JPH0450695Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はデジタル画像処理装置に関するもので
ある。

〔考案の背景〕

画像処理装置においては、従来、白熱電球等の
照明用光源を用いて、原稿上の文字等の画像情報
をアナログ的に読み取り、これをセレン等の感光
体に一時的に記録する方式が知られているが、そ
の方式においては、機器の構成が比較的簡単であ
り、また照明用光源としても高照度であれば、光
リツプル（光量の変動であつて、光変動量を光出
力平均値で割つたもの）の許容幅が比較的大きく
実用的には±15％以内であれば十分とされてい
る。

しかしながら、この方式においては、画像情報
を一度しか利用することができないため、画像情
報を他の目的のために編集することができず、ま
た拡大や縮小する場合には高価なレンズ系を必要
とし、画像精度も劣る問題点がある。

このような事情から、最近においては、白熱電
球等の照明用光源を用いて、原稿上の文字等の画
像情報を電荷結合素子等よりなるイメージセンサ
ーによりデジタル符号化して読み取り、これを記
憶素子に記憶させる方式を採用した、いわゆるデ
ジタル画像処理装置が注目を浴びている。この方
式においては、イメージセンサーを用いるので、
装置をコンパクトに構成することができ、またイ
メージセンサーにより読み取つた信号を記憶素子
に記憶させることにより、画像情報を正確に拡大
したり縮小することが可能であり、さらに自由に
編集することができる利点がある。

しかして、デジタル画像処理装置に用いられる
イメージセンサーは、通常、光電変換機能と電荷
蓄積機能を持つ画素群と、各画素に蓄積された画
素信号を順次読み出す走査回路とを同一基板に集
積して構成され、光電変換により得られる光電流
が光強度に比例することから、光強度の大きな照
明用光源が必要とされ、また光応答速度を大きく
する観点からも光強度の大きな照明用光源が必要
とされ、さらには画像情報を正確にデジタル符号
化して読み取るためには、特に光リツプルの小さ
な照明用光源が必要とされる。すなわち、照明用
光源の光リツプルが大きいときには、イメージセ
ンサーが読み取りを誤つて誤情報がデジタル符号
化され、正確な画像情報を得ることができない。
実際、イメージセンサーの読み取り速度は、通
常、A4判の短辺方向１ラインあたり0.1〜1msec
程度であり、また最近では各画素ごとの光電流の
バラツキが２％以下のイメージセンサーが開発さ
れていることから、この１ラインあたりの読み取
り時間内の光リツプルは、少なくとも±３％以内
であることが要求される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

原稿照明用の白熱電球の光リツプルを小さくす
る手段としては、白熱電球を直流点灯することが
考えられる。しかしながら、白熱電球を直流点灯
する場合には、フイラメントコイルの表面に段状
もしくは鋸歯状の過熱部分が生じ、当該過熱部分
のタングステンの蒸発が促進されて寿命が短くな
る現象（ノツチング（Notching）現象）が発生
する。このノツチング現象は、白熱電球を直流点
灯すると極性が生ずるため、タングステン中の電
子が輸送されるうえ、タングステン金属イオンも
若干輸送されるようになり、そのため当該タンダ
ステン金属イオンの輸送によりフイラメントの表
面状態が悪化し、またフイラメント境界部の温度
勾配の大きな部分においては当該温度勾配に伴つ
てタングステン金属イオンが輸送され、これらの
結果、フイラメントの表面に段状部や鋸歯状部が
発生し、当該部分が過熱されるためと考えられて
いる。実際に、原稿照明用の白熱電球を直流点灯
すると、当該白熱電球の寿命が交流点灯する場合
の1/3になつた例もある。

これに対して、白熱電球を商用周波数で交流点
灯する場合には、光リツプルが大きくてイメージ
センサーによる読み取り誤差が大きい問題点があ
る。すなわち、白熱電球を交流点灯する場合にお
いては、従来、商用周波数を位相制御することに
より点灯電圧の安定化を図る技術が知られている
が、商用周波数の半周期（50Hzでは10msec，60
Hzでは8.3msec）のうち、非点灯時間が通常１〜
2msec程度存在するので、A4判の短辺方向の１
ラインを読み取る0.1〜1msec程度の時間内にお
ける光リツプルが大きく、その結果読み取り誤差
が生ずる問題点がある。

一方、白熱電球の代わりに、蛍光灯等の放電灯
を使用することも考えられるが、放電灯は配光特
性や光リツプル等の点では比較的優れているもの
の、反面、点灯回路が複雑になり、しかも光強度
を大きくすることが困難であり、デジタル画像処
理装置の照明用光源としては実用的ではない。

〔考案の目的〕

本考案は以上の如き事情に基いてなされたもの
であつて、その目的は、原稿照明用の白熱電球の
使用寿命を短くすることなく光リツプルを小さく
抑制することができ、高速で正確に読み取ること
ができるデジタル画像処理装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、原稿照明用の白熱電球と、当該白熱
電球を点灯する点灯回路と、前記白熱電球により
照明された原稿の画像情報を読み取るイメージセ
ンサーとを具えてなるデジタル画像処理装置にお
いて、前記点灯回路は、前記白熱電球に至る電源
ラインに介挿された、当該白熱電球の点灯を0.3k
Hz以上の周波数でオン・オフ制御するスイツチン
グ素子と、前記白熱電球の点灯電圧を検出して前
記スイツチング素子をパルス幅制御し、前記白熱
電球の点灯電圧を一定化する制御回路とを具え、
前記制御回路は、前記白熱電球の両端に接続され
た当該白熱電球の点灯電圧を検出する電圧検出用
抵抗と、この電圧検出用抵抗による検出電圧を擬
似実効値に変換する擬似実効値変換回路と、この
擬似実効値変換回路よりの擬似実効値を基準電圧
と比較して差を打ち消す出力を発生するコンパレ
ータと、このコンパレータよりの出力に基いて前
記スイツチング素子のパルス幅を変化させるパル
ス幅変調回路とを有してなり、前記擬似実効値変
換回路は、電圧検出用抵抗よりの検出電圧を受け
る第１の整流用ダイオードと、この第１の整流用
ダイオードに電流制限用抵抗を介して接続された
第２の整流用ダイオードと、この第２の整流用ダ
イオードの出力端に接続された、抵抗とコンデン
サとよりなる平滑回路と、この平滑回路の出力を
前記第２の整流用ダイオードに帰還させる帰還抵
抗とを有してなることを特徴とする。

〔考案の作用効果〕

本考案によれば、原稿照明用の白熱電球の点灯
を、制御回路により駆動されるスイツチング素子
により0.3kHz以上の周波数でオン・オフ制御する
ので、フイラメントの熱慣性によりオン・オフ制
御特性が追従しなくなり、その結果、A4判の短
辺方向の１ラインを読み取る0.1〜1msec程度の
時間内においては、擬似的に光出力が一定化され
るようになり光リツプルが大幅に減少する。実際
に当該光リツプルを１％以内に小さくすることが
可能である。

しかも、白熱電球の点灯を0.3kHz以上の周波数
でオン・オフ制御するので、白熱電球のフイラメ
ントにノツチング現象が発生せず、従つて白熱電
球の使用寿命が短くなることが防止される。

そして、制御回路においては、白熱電球の両端
に接続された電圧検出用抵抗による検出電圧を擬
似実効値に変換する擬似実効値変換回路を設けた
ので、白熱電球の光出力状態に厳密に対応する電
圧検出用抵抗による検出で電圧に基づいて、白熱
電球の光出力が上記0.1〜1msec程度の読み取り
時間内において高い精度で一定化されるようスイ
ツチング素子のパルス幅を変化させてオン・オフ
制御することができ、フイードバツク制御を良好
に行なうことができる。

また、擬似実効値変換回路は、ダイオードと、
抵抗と、コンデンサとを組合せて構成されている
ので、安価で、簡単な構成とすることができる。

結局、本考案によれば、原稿照明用の白熱電球
の使用寿命を短くすることなく光リツプルを小さ
く抑制することができ、高速で正確に読み取るこ
とができるデジタル画像処理装置を得ることがで
きる。

〔考案の具体的構成〕

以下、本考案の構成を具体的に説明する。

本考案においては、原稿照明用の白熱電球と、
当該白熱電球を点灯する点灯回路と、白熱電球に
より照明された原稿の画像情報を読み取るイメー
ジセンサーとを用いてデジタル画像処理装置を構
成する。

点灯回路の一例を第１図に示す。同図におい
て、１０は白熱電球、３０はスイツチング素子、
４０は制御回路である。

スイツチング素子３０は、白熱電球１０に至る
電源ラインに介挿され、当該白熱電球１０の点灯
を0.3kHz以上の周波数でオン・オフ制御するもの
であり、例えば電界効果トランジスタ（FET）
等を用いることができる。

制御回路４０は、白熱電球１０の点灯電圧を検
出してスイツチング素子３０をパルス幅制御し、
白熱電球１０の点灯電圧を一定化するものであ
り、白熱電球１０の点灯電圧を検出するために当
該白熱電球１０の両端に接続された電圧検出用抵
抗４１および４５と、この電圧検出用抵抗４１お
よび４５による検出電圧を擬似実効値に変換する
擬似実効値変換回路４２と、この擬似実効値変換
回路４２よりの擬似実効値を基準電圧と比較して
差を打ち消す出力を発生するコンパレータ４３
と、このコンパレータ４３よりの出力に基いてス
イツチング素子３０のパルス幅を変化させるパル
ス幅変調回路４４とを有してなる。

擬似実効値変換回路４２は、電圧検出用抵抗４
１および４５よりの検出電圧を受ける第１の整流
用ダイオード５１と、この第１の整流用ダイオー
ド５１に電流制限用抵抗５２を介して接続された
第２の整流用ダイオード５３と、この第２の整流
用ダイオード５３の出力端５４に接続された、抵
抗５５とコンデンサ５６，５７とよりなる平滑回
路と、この平滑回路の出力を第２の整流用ダイオ
ード５３に帰還させる帰還抵抗５９とを有してな
る。６０は擬似実効値取出し用可変抵抗、６１は
バランス用抵抗、６３はフオトカプラーである。

この擬似実効値変換回路４２においては、抵抗
と、ダイオードと、コンデンサとよりなる安価で
簡単な構成でありながら、特に帰還抵抗５９が設
けられているため、電圧検出用抵抗４１および４
５よりのパルス状の検出電圧が、擬似実効値取出
し用可変抵抗６０において高い精度で実効値に対
応した電圧値に変換され、また時間遅れの問題も
生ずることがないので応答性がきわめて良好であ
る。

実際に、第２図に示すように、上記擬似実効値
変換回路４２によれば、実測値（破線Ａで示す）
が、実効値の理論地（実線Ｂで示す）にきわめて
よく一致していることが確認できている。なお、
実線Ｃは検出電圧の平均値である。これに対し
て、帰還抵抗５９を省いた場合には、実測値（破
線Ｄで示す）が実効値の理論値から大きくずれて
いる。

以上のようにして擬似実効値に変換された電圧
値が、コンパレータ４３に入力される。このコン
パレータ４３は、例えば基準電圧源が内蔵された
可変シヤントレギユレーターよりなり、その入力
電圧が基準電圧源によつて設定された電圧レベル
を超えると、可変シヤントレギユレーターのアノ
ードＡとカソードＫ間が急激に導通し、これによ
りフオトカプラー６３が作動して、パルス幅変調
回路４４のコンパレータ７３にハイレベルの信号
が伝達される。このハイレベルの信号を受けたパ
ルス幅変調回路４４の動作によりスイツチング素
子３０の発振動作が停止される。なお、可変シヤ
ントレギユレーターへの入力電圧は、擬似実効値
取出し用可変抵抗６０の抵抗値を変更することに
より、容易に可変調整することができる。また、
この例においては、フオトカプラー６３によつて
電圧検出系統と制御系統とを分離しているので、
信号の回り込みを有効に防止することができる。

パルス幅変調回路４４においては、上記擬似実
効値に変換された電圧値と、基準電圧源７２とオ
シレータ７１と抵抗とコンデンサとにより形成さ
れた周波数が0.3kHz以上の鋸歯状の基準電圧とが
コンパレータ７３により比較され、いわば両者の
差を打ち消すようなパルス状の出力が発生され
る。このパルス状の出力によつて、スイツチング
素子３０のパルス幅が制御される。従つて、白熱
電球１０は、このように制御されたパルス幅でオ
ン・オフ制御されることとなり、その結果白熱電
球１０の点灯電圧（実効値）が一定化される。

このように、白熱電球１０においては、0.3kHz
以上の周波数でオン・オフ制御されてパルス点灯
されるうえ、パルス幅が制御されてパルス点灯電
圧（実効値）が一定化されるので、フイラメント
の熱慣性によりオン・オフ制御特性が追従しなく
なり、その結果、イメージセンサーがA4判の短
辺方向の１ラインを読み取る0.1〜1msec程度の
時間内においては、擬似的に光出力が一定化され
るようになり光リツプルが大幅に減少する。実際
に当該光リツプルを１％以内に小さくすることが
可能である。

白熱電球１０の点灯を0.3kHz以上の周波数でオ
ン・オフ制御してパルス点灯するので、白熱電球
１０のフイラメントにノツチング現象が発生せ
ず、従つて白熱電球１０の使用寿命が短くなるこ
とが防止され、所期の性能が長期間安定に得られ
る。

制御回路４０においては、白熱電球１０の点灯
電圧を検出する電圧検出用抵抗４１および４５を
白熱電球１０の両端に接続し、この電圧検出用抵
抗４１および４５による検出電圧を擬似実効値に
変換する擬似実効値変換回路４２を設けたので、
電圧検出用抵抗４１および４５による検出電圧は
白熱電球の光出力状態に厳密に対応したものとな
り、この検出電圧に基づいて、白熱電球１０の光
出力が上記0.1〜1msec程度の読み取り時間内に
おいて高い精度で一定化されるようスイツチング
素子３０のパルス幅を変化させてオン・オフ制御
することができ、フイードバツク制御を良好に行
なうことができる。

擬似実効値変換回路４２が、ダイオードと、抵
抗と、コンデンサとを組合せた簡単な構成のもの
であるので、きわめて安価に製造することができ
る。

結局、上記構成の装置によれば、原稿照明用の
白熱電球１０の使用寿命を短くすることなく光リ
ツプルを小さく抑制することができ、高速で正確
に読み取ることができるデジタル画像処理装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は点灯回路の一例を示す説明図、第２図
は擬似実効値変換回路の実測値と理論値とを比較
して示す曲線図である。 １０……白熱電球、３０……スイツチング素
子、４０……制御回路、４１，４５……電圧検出
用抵抗、４２……擬似実効値変換回路、４３……
コンパレータ、４４……パルス幅変調回路、５２
……電流制限用抵抗、５１，５３……整流用ダイ
オード、５５……抵抗、５６，５７……コンデン
サ、５９……帰還抵抗、６０……擬似実効値取出
し用可変抵抗、６１……バランス抵抗、６３……
フオトカプラー、７１……オシレータ、７２……
基準電圧源、７３……コンパレータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 原稿照明用の白熱電球と、当該白熱電球を点灯
   する点灯回路と、前記白熱電球により照明された
   原稿の画像情報を読み取るイメージセンサーとを
   具えてなるデジタル画像処理装置において、 前記点灯回路は、前記白熱電球に至る電源ライ
   ンに介挿された、当該白熱電球の点灯を0.3kHz以
   上の周波数でオン・オフ制御するスイツチング素
   子と、前記白熱電球の点灯電圧を検出して前記ス
   イツチング素子をパルス幅制御し、前記白熱電球
   の点灯電圧を一定化する制御回路とを具え、 前記制御回路は、前記白熱電球の両端に接続さ
   れた当該白熱電球の点灯電圧を検出する電圧検出
   用抵抗と、この電圧検出用抵抗による検出電圧を
   擬似実効値に変換する擬似実効値変換回路と、こ
   の擬似実効値変換回路よりの擬似実効値を基準電
   圧と比較して差を打ち消す出力を発生するコンパ
   レータと、このコンパレータよりの出力に基いて
   前記スイツチング素子のパルス幅を変化させるパ
   ルス幅変調回路とを有してなり、 前記擬似実効値変換回路は、電圧検出用抵抗よ
   りの検出電圧を受ける第１の整流用ダイオード
   と、この第１の整流用ダイオードに電流制限用抵
   抗を介して接続された第２の整流用ダイオード
   と、この第２の整流用ダイオードの出力端に接続
   された、抵抗とコンデンサとよりなる平滑回路
   と、この平滑回路の出力を前記第２の整流用ダイ
   オードに帰還させる帰還抵抗とを有してなること
   を特徴とするデジタル画像処理装置。