專利名稱：圖像輸入裝置、被攝物核對系統(tǒng)及圖像輸入方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像輸入裝置、被攝物核對系統(tǒng)、被攝物識別系統(tǒng)及圖像輸入方法，特別涉及適合搭載在生物體認證等被攝物核對系統(tǒng)或條形碼讀出器等被攝物識別系統(tǒng)等的圖像輸入裝置及圖像輸入方法。
背景技術：
已往，圖像處理裝置對于由傳感器生成的被攝物的圖像信號，通過去除黑斑數(shù)據(jù)，能夠形成便于識別的高精度的圖像。
例如，在掃描器等圖像識別裝置中，通過由校正電路除去裝置固有的輸出面內的不均勻性即黑斑來實現(xiàn)更高精度的識別。在此，黑斑中，包括由于攝像元件的干擾或者偏離基準水平的黑色輸出而引起的暗時的黑斑或由于光源或者光學系統(tǒng)及攝像元件的靈敏度不均勻或者被攝物的形狀或反射率而引起的亮時的黑斑。作為校正這樣的黑斑的例子，有在裝置內存儲黑斑校正數(shù)據(jù)作為初始值或通過在正式拍攝前進行以白色為基準的拍攝而生成校正數(shù)據(jù)。
但是，這樣的現(xiàn)有技術中的黑斑校正具有如下問題，即，存儲用于黑斑校正的數(shù)據(jù)的存儲器或用于運算的電路是必要的，這增加了電路的規(guī)模或成本。
另外，物體識別或指紋認證等被攝物識別系統(tǒng)或者被攝物核對系統(tǒng)特有的黑斑的校正具有一定的困難。例如，對于由于被攝物的形狀或位置與照明環(huán)境而引起的光線不均勻的校正，無論是通過存儲初始值還是通過讀取白色基準都不能解決。有必要檢測出白天明亮的光線下和在夜間或室內從光源發(fā)出的光進行照明時光線的均勻性的不同而進行切換。
但是，如果不進行黑斑校正的話，在面內的不均勻的亮度中，亮度最低的部分的灰階性不足，造成精度降低。為了得到亮度低的部分的灰階，提高光源的亮度或者傳感器的增益的話，相反地亮度高的部分達到飽和而得不到充分的灰階性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于不增大電路的規(guī)?；虺杀径鴮崿F(xiàn)依照被攝物的形狀或位置和照明環(huán)境的高精度的圖像輸入裝置、被攝物核對系統(tǒng)、被攝物識別系統(tǒng)及圖像輸入方法。
為了解決上述課題并達到發(fā)明目的，相關本發(fā)明的圖像輸入裝置以如下結構為特征。
即，包括光照射裝置，將光照射到被攝物；傳感器，檢測來自該被攝物的光，并配置了多個象素；驅動電路，驅動上述傳感器，以使該傳感器的多個象素中的第1象素區(qū)域的電荷蓄積的開始時刻和結束時刻與上述多個象素中的在空間上不同于上述第1象素區(qū)域的第2象素區(qū)域的電荷蓄積的開始時刻和結束時刻彼此不同；以及控制器，控制上述光照射裝置的照射期間，使得上述第1象素區(qū)域和上述第2象素區(qū)域的光照射條件不同。
另外，相關本發(fā)明的圖像輸入方法以如下結構為特征。
即一種圖像輸入方法，將光照射到被攝物，用配置了多個象素的傳感器檢測來自該被攝物的光來輸入圖像，包括以下步驟驅動上述傳感器，以使該傳感器的多個象素中的第1象素區(qū)域的電荷蓄積的開始時刻和結束時刻與上述多個象素中的在空間上不同于上述第1象素區(qū)域的第2象素區(qū)域的電荷蓄積的開始時刻和結束時刻彼此不同；控制上述光照射裝置的照射期間，使得上述第1象素區(qū)域和上述第2象素區(qū)域的光照射條件不同。
上述之外的其他目的和優(yōu)點將通過下面本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明使本技術領域的人員弄明白。在說明中參照構成本說明一部分并用于說明本發(fā)明的示例的附圖。但本示例沒有窮盡本發(fā)明的各種實施例，因此參照說明書后面的權利要求來確定本發(fā)明的范圍。


圖1是表示本發(fā)明的實施例1的指紋核對裝置的示意性結構的方塊圖。
圖2是表示圖1的圖像處理部9的內部結構的方塊圖。
圖3是表示圖1的傳感器部6的內部結構的方塊圖。
圖4是表示圖3的象素部41的結構的方塊圖。
圖5A～圖5C是表示實施例1中被攝物和光源、傳感器的位置關系的示意圖。
圖6是用于說明實施例1中的指紋核對裝置的處理的框圖。
圖7是表示一般的指紋核對裝置的傳感器部的曝光動作的時序圖。
圖8A～圖8D是說明一般的指紋核對裝置的動作的說明圖。
圖9是實施例1中的指紋核對裝置的傳感器部的曝光動作的時序圖。
圖10A～圖10D是說明實施例1中的指紋核對裝置的動作的說明圖。
圖11是表示本發(fā)明的實施例2的便攜式條形碼讀出器的示意性結構的方塊圖。
圖12A～圖12C是表示實施例2中的被攝物和光源、傳感器的位置關系的示意圖。
圖13是表示實施例2中的指紋核對裝置的傳感器部的曝光動作的時序圖。
圖14A～圖14D是說明實施例2中的指紋核對裝置的動作的說明圖。
圖15A是表示實施例3中的光源、傳感器的位置關系的示意圖。
圖15B是表示實施例3中的傳感器部的曝光動作及LED的亮燈動作的時序圖。
圖16A是表示實施例4中的光源、傳感器的位置關系的示意圖。
圖16B是表示實施例4中的傳感器部的曝光動作及LED的亮燈動作的時序圖。
圖17A是表示實施例5中的光源、傳感器的位置關系的示意圖。
圖17B是表示實施例5中的傳感器部的曝光動作及LED的亮燈動作的時序圖。
圖18A是表示實施例6中的光源、傳感器的位置關系的示意圖。
圖18B是表示實施例6中的傳感器部的曝光動作及LED的亮燈動作的時序圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行說明。
(實施例1)作為本發(fā)明的實施例1，圖1是表示作為被攝物核對系統(tǒng)的指紋認證裝置的示意性結構的方塊圖。
在圖1中，2是作為照明用光源(光照射裝置)的LED，5是收集手指17的反射光的透鏡，6是CMOS型、CDD等由多個攝像象素構成的傳感器部，在本實施例中采用線狀配置多個攝像象素并二維排列的CMOS型面?zhèn)鞲衅鳌?是傳送來自傳感器部6的圖像信號的信號線，8是輸出傳感器驅動脈沖的控制線，9是對通過信號線7從傳感器部6傳送來的圖像信號進行處理的圖像處理部，10是傳送來自圖像處理部9的圖像信號的信號線，11是用于控制圖像處理部9的控制線，12是控制指紋認證裝置主體的動作的微機部，15是LED2的照射光量的控制線。
在微機部12中，201是根據(jù)由圖像信號的脈動而引起的變化量的有無來檢測認證對象是否是人的手指的脈動檢測部，202是從圖像信號抽出指紋的紋路的端部等特征的特征抽出部，204是以在脈動檢測部201檢測出圖像信號是人的指紋作為觸發(fā)將在特征抽出部202抽出的特征的位置與預先登記在指紋數(shù)據(jù)庫203內的指紋進行核對的核對部，205是通過因特網(wǎng)等網(wǎng)絡將核對部204的核對結果傳送給主機等的通信部，206是在特征抽出部202不能充分進行特征的抽出時，整體地控制LED2的光量或傳感器6的放大增益并進行調整使其適當?shù)剡M入動態(tài)范圍內的切換部。
另外，207是為了減輕黑斑的影響提高灰階性等的精度，控制積蓄在傳感器的每個攝像象素的電荷的積蓄量的控制部，是用于控制在二維排列的面?zhèn)鞲衅鞯拿鎯鹊钠毓饬康恼丈涔饬靠刂撇俊?br> 在此，黑斑是指由光源或光學系統(tǒng)構成的照明狀況及攝像元件的靈敏度不均勻或被攝物的形狀或反射率等引起的亮時黑斑。在如本實施例的指紋識別裝置的場合，存在光源的配置和手指的形狀中特有的亮時黑斑。進一步，該光量不均勻在白天明亮的外部光線下和在夜間或室內只有來自LED的光的場合，由于照明環(huán)境不同而變化。
另外，傳感器6的攝像象素既可以配制成線狀，也可以配置成例如矩陣狀、蜂窩狀、三角形狀等。
圖2是圖1的圖像處理部9的內部構成圖。在圖2中，21是調整通過信號線7輸入的圖像信號的增益的增益控制放大器(gaincontrol ampGCA)，22是將增益控制放大器21的輸出從模擬信號轉換成數(shù)字信號的A/D轉換器(analog digital converterADC)，23是對從A/D轉換器22輸出的圖像信號進行處理的數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor)部。在數(shù)字信號處理器23進行對比度或邊緣增強、濾波處理等基于數(shù)字圖像處理的像質調整。
25是發(fā)生時鐘的晶體振蕩器(Xtal)，26是根據(jù)來自晶體振蕩器25的時鐘發(fā)生給傳感器部26、A/D轉換器22、數(shù)字信號處理器23等的各種驅動脈沖的定時發(fā)生器(TG部)。在本實施例中，將用于控制在面內的曝光量的照射光量控制部207設在微機部一側，但是，根據(jù)構成也可以設在定時發(fā)生器26內。
圖3是圖1的傳感器部6的構成圖。在圖3中，41是構成傳感器的1個象素的象素部，42是象素部41中的讀出脈沖(φS)的輸入端子，43是象素部41中的復位脈沖(φR)的輸入端子，44是象素部41中的傳輸脈沖(φT)的輸入端子，45是象素部41中的信號讀出端子(P0)，46是從后述的選擇器部向水平方向(主掃描方向)的各象素輸送讀出脈沖(φS)的信號線，47是從后述的選擇器部向水平方向的各象素輸送復位脈沖(φR)的信號線，48是從后述的選擇器部向水平方向的各象素輸送傳輸脈沖(φT)的信號線，49是垂直信號線，40是恒流源，51是連接在垂直信號線的電容，52是柵極連接到水平移位寄存器56，垂直信號線49和輸出信號線53連接到源極、漏極上的傳輸開關，54是連接到輸出信號線53上的輸出放大器，55是傳感器部6的輸出端子。
另外，56是水平移位寄存器(HSR)，57是其觸發(fā)脈沖(HST)的輸入端子，58是其傳輸時鐘(HCLK)的輸入端子，59是垂直移位寄存器(VSR)，60是其觸發(fā)脈沖(VST)的輸入端子，61是其傳輸時鐘(VCLK)的輸入端子，62是后述的被稱作滾動式快門的方式的電子快門用的移位寄存器(ESR)，63是其觸發(fā)脈沖(EST)的輸入端子，64是垂直移位寄存器(VSR)的輸出線，65是電子快門用的移位寄存器(ESR)的輸出線，66是選擇器部，67是傳輸脈沖的主信號TRS的輸入端子，68是復位脈沖的主信號RES的輸入端子，69是讀出脈沖的主信號SEL的輸入端子。
圖4是圖3的象素部41的構成圖。在圖4中，71是電源電壓(VCC)，72是復位電壓(VR)，73是光電二極管，74～77是由MOS晶體管構成的開關，78是寄生電容(FD)，79是地線。
圖5A～圖5D是載置手指17的載置臺20和LED2的位置關系的說明圖。圖5A是手指置于載置臺20上的狀態(tài)的平面圖。圖5B是圖5A的截面圖。另外，圖5C是取得的指紋圖像的示意圖。27H表示作為二維配置的面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻乃綊呙璺较颍?7V表示作為副掃描方向的垂直掃描方向。27L是緊密排列LED的方向，27S是手指的縱方向。另外，A～F點是傳感器上的各點。
在此，如圖5A所示，可以如下設計載置臺20，即，LED2配置成例如2列，LED2的排列方向27L和手指17的縱方向27S一致。另外，可以如下設計載置臺20，即，傳感器的主掃描方向27H和手指17的縱方向27S一致。
本實施例通過使曝光量在傳感器的面內變化來減輕由于被攝物的形狀和照明環(huán)境引起的黑斑重疊到本來想取得的數(shù)據(jù)中而使精度降低的影響。將LED2的配置方向27L和手指17的縱方向27S及傳感器的主掃描方向27H設計成一致，具有提高黑斑形狀沿傳感器的副掃描方向27V與傳感器的主掃描方向27H側的相關性的意義。這樣，通過沿傳感器的副掃描方向27V對曝光量進行控制，可以容易地實現(xiàn)面整體的輸出的均勻性的改善。因此，可以以簡單的構成實現(xiàn)在面內的照明光量的控制電路。
在此，參照圖3、圖4對傳感器6的動作進行說明。首先，在將復位用開關74和連接在光電二極管73上的開關75關斷的狀態(tài)下，通過對光電二極管73照射光來進行電荷的積蓄。
之后，在開關76關斷的狀態(tài)下，通過接通開關74，將寄生電容78復位。接下來，通過關斷開關74接通開關76，在信號讀出端子45讀出復位狀態(tài)的電荷。
接下來，在開關76關斷的狀態(tài)下，通過接通開關75，將積蓄在光電二極管73中的電荷傳輸給寄生電容78。接下來，在開關75關斷的狀態(tài)下，通過接通開關76，在信號讀出端子45讀出信號電荷。
通過后述的垂直移位寄存器59、62和選擇器部66生成各MOS晶體管的驅動脈沖φS、φR、φT，并通過信號線46～48將該驅動脈沖供給象素的輸入端子42～44。相對從輸入端子60輸入的時鐘信號的1脈沖，信號TRS、RES、SEL分別向輸入端子67～69輸入1個脈沖，因此，驅動脈沖φS、φR、φT分別與信號TRS、RES、SEL同步被輸出。其結果，將驅動脈沖φS、φR、φT提供給輸入端子42～44。
另外，信號讀出端子45在通過垂直信號線49與恒流源40連接的同時，與垂直信號線電容51及傳送開關52連接，電荷信號經(jīng)由垂直信號線49傳送給垂直信號線電容51，之后，依照水平移位寄存器56的輸出，傳送開關52依次被掃描，垂直信號線電容51的信號依次被讀出到輸出信號線53上，經(jīng)由輸出放大器54從輸出端子55輸出。在此，垂直移位寄存器(VSR)59因觸發(fā)脈沖(VST)60而開始掃描，傳送時鐘(VCLK)61經(jīng)輸出線64以VS1、VS2、...、VSn的順序依次被傳輸。另外，電子快門用垂直移位寄存器(ESR)62因從輸入端子63輸入的觸發(fā)脈沖(EST)而開始掃描，從輸入端子61輸入的傳送時鐘(VCLK)被依次傳輸給輸出線65。
各象素部41的讀出順序是首先選擇垂直方向(副掃描方向)的最上1行，伴隨水平移位寄存器56的掃描，從左至右，選擇并輸出連接到各列的象素部41。第1行的輸出結束后，選擇第2行，再伴隨水平移位寄存器56的掃描，從左至右，選擇并輸出連接到各列的象素部41。
以下，同樣依照垂直移位寄存器59的依次掃描，以第1、2、3、4、5、...行的順序從上到下進行掃描，進行1畫面的象素輸出。
但是，傳感器的曝光期間由攝像象素積蓄光的電荷的積蓄時間和從被攝物向攝像象素照射光的時間來決定。
在此，CMOS型的傳感器與IT(interline transfer)型或FIT(frame-interline transfer)型的CCD元件不同，因不具備被遮光的緩沖存儲器部，所以，即使在依次讀出從象素部41得到的信號的期間，也繼續(xù)曝光沒有被讀出的象素部41。因此，在連續(xù)地讀出畫面輸出后，其曝光時間和畫面的讀出時間幾乎相等。
但是，就這樣的話則不能控制曝光時間。作為控制曝光時間的一種方法，在CMOS型傳感器中，采用并行進行積蓄的開始和結束的垂直掃描的被稱為滾動式快門的驅動方法作為電子快門(焦平面快門)。通過這種方式，可以以積蓄的開始和結束的垂直掃描線數(shù)為單位設定曝光時間。在圖3中，ESR62是將象素復位并開始積蓄的垂直掃描用的移位寄存器，VSR59是傳輸電荷并結束積蓄的垂直掃描用的移位寄存器。在使用電子快門功能的場合，在VSR59之前，先對ESR62進行掃描，相當于該間隔的期間成為曝光期間。
作為控制曝光期間的其他方法，有控制光從被攝物向攝像象素照射的期間的方法。對此，有利用機械的快門的方法或控制光源的照明期間的方法。在本實施例中，利用控制光源的照明期間(向被攝物照射光的期間)的方法在面內控制曝光期間。
圖6是圖1所示的指紋認證裝置的動作的流程圖。在此，假定在如下場合，即，將圖1的指紋認證裝置搭載在例如移動電話上，利用該移動電話進行網(wǎng)上電子商務，在交易時，利用該指紋認證裝置進行是否是本人的認證，對這時的動作進行說明。
參照圖6對圖1、2的動作進行說明。
首先，通過控制線15從圖像處理部9發(fā)出發(fā)光命令，使LED2發(fā)光(步驟S1)。
然后，來自LED2的照射光將手指17照亮，來自手指17的反射光用透鏡5會聚并在傳感器6上成像。在傳感器部6，將該反射光變換成電信號作為圖像信號，經(jīng)信號線7輸送給圖像處理部9。
在圖像處理部9，從傳感器部6輸出的圖像信號被處理并輸出給微機部12。
在微機部12，由照射光量控制部207根據(jù)輸入信號對LED2的照射光量是否適當進行判斷(步驟S2)。
在判斷的結果是手指17的圖像的亮度或對比度等足以取得指紋的圖像的場合，轉移到步驟S6，如果不是的話轉移到步驟S3。
在步驟S3，由照射光量控制部207對照射光量是否多于對手指17的圖像進行譯碼所必要的光量進行判斷。
在照射光量多的場合，向圖像處理部9發(fā)出例如臺階狀地減少LED2的光量的控制信號。在圖像處理部9，根據(jù)該信號減少照射光量(步驟S4)。相反地，在照射光量少的場合，向圖像處理部9發(fā)出例如臺階狀地增多LED2的光量的控制信號。在圖像處理部9，根據(jù)該信號增多照射光量(步驟S5)。
另外，也可以調整在GCA21進行的控制圖像信號的增益時的增益來取代LED2的照射光量的調整。然后，在LED2的照射光量變得適當時，確定曝光條件(步驟S6)。
之后，照射光量的調整結束后，轉移到步驟S3，在所需的攝影條件下進行攝影，取得攝影數(shù)據(jù)(步驟S7)。
取得的攝影數(shù)據(jù)在圖像處理部9進行過對比度調整等圖像處理后，以與步驟S1的場合同樣的順序輸送給微機部12。在微機部12，將讀取的手指17的圖像并行輸出給脈動檢測部201和特征抽出部202。
脈動檢測部201根據(jù)有無圖像信號的脈動造成的變化量來檢測認證對象是否是人的指紋，并將檢測結果輸出給核對部204。另外，特征抽出部202從圖像信號抽出指紋的皺紋的端部等特征，并輸出給核對部204(步驟S8)。
在核對部204，根據(jù)來自特征抽出部202的特征的相互位置關系等參照數(shù)據(jù)庫203進行指紋的認證(步驟S9)。
這樣取得認證結果(步驟S10)。
取得的認證結果和脈動檢測部201的檢測結果同時通過通信部205被發(fā)送給作為商品的出售者一側的主機(步驟S11)。
這樣，在得到認證結果的主機最終確認是本人后，從例如預先從商品的購買者那里得到的購買者的銀行賬號進行購物款的劃賬。
參照圖5A～圖5C及圖7～圖10對本實施例的動作進行說明。
首先，在對本實施例的動作進行說明前，對相關技術的動作進行說明。
圖7是一般的指紋認證裝置的傳感器動作的時序圖。圖8A～圖8D是用來說明這時的輸出值的情況的說明圖。
在圖7中，VST是圖3的垂直方向的移位寄存器VSR的觸發(fā)脈沖6的波形，VCLK是垂直方向的移位寄存器VSR的傳送時鐘61的波形。另外，TLED0表示LED2的亮燈期間，PFULL0是100％亮燈時，另一方面PHALF0相當于50％亮燈時。在圖6中，在步驟S4或S5中，改變LED光量的場合，這樣使亮燈期間可變來進行控制。另外，TA0、TB0、TC0是圖5所示的點A、B、C各點的曝光期間。在各點中，在相當于作為傳感器的副掃描方向的垂直方向的位置的行，從該行在1場前被選擇并讀出后被復位，到在下一個場再次被選擇并讀出，大致成為積蓄期間。因此，如圖7那樣在一般的動作中，以與1畫面的掃描周期相等的時間為周期設計LED的亮燈期間，因此，在面內的積蓄時間及LED的照明期間保持一致，在對均勻的被攝物進行攝影的場合，該傳感器的輸出OUT0也在面內呈均勻的曝光狀態(tài)。IFULL0是LED的亮燈期間為PFULL0的場合的輸出，IHALF0是LED的亮燈期間為PHALF0的場合的輸出。
圖8A～8D表示在圖7的場合對指紋進行攝影時的輸出的示意圖。在此示出了圖5C的線A-C間的傳感器輸出的強度分布。在圖8A～圖8D中，縱軸表示傳感器輸出強度的比例，橫軸表示圖5C的線A-C間的各點A～F的位置。
圖8A的S1示意地表示由LED2的照明位置和手指的形狀決定的光量不均勻，IB0、ID0、IE0是B、D、E各點的強度。這樣，如圖7的TA0、TB0、TC0所示，即使積蓄時間和LED的照射量相等，實際上，由LED和手指間的物理距離或手指的形狀而引起的射向傳感器的光的量發(fā)生變化，因此，發(fā)生光量的不均勻。IB0是ID0的1/3左右。
圖8B的L0是實際取得指紋時的傳感器輸出的強度分布的示意圖。由圖8A的光量不均勻而引起的黑斑圖形重疊到由指紋的起伏線(指紋的凹凸)而決定的強度圖形上。在此，RB0、RD0、RE0是B、D、E各點的強度。這樣，光量不均勻S1也重疊到取得的指紋圖形L0上，因此，RB0成為RD0的30％左右的強度。另外，在RD0，由于光量強反而在低亮度水平側出現(xiàn)白粉。但是，由于RD0具有充分的亮度水平差，所以，在步驟S8以后的處理中可以得到很高的精度。另一方面，由于RE0只有50％、RB0只有30％程度的灰階性，所以，處理中必要的灰階數(shù)不足而精度降低。
圖8C的L0′表示與圖8B相比提高LED的照明光量的場合的傳感器輸出的強度分布的示意圖。RB0′、RD0′、RE0′是B、D、E各點的強度。例如，相當于在圖8B的狀態(tài)判斷為光強度不足，在步驟S5增加LED光量的情況。在該場合，RE0′可以確保充分的亮度水平差，但是，RB0′只能得到50％程度的灰階，另外，RD0′反而變得光量過多，其結果，在白的一側飽和的同時，黑的一側只能得到50％左右的灰階。這樣，在存在光量不均勻的場合，在面內整體很難使灰階數(shù)最合適。
圖8D的L0″是與LED的照明效果相比外部光線占支配地位的場合的傳感器輸出的強度分布的示意圖。RD0″是D點的強度，在其他各點也得到幾乎均勻的輸出。這樣，在外部光線的場合，由手指的形狀而決定的光量不均勻的影響變小。因此，為了對圖8A的光量不均勻進行校正，通過運算電路進行黑斑校正的話，如果不進行在LED等的光源照射時和在外部光線時的校正的切換，在外部光線時就會過校正。另外，在進行切換的場合，檢測外部光線的功能或切換控制部分等成為必要，電路規(guī)模增大。
接下來，對本實施例的動作進行說明。
圖9是本實施例的指紋認證裝置的傳感器動作的時序圖，圖10A～10D是用于說明這時的輸出值的情況的說明圖。
在圖9中，VST是圖3的垂直方向的移位寄存器VSR的觸發(fā)脈沖60的波形圖，VCLK是垂直方向的移位寄存器VSR的傳送時鐘61。另外，LED1表示LED2的亮燈期間，PFULL1是100％亮燈時，另一方面，PHALF1相當于50％亮燈時。在圖6中，在步驟S4或步驟S5改變LED光量的場合，在本實施例中，如此在一定的亮燈期間PFULL1內，進一步通過改變脈沖寬度控制整體的光量。另外，TA1、TB1、TC1是圖5C所示的A、B、C各點的曝光期間。在各點，在相當于作為傳感器的副掃描方向的垂直方向的位置的行，從該行在1場前被選擇并讀出后被復位，到在下一個場再次被選擇并讀出，大致成為積蓄期間。因此，對于如圖9所示的本實施例的動作，由于以比1畫面的掃描周期即1場期間長的時間為周期，變化作為照明條件的LED的亮燈期間(照向被攝物的照射期間)(在此，跨越2個場期間LED亮燈)，雖然在面內傳感器的積蓄期間一定，但是，積蓄期間中的LED亮燈期間不同，所以在面內的曝光狀態(tài)不同。即使在對均勻的被攝物進行攝影時，如IFULL1所示的，傳感器的輸出OUT1在面內是變化的。IFULL1是LED的亮燈期間為PFULL1時的輸出，IHALF1是LED的亮燈期間為PHALF1時的輸出。為了以比1個場期間長的時間為周期使作為照明條件的LED的亮燈期間變化的控制，在圖像處理部9的TG部進行。另外，在此，為了處理圖8A的光量不均勻S1，設定跨越2個場連續(xù)為亮燈期間，但是，亮燈期間的設定以消除由于被攝物或LED的配制而產生的光量不均勻為宜。
亮燈期間的設定根據(jù)例如傳感器面和平均的手指的大小、LED的配置、設定光量等在設計必要的黑斑校正量時進行預備試驗后進行設定。
另外，也可以構成為在產品的動作中，每次通過進行預備性曝光測定黑斑量后，計算出校正量，進行校正并取得圖像。
圖10A～圖10D是在圖9的場合對指紋進行攝影時的輸出的示意圖。在此示出了圖5的線A-C間的傳感器輸出的強度分布。在圖10A～圖10D中，縱軸表示傳感器輸出強度的比例，橫軸表示圖5C的線A-C間的各點A～F的位置。
圖10A的S1示意地表示由LED2的照明位置和手指的形狀決定的光量不均勻，H1表示LED的照明期間的比例。M1是合成S1和H1的結果，表示攝像象素的曝光比例。IB1、ID1、IE1是B、D、E各點的強度。這樣，通過改變在圖9的TA1、TB1、TC1的積蓄期間的LED的照射期間，減輕由于LED和手指的物理距離或手指的形狀而引起的光量的不均勻，使在面內的曝光條件接近均勻。
圖10B的L1是在如圖10A所示的改變LED的照射期間以減輕光量不均勻時，取得指紋的場合的傳感器輸出的強度分布的示意圖。圖10A的曝光量的差重疊到由指紋的起伏線(指紋的凹凸)決定的強度圖形上。在此，RB1、RD1、RE1是B、D、E各點的強度。這樣，取得的指紋圖形L1沒有圖8B的L0在面內的輸出水平差那么大。另外，為了使在面內的曝光量均勻化，降低整體亮度水平，RD1與RD0比較只有其50％左右的強度。在處理所需要的灰階性不足而使精度降低的場合，為了增大信號的有效的灰階性，可以增大流過LED的電流以增大光量自身，或者，也可以增大傳感器輸出后的放大器的增益等以便在整個動態(tài)范圍內廣泛取得振幅。
在圖6的步驟S3～S6中，根據(jù)被攝物或周圍的照明環(huán)境等進行該控制。
在外部光線占支配地位的場合，由于不依賴于由光源產生的曝光期間而在面內為大致均勻的輸出，所以，預先設計系統(tǒng)使得即使在晴天等外部光線的亮度為最高，也使之達不到動態(tài)范圍的上限，在輸出低時，LED2一起亮燈，控制流入LED2的電流，進行步驟S3～S6的控制使信號振幅與動態(tài)范圍一致。或者，根據(jù)其面內的輸出值，通過傳感器輸出后的放大器的增益進行步驟S3～S6的控制以便使信號振幅和動態(tài)范圍一致。這樣，對于點亮光源的室內或夜間的場合和外部光線占支配地位的場合兩者可以進行處理。
圖10C的M1′表示相對圖10B的M1，LED的光量或者傳感器輸出后的放大器的增益增加一倍左右時的曝光比例。IB1′、ID1′、IE1′是B、D、E各點的強度。
圖10D的L1′是LED的光量或者放大器的增益增加一倍時取得指紋的場合的傳感器輸出的強度分布的示意圖。在此，RB1′、RD1′、RE1′是B、D、E各點的強度。這樣，由于在面內的輸出水平差很小，并且在整個動態(tài)范圍內廣泛取得信號振幅，所以取得的指紋圖形L1′可以得到充分的灰階性取得高精度的數(shù)據(jù)。
這樣，在本實施例中，通過以消除由于照明條件和手指形狀引起的光量不均勻即亮時黑斑的方式控制面內的曝光量，在面內整體得到充分的灰階性。這時，由于本實施例通過改變光源的照射期間來變更在面內的曝光條件，所以即使在外部光線占支配地位的場合，也不會相反地進行校正而引起過校正，也不必特別增加檢測外部光線并進行切換的功能。另外，由于只需控制光源的控制定時所以無須大規(guī)模地增加控制在面內的曝光的電路，幾乎不需要增加成本。
在日本專利申請公開特開平07-273949號公報中公開了設置校正面內的黑斑的黑斑校正板的情況，但是，由于用于掃描器，沒有考慮外部光線，僅此而已的話，不能處理作為本發(fā)明的課題的被攝物或周圍的環(huán)境變化。另外，在特開平09-113957號公報中公開了通過機械式快門控制在面內的曝光量的方法，但是，為了處理被攝物或周圍的環(huán)境變化，該方法也需要特別的周圍環(huán)境的檢測或控制的切換。另外，由于是機械式的所以需要在面內控制快門速度的機構，這就增大了成本或規(guī)模。
另外，在本實施例中，即使不進行如已往的由大規(guī)模的存儲器或運算電路進行的黑斑校正，也可以僅通過簡單的照明光的控制電路取得高精度的圖像，所以，很容易實現(xiàn)傳感器6和圖像處理部9的單片化。特別是，若實現(xiàn)了單片化，則可以實現(xiàn)主體的小型化，因此，適于在如移動電話、可以攜帶的個人電腦、PDA(個人數(shù)字助理)等的便攜設備等要求攜帶性的設備中采用。
另外，在本實施例中，對于根據(jù)手指的指紋進行被攝物(本人)的核對的系統(tǒng)進行了說明，但是，對于根據(jù)眼睛的視網(wǎng)膜、臉的輪廓等、手的形狀、大小等進行被攝物(本人)的核對的系統(tǒng)也同樣適用。
(實施例2)作為本發(fā)明的第2實施例，將本發(fā)明適用于在被攝物識別中使用的被攝物識別裝置中。作為使用被攝物識別的產品的例子，可以列舉出取得文字圖像，識別其相當于什么文字并將其變換成ASCII碼的OCR(文字識別裝置)；辨別物體并進行各種各樣的工作的工業(yè)用或者用于娛樂的機器人的視覺裝置；讀取條形碼圖像并對其進行編碼的條形碼讀取裝置。任何一種都要求通過取得高畫質的圖像而不受周圍的照明環(huán)境的左右正確地識別物體。另外，最近這樣的系統(tǒng)搭載在便攜式的條形碼讀出器等便攜終端的機會增多，這就要求小型、低成本。從該意義上講也是，通過適用本發(fā)明，可以提供小型、低價而精度高的被攝物識別裝置。
圖11是表示作為本發(fā)明的第2實施例的作為被攝物識別裝置的便攜式的二維條形碼讀取裝置的示意性結構的方塊圖。
在圖11中，101是條形碼讀出器主體，102是作為照明的光源的LED，104是改變來自LED102的照射光118a的反射光118b的前進路線的反射鏡，105是會聚經(jīng)反射鏡104改變了前進路線的反射光118b的透鏡，106是具有CMOS型、CDD等攝像元件的傳感器部，107是傳輸來自傳感器106的圖像信號的信號線，108是傳輸用于驅動傳感器部106的信號的控制線，109是處理來自傳感器部106的圖像信號的圖像處理部，110是傳輸在圖像處理部109處理的圖像信號的信號線，111是輸送用于控制圖像處理部109的信號的控制線，112是控制條形碼讀出器主體101的動作的微機部，113是操作用開關，114是從操作用開關113到微機部112的信號線，115是輸送控制LED102的照射光量的信號的控制線，116是讀取對象的記錄物，117b是記錄在記錄物116上的條形碼，118a是來自LED102的照明光，118b是沿條形碼讀取器主體101的光路前進的反射光。在此，傳感器部106采用與實施例1相同的圖3及圖4的結構的CMOS型面?zhèn)鞲衅?。另外，圖像處理部109內為與實施例1同樣為圖2的構成。另外，在微機部112內，有進行改變面內的照明光量的指示的照明光量控制部，通過控制線111與圖像處理部109內的TG部的傳感器掃描同步經(jīng)由控制線115控制LED102的光量。與條形碼信息對應的產品信息預先存儲在存儲器內，在微機部112內設有將與讀取的條形碼信息對應的產品信息從存儲器讀出的識別裝置，通過該識別裝置，附有條形碼的被攝物被識別。與實施例1的圖1的構成同樣，通過因特網(wǎng)等網(wǎng)絡，可以將識別結果從通信部輸送到主機。
另外，307是為了減輕黑斑的影響提高灰階性等精度，控制積蓄在傳感器的每一個攝像象素中的電荷的積蓄量的照射光量控制部。在本實施例中，為了控制在排列成二維的面?zhèn)鞲衅鞯拿鎯鹊钠毓饬浚c傳感器的副掃描同步改變LED的亮度(射向被攝物的光照射強度)。具體的講，例如，將控制流過LED的電流值的數(shù)字信號進行D/A轉換，作為模擬的控制電壓，控制自恒流電路流過LED的電流值，來改變發(fā)光亮度。各象素被按曝光期間中的來自被攝物的光量的積分值曝光，所以，與實施例1同樣，通過在面內進行控制以消除由于光源和被攝物的位置關系等引起的光量不均勻，來減輕亮時黑斑。
圖12A～圖12C是攝影的條形碼圖像和LED102的位置關系的說明圖。圖12A是平面圖。圖12B是從橫向看圖12A的視圖。另外，圖12C是取得的條形碼圖像的示意圖。127H表示作為二維排列的面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻乃綊呙璺较颍?27V表示作為副掃描方向的垂直掃描方向。另外，127L是緊密排列LED的方向。另外，A～F是傳感器上的各點。如圖12B所示，產生了由于LED102和條形碼117b的物理距離而引起的光量不均勻。
在此，如圖12A所示，LED102排列成例如1列，可以將LED102的排列方向127L和傳感器的主掃描方向127H設計成一致。
本實施例通過使在傳感器的面內的曝光量變化來減輕由于被攝物的形狀和照明環(huán)境而引起的黑斑重疊到本來想取得的數(shù)據(jù)上而使精度降低的影響。將LED2的配置方向和傳感器的主掃描方向127H設計成一致，具有如下效果，即，使得黑斑形狀形成在傳感器的副掃描方向127V側，與主掃描方向相比可以以低速的副掃描速度控制光源。通過該方式，可以以簡單的電路很容易地實現(xiàn)面整體的輸出的均勻性的改善。
圖13是本實施例的條形碼讀取裝置的傳感器動作的時序圖，圖14A～圖14D是用于說明這時的輸出值的樣子的說明圖。
在圖13中，VST是圖3的垂直方向的移位寄存器VSR的觸發(fā)脈沖的波形，VCLK是垂直方向的移位寄存器VSR的傳送時鐘61。另外，TLED2表示LED102的亮燈期間，ILED2表示LED102的發(fā)光亮度。另外，TA2、TB2、TC2是圖12所示的點A、B、C各點的曝光期間。在各點，在相當于作為傳感器的副掃描方向的垂直方向的位置的行，從該行在1場前被選擇并讀出后被復位，到在下一個場再次被選擇并讀出，大致成為積蓄期間。因此，對于如圖13所示的本實施例的動作，由于以比1畫面的掃描周期即1場期間長的時間為周期變化作為照明條件的LED的亮度(在此，以2場期間為周期變化LED的亮度)，雖然，在面內的傳感器的積蓄期間是一定的，但是，由于積蓄期間中的LED的亮度的積分值不同，所以，在面內的曝光狀態(tài)不同。即使對均勻的被攝物進行攝影的場合，如IFULL2所示的，傳感器的輸出OUT2在面內發(fā)生變化。
圖14A～圖14D表示如圖13所示使LED的亮度變化并對條形碼進行攝影時的輸出的示意圖。在此，示出了圖12C的線A-C間的傳感器輸出的強度分布。在圖14A～14D中，縱軸表示傳感器輸出強度的比例，橫軸表示圖12C的線A-C間的各點A～F的位置。
圖14A的S2示意地表示由LED2的照明位置和被攝物決定的光量不均勻，H2表示LED的亮度的比例。M2是合成S2和H2的結果，表示攝像象素的曝光比例。IB2、ID2、IE2是B、D、E各點的強度。這樣，通過改變在圖13的TA2、TB2、TC2的積蓄期間的LED的亮度，減輕由LED和條形碼的物理距離引起的光量不均勻，使在面內的曝光條件接近均勻。
圖14B的L2是在如圖14A所示改變LED的亮度時讀取條形碼的場合的傳感器輸出的強度分布的示意圖。圖14A的曝光量的差重疊到由條形碼圖形引起的強度圖形上。在此，RB2、RD2、RE2是B、D、E各點的強度。這樣，取得的條形碼圖形L2減輕了S2的黑斑的影響。但是，為了使在面內的曝光量均勻化，降低了整體的亮度水平。在處理所需要的灰階性不足而降低精度的場合，為了增大信號的有效的灰階性，可以進一步整體地增大流過LED的電流以增大光量自身，或者增大傳感器輸出后的放大器的增益等以便在整個動態(tài)范圍內廣泛取得信號振幅。
圖14C的M2′表示相對圖14B的M2，整體成倍增加LED的光亮或者放大器的增益時的曝光比例。IB2′、ID2′、IE2′是B、D、E各點的強度。
圖14D的L2′是如圖14C所示的整體成倍增加LED的光亮或者放大器的增益時，取得條形碼圖形的場合的傳感器輸出的強度分布的示意圖。在此，RB2′、RD2′、RE2′是B、D、E各點的強度。這樣，由于取得的條形碼圖形L2′在面內的輸出水平差很小，另外，在整個動態(tài)范圍內廣泛取得信號振幅，所以，可以得到充分的灰階性取得高精度的數(shù)據(jù)。
這樣，在本實施例中，在面內改變照明光的亮度作為曝光條件，減輕由照明光源和被攝物的位置關系決定的光量不均勻，在面內整體能充分取得灰階性。本實施例中，通過改變光源的亮度來變更在面內的曝光條件，所以即使在外部光線占支配地位的場合，也不會發(fā)生如進行電性黑斑校正時那樣相反地進行校正而造成的過校正現(xiàn)象，且沒有必要特別增加檢測外部光線并進行切換的功能。
另外，上述的實施例的被攝物識別系統(tǒng)可以適用于移動電話、可以攜帶的個人計算機或PDA等的便攜終端。
如以上所說明的，根據(jù)上述的實施例，由于可以在實現(xiàn)攝影裝置的低成本化、小型化的同時，取得高精度的數(shù)據(jù)，所以具有如下效果，即，可以低價地提供例如配備在高性能的便攜終端的指紋認證裝置等的被攝物核對系統(tǒng)或便攜式的條形碼讀出器等的被攝物識別系統(tǒng)。
(實施例3)圖15A是表示本發(fā)明的第3實施例中的光源、傳感器的位置關系的示意圖，圖15B是表示傳感器部的曝光動作及LED的亮燈動作的時序圖。H表示作為二維排列的面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻乃綊呙璺较?，V表示作為副掃描方向的垂直掃描方向。A、B、C點是傳感器上的各點。LED-U、LED-L分別是配置在A點側、C點側的LED。1V表示1畫面的掃描周期。
在本實施例中，通過調整在A點曝光期間、B點曝光期間、C點曝光期間內的LED的亮燈期間，使A、C點的曝光量為B點的曝光量的約1/2。A點的曝光通過A點近旁的LED-U進行，C點的曝光通過C點近旁的LED-L進行，B點的曝光通過兩側的LED-U和LED-L進行曝光。
通過將對于A點曝光不怎么起作用的LED-L在A點曝光期間關斷、將對于C點曝光不怎么起作用的LED-U在C點曝光期間關斷，來降低LED消耗的電力。另外，對于光量不足的B點，通過同時利用兩側的LED-U和LED-L，并與A、C點相比延長曝光期間內的LED亮燈時間來補充曝光量。
這樣，在本實施例中，與第1實施例同樣，通過消除由于照明條件和手指的形狀而引起的光量不均勻即亮時黑斑來控制面內的曝光量，可以在面內整體得到充分的灰階性。這時，由于本實施例通過改變多個光源的照射期間來在面內變更曝光條件，所以，即使在外部光線占支配地位的場合，也不會發(fā)生相反地進行校正而造成的過校正現(xiàn)象，沒有必要特別增加檢測外部光線并進行切換的功能。另外，由于僅控制多個光源的控制時間，所以無須大規(guī)模地增加控制在面內的曝光的電路，幾乎不增加成本。
(實施例4)圖16A是表示本發(fā)明的第4實施例中的光源、傳感器的位置關系的示意圖，圖16B是表示傳感器部的曝光動作及LED的亮燈動作的時序圖。H表示作為二維排列的面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻乃綊呙璺较颍琕表示作為副掃描方向的垂直掃描方向。A、B、C點是傳感器上的各點。LED-U、LED-L、LED-M分別是配置在A點側、C點側、B點的兩側的LED。在此，使LED-M的亮度比兩側的LED-U和LED-L的亮度高。
在本實施例中，A點的曝光通過A點近旁的LED-U和LED-M進行，C點的曝光通過C點近旁的LED-L和LED-M進行，B點的曝光通過LED-U、LED-L及LED-M進行。通過將對于A點曝光不怎么起作用的LED-L在A點曝光期間關斷、將對于C點曝光不怎么起作用的LED-U在C點曝光期間關斷，來降低LED消耗的電力。另外，對于光量不足的B點，利用比兩側的LED-U和LED-L亮度高的LED-M來補充曝光量。
這樣，在本實施例中，與第1實施例同樣，通過消除由于照明條件和手指的形狀而引起的光量不均勻即亮時黑斑來控制面內的曝光量，可以在面內整體得到充分的灰階性。這時，由于本實施例通過改變光源的配置和亮度來在面內變更曝光條件，所以，即使在外部光線占支配地位的場合，也不會發(fā)生相反地進行校正而造成的過校正現(xiàn)象，沒有必要特別增加檢測外部光線并進行切換的功能。另外，由于僅控制光源的種類和光源的控制時間，所以無須大規(guī)模地增加控制在面內的曝光的電路，幾乎不增加成本。
在上述的第3及第4實施例中，將已往的以相同的光源群在相同的曝光期間對畫面的整個區(qū)域進行曝光的方式，改變成分系統(tǒng)改變亮燈期間或亮燈亮度以便根據(jù)畫面的曝光掃描只點亮近旁的光源。當然，也可以在第3實施例中改變亮燈亮度，在第4實施例中改變亮燈期間。通過這種方式，可以有效地進行照明，實現(xiàn)低電力消耗的攝影裝置。
另外，為了在不使電路規(guī)模或成本增加的情況下對由于光量不均勻引起的黑斑進行校正，根據(jù)距離控制多個系統(tǒng)的光源的接通/關斷。(在光量可能不足的區(qū)域，重復進行驅動使得2系統(tǒng)亮燈。)通過該方式，可以擴大動態(tài)范圍。進一步，可以不受外部光線照射時的過校正的影響，只在以光源進行照明時進行校正。
通過這些方式，可以實現(xiàn)低價、小型、低電力消耗并可以搭載在便攜設備上的高性能的識別裝置。
(實施例5)圖17A是表示本發(fā)明的第5實施例中的光源、傳感器的位置關系的示意圖，圖17B是表示傳感器部的曝光動作及LED的亮燈動作的時序圖。H表示作為二維排列的面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻乃綊呙璺较?，V表示作為副掃描方向的垂直掃描方向。A、B、C點是傳感器上的各點。LED-U、LED-L分別是配置在A點側、C點側的LED。另外，使A～C點的曝光期間為2H(主掃描(水平掃描)頻率(1H)的2倍)。
將LED的光照射頻率設定為面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻膾呙桀l率的n倍(n為正整數(shù)；n＝1、2、3、...)，而且傳感器的主掃描方向的掃描和由LED進行的光照射同時進行。在此，n＝1，即，使LED的光照射頻率與面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻膾呙桀l率一致。在該狀態(tài)下，以上述傳感器的1個或者多個主掃描期間(使主掃描期間為H)為單位，改變LED的發(fā)光脈沖寬度。在本實施例中，以2個主掃描期間(2H)為單位，在A、C點的曝光期間使其為發(fā)光脈沖寬度(T)，在B點的曝光期間使LED(LED-U、LED-L)為發(fā)光脈沖寬度(3T；3倍的發(fā)光脈沖寬度)。
通過這樣的構成，即使通過電子快門進行曝光也可以控制在畫面內的照射光量，控制曝光量成為可能。在此，通過LED的脈沖寬度控制A、C點的曝光量以B點的約1/3進行曝光。即，在A點曝光期間和C點曝光期間與B點的曝光期間相比LED的脈沖寬度成為原來的約1/3，A、C點的曝光量成為B點的曝光量的約1/3。
這樣，在本實施例中，與第1實施例同樣，通過消除由于照明條件和手指的形狀而引起的光量不均勻即亮時黑斑來控制面內的曝光量，可以在面內整體得到充分的灰階性。這時，由于本實施例通過改變光源的脈沖寬度來變更在面內的曝光條件，所以，即使在外部光線占支配地位的場合，也不會發(fā)生相反地進行校正而造成的過校正現(xiàn)象，沒有必要特別增加檢測外部光線并進行切換的功能。另外，由于僅控制光源的種類和光源的控制時間，所以無須大規(guī)模地增加控制在面的內曝光的電路，幾乎不增加成本。
(實施例6)圖18A是表示本發(fā)明的第6實施例中的光源、傳感器的位置關系的示意圖，圖18B是表示傳感器部的曝光動作及LED的亮燈動作的時序圖。H表示作為排列成二維的面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻乃綊呙璺较?，V表示作為副掃描方向的垂直掃描方向。A、B、C點是傳感器上的各點。LED-U、LED-L分別是配置在A點側、C點側的LED。另外，使A～C點的曝光期間為2H(主掃描(水平掃描)頻率(1H)的2倍)。
將LED的光照射頻率設定為面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻膾呙桀l率的n倍(n為正整數(shù)；n＝1、2、3、...)，而且傳感器的主掃描方向的掃描和由LED進行的光照射同時進行。在此，n＝1，即，使LED的光照射頻率與面?zhèn)鞲衅鞯闹鲯呙璺较虻膾呙桀l率一致。在該狀態(tài)下，以上述傳感器的1個或者多個主掃描期間(使主掃描期間為H)為單位，改變LED的發(fā)光亮度。在本實施例中，以2個主掃描期間(2H)為單位，在A、C點的曝光期間使其為發(fā)光亮度L，在B點的曝光期間使其為LED(LED-U、LED-L)的亮度3L(3倍的亮度)。
在本實施例中，以主掃描方向的掃描頻率的n倍(n為正整數(shù)；n＝1、2、3、...)的頻率，與主掃描同步提供脈沖寬度的同時，通過相對副掃描方向改變亮度，即使通過電子快門進行曝光也可以控制在畫面內的照射光量，控制曝光量成為可能。通過亮度控制A、C點的曝光量以B點的約1/3進行曝光。即，在A點曝光期間和C點曝光期間與B點的曝光期間相比LED的亮度成為原來的約1/3，A、C點的曝光量成為B點的曝光量的約1/3。
這樣，在本實施例中，與第1實施例同樣，通過消除由于照明條件和手指的形狀而引起的光量不均勻即亮時黑斑來控制面內的曝光量，可以在面內整體得到充分的灰階性。這時，由于本實施例通過改變光源的配置和亮度來在面內變更曝光條件，所以，即使在外部光線占支配地位的場合，也不會發(fā)生相反地進行校正而造成的過校正現(xiàn)象，沒有必要特別增加檢測外部光線并進行切換的功能。另外，由于僅控制光源的種類和光源的控制時間，所以無須大規(guī)模地增加控制在面內的曝光的電路，幾乎不增加成本。
在上述的第5及第6實施例中，將已往的與1畫面周期同步，開關驅動光源進行曝光的裝置，做成以水平掃描頻率的n倍的頻率驅動光源的構成。
通過這種方式，減小了由于光源引起的電流變化量，在減少了干擾的同時，可以以小的電容來處理。例如，在已往的1畫面掃描期間Tv內，在負荷為50％以電流Ip使LED開關的場合，在1次開關中移動的電荷量為Q2＝IpTv/2。另一方面，在本實施例中，與1水平掃描期間Th同步，在負荷為50％以電流Ip使LED開關的場合，在1次開關中移動的電荷量為Q2＝IpTh/2。在1畫面掃描期間Tv內，有N條水平掃描畫時，Tv＝N×Th。由于Q＝CV，所以由于電荷的移動而引起的電源的電位變化(ΔV)為ΔV＝ΔQ/C。在使1次開關中的電源變動相同的場合，計算各電容的必要的容量的話，由于ΔV＝ΔQ1/C1＝ΔQ2/C2，所以C1＝N×C2。例如，水平掃描線數(shù)為600根的話，在本實施例中只需已往的1/600大小的容量就夠了。另外，假設二者容量相等對其進行比較的場合，電源變動只有原來的1/600。因此，對于已往需要大容量的電容的裝置，可以用小型而低價的裝置替換。
進一步，通過電子快門進行的曝光以水平掃描期間的倍數(shù)實現(xiàn)曝光期間，但是，在已往的開關光源方法中，由于在1畫面中按亮燈期間和滅燈期間分開，所以形成有沒有被曝光的區(qū)域，但是，通過在本實施例中驅動LED的方式，可以實現(xiàn)畫面整體的曝光量控制。
另外，為了不使電路規(guī)?；虺杀驹龃蠖M行由于光量不均勻引起的黑斑的校正，采用在以水平掃描頻率的n倍的頻率驅動光源的同時，在垂直掃描方向(副掃描方向)上使光源的照射條件變化的構成。通過該方式，可以擴大動態(tài)范圍。進一步，可以不受外部光線時的過校正的影響，通過光源只進行照明時的校正。
通過這些方式，可以實現(xiàn)低價、小型、低電力消耗、可以搭載在便攜設備上的高性能的識別裝置。
如以上所述，在實施例1至5中，采用如下的圖像輸入裝置就能夠進行高精度的數(shù)據(jù)取得，該圖像輸入裝置具有作為將光照射到被攝物照射的光照射裝置的LED；檢測來自該被攝物的光，并配置了多個象素，例如圖3所示的傳感器；作位驅動傳感器的定時發(fā)生器的驅動電路；作為控制上述光照射裝置以使上述傳感器內的第1區(qū)域(例如傳感器的周邊部分)和與上述第1區(qū)域不同的第2區(qū)域(例如傳感器的中央部分)的光照射條件(例如，圖7、圖9、圖13、圖15B、圖16B、圖17B、圖18B等所示的LED的亮燈條件)改變的控制器的微機部。
本發(fā)明并非只限于上述實施形式，可以在不脫離本發(fā)明的精神以及范圍的情況下進行各種變更以及變形。因而，為了公布本發(fā)明的范圍，附加以下的權利要求書。
權利要求
1.一種圖像輸入裝置，包括光照射裝置，將光照射到被攝物；傳感器，檢測來自該被攝物的光，并配置了多個象素；驅動電路，驅動上述傳感器，以使該傳感器的多個象素中的第1象素區(qū)域的電荷蓄積的開始時刻和結束時刻，與上述多個象素中的在空間上不同于上述第1象素區(qū)域的第2象素區(qū)域的電荷蓄積的開始時刻和結束時刻彼此不同；以及控制器，控制上述光照射裝置的照射期間，使得上述第1象素區(qū)域和上述第2象素區(qū)域的光照射條件不同。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖像輸入裝置，其特征在于上述驅動電路，依次對上述傳感器的多個象素進行復位掃描，在上述復位掃描開始后，進行上述傳感器的多個象素的信號讀出掃描，上述控制器，控制上述光照射裝置，使得在上述復位掃描期間開始光的照射，在上述讀出掃描期間停止光的照射。
3.根據(jù)權利要求1所述的圖像輸入裝置，其特征在于配置有多個上述光照射裝置；上述驅動電路，依次對上述傳感器的多個象素進行復位掃描，在上述復位掃描開始后，進行上述傳感器的多個象素的信號的讀出掃描；上述控制器，控制上述光照射裝置，使得錯開上述多個光照射裝置的每一個的照射時間，并使光照射時間重疊。
4.根據(jù)權利要求1所述的圖像輸入裝置，其特征在于上述傳感器，沿水平方向和垂直方向配置象素；上述驅動電路，依次掃描水平方向的包含多個象素的每一行；上述控制器，控制上述光照射裝置，使得與每一行的掃描同步地照射光。
5.根據(jù)權利要求4所述的圖像輸入裝置，其特征在于上述控制器，控制上述光照射裝置，使得在對上述傳感器的中央?yún)^(qū)域進行掃描時的每一行的光的點亮期間長于在對上述傳感器的周邊區(qū)域進行掃描時的每一行的光的點亮期間。
6.一種被攝物核對系統(tǒng)，包括權利要求1所述的圖像輸入裝置；和核對裝置，將來自上述圖像輸入裝置的被攝物的圖像信號與預先取得的該被攝物的圖像信號進行核對。
7.根據(jù)權利要求6所述的被攝物核對系統(tǒng)，其特征在于使上述傳感器的主掃描方向與上述光照射裝置的強度分布均勻的方向相一致。
8.根據(jù)權利要求7所述的被攝物核對系統(tǒng)，其特征在于使上述光照射裝置的強度分布均勻的方向與上述被攝物的長度方向一致。
9.一種圖像輸入方法，將光照射到被攝物，用配置了多個象素的傳感器檢測來自該被攝物的光來輸入圖像，包括以下步驟驅動上述傳感器，以使該傳感器的多個象素中的第1象素區(qū)域的電荷蓄積的開始時刻和結束時刻，與上述多個象素中的在空間上不同于上述第1象素區(qū)域的第2象素區(qū)域的電荷蓄積的開始時刻和結束時刻彼此不同；控制上述光照射裝置的照射期間，使得上述第1象素區(qū)域和上述第2象素區(qū)域的光照射條件不同。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種圖像輸入裝置，不增大電路的規(guī)?；虺杀径軌驅崿F(xiàn)與被攝物的形狀或位置和照明環(huán)境對應的高精度的圖像輸入。為了達到該目的，本發(fā)明的圖像輸入裝置具有對被攝物照射光的LED；檢測來自被攝物的光，二維配置了多個象素的傳感器；以比1畫面的掃描周期長的時間為周期改變LED的光照射條件的控制部。
文檔編號G06T7/00GK1912892SQ200610128950
公開日2007年2月14日 申請日期2002年12月3日 優(yōu)先權日2001年12月4日
發(fā)明者繁田和之 申請人:佳能株式會社