JPH10164324A

JPH10164324A - 画像読み取り方法

Info

Publication number: JPH10164324A
Application number: JP8313513A
Authority: JP
Inventors: Eiichiro Tanaka; 栄一郎田中; Takahiko Murata; 隆彦村田; Tetsuro Nakamura; 哲朗中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】安価なイメージセンサを用い、しかも高速な
読み取りが可能な画像読み取り方法を提供する。【解決手段】光源５７を点灯させた状態で原稿５１か
らイメージセンサ５３への入射光情報を光電変換し、光
電変換によってイメージセンサ５３に蓄積された蓄積電
荷を走査しながら読み取って明時画像信号として出力す
る明サイクルと、光源５７を消灯させた状態で原稿５１
からイメージセンサ５３への入射光情報をイメージセン
サ５３で光電変換し、光電変換によってイメージセンサ
５３に蓄積された蓄積電荷を走査しながら読み取って暗
時画像信号として出力する暗サイクルとを繰り返し実行
し、明時画像信号と暗時画像信号の差に基づいて原稿の
画像情報を読み取る。この際、光源５７を暗サイクルに
おけるイメージセンサ５３の蓄積電荷の読み取りの終了
後のブランキング期間にのみ点灯させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、読み取り対象原稿
を照明する光源の点灯時に得られる明時画像信号と消灯
時に得られる暗時画像信号の差を読み取り対象原稿の画
像情報を読み取る画像読み取り方法に関し、特に照明の
仕方を工夫して原稿読み取り速度を向上させることがで
きる画像読み取り方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像読み取り装置は、ファクシミ
リ、複写機、スキャナやハンディスキャナ等の読み取り
装置として広く使用されており、また、用途の多様化の
ため携帯型や特開平８−１０７４９５号公報のように表
示装置と画像読み取り装置を一体化したものも提案され
ている。

【０００３】この種の画像読み取り装置には、外部光の
影響を除去し、精度の高い画像情報を入力するため、読
み取り対象原稿を照明する光源の点灯／消灯を１ライン
毎に繰り返し、読み取り対象原稿の同一読み取りライン
について光源の点灯時の明時画像信号と光源の消灯時の
暗時画像信号とを読み取り、両者の差を取ることが提案
されている。

【０００４】図７には、センサ駆動手段に取り付けられ
た画像読み取り装置を概略的に示している。図７におい
て、センサ駆動手段２３に取り付けられた画像読み取り
装置２０は、長尺のイメージセンサ２１Ａとセルファッ
クレンズ（正立等倍ロッドレンズアレイ）２１Ｂと、点
灯／消灯を制御できるライン光源２２とから構成され
る。

【０００５】そして、読み取り対象原稿等が位置する入
力面２６からの反射光を一列の線状受光素子列を持った
イメージセンサ２１Ｂを用い、走査制御手段２５により
センサ駆動手段２３を制御して画像読み取り装置２０を
縦方向に走査しながら検出することにより入力面２６上
の情報を入力面２６の１ライン毎に順次読み取る。この
際、入力面２６の各ラインについて、光源の点灯時と消
灯時の合わせて２回情報を読み取ることになる。

【０００６】イメージセンサ２１Ｂで読み取った情報は
読み取り制御手段２４により加工される。この場合、ラ
イン光源２２の点灯時の明時画像信号と消灯時の暗時画
像信号の差が背景光除去手段２４ａより出力されること
になり、この差の信号が光源の照明にのみ基づく画像信
号となる。ここで、イメージセンサ２１Ｂとしては、Ｃ
ＣＤやＢｉＣＭＯＳプロセスによって作成されるＢＡＳ
ＩＳ (Base-Stored Image Sensor；テレビジョン学会
誌、Vol.47、PP.1177)を用いることにより高速に読み取
ることができる。これらは、フォトダイオードやフォト
トランジスタで光情報を電荷に変換した後、一括して転
送段に電荷を送ることにより、電荷の転送中にイメージ
センサのフォトダイオードやフォトトランジスタに画像
情報を光入力しても、転送段への電荷転送時間は短くす
ることができるため、各画素毎の蓄積時間が異なること
はない。なお、蓄積時間はある時間間隔（明時信号、暗
時信号の信号電荷）を積分ないし蓄積するときの時間を
いう。

【０００７】しかしながら、これらの素子は高価である
ため、白黒用イメージセンサの多くは、フォトダイオー
ドやフォトトランジスタを一次元に配列し、画像情報に
より光電変換された蓄積電荷をシフトレジスタによって
共通信号ラインに順次出力するイメージセンサが用いら
れている。このようなイメージセンサはＣＭＯＳプロセ
スやバイポーラプロセスによって作成される。

【０００８】フォトダイオードをＣＭＯＳシフトレジス
タで走査する例は特開平７−２４５５３３号公報に開示
され、バイポーラフォトトランジスタをサイリスタシフ
トレジスタで走査する例は米国特許第４，８４５，５６
７号明細書に開示され、バイポーラフォトダイオードを
ＣＭＯＳシフトレジスタで走査する例は特開平１−１９
８１８３号公報に開示されている。

【０００９】これら後者のセンサチップは、安価で容易
に作成できることから、長尺のセンサを必要とする密着
型イメージセンサにとって有利であり、上記の携帯型や
表示装置と入力装置を一体化した画像読み取り装置に用
いることにより低価格化が期待できる。図８には、上記
の安価なイメージセンサを用いて画像を読み取る場合の
タイミング図を示す。図８において、（ａ）は１ライン
分の画像情報の読み取り開始を指令するスタート信号Ｓ
ｔを示し、（ｂ）はスタート信号Ｓｔに応答してイメー
ジセンサから出力される第１ビットから第ｎビットまで
の画像信号を示し、（ｃ）は光源の点灯／消灯状態を示
している。

【００１０】図８の場合は、１番目のスタート信号Ｓｔ
の発生時から２番目のスタート信号Ｓｔの発生に応答し
て第１ビットから第ｎビットまでの画像信号が全て出力
され終わった後まで、略２サイクル間光源を点灯させ、
そのつぎの２サイクル間は光源を消灯させ、２番目のス
タート信号Ｓｔに応答してイメージセンサから出力され
る第１ビットから第ｎビットまでの画像信号を明時画像
信号とし、４番目のスタート信号Ｓｔに応答してイメー
ジセンサから出力される第１ビットから第ｎビットまで
の画像信号を暗時画像信号としている。このように、略
２サイクル間光源を点灯させることによって、第１ビッ
トの画素に対応した受光素子も、第ｎビットの画素に対
応した受光素子も同じ時間だけ光が照射されることにな
り、画素による照射時間の違いを無くすことができる。
なお、図８（ｂ）において、Ｔ₁は第１ビットの画素に
対応した受光素子への照射時間（蓄積時間）を示し、Ｔ
_nは第ｎビットの画素に対応した受光素子への照射時間
（蓄積時間）を示す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＣＤ
やＢＡＳＩＳのようなフォトダイオードに光電変換され
蓄積された電荷を一括して読み出す方法と異なり、光電
変換され蓄積された電荷直接順次読み出す方法では、読
み出しが完了すると同時に電荷蓄積が始まるため、蓄積
および読み出し期間毎に光源の点灯／消灯を切り換えた
場合、各画素には蓄積時間の異なった信号が蓄積され
る。

【００１２】このため、図８のように、光源を点灯から
消灯へ、あるいは消灯から点灯へ切り換える以前に同一
ラインを２回走査し、前の回の画像信号を捨てることが
必要である。図８では、（ａ）のスタート信号Ｓｔを受
けて（ｂ）の明時画像信号が第１ビットから第ｎビット
までを１ライン分として出力される。このとき、各ビッ
トの蓄積時間は、第１ビットは期間Ｔ₁、最終ビットの
第ｎビットは期間Ｔ_nである。このため、照明光源は、
２ライン間照明する必要がある。そして、（ｃ）に示さ
れる照明期間の内、１番目のスタートＳｔに対応したラ
インの画像信号を捨て、２番目のスタート信号Ｓｔに対
応したラインの画像信号のみを取り出すことが必要であ
る。また、消灯時にも３番目のスタートＳｔからの一定
期間と４番目のスタート信号Ｓｔのからの一定期間、そ
れぞれ画像信号を読み出し、３番目のスタート信号Ｓｔ
に対応したラインの画像信号を捨て、４番目のスタート
信号Ｓｔのラインの画像信号を消灯信号として取り出す
ことが必要である。

【００１３】このように、従来方法では、同一ラインに
ついて４回画像信号を読み取ることが必要となるため、
読み取り速度が著しく遅くなる欠点がある。本発明は上
記問題点に鑑み、安価なイメージセンサを用いることが
でき、しかも外乱光（背景光）の除去が必要な携帯型画
像入力装置においても高速な読み取りが可能な画像読み
取り方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の画像読み取り方
法は、読み取り対象原稿を照明する光源を点灯させた状
態で読み取り対象原稿からイメージセンサへの入射光情
報をイメージセンサで光電変換し、光電変換によってイ
メージセンサに蓄積された蓄積電荷を走査しながら読み
取って明時画像信号として出力する明サイクルと、光源
を消灯させた状態で読み取り対象原稿からイメージセン
サへの入射光情報をイメージセンサで光電変換し、光電
変換によってイメージセンサに蓄積された蓄積電荷を走
査しながら読み取って暗時画像信号として出力する暗サ
イクルとを繰り返し実行し、明時画像信号と暗時画像信
号の差に基づいて読み取り対象原稿の画像情報を読み取
る方法であり、光源を暗サイクルにおけるイメージセン
サの蓄積電荷の読み取りの終了後のブランキング期間に
のみ点灯させる。

【００１５】上記のイメージセンサとしては、例えば以
下の２種類がある。第１は、イメージセンサとして、整
列配置されて入射光情報を光電変換する複数のフォトダ
イオードと、複数のフォトダイオードにそれぞれ設けら
れて複数のフォトダイオードにより光電変換された信号
による蓄積電荷をそれぞれインピーダンス変換する複数
の電流増幅用ＭＯＳ電界効果トランジスタと、複数のフ
ォトダイオードにそれぞれ設けられて複数の電流増幅用
ＭＯＳ電界効果トランジスタの保持電圧を出力させる複
数のアクセス用ＭＯＳ電界効果トランジスタと、複数の
フォトダイオードにそれぞれ設けられて複数のフォトダ
イオードをリセットする複数のリセット用ＭＯＳ電界効
果トランジスタとで構成され、リセット用ＭＯＳ電界効
果トランジスタを介しフォトダイオードの個別電極を一
定の蓄積時間の間隔でリセット電源に断接し、アクセス
用ＭＯＳ電界効果トランジスタを介し走査パルスに従っ
て順次、明時画像信号と暗時画像信号とを共通信号ライ
ンから出力する構成のものを用いる。

【００１６】第２は、イメージセンサとして、整列配置
されて入射光情報を光電変換する複数のフォトトランジ
スタと、複数のフォトトランジスタにそれぞれ設けられ
て複数のフォトトランジスタにより光電変換された信号
による蓄積電荷を電流出力する複数のアクセス用トラン
ジスタと、複数のフォトトランジスタにそれぞれ設けら
れて複数のフォトトランジスタをリセットする複数のリ
セット用トランジスタとで構成され、リセット用トラン
ジスタを介しフォトトランジスタの個別電極を一定の蓄
積時間の間隔でリセット電源に断接し、アクセス用トラ
ンジスタを介し走査パルスに従って順次、明時画像信号
と暗時画像信号とを共通信号ラインから出力する構成の
ものを用いる。

【００１７】この発明によれば、光源を暗サイクルにお
けるイメージセンサの蓄積電荷の読み取りの終了後のブ
ランキング期間にのみ点灯させるので、イメージセンサ
のすべての受光素子に対して、蓄積時間中における光源
点灯時間を同じにすることができ、同一ラインを２回走
査し、前の回の画像信号を捨てるというようなことをし
なくても、各１回走査するだけで、明時映像信号および
暗時映像信号を得ることができる。その結果、安価なイ
メージセンサを用いることができ、しかも外乱光（背景
光）の除去が必要な携帯型画像入力装置においても高速
な読み取りが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のカラ
ー画像読み取り方法について、図面を参照しながら説明
する。図１は本発明の実施の形態におけるカラー画像読
み取り方法において用いるカラー画像読み取り装置の構
成を示す概略図である。図１において、５１は読み取り
対象原稿、５２はレンズであり、この例では正立等倍の
ロッドレンズアレイを示しているが、縮小レンズあるい
は縮小レンズレンズアレイでもよい。５３は線状のイメ
ージセンサを示し、基板５４の上に多数個の光電変換素
子５５を整列配置した構造であり、光電変換素子５５の
受光面には合わせてｎ個の受光素子列５６が配置されて
いる。原稿照明手段としては、ＬＥＤアレイ等からなる
ライン光源５７が設けられており、読み取り対象原稿５
１と受光素子列５６の相対位置を走査する手段と同期し
てライン光源５７を点灯／消灯する手段（図示せず）が
設けられている。図１では、矢印Ａが読み取り対象原稿
５１の相対的な移動方向を示している。なお、図１の画
像読み取り装置は、図３に示した画像読み取り装置を概
略的に示したものである。

【００１９】以上のような構成のカラー画像読み取り装
置を用いるカラー画像読み取り方法では、図１に示すよ
うに、読み取り対象原稿５１を照明するライン光源５７
を点灯させた状態で読み取り対象原稿５１からイメージ
センサ５３への入射光情報をイメージセンサ５３で光電
変換し、光電変換によってイメージセンサ５３に蓄積さ
れた蓄積電荷を走査しながら読み取って明時画像信号と
して出力する明サイクルと、ライン光源５７を消灯させ
た状態で読み取り対象原稿５１からイメージセンサ５３
への入射光情報をイメージセンサ５３で光電変換し、光
電変換によってイメージセンサ５３に蓄積された蓄積電
荷を走査しながら読み取って暗時画像信号として出力す
る暗サイクルとを繰り返し実行し、明時画像信号と暗時
画像信号の差に基づいて読み取り対象原稿の画像情報を
読み取る。この際、ライン光源５７を暗サイクルにおけ
るイメージセンサ５３の蓄積電荷の読み取りの終了後の
ブランキング期間にのみ点灯させる。

【００２０】上記のブランキング期間は、通常は、読み
取り後の信号処理時間を確保するために設けられたり、
蓄積時間より読み取り時間を早くすることにより、線走
査によってスタートビットと最終ビットの位置がずれる
こと、すなわち斜め読みすることを少なくするために設
けられている。このようにすると、ライン光源５７を暗
サイクルにおけるイメージセンサ５３の蓄積電荷の読み
取りの終了後のブランキング期間にのみ点灯させるの
で、イメージセンサ５７のすべての受光素子に対して、
蓄積時間内の光源点灯時間を同じにすることができ、同
一ラインを２回走査し、前の回の画像信号を捨てるとい
うようなことをしなくても、各１回走査するだけで、明
時映像信号および暗時映像信号を得ることができる。そ
の結果、安価なイメージセンサを用いることができ、し
かも外乱光（背景光）の除去が必要な携帯型画像入力装
置においても高速な読み取りが可能となる。

【００２１】図２には、この発明の実施の形態におい
て、フォトダイオードやフォトトランジスタを一次元に
配列し、画像情報により光電変換された蓄積電荷をシフ
トレジスタによって共通信号ラインに順次出力するよう
な、安価なイメージセンサを用いて画像を読み取る場合
のタイミング図を示す。図２において、（ａ）は１ライ
ン分の画像情報の読み取り開始を指令するスタート信号
Ｓｔを示し、１番目および３番目のスタート信号Ｓｔの
後の期間は暗サイクルであり、２番目および４番目のス
タート信号Ｓｔの後の期間は明サイクルである。（ｂ）
は各スタート信号Ｓｔに応答してイメージセンサ５３か
ら出力される第１ビットから第ｎビットまでの画像信号
を示し、暗サイクルにおける暗時画像信号は照明がない
分だけレベルが低くなっており、明サイクルにおける明
時画像信号は照明がある分だけレベルが高くなってお
り、両者の差をとれば、照明のみ（背景光は含まない）
による画像信号となる。（ｃ）は光源の点灯／消灯状態
を示しており、暗サイクルにおけるイメージセンサ５３
の蓄積電荷の読み取りの終了後のブランキング期間にの
み点灯させることを示している。なお、光源の点灯／消
灯のタイミングは、スタート信号を受けて所定時間幅の
点灯用タイミングを規定する点灯用タイミングパルスを
発生し、点灯用タイミングパルスの後縁（立ち下がり）
で点灯パルスを発生させ、この点灯パルスの発生期間
中、光源を点灯させる。

【００２２】ここで、図１における光電変換素子５５の
具体例について、以下に説明する。光電変換素子５５に
は、図３に示すバイポーラフォトトランジスタとサイリ
スタシフトレジスタを用いたセンサＩＣや、図５のＣＭ
ＯＳによりフォトトランジスタやシフトレジスタを形成
したセンサＩＣ、あるいは、図５のフォトダイオードに
ＭＯＳ増幅器とＭＯＳシフトレジスタを用いたＩＣ素子
を用いる。

【００２３】まず、図３の光電変換素子について、図４
を参照しながら説明する。図３において、１ａから１１
ａまでのＮＰＮトランジスタのベースとコレクタは１ｂ
から１１ｂまでのＰＮＰトランジスタのコレクタとベー
スにそれぞれ接続され、ＮＰＮトランジスタ１ａ〜１１
ａとＰＮＰトランジスタ１ｂ〜１ｂとで、１１個のサイ
リスタが形成されている。

【００２４】１ｃから１０ｃまでのＮＰＮトランジスタ
は、ＮＰＮトランジスタ１ａ〜１１ａとＰＮＰトランジ
スタ１ｂ〜１ｂとでそれぞれ構成された１１個のサイリ
スタのＯＮ／ＯＦＦを、次段のサイリスタに伝達する中
継トランジスタであり、リセット用トランジスタとして
機能する。２ｅから９ｅまでのＰＮＰトランジスタは上
記サイリスタのＯＮ／ＯＦＦを２ｆから９ｆのフォトト
ランジスタに伝達する電流スイッチの役割を果たす。

【００２５】ＮＰＮトランジスタ１２に図４（ｂ）のス
タート信号ＳＴを入力し、図４（ｃ），（ｄ）のクロッ
ク信号φ１，φ２をＮＰＮトランジスタ１ｃ〜１０ｃと
ＮＰＮトランジスタ１ａ〜１１ａの各エミッタに交互に
入力することによって、サイリスタのＯＮ／ＯＦＦを次
段のサイリスタに伝達する。フォトトランジスタ２ｆ〜
９ｆのエミッタは、偶数番目と奇数番目とを２つの共通
出力ラインで直接出力端子３３，３４より出力するか、
あるいはプリアンプを通して出力端子３５，３６より出
力する。最終段サイリスタの出力端子３２は、次段の光
電変換素子（図示せず）の信号入力端子ＳＩに接続さ
れ、サイリスタのＯＮ／ＯＦＦは次段の光電変換素子に
受け継がれる。

【００２６】ダイオード２ｇから９ｇはフォトトランジ
スタ２ｆ〜９ｆに一定電圧で高速充電するためのもので
ある。図４のタイミング図で、（ａ）の外部クロックＥ
Ｘ−ＣＫから作られたクロック信号φ１，φ２に対し
て、（ｅ）から（ｊ）までの信号Ｑ１からＱ６は第１段
から第６段までのサイリスタのＯＮ／ＯＦＦを示したも
のであり、ハイレベルがオフで、ローレベルがオンを表
す。図４の（ｋ）の信号Ｓｉｇ（１）は奇数番目のフォ
トトランジスタの出力信号を示し、（ｌ）の信号、Ｓｉ
ｇ（２）は偶数番目のフォトトランジスタの出力信号を
示したものである。

【００２７】図３のような光電変換素子を用いて、１２
５μｍピッチに１２８個のフォトトランジスタを１列に
配置した１６ｍｍ長さのセンサＩＣ素子を構成した。こ
のセンサＩＣ素子を基板上に１４チップ継ぎ目なく並べ
接続してイメージセンサとした。このイメージセンサ
は、白色照明で出力電流を積分・増幅後、センサ面照度
で２５Ｖ／ｌｘ・ｓの感度で、Ｓ／Ｎ比が３２ｄＢ以上
あった。このイメージセンサを用い、０．５ＭＨｚの外
部クロックＥＸ−ＣＫで蓄積時間１０ｍｓｅｃで走査し
たとき、従来の読み取り方法では１ラインを読み取るの
に４０ｍｓｅｃかかる。

【００２８】一方、図１および図２に示した本発明の実
施の形態の画像読み取り方法では３．６ｍｓｅｃの読み
出し期間と、読み出し終了後のブランキング期間６．４
ｍｓｅｃの内、５ｍｓｅｃのＬＥＤ点灯期間で、１ライ
ンを合計２０ｍｓｅｃで読み取れる。ただしこの時、点
灯期間が従来例の半分になっているので、光源となるＬ
ＥＤのパルスピーク電流は従来例の２倍の電流を必要と
した。また、読み取り画像は当然ながら外乱光の影響も
なく良好な画像情報を再現できた。

【００２９】ここで用いたフォトダイオードは１列であ
るが、もう一列遮光したフォトトランジスタを作成し、
同時にアクセスし２つの出力信号の差信号をとることに
よって、暗ノイズを低減してプリアンプや外部アンプの
負担を軽減することができる。すなわち、１列のみで
は、アクセス時のスパイクノイズが大きいため、Ｓ／Ｎ
が大きくとれない。そのため、ダミーのフォトトランジ
スタを設けて、暗信号のみを取り出し、明信号−暗信号
の演算を行うことでスパイクノイズを除去できる。その
結果、プリアンプや外部アンプにおいて、ノイズ除去を
行う必要がなくなり、それらの負担を軽減することがで
きる。

【００３０】また、サイリスタによるシフトレジスタを
用いるのみでなく、バイポーラトランジスタを用いた米
国特許第４，５６７，５２９号明細書のデコーダ回路を
用いても同じである。このセンサの場合、ダイナミック
レンジが比較的大きく、一般オフィスで１０００〜３０
００ｌｘ程度の照明光下でも信号が飽和することなく、
外乱光の除去が可能であった。

【００３１】つぎに、同じくフォトダイオードを用いシ
フトレジスタで順次アクセスしながらＭＯＳトランジス
タで電流増幅して画像情報を読み出す図５の光電変換素
子の例について、図６の各パルスおよび出力のタイミン
グチャートを用いて説明する。図５において、この光電
変換素子は、フォトダイオード４０、フォトダイオード
４０の個別電極（アノード）の電圧をゲートに受けて動
作する増幅用ＭＯＳ電界効果トランジスタ４１およびア
クセス用ＭＯＳ電界効果トランジスタ４２およびフォト
ダイオード４０の個別電極を初期電位にもどすリセット
用ＭＯＳ電界効果トランジスタ４３とからなる複数個の
画素４４と、アクセス用ＭＯＳ電界効果トランジスタ４
２のゲートに供給する走査信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…を
発生させる走査回路４５と、各画素のアクセス用ＭＯＳ
電界効果トランジスタ４２のソースを共通に接続してな
る画素信号出力ライン４６と、各画素のフォトダイオー
ド４０に対応したリセット用ＭＯＳ電界効果トランジス
タ４３のソースを共通にして接続してリセット電源４７
に接続するためのリセットライン４８とからなり、ＣＭ
ＯＳプロセスで作られる。

【００３２】なお、走査信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…とフ
ォトダイオード４０のリセットパルスＲＳのＮＡＮＤ信
号がフォトダイオード４０のリセット用ＭＯＳ電界効果
トランジスタのゲートに入力される。内蔵アンプは必要
に応じて形成するが、アンプ部４９ではドライブ用ＭＯ
Ｓ電界効果トランジスタ１、負荷用ＭＯＳ電界効果トラ
ンジスタ２、リセットスイッチ３としてのｐチャンネル
ＭＯＳ電界効果トランジスタ、コンデンサ４およびソー
ス抵抗５から構成されるゲート接地アンプを同一チップ
内に形成してもよい。

【００３３】ここで、上記の光電変換素子の動作と、リ
セット用ＭＯＳ電界効果トランジスタを介しフォトダイ
オードの個別電極を一定の蓄積時間の間隔でリセット電
源に接続することとの関係について説明する。すなわ
ち、ある蓄積時間後の信号を読み出した後、電荷の読み
出し（フォトダイオードに蓄積された電荷に対応する電
圧を電流として読み出す）、その後蓄積電荷をリセット
して初期電圧に戻すことが必要であり、そのために上記
のように、リセット電源に接続している。

【００３４】図６は図５の光電変換素子の動作タイミン
グを示したもので、外部から供給される（ａ）のクロッ
クパルスＣＫおよび（ｂ）のスタートパルスＳＴ、走査
回路４５から出力される（ｃ），（ｄ），（ｅ）の走査
用信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３、（ｆ）のフォトダイオード４
０のリセットパルスＲＳ、画素信号出力ライン４６から
出力されてアンプ部４９に入力される（ｇ）の画素信号
電流Ｉin、およびアンプ部４０から出力される（ｈ）の
画素信号電圧Ｖout をそれぞれ示している。

【００３５】第１画素は走査用信号Ｙ１によってアクセ
スされ、第１画素のフォトダイオード４０は走査用信号
Ｙ１とリセットパルスのＮＡＮＤ信号によってリセット
される。したがって、走査用信号Ｙ１の立ち上がりから
リセットパルスＲＳの立ち上がりの間で画素信号が出力
され、リセットパルスＲＳの立ち下がりから走査用信号
Ｙ１の立ち下がりまでの間で暗信号つまり基準信号Ｉre
f ，Ｖref が出力される。このようにして、画素信号と
基準信号が連続して、走査用信号に応じて出力される。

【００３６】例えば、６２．５μｍ間隔でフォトダイオ
ードを一次元に配列し、２５６画素、１６ｍｍ長さのセ
ンサチップをＣＭＯＳプロセスで作成した。蓄積時間の
間蓄積された画像情報に相当する電荷は、読み出し後に
基準電圧にリセットされることから残像がなく、良好な
光電変換特性を示した。このセンサチップを１４チップ
を接続して、Ａ４サイズのイメージセンサを構成した。
クロック周波数２ＭＨｚ、蓄積時間２．５ｍｓｅｃ、で
２４Ｖ／ｌｘ・ｓの感度でＳ／Ｎ比３５ｄＢ以上を得る
ことができた。

【００３７】このイメージセンサを用いて、従来例の図
８のような走査を行った場合、波長５６５ｎｍのＧａＰ
ＬＥＤ光源を切り換えた時、１ライン走査に１０ｍｓｅ
ｃの読み取り時間が必要となる。これに対し、本願発明
の図２の読み取り方法では、１．８ｍｓｅｃの読み出し
期間と、０．７ｍｓｅｃのブランキング期間（中、０．
５ｍｓｅｃはＬＥＤ点灯期間）とで、２．５ｍｓｅｃ、
１ラインを２回読みしてＬＥＤが点灯しないときの信号
を取り出して両者の差をとるから、２．５ｍｓｅｃ×２
で、１ラインを合計５ｍｓｅｃで読み取れる。また、読
み取り画像は当然ながら外部光の影響もなく良好であっ
た。

【００３８】ここで、一般照明光３０００ｌｘ以上では
図５のセンサでは出力電圧が飽和する場合があった。こ
のため、照明光を同一の波長（５６５ｎｍ）を透過する
バンドパスタイプの光学フィルタを図１のレンズ５２の
イメージセンサ５３側に接着することによって、これを
大きく改善でき、５０００ｌｘの照明下でも飽和がなく
正常に動作することを確認できた。

【００３９】なお、上記実施の形態では、カラー原稿の
読み取りについて説明したが、白黒原稿の読み取りの場
合も同様に考えることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の画像読み取り方法によれば、光
源による原稿照明時の明時画像信号と光源消灯時の暗時
画像信号との差を原稿の画像情報として読み取る際に、
光源を暗サイクルにおけるイメージセンサの蓄積電荷の
読み取りの終了後のブランキング期間にのみ点灯させる
ので、安価なイメージセンサを用いて高速に良好な画像
を読み取ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における画像読み取り方法
を実施する画像読み取り装置の概略図である。

【図２】本発明の実施の形態における画像読み取り方法
の駆動を示すタイミング図である。

【図３】本発明の実施の形態の画像読み取り方法におい
て用いられるイメージセンサにおける光電変換素子の第
１の例の構成を示す回路図である。

【図４】図３の光電変換素子の動作を示すタイミング図
である。

【図５】本発明の実施の形態の画像読み取り方法におい
て用いられるイメージセンサにおける光電変換素子の第
２の例の構成を示す回路図である。

【図６】図５の光電変換素子の動作を示すタイミング図
である。

【図７】従来例および実施の形態における画像読み取り
装置の一例の構成を示す斜視図である。

【図８】従来例における画像読み取り方法の駆動を示す
タイミング図である。

【符号の説明】

１ドライブ用ＭＯＳ電界効果トランジスタ２負荷用ＭＯＳ電界効果トランジスタ３リセットスイッチ４コンデンサ５ソース抵抗１ａ〜１１ａＮＰＮトランジスタ１ｂ〜１１ｂＰＮＰトランジスタ１ｃ〜１０ｃＮＰＮトランジスタ２ｅ〜９ｅＰＮＰトランジスタ２ｆ〜９ｆフォトトランジスタ２ｇ〜９ｇダイオード２ｄ〜１０ｄ抵抗１２ＮＰＮトランジスタ２０画像読み取り装置２１Ａセルフォックレンズ２１Ｂ光センサ２２ライン光源２３センサ駆動手段２４読み取り制御手段２４ａ背景光除去手段２５走査制御手段２６入射面３２サイリスタの最終出力３３共通出力ライン３４共通出力ライン３５アンプ出力３６アンプ出力４０フォトダイオード４２増幅用ＭＯＳ電界効果トランジスタ４３リセット用電界効果トランジスタ４４複数個の画素４５走査回路４６画素信号出力ライン４７リセット電源４８リセットライン４９アンプ部５１読み取り対象原稿５２レンズ５３イメージセンサ５４基板５５光電変換素子５６受光素子列５７ライン光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】読み取り対象原稿を照明する光源を点灯
させた状態で前記読み取り対象原稿からイメージセンサ
への入射光情報を前記イメージセンサで光電変換し、光
電変換によって前記イメージセンサに蓄積された蓄積電
荷を走査しながら読み取って明時画像信号として出力す
る明サイクルと、前記光源を消灯させた状態で前記読み
取り対象原稿から前記イメージセンサへの入射光情報を
前記イメージセンサで光電変換し、光電変換によって前
記イメージセンサに蓄積された蓄積電荷を走査しながら
読み取って暗時画像信号として出力する暗サイクルとを
繰り返し実行し、前記明時画像信号と前記暗時画像信号
の差に基づいて前記読み取り対象原稿の画像情報を読み
取る画像読み取り方法であって、前記光源を前記暗サイクルにおける前記イメージセンサ
の蓄積電荷の読み取りの終了後のブランキング期間にの
み点灯させることを特徴とする画像読み取り方法。
【請求項２】イメージセンサとしては、整列配置され
て入射光情報を光電変換する複数のフォトダイオード
と、前記複数のフォトダイオードにそれぞれ設けられて
前記複数のフォトダイオードにより光電変換された信号
による蓄積電荷をそれぞれインピーダンス変換する複数
の電流増幅用ＭＯＳ電界効果トランジスタと、前記複数
のフォトダイオードにそれぞれ設けられて前記複数の電
流増幅用ＭＯＳ電界効果トランジスタの保持電圧を出力
させる複数のアクセス用ＭＯＳ電界効果トランジスタ
と、前記複数のフォトダイオードにそれぞれ設けられて
前記複数のフォトダイオードをリセットする複数のリセ
ット用ＭＯＳ電界効果トランジスタとで構成され、前記
リセット用ＭＯＳ電界効果トランジスタを介し前記フォ
トダイオードの個別電極を一定の蓄積時間の間隔でリセ
ット電源に断接し、前記アクセス用ＭＯＳ電界効果トラ
ンジスタを介し走査パルスに従って順次、明時画像信号
と暗時画像信号とを共通信号ラインから出力する構成の
ものを用いる請求項１記載の画像読み取り方法。
【請求項３】イメージセンサは、整列配置されて入射
光情報を光電変換する複数のフォトトランジスタと、前
記複数のフォトトランジスタにそれぞれ設けられて前記
複数のフォトトランジスタにより光電変換された信号に
よる蓄積電荷を電流出力する複数のアクセス用トランジ
スタと、前記複数のフォトトランジスタにそれぞれ設け
られて前記複数のフォトトランジスタをリセットする複
数のリセット用トランジスタとで構成され、前記リセッ
ト用トランジスタを介し前記フォトトランジスタの個別
電極を一定の蓄積時間の間隔でリセット電源に断接し、
前記アクセス用トランジスタを介し走査パルスに従って
順次、明時画像信号と暗時画像信号とを共通信号ライン
から出力する構成のものを用いる請求項１記載の画像読
み取り方法。