JPH0678115A - 光走査型イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光走査型イメージセンサにおいて、簡単な構
成で所望の画素密度毎に基準信号を読み取ることによ
り、読み取り幅全体に適用できる基準信号を得る。 【構成】 光源から原稿面４への光路途中に光路変更部
材２８（３８）を挿入可能とし、該光路変更部材２８
（３８）の全反射や屈折を利用して走査光線を走査方向
に直交する方向に折曲させ、この全反射若しくは屈折光
線がプラテンガラス５面に形成した白色又は黒色帯状部
６を照射し、白色又は黒色帯状部６からの反射光を帯状
受光素子２に入射させることにより、受光素子について
の白色又は黒色基準信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリや複写機
の入力部に使用されるイメージセンサに関し、特に、光
を走査して原稿面に照射し、原稿面からの錯乱反射光を
帯状受光素子で読み取る光走査型イメージセンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、光走査型イメージセンサとして
は、例えば図７に示すように、蛍光燈光源９１と、該蛍
光燈光源９１の長尺方向に沿って下方に配置され、各画
素に対応する多数の液晶スイッチを直線配列して構成さ
れた光シャッタ９２と、該光シャッタ９２を通過した光
を集光される等倍結像系レンズ９３と、該等倍結像系レ
ンズ９３からの光が透明基板９４を通過して原稿９５を
照射し、該原稿９５からの反射光が入射するよう前記透
明基板９４に形成された受光素子９６とを具備したもの
がある。前記受光素子９６は画素毎に分離することなく
帯状に形成し、受光面積を拡大して光電変換出力を大き
くすることによりＳ／Ｎ比の向上を図っている。（特開
昭６１ー２１８２６６号公報参照）。

【０００３】上記構造のイメージセンサによれば、蛍光
燈光源９１からの光は、順次一つづつ開閉する液晶スイ
ッチを通過し、等倍結像系レンズ９３を介して原稿９４
面上にスポット状に結像し、その反射光が受光素子９６
に入射する。従って、光の走査密度は、画素の整数倍で
しか変更できず、読取密度の変更が限定されるという欠
点があった。また、等倍結像系レンズ９３を使用してい
るため、得られる焦点深度は４００ＤＰＩのときせいぜ
い１ｍｍ程度となり、原稿によってはボケが生じて原稿
画像を正確に読み取れないという欠点がある。

【０００４】そこで、等倍結像系レンズを不要とするた
め、帯状受光素子を基板上に薄膜プロセスで形成して生
産性の向上及び低価格化を図るとともに、レーザプリン
タ等に使用される光学系、すなわち、レーザダイオード
から出たレーザ光線をコリメートレンズ、シリンドリカ
ルレンズで整形しポリゴンミラーで走査し、該走査光線
をｆーθレンズを介して原稿面を照射する光走査型イメ
ージセンサが提案されている。前記受光素子は、クロム
（Ｃｒ）から成る下部電極、水素化アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）から成る光電変換層、酸化インジウ
ム・スズ（ＩＴＯ）から成る上部電極をそれぞれ帯状に
積層した薄膜サンドイッチ型フォトダイオードにより形
成されている。

【０００５】一方、イメージセンサにおいては、画質や
階調再現性の向上を図るために明出力や暗出力を基準信
号（白色基準信号，黒色基準信号）を設定し、画像信号
の補正を行なうことがなされている。密着型イメージセ
ンサにおいて前記基準信号を得る場合、例えば白色基準
信号を読み取る場合、透明基板９４と原稿９５との間に
介在するプラテンガラス（図示せず）に白色帯状部を形
成し、イメージセンサ自体を副走査方向に移動させて、
前記白色帯状部からの反射光を読み取ることにより白色
基準信号を得ることが行なわれていた。また、受光素子
アレイの端部に予め基準信号用の受光素子を設け、該受
光素子に白色原稿面等からの反射光が入射することによ
り、その出力から基準信号を得ることも提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構造
の光走査型イメージセンサの場合、ポリゴンミラー等を
必要とするので走査光学系が大型化し且つ部品点数が多
くなるので、イメージセンサ自体を移動させるのが困難
であり、上述したイメージセンサ自体の移動により白色
基準信号を検出する方式が適用できない。

【０００７】また、光走査型イメージセンサの場合、原
稿面４からの反射光はほぼ球状の強度分布をもっている
ので、例えば図６（ａ）に示すように、レーザ光による
走査ビームによる反射光６０が帯状受光素子２の端部を
照射している場合、端部における反射光量は中央部分の
反射光量に比較して少なくなり、反射光の入射位置と反
射光量との関係は図６（ｂ）のような分布になる。従っ
て、帯状受光素子２端部への入射光量は減少するので、
端部部分で読み取った基準信号により帯状受光素子２か
ら各画素に出力される信号全てを補正すると、中央寄り
の大部分の画素において正確な補正ができないという問
題点があった。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、光走査型イメージセンサにおいて、簡単な構成で所
望の画素密度毎に基準信号を読み取ることにより、読み
取り幅全体に適用できる基準信号を得るための構造を提
供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するため本発明は、原稿面に光を照射する光源と、該
光源からの光を前記原稿面上で走査させる走査手段と、
該原稿面からの反射光を入射する帯状受光素子と、原稿
面と帯状受光素子との間に介在させたプラテンガラスと
を具備するイメージセンサにおいて、次の構成を特徴と
している。前記原稿幅と略等しい幅の白色又は黒色帯状
部をプラテンガラス面の光走査線と平行となる位置に形
成する。前記光源から原稿面への光路途中に、光路変更
部材を挿入可能とする光路方向変更機構を設ける。前記
光路変更部材は、光を反射や屈折させることにより光線
を走査方向に直交する方向にずらす性質を有する。

【００１０】

【作用】本発明によれば、光源から原稿面への光路途中
に光路変更部材を挿入し、光源からの光線が前記光路変
更部材に入射すると、全反射や屈折を利用して走査光線
を走査方向に直交する方向にずらせ、この全反射若しく
は屈折光線がプラテンガラス面に形成した白色又は黒色
帯状部を照射する。白色又は黒色帯状部からの反射光
は、帯状受光素子に入射するので、受光素子についての
白色又は黒色基準信号を得ることができる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図３を
参照しながら説明する。本実施例に係る光走査型イメー
ジセンサは、図２に示すように、原稿面４上でレーザ光
を走査する走査光学系１と、原稿面４で反射した反射光
を受光する帯状受光素子２と、前記反射光を帯状受光素
子２に導く光学系３とから構成されている。

【００１２】前記走査光学系１は、レーザプリンタ等に
使用されている光学系と同様の構成を持つもので、レー
ザダイオード１１、コリメートレンズ１２、シリンドリ
カルレンズ１３、ポリゴンミラー１４、ｆーθレンズ１
５、ハーフミラー（若しくはスリットを設けたミラー）
１６等から構成されている。レーザダイオード１１から
は、所定の変調周波数で変調されたパルス光（レーザ
光）が放射され、このレーザ光の発振周波数と前記ポリ
ゴンミラー１４の回転数を制御することにより原稿面４
上での光の走査速度と走査密度を制御することができ
る。すなわち、主走査制御手段（図示せず）で周波数を
制御されたレーザダイオードからのレーザ光は、コリメ
ートレンズ１２、シリンドリカルレンズ１３で整形さ
れ、六角形状のポリゴンミラー１４の周囲の一辺の面で
反射する。ポリゴンミラー１４は前記主走査制御手段
（図示せず）により所定回転で回転しているので、前記
レーザ光は所定のビーム幅を有する走査光線となり、該
走査光線がｆーθレンズ１５を介して原稿面４上を所定
の速度で走査され、主走査方向に対して所望の読み取り
密度を得ることができる。原稿面４の画像情報を含んだ
反射光は、ハーフミラー１６によって光路を曲げられ、
シリンドリカルレンズ１７を経由して集光されて絶縁基
盤２１上に形成された帯状受光素子２へ導かれる。

【００１３】また、ガラスで形成され原稿面４の幅と略
同じ幅を有する平面板１８を、ｆーθレンズ１５とハー
フミラー１６との間の光路途中に挿入可能とする光路方
向変更機構１９が設けられている。長尺状の平面板１８
は、光路方向変更機構１９内部の平面板移動手段（図示
せず）により、基準信号を読み取る際に光路途中に挿入
可能に形成されている。また、平面板１８は、その長尺
方向が走査光の走査方向に沿うように挿入可能としてい
る。平面板１８は、図１に示すように、その上面を走査
光の光軸に対して数度（θ）傾斜させることにより、ｆ
ーθレンズ１５を透過した走査光が全反射するようにな
っている。

【００１４】反射光を帯状受光素子２に導くための光学
系３の構成を図１を参照しながら詳細に説明すると、平
面板１８が光路途中に挿入されていない場合、光源から
入射した走査光はハーフミラー１６及びプラテンガラス
５を通過して原稿面４に到達し、画像情報が含まれた原
稿面４からの反射光はプラテンガラス５を通過した後、
ハーフミラー１６で反射して光路を変更し、シリンドリ
カルレンズ１７によって帯状受光素子２に集光される
（図１において実線で示される光路）。

【００１５】また、平面板１８が光路途中に挿入されて
いる場合、光源から入射した走査光は平面板１８の上面
で全反射して光線を走査方向に直交する方向（副走査方
向）に折曲させ、ハーフミラー１６及びプラテンガラス
５を通過し、平面板１８が光路途中に挿入されない場合
の光線（実線）に対して副走査方向にずれた光線（点
線）となってプラテンガラス５面に到達する。前記光線
（点線）が到達するプラテンガラス５面には、白色帯状
部６が光の走査方向に沿って形成されている。白色帯状
部６は、例えばプラテンガラス５に白色塗料等を塗布す
ることにより形成する。白色帯状部６からの反射光は、
ハーフミラー１６で反射して光路を変更し、シリンドリ
カルレンズ１７によって帯状受光素子２に集光される
（図１において点線で示される光路）。

【００１６】前記帯状受光素子２は、図３に示すよう
に、クロム（Ｃｒ）から成る帯状の下部電極２２、水素
化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）から成る帯状
の光電変換層２３、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）層
から成り逆バイアス電圧を供給する上部電極２４をそれ
ぞれ絶縁基板２１上に積層して構成されている。下部電
極２２は、図２に示すように、積分器７に接続され、レ
ーザ光の発振周波数と同期をとりながら前記反射光によ
って帯状受光素子２に蓄積された電荷の読み出しを行な
う。積分器７からの出力は記憶部を有する演算回路８に
入力され、走査光線により前記帯状受光素子２に発生す
る信号を時系列的に出力する。原稿面４は、ローラ等の
原稿送り手段（図示せず）により、光走査方向に直交す
る副走査方向に移動可能に構成されているので、主走査
及び副走査を行なうことで原稿面４の全体画像を読み取
ることができる。また、副走査方向の送り速度を制御す
ることにより、副走査方向の読み取り密度を変更するこ
とができる。

【００１７】次に、本実施例の光走査型イメージセンサ
の読み取り方法について説明する。先ず読み取り始めに
おいて、光路方向変更機構１９により光路途中に平面板
１８を挿入する。この状態でイメージセンサを駆動する
と、光源からの走査光線は平面板１８で全反射して走査
方向に直交する方向に折曲し、プラテンガラス５面に形
成した白色帯状部６を照射する。従って、帯状受光素子
２へは白色帯状部６からの反射光が入射する。帯状受光
素子２は、リセットされることなく常時電荷を読み出す
ようになっているので、帯状受光素子２からの出力は、
時間とともに白色帯状部６からの反射光に応じて発生す
る光電流が変化する。この光電流を積分器７に入力すれ
ば、積分器周期に応じた電流が電圧として出力される。
この積分周期を前記レーザ光の発振周波数と一致させれ
ば、走査密度に対応して出力を得ることができる。すな
わち、積分器７の読み出しクロックを主走査方向の読み
取り密度（光走査による読み取り密度）に対応した周波
数（レーザ光の変調周波数）と同期させれば、反射光の
光量に比例した光電流が、レーザ光の変調周波数の１周
期毎に積分器７に取り込まれ、所望の画素密度の白色基
準出力を得ることができる。この白色基準出力の補正信
号は演算回路８内部の記憶部において記憶される。

【００１８】次に、光路途中から平面板１８を外した状
態でイメージセンサを駆動すると、光源からの走査光線
は原稿面４を照射する。従って、帯状受光素子２へは原
稿面４の画像情報を含んだ反射光が入射される。帯状受
光素子２は、リセットされることなく常時電荷を読み出
すようになっているので、帯状受光素子２からの出力
は、時間とともに原稿面４からの反射光に応じて発生す
る光電流が変化する。そして、積分器７により、前記同
様に所望の画素密度で画像信号を読み取る。演算回路８
においては、各画素密度毎に画像信号と補正信号との差
を出力することにより、明出力分を補正した真の画像信
号を出力することができる。

【００１９】図４は本発明の他の実施例を示すもので、
平面板１８に代えてガラス等で形成された方形柱２８を
光路途中に挿入可能としたものである。また、方形柱２
８は、その長尺方向が走査光の走査方向に沿うように挿
入可能としている。方形柱２８は、少なくとも光路が貫
通する第１の面２８ａと第２の面２８ｂ同士が互に平行
に形成され、光路に対して第１の面２８ａが角度α（α
は９０度より数度小さい）だけ傾斜して挿入可能として
いる。従って、光源からの走査光が第１の面２８ａに入
射する際と、方形柱２８中を通過する走査光が第２の面
２８ｂで出射する際とにおいて２回屈折することによ
り、入射する走査光線に対して出射する走査光線は、主
走査方向に直交する方向に平行にずらすことができる。
ずれ量は、方形柱２８が有する屈折率と前記角度αによ
り決まる。本実施例によれば、方形柱２８より出射する
走査光線は、入射する走査光線と平行となるので、プラ
テンガラス５と方形柱２８との距離にかかわらず副走査
方向のずれ量を一定にでき、方形柱２８の挿入位置の設
計を厳密にする必要がないという利点がある。他の構成
は図１の実施例と同様であるので、同一構成部分につい
て同一符号を付すことにより詳細な説明を省略する。

【００２０】図５は本発明の他の実施例を示すもので、
平面板１８に代えてガラス等で形成されたくさび形柱３
８を光路途中に挿入可能としたものである。また、くさ
び形柱３８は、その長尺方向が走査光の走査方向に沿う
ように挿入可能としている。くさび形柱３８は、光路が
貫通する第１の面３８ａと第２の面３８ｂ同士の延長面
が角度β（βは数度）で重なるように形成され、光路に
対して第１の面３８ａが９０度となるように挿入可能と
している。従って、光源からの走査光が第１の面３８ａ
に入射すると、第１の面３８ａでは光線は直進し、第２
の面３８ｂで出射する際に屈折することにより、入射す
る走査光線に対して出射する走査光線は、主走査方向に
直交する方向に折曲させることができる。折曲の量は、
くさび形柱３８が有する屈折率と前記角度βで決まる。

【００２１】上記各実施例では白色基準信号を得るため
の構造としたが、白色帯状部６に代えて黒色帯状部をプ
ラテンガラス５に形成すれば、黒色基準信号を得ること
ができる。また、上記各実施例の構造で黒色基準信号を
得るには、白色基準信号を読み取る前あるいは後におい
て、レーザダイオード１１のパワーをオフとしてイメー
ジセンサを駆動すれば、帯状受光素子２に光が入射しな
い状態となるので、黒色基準信号を得ることができる。

【００２２】上記各実施例では、ガラスで形成された光
路変更部材（平面板１８，方形柱２８，くさび形柱３
８）を光路途中に挿入可能としたが、プラスチック等の
ように光学的に反射や屈折の性質を有する部材であれ
ば、金属やセラミックス等も利用することができる。ま
た、上記各実施例では、光路変更部材をｆーθレンズ１
５とハーフミラー１６との間に挿入可能としたが、原稿
面と光源との間であればいずれに配置可能としてもよ
い。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、光源から原稿面への光
路途中に光路変更部材を挿入可能とすることにより、該
光路変更部材の全反射や屈折を利用して走査光線を走査
方向に直交する方向にずらせ、この全反射若しくは屈折
光線がプラテンガラス面に形成した白色又は黒色帯状部
を照射し、白色又は黒色帯状部からの反射光を帯状受光
素子に入射させることにより、受光素子についての白色
又は黒色基準信号を得ることができる。従って、簡単な
構成で所望の画素密度で白色又は黒色基準信号を得るの
で原稿面全体についての基準信号を得ることができ、光
走査型イメージセンサの読み取りにおける各画素密度毎
に正確な補正を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の光走査型イメージセンサ
の光学系の構成説明図である。

【図２】 実施例の光走査型イメージセンサの全体の構
成説明図である。

【図３】 実施例の帯状受光素子の断面説明図である。

【図４】 他の実施例にかかる光走査型イメージセンサ
の光学系の構成説明図である。

【図５】 他の実施例にかかる光走査型イメージセンサ
の光学系の構成説明図である。

【図６】 光走査型イメージセンサの走査方向における
光量を説明するためのもので、（ａ）はイメージセンサ
断面説明図、（ｂ）はセンサ位置による光量分布を示す
グラフである。

【図７】 従来の光走査型イメージセンサの構成を示
す斜視説明図である。

【符号の説明】

１…走査光学系、 ２…帯状受光素子、 ３…光学系、
４…原稿面、 ５…プラテンガラス、 ６…白色帯状
部、 ８…積分器、 ９…演算回路、 １１…レーザダ
イオード、 １２…コリメートレンズ、 １３…シリン
ドリカルレンズ、 １４…ポリゴンミラー、 １５…ｆ
ーθレンズ、 １６…ハーフミラー、１７…シリンドリ
カルレンズ、 １８…平面板、 １９…光路方向変更機
構、２１…絶縁基板、 ２２…下部電極、 ２３…光電
変換層、 ２４…上部電極、２８…方形柱、 ３８…く
さび形柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｚ 9070−5Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿面に光を照射する光源と、該光源か
   らの光を前記原稿面上で走査させる走査手段と、該原稿
   面からの反射光を入射する帯状受光素子と、原稿面と帯
   状受光素子との間に介在させたプラテンガラスとを具備
   するイメージセンサにおいて、前記原稿幅と略等しい幅
   の白色又は黒色帯状部をプラテンガラス面の光走査線と
   平行となる位置に形成し、前記光源から原稿面への光路
   途中に光路変更部材を挿入可能とする光路方向変更機構
   を設け、前記光路変更部材は光を反射や屈折させること
   により光線を走査方向に直交する方向にずらす性質を有
   することを特徴とする光走査型イメージセンサ。