JPH10126576A - カラー画像読取装置 - Google Patents

カラー画像読取装置

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JPH10126576A
JPH10126576A JP8274631A JP27463196A JPH10126576A JP H10126576 A JPH10126576 A JP H10126576A JP 8274631 A JP8274631 A JP 8274631A JP 27463196 A JP27463196 A JP 27463196A JP H10126576 A JPH10126576 A JP H10126576A
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JP
Japan
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led
red
time
green
lighting
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Withdrawn
Application number
JP8274631A
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English (en)
Inventor
Yoshiro Ishikawa
芳朗 石川
Michio Miura
道雄 三浦
Tomoshi Ueda
知史 上田
Takashi Katsuki
隆史 勝木
Ippei Sawaki
一平 佐脇
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】赤、青、緑3原色を発光するLEDアレイ光源
を用いたカラー読取装置の小型化。 【解決手段】カラー画像読取装置を赤、青、緑3原色を
発光するLEDアレイ光源1と、この光源から放射さ
れ、読取対象で反射される光を収束させるレンズ系3
と、この収束した光を受光する蓄積型イメージセンサ4
とを備え、前記LEDの点灯時間を時分割的に設定可能
な共通の駆動回路で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はイメージスキャナ、
ファクシミリ、複写機などのカラー画像形成装置の画像
読取装置に関し、詳細には赤色、緑色、青色を各々発光
するLEDを配列したLEDアレイを光源とし、この光
源からの光を原稿等の読取対象に照射し、反射した光を
レンズ系で収束させ、収束した光の焦点付近に配置した
蓄積型イメージセンサで反射光を電気信号に変換し、前
記原稿等の情報を読み取るカラー画像読取装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】パーソナルコンピュータの普及で、個人
のレベルでの情報化も進展してきており、原稿、写真、
自然画などの各種のメディアを容易に取り込め、操作性
の良い小型のカラー画像読取装置が望まれている。従来
のカラー画像読取装置を図13に示す。光源20から原
稿21に照射された光は、セルフォックレンズアレイ2
3等のレンズ系によって収束され、イメージセンサ24
で受光され、光電変換されて電気信号に変換される。こ
のカラー画像読取装置の大きさを決める要因は、光源と
レンズ系である。
【0003】光源については、従来、白色光源を使用す
る方式のものが多かったが、近年、高出力の緑色、青色
発光のLED(発光ダイオード)が開発され、例えば、
特開昭54─116819号等に示されるように、赤、
緑、青に発光する各々のLEDを多数配列したLEDア
レイを使用する方式のものも使用されるようになってき
た。白色光源には、冷陰極管等が使用されるが、管球の
近くに4cm×4cm×3cm程度の大きさの駆動制御
用インバータ回路を設ける必要があり小型化が困難なこ
と、寿命が短く保守、点検が必要で操作性が悪いこと、
等の欠点がある。これに対し、LEDアレイを光源に使
用した場合、光源自体が小型で、インバータ回路も不要
であり装置を小型化でき、長寿命であるという特徴があ
り、操作性の良い小型のカラー画像読取装置には、LE
Dアレイを光源として用いることが好ましい。
【0004】しかし、赤色、緑色、青色を発光する各L
EDで構成されるLEDアレイを光源として使用する場
合は、各色のLEDの光度が異なること、イメージセン
サが光の波長に依存した感度分布をもつこと等のため、
同じ条件で赤色、緑色、青色のLEDを点灯させた場合
には、イメージセンサの出力に各色毎のレベル差が生
じ、補正のための回路や処理が必要であった。
【0005】また、カラー画像読取装置の形状を決める
もう一つの要因であるレンズ系については、縮小結像方
式に比して、密着結像方式が光路長を短くできるので、
小型化には有利であることが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】即ち、LEDアレイ光
源については、カラー画像読取装置のように光源が3種
類のLEDから構成される場合に、イメージセンサでの
出力レベルを合わせる必要があり、単に各色のLEDの
発光光度を個別に制御する構成を採用したのでは3色分
の駆動回路が必要となって全体構成が大きくなるという
問題がある。
【0007】また、レンズ系については、従来、密着結
合方式に使用されていた微小な屈折率分布型レンズをア
レイ状にならべたセルフォックレンズアレイを使用して
も、原稿とイメージセンサ間の距離を20mm以下に近
づけることは困難であり、カラー画像読取装置の薄型化
が困難であるという問題点がある。そこで、本発明は3
原色のLEDアレイ光源を使用しても1色のLED光源
を使用する場合と同じ程度の回路規模で構成可能な小型
のカラー画像読取装置の提供を目的とするものである。
【0008】さらに、レンズ系に対しても、従来のセル
フォックレンズアレイよりも原稿とイメージセンサ間の
距離をせばめることを課題するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明においては、赤、青、緑3
原色を発光するLEDアレイ光源と、この光源から放射
され、読取対象で反射される光を収束させるレンズ系
と、この収束した光を受光する蓄積型イメージセンサと
を備え、前記LEDアレイ光源の3原色の各LEDに対
して点灯時間を時分割的に設定可能な共通の駆動回路を
接続すると共に、前記蓄積型イメージセンサが前記読取
対象の1ライン分の読取を行う間に前記LEDアレイの
赤、緑、青の各LEDを順次所定の時間内で、点灯時間
を異ならせて駆動できるようにしたことを特徴とするカ
ラー画像読取装置を要旨とした。
【0010】この請求項1の新規な着想は、以下の点に
基づいている。すなわち、赤、緑、青の各々のLEDを
順次一定時間づつ同条件で点灯させた場合には、各色の
発光輝度の違いやセンサの受光感度の波長依存性に基づ
いて、蓄積型イメージセンサの出力端での各色毎の出力
値が異なるので、この出力値の比をベースとして、その
逆数に対応した比率で各LEDの点灯時間の比Tr:T
g:Tbを設定しておけば、イメージセンサの各色に対
する出力値の比は、1:1:1になる。
【0011】したがって、請求項1の発明によれば、各
LEDの点灯時間比を時分割的に設定する機能を付加し
た共通の駆動回路を設け、カラー読取装置を大型化する
ことなく、所望の色バランスのカラー画像読取が可能と
なる。請求項2に記載の発明においては、請求項1に記
載の発明において、読取対象からの反射光を収束させる
レンズ系をバイナリーレンズで構成することを特徴とす
るカラー画像読取装置を要旨とした。
【0012】バイナリーレンズはセルフォックレンズア
レイを使用する場合に比べ、光路長を短くすることが可
能であることに着目し、請求項1の発明の要旨と組み合
わせた請求項2の発明によれば、カラー画像読取装置の
小型化が可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
〔第1実施例〕以下に本発明の好適な実施例を示し、本
発明を説明する。図1は本発明に使用したLEDアレイ
光源正面図で、R、G、Bで示した各々赤色、緑色、青
色の光を発光するLED素子が、主走査方向に、順次多
数配列されている。
【0014】図2は本発明の光学系を示す図であり、図
2においてLEDアレイ光源1から照射された3原色光
は、原稿2で反射され、レンズ系3で収束され、蓄積型
イメージセンサ4で受光され、電気信号に変換される。
この図2では、LEDアレイ光源1からの3原色の光を
原稿面に直接、照射しているが、ミラーの組み合わせや
アクリル樹脂やガラスなどの光学的ガイドを使用して、
光路を定めてもよい。
【0015】また、この図2では、本発明を明確にする
ために、原稿2をLEDアレイ光源1とレンズ系3と蓄
積型イメージセンサ4からなる光学系に対し、相対的に
副走査方向に移動させる機構は図示していない。つぎ
に、本発明の要旨を図3の機能ブロック図、図4のLE
D制御部ブロック図、図5の第1の点灯タイミングチャ
ートを用いて説明する。
【0016】赤色、緑色、青色の点灯時間比は、たとえ
ば、原稿面に白色原稿を置き、各LED単独に一定時間
点灯させ、その時の蓄積型イメージセンサの出力比S
r、Sg、Sbを測定し、その逆数比Tr:Tg:Tb
を点灯時間比とする。この点灯時間比は、随時、行える
ようにしても、初期設定時のみに行ってもよい。このよ
うにして求めた点灯時間比は、図3のCPUなどからな
る主制御部6に記憶される。さらに、主制御部6は、図
示しない原稿検知センサなどに基づくスタート信号S
と、図示しないボリュームやスイッチなどから構成され
る感度設定部からの感度設定信号CONを受信し、スタ
ート信号Sに基づき、読取動作の起動を行い、感度設定
信号CONに基づき、赤色、緑色、青色の各LEDの点
灯時間比kTr:kTg:kTbの係数kを計算する。
【0017】クロック発生部7は、LEDアレイ光源1
を駆動するタイミングを決めるクロックや、蓄積型イメ
ージセンサ4が蓄積した電荷の転送のタイミングを決め
るシフトパルスを生成する。このクロック発生部7は主
制御部6内にあってもよい。LED制御部8は、主制御
部6からのLED指定信号や係数kの情報を含むLED
制御信号とクロック発生部7からのクロックパルスに基
づき、LEDアレイ光源1の各LEDを所定の順序、た
とえば赤色、緑色、青色の順に、後述する方法で所定の
時間の間、時分割的に点灯させる。発光した光は、図示
されていない原稿で反射され、レンズ系を介し収束さ
れ、蓄積型イメージセンサ4で受光される。蓄積型イメ
ージセンサ4は受光量に応じて光を電荷量に変換し、シ
フトパルスに応じて、蓄積した電荷をA/D変換部9に
送り、A/D変換部9でアナログ出力信号をデジタル信
号に変換し、図示しない信号処理部に送出する。
【0018】つぎに、図4と図5を参照して、LEDア
レイ光源1の各LEDを所定の時間の間、時分割的に点
灯させる共通の駆動回路の構成と動作について説明す
る。最初に、赤色LEDを点灯する場合を例に説明す
る。図4において、点灯時間設定部10は主制御部6に
記憶している赤色、緑色、青色の点灯時間比と、係数k
に基づき、赤色LEDを点灯するクロック数を計算し、
このクロック数に相当する時間の間、つまり図5の第1
の点灯タイミングチャートに示したkTRの間、駆動回
路11を動作させる。ここで、タイミングチャートのハ
イレベルが点灯状態で、ロウレベルがオフ状態である。
【0019】切換部12は、主制御部6からの前記LE
D制御信号に含まれたLED指定信号に基づき、所定の
LEDと駆動回路11を接続し、赤色LEDを時間kT
Rの間だけ点灯させる。以上で赤色LEDは所定の時間
点灯され、点灯時間内に蓄積型イメージセンサ4で蓄積
された電荷は、シフトパルスb、c間の時間内に転送さ
れ、次ぎにシフトパルスbを起動とし、緑色LEDが時
間kTG点灯され、以下同様に青色LED、赤色LE
D、緑色LEDと順次、点灯、転送が繰り返される。各
シフトパルスの時間間隔は同一であり、各色間での副走
査によるラインずれが生じないようになっている。
【0020】以上の説明では、点灯時間設定部10をL
ED制御部8に設けたが、実質的に主制御部6で実行し
てもよい。また、各LED駆動信号をバースト波とした
が、図6の第2のタイミングチャート、図7の詳細タイ
ミングチャートで示すように、クロック信号に同期した
パルス波で駆動信号を構成してもよい。図6は、クロッ
クに同期し、各LEDを駆動する様子を示し、図7は、
各パルス状の駆動波を拡大図示したもので、各パルス波
の継続時間はtr、tg、tbで、トータルの各時間比
は所望の点灯時間比の値となっている。時間幅はクロッ
ク周期tcを分周したクロックか、または積分回路など
のアナログ技術によって設定する。
【0021】以上に述べた本発明によるカラー画像読取
装置では、以下の効果がある。 (1)1種類の駆動回路で、各LEDを所望の点灯時間
比で点灯でき、複数のLED各々に駆動回路を備えるこ
となく、カラー画像読取装置を小型化できる。 (2)原稿等の反射率が変わっても、各LEDを所望の
点灯時間比で点灯でき、色調の良い画像データが取得で
きる。
【0022】〔第2実施例〕次に、本発明を具体化した
第2実施例を、図8を用いて以下に説明する。なお、こ
の実施例において、第2図に示した前記第1実施例と同
様の部材については同一の符号を付して説明を省略す
る。従って、以下には第1実施例と異なった点を中心に
説明をする。
【0023】本実施例の特徴は、前記第1実施例のレン
ズ系をバイナリーレンズ13としたことにある。バイナ
リーレンズ13は、多数の微小なフレネルレンズアレイ
を配列し、フレネルレンズ部以外は遮光部分とした2枚
のフレネルレンズアレイ板の間に微小アパチャーアレイ
を配したアパチャー板を配した構造を持ち、正立等倍像
を結合できる短焦点レンズである。
【0024】このバイナリーレンズ13を使用すること
により、従来のセルフォックレンズアレイを使用した場
合、20mm以上必要であった原稿2とイメージセンサ
4間の距離Lが約7mm程度と大幅に短くでき、カラー
画像読取装置の薄型化が可能となった。以上に述べた本
発明によるカラー画像読取装置では、原稿2とイメージ
センサ4間の距離を従来のレンズ系を使用した場合より
せばめて、全体構成の薄型化が可能となった。
【0025】なお、本発明は以上にのべた構成上の特徴
をさらに有効ならしめるため、以下のように利用発展さ
せることが可能である。 (1)図9に示すように、原稿2を搬送する原稿搬送装
置30と本発明によるカラー画像読取装置40を一体に
組み合わせれば、小型で携帯型の読取装置を構成するこ
とができる。図9には、原稿搬送装置30にカラー画像
読取装置40の位置決め用の凹部31を設けたが、ピン
結合による位置決めでもよい。
【0026】このような構成にすれば、部品劣化の生じ
やすい原稿搬送装置30のみの交換で保守が可能とな
る。 (2)図10に示すように、本発明によるカラー画像読
取装置40を副走査方向に移動可能に支持すると共に、
カラー画像読取読取装置40の移動量を検出する検出部
を設けたキャリッジ32と本発明によるカラー画像読取
装置40を組み合わせて、薄型のスキャナーを構成して
もよい。
【0027】このような構成にすれば、原稿をキャリッ
ジ32で押さえつつ読み取りが可能となるとともに、大
面積の原稿の読み取りも容易に可能となる。 (3)図11に示すように、副走査方向に移動可能とす
るローラ33と、移動量を検出する検出部を設けたキャ
リッジ34に本発明によるカラー画像読取装置40を装
着してもよい。このように構成すれば、読取装置の移動
が容易になり、原稿の一部分の読み取りなどが可能とな
る。 (4)図12に示すように、回転ローラ35とこの回転
ローラ35の回転により移動量を計測する検出部を設け
た画像読取装置36内に、本発明によるカラー画像読取
装置40を設けてもよい。このように構成すれば、持ち
運びが容易で、原稿の大きさに拘束されずに読み取りが
可能な小型読取装置を得ることが可能となる。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に記載の
発明によれば、3色のLED各々に駆動回路を設ける代
わりに、共通の駆動回路を使用でき、規模が大きくなる
という問題点を解消することができ、また、常に赤色、
緑色、青色各々のLEDを最適な点灯時間で点灯するこ
とができ、また点灯時間の比は保持したまま、点灯時間
を変えることができ、原稿の状態に応じた最適なカラー
画像読取が可能となる。
【0029】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加え、原稿とイメージセンサ間の距離を短くで
き、カラー画像読取装置の薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用するLEDアレイ光源正面図
【図2】本発明の光学系
【図3】本発明の機能ブロック図
【図4】本発明のLED制御部ブロック図
【図5】本発明の第1の点灯タイミングチャート
【図6】本発明の第2の点灯タイミングチャート
【図7】本発明の詳細タイミングチャート
【図8】本発明の第2実施例の光学系
【図9】本発明の他の実施例
【図10】本発明の他の実施例
【図11】本発明の他の実施例
【図12】本発明の他の実施例
【図13】従来例
【符号の説明】
1 LEDアレイ光源 3 レンズ系 4 蓄積型イメージセンサ 6 主制御部 7 クロック発生部 8 LED制御部 9 A/D変換部 10 点灯時間設定部 11 駆動回路 12 切換部 13 バイナリーレンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 知史 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 勝木 隆史 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 佐脇 一平 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤、青、緑3原色を発光するLEDア
    レイ光源と、この光源から放射され、読取対象で反射さ
    れた光を収束させるレンズ系と、この収束した光を受光
    する蓄積型イメージセンサとを備え、 前記LEDアレイ光源の3原色の各LEDに対して点灯
    時間を時分割的に設定可能な共通の駆動回路を接続する
    と共に、前記蓄積型イメージセンサが前記読取対象の1
    ライン分の読取を行う間に前記LEDアレイの赤、緑、
    青の各LEDを順次所定の時間内で、各点灯時間を異な
    らせて駆動できるようにしたことを特徴とするカラー画
    像読取装置。
  2. 【請求項2】 読取対象からの反射光を収束させるレ
    ンズ系をバイナリレンズで構成してなることを特徴とす
    る請求項1に記載のカラー画像読取装置。
JP8274631A 1996-10-17 1996-10-17 カラー画像読取装置 Withdrawn JPH10126576A (ja)

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Cited By (5)

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