JPS6352509B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は光学画像を光電変換することにより画
像の読取りを行なう画像読取装置に関するもので
ある。 従来、光学画像を電気信号に変換する撮像素子
として、フオトダイオード、光電子増倍管、フオ
トダイオードアレイ、CCD（Charge Coupled
Device）等がある。この中で光学画像の各画素
を１個の感光部で光電変換する場合はフオトダイ
オード又は光電子増倍管が用いられる。フオトダ
イオードは小型軽量であるが感度が低く、光電子
増倍管は感度が高いが大型になる。 特に、感光部を１個用い光学画像の全画素情報
を時系列的に送出する場合は前記光学画像の全画
素と対応させて主走査方向と副走査方向に走査を
行なわなければならない。このため１画素の情報
を読み取るための時間は極めて短かく（全画素の
数をｎとすると１／ｎになる）なり、これによる
感度及びＳ／Ｎの低下は無視できない。このため
被写体（原稿など）の照明を明るくする事によつ
て前記感度の不足を補う事もできるが、照明力の
強化は装置を大型化してしまい、前記フオトダイ
オードを用いた場合でも装置が小型化できるとは
限らなくなる。 そこで、感光部を複数個用いれば感度及びＳ／
Ｎが改善される。感光部を複数個用いたものにつ
いては種々の形態（前記フオトダイオードアレ
イ、CCD等）が存在するが、例えば複数個の感
光部を一定の間隔だけ隔置して設け（第６図の感
光部２３ａ〜２６ａを参照されたい）前記複数個
の感光部と原稿とを相対移動させて走査する事も
できる。本発明は前記フオトダイオードの如き小
型軽量性と前記光電子増倍管の如き高感度性とを
兼備させた感光手段を形成し、これを有機的に活
用した画像読取装置を提供するものであり、詳し
くは、同一線上に配列され結像された光学画像に
応じた情報を夫々発生する複数の感光部からなる
感光手段、前記複数の感光部の夫々から発生され
た情報を蓄積する複数の転送部からなる転送手
段、前記複数の感光部上の光学画像を前記複数の
感光部の配列方向に相対的に移動する移動手段、
光学画像の相対的な移動にともなつて前記複数の
転送部に蓄積されている情報を夫々転送せしめる
制御手段、前記複数の感光部の夫々から発生され
た情報と前記制御手段の制御により夫々転送され
た情報とを加算して前記複数の転送部に蓄積させ
る蓄積手段、前記複数の感光部の夫々から順次発
生される同一画像に対応した複数の情報を加算し
た情報を前記複数の転送部の最終段から取り込み
出力する出力手段とを有する画像読取装置を提供
するものである。 以下、図によつて本発明の説明を行なう。 第１図は本発明の装置の原理を説明するために
示した構成の平面図である。 第１図において１は感光部１ａ〜１ｄから成る
感光手段、２は電荷転送部２ａ〜２ｄから成る電
荷転送手段であり、前記感光部１ａ〜１ｄと前記
電荷転送部２ａ〜２ｄは導線３ａ〜３ｄによつ
て、それぞれ接続されている。従つて感光手段１
上に結像した光学画像（不図示の結像手段によつ
て結像させる）の濃淡によつて、感光部１ａ〜１
ｄは導線３ａ〜３ｄを介して電荷転送部２ａ〜２
ｄへ電荷を送る。次に電荷転送部２ａの電荷は２
ａから２ｂへ電荷転送部２ｂの電荷は２ｂから２
ｃへ、電荷転送部２ｃの電荷は２ｃから２ｄへ、
電荷転送部２ｄの電荷は２ｄから出力線４へそれ
ぞれ同時に転送される。第２図ａ〜ｆは前記電荷
の転送を具体的に示したものであり、第２図ａは
結像手段５によつて結像された一走査分の光分画
像５ａの各画素P₁〜P₁₀を、第２図ｂ〜ｆは電荷
転送手段２をそれぞれ示したものである。（以下、
「電荷転送」を「転送」と記す）。第２図ａに示し
た画素P₁〜P₁₀を有する１走査線分の光学画像５
ａと第２図ｂ〜ｆに示した転送手段２は、相対的
に図の左右方向に移動を生ずればよいのである
が、説明のため第２図ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆに従つ
て転送手段２を図の右方向へ移動させる。 第２図ｂにおいて転送部２ａは画素P₁の明る
さに比例した情報として不図示の感光部から電荷
q₁を受取る。次に、第２図ｃの如く転送手段２を
右へ１画素分移動させると同時に転送部２ａの電
荷を転送部２ｂへ転送する。ここで転送部２ａは
画素P₂の情報を電荷q₂として受取り、転送部２ｂ
は画素P₁の情報を電荷q₁として受取るので転送部
２ｂには２q₁、転送部２ａにはq₂の電荷がそれぞ
れ蓄積される。以下同様にして第２図ｄ，ｅ，ｆ
の如く転送手段２を右へ１画素ずつ移動させ、同
時に前述の如く電荷の転送を行なうと第２図ｅに
示すように転送部２ｄ，２ｃ，２ｂ，２ａにはそ
れぞれ電荷４q₁，３q₂，２q₃，q₄が蓄積され、更
に第２図ｆの段階で出力線４から電荷４q₁を取出
す事が出来る。同様に、続いて４q₂，４q₃，４q₄
………が取出せる。従つて画素P₁，P₂，P₃……
…の明るさに比例しかつ感光部が１個の場合に得
られる電荷q₁，q₂，q₃………の４倍の出力（感
度）が得られる。また電荷を転送して蓄積する過
程で感光部１ａ〜１ｄと転送部２ａ〜２ｄのすべ
てを平等に用いるので前記感光部と転送部の特性
のバラツキが平均化されて感度ムラを生じない。
尚、感光手段１及び転送手段２において感光部と
転送部の数を増加させれば更に感度を上げる事が
出来る。 第３図は前述の原理に基いた本発明第１実施例
の構成図である。第３図において、結像手段５に
よつて結像された一走査線分の光学画像５ａは画
素P₁，P₂，P₃………から成る。そして、６ａ〜
６ｅは感光部、７ａ〜７ｊは電荷の転送を行なう
転送部、８ａ〜８ｄは前記感光部と前記転送部と
の間に介在して感光部６ａ〜６ｅで発生した電荷
を転送部７ａ〜７ｅへ通過させ又は阻止するため
のスイツチ部、９は転送部７ｊまで転送された電
荷を適当な出力電圧に変換するための出力部であ
る。そして外部に設ける回路としてはクロツク信
号を発生するクロツク回路１０、光学画像と感光
部との相対的な位置の変化を検知する検知手段１
１、前記クロツク回路１０と検知手段１１から信
号１０ａ，１１ａを入力して前記スイツチ部と転
送部における電荷の転送を制御する制御部１２が
ある。制御部１２からはスイツチ部８ａ〜８ｅを
制御する信号１２ａ、転送部７ａ〜７ｅを制御す
る信号１２ｂ、転送部７ｆ〜７ｊ（但し転送部７
ａ〜７ｅからの電荷を転送する）を制御する信号
１２ｃを出力する。第４図ａ〜ｅは前記信号１０
ａ，１１ａ，１２ａ〜１２ｃを同じ時間軸（横
軸）で示した波形図であり、信号の立上り部を
「ON」、立下り部を「OFF」として第１表に示し
た。

【表】 第４図ａ〜ｅ及び第１表においてＡは第１段
階、Ｂは第２段階、Ｃは第３段階である。まず、
第１段階Ａにおいて、第３図に示した走査線５ａ
の内の画素P₁が感光部６ａを照射すると、感光
部６ａは電荷を発生する。この時、スイツチ部８
ａ〜８ｅは信号１２ａの「ON」によつて導通状
態であり、転送部７ａ〜７ｅは信号１２ｂの
「OFF」によつて電荷蓄積モードであるから感光
部６ａの電荷は第１表の「電荷の移動」の欄に示
したように感光部６ａからスイツチ部８ａを経て
転送部７ａに蓄積される。次に、第２段階Ｂにお
いてスイツチ部８ａ〜８ｅが信号１２ａの
「OFF」によつて非導通状態に変わり転送部７ａ
〜７ｅが信号１２ｂの「ON」によつて電荷の非
蓄積モードになつた時、転送部７ｆ〜７ｊが信号
１２ｃの「OFF」によつて蓄積モードに変わる
から、転送部７ａの電荷は第１表の「電荷の移
動」の欄に示したように転送部７ａから転送部７
ｆへ転送される。 更に第３段階Ｃにおいて、第３図に示した画素
P₁が１画素分移動して感光部６ｂを照射すると
感光部６ｂは電荷を発生する。この時スイツチ部
８ａ〜８ｅは信号１２ａの「ON」によつて導通
状態であり、転送部７ａ〜７ｅは信号１２ｂの
「OFF」によつて電荷蓄積モードであるから感光
部６ｂの電荷は感光部６ｂからスイツチ８ｂを経
て転送部７ｂに蓄積される。これと同時に（前記
画素P₁が１画素分移動するのに同期して）転送
部７ｆ〜７ｊが信号１２ｃの「ON」によつて非
蓄積モードに変わつているから、転送部７ｆの電
荷は転送部７ｂに転送される。従つて転送部７ｂ
の電荷は合計2q₁〔第２図ｃに相当する状態〕とな
る。以下の同様な動作を繰返す事によつて転送さ
れ蓄積された電荷は、出力部９から出力信号とし
て取出す事が出来る。そして、第３図の実施例で
は、感光部が５つ存在するので５倍の出力５q₁，
５q₂，………が得られる事になる。 第５図ａ，ｂは本発明第２実施例の構成を示
し、前記感光手段としてイメージセンサアレイ１
３を用い、前記転送手段としてコンデンサC₀〜
C₄を用いたものである。 第５図ａにおいて、結像手段５によつて結像さ
れた一走査線分の光学画像５ａは画素P₁，P₂…
……から成る。画素P₁，P₂，………の情報はセ
ンサアレイ１３（感光手段）上に設けた感光部１
３ａ〜１３ｄに結像する。感光部１３ａ〜１３ｄ
は例えばCdS等の光導電素子で構成する事ができ
る。まず、第５図ａに示した光学画像５ａの内の
画素P₁が感光部１３ａを照射すると第５図ｂに
示した感光部１３ａの電気抵抗が低くなつて直流
電源Ｅの電流が感光部１３ａ、スイツチS₁の接点
イを通り、コンデンサC₁を充電する。第５図ｃ
に示した曲線１４，１５は第５図ｂに示したコン
デンサC₁，C₄の充電電荷量をそれぞれ示したも
のであり、現段階では所定時間で曲線１４上の点
１４ａ（電荷q₁）まで充電されたものとする。次
に第５図ａの画素P₁が感光部１３ｂを照射する
（画素P₂は感光部１３ａを照射するようになる）
ように相対的な移動を生ぜしめ、第５図ｂのクロ
ツク回路１０から出力するクロツク信号Ｆ，F₁，
F₂………及び検知手段１１の出力で制御部１２
を動作させる事により切換え手段S₁，S₂，S₃，
S₄，S₀を接点イ，ロ，ハ，ニ，ニの位置から接点
ロ，ハ，ニ，イ，ハの位置にそれぞれ切換える。
従つて画素P₁によつて照射された感光部１３ｂ
を通過した電流は切換え手段S₁の接点ロを経てコ
ンデンサC₁を更に充電し、所定時間で第５図ｃ
に示した曲線１４の点１４ａから点１４ｂ（電流
２q₁）へ電荷量が増加する。この時、画素P₂によ
つて照射された感光部１３ａを通過した電流は切
換え手段S₄の接点イを経てコンデンサC₄を充電
し、所定時間で第５図ｃに示した曲線１５の点１
５ａ（電荷q₂）まで充電する。更に第５図ａの画
素P₁，P₂，P₃が感光部１３ｃ，１３ｂ，１３ａ
をそれぞれ照射するように相対的に移動させ、か
つ第５図ｂの切換え手段S₁，S₂，S₃，S₄，S₀を接
点ロ，ハ，ニ，イ，ハの位置から接点ハ，ニ，
イ，ロ，ロの位置にそれぞれ切換える。以下同様
にして第５図ａの画素P₁，P₂，P₃，P₄が感光部
１３ｄ，１３ｃ，１３ｂ，１３ａをそれぞれ照射
して所定時間経過すると第５図ｂに示したコンデ
ンサC₁，C₄，C₃，C₂にはそれぞれ電荷４q₁，３
q₂，２q₃，q₄が蓄積され、コンデンサC₁に蓄積さ
れた電荷４q₁は切換え手段S₀の接点イ（この時は
イの位置）からコンデンサC₀に移動するので、
出力端子１６からコンデンサC₀に蓄積された電
荷に対応した出力信号を取出す事ができる。そし
てスイツチSWを短絡（閉路）してコンデンサC₀
に蓄積された電荷を放電させ、次にスイツチSW
を開放した後に切換え手段S₀を接点ニに切換えて
コンデンサC₄に蓄積された電荷４q₂をコンデンサ
C₀に移動させる事が出来る。以下同様にしてコ
ンデンサC₃，C₂からそれぞれ電荷４q₃，４q₄をコ
ンデンサC₀に移動させ、更に出力端子１６から
出力信号を取出す事ができる。 以上述べた動作を要約して第２表にまとめた。

【表】

【表】 第６図は本発明の情報処理装置の応用例を示し
た斜視図である。 第６図において、ドラム１７，１８には原稿１
９、及び記録紙２０がそれぞれ装着され、回転軸
２１は駆動手段２２によつて駆動されるのでドラ
ム１７，１８は矢印Ｄの方向に回転する。原稿１
９には感光手段２３〜２６〔第３図では少くとも
感光部６ａ〜６ｅ、第５図ａ，ｂではセンサアレ
イ１３〕を走査方向（矢印Ｄの方向）に沿つて電
荷を転送できるような配列で対向させ、更に感光
手段２３〜２６は主走査方向（矢印Ｄの方向）に
一定の間隔L₁を保つて配置している。そして感
光手段２３〜２６上の特定の感光部２３ａ〜２６
ａは原稿１９から略同時に画像情報を読取り、前
記主走査方向に向けて電荷の転送と蓄積を行な
う。このような構成において前記主走査方向につ
いて感光部２４ａ，２６ａで読取つた画素の情報
は感光部２３ａ，２５ａで読取る必要がなく、前
記副走査方向については感光部２４ａ，２３ａで
読取つた画素の情報は感光部２６ａ，２５ａで読
取る必要がないから、感光手段が１つだけの場合
よりも走査の速度を速く（走査の速度が同じ場合
は蓄積時間を長く）する事が出来る。そして感光
部２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａから出力した
信号を増幅器２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄで
増幅し、インクジエツト等の記録部２８ａ，２８
ｂ，２８ｃ，２８ｄにそれぞれ対応させて入力す
れば原稿１９の画像情報を記録紙２０に記録する
事ができる。しかし、従来は感光部２３ａ〜２６
ａの部分にそれぞれフオトダイオードや光電子増
倍管を対応させて配置する事しか出来なかつたの
に対して本発明の情報処理装置を用いれば、例え
ば感光部２３ａ，２５ａと感光部２４ａ，２６ａ
との間隔L₁を有効に利用し、区間L₂（＜L₁）の間
で前記電荷の蓄積を行なうので感光手段２３〜２
６の感度を高める事が出来る。（従来の装置では
区間L₂を利用していないので感度が低い）。ま
た、各々の感光手段は少なくとも複数の感光部で
構成しているので、各感光手段の特性のバラツキ
（感度ムラ）が少ない。 更に、前述の如く強力な照明を必要としないの
で装置が小型になる。そして、第６図の構成はフ
アクシミリ装置や複写機に利用できる。 このように本発明は感光手段を制御する事によ
つて小型であり乍ら感度の高い情報処理装置を構
成したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は感光手段と転送手段の構成を示した平
面図、第２図ａは各画素の配列を示した構成図、
第２図ｂ〜ｆは第２図ａに示した画素に対応させ
て相対位置を変えた転送手段の構成図、第３図は
本発明第１実施例を示した回路構成図、第４図ａ
〜ｅは第３図の各信号線を流れる信号の波形図、
第５図ａは画素と感光手段との相対位置を示した
側面図、第５図ｂは本発明第２実施例を示した回
路構成図、第５図ｃはコンデンサに流入する電荷
量を表したグラフ図、第６図は本発明の情報処理
装置の応用例を示した斜視図、 尚、図において、１，２３〜２６……感光手
段、１ａ〜１ｄ，６ａ〜６ｅ，１３ａ〜１３ｄ，
２３ａ〜２６ａ……感光部、２……転送手段、２
ａ〜２ｄ，７ａ〜７ｊ……転送部、５……結像手
段、５ａ……光学画像、８ａ〜８ｅ……スイツチ
部、９……出力部、１０……クロツク回路、１１
……検知手段、１２……制御部、C₀〜C₄……コ
ンデンサ、S₀〜S₄……切換え手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同一線上に配列され結像された光学画像に応
   じた情報を夫々発生する複数の感光部からなる感
   光手段、 前記複数の感光部の夫々から発生された情報を
   蓄積する複数の転送部からなる転送手段、 前記複数の感光部上の光学画像を前記複数の感
   光部の配列方向に相対的に移動する移動手段、 光学画像の相対的な移動にともなつて前記複数
   の転送部に蓄積されている情報を夫々転送せしめ
   る制御手段、 前記複数の感光部の夫々から発生された情報と
   前記制御手段の制御により夫々転送された情報と
   を加算して前記複数の転送部に蓄積させる蓄積手
   段、 前記複数の感光部の夫々から順次発生される同
   一画像に対応した複数の情報を加算した情報を前
   記複数の転送部の最終段から取り込み出力する出
   力手段とを有することを特徴とする画像読取装
   置。