JPH09247381A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原稿を上向きに設置して撮影する画像読取装
置において、原稿面上で散乱する参照光を最小限に抑
え、また、原稿面の高さ検出以外の画像の読み取り動作
に対する悪影響を抑えて、高品位な画像再現を可能とす
る。 【解決手段】 所定間隔毎に実行される読取時のみ投光
部を発光させて副走査方向に平行なライン状の参照光を
原稿面に照射し、この参照光を撮像センサで読み取った
主走査方向の位置から原稿高さを算出し、この算出した
原稿高さに応じて、撮像センサにより読み取った画像の
高さの不均一によって生じる画像の歪みを補正処理す
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、書籍など厚手の原
稿を上向きに設置して撮影を行う画像読取装置におい
て、原稿面の高さを測定しピント合わせや画像の歪み補
正を行う技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、書籍など厚手の原稿を上向きに設
置して撮影を行う画像読取装置において、原稿面上にラ
イン状の参照光を投影し、その反射光を検出することに
より形状を測定する装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の、参照光を投影して読み取りを行う画像読
取装置において、参照光に白熱灯などの照明装置を用い
た場合は、原稿面上に明るい光の帯ができ、操作者がま
ぶしさを感じるという不具合点があった。また、参照光
にレーザ光などの照明装置を用いた場合は、このレーザ
光が原稿面上で散乱し、作業者へ降り注ぎ好ましくない
という問題があった。更に、いずれの照明装置を用いた
場合でも、参照光により原稿面の輝度が変化して、予備
スキャン中に行われる原稿サイズ、下地濃度、指位置な
どの検出結果に悪影響を与えることがあり、その結果、
再現画像が低品位になる恐れがあった。本発明は、上述
した問題点を解決するためになされたものであり、第１
の目的は、原稿面上で散乱する参照光を最小限に抑え
て、レーザ光等が作業者へ降り注ぐことを抑制し、安全
性を高めることにあり、第２の目的は、予備スキャン中
に行う原稿面の高さ検出以外の画像の読み取り動作に対
する悪影響を抑えて、高品位な画像再現を可能とするこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、書籍などの原稿を上向きに載置し
て撮影する画像読取装置において、ラインセンサを副走
査方向に移動して、所定間隔毎に原稿を読み取る読取手
段と、原稿の表面に、副走査方向に平行なライン状の参
照光を照射する光線照射手段と、読取手段において所定
間隔毎に実行される読取時のみ、光線照射手段を発光さ
せるよう制御する発光制御手段と、参照光が読取手段に
て読み取られた主走査方向の位置から原稿の高さを算出
する高さ算出手段と、原稿高さの不均一によって生じる
画像の歪みを、高さ算出手段によって算出された原稿の
高さに応じて補正処理する画像処理手段とを備えたもの
である。上記構成においては、読取手段はラインセンサ
を副走査方向に移動して所定間隔毎に原稿を読み取り、
光線照射手段は原稿の表面に副走査方向に平行なライン
状の参照光を照射し、発光制御手段は所定間隔毎に実行
される読取時のみ、光線照射手段を発光させるよう制御
する。高さ算出手段は参照光が読取手段にて読み取られ
た主走査方向の位置から原稿の高さを算出し、画像処理
手段は原稿高さの不均一によって生じる画像の歪みを、
算出された原稿の高さに応じて補正処理する。こうし
て、参照光は所定間隔毎に実行される原稿高さの検出を
行う時のみに点灯されるので、下地濃度などの検出に悪
影響を与えることがなくなる。

【０００５】また、請求項２の発明は、上記請求項１に
記載の構成において、高さ算出手段は、参照光が照射さ
れた場合に読み取られた画像データと参照光が照射され
ていない場合に読み取られた画像データとを比較して、
参照光の位置を認識するものである。この構成において
は、参照光の点灯時と消灯時の画像の差分を用いて参照
光の位置を認識するので、外乱光による検出への悪影響
をなくすることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例を図面を参照して説明する。図１は画像読取装置の全
体構成図である。本装置１は、書籍やファイルなど厚手
の原稿２が上向きに見開き状態で載置される原稿台３を
有し、この原稿台３の上方には、原稿２の画像を読み取
るＣＣＤラインセンサ等の撮像センサ４を備えたカメラ
ヘッド部５が設置されている。原稿台３の奥側上方には
原稿２を照射する照明部６が、その下には画像読み取り
条件などを設定する操作部７がそれぞれ配置され、ま
た、原稿台３には、読み取りを開始させるためのスター
トキー８と、原稿台３上に載置される原稿２の位置決め
用のストッパ９が設けられている。照明部６からの光で
照射された原稿２の画像は、カメラヘッド部５内の反射
ミラー１１で光路を変えた後、投影レンズ１２により撮
像センサ４上に結像され、ここで電気信号に変換され
る。撮像センサ４を左右に走査することにより、原稿の
２次元画像を得ることかできる。カメラヘッド部５に
は、原稿２の表面にライン状の参照光を投影する投光部
１３（光線照射手段）が設けられている。

【０００７】図２は、画像読取装置１の本スキャンにお
ける撮影機能の回路のブロック図である。装置１は、装
置全体を制御するＣＰＵ２１、センサ移動制御手段２３
ａ、レンズ移動制御手段２３ｂ、画像処理制御回路２５
等を備えている。ＣＰＵ２１は原稿を光学的走査によっ
て読み取るためにセンサ移動制御手段２３ａを制御し
て、予備スキャン及び本スキャン動作を行う。予備スキ
ャン時に撮像センサ４で読み取られた画像信号は、Ａ／
Ｄ変換器２７によりＡ／Ｄ変換された後、不図示の演算
用メモリに一時記憶される。ＣＰＵ２１は、読み取り画
像信号から輝度ヒストグラムを作成し、これより下地輝
度、文字部輝度しきい値を算出し、さらに文字部度数等
を求める（図１０参照）。ＣＰＵ２１は、これらの情報
を基に画像処理制御回路２５を制御して各種の画像処理
を行う。

【０００８】画像処理制御回路２５は、照度補正部３
１、ＭＴＦ補正部３２、変倍加工部３３、濃度補正部３
４、マスキング部３５を制御する。これら各種の処理が
施された画像データは、出力装置であるプリンタ４０に
出力される。プリンタ４０は画像データに基づいて画像
を用紙上に印字し、ハードコピーを出力する。

【０００９】図３は、画像読取装置１の動作の概略を示
すフローチャートである。以下、同図を用いて装置１に
よる原稿の読み取り動作を説明する。撮影動作のスター
トが指示されると、ＣＰＵ２１は、撮像センサ４により
原稿の状態検出動作である予備スキャン動作を行う（＃
２）。予備スキャンにより得られた撮像データに基づい
て、原稿面測距、下地濃度検出、原稿サイズ検出、原稿
を押さえる指画像を消去するための認識などの処理を行
う。さらに、画像の補正や処理に必要な制御パラメータ
の演算処理を行う（＃３）。最後に、本スキャン動作に
て原稿の読み取りを行う（＃４）。本スキャンでは、画
像読み取り動作のためのセンサ移動制御に並行して、画
像データを得ると共に、照度補正、ＡＦ（オートフォー
カス）、歪み補正、ＡＥ（自動濃度制御）、不要な指画
像などの画像を消去するマスキング処理を行う。

【００１０】図４は、撮像センサ４をスキャンするため
のセンサ移動制御手段２３ａの機構を示す。撮像センサ
４には１次元のＣＣＤセンサを用い、この画素方向を原
稿の上下方向に配置し、これに垂直な方向に直線移動さ
せる。撮像センサ４が取り付けられたスキャナ４１は、
２本のガイド軸４２により移動方向が左右に規制されて
いる。ガイド軸４２は１本がスライド軸となり、他方が
回転を規制する軸となっている。スキャナ４１の送り機
構には送りネジ４３を用い、ベルト４４を介して結合さ
れたスキャナモータ４５が送りネジ４３を回転させるこ
とにより、ナットが固定されたスキャナ４１を左右に移
動させる。ＣＰＵ２１はスキャナモータ４５を駆動する
ための信号を送出し、その回転方向や回転数を制御す
る。

【００１１】スキャナ４１の位置制御には、光電センサ
４６，４８を用いる。これら光電センサ４６，４８は、
各々発光／受光部が一定の距離をおいて置かれ、その間
をスキャナ４１に固定された遮光板４９が出入りするこ
とにより位置を検出する。光電センサ４６，４８は、そ
れぞれ電源投入時などの初期位置を検出するホームセン
サを兼ねた第１待機位置センサと、スキャナ４１の暴走
を防止するリミットセンサである。

【００１２】図５は、本装置１を側面から見た投光部１
３（光線照射手段）による投光光路を示す。投光部１３
から投光された参照光１３ｒは原稿面の奥側に垂直に入
射し、原稿の高さにより光線の形状が変化する。図６
は、投光部１３の構成を示す。投光部１３は、発光素子
である半導体レーザ１３ａと、この光をライン状に集め
る集光装置であるシリンドリカルレンズ１３ｂとから構
成されている。これらの構成により、線幅の変化の少な
いシャープな参照光１３ｒを得ることができる。この投
光部１３は、原稿高さ検出時に、不図示の駆動回路を介
してＣＰＵ２１により間欠点灯制御される。

【００１３】図７は参照光が投影された原稿面を撮像セ
ンサ４で読みとった画像の様子を示す。原稿面に投影さ
れた参照光１３ｒは、真上から見ると直線状であるが、
撮像センサ４は投影された参照光１３ｒを斜め方向から
読み取るので、原稿高さに対応して上下に湾曲して読み
取られることになる。原稿面のうち参照光１３ｒが投影
されている部分は、それ以外の原稿面より明るく撮影さ
れる。また、原稿像の外周（斜線部）には原稿台３が撮
像される。

【００１４】図８は、撮像センサ４（ラインセンサ）に
より読み取られた主走査方向１ライン分の出力例であ
る。横軸にラインセンサの画素数（右：原稿の奥側，
左：手前側）、縦軸にセンサ出力を取っている。Ｌ１は
原稿面であることを検出するための照度しきい値、Ｌ２
は参照光１３ｒを検出するための照度しきい値である。
ｎ１はセンサ出力がしきい値Ｌ１を越える画素の最小値
（原稿上エッジ）、ｎ４は同じく最大値（原稿下エッ
ジ）である。画素番号ｎ１からｎ４までが原稿表面に相
当し、その外側は原稿台部に相当する。ｎ３は原稿高さ
０ｍｍに対応する画素（固定値）である。これは、図７
の参照光１３ｒが原稿台（斜線部）に投影されている主
走査方向位置に相当する。ｎ２は、参照光１３ｒによっ
てセンサ出力に尖頭部Ｒが生じている位置であり、ｎ１
からｎ３の間において、センサ出力がしきい値Ｌ２を越
える画素の最小値である。ここで、（ｎ３−ｎ２）が、
参照光の変位量に相当する画素数であり、原稿高さに対
応したものとなる。ラインセンサを、左右（副走査力
向）に移動させることにより、ｎ２の値が変化し、参照
光１３ｒの変位量分布つまり原稿高さ分布に対応したも
のを得ることができる。

【００１５】また、図８において、（ｎ４−ｎ１）が上
下方向の原稿サイズに相当する画素数であり、ラインセ
ンサを左右（副走査方向）に移動させ、上下方向の原稿
サイズが“０”となる位置を検出することにより、左右
方向の原稿サイズ（相当する画素数）を得ることができ
る。原稿サイズの検出時には、検出を正確に行うため、
参照光１３ｒを消灯しておく。

【００１６】図９は、読み取り系を側面から見た光路図
である。原稿台３上で参照光１３ｒと、撮影光が挟む角
度をθとすると、高さＨの原稿面を読み取ったときの、
原稿面上での参照光１３ｒの変位ΔＹは、下記の式で表
される。上記で求めた変位量の分布（画素単位）を、撮
影倍率と読み取り解像度を用いて原稿面上の変位量の分
布（長さ）に変換し、本式に代入することにより原稿の
高さデータの分布を得ることができる。

【数１】ΔＹ＝Ｈ×ｔａｎθ

【００１７】図１０は、撮像センサ１ライン分の輝度ヒ
ストグラム例を示す。これより原稿の下地輝度ＬB 、文
字輝度ＬC 及び文字部度数（斜線部）を検出する。ヒス
トグラムの輝度ピークの度数を求め、その度数の半分の
値を有する低い側の輝度値を、そのラインの下地輝度Ｌ
B とする。この下地輝度ＬB より一定値ａ（実験により
求められる固定値）を差し引いた値を、文字輝度ＬC の
しきい値とする。上述の原稿サイズ検出時と同様、原稿
の下地輝度ＬB を正確に検出するため、下地輝度ＬB の
検出時には、参照光１３ｒを消灯しておく。

【００１８】図１１（ａ）（ｂ）は、原稿左右方向（ス
キャン方向）の原稿高さの分布と下地輝度の分布を示
す。この分布にしたがって、本スキャン中に濃度変換カ
ーブを制御することにより、均一な濃度の画像を得るこ
とが可能である。

【００１９】図１２は、原稿を手指で押さえたときの様
子を示す。原稿の左右にある余白部を検出し、画像の有
効領域を決定し、この領域外に位置する、原稿を押さえ
る手指の像を画像から消去する。図１３は、原稿左右方
向（スキャン方向）での上記図１０で求められた文字度
数の分布を示す。原稿の左右で文字度数が“０”になる
位置を検出することにより、これを手指の置かれている
位置と認識する。

【００２０】図１４は、予備スキャン動作のフローチャ
ートである。ＣＰＵ２１は、予備スキャン中、一定ライ
ン間隔毎に、上記の検出動作を繰り返す。この処理を説
明すると、照明部６のランプを点灯し（＃１１）、予備
スキャンを開始し（＃１２）、投光部１３による参照光
を点灯し（＃１３）、原稿の高さ検出、すなわち、図９
で説明した原稿の高さデータの分布を求め（＃１４）、
参照光を消灯し（＃１５）、原稿サイズ検出（＃１
６）、下地輝度検出（＃１７）、文字度数検出（＃１
８）を、予備スキャンを終了するまで行う（＃１３〜＃
１９）。予備スキャンを終了すると、画像処理に必要な
各種のパラメータ演算に移る（＃２０）。このように、
参照光は原稿高さの検出時のみ点灯し、その他の時間は
消灯させているので、下地輝度や原稿サイズの検出に影
響を与えることはない。また、下地輝度と手指の検出と
は、同じラインのデータを用いて検出することができ
る。

【００２１】本実施例では、撮影解像度を４００ｄｐｉ
とし、この検出サイクルを６４ライン毎に繰り返してい
る。各検出動作は、それぞれ１ライン分の画像データを
使用しているので、参照光の点灯時間は、１検出サイク
ルの内、最小１ラインでよい。予備スキャン中、参照光
を点灯し続けた場合に比べて、照射量を１／６４に減少
することができる。

【００２２】図１５は、予備スキャン動作において行わ
れる測距検出（高さ検出）機能に用いる回路のブロック
図を示し、図２の一点鎖線で囲む範囲に相当する。ライ
ンセンサ４の出力はＡ／Ｄ変換器２７によりデジタル変
換された後、比較器２８に入力される。比較器２８には
ＣＰＵ２１から照度のしきい値が設定されている。カウ
ンタ２９はセンサ４の画素番号をカウントし、比較器２
８にしきい値を越えるデータが入力されると、ＣＰＵ２
１はこのカウント値をメモリ３０に記憶させる。このカ
ウント値が、図８における原稿のサイズや高さに相当す
る画素数になる。なお、デジタル変換された画像データ
は、複数の回路バスに分岐されており、機能に応じて切
り替えられている。

【００２３】図１６は、ピント合わせを行うレンズ移動
部の構成を示す。検出した原稿の高さ変化に応じて、本
スキャン中に投影レンズ１２を移動することにより、ピ
ント合わせを行う。投影レンズ１２はスキャナ部と同様
に、２本のガイド軸によりその光軸方向に移動するよう
に規制されていて、投影レンズ１２の移動は、レンズモ
ータ１８の回転をカム１９とフォロワ２０を用いて、投
影レンズ１２の直進運動に変換することにより行う。

【００２４】図１７は、画像の歪みを補正する概念図で
ある。立体原稿を上方から撮影すると、上下／左右に画
像の歪みが発生する。これは人間が遠近感を感じるのと
同様に、原稿が撮像センサ４に近づくと（原稿が高い
と）、物体が大きく撮影され、遠ざかると（原稿が低い
と）物体が小さく撮影されるからである。さらに、原稿
の綴じ部などページが傾斜しているところでは、この傾
きにより原稿の画像が左右方向に縮んで撮影される。そ
こで、本実施例では、主走査／副走査の２方向の撮影倍
率を任意に変化できる画像処理制御回路２５（図２）を
用い、上述の様にして求めた原稿の高さに応じて撮影倍
率を決定し、その撮影倍率でもって連続的に画像処理を
行うことにより画像の歪みを補正する。

【００２５】図１８は主走査補正の概念を、図１９は副
走査補正の概念を示す。主走査方向の行曲り補正につい
ては、読み取ったラインの画素サイズが、あたかも倍率
分拡大したような制御を行う。画素（例えば、Ｐ１）の
サイズを拡大すると、対応する補正後の画素（Ｑ１）に
剰余が発生する（０．３分）。この剰余分と画素（Ｐ
１）に隣り合う画素（Ｐ２）とを組み合わせることによ
り、補正後の画素（Ｑ２）を作成する。新たに作られる
画素（Ｑ２）の濃度は、それぞれ画素（Ｐ１，Ｐ２）の
濃度値を、サイズの比率に応じて分配加算（Ｑ２＝Ｐ１
×０．３＋Ｐ２×Ｏ．７）することにより求める。

【００２６】副走査方向の縮み補正については、読み取
った画像のラインを撮影倍率分だけ繰り返すことによっ
て拡大制御する。図１９において、原稿面の部分的な傾
斜角度が６０度と仮定すると、拡大倍率はその余弦の逆
数である“２”となる。そこで、読み取った画像データ
を、ライン単位に一時メモリに記憶させ、これを２回ず
つ繰り返して読み出すことにより、拡大した補正後画像
を得る。

【００２７】図２０は、参照光を間欠点灯させ、点灯時
と消灯時の画像の差分を用いて原稿高さを測定する実施
例の動作を説明する図である。同図（ａ）は参照光を点
灯した状態で原稿上部に外乱ノイズ光が入射したときの
センサ出力の様子を示す。このような場合に、外乱ノイ
ズ光により原稿面の輝度が上昇し、参照光の照射位置以
外でもセンサ出力がしきい値Ｌ２を越えると、原稿の高
さを正しく測定することができないことになる。そこ
で、同図（ｂ）に示す参照光を消灯した時の原稿サイズ
検出動作時の出力を求め、さらに、同図（ｃ）に示すよ
うに、（ａ）の出力と（ｂ）の出力との差分を取り、こ
の差分出力と別個に設定したしきい値Ｌ３とを比較す
る。これにより、外乱光の影響を除去して、参照光の位
置つまり画素番号（ｎ２）を検出することができる。す
なわち、外乱光が降り注いだ場合にも、原稿の高さを正
確に検出することができる。

【００２８】図２１は、図２０に示した実施例を具現化
するための回路ブロック図である。この例では、前述し
た図１５と同様の測距ブロックに加えて、Ａ／Ｄ変換器
２７でデジタル変換された信号が入力される減算器３６
とラインメモリ３７が備えられている。参照光が点灯し
ている高さ検出機能時に得られた画像データは、Ａ／Ｄ
変換器２７でデジタル変換された後、ラインメモリ３７
へ送られ記憶される。減算器３６は、この画像データ
と、参照光が消灯している原稿サイズ検出機能時に得ら
れた画像データとの差分を取る。この差分データを、測
距ブロックを構成する比較器２８ヘ送り、しきい値を越
える画素数をカウンタ２９によりカウントすることによ
り、原稿の高さを求めることができる。

【００２９】本発明の実施例によれば、原稿高さの検出
時のみ参照光を点灯させ、その光線の軌跡を検出して原
稿の高さを測定し、その他の時間は消灯するようにして
いるので、下地輝度や原稿サイズの検出に影響を与える
ことがなくなる。また、ブック原稿等の例えば裏表紙な
ど薄手のページであっても原稿高さを正確に検出するこ
とができ、また、原稿面上で散乱する参照光を最小限に
抑えることができ、レーザ光等を用いた場合においても
問題がなく、原稿面の高さ検出以外の画像の読み取り動
作に対する悪影響を抑えることができ、高品位な画像再
現が可能となる。なお、本発明は、上記実施例構成に限
られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々の変更が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明に係る画像読取装置
によれば、原稿の表面にライン状の参照光を間欠点灯に
より投影し、この光線の軌跡を検出して、原稿の高さを
測定するようにしているので、原稿の高さを正確に検出
することができ、また、原稿面上で散乱する光量を最小
限に抑え、レーザ光等を用いた場合にあっても人体への
安全性を高めることができ、さらに、外部から原稿や装
置に降り注ぐ外乱光による測定への影響を抑え、原稿高
さを正確に検出することができ、その原稿高さに応じて
画像の歪みを補正するので、高品位な画像の再現が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像読取装置の全体構
成図である。

【図２】画像読取装置の本スキャンにおける撮影機能の
回路のブロック図である。

【図３】画像読取装置の動作の概略を示すフローチャー
トである。

【図４】撮像センサをスキャンするためのセンサ移動制
御手段の機構を示す図である。

【図５】本装置を側面から見た投光部による投光光路を
示す図である。

【図６】投光部の構成を示す図である。

【図７】参照光が投影された原稿面を撮像センサで読み
とった画像の様子を示す図である。

【図８】撮像センサにより読み取られた主走査方向１ラ
イン分の出力例を示す図である。

【図９】読み取り系を側面から見た光路図である。

【図１０】撮像センサ１ライン分の輝度ヒストグラム例
を示す図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）は、原稿左右方向の原稿高さの
分布と下地輝度の分布を示す図である。

【図１２】原稿を手指で押さえたときの様子を示す図で
ある。

【図１３】原稿左右方向での文字度数の分布を示す図で
ある。

【図１４】予備スキャン動作のフローチャートである。

【図１５】予備スキャン動作において行われる測距検出
機能に用いる回路のブロック図である。

【図１６】ピント合わせを行うレンズ移動部の構成を示
す図である。

【図１７】画像の歪みを補正する概念図である。

【図１８】主走査補正の概念図である。

【図１９】副走査補正の概念図である。

【図２０】参照光を間欠点灯させ、点灯時と消灯時の画
像の差分を用いて原稿高さを測定する実施例の動作を説
明するための図である。

【図２１】図２０に示した実施例を具現化するための回
路ブロック図である。

【符号の説明】

１ 画像読取装置 ２ 原稿 ４ 撮像センサ（読取手段） １３ 投光部（光線照射手段） ２１ ＣＰＵ（高さ算出手段） ２８ 比較器 ２５ 画像処理制御回路（画像処理手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 書籍などの原稿を上向きに載置して撮影
   する画像読取装置において、 ラインセンサを副走査方向に移動して、所定間隔毎に原
   稿を読み取る読取手段と、 原稿の表面に、副走査方向に平行なライン状の参照光を
   照射する光線照射手段と、 読取手段において所定間隔毎に実行される読取時のみ、
   光線照射手段を発光させるよう制御する発光制御手段
   と、 参照光が読取手段にて読み取られた主走査方向の位置か
   ら原稿の高さを算出する高さ算出手段と、 原稿高さの不均一によって生じる画像の歪みを、高さ算
   出手段によって算出された原稿の高さに応じて補正処理
   する画像処理手段とを備えたことを特徴とする画像読取
   装置。
2. 【請求項２】 前記高さ算出手段は、参照光が照射され
   た場合に読み取られた画像データと参照光が照射されて
   いない場合に読み取られた画像データとを比較して、参
   照光の位置を認識することを特徴とする請求項１に記載
   の画像読取装置。