散乱光は、凹型の第1レンズ7にて、副走査方向の一方側(図1においては、右方向)に傾斜させてコリメートした光として反射される。第1レンズ7からの光は、平面鏡8にて副走査方向の一方側に傾斜させて反射される。平面鏡8からの光は、アパーチャー9の窓(開口部10)に略平行光線束が照射される。さらに窓10から放射する光は第2レンズ11にて副走査方向の一方側に傾斜させて反射され、光束ごとにセンサIC12に入射するので画像情報はセンサIC12の受光面では倒立像となって結像する。
【0022】
図2は、被照射体1で反射された散乱光を副走査方向の他方側(図2においては、左方向)に傾斜させて、センサIC12に入射させる光路を示したものであり、図1の動作を副走査方向に直交する面で対称にしたものである。すなわち、図1及び図2において第1センサ基板13aに載置されたセンサIC12に入射する光路と、第2センサ基板13bに載置されたセンサIC12に入射する光路とは交差しないので、光路の光線干渉がない作用効果がある。
【0023】
次に、この発明の実施の形態1による画像読取装置の動作について説明する。図7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)信号に基づき、システムインターフェース26を経由して信号処理IC(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が読み取りライン(m)毎に出力される。アナログ信号は図8に示す例では7200画素分を順次出力し、図9に示す分割出力とした例では144画素を単位として出力する。
【0024】
増幅器23で増幅されたアナログ信号は、A/D変換器24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補正回路で処理される。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RAM27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CPU28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光源の不均一性を補正するためのものである。
【0025】
次に、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について図7及び図10を用いて説明する。図7及び図10において、CPU28に連動してASIC14は光源点灯信号(LC)をONし、それを受けて光源駆動回路29はLED3に所定時間電源を供給することにより白色光を発する。連続的に駆動するCLK信号に同期してスタート信号(SI)はセンサIC12の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SIG(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。なお、CNTはカラー/モノクロ切替信号であり、通常、カラーモードの場合はハイレベルとする。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SIG(SO)は開放される。
【0026】
次に、順次出力される画像信号SIG(SO)について図11を用いて説明する。図11は主走査方向に対する光の経路を説明する原理図であり、被照射体1のイメージ情報となる散乱光は被照射体(原稿)1の面に点光源を仮定したときに光をコリメートして、略平行光線束として反射させる第1レンズ7に入射する。アレイ状に配列した各レンズからの光は、平面鏡8の反射を介して、10mmピッチで離散的に設置したアパーチャー9の窓(開口部10)には略平行光線束が照射される。さらに窓10から放射する光は第2レンズを介して光束ごとにセンサIC12に入射するので画像情報はセンサIC12の受光面では倒立像となって結像する。従って、各センサIC12の受光部の画素に結像される画像情報は原稿など被照射体1に対して逆像となる。SIG(SO)信号はセンサIC12の駆動回路に設けられたシフトレジスタ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。
【0027】
図12は、アレイ状に配列した光学系の同一副走査方向に光を放射するアレイの主走査方向に対する光の経路を説明する原理図であり、2列に平行に併設されたセンサIC12(12a、12bで表示)に実効入射する光は、隣接するアレイ毎に異なることを示す。
【0028】
図13は、A/D変換されたRGB信号の逆像データの並べ替えと信号処理を説明する図であり、144ビット毎にデータを並べ替え、その後信号処理を行う場合を示す。図13において、各々のRGB(SO)信号は、シフトレジスタ回路で左シフトさせたデータをシフトレジスタ回路で構成された各セルに収納し、ラッチ(LA)し、その後、ライト信号(WR)で順次、センサIC12の1番目のセルからSIG(SO)として並べ替えたデータをRAM35に収納し、補正演算処理が行われる。本実施の形態1では2系列のセンサIC12a、12bからの信号を信号処理するので、次段の比較・照合・間引・修復回路でさらに信号処理する。
【0029】
図14は、比較・照合・間引・修復回路を説明するブロック図である。逆像データ並べ替え後、RAM27の一部であるRAM1、RAM2領域に収納したデータを順次出力としてシフトレジスタに入力し、アレイ境界領域のそれぞれのRAM27(RAM1、RAM2)データを比較・照合する。比較・照合は、隣接するアレイ毎に副走査方向に光の経路を反転させているので、同じ側にあるアレイと反対側にあるアレイとの空間による幾分の不要光による反射などによる主走査方向のゴーストを改善するためであり、シフトレジスタの該当位置にある画素の情報を比較後差分し、画像データ出力の重み付けを行う。最外画素のデータほど重み付けを大きくし、内部画素になるほど重み付けを小さくする。また、内部画素領域では、一方の正規反射された光の領域は正規データとし、正規反射されない光の領域は無効データとする。これらのデータはマルチプレクサ回路でアドレス変換してから出力される。また、正規データと無効データ領域とをちどり配置の重なりに沿って補間すべきデータ領域を設定する。
【0030】
この補正演算処理された画像データは、特開平8−28966号公報図1に示すようにデータ解析、データ修復などを含むカラーマネジメントシステムで色変換及び色管理エンジンなどにより、システムインターフェース26を介してSIG(RGB)カラーデータとして出力される。
【0031】
図15は、光学距離について説明する図であり、第1レンズ7の一方の焦点位置は、被照射体1と略一致しており、他方の焦点位置はアパーチャー9と一致している。また、第2レンズ11の一方の焦点位置は、アパーチャー9と一致しており、他方の焦点位置はセンサIC12と一致している。すなわち、L2+L3=L1、L4=L5の関係がある。図16は光の経路に加えて光束を具現化した模式図であり、アパーチャー9には平行光が通過することを示している。
【0032】
図17は、この発明の実施の形態1における隣接するアレイ状の光学系を合わせた副走査方向の光の経路を具現化したものであり、第1レンズ7から第2レンズ11までの光学距離L3及びL4の光線は略平行光である。
【0033】
なお、図1及び図2において被照射体1からの反射光の光軸を微少傾斜させた構成としているが、光学セル21をアレイ状にチドリ配置構成した境界領域の信号処理を確実に行なうためであり、チドリ配置構成ではない画像読取装置や、解像度の低い又は読み取りスピードの遅い画像読取装置においては搬送方向に対して垂直方向の光軸としても良い。
【0034】
以上から実施の形態1に係る画像読取装置によれば、アレイ状に配置した撮像光学系の隣接する光路を互いに近接することのないように、取りラインを中心に交互に対称形に配置したので、簡単で堅牢な構造を構成することで光軸を安定させると同時に、光線の干渉による画質の劣化のない画像読取装置を得る効果がある。
【0035】
実施の形態2.
この発明の実施の形態1では、被照射体1に対してアレイ型光源を用いて両側から光源を照射した場合について述べたが、実施の形態2では棒状の導光体130を使用する場合について説明する。図18は、この発明の実施の形態2に係る画像読取装置の断面構成図である。図18において、130は光を伝搬させる棒状の導光体、130aは導光体130の出射部である。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0036】
図19は、この発明の実施の形態2に係る導光体を含む光源部分を説明する平面図であり、140は光を照射する発光ダイオード(LEDとも呼ぶ)などの照射源、130bは導光体130への照明光の入射部である。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0037】
図19において、LED140から照射された照明光は、導光体130の入射部130bから導光体内部に照射され、導光体内部を伝播するとともに、出射部130aから導光体外部へ放射され、原稿1を照射する
【0038】
以上から、この発明の実施の形態2に係る画像読取装置によれば、棒状の導光体130の端部に設置したLED140の照射光を出射部130aから原稿1に照射する様に構成したことにより、実施の形態1に比べて少いLEDで画像読取装置を構成する事ができ、小型化においては大きな効果を奏する利点がある。
【0039】
なお、導光体130は、この発明の実施の形態2では、被照射体1に対して2個配置する構成としたが、どちらか一方のみで光を照射しても良い。
【符号の説明】
【0040】
1・・被照射体(原稿)
2・・天板
3・・照射源(LED)
4・・プリント配線基板(LED基板)
5・・放熱板
6・・凹型の鏡
7・・第1レンズ
8・・平面鏡
9・・アパーチャー
10・・開口部
11・・第2レンズ
12・・センサIC
13・・センサ基板
13a・・第1センサ基板
13b・・第2センサ基板
14・・信号処理IC(ASIC)
15・・電子部品
16・・筐体
17・・底板
18・・信号処理基板
19・・内部コネクタ
20・・画素(ビット)
21・・光電変換及びRGBシフトレジスタ駆動回路
22・・ワイヤボンディングパッド部
23・・増幅器
24・・アナログ・デジタル変換器(A/D変換器)
25・・信号処理部
26・・システムインターフェース回路
27・・RAM(ランダムアクセスメモリ)
28・・CPU
29・・光源駆動回路
130・・導光体
130a・・出射部
130b・・入射部
140・・照射源(LED)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主走査方向に亘って光を照射する光源と、
この光源からの光を被照射体の方向に反射し、略平行光とする凹型の鏡と、
前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、
前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、
周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、
前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、
この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、
前記光源、前記凹型の鏡、前記第1レンズミラー、前記第1平面鏡、前記アパーチャー、前記第2レンズミラー、及び前記受光部を収納又は保持する筐体と、
を備えた画像読取装置。
【請求項2】
光源と、
この光源からの光を被照射体の照射部に照射する導光体と、
前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、
前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、
周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、
前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、
この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、
前記光源、前記凹型の鏡、前記第1レンズミラー、前記第1平面鏡、前記アパーチャー、前記第2レンズミラー、及び前記受光部を収納又は保持する筐体と、
を備えた画像読取装置。
【請求項1】
主走査方向に亘って光を照射する光源と、
この光源からの光を被照射体の方向に反射し、略平行光とする凹型の鏡と、
前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、
前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、
周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、
前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、
この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、
前記光源、前記凹型の鏡、前記第1レンズミラー、前記第1平面鏡、前記アパーチャー、前記第2レンズミラー、及び前記受光部を収納又は保持する筐体と、
を備えた画像読取装置。
【請求項2】
光源と、
この光源からの光を被照射体の照射部に照射する導光体と、
前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた略平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第1レンズミラーと、
前記第1レンズミラーからの光を反射する第1平面鏡と、
周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第1平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、
前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第2レンズミラーと、
この第2レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、
前記光源、前記凹型の鏡、前記第1レンズミラー、前記第1平面鏡、前記アパーチャー、前記第2レンズミラー、及び前記受光部を収納又は保持する筐体と、
を備えた画像読取装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公開番号】特開2013−93712(P2013−93712A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−234078(P2011−234078)
【出願日】平成23年10月25日(2011.10.25)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年10月25日(2011.10.25)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】
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