CN1204735C - 图像读取装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种图像读取装置,以光学方式读取在原稿面上描绘的图像,目的在于使图像读取装置小型化。首先,在相对原稿面保持规定角度的同时,将两个光源相互间保持一定的间隔,左右对称地配置于原稿面的上方。这两个光源是在透明基板上形成发光层的面发光光源。在这两个面发光光源的间隙部分配置将多根光纤束缚在一起构成的光纤透镜。由此,即使将该光源靠近读取位置,在此读取位置也可以获得均匀的照射强度,还可缩短共轭长度。
Description
技术领域
本发明涉及以光学方式读取在原稿面上描绘的图像的图像读取装置。
背景技术
兼具复印机、扫描仪、打印机、传真机等的功能的多功能打印机装备有以光学方式读取在原稿面上描绘的图像的图像读取装置。
作为上述图像读取装置的读取方式有熟知的缩小光学方式(缩小CCD方式)。在这种缩小光学方式中,一方面具有由于透镜的焦深大,即使原稿处于从原稿台浮起的状态,也可以获得鲜明的图像的优点,另一方面也存在装置为大型的缺点。于是,在考虑装置小型化和·薄型化时,通常,如图17所示,采用以等倍正立方式将来自原稿的信息导引到传感器的密接方式。
就是说,在原稿面106斜上方左右对称排列2个LED(发光二极管)阵列112。于是,借助在这两个LED阵列112中间上方配置的棒状透镜阵列121接受照射到原稿面106上的光。
此处,上述LED阵列112,如图18所示,是由多个LED元件125在基板124上排列而成。另外,上述棒状透镜阵列121,如图19所示,是将预定数目的圆柱形状的棒状透镜122相邻排列夹于基板124中间而构成。
如采用这种密接方式,因为从传感器108到原稿面106的距离(下称“共轭长度”)可以减小,整个装置可以做得相当小。
此处,为了更进一步推进装置小型化,必须使上述共轭长度更短,为使此共轭长度缩短,必须使各棒状透镜122的直径更小。然而,却存在由于直径小,各棒状透镜间的串扰及杂光等的光噪声增加,投影于传感器108上的像会不清晰的问题。
另外,为推进装置的小型化,光源尽量靠近原稿面106配置也很重要。然而,由于上述现有的LED阵列是点光源的集合,此光源和原稿面106如不保持某种程度的距离,就不能确保照射强度的均匀性。即利用上述现有的LED阵列推进装置小型化受到限制。
发明内容
本发明正是根据上述现有的情况而提出的,其目的在于使图像读取装置小型化,为达到此目的采用了以下的装置。
本发明提供了一种图像读取装置,以光学方式读取在原稿面上描绘的图像,其特征在于包括:在相对原稿面保持规定角度的同时,相互间保持一定的间隔,左右对称地配置于原稿面的上方、且在透明基板上形成发光层的两个面发光光源,以及在这两个面发光光源的间隙部分配置的、将多根光纤束缚在一起构成的光纤透镜。
本发明还提供了一种图像读取装置,以光学方式读取在原稿面上描绘的图像,其特征在于包括:在相对原稿面保持规定角度,配置于原稿面的上方、且在透明基板上形成发光层的一个面发光光源,以及靠近上述一个面发光光源的上端部配置的、将多根光纤束缚在一起构成的光纤透镜。
如使用上述面发光光源,即使将该光源靠近读取位置,在此读取位置也可以获得均匀的照射强度。另外,如果采用与棒状透镜相比直径小的光纤透镜,可缩短共轭长度。由此,自然可以推进装置的小型化。
附图说明
图1为使用本发明的图像读取装置的构成图。
图2为采用场致发光薄膜的单色面发光光源的斜视图。
图3为采用场致发光薄膜的彩色面发光光源的说明图。
图4为光纤透镜的斜视图。
图5为光纤的斜视图。
图6为光纤透镜的A-A′断面图。
图7为共轭长度的说明图。
图8为面发光光源的配置说明图。
图9为示出原稿面照度和MTF值的测定结果的示图。
图10为利用注入成形制造的微透镜阵列的说明图。
图11为利用光刻制造的微透镜阵列的说明图。
图12为实施方案2的图像读取装置的构成图。
图13为实施方案3的扫描仪的说明图。
图14为使光源以初期状态的色发光的场面的说明图。
图15为指示记载框的场面的说明图。
图16为输入浓度数据的场面的说明图。
图17为现有的图像读取装置的构成图。
图18为现有的图像读取装置装备的光源的斜视图。
图19为现有的图像读取装置装备的棒状透镜阵列的斜视图。
具体实施方式
(实施方案1)
首先,本申请的申请人,为了实现图像读取装置的小型化,在日本专利申请2000-224156等中提出采用光纤透镜代替现有的棒状透镜122。
这个所谓光纤透镜,如图4所示,指的是将多根小直径(0.5mm以下)的光纤140束缚在一起构成的透镜14。因为光纤140的折射率从轴心向外周逐渐减小(例如随着与轴心的距离的增加,与该距离的平方成正比减小),光在光纤140的中心方向上会聚。
但是,如果使透镜的直径这样减小,串扰和杂光等现象会变得显著。于是,必须,如图4所示,将多根光纤140束缚在一起形成光纤束144,在此光纤束144的外周形成光吸收层141,或是,如图5所示,在各个光纤140单体的外周形成光吸收层143。
此外,上述光纤束144,为防止串扰和杂光等现象,最好是满足下述关系。即,如图6所示,光纤束144的一边的长度S的设定应能满足上述一边的长度S除以光纤140的长度T的值小于开口角ω的正切值的关系。
这个所谓开口角ω,指的是可正常传送光的最大角度。在图6中,因为示出的是入射光V以光可以正常传送的最大角度入射到光纤140的状态,就此图而言,光纤140的中心轴U和入射光V之间的角度就相当于开口角ω。
此处,过去为了使用直径大的棒状透镜122,需要约20mm至50mm的共轭长度。例如,在使用直径0.6mm、长度22.8mm、开口角4度的棒状透镜122的场合,共轭长度必须为大约50mm。另外,在使用直径0.6mm、长度8.8mm、开口角12度的棒状透镜122的场合,共轭长度必须为大约20mm。
与此不同,在本发明中,由于要采用直径小的光纤透镜14,如图1所示,可将传感器1至原稿面9的距离(共轭长度)缩短。下面参利用图7对光纤透镜14的直径·长度·开口角分别改变时的共轭长度予以说明。
即,在使用直径0.3mm、长度4.4mm、开口角12度的棒状透镜14的场合,共轭长度为10.0mm。在此场合,光纤透镜14的下端部与原稿面9的距离为2.8mm。
另外,在使用直径0.3mm、长度11.4mm、开口角4度的棒状透镜14的场合,共轭长度为25.0mm。在此场合,光纤透镜14的下端部与原稿面9的距离为6.6mm。
当然,如光纤透镜14的直径更小,则如下所述,共轭长度可以更短。
即,在使用直径0.1mm、长度1.4mm、开口角12度的棒状透镜14的场合,共轭长度为3.2mm。在此场合,光纤透镜14的下端部与原稿面9的距离为0.9mm。
另外,在使用直径0.1mm、长度3.6mm、开口角4度的棒状透镜14的场合,共轭长度为8.0mm。在此场合,光纤透镜14的下端部与原稿面9的距离为2.2mm。
如上所述,在本发明中,由于使用直径小的光纤透镜14,共轭长度可以缩短。由此,不用说可以推进装置的小型化。
另外,此处是针对开口角为12度及4度进行说明的,当然开口角并不限制于12度及4度。
但是,为推进装置的小型化,使光源就可能接近原稿面配置是重要的。不过,由于上述现有的LED阵列是点光源的集合,如果此光源和原稿面不保持一定程度的距离,就无法保证照射强度的均匀性。即利用上述现有的LED阵列推进装置小型化受到限制。
所以,本申请的申请人,在日本专利申请2000-217561等中提出采用下面说明的场致发光薄膜作为面发光光源。
即,如图2所示,在扫描方向上在长条玻璃或透明树脂等等基板101上形成透明电极薄膜103。于是,在其上形成场致发光薄膜100作为光媒体。并且,在其上淀积金属电极102。
另外,在这种面发光光源是以彩色方式实现的场合,如图3(a)所示,在短边方向上形成与R(红)、G(绿)、B(蓝)各色相对应的等宽的场致发光薄膜100r·100g·100b。或者是,如图3(b)所示,在长边方向反复配置光源列G同样可实现彩色面发光光源。这个所谓的光源列G,指的是配置于长边方向上的与RGB各色相对应的等宽的场致发光薄膜100r·100g·100b。
如使用上面这种面发光光源,由于即使是如图1所示那样将该光源5a·5b靠近读取位置Pa配置,对此读取位置Pa也可以获得均匀的照射强度,所以可以推进装置的小型化。
但是,在如上所述那样将面发光光源5a·5b靠近读取位置Pa配置的场合,必须验证这一面发光光源5a·5b如何配置原稿照明效率最佳,以及是否能高画质地读取原稿。
因此,如下所述,对面发光光源5a·5b的位置和角度进行种种改变而测定那时的原稿面面照度和MTF值并进行评价。还有,所谓MTF(调制传递函数)值指的是传感器的分辨率。
首先,将两个长160mm、宽4mm的面发光光源(参照上述图2)在长边方向上连接起来作为A3尺寸,如图8所示,将两个这样的A3尺寸光源5安装于透镜14的两侧。于是,在面发光光源5的中心O和读取位置Pa的连接线段L的长度r固定为5mm的状态下,使此线段L和原稿面9所成的角度θ在20°至70°之间变化,并测定此时的原稿面照度和MTF值。
其结果,了解到获得1600lx(勒克斯)以上的照度的情况,如图9(a)所示,是在角度θ大于30°的场合,获得75%以上的MTF值的情况,如图9(b)所示,是在角度θ小于60°的场合。即从30°到60°的角度θ的场合是理想的范围。
另外,了解到获得2000lx以上的照度的情况,如图9(a)所示,是在角度θ大于40°的场合,获得80%以上的MTF值的情况,如图9(b)所示,是在角度θ小于55°的场合。即从40°到55°的角度θ的场合是特别理想的范围。
如上所述,根据本发明,可以将角度θ设定在30°至60°的很宽多范围中的同时,由于线段L的长度r可设定为短到5mm,有利于推进装置的小型化。另外,此处示出的是采用单色光源(参照上述图2)的场合,但采用彩色光源(参照上述图3)的场合也可得到同样的结果。
过去一般是将角度θ设定为45°至50°,根据本发明,之所以可以将角度θ设定在30°至60°更宽范围内是因为采用面发光光源代替了现有的LED阵列。即,采用LED阵列的场合是只有预定的的点光源照明读取位置Pa,而采用面发光光源的场合是各种角度的光照明读取位置Pa。
另外,线段L的长度r之所以可以设定为短到5mm,也是因为采用了面发光光源,而像现在采用LED阵列的场合,由于不能获得均匀的照射强度,线段L的长度r不能设定为短到那种程度。即在现有的典型的图像读取装置中,线段L的长度r一般设定为9mm左右。
之所以要这样将线段L的长度r缩短到5mm,目的当然是要使装置小型化,但也是为了使面发光光源5的端部尽量靠近透镜14和作为原稿台8的玻璃配置。即,因为,如图8所示,如将面发光光源5的端部尽量靠近透镜14及原稿台8这两者配置时可防止光扩散,所以可增加光的传送效率,提高原稿面的照度。
这样,为了提高原稿面的照度,最好是将面发光光源5的端部配置于和透镜14及原稿台8的1mm以内的位置。即,在将面发光光源5的端部配置于和透镜14及原稿台8的1mm以内的位置时,在提高原稿面照度方面可获得一定的效果。
下面,把将面发光光源5的端部配置于和透镜14及原稿台8的1mm以内的位置称为“确保面发光光源5的端部与透镜14及原稿台8的相接或接近状态”。
当然,由于角度θ,有时不能确保面发光光源5的端部与透镜14及原稿台8的相接或接近状态,在此场合,可与透镜14或原稿台8任意一方相接或接近。
即,在由于角度θ过大而不能确保面发光光源5的端部与透镜14及原稿台8这两者的相接或接近状态时,可将该面发光光源5的端部配置为只与透镜14相接或接近。另一方面,在由于角度θ过小而不能确保面发光光源5的端部与透镜14及原稿台8这两者的相接或接近状态时,可将该面发光光源5的端部配置为只与原稿台8一方相接或接近。这样,即使是在面发光光源5的端部只与透镜14及原稿台8一方相接或接近的状态,与任何一方都不相接或接近的状态相比较可以得到提高原稿面照度的效果。
另外,虽然在上述的说明中未提及,但在面发光光源5的端部合透镜14或原稿台8之间加入该装置的框体也没关系。在此场合,为了在提高原稿面照度方面可获得一定的效果,与面发光光源5的端部相接部分的框体的厚度最好是在1mm以内。
另外,在上述说明中,虽然是在使用宽度为4mm的面发光光源的同时,将线段L的长度r固定为5mm,但本发明不受此限制。即,已经了解到在使用宽度为2mm的面发光光源的同时,将线段L的长度r固定为3mm的状态下及在使用宽度为1mm的面发光光源的同时,将线段L的长度r固定为1mm的状态下测定原稿面面照度和MTF值时,角度θ在30°至60°的场合是优选的范围,角度θ在40°至55°的场合是更优选的范围。
(实施方案2)
在上述实施方案1中是采用光纤透镜,但如果采用按照下面的步骤制造的微透镜代替此光纤透镜,则可以使装置进一步小型化。
首先,通过在SiO2-Li2O-Al2O3系玻璃上加以感光性金属(Au、Ag、Cu)和增感剂(CeO2),形成作为微透镜阵列形成基板的感光性玻璃13。此感光性玻璃13的大小大约为长320mm,宽1~2mm,厚1mm。
在这样生成的感光性玻璃13上,如图11(a)所示,形成由铬等构成的光刻掩模12。在光刻掩模12上的遮光部分的形状,如要得到必需的聚光特性,可以为椭圆形及多角形,圆形更优选。
在遮光部分的形状为圆形的场合,此遮光部分的直径大约为35μm,并且,设置此遮光部分得间隔最好是大约42.3μm。此值是假设传感器的分辨率为600dpi的场合的数值。
接着,对形成上述光刻掩模12的感光性玻璃13照射波长为200nm~400nm的紫外线7500~10000μJ/cm3,在约500℃下进行热处理。由此,如图11(b)所示,没有掩模的部分的感光性玻璃13收缩变色,成为防止透镜11间的串扰和杂光用的遮光膜15,有掩模部分的感光性玻璃13就成为微透镜11。
用以上步骤制造的微透镜阵列的透镜长度大约为1mm,与光纤透镜14的透镜长度相比小得多。如采用这种微透镜11,如图12所示,可缩短传感器1至原稿面9的距离(共轭长度)。由此,与上述实施方案1相比,装置自然可以小型化。
此处,微透镜阵列10的制造方法不限定于上述方法,例如,也可以利用注入成形的方法制造。此时,作为材料可使用耐热丙烯及非晶聚烯烃,特别是,最好选择耐高温、高湿、热冲击等强且光透过率高的材料。
另外,在这样利用注入成形法制造微透镜阵列的场合,遮光膜15,如图10(a)所示,可设置于入射光侧透镜面上,或是设置于出射光侧透镜面上,也可以设置于入射光侧透镜面和出射光侧透镜面两面上。在遮光膜15设置于出射光侧透镜面上的场合,在此透镜面和遮光膜15之间最好是真空或空洞。
(实施方案3)
但是,送货公司,为了用主计算机管理货物投送状况,指示送货员要将货物正在投送中或货物已经投送完毕通知主计算机。因此,送货员,例如在送货车装载货物时及货物送到送货对象处之后,就要将投送用传票作为图像数据以便携式扫描仪读取发送给主计算机。
但是,在投送用传票上印刷有利用主计算机进行管理所不需要的文字和图形(例如,传票番号的记载框、货物投送对象的住所、姓名的记载框等)。所以,在送货员以便携式扫描仪读取的图像数据中包含利用利用主计算机进行管理所不需要的文字和图形。
因此,过去是以装载了具有编辑图像数据功能的软件(下面称其为“图像编辑软件”)的扫描仪读取送货用传票。就是说,因为如使用图像编辑软件的编辑功能,就可以从利用便携式扫描仪读取的图像数据中删除传票番号的记载框等,可以只抽取利用主计算机进行管理所必需的文字及图形的图像数据(例如,传票番号的图像数据)。
然而,如采用这种办法,在处理多数送用传票的场合,会存在为了编辑利用便携式扫描仪读取的图像数据需要花费大量的时间和劳动的问题。
下面利用图13对本实施方案采用的扫描仪30的构成,对其动作予以说明。另外,由于此图13所示的光源面发光光源5·透镜14·传感器18的构成与上述实施形态1或2中的说明相同,此处省略其详细说明。
首先,送货员按照下面的操作将主计算机进行管理所不需要的文字和图形的颜色(例如,在送货用传票9a上印刷的记载框的颜色)分解成RGB等色。
即,在将扫描仪30的读取面朝向送货用传票9a的状态下,如图14所示,以手指或电子笔等指示工具40按下显示在扫描仪的显示画面33上的色存储按钮41.由此,因为发光控制装置38控制光源5使RGB各色的光分别发光,所以受光装置36可通过透镜14和传感器1分别从送货用传票9a接受RGB各色的反射光。
此处,受光装置36根据以上述方式接受的RGB各色的反射光生成3个图像数据。于是,通过将如此生成的3个图像数据进行合成而得到送货用传票的彩色图像数据,如图15所示,此送货用传票9a的图像数据42显示在显示画面33上。
这样,如在显示画面33上显示送货用传票的图像数据42,扫描仪30的操作员以指示工具40指示主计算机进行管理所不需要的文字和图形(例如记载框43)的显示位置。由此,色分解装置34通过对在指示工具40指示的位置处显示的图像的色进行分解而得到RGB各色的浓度数据,将这些浓度数据存储于存储装置37中。
以上的结果,记载框的色浓度数据存储在存储装置37中。于是,将这样存储浓度数据的扫描仪30由送货公司交给送货员。
另外,实现上述的色分解的方法,根据光源的不同可以有多种多样,不特别限定于某种。另外,在上述的说明中,是假设通过以从光源5发出的RGB各色的光进行照射而得到彩色图像数据,但以从光源5发出的白昼色光照射也同样可以得到彩色图像数据。
此外,因为送货员有义务向主计算机通知货物的投送状况,例如,如货物已经送到投送给投送对象,就按下扫描仪30的读取开关3。这样,如按下读取开关3,发光控制装置38就根据存储于存储装置37中的浓度数据控制光源5的发光。当然,因为在存储装置37中存储有印刷在送货用传票9a上的记载框的色浓度数据,以与该记载框同色的光照射对送货用传票9a。
这样,接受从送货用传票9a反射的反射光的受光装置36不识别记载框。即可以识别传票番号、投送对象的住所、投送对象的姓名、货物的种类等、记载框以外的文字及图形。
以上的结果,就由受光装置36生成没有记载框的送货用传票9a的图像数据,这样生成的图像数据,例如,可转送到OCR(光电字符阅读机)等文字识别装置32。文字识别装置32,识别从受光装置36发送来的图像数据中的传票番号等,并将如此识别的传票番号等信息转发给发送装置31.发送装置31,将接收到的来自文字识别装置32的传票番号等信息发送给主计算机。
当然,也可以在将文字识别装置32识别的传票番号等信息在转送到发送装置31之前,显示在显示画面33上。如此一来,送货员就可以确认文字识别装置32是否正确识别传票番号等。
于是,在确认文字识别装置32正确识别传票番号等的场合,就利用指示工具40按下显示于显示画面33上的发送按钮。这样,如按下发送按钮,传票番号等信息就从文字识别装置32转送到发送装置31。另一方面,在文字识别装置32错误识别传票番号等的场合,可以以与上述同样的步骤重新读取送货用传票9a。
如上所述,因为利用本实施方案中的扫描仪30是以与记载框颜色同样的色光照射送货用传票9a,不会读取记载框。所以,可以省略从利用扫描仪30读取的图像数据中抽取送货用传票等的信息的处理。当然,就没必要像现在这样在扫描仪中装载图像编辑软件。
另外,将浓度数据存储于存储装置37的办法不局限于上述的办法。例如,也可以在接通扫描仪30的电源时,如图16所示,在显示画面33上显示用来指示所要求的浓度的选项单(浓度指示装置)44。如设置这样的选项单,可由光标键45等以数值等指示RGB各色的浓度。当然,此处指示的浓度将作为浓度数据存储于存储装置37中。
另外,在上述中,图13中所示的光源5和透镜14的构成的说明与上述实施方案1或2的说明相同,但本发明不受此限制。即此处设想扫描仪30是便携式扫描仪,从力图使其小型化的观点出发,图13所示的光源5采用面发光光源,并且,图13所示的透镜14采用光纤透镜或微透镜。然而,在扫描仪30不需要小型化的场合,对图13所示的光源5和透镜14的构成无特别限制。
另外,在上述中,通过示例说明的是想要删除单色的记载框的场合的动作,但是也有,例如,在印刷于送货用传票9a上的记载框根据记载内容的重要性分色的情况下,要删除多种色的记载框的场合。
在此场合,也可以在显示画面33上以上述步骤显示送货用传票的图像数据42之后,以指示工具40顺序指示用不同的颜色显示的多个记载框。如果这样,因为多种色的浓度数据是存储于存储装置37中,发光控制装置38就控制光源5顺序发出该多种色的光。于是,受光装置36,根据送货用传票9a发出的反射光生成多个图像,可抽取在这样生成的全部多个图像数据中包含的图像数据。
例如,在印刷于送货用传票9a上的红色、蓝色、绿色的记载框中,想要删除绿色和蓝色时(即只留下绿色记载框时),受光装置36,在根据红色的反射光生成图像数据的同时,根据蓝色反射光生成图像数据。当然,根据红色反射光生成的图像数据中没有蓝色和绿色的记载框,根据蓝色反射光生成的图像数据中没有红色和绿色的记载框。因此,如果抽取这样生成的两个图像数据全部中所包含的图像数据,只剩下绿色的记载框,而红色和蓝色的记载框被删除。
另外,如上所述地在存储装置37中存储浓度数据时,也可以,例如,在按下读取按钮35时,在显示画面33上显示此多种色。如此一来,在显示于显示画面33上的多种色中,可由指示工具40等选择要删除的颜色或剩下的颜色。
最后,在上述中,是以送货公司利用计算机管理送货状况的场面为例进行说明的,当然,使用采用本发明的扫描仪30的场面并不局限于这种场面。
Claims (9)
1.一种图像读取装置,以光学方式读取在原稿面上描绘的图像,其特征在于包括:
在相对原稿面保持规定角度的同时,相互间保持一定的间隔,左右对称地配置于原稿面的上方、且在透明基板上形成发光层的两个面发光光源,以及
在这两个面发光光源的间隙部分配置的、将多根光纤束缚在一起构成的光纤透镜。
2.一种图像读取装置,以光学方式读取在原稿面上描绘的图像,其特征在于包括:
在相对原稿面保持规定角度,配置于原稿面的上方、且在透明基板上形成发光层的一个面发光光源,以及
靠近上述一个面发光光源的上端部配置的、将多根光纤束缚在一起构成的光纤透镜。
3.如权利要求1或2中记载的图像读取装置,其中:上述面发光光源的端部配置成与光纤透镜和原稿台中的至少一个相接或靠近。
4.如权利要求3中记载的图像读取装置,其中:在上述面发光光源的中心和读取位置的连接线段和原稿面所成的角度为θ的场合,此θ角为规定范围内的角度时,该面发光光源的端部配置成与光纤透镜和原稿台这两者相接或靠近。
5.如权利要求3中记载的图像读取装置,其中:在上述面发光光源的中心和读取位置的连接线段和原稿面所成的角度为θ的场合,此θ角为比规定范围大的角度时,该面发光光源的端部配置成只与光纤透镜相接或靠近。
6.如权利要求3中记载的图像读取装置,其中:在上述面发光光源的中心和读取位置的连接线段和原稿面所成的角度为θ的场合,此θ角为比规定范围小的角度时,该面发光光源的端部配置成只与原稿台相接或靠近。
7.如权利要求1或2中记载的图像读取装置,其中:在束缚在一起的多根上述光纤的外周形成光吸收层。
8.如权利要求1或2中记载的图像读取装置,其中:在各个光纤单体的外周形成光吸收层。
9.如权利要求1或2中记载的图像读取装置,其中:采用微透镜代替上述光纤透镜。
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