JPH1031734A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤差の補正を行う際の処理を簡略化し、しか
も、精度の高い補正を行うことができる画像読取装置を
提供する。 【解決手段】 光電変換装置１で電気信号に変換された
画像はＡ／Ｄ変換部（器）２でデジタルの多値の画像デ
ータに変換される。変換されたデータは、照明の不均一
さ、レンズの周辺光量の低下、光電変換装置の画素間の
感度の違いなどをシェーディング補正部３によってシェ
ーディング補正する。補正された画像データはバッファ
メモリ４に入力され、位置誤差測定部４で副走査方向の
読取ラインごとにライン間の位置誤差が測定され、画素
の位置誤差の測定に使用するデータが制御部５に読み取
られる。そして、副走査方向の読取ラインごとにライン
間の位置誤差が制御部５で演算される。演算結果は、制
御部５から位置誤差補正部９に出力される。その際、副
走査方向の画素の位置誤差の補正を、読み取った副走査
のラインの中から、本来あるべき位置に最も近いライン
のデータをそのまま本来あるべき位置のデータとして使
用することによって行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、読み取った副走
査方向の画素の位置ずれを測定して画像データの画素の
位置誤差を補正する画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像読取装置として例えば日本
機械学会第７１期通常総会講演会講演論文集（ＩＶ）で
発表された「高精細画像入力装置の開発」（従来例１）
が知られている。ここでは、副走査方向に並べて配置さ
れた等ピッチラインのテストチャートを読み取った画
像、すなわち、副走査方向のライン間隔で離散化された
画像データに対して補間演算を行い、演算された結果か
ら、等ピッチラインの黒線、白線の中心位置を求め、テ
ストチャートの基準ピッチとの差を読み取ることで、装
置の振動などに起因する画像データの読み取り位置誤差
を検出するようになっている。

【０００３】他の従来例として特開平６−２９７７５８
号公報「走査線ピッチ計測方法」（従来例２）がある。
この公知例は、等ピッチパターンのデータを書き込んだ
ハードコピーのパターンを読み取ってハードコピー装置
の書き込みの走査線のピッチむらを計測するようになっ
ている。

【０００４】光学的リニアスケールとして、例えばオー
ム社から出版された「サーボセンサの基礎と応用」（大
島康次郎、秋山勇治共著）〔昭和６３年２月２０日発
行〕（従来例３）が知られている。この刊行物に記載さ
れた技術を図１４ないし図１６を参照して説明する。

【０００５】こではリニアスケールの一例としてポジシ
ョンスケールを例に挙げている。例に挙げられたリニア
スケールは、図１４に示すように全く等しいピッチの明
暗の格子をもった２枚１組のメインスケール８１とイン
デックススケール８２とからなるガラススケール８３
と、そのスケール８３を照明するＬＥＤからなる光源８
４と、スケール８３を透過した光を検知するフォトダイ
オード８５から構成される。通常はインデックスケール
８２が固定され、メインスケール８１が移動するが、そ
の移動に連れてフォトダイオード８５の出力が変化す
る。

【０００６】図１５（ａ）に示すように２枚のガラスの
透過部が一致したとき、出力は最大となり、透過部とク
ロム蒸着された不透明部８６が重なったときには、出力
は理想状態では０となる。したがって、その出力波形は
理想的には図１５（ｂ）に示したような光量変化となる
が、実際には明暗の格子ピッチが８μｍと小さいため、
光の回折の影響やクロム烝着面での反射の影響があり、
図１５（ｃ）に示すような出力波形のように近似正弦波
の形で出力される。この出力波形の山の間隔がスケール
のピッチに相当するので、山の数を数えることにより移
動量を知ることができる。これがポジションスケールの
基本原理であるが、実際には図１４のフォトダイオード
Ａ，Ｂ，／Ａ，／Ｂ（なお、「／」は反転を示す。）の
４個を用いて各種の処理が行われている。

【０００７】Ａ，Ｂ，／Ａ，／Ｂのおのおのに対応する
インデックススケール８２の格子は、０°、９０°、１
８０°、２７０°の位相関係になっている。これをＡと
／Ａ、Ｂと／Ｂを組み合わせて差動方式で検出し、スケ
ール８２の汚れや光量変化に対して強くなるように設定
し、信頼性を高めている。このようにして得られた信号
をおのおの改めてＡ、Ｂとし、さらに電気的に反転され
た信号をそれぞれ／Ａ、／Ｂとする。そして、これらの
信号を用いてさらに細かい寸法まで読み取るための処理
が実行されている。

【０００８】スケール８３の移動方向は図１６に示すよ
うにＡ信号とＢ信号のどちらの信号の位相が進んでいる
かを知ることで判定できる。スケール８３のピッチより
も細かく読む手法としては、Ａ信号だけ用いると基準レ
ベルを下からよぎるときと上からよぎるときの両方をと
らえて４μｍ単位で読める。さらにＢ信号を用いると２
μｍまで読める。これ以上細かく読むためには、ＡとＢ
の信号を用いて４５°位相差の信号、Ｂと／Ａの信号か
ら１３５°位相差の信号を作る必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
１では、等ピッチラインのパターンのエッジと読み取り
のサンプリングのタイミングとの位置関係との相違によ
り同じ形状のパターンを読み取って得られるデータがそ
れぞれ異なってしまうモアレという現象がある。読み取
ったデータはこのモアレによって必ずしもパターンのエ
ッジの位置と対応しないので、位置誤差の測定精度を劣
化させる。モアレの影響は、等ピッチラインパターンを
精細にして読み取り装置の分解能に近づけると非常に顕
著になり、条件によっては位置誤差の測定ができなくな
るほどになる。したがってこの方式では、読み取り装置
の分解能に近い、あるいはそれ以下の位置誤差を高精度
で測定することはできない。

【００１０】また、等ピッチラインのパターンを使うの
で、モアレの影響を無視しても、高い周波数成分の位置
誤差を測定するためにパターンのピッチを精細にする
と、結像光学系のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒ
ａｎｓｆｅｒ Ｒａｔｉｏ）の限界によって得られた画
像の濃淡の信号の差が小さくなり、測定精度が劣化せざ
るを得ない。

【００１１】さらに、パターンの精細化では、測定の周
波数帯域を高い方向に広げ、精度を上げることができな
いのでサンプリングしたデータを補間する処理を行って
いる。より良い補間を行うには、より多くの周辺データ
を使ったり、複雑な演算処理が必要になり、処理時間が
長くなる。さらに補間はあくまでも補間であり、真のデ
ータとのずれが生じることは避けられず、測定精度を劣
化させる要因になる。また、光電変換装置の中の特定の
１つの受光素子が副走査方向に走査することによって得
られる画像データを使用しているので、受光素子そのも
のが持つノイズが測定そのものの精度に影響を与えて、
精度を劣化させる。

【００１２】従来例２では、計測時には光電変換装置で
パターンを読み込んだデータを使うので、計測に当たっ
てはハードコピーの読み取り時の走査むらはないという
条件で読み取ってハードコピーのピッチむらを計測して
いる。その他、特に説明しないが、前述の従来例１と同
様のモアレの問題を有する。

【００１３】従来例３では、上述のようなリニアスケー
ルにおいては、光源（ＬＥＤ）８４の発する光をコリメ
ートレンズ８７で平行光線にしてメインスケール８１と
インデックススケール８２の重なりを通過してくる光を
受光素子で検出するようにしているので、微細かつ高精
度のメインスケール、インデックススケール、および精
密なコリメートが必要になる。その結果、当然コストも
高くなってしまう。

【００１４】このような従来技術の実情に鑑みて、本出
願人は、特願平７−２６０４３８号および特願平８−９
２４８７号としてキャリッジの副走査方向の走査速度に
変動があっても画素の位置ずれがない画像データを得る
ことができる画像読取装置を提案した。しかし、これら
の既提案に係る発明では、処理の簡素化までは配慮され
てはいなかった。

【００１５】本発明は、このような背景に鑑みてなされ
たもので、その目的は、誤差の補正を行う際の処理を簡
略化し、しかも、精度の高い補正を行うことができる画
像読取装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の手段は、原稿の読み取り領域外に設置された
走査方向に対して一定の傾きを有する線の等ピッチの並
びで構成された斜線パターンと、このパターンを原稿の
画像とともに読み取る光電変換手段と、この光電変換手
段によって得られた前記斜線パターンの画像データを処
理して画素の位置誤差のデータを得る手段と、前記画素
の位置誤差のデータに基づいて読み取った画像データの
画素の位置誤差を補正する手段とを備えた画像読取装置
において、前記画素の位置誤差を補正する手段が読み取
った画像データから本来あるべき位置に最も近い画像デ
ータを選択して補正するように構成されていることを特
徴としている。

【００１７】第２の手段は、第１の手段における画素の
位置誤差のデータに基づいて読み取った画像データから
本来あるべき位置に最も近い画像データを選択する処理
は、画像の読み取りに関する処理を実行する処理部を制
御するマイクロプロセッサで行われることを特徴として
いる。

【００１８】第３の手段は、第１の手段における前記画
素の位置誤差の測定とその測定データに基づいて読み取
った画像データから本来あるべき位置に最も近い画像デ
ータを選択する処理は、画像の読み取りに関する処理を
実行する処理部を制御するマイクロプロセッサで行われ
ることを特徴としている。

【００１９】第４の手段は、第１の手段における前記光
電変換手段によって原稿を走査する速度の平均値を走査
速度が最も速くなる瞬間でも定格速度を越えないような
定格速度よりも幾分低めの値に設定したことを特徴とし
ている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。なお、以下の各実施形態に
おいて、同等と見なせる各部には同一の参照符号を付
し、重複する説明は適宜省略する。

【００２１】１．第１の実施形態 １．１ 測定原理 図１は、本出願の測定原理を典型的な場合を前提にして
説明するための図である。図の主走査と書いた矢印１０
１は線順次で画像を読み取る装置が同時に読み取る１ラ
インの画像の画素の並びと、この並列のデータを直線の
データに変換したときの時間軸上の順序を示す。図の副
走査と書いた矢印１０２は主走査の１列が読み取る範囲
を順次移動させながら読み取って行く方向を示してい
る。移動する手段としては、原稿の画像を光電変換素子
に投影するミラー、照明ランプなどを機械的に移動させ
るもの、原稿を移動させるもの、光電変換素子とその結
像光学系を一体にして移動させるものなどがある。ここ
ではこの主走査方向と副走査方向に平行な線で囲まれた
それぞれの４角形を画素ということにする。画素によっ
て構成される平面は、原稿の画像を電気信号に変換され
たデータが原稿の画像の写像がそのまま並んでいるとい
うイメージでとらえることができ、ビットマップという
こともある。読み取り装置からリアルタイムで出力され
るときには、主走査、副走査の方向が時間的な順序を示
すが、出力されたデータをメモリに取り込んだ状態で
は、それぞれの画素を任意にアクセスすることも可能で
あり、主走査、副走査、時間の順序にとらわれない扱い
も可能になる。

【００２２】図１は主走査と副走査の画素サイズが等し
い場合で、副走査方向の走査速度が変動するときと、一
定速度で４５°の斜線を読み取るときに光電変換装置に
投影されるが、像を全く劣化のないかたちでビットマッ
プに対応させて示したものである。すなわち、ａは副走
査方向の読み取りのタイミングを制御するクロックに対
応する所定の一定速度で走査したときで、ビットマップ
にも４５°の像ができる。ｂは速度が変動するときの像
で、速度に応じて傾きが異なってくる。

【００２３】つまり、Ａ−Ｂは副走査方向の走査速度が
０のときで、副走査方向の読み取りのタイミングを制御
するクロックにより副走査方向のビットマップのアドレ
スが進んでも原稿を読み取っている位置が変わらないた
め、副走査方向に平行な線になってしまう。

【００２４】Ｂ−Ｃは副走査方向の走査速度が所定の速
度の１／２のときで、ビットマップのアドレスが進んで
も、その半分しか進まない位置の画像を読んでいること
になり、画像の副走査方向の線との角度はｔａｎθ＝
０．５から、約２６．５７°である。

【００２５】Ｃ−Ｄは所定の速度で走査しているとき
で、傾きは４５°である。同様にＤ−以降は走査速度が
１．５倍の場合で、その角度は約５６．３１°である。
つまり、走査速度によって像の傾きが異なること、言い
換えれば斜線の主走査方向への移動量が、副走査方向の
移動速度に対応することを測定原理として副走査方向の
移動速度のムラ、ミラー、レンズ、光電変換装置の振動
などに起因するビットマップ画像の画素の位置誤差を計
測する。

【００２６】以上、正方形の画素を持ち、４５°の線を
使用した場合で説明したが、画素が正方形でなく、例え
ば、主走査の分解能４００ｄｐｉ、副走査の分解能６０
０ｄｐｉといった読み取り装置の画像データに適用する
こともでき、４５°以外の斜線を用いても同様に、斜線
の画像の主走査方向への移動量が副走査方向の読み取り
方向の速度に依存するという関係は成立するので、画素
の位置誤差を計測することができる。

【００２７】１．２ システム構成 図２は、本実施形態に係る位置誤差測定装置のシステム
構成の一例を示すブロック図で、画像読取装置への付加
機能として組み込み、リアルタイムでその位置誤差を測
定するものである。このシステムは光電変換部１、Ａ／
Ｄ変換部２、シェーディング補正部３、位置誤差測定部
４、制御部５および位置誤差補正部９から基本的に構成
されている。

【００２８】光電変換装置１は、例えばラインＣＣＤ
で、画像が電気信号に変換される。電気信号に変換され
た画像はＡ／Ｄ変換部（器）２でデジタルの多値の画像
データに変換される。変換されたデータは、照明の不均
一さ、レンズの周辺光量の低下、光電変換装置の画素間
の感度の違いなどをシェーディング補正部３によってシ
ェーディング補正する。シェーディング補正部３でシェ
ーディング補正が行われた画像データは、位置誤差測定
部４で副走査方向の読取ラインごとにライン間の位置誤
差が測定され、測定結果を位置誤差補正部９に出力す
る。位置誤差補正部９では、画像データ（ビデオ信号）
とともに位置誤差信号６を受け取り、補正に必要な所定
ライン数の画像データと、それらの隣接するライン間の
誤差信号６を順次メモリに保持する。メモリのデータを
使用し、補正を行う対象のラインの前後の画像データと
誤差データにより、本来あるべき位置の画像データを読
み取った画像の値に基づいた補間法によってライン上の
画素ごとの値を計算し、補正したラインの画像データを
ラインごとにビデオ信号７として出力する。処理が済ん
でデータが不要になったメモリには次のデータを保持さ
せ、順次処理を繰り返すことによって原稿の全面の画像
を処理して出力する。それぞれの機能ブロックは、制御
部５によってタイミングの制御、動作条件の設定などが
なされ、相互に関連して動作する。符号８は制御部５に
対して送受信されるビデオ制御信号８である。

【００２９】光電変換装置として等倍センサを用いてい
る読取装置ではレンズの特性による周辺光量の低下とい
う問題がないので、シェーディング補正を省く場合があ
るが、そのような形式の読取装置にも、本願を適用する
ことができる。

【００３０】１．３ 位置誤差測定処理 図３は図１と同様のビットマップに斜線の画像データａ
があるときの位置誤差の測定を行うときの処理を説明す
るためのものである。Ｗ1 は画像データの位置を求める
ための演算を行う１１×３のウィンドウである。ウィン
ドウ内のデータの位置を求めるため、主走査方向におけ
る重心を演算する。この演算では、順次ウィンドウの位
置をＷ2,Ｗ3 ・・・と移動させながら重心を求める。重
心の主走査方向の位置は４５°の線の場合、画素の位置
がなんらかの誤差要因で移動することがなければ、ウィ
ンドウを図のように移動させた場合、主走査方向に１画
素分ずつ移動するはずである。画素の移動量が１画素分
と異なる場合は、何らかの原因で画素の位置が変動した
ことになり、位置誤差を求めることができる。位置誤差
の主要な要因が副走査方向の走査速度のムラによること
が分かっている場合には、位置誤差のデータか速度ムラ
にデータを変換することは容易である。

【００３１】重心を求めるのに周辺の画素のデータを含
む多数の画素データを使っているので、ＣＣＤ固有のノ
イズを始めとしてさまざまなノイズが画像データに含ま
れるが、重心を求める過程でノイズの影響が軽減され、
Ｓ／Ｎの高い測定が可能になっている。通常、ウィンド
ウの画素の数が多いほどＳ／Ｎは高くなる。

【００３２】ウィンドウの形状は主走査方向の重心を求
めることから、主走査側に大きいことが望ましい。副走
査方向は１としても測定可能である。

【００３３】図４は斜線の数が複数あって複数の斜線ａ
1 ，ａ2 ，ａ3 を使用して位置誤差を測定する場合のウ
ィンドウの移動とそれに伴う処理を説明するものであ
る。図４の例と同様にウィンドウを順次移動させ、あら
かじめ設定したおいたＷn に達したとき、その次のウィ
ンドウとしてＷn+1 に移動させる。移動する前後の斜線
のパターンａ1 とａ2 の間隔は測定用チャートを作成す
る段階で決めておき、その間隔の値を主走査方向の重心
の移動を計算するときに補正する。このようにしてウィ
ンドウをＷn+1 、Ｗn+2 、Ｗn+3 ・・・と移動させる。
パターン間の間隔を画素サイズの整数倍に設定しておく
と、ウィンドウをジャンプさせたときの補正が簡単であ
り、測定に先立って測定装置にこの補正量を入力すると
きにも便利である。

【００３４】この例ではウィンドウを１画素ずつ移動さ
せているが、画素の位置誤差を起こす原因となる振動な
どの周波数帯域が低い場合は、ウィンドウを２画素以上
ずつ移動させても良い。こうすることによって測定に要
する時間短くすることができる。

【００３５】また、複数の斜線を使って位置誤差を測定
するようにすれば、読み取り装置の読み取り範囲が縦長
であっても副走査方向の全域にわたっての測定が可能に
なる。さらに、主走査方向の狭い幅のなかだけで測定す
るようにすれば、主走査方向における中央部とか、手前
とか、奥側とかに分けて位置誤差を測定することも可能
になる。

【００３６】これらの図からも明らかなように、高い分
解能で位置誤差を測定する場合でも、それに応じて斜線
のパターンを細くする必要は全くなく、システムのＭＴ
Ｆの制約の影響を受けない幅の広いパターンを使うこと
ができるという特徴がある。幅の広いパターンを使え
ば、それに応じてウィンドウも大きくなり、結果として
測定の精度を上げることができる。なお、処理速度、リ
アルタイム処理を行う場合は、バッファのサイズ、回路
規模の経済性などとのバランスでパターンの幅を設定す
ればよい。

【００３７】なお、他の例として、幅の広い線のパター
ンを用い、どちらか片側のエッジのデータによっても同
様に位置誤差を測定することが可能である。

【００３８】また、副走査の読み取りタイミングと斜線
との関係は常に同じであるから、前述の公知例のように
副走査方向に並べられた等間隔の白黒のパターンでは避
けることのできないモアレの問題を回避することがで
き、高精度な位置誤差の測定を可能にしている。

【００３９】１．４ ウィンドウのデータと重心の計算 図５はウィンドウのデータと、斜線のパターンの関係を
示すものである。ウインドウの各画素には斜線のパター
ンを読み取って得られる画像データの値が記入されてい
る。画像データの値は８ビットのデジタルデータで、１
０進法で表すと０〜２５５の値を取ることができる。図
の値は画像のデータを１０進法で表記した値である。

【００４０】主走査方向の重心を計算するには、各列ご
とにデータの和を求める。これを右側からｈ0,ｈ1,・・
・ｈ10とすると、それぞれ１４、３７、１５０、３４
５、５６２、５９０、４２７、２０２、５０、１８、１
３である。各画素の主走査方向の中心の座標を右から順
に０〜１０とし、重心の主走査方向の位置をｍとする
と、ｍの周りのモーメントは０となるので、 ｈ0 （ｍ−０）＋ｈ1 （ｍ−１）＋・・・＋ｈ10（ｍ−
１０）＝０ が成り立ち、数値を入れて計算すると、 ｍ＝４．６６７ が得られる。

【００４１】重心を求めるのは、補間などの前処理を必
要とせず、演算の簡素化、高速化に有用である。画像の
位置を求めるのは、各列ごとのデータの和の並びから、
補間により所定の分解能のデータ列を得て、そのデータ
からピーク値の存在する位置を求める方法を使うことも
できる。

【００４２】１．５ 斜線の幅 重心を計算するに当たり、斜線の幅はデータをきちんと
読み取れるものであれば問題ないが、画素が正方形で、
斜線の角度が４５°であり、画像の走査速度を所定の目
標速度からのわずかなズレをより高精度で測定する場
合、斜線の主走査方向の幅を画素の整数倍にしておく
と、ウィンドウを斜め方向に移動しても、斜線と画素の
関係は斜線の両側で同じになり、画像データの誤差要因
もバランスし、画像の位置を計算する精度を高めること
ができる。

【００４３】１．６ 主走査方向の斜線の画像の移動量
と副走査方向の画素の位置誤差の関係 この実施形態では、副走査方向の画素の位置誤差を測定
するために、斜線を読み取った画像の主走査方向へ画像
の位置の移動を見ている。正方形の画素で４５°の斜線
を使って測定する場合には、これまでの説明で明らかな
ように、主走査方向の移動量のウィンドウ間における偏
差がそのまま、副走査方向の位置誤差になる。画素が正
方形でない場合、斜線の角度が４５°でない場合には、
換算をして副走査方向の位置誤差を得る必要がある。

【００４４】１．７ 測定の処理手順 図６は、測定の処理手順を示すフローチャートである。
この処理手順では、まず、計算するウィンドウの位置を
示すＷ．Ｐ．（ウィンドウポインタ）をセットし（ステ
ップＳ１）、次に、Ｗ．Ｐ．で指示されるウィンドウの
データを取り込み（ステップＳ２）、取り込んだデータ
の総和Ｖを計算する（ステップＳ３）。そして、データ
の総和Ｖがあらかじめ設定したａとｂとの間の値を持っ
ているかどうかをチェックする（ステップＳ４）。この
チェックでａとｂとの間に入っていれば、重心の計算を
行い（ステップＳ５）、さらに、重心のずれを計算した
（ステップＳ６）後、次のＷ．Ｐ．をセットする（ステ
ップＳ７）。その後、ステップＳ２に戻ってデータフェ
ッチ以降の処理を繰り返す。

【００４５】一方、ステップＳ４で、データの総和Ｖが
ａとｂとの間に入っていなければ、ループから抜け出
し、処理を終了する。

【００４６】なお、ステップＳ４で処理の総和をチェッ
クするのは、スタートのときにＷ．Ｐ．を誤ってセット
したため、ウィンドウ内に斜線のデータがないような場
合に、正しい測定がされていないのに測定結果が出力さ
れるのを防止するという理由からである。また、測定に
使う斜線の長さを短くしておけば、斜線が途切れた位置
で打ち切ることができ、必要以上の測定を無駄を省くこ
とができる。

【００４７】１．８ 装置の概略構成 図７は、この実施形態に係る画像読取装置の概略構成を
説明するための断面図である。同図において、筐体２８
の上面に、読み取るための原稿を載せるコンタクトガラ
ス２１が設けられ、当該コンタクトガラス２１は筐体２
８に支えられた状態になっている。コンタクトガラス２
１の上面に画像を下にして置かれた原稿は、照明光源２
２によって照明され、原稿の反射光は第１ミラー２３、
第２ミラー２４、第３ミラー２５および結像レンズ２６
によって光電変換装置２７上の光電変換素子の受光面に
投影され、原稿の画像は電気信号に変換される。電気信
号に変換されたデータは所定の処理をした後、出力され
る。

【００４８】照明光源２２と第１ミラー２３は、図示し
ない第１キャリッジに取り付けられており、同じく図示
しない駆動装置によって原稿を線順次に読み取るため、
原稿面との距離を一定に保った状態で移動する。第２ミ
ラー２４と第３ミラー２５は、図示しない第２キャリッ
ジに取り付けられ、第１キャリッジの１／２の速度で第
１キャリッジと同様に移動する。このような構成で原稿
を走査することによってコンタクトガラス２１上の所定
の範囲の画像を線順次で読み取る。

【００４９】図８は、図７に示した画像読取装置の平面
図で、コンタクトガラス２１、筐体２８、シェーディン
グ補正の基準データを光電変換部に与えるための基準濃
度板２９、および読み取った画像データの画素の位置誤
差を測定するために設けられた測定用パターン３０の配
置の状態を示していている。ここで、基準濃度板２９お
よび測定用パターン３０が鎖線で示してあるのは、光電
変換装置で読み取れるように読取装置の外面には出てい
ないことを示すためである。特に測定用パターン３０は
画像データとともに光電変換装置で読み込むので原稿と
同様に光電変換素子の受光面に結像する必要があり、コ
ンタクトガラス２１の原稿が置かれる面に設けられてい
る。

【００５０】図９は図８において２点鎖線の円ＣＬで囲
んだ部分の詳細を示す図である。基準濃度板２９は測定
用パターン３０を読み取る光電変換素子の画素に対して
もシェーディング補正が行えるようにするため、測定用
パターン３０が配置されている領域まで延ばしてある。

【００５１】図１０は測定用のパターン３０の一部を拡
大した平面図であり、このパターン３０は黒の斜線Ｌと
背景の白で構成している。このパターン３０について
は、１．１および１．３で説明したものである。なお、
ここでは、測定用のパターン３０を画像外の図８に示す
位置に設置し、画像と同時に読み取って測定する。

【００５２】１．９ 位置誤差に基づく読取データの配
置 図１１は位置誤差の補正をどのように行っているかを説
明するための図である。縦軸は図２におけるシェーディ
ング補正部３におけるシェーディング補正後の画像デー
タの値を示し、データは８ビットのデジタル値であるか
ら、１０進法で表記すれば０〜２５５の値を持つ座標軸
である。横軸はライン順次で読み取るラインの位置を示
す。正の正数を割り当てた位置は、前述のシステムの制
御部５が水晶振動子による発振周波数を分周して作った
ライン読み込みのタイミング信号に対応する各ラインの
位置である。水晶振動子の発振周波数の安定度は非常に
高いので、整数を割り当てた位置はシステムの画像ライ
ンの本来あるべき位置を示していることになる。この間
隔はまた、本システムの読み取りの分解能、４００ｄｐ
ｉのドット間の距離にも対応する。

【００５３】装置に備えなければならないメモリの量を
最小で済ますため、この例では画素の位置の補正をリア
ルタイムで行う。リアルタイムで行うためには処理に伴
う演算を簡略化する必要があり、簡略にすれば処理系の
回路規模も小さくなり、経済的な効果もあるので、処理
の分解能を１／１６ドットとしている。そのため、横軸
の整数の間は１６に分割したメモリが設けられている。

【００５４】横軸の０においては、システムの制御部５
が決める位置と実際に読み取った画像の位置は一致して
いるものとして図示している。画素の位置誤差が生じる
原因はいろいろあるが、中でも大きな原因となるのはキ
ャリッジの速度が変動することである。図では、第１キ
ャリッジの速度が所定の値よりも１／１６、言い換えれ
ば６％速い状態が続いた場合を示している。横軸の１の
位置に本来対応する位置の画像を読み取るはずである
が、キャリッジが速いため、実際には１／１６ドット分
先の画像を読むことになる。この位置を細線ｂで示し、
そのときのデータを小さな○で示している。このとき位
置誤差の測定は、１ライン前の位置を基準とした次のラ
インの位置ずれを順次ラインごとに行うので、１／１６
の誤差が測定結果として画像データとともに出力され、
補正部はそれを受け取る。位置誤差測定における重心の
演算の精度は１／１６よりも高いが、その結果を１／１
６の分解能になるように丸めを行っている。

【００５５】キャリッジの速度はそのまま速い状態を継
続しているので、１ライン前に読み取ったデータとの関
係で測定して得られる位置誤差は同じく１／１６であ
る。しかし、システムのクロックによって決まる本来画
素があるべき位置２とは１ライン前のラインの位置がす
でに１／１６ずれていたので、さらに１／１６ずれるこ
とになり、結果として２／１６ずれた位置ｃの画像デー
タを読んでいることになる。同様に、次の読み取りでは
３／１６ずれた位置ｄの画像データを読み取り、順次
ｅ，ｆ，ｇの位置の画像を読み取って、それぞれの小さ
な○で示すデータが得られる。すなわちラインごとに測
定する位置誤差の累積によって読み取った画像データの
位置は決まり、１／１６の分解能を持つ横軸に読み取っ
たデータが割り付けられる。なお、ここでは、原稿を走
査する速度が所定の速度よりも速い場合を示してるが、
遅ければ逆の方向にずれることになる。

【００５６】１．１０ 読み取りデータの補正 図１１のａ〜ｇに対応している小さな○で示す位置誤差
を含んだ読み取りデータから本来画像があるべき位置０
〜７に対応する大きな○で示すデータを補間法で求める
ことによってデータの補正を行う。例えば、横軸の座標
２に対応するデータを求めるには、２より前のデータ２
個（ａ，ｂに対応する読み取りデータ）と後のデータ２
個（ｃ，ｄに対応する読み取りデータ）から３次補間法
（Ｃｕｂｉｃ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を使ってい
る。順次補正を行う整数の座標の前のデータ２個と後の
データ２個を使って補正データを求める。補間法はこれ
に限らず、このほかのさまざまの補間法を使用すること
もできる。また、補間に使用するデータの数も必要に応
じて増減することもできる。

【００５７】このような補間法を使用することによって
画素の位置誤差が効果的に補正され、良好な画像データ
が得られるが、補間のための演算に要する処理量が大き
いと言う問題があった。副走査ラインの位置誤差を補正
する処理は各ラインを構成する主走査方向に５０００個
も並んだそれぞれのデータについて補正演算することに
なるので、リアルタイム処理を行うためには、比較的規
模が大きく、しかも、高速で演算ができる処理回路とバ
ッファメモリを必要としていた。

【００５８】これに対し、この実施形態においては、副
走査方向の画素の位置誤差の補正を、読み取った副走査
のラインの中から、本来あるべき位置に最も近いライン
のデータをそのまま本来あるべき位置のデータとして使
用することによって行う。したがって、読み取ったライ
ンから最も近いラインを選択するだけでよいので、ライ
ン単位で処理が完了し、先願のように副走査のラインを
構成する主走査の画素毎に演算する必要はなくなり、こ
れによって補間に伴う処理は大幅に減少することにな
る。この処理を図１１を参照して説明する。

【００５９】この処理では、０のラインのデータとして
ａのラインを使用し、１のラインのデータとしてｂのラ
インのデータを使用する。つまり、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ・・・の読み取った副走査方向のラインの系列か
ら本来あるべき位置に最も近い位置にあるラインのデー
タを選択して本来あるべき位置のデータとするものであ
る。

【００６０】通常の読み取り装置の原稿を走査する速度
の変動は、定格速度の１％内外であり、速度変動がある
といっても読み取る副走査のラインの間隔はほぼ所定の
分解能に近いので、一番近くにあるラインのデータをそ
のまま本来あるべき位置のデータとしても本来あるべき
位置が、読み取ったラインのデータの丁度中央にあると
いう最悪条件でも画像データの位置誤差は分解能の１／
２にしかならない。したがって、画素の位置誤差は１／
２ドット以下の精度を持っていることを保障できる。画
像読取装置の多くの用途では、この程度の位置精度を持
っていれば十分である。従来のフラットベット型の画像
読取装置では、原稿を走査するキャリッジの速度変動を
無くすことは非常に困難であり、比較的大きな画素の位
置誤差は避けられなかったが、本願では、斜線の繰り返
しのパターンを読み取った画像データから画素の位置誤
差を測定して画素の位置の補正を行うことによって非常
に簡単な構成で画素の位置誤差の小さい画像読み取り装
置を実現することができた。

【００６１】すなわち、この実施形態によれば、すでに
読み取ったラインのデータから本来あるべき位置に最も
近いデータを選択して本来あるべき位置のデータとして
使用するので、補正を行う際に、画像データにかかわる
演算処理が不要になる。しかも、副走査のラインクロッ
クごとに画像データを読み取り、画素の位置誤差を測定
しているので、本来あるべき位置のデータが読み取った
ラインのちょうど中間にあるという最も離れたときにで
も、画像データの間隔はライン間隔の１／２であるか
ら、本来あるべき位置のデータとして一番近いものを使
用してもそのために生じるライン間隔の誤差は１／２以
下になり、処理を思いきって簡略化しても、補正後の画
素の位置誤差は１／２ドット以下の精度が保証される。
この精度は、読み取る画像の全面にわたって斜線パター
ンの精度を基準に保証されるので、画像の倍率精度も１
／２ドットの精度で誤差の累積なしに保証される。

【００６２】２．第２の実施形態 図１２は第２の実施形態に係る画像読取装置の画像デー
タの処理部を示すブロック図である。この実施形態は、
位置誤差の補正にかかわる処理が、第１の実施形態で説
明したように大幅に簡素化されたので、この処理を画像
データの処理部を制御する制御部５に内蔵されたマイク
ロプロセッサで行うようにしたことに特徴がある。した
がって、この処理に関してはバッファメモリ１０だけが
あればよく、位置誤差測定部（回路）４から得る画素の
位置誤差の測定結果から、本来あるべき位置に最も近い
位置にあるラインのデータを選択し、ビデオ信号７とし
て出力する。したがって、構成的には第１の実施形態に
おける位置誤差補正部（回路）９に代えてバッファメモ
リ１０を設けた構成となっている。

【００６３】なお、その他、特に説明しない各部は第１
の実施形態と同等に構成され、同様に動作する。

【００６４】この実施形態では、位置誤差の測定は速度
の点からマイクロプロセッサでは行うことはできない
が、最も近くにあるラインのデータを選択する処理は内
蔵のマイクロプロセッサで処理が可能な比較的読取速度
の速い画像読取に適用することができる。

【００６５】３．第３の実施形態 図１３は第３の実施形態に係る画像読取装置の画像デー
タの処理部を示すブロック部である。この実施形態は位
置誤差の測定と、測定データに基づいて本来あるべき位
置に最も近い位置にあるラインを選択する処理の両方を
制御部５に内蔵されたマイクロプロセッサによって行う
ように構成されている。したがって、構成的には、第１
の実施形態における位置誤差測定部（回路）４および位
置誤差補正部（回路）９に代えて、バッファメモリ１１
を設けた構成、もしくは第２の実施形態における位置誤
差測定部（回路）４を省略した構成になっている。

【００６６】このように制御部５に内蔵されたマイクロ
プロセッサが処理するので、ハードウェアが担当する処
理が少なくなり、これによって回路が簡素化され、コス
トも低減される。 なお、その他、特に説明しない各部
は第１の実施形態と同等に構成され、同様に動作する。

【００６７】また、これら第１ないし第３の実施形態に
おいて、１．１０の項で本来あるべき位置に最も近い位
置にあるラインのデータを選び、その位置のデータとし
て使用することで補正後の画像の画素の位置誤差が１／
２ドット以下になることを説明した。しかし、速度が変
動して定格の速度より速くなると読み取った画像データ
のライン間隔は画像読取装置の副走査方向の分解能より
も広くなり、このラインの中央付近に本来あるべき位置
がきたとき、最も近い位置にあるラインまでの距離が厳
密に言えば１／２ドットを越える場合が起こり得る。

【００６８】このような問題の発生を避けるため、原稿
を走査する速度の平均値を定格速度より幾分低めに設定
する。つまり、原稿を走査する速度にある程度の変動が
生じるので、平均速度に対して速度が変動して走査速度
が最も速くなる瞬間でも、定格速度を越えないように設
定する。このようにすれば、読み取ったときに得られる
ラインの間隔は少なくとも読み取り装置の分解能の間隔
以下になる。したがって、最も近い位置にあるラインの
データを使用してもラインの位置誤差が１／２以下であ
ることを保証することができる。

【００６９】定格速度と実際の速度との差が大きくなれ
ばなるほど、読み取る画像データのラインと本来あるべ
き位置とのずれか大きくなり、その分、ずれを調整する
ためのバッファメモリの量が増えるので、速度変動をな
るべく減らし、そのときの変動のピーク値が定格速度に
一致するか幾分小さくなるように原稿走査の平均値を設
定する。このように設定することによって、バッファメ
モリを必要最小限に抑えながら、画素の位置誤差が１／
２ドット以下抑えられるということを保証することがで
きる。

【００７０】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、請求
項１記載の発明によれば、画素の位置誤差を補正する手
段は、読み取った画像データから本来あるべき位置に最
も近い画像データを選択して画素の位置誤差を補正する
ので、補正を行う際に、画像データにかかわる演算処理
が不要になる。しかも、副走査のラインクロックごとに
画像データを読み取り、画素の位置誤差を測定している
ので、本来あるべき位置のデータが読み取ったラインの
ちょうど中間にあるという最も離れたときにでも、画像
データの間隔はライン間隔の１／２であるから、本来あ
るべき位置のデータとして一番近いものを使用してもそ
のために生じるライン間隔の誤差は１／２以下になり、
処理を思いきって簡略化しても、補正後の画素の位置誤
差は１／２ドット以下の精度が保証される。この精度
は、読み取る画像の全面にわたって斜線パターンの精度
を基準に保証されるので、画像の倍率精度も１／２ドッ
トの精度で誤差の累積なしに保証される。

【００７１】請求項２記載の発明によれば、画素の位置
誤差のデータに基づいて読み取った画像データから本来
あるべき位置に最も近い画像データを選択する処理を、
画像の読み取りに関する処理を実行する処理部を制御す
るマイクロプロセッサで行うので、ソフトウェアで処理
するため、ハードウェアが簡単になり、また、マイクロ
プロセッサの空き時間を活用して処理を実行することに
なるので、回路の簡素化とコストの低減を実現すること
ができる。

【００７２】請求項３記載の発明によれば、画素の位置
誤差の測定とその測定データに基づいて読み取った画像
データから本来あるべき位置に最も近い画像データを選
択する処理を、画像の読み取りに関する処理を実行する
処理部を制御するマイクロプロセッサで行うので、請求
項３と同様の効果を奏する。

【００７３】請求項４記載の発明によれば、原稿を走査
する速度の平均値を定格速度よりも幾分低めの走査速度
が最も速くなる瞬間でも定格速度を越えないような値に
設定したので、読み取ったときに得られるラインの間隔
は少なくとも読み取り装置の分解能の間隔以下になるの
で、精度を保証した上で処理の簡略化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における測定原理を示
す説明図である。

【図２】第１の実施形態におけるシステム構成を示すブ
ロック図である。

【図３】第１の実施形態におけるビットマップに斜線の
画像データがあるときの位置誤差測定を行うときの処理
を示す説明図である。

【図４】第１の実施形態におけるビットマップで複数の
斜線を使って位置誤差を測定する場合のウィンドウの移
動とそれに伴う処理を示す説明図である。

【図５】第１の実施形態におけるウィンドウのデータと
斜線のパターンの関係を示す図である。

【図６】第１の実施形態における測定の処理手順を示す
フローチャートである。

【図７】第１の実施形態における画像読取装置の概略構
成を示す断面図である。

【図８】第１の実施形態における画像読取装置の平面図
である。

【図９】図８において２点鎖線の円で囲んだ部分の拡大
図である。

【図１０】図８における測定用パターンの部分を拡大し
た拡大図である。

【図１１】第１の実施形態において行っている位置誤差
の補正の方法を示す説明図である。

【図１２】第２の実施形態における画像読取装置のシス
テム構成を示すブロック図である。

【図１３】第３の実施形態における画像読取装置のシス
テム構成を示すブロック図である。

【図１４】従来例に係るリニアスケールの概略構成を示
す斜視図である。

【図１５】従来例に係るリニアスケールの検出原理を示
す説明図である。

【図１６】従来例に係るリニアスケールの移動方向の判
別方法を示す図である。

【符号の簡単な説明】

１ 光電変換部 ２ Ａ／Ｄ変換部（回路） ３ シェーディング補正部（回路） ４ 位置誤差測定部 ５ 制御部 ６ 誤差信号 ７ ビデオ信号 ８ ビデオ制御信号 ９ 位置誤差補正部 １０，１１ バッファメモリ ａ，ｂ，Ｌ 線（斜線）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿の読み取り領域外に設置された走査
   方向に対して一定の傾きを有する線の等ピッチの並びで
   構成された斜線パターンと、このパターンを原稿の画像
   とともに読み取る光電変換手段と、この光電変換手段に
   よって得られた前記斜線パターンの画像データを処理し
   て画素の位置誤差のデータを得る手段と、前記画素の位
   置誤差のデータに基づいて読み取った画像データの画素
   の位置誤差を補正する手段とを備えた画像読取装置にお
   いて、 前記画素の位置誤差を補正する手段は、読み取った画像
   データから本来あるべき位置に最も近い画像データを選
   択して補正することを特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 前記画素の位置誤差のデータに基づいて
   読み取った画像データから本来あるべき位置に最も近い
   画像データを選択する処理は、画像の読み取りに関する
   処理を実行する処理部を制御するマイクロプロセッサで
   行われることを特徴とする請求項１記載の画像読取装
   置。
3. 【請求項３】 前記画素の位置誤差の測定とその測定デ
   ータに基づいて読み取った画像データから本来あるべき
   位置に最も近い画像データを選択する処理は、画像の読
   み取りに関する処理を実行する処理部を制御するマイク
   ロプロセッサで行われることを特徴とする請求項１記載
   の画像読取装置。
4. 【請求項４】 前記光電変換手段によって原稿を走査す
   る速度の平均値を走査速度が最も速くなる瞬間でも定格
   速度を越えないような定格速度よりも幾分低めの値に設
   定したことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。