JPH06178044A - 密着型イメージセンサ及びその画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチチップ方式を採用することなく、低コ
ストで素子間の特性のばらつきが比較的小さいラインセ
ンサを使用し、しかもセンサ部の照度を上げるととも
に、焦点深度をより深くすることができるようにする。 【構成】 光源から出射されて原稿面３で反射した反射
光を集束させる光学レンズ２が所定のピッチで並列的に
配置された光学レンズ系１と、各光学レンズ２に対応し
た複数のブロック群に分割され、この各ブロック群で各
光学レンズ２によって形成された逆像に基づく入射光量
の変化を検出する多数の受光素子５からなるラインセン
サ６とを備え、各ブロック群毎の逆像に基づく入射光量
の変化を検出し、この検出信号を各ブロック群毎に逆転
させて原稿に対応したシリアル信号を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密着型イメージセンサ
及びその画像処理方法に関し、特にデジタル複写機及び
ファクシミリ等の画像読み取り装置として使用して最適
な密着型イメージセンサ及びその画像処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】密着型イメージセンサは、１対１の等倍
光学系を用い、原稿に密着して画像原稿を読み取るよう
にしたものであり、縮小光学系を必要とするイメージセ
ンサンと比較して １） 光軸合わせにそれ程の高い精度が要求されない ２） 光路長を大幅に短縮できる などの特徴があり、トータルとして非常に薄型コンパク
トなファクシミリやイメージスキャナ等のシステムを実
現できるとともに、面倒な光学系の調整を省くことがで
きるものとして注目を浴びている。

【０００３】しかも、デジタル複写機、ファクシミリ等
の小形化・低価格化に伴い、これらに組み込まれる密着
型イメージセンサにおいても、より一層のコンパクト化
及び低価格化が求められている。

【０００４】従来、上記密着型イメージセンサは、一般
に長尺状のケーシングの内部に、光源としての複数のＬ
ＥＤが配置されたＬＥＤアレイユニットと、ロッドレン
ズを並列的に隙間なく直線状に敷き並べたロッドレンズ
アレイユニットと、表面に多数の受光素子を直線状に配
置したラインセンサを備えた光電変換ユニットとを収納
するとともに、前記ケーシングの前記ＬＥＤアレイユニ
ットとロッドレンズアレイユニットに囲まれた開口部を
透明なガラス板からなる蓋体で覆うことによって構成さ
れていた。そして、ＬＥＤで発光した光が、透明なガラ
ス板上に載置された原稿面で反射し、この反射光が各ロ
ッドレンズに入射した後、ラインセンサ上に焦光して、
電気信号に変換されるようになされていた。

【０００５】ここに、前記ラインセンサには、各ロッド
レンズを通過した反射光によって、原稿と同じ向きで同
じ大きさの正像が形成され、この正像に基づく入射光量
の変化を検出するようなされていた。

【０００６】また、長手方向に一定間隔を隔てて一列に
配置したイメージセンサチップと、原稿面と画像焦点と
の間に、上記各イメージセンサチップと対向する複数の
レンズ要素を有する光学レンズ系を配置し、画像からの
反射光をイメージセンサチップに集束させて画像情報の
読み取りを行うようにしたものも開発されている（例え
ば実開平２−８４４６９号公報等参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ロ
ッドレンズアレイユニットを用いた従来例にあっては、
ロッドレンズの焦点深度およびラインセンサ部における
照度には一定の限度があるのが現状であった。

【０００８】現在、焦点深度がロッドレンズよりも深い
光学レンズ系を用いると同時にラインセンサ部における
照度が高く、したがってロッドレンズアレイユニットを
用いた従来例よりもより一層コンパクトで高速度で読み
取り可能な密着型イメージセンサが望まれている。

【０００９】また、前記多数のイメージセンサチップを
一列に配置した、いわゆるマルチチップ方式を採用した
ものにあっては、チップ間でのセンサ特性のばらつきが
大きいばかりでなく、多数のセンサチップを高精度に連
結する必要があって、センサチップコストと実装コスト
がかなり高価になってしまう。

【００１０】本発明は上記に鑑み、マルチチップ方式を
採用することなく、低コストで素子間の特性のばらつき
が比較的小さいラインセンサを使用し、しかもセンサ部
の照度を上げるとともに、焦点深度をより深くすること
ができ、さらに位置決めを容易に行うことができるよう
にしたものを提供することを目的とする。

【００１１】

【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、光源から出
射されて原稿面で反射した反射光を集束させる光学レン
ズが所定のピッチで並列的に配置された光学レンズ系
と、前記各光学レンズに対応した複数のブロック群に分
割され、この各ブロック群で前記各光学レンズによって
形成された逆像に基づく入射光量の変化を検出する多数
の受光素子からなるラインセンサと、前記各ブロック群
の各ブロックに含まれる受光素子の個数に対応した複数
の平行配線が備えられ、この平行配線の一本と前記各ブ
ロックの１つの受光素子とを個々に短絡させたマトリク
ス配線と、前記各ブロック毎に設けられた入力端子に接
続されて各受光素子の駆動順序を制御する入力回路と、
前記各平行配線のうちの１本に短絡させた出力端子に接
続されてシリアル信号を得る出力回路とを備えたことを
特徴とするものである。

【００１２】ここに、前記各光学レンズの倍率を、例え
ば０．９〜０．６程度に設定することができる。また、
密着型イメージセンサの画像処理方法は、光源から出射
されて原稿面で反射した反射光により複数の光学レンズ
を介して各光学レンズ毎の逆像を形成し、この逆像を複
数の受光素子からなり前記各光学レンズに対応して複数
に分割されたラインセンサの各ブロック群毎に結像させ
て該逆像に基づく入射光量の変化を検出し、この検出信
号を各ブロック群毎に逆転させて原稿に対応したシリア
ル信号を得るようにしたものである。

【００１３】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、同一向
き（正像）で同一大きさの結像となるロッドレンズを使
用することなく、逆向き（逆像）で縮小倍率の結像とな
る光学レンズを使用することにより、センサ部の照度を
上げるとともに、焦点深度をより深くすることができ
る。しかも、ラインセンサを使用し、前記各光学レンズ
によって形成された複数の逆像をラインセンサの各ブロ
ック群毎に結像させて該逆像に基づく入射光量の変化を
検出し、この検出信号を各ブロック群毎に逆転させるこ
とにより、原稿に対応したシリアル信号を得ることがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。この実施例は、例えば８素子／ｍｍ（１２５ｍピ
ッチ）のＡ４センサに適用した例を示すものである。す
なわち、Ａ４判サイズの用紙の場合、通常読み取り長さ
が２１６ｍｍであるので、合計１７２８（２１６÷０．
１２５＝１７２８）個の受光素子が必要となる。そこ
で、１７２８個の受光素子を有するラインセンサを使用
し、１６個の受光素子で１つのブロック（合計１０８ブ
ロック）を、６個のブロックで１つのブロック群（合計
１８ブロック群）をそれぞれ構成し、この各ブロック群
に対応する合計１８個の光学レンズを備えた例を示すも
のである。

【００１５】図１において、符番１は光学レンズ系で、
この光学レンズ系１は、合計１８個の光学レンズ２を所
定のピッチで並列的に、すなわち各光学レンズ２の光軸
を平行にした状態で配置することによって構成されてい
る。

【００１６】この各光学レンズ２は、ＬＥＤ等の光源
（図示せず）から出射されて原稿面３で反射した反射光
４を集束させるためのものであり、例えばＰＭＭＡ，ポ
リカーボネート，ポリアリレート等の通常のプラスチッ
クレンズ材料から造られている。また、光学レンズ２の
倍率は、例えば０．９〜０．６に設定されている。

【００１７】すなわち、原稿面３に描かれた画像は、こ
の反射光が光学レンズ２を通過することによって逆向き
の結像（逆像）となり、しかも光学レンズ２の倍率で縮
小されるようなされている。例えば、同図に示すよう
に、長さａで左向きの原稿面３上の矢印Ａは、長さｂ
（＝０．９〜０．６ａ）で右向きの矢印Ｂとなって結像
される。

【００１８】このように、光学レンズ２を使用すること
により、ロッドレンズに比べてセンサ部の照度を上げる
とともに、焦点深度をより深くすることができる。一
方、８素子／ｍｍのＡ４センサに対応した合計１７２８
個の受光素子５を備えたラインセンサ６が前記光学レン
ズ系１に対向して平行に配置され、このラインセンサ６
上に前記原稿面３で反射され各光学レンズ２を通過した
反射光４が集束される。このラインセンサ６は、前記光
学レンズ２の数に対応した合計１８のブロック群に分割
され、この各ブロック群毎に各光学レンズ２による逆像
が形成される。

【００１９】すなわち、原稿面３は、１８個の光学レン
ズ２によって１８の領域に区分され、この各領域におけ
る画像がラインセンサ６の各ブロック群に対応するよう
なされている。

【００２０】このように、各光学レンズ２による逆像が
ラインセンサ６の各ブロック群毎に形成されるようにラ
インセンサ６の位置決めを行うことにより、ラインセン
サ６の光学レンズ系１に対する位置決めを容易にするこ
とができる。

【００２１】前記受光素子５は、図２に示すように、例
えば光起電力型受光方式を採用したアルモファス・シリ
コン・ピン・フォトダイオードによって構成され、この
各受光素子（アルモファス・シリコン・ピン・フォトダ
イオード）５には、ストローク防止用のアナノグスイッ
チとして、アルモファス・シリコン・ピン・ブロッキン
グダイオード７が逆向きに直列で接続されている。この
ブロッキングダイオード７は、光感度を持たないよう電
極により遮光されている。

【００２２】そして、１６個の受光素子５毎に１つのブ
ロック（合計１０８ブロック）が、６個のブロック毎に
１つのブロック群（合計１８ブロック群）がそれぞれ形
成されている。つまり、１つのブロック群には、６ブロ
ック９６個の受光素子５が含まれていることになる。

【００２３】前記受光素子６のアノード側には、各ブロ
ックに含まれる受光素子６の数、すなわち１６本の平行
配線８を備え、この平行配線８のうちの１本と各ブロッ
クの受光素子６の１つとをそのアノード側で個々に順次
短絡させたマトリクス配線９が配置されている。

【００２４】一方、各ブロックに含まれる受光素子５
は、図３に示すように、そのブロッキングダイオード７
のアノード側で、各受光素子５の駆動の順序を制御する
入力回路としてのドライバＩＣ１０の同一の入力端子１
０ａに個々に接続されている。つまり、この入力端子１
０ａは、ブロックの数と同数（１０８個）備えられてい
る。

【００２５】前記マトリクス配線９の各平行配線８は、
シリアル信号を得る出力回路としての信号処理ＩＣ１１
の前記平行配線８と同数（１６個）の各出力端子１０ａ
の１つに個々に接続されている。

【００２６】次に、上記実施例の動作について説明す
る。なお、この動作の説明において、ブロック群を左端
から順次第１ブロック群、第２ブロック群…第１８ブロ
ック群、各ブロック群内における各ブロックを左端から
順次第１ブロック、第２ブロック…第６ブロック、各ブ
ロックに含まれる受光素子５を左端から順次第１素子、
第２素子…第１６素子として、左側から右側に向かって
読み取ることにする。

【００２７】前述のように、ラインセンサ６には、各ブ
ロック群毎に各光学レンズ２によって形成された逆像が
結像され、このまま例えば最左端に位置する受光素子５
から最右端に位置する受光素子５に向かって順次読み取
ると、各ブロック群毎に逆転した画像が得られることに
なる。

【００２８】すなわち、ブロック群単位では、第１ブロ
ック群から第１８ブロック群に向けて順次読み出すとと
もに、各ブロック群内においては、受光素子５の読み取
りを逆転させる必要がある。つまり、各ブロック群内に
おいては、第６ブロックの第１６素子から第１ブロック
の第１素子に向けて順次読み取る必要がある。

【００２９】そこで、本実施例では、次のような駆動を
行っている。先ず、第１ブロック群における読み取りに
おいては、ドライバＩＣ１０の入力端子１０ａによっ
て、この第６ブロックにスイッチングパルスを入力す
る。この時、スイッチングパルスが第１６素子から第１
素子に向けて順次入力するようにしておくことにより、
第６ブロックにおける逆方向の読取りを行う。次に、第
１ブロック群の第５ブロックから第１ブロックに向けて
順次ドライバＩＣ１０の入力端子１０ａによってスイッ
チングパルスを入力し、かつ上記のようにスイッチング
パルスが第１６素子から第１素子に向けて順次入力する
ようにしておくことにより、第１ブロック群内における
逆方向の読取りを行う。

【００３０】そして、第２ブロック群、第３ブロック群
…第１８ブロック群と順次同様な動作を行うことによ
り、各ブロック群単位で逆像を逆転させて、信号処理回
路１１で原稿に対応したシリアル信号を得る。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
逆向きで縮小倍率の結像となる光学レンズを使用するこ
とにより、ロッドレンズを使用した場合に比べてライン
センサ部の照度を上げるとともに、焦点深度をより深く
することができる。しかも、ラインセンサの光学レンズ
に対する位置決めを容易となして、この組み込みの便を
図ることができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】同じく、受光素子とマトリクス配線との関係を
示す平面図である。

【図３】同じく、画像処理回路の全体概要図である。

【符号の説明】

１ 光学レンズ系 ２ 光学レンズ ３ 原稿面 ５ 受光素子（フォトダイオード） ６ ラインセンサ ７ ブロッキングダイオード ８ 平行配線 ９ マトリクス配線 １０ ドライバＩＣ（入力回路） １０ａ 入力端子 １１ 信号処理ＩＣ（出力回路） １１ａ 出力端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射されて原稿面で反射した反
   射光を集束させる光学レンズが所定のピッチで並列的に
   配置された光学レンズ系と、 前記各光学レンズに対応した複数のブロック群に分割さ
   れ、この各ブロック群で前記各光学レンズによって形成
   された逆像に基づく入射光量の変化を検出する多数の受
   光素子からなるラインセンサと、 前記各ブロック群の各ブロックに含まれる受光素子の個
   数に対応した複数の平行配線が備えられ、この平行配線
   の一本と前記各ブロックの１つの受光素子とを個々に短
   絡させたマトリクス配線と、 前記各ブロック毎に設けられた入力端子に接続されて各
   受光素子の駆動順序を制御する入力回路と、 前記各平行配線のうちの１本に短絡させた出力端子に接
   続されてシリアル信号を得る出力回路と、 を備えたことを特徴とする密着型イメージセンサ。
2. 【請求項２】 前記各光学レンズの倍率が０．９〜０．
   ６に設定されていることを特徴とする請求項１記載の密
   着型イメージセンサ。
3. 【請求項３】 光源から出射されて原稿面で反射した反
   射光により複数の光学レンズを介して各光学レンズ毎の
   逆像を形成し、この逆像を複数の受光素子からなり前記
   各光学レンズに対応して複数に分割されたラインセンサ
   の各ブロック群毎に結像させて該逆像に基づく入射光量
   の変化を検出し、この検出信号を各ブロック群毎に逆転
   させて原稿に対応したシリアル信号を得ることを特徴と
   する密着型イメージセンサの画像処理方法。