JPH114328A - 撮像素子駆動装置およびそれを用いた画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像素子を、歪ませることなく安定して駆動
する。 【解決手段】 一定の色成分を読み取る複数の画素が一
次元的に配列され、結像された原稿２の画像を電気信号
に変換する撮像素子１２と、この撮像素子１２を画素の
配列方向に画素の幅の２分の１の振幅で且つ正弦波状に
振動させる加振手段１３と、撮像素子１２から出力され
た電気信号に所定の処理を施す信号処理手段１７とで撮
像素子駆動装置を構成する。これによれば、撮像素子１
２は正弦波状に振動されるので、歪みが生じることなく
安定して駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一次元的に配列さ
れた撮像素子をその画素列方向に振動させながら原稿を
読み取る撮像素子駆動装置およびそれを用いた画像読み
取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像読み取り装置はスキャ
ナ、ファクシミリ、複写機等の画像入力機器として用い
られている。そして、最近では、この画像読み取り装置
に対して高解像度化に関する要求が高まっている。

【０００３】ここで、高解像度化を実現する手段とし
て、撮像素子の画素数を多くする技術がある。しかし、
画素数を多くすると撮像素子が高価になるので、より廉
価に高解像度の画像を得る手段として、一次元的に配列
された撮像素子をその画素方向に振動させて複数の結像
位置の情報を得、これらを合成して読み取りを行う技術
（スイング法）がある。

【０００４】以下に、スイング法による撮像素子駆動装
置について説明する。図７は従来の撮像素子駆動装置お
よびその関連部分の構成を示す概略図である。

【０００５】図示する装置においては、原稿１０１を照
射する光源１０２を有している。原稿１０１からの反射
光の光路上には、結像レンズ１０３により原稿１０１の
画像が結像される撮像素子１０４が配置されている。こ
の撮像素子１０４は加振手段１０５により画素の配列さ
れた方向へ画素の幅の１／２の振幅で振動されるように
なっている。そして、加振手段１０５は、台形波発生手
段１０６により発生された台形波にしたがって駆動手段
１０７により駆動される。

【０００６】このような装置によれば、原稿１０１を光
源１０２で照射すると、原稿１０１からの反射光は結像
レンズ１０３により撮像素子１０４上に結像される。撮
像素子１０４は駆動手段１０７に駆動される加振手段１
０５により台形波状に画素列方向に振動されており、波
形の変動していない期間内で読み取りが行われる。

【０００７】ここで、撮像素子１０４を振動させる加振
手段１０５の駆動波形と読み取り領域との関係を図８に
示す。

【０００８】図８（ａ）に示す台形状の駆動波形１０８
の駆動波形にしたがって、撮像素子１０４は前述のよう
に画素幅の１／２の振幅で振動される。そして、駆動波
形１０８の期間Ａにおいて図８（ｂ）の実線で示す領域
を読み取り、期間Ｂにおいて図８（ｂ）の波線で示す領
域を読み取る。なお、図８（ｂ）では、各期間Ａ，Ｂに
おいて読み取る領域が画素毎に表されている。

【０００９】撮像素子１０４の有する画素数をＮ
［個］、撮像素子１０４の長さ方向における原稿１０１
の幅をＤ［インチ］とすると、原稿１０１は、撮像素子
１０４が期間Ａに読み取った画素数Ｎ［個］と期間Ｂに
読み取った画素数Ｎ［個］との和、つまり２Ｎ［個］の
画素数でＤ［インチ］が読み取られることになる。この
ときの読み取り解像度は２Ｎ／Ｄ［ｄｐｉ］となり、振
動させない場合と比較して、２倍の解像度が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の装置では、台形波の振動周波数が高くなって撮
像素子の移動量が大きくなったり、撮像素子の質量が大
きくなると、図９に示すように撮像素子の振動波形に歪
みが生じる。

【００１１】すると、撮像素子の駆動が不安定になり、
読み取り速度を上げることができなくなるという問題が
発生する。

【００１２】そこで、本発明は、撮像素子を、その振動
波形に歪みを生じさせることなく安定して駆動すること
のできる駆動技術を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の撮像素子駆動装置は、一定の色成分を読み
取る複数の画素が一次元的に配列され、結像された被撮
像物の画像を電気信号に変換する撮像素子と、この撮像
素子を画素の配列方向に画素の幅の２分の１の振幅で且
つ正弦波状に振動させる加振手段と、撮像素子から出力
された電気信号に所定の処理を施す信号処理手段とを有
するもので、これにより、撮像素子は、振動波形に歪み
が生じることなく、安定して駆動される。

【００１４】この場合において、正弦波の頂点を含む所
定範囲を撮像素子により電気信号に変換することができ
る。また、正弦波の頂点を含む所定範囲の電気信号のみ
に対して信号処理手段により処理を施すことをができ
る。

【００１５】また、本発明の画像読み取り装置は、この
ような撮像素子駆動装置が用いられている。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一定の色成分を読み取る複数の画素が一次元的に配
列され、結像された被撮像物の画像を電気信号に変換す
る撮像素子と、この撮像素子を画素の配列方向に画素の
幅の２分の１の振幅で且つ正弦波状に振動させる加振手
段と、撮像素子から出力された電気信号に所定の処理を
施す信号処理手段とを有する撮像素子駆動装置であり、
撮像素子は常に連続的に移動している状態になって振動
波形に歪みが生じることがなく、安定して駆動されると
いう作用を有する。

【００１７】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の発明において、正弦波の頂点を含む所
定範囲を撮像素子により電気信号に変換するようにした
撮像素子駆動装置であり、読み取り期間中の撮像素子の
移動の影響が小さくなるので、ぶれの少ない高解像度の
画像を得ることができるという作用を有する。

【００１８】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２に記載の発明において、正弦波の頂点を含む所定範囲
の電気信号のみに対して信号処理手段により処理を施す
ようにした撮像素子駆動装置であり、より簡易な回路構
成で装置を構成することができるとともに、読み取り速
度の高速化を図ることが可能になるという作用を有す
る。

【００１９】そして、本発明の請求項４に記載の発明
は、請求項１、２または３記載の撮像素子駆動装置が用
いられた画像読み取り装置であり、高い信頼性のもとで
画像の高画質化を図ることができるという作用を有す
る。

【００２０】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。

【００２１】図１は本発明の一実施の形態における撮像
素子駆動装置が用いられた画像読み取り装置を示す概略
図、図２は本発明の一実施の形態である撮像素子駆動装
置およびその関連部分を示す斜視図、図３は図２の撮像
素子を示す平面図、図４は図２の信号処理手段の内部構
成を示すブロック図、図５は駆動波形、撮像素子による
読み取り期間、信号処理手段による選択タイミングの相
互関係を示す説明図、図６は信号処理手段における信号
処理の様子を示すタイミングチャートである。

【００２２】図１において、装置本体１の上面には、原
稿（被撮像物）２が積載される原稿ガラス３がはめ込ま
れている。積載された原稿２を原稿ガラス３に押さえ付
けるため、原稿押さえ板４が原稿ガラス３に対して開閉
自在に取り付けられている。

【００２３】装置本体１の内部にはキャリッジ枠体５が
矢印Ａに示す原稿２の走査方向に移動可能に設けられて
いる。キャリッジ枠体５の上部には、原稿２を照射する
ための照明ユニット６が取り付けられている。この照明
ユニット６から照射されて原稿２で反射された反射光の
光路上には反射ミラー７，８，９，１０が適宜配置され
ている。そして、これらの反射ミラー７，８，９，１０
により、反射光はこれを所定の倍率に変倍する結像レン
ズ１１に導かれる。結像レンズ１１の光路上後方には、
この結像レンズ１１で結像された原稿２の画像を電気信
号に変換する撮像素子１２が配置されている。

【００２４】ここで、撮像素子駆動装置およびその関連
部分を図２に示す。前述のように、照明ユニットの光源
６ａより原稿２で反射された反射光における結像レンズ
１１の光路上後方には、撮像素子１２が配置されてい
る。撮像素子１２はたとえば圧電素子やボイスコイルな
どからなる加振手段１３により振動され、画素の配列さ
れた方向へ画素の幅の１／２の振幅で振動されるように
なっている。そして、加振手段１３は、たとえばデジタ
ル／アナログ変換器とＬＵＴとで構成された正弦発生手
段１５により発生された正弦波にしたがって駆動手段１
４により駆動されるようになっている。

【００２５】また、正弦発生手段１５で発生された正弦
波における所定のタイミングで読み取りを行うため、撮
像素子１２にはタイミング発生手段１６が接続されて読
み取りタイミングが制御されている。さらに、撮像素子
１２から出力された電気信号に所定の処理を施すため、
撮像素子１２には信号処理手段１７が接続されている。

【００２６】ここで、図３において撮像素子１２の構造
を詳しく示す。本発明の実施の形態に示す場合、撮像素
子１２はレッド（以下、「Ｒ」という。）、グリーン
（以下、「Ｇ」という。）およびブルー（以下、「Ｂ」
という。）のそれぞれの色成分を読み取る画素が一次元
的に配列された画素列１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを有して
いる。各画素列はＮ個の画素により構成されており、画
素列間の間隔は、ライン数で表してＬラインあけられて
いる。たとえば、Ｌは４ラインである。

【００２７】図４において信号処理手段１７の内部構造
を示す。図示するように、信号処理手段１７には、撮像
素子１２のそれぞれの画素列１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ
（図３）から出力された原稿画像のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ
の成分に対応する電気信号を受領してこれをデジタル信
号に変換するアナログ／デジタル変換手段（以下、「Ａ
Ｄ変換手段」という。）１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂが設け
られている。

【００２８】ＡＤ変換手段１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂの後
段には、このＡＤ変換手段１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂの出
力から正弦波の頂点を含んだ所定範囲のデータのみをそ
れぞれピックアップする選択手段２０Ｒ，２０Ｇ，２０
Ｂが設けられている。また、選択手段２０Ｒ，２０Ｇの
後段には、選択手段２０Ｒ，２０Ｇからの出力をそれぞ
れ一時的に保存し、選択手段２０Ｂと同一画素の電気信
号が出力されるようにタイミングをとるメモリ２１Ｒ，
２１Ｇが設けられている。そして、メモリ２１Ｒ，２１
Ｇおよび選択手段２０Ｂの後段には、これらにより相互
に同一画素のデータとされた出力から色処理、解像度変
換等の所定の処理を行う画像処理手段２２が設けられて
いる。

【００２９】前述のように、画素列１８Ｒ，１８Ｇ，１
８ＢはそれぞれＬライン分の間隔をもって配列されてい
る。したがって、各画素列１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂはそ
れぞれＬラインだけ離れた位置を同時に読み取っている
ことになる。そこで、選択手段２０Ｒ，２０Ｇの出力を
メモリ２１Ｒ，２１Ｇでそれぞれ一時的に保存し、離間
したライン分だけ遅延させて選択手段２０Ｂの出力とタ
イミングをとって出力することにより、同一画素のデー
タが同時に画像処理手段２２へ入力される。

【００３０】このような画像読み取り装置によれば、原
稿２を光源６ａで照射すると、その画像が撮像素子１２
上に結像される。そして、駆動手段１４に駆動される加
振手段１３で画素列方向に振動される撮像素子１２によ
り読み取りが行われる。このとき、前述のように、撮像
素子１２は正弦波状に振動されているので、台形波状の
振動のような移動と停止の繰り返しではなく、常に連続
的に移動している状態に保持される。これにより、撮像
素子１２は、その振動波形に歪みが生じることなく安定
して駆動されることになる。

【００３１】ここで、撮像素子１２の画素サイズＷ×Ｌ
をたとえば１０μｍ×１０μｍとし、撮像素子１２の移
動距離を画素サイズの１／２である５μｍとする。

【００３２】図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に、撮像素子
１２の駆動波形である正弦波、その正弦波に駆動される
撮像素子１２の読み取り期間、読み取り期間に対する信
号処理手段の選択手段２０Ｒ、２０Ｇ，２０Ｂによる選
択タイミングのそれぞれの関係を示す。

【００３３】図示するように、撮像素子１２では駆動波
形の１周期の間に８回の読み取りが行われるようになっ
ている（図５（ａ），（ｂ）参照）。そして、撮像素子
１２から信号処理手段１７へと出力されたこの８回の読
み取りデータは、ＡＤ変換手段１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂ
によってデジタル信号に変換された後、選択手段２０
Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって正弦波の頂点を含む範囲で
ある３回目と７回目の読み取りデータのみが選択される
（図５（ｂ），（ｃ）参照）。したがって、それ以降の
処理に使用される画像データは、この３回目と７回目の
読み取りデータのみとなる。

【００３４】これは次のような理由による。つまり、撮
像素子１２は、ある瞬間ではなく、ある期間にわたって
の入力を積分して出力している。したがって、読み取り
期間中における撮像素子１２の移動量が大きいとより広
範囲の画像が読み取られることになり、結果として画質
が低下してしまう。よって、読み取り期間中は、撮像素
子１２の移動が少ないことが望ましい。たとえば、図５
における１回目の読み取りの場合、読み取り期間中に撮
像素子１２が移動する距離は１．９１μｍとなる。しか
しながら、正弦波の頂点を含む範囲である３回目と７回
目の読み取り期間中に撮像素子１２が移動する距離は、
０．３８μｍである。このように、正弦波の頂点を含む
所定範囲においては、読み取り期間中の撮像素子１２の
移動の影響がより小さくなるからである。

【００３５】なお、ここでは駆動波形である正弦波の１
周期の間に８回の読み取りが行われる例が説明されてい
るが、１周期の間に他の回数で読み取る場合でも、正弦
波の頂点を含む範囲での読み取りデータのみが選択され
るようにすればよい。但し、読み取り回数を増すほど正
弦波の頂点を含む撮像素子１２の移動距離が短くなるの
で、ぶれの少ない高解像度の画像を得ることができる。

【００３６】また、本発明の実施の形態では、選択手段
２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂにより正弦波の頂点を含む範囲
を選択するようにしたが、メモリを設けてその読み込み
タイミングを制御したり、ＡＤ変換手段１９Ｒ，１９
Ｇ，１９Ｂを制御したりすることにより該範囲を選択す
るようにしてもよい。

【００３７】このようにして選択手段２０Ｒ，２０Ｇ，
２０Ｂで選択された画像データは、それぞれメモリ２１
Ｒ，２１Ｇおよび画像処理手段２２に送られる。

【００３８】ここで、図６を用いて、メモリ２１Ｒ，２
１Ｇの動作を説明する。図６において、（ａ）は選択手
段２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの選択タイミング、（ｂ）は
メモリ２１Ｒに入力されるデータの画素位置、（ｃ）は
メモリ２１Ｒから出力されるデータの画素位置、（ｄ）
はメモリ２１Ｇに入力されるデータの画素位置、（ｅ）
はメモリ２１Ｇから出力されるデータの画素位置、
（ｆ）は選択手段２０Ｂから出力されるデータの画素位
置である。

【００３９】図６に示すように、メモリ２１Ｒ，２１Ｇ
で所定時間だけ遅延させることにより、画像処理手段２
２には同一画素のデータが同時に入力されることにな
る。また、前述のように、正弦波の頂点を含む範囲の画
像データのみが選択されているので、メモリ２１Ｒは８
ライン分、メモリ２１Ｇは１６ライン分の容量があれば
よいことになる。選択手段２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂで必
要ラインのみを選択することなくすべての画像データを
処理した場合には、メモリ２１Ｒは３２ライン分、メモ
リ２１Ｇは６４ライン分の容量が必要になるので、この
ような選択によりメモリ量が大幅に削減される。そし
て、その後の取り扱いデータ量が低減されるので、より
簡易な回路構成で撮像素子駆動装置を構成することがで
きるとともに、読み取り速度の高速化を図ることが可能
になる。

【００４０】このようにして出力された同一画素のデー
タは画像処理手段２２に送られ、ここで色処理や解像度
変換等の所定の処理が行われて出力される。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、撮像素
子が正弦波状に振動されているので、この撮像素子は常
に連続的に移動している状態になって振動波形に歪みが
生じることなく、安定して駆動されるという有効な効果
が得られる。

【００４２】これにより、撮像素子の読み取り速度を上
げることが可能になるという有効な効果が得られる。

【００４３】また、正弦波の頂点を含む所定範囲を撮像
素子により電気信号に変換することにより、読み取り期
間中の撮像素子の移動の影響が小さくなるので、ぶれの
少ない高解像度の画像を得ることができるという有効な
効果が得られる。

【００４４】さらに、正弦波の頂点を含む所定範囲の電
気信号のみに対して信号処理手段により処理を施すこと
により、その後の取り扱いデータ量が低減されるので、
より簡易な回路構成で撮像素子駆動装置を構成すること
ができるという有効な効果が得られる。また、読み取り
速度の高速化を図ることが可能になるという有効な効果
が得られる。

【００４５】そして、本発明の画像読み取り装置によれ
ば、このような撮像素子駆動装置が用いられているの
で、高い信頼性のもとで画像の高画質化を図ることがで
きるという有効な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による撮像素子駆動装置
が用いられた画像読み取り装置を示す概略図

【図２】本発明の一実施の形態である撮像素子駆動装置
およびその関連部分を示す斜視図

【図３】図２の撮像素子を示す平面図

【図４】図２の信号処理手段の内部構成を示すブロック
図

【図５】駆動波形、撮像素子による読み取り期間、信号
処理手段による選択タイミングの相互関係を示す説明図

【図６】信号処理手段における信号処理の様子を示すタ
イミングチャート

【図７】従来の撮像素子駆動装置およびその関連部分の
構成を示す概略図

【図８】従来の撮像素子駆動装置における撮像素子を振
動させる加振手段の駆動波形と読み取り領域との関係を
示す説明図

【図９】従来の撮像素子駆動装置における撮像素子の振
動波形を示す説明図

【符号の説明】

２ 原稿（被撮像物） １２ 撮像素子 １３ 加振手段 １７ 信号処理手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一定の色成分を読み取る複数の画素が一次
   元的に配列され、結像された被撮像物の画像を電気信号
   に変換する撮像素子と、 前記撮像素子を前記画素の配列方向に前記画素の幅の２
   分の１の振幅で且つ正弦波状に振動させる加振手段と、 前記撮像素子から出力された前記電気信号に所定の処理
   を施す信号処理手段とを有することを特徴とする撮像素
   子駆動装置。
2. 【請求項２】前記撮像素子は、正弦波の頂点を含む所定
   範囲を前記電気信号に変換することを特徴とする請求項
   １記載の撮像素子駆動装置。
3. 【請求項３】前記信号処理手段は、正弦波の頂点を含む
   所定範囲の前記電気信号のみに対して処理を施すことを
   特徴とする請求項２記載の撮像素子駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１、２または３記載の撮像素子駆動
   装置が用いられていることを特徴とする画像読み取り装
   置。