JPH1065875A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜線パターンの位置ずれとスキャナの走査速
度の平均速度からのずれを分離し、校正することによっ
て正しい位置誤差データまたは走査速度を得る。 【解決手段】 画像をあらかじめ設定された一定の時間
間隔で線順次に走査して原稿画像を読み取る画像読み取
り装置において、走査方向に対して時計方向に鋭角の一
定の傾きを有する複数本の線からなる斜線パターン１０
ａと、走査方向に対して時計方向に鈍角の一定の傾きを
有する複数本の線からなる斜線パターン１０ｂと、これ
ら第１および第２のパターン１０ａ，１０ｂを読み込む
ことによって傾きが異なるパターンのそれぞれに対応し
た位置誤差または原稿の走査速度を測定し、測定された
値に基づいて位置誤差の補正または原稿の走査速度を修
正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、読み取ったビット
マップ形式の画像データの位置誤差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）も知られ
ている。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】

【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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】これらの問題を解決するために、本出願人
は特願平７−２６０４３８号をすでに出願した。この中
で、位置誤差を測定するための走査方向に体して一定の
傾きを有する複数の線から形成されるパターンを画像読
取装置に設置する際に生じるいくらかの位置ずれを検出
して位置誤差を求めることができる技術を提案した。こ
の技術では、斜線パターンを設置した際の位置ずれを補
正するために、測定した位置誤差データから線形近似に
よって斜線パターンの傾きを求めて位置ずれを補正する
ようにしている。

【０００９】しかし、スキャナの走査速度の平均速度が
所定値でない場合にも位置誤差データは傾きを持つた
め、斜線パターンの位置ずれによる傾きかスキャナの走
査速度の平均速度のずれによる傾きかを分離することま
では配慮されていなかった。

【００１０】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、斜線パターンの位置ずれとスキャ
ナの走査速度の平均速度からのずれを分離し、校正する
ことによって正しい位置誤差データまたは走査速度を得
ることができる画像読取装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の手段は、画像を一定の時間間隔で線順次に走
査して読み取る画像読取装置において、走査方向に対し
て時計方向に鋭角の一定の傾きを有する複数本の線から
なる第１のパターンと、走査方向に対して時計方向に鈍
角の一定の傾きを有する複数本の線からなる第２のパタ
ーンと、これら第１および第２のパターンを読み込むこ
とによって傾きが異なるパターンのそれぞれに対応した
位置誤差または原稿の走査速度を測定する手段と、この
測定する手段によって測定された値に基づいて位置誤差
の補正または原稿の走査速度を修正する手段とを備えて
いることを特徴としている。

【００１２】第２の手段は、第１の手段において、前記
第１のパターンから位置誤差または原稿の走査速度を検
出する手段と、前記第２のパターンから位置誤差または
原稿の走査速度を求める手段と、当該位置誤差または原
稿の走査速度を求める手段から出力される位置誤差また
は走査速度のそれぞれの平均値を計算する手段とをさら
に備えていることを特徴としている。

【００１３】第３の手段は、第１の手段において、前記
第１および第２のパターンの周辺部の地肌部に対する連
続した領域を設定する手段と、前記領域を画素の整数個
分づつ順次移動させて設定しなおす手段と、前記領域が
あらかじめ設定されたアドレスに達したときに前記領域
を主走査方向に移動させて次の線のパターンに対応する
領域に設定しなおす手段と、領域が設定されるごとに、
当該設定された領域におけるパターンの位置を演算する
手段と、領域の移動前後におけるパターンの位置データ
の変換を演算する手段と、前記位置データの変化の演算
結果を出力する手段とをさらに備え、前記領域を主走査
方向に移動させて次の線のパターンに設定する動作は、
前記第１および第２のパターンに対して同時に行われる
ことを特徴としている。

【００１４】第４の手段は、第１の手段における修正す
る手段に代えて、前記位置誤差または走査速度を求める
手段から出力されるそれぞれの値の差をとる手段を備え
たことを特徴としている。

【００１５】第５の手段は、第１ないし第３の手段にお
いて、前記第１のパターンが走査方向に対して４５°の
角度に設定され、前記第２のパターンが走査方向に対し
て１３５°の角度に設定されていることを特徴としてい
る。

【００１６】

【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。

【００１７】１．画像読取装置の概略構成 まず、図１を参照して本実施例の読み取り装置の概略を
説明する。コンタクトガラス１は筐体８により支持さ
れ、原稿は読み取り面を下にしてコンタクトガラス１上
に載置される。コンタクトガラス１上の原稿は光源２に
より照明され、読み取り面の反射光が第１ミラー３、第
２ミラー４、第３ミラー５により順次反射され、次いで
レンズ６により光電変換装置７上のライン状の光電変換
素子の受光面に結像されて電気信号に変換される。

【００１８】光源２と第１ミラー３は不図示の第１キャ
リッジに取り付けられ、この第１キャリッジは原稿を線
順次で読み取るために原稿面との距離を一定にしたまま
不図示の駆動装置により副走査方向（図の左右方向）に
移動する。また、第２ミラー４と第３ミラー５は不図示
の第２キャリッジに取り付けられ、この第２キャリッジ
は第１キャリッジの１／２の速度で副走査方向に移動す
る。このような方法によりコンタクトガラス１上の所定
の範囲を線順次で読み取ることができる。

【００１９】また、図２に示すようにコンタクトガラス
１の回りの筐体８には、シェーディング補正のために基
準濃度を光電変換素子に読み取らせるための基準濃度板
９が主走査方向に延びるように取り付けられると共に、
第１キャリッジの副走査方向の走査位置または走査速度
を検出するために図３に示すように白地上に一定幅、４
５°および１３５°の角度の多数の黒の斜線Ｌの２種類
の斜線パターン１０ａ，１０ｂが形成された測定用パタ
ーン１０が副走査方向に２段に等ピッチで形成されてい
る。基準濃度板９は光電変換装置７により読み取られ
て、ライン状の光電変換素子毎の感度バラツキや、照明
むら、レンズ６の周辺光量の低下等を補正するために用
いられ、また、これらの第１および第２の斜線パターン
１０ａ，１０ｂも同様に光電変換装置７により読み取ら
れる。なお、斜線パターン１０ａ，１０ｂは画像データ
とともに光電変換装置７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１の原稿が置かれる面に設けられる。しかし、
コンピュータなどに画像を取り込んで位置誤差を測定す
る場合には、原稿読取領域に斜線パターン１０ａ，１０
ｂを設置するようにしてもよい。

【００２０】なお、この図３は図２の第１および第２の
斜線パターン１０ａ，１０ｂとコンタクトガラス１の要
部拡大図である。斜線パターン１０ａ，１０ｂは、走査
方向に一定の相対する傾きを持った複数の直線から構成
される。本来、測定用パターン１０は走査方向に対して
平行であることが望ましいが、測定用パターン１０の材
質や組み付け時のばらつきなどによって位置がずれてし
まう場合があり、図３はこのように位置がずれてしまっ
たときの状態を示している。

【００２１】２．システム構成 図４に本発明の実施形態に係る画像読取装置に組み込ま
れる位置誤差測定装置のシステム構成を示す。なお、こ
の位置誤差測定装置は画像読取装置への付加機能として
組み込まれ、リアルタイムで画素の位置誤差を測定する
ものである。

【００２２】すなわち、位置画素測定装置は、光電変換
部１０１と、Ａ／Ｄ変換部１０２と、シェーディング補
正部１０３と、斜線判別部１０４と、位置誤差測定部１
０５と、制御部１０６とから構成されている。光電変換
部１０１は、この実施形態ではラインＣＣＤからなり、
読み取った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１０２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、光電変換部１０１の
画素間の感度の違いなどをシェーディング補正部１０３
で補正され、補正されたデータは斜線判別部１０４に入
力される。斜線判別部１０４では、画像データの測定用
パターン１０部分を判別し、その判別結果を制御部１０
６に出力する。また、画像データは位置誤差測定部１０
５に入力され、副走査方向の読み取りラインごとにライ
ン間の位置誤差を測定し、測定結果の誤差信号を出力す
る。誤差信号は、走査方向に対する前記斜線ターン１０
ａ，１０ｂの位置誤差を測定し、測定データの平均を取
ったものである。同時に前記位置誤差測定部１０５から
は、読取装置として画像データをビデオ信号として出力
する。なお、各部（１０１〜１０５）は制御部１０６に
よってそれぞれタイミングの制御、動作条件の設定など
がなされ、相互に関連して動作するようになっている。

【００２３】３．測定原理 引き続き、位置誤差測定部における読取誤差の測定原理
について説明する。

【００２４】まず、位置誤差を測定する処理は以下のよ
うになる。

【００２５】図５の矢印で示す主走査方向は、光電変換
装置（図４における光電変換部１０１に対応）としてラ
インＣＣＤ７が線順次で同時に読み取る１ラインの画素
の並びと、この並列データを直列データに変換したとき
の時間軸上の順序を示している。また、矢印で示す副走
査方向は、主走査方向の１ラインを読み取る範囲を順次
移動させながら読み取る方向を示している。なお、移動
手段としては図２に示すように原稿を固定して走査光学
系を移動させる形式の他に、走査光学系を固定して原稿
を移動させる形式がある。

【００２６】図５において主走査方向と副走査方向の各
平行な線により囲まれた４角形領域を画素とすると、こ
の画素により構成される平面は、原稿の画像を電気信号
に変換した場合に原稿画像の写像がそのまま並んでいる
という形で捉えることができる。なお、これはビットマ
ップということもある。このデータはラインＣＣＤ７か
らリアルタイムで出力される時には主走査方向、副走査
方向が時間的な順序を有するが、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ができ
るので、主走査方向、副走査方向、時間の順序にとらわ
れないで扱うことができる。

【００２７】図５はまた、主走査方向、副走査方向の画
素サイズが等しい場合において、副走査方向の走査速度
が変動しないときの４５°の斜線の読み取りデータａ
と、走査速度が変動するときの読み取りデータｂをビッ
トマップに対応させて示している。すなわち、読み取り
データａは副走査方向の読み取り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を示
し、ビットマップとしても４５°の斜線像である。

【００２８】これに対し、読み取りデータｂは走査速度
の変動に応じて傾きが異なる。副走査方向の区間Ａ−Ｂ
は走査速度が「０」のときを示し、この場合には副走査
方向の読み取りタイミングを制御するクロックによりビ
ットマップのアドレスが進んでも読み取り位置が変わら
ないので、副走査方向に平行な線となる。また、区間Ｂ
−Ｃは走査速度が所定速度の１／２のときを示し、この
場合には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み取るのでその読み取り画像
の角度は約２６．５７°（tan θ＝０．５）である。区
間Ｃ−Ｄは所定速度で走査しているときを示し、４５°
の角度が得られる。Ｄ以降の区間は走査速度が所定速度
の２倍の場合を示し、その角度は約６３．４°である。

【００２９】したがって、走査速度が変動すると像の傾
きが異なることを測定原理として、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に移動速度に対応す
ることを測定原理として、原稿固定方式での読み取りの
場合は、キャリッジの副走査方向の走査速度のむらと、
自動原稿搬送方式での読み取りの場合は、原稿の搬送速
度のむらと、ミラー３〜５、レンズ６、光電変換部（Ｃ
ＣＤ）７の振動などに起因するビットマップ画像の画素
の位置誤差を測定することができる。

【００３０】なお、図５では正方形の画素を示したが、
画素が正方形ではなく、例えば主走査方向の分解能が４
００ｄｐｉ、副走査方向の分解能が６００ｄｐｉのよう
な画素にも適用することができる。また、４５°以外の
斜線を用いても同様に、斜線画像の主走査方向への移動
量が副走査方向の読み取り速度に依存するという関係が
成立するので、画素の位置誤差を計測することができ
る。

【００３１】４．斜線パターン判別処理 次に、斜線判別部における斜線パターン判別処理につい
て説明する。図６は図５と同様にビットマップに斜線が
有る場合を示し、図７はその場合の８ビット（０〜２５
５）の読み取り値を示している。なお、０＝白、２５５
＝黒であり、主走査方向の座標をＸｎ、副走査方向の座
標をＹｍとしている。また、図８は主走査方向３画素×
副走査方向３画素の斜線パターン検知用ウィンドウを示
し、図８（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ主走査方向に１画素
づつシフトしたウィンドウを示している。

【００３２】ここで、図８（ａ）に示すウィンドウ（Ｘ
２〜Ｘ４、Ｙ１〜３）内の中心画素の挟む対角方向、す
なわち中心画素を含む左上斜め方向の３つの画素値の和
Ｐａと右下斜め方向の３つの画素値の和Ｑａを計算する
と、 Ｐａ＝（Ｘ２，Ｙ１）＋（Ｘ３，Ｙ１）＋（Ｘ２，Ｙ２） ＝３＋１＋１＝５ Ｑａ＝（Ｘ４，Ｙ２）＋（Ｘ３，Ｙ３）＋（Ｘ４，Ｙ３） ＝３＋４＋８＝１５ となる。

【００３３】同様に、図８（ｂ）〜（ｅ）について求め
ると、 Ｐｂ＝（Ｘ３，Ｙ１）＋（Ｘ４，Ｙ１）＋（Ｘ３，Ｙ２） ＝１＋４＋２＝７ Ｑｂ＝（Ｘ５，Ｙ２）＋（Ｘ４，Ｙ３）＋（Ｘ５，Ｙ３） ＝１３＋８＋２０１＝２２２ Ｐｃ＝（Ｘ４，Ｙ１）＋（Ｘ５，Ｙ１）＋（Ｘ４，Ｙ２） ＝４＋２＋３＝９ Ｑｃ＝（Ｘ６，Ｙ２）＋（Ｘ５，Ｙ３）＋（Ｘ６，Ｙ３） ＝２１６＋２０１＋２５０＝６６７ Ｐｄ＝（Ｘ５，Ｙ１）＋（Ｘ６，Ｙ１）＋（Ｘ５，Ｙ２） ＝２＋１８＋１３＝３３ Ｑｄ＝（Ｘ７，Ｙ２）＋（Ｘ６，Ｙ３）＋（Ｘ７，Ｙ３） ＝２４８＋２５０＋２５２＝７５０ Ｐｅ＝（Ｘ６，Ｙ１）＋（Ｘ７，Ｙ１）＋（Ｘ６，Ｙ２） ＝１８＋２２０＋２１６＝４５４ Ｑｅ＝（Ｘ８，Ｙ２）＋（Ｘ７，Ｙ３）＋（Ｘ８，Ｙ３） ＝２５０＋２５２＋２４９＝７５１ となる。

【００３４】次に、中心画素と右下斜め方向の３画素
（中心画素を含む）の差Ｒを求めると、 Ｒａ＝１５−５＝１０ Ｒｂ＝２２２−７＝２１５ Ｒｃ＝６６７−９＝６５８ Ｒｄ＝７５０−３３＝７１７ Ｒｅ＝７５１−４５４＝２９７ となる。

【００３５】この差Ｒの値が大きい場合に３×３画素の
ウィンドウ内に斜線パターンが有ることを示す。したが
って、例えばＲの値が５００以上の場合に斜線パターン
が有ると判断すれば図８（ｃ），（ｄ）に示すウィンド
ウ内に斜線パターンが有ると判断することができる。

【００３６】次に、図９を参照して他の斜線パターン判
別処理を説明する。図９（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ図８
（ａ）〜（ｅ）に示すウィンドウ内の各値を閾値＝１２
８で２値化した場合を示し、同様に各ウィンドウ内の中
心画素を含む左上斜め方向の３つの画素値の和Ｐａ〜Ｐ
ｅと右下斜め方向の３つの画素値の和Ｑａ〜Ｑｅを計算
すると、 Ｐａ＝（Ｘ２，Ｙ１）＋（Ｘ３，Ｙ１）＋（Ｘ２，Ｙ２） ＝０＋０＋０＝０ Ｑａ＝（Ｘ４，Ｙ２）＋（Ｘ３，Ｙ３）＋（Ｘ４，Ｙ３） ＝０＋０＋０＝０ Ｐｂ＝（Ｘ３，Ｙ１）＋（Ｘ４，Ｙ１）＋（Ｘ３，Ｙ２） ＝０＋０＋０＝０ Ｑｂ＝（Ｘ５，Ｙ２）＋（Ｘ４，Ｙ３）＋（Ｘ５，Ｙ３） ＝０＋０＋１＝１ Ｐｃ＝（Ｘ４，Ｙ１）＋（Ｘ５，Ｙ１）＋（Ｘ４，Ｙ２） ＝０＋０＋０＝０ Ｑｃ＝（Ｘ６，Ｙ２）＋（Ｘ５，Ｙ３）＋（Ｘ６，Ｙ３） ＝１＋１＋１＝３ Ｐｄ＝（Ｘ５，Ｙ１）＋（Ｘ６，Ｙ１）＋（Ｘ５，Ｙ２） ＝０＋０＋０＝０ Ｑｄ＝（Ｘ７，Ｙ２）＋（Ｘ６，Ｙ３）＋（Ｘ７，Ｙ３） ＝１＋１＋１＝３ Ｐｅ＝（Ｘ６，Ｙ１）＋（Ｘ７，Ｙ１）＋（Ｘ６，Ｙ２） ＝０＋１＋１＝２ Ｑｅ＝（Ｘ８，Ｙ２）＋（Ｘ７，Ｙ３）＋（Ｘ８，Ｙ３） ＝１＋１＋１＝３ となる。

【００３７】次に、中心画素と右下斜め方向３画素（中
心画素を含む）の差Ｒａ〜Ｒｅを求めると、 Ｒａ＝０−０＝０ Ｒｂ＝１−０＝１ Ｒｃ＝３−０＝３ Ｒｄ＝３−０＝３ Ｒｅ＝３−２＝１ となる。

【００３８】したがって、この場合にも同様にこの差Ｒ
の値が大きい場合に３×３画素のウィンドウ内に斜線パ
ターン１０ａ，１０ｂが有ることを示し、例えばＲａ〜
Ｒｅの値が２以上の場合に斜線パターン１０ａ，１０ｂ
が有ると判断すれば図９（ｃ）, （ｄ）に示すウィンド
ウ内に斜線パターン１０ａ，１０ｂが有ると判断するこ
とができる。また、このように画素値を２値化すること
により、加算演算を簡単にすることができる。

【００３９】図１０（ａ）〜（ｄ）は斜線パターン検出
用のマッチングパターンを示し、図中の白領域は
「０」、黒領域は「１」を表している。先ず、画像デー
タを図９に示すように２値化し、その２値化データと図
１０（ａ）〜（ｄ）に示すマッチングパターンを比較
し、合致した場合に斜線パターン１０ａ，１０ｂがある
と判断する。この例では、図９（ｃ）と図１０（ｂ）、
及び図９（ｄ）と図１０（ａ）が合致しており、このウ
ィンドウ内に斜線パターン１０ａ，１０ｂがあると判断
される。

【００４０】なお、上記実施形態では、ウィンドウの大
きさを３×３としたが、もちろんウィンドウサイズが異
なる場合にも同様な判断方法により斜線パターン１０
ａ，１０ｂを検知することができる。但し、一般にウィ
ンドウサイズが大きい程、判別精度は上がるが、その分
処理時間が長くなり、また回路規模も大きくなる。

【００４１】５．位置誤差の測定処理 次に、位置誤差測定部における位置誤差の測定処理につ
いて説明する。図１１は図５に示すビットマップにおけ
る斜線パターン１０ａ，１０ｂの複数個の斜線（図では
６本の斜線Ｋa1〜Ｋa3、Ｋb1〜Ｋb3）を示し、また、こ
の複数個の斜線を用いて位置誤差を測定するための１０
×３のサイズのウィンドウＷを示している。

【００４２】まず、左側の斜線パターン１０ａの斜線Ｋ
a2から位置誤差を求める場合について説明する。最初に
ウィンドウＷ内のデータ位置を求めるために主走査方向
の重心を演算する。ウィンドウはＷa1→Ｗa2→Ｗa3 の
ようにウィンドウＷを斜め左下４５°の方向に順次シフ
トする。このとき常にウィンドウ内に斜線Ｋa2が収まる
用に制御される。そして、ウィンドウが所定の主走査方
向のアドレスに達したとき、この場合には、ウィンドウ
Ｗanに到達すると、ウィンドウＷを主走査方向のみに移
動させて次の斜線Ｋa3のウィンドウＷan+1に移動させ
る。ウィンドウは同様にしてＷan+1→Ｗan+2→Ｗan+3と
移動する。

【００４３】右側の斜線パターンＫb2についても同様
に、ウィンドウはＷb1→Ｗb2→Ｗb3のようにウィンドウ
Ｗを斜め右下４５°の方向に順次シフトする。そして、
ウィンドウが所定の主走査方向のアドレスに達したと
き、この場合には、ウィンドウＷbnに到達すると、ウィ
ンドウＷを主走査方向のみに移動させて次の斜線Ｋb3の
ウィンドウＷbn+1に移動させる。ウィンドウは同様にし
てＷbn+1→Ｗbn+2→Ｗbn+3と移動する。このとき、次の
斜線に移動する場合、すなわち、Ｗan→Ｗan+1、Ｗbn→
Ｗbn+1と移動させる場合に左右の斜線パターン１０ａ，
１０ｂについて同一の副走査方向ラインで移動させれ
ば、制御が簡単になる。また、リアルタイムで位置誤差
を測定する場合には、ウィンドウをＷa1→Ｗb1→Ｗa2→
Ｗb2→Ｗa3 →Ｗb3のように移動させることによって副
走査方向のラインクロック内で左右の斜線パターン１０
ａ，１０ｂのウィンドウの内の重心を測定することがで
き、最小限のラインメモリで測定が可能となる。

【００４４】ここで、重心の主走査方向の位置は、４５
°の斜線の場合、画素の位置が何らかの誤差要因により
移動することがなければ、図のようにウィンドウＷをシ
フトさせると主走査方向に１画素づつ移動する筈であ
る。また、画素の移動量が１画素分でない場合には、何
らかの原因により画素の位置が変動したことになって位
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むら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ら速度むらにデータを変
換することは容易である。

【００４５】また、ＣＣＤ固有のノイズを始めとして様
々なノイズが画像データに含まれているが、重心を求め
るために周辺の画素のデータを含む多数の画素のデータ
を用いているので、重心を求める過程でノイズの影響を
軽減してＳ／Ｎ比が高い測定が可能となる。この場合、
通常、ウィンドウの画素の数が多い程、Ｓ／Ｎ比が高く
なる。ウィンドウの形状は、主走査方向の重心を求める
ので主走査方向に大きいほうが望ましく、副走査方向の
サイズは１ラインでも測定可能である。

【００４６】６．重心の測定処理 次に、重心の測定処理は、図１２のフローチャートに示
す手順で行われる。この処理は、原稿の走査開始と同時
にスタートし、先ず、主走査方向、副走査方向の各座標
値Ｘ、Ｙがイニシャライズ（Ｘ＝０，Ｙ＝０）される
（ステップＳ１）。この座標値Ｘ、Ｙは斜線判別用の例
えば３×３のウィンドウ内のある画素位置例えば中心画
素の座標となる。次に、１本の斜線に対する測定回数を
示す変数ｉがイニシャライズ（ｉ＝０）される（ステッ
プＳ２）。

【００４７】次に位置誤差測定部１０５により斜線判別
用の３×３のウィンドウ内に斜線パターンが存在するか
否かが判断され（ステップＳ３）、無い場合にはその３
×３のウィンドウを主走査方向に１画素分シフト（Ｘ＝
Ｘ＋１）する（ステップＳ４）。なお、このシフト量は
ウィンドウの大きさ、斜線の太さに応じて決められ、１
画素以上でもよい。ステップＳ３において斜線パターン
が存在する場合には、重心測定用の例えば１０×３のウ
ィンドウＷ1 を設定し、そのウィンドウＷ1 内の重心を
求める（ステップＳ５）。このとき、ウィンドウＷ1 の
大きさ、斜線の太さに応じて、斜線と判別された画素の
位置から主走査方向に整数画素分だけシフトし、斜線の
部分がウィンドウＷ1 の中心付近になるようにウィンド
ウＷ1 を設定してもよい。

【００４８】重心の測定を終了すると、重心のズレを計
算し（ステップＳ６）、次いで主走査方向に−１画素
分、副走査方向に＋１画素分シフトしたウィンドウＷ2
を設定し、また、測定回数用のカウント値ｉを１つイン
クリメントする（ステップＳ７）。なお、この実施形態
では、ウィンドウＷを１画素づ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
が低い場合には、２画素以上づつ移動させてもよく、こ
の方法により測定に要する時間を短縮することができ
る。

【００４９】次いで、予め設定された同一ラインの測定
回数ｎに対してｉ＝ｎとならない場合にはステップＳ８
からステップＳ５に戻り、他方、ｉ＝ｎとなった場合す
なわちウィンドウＷn に達した場合には次の斜線のウィ
ンドウＷn+1 に移動させる（ステップＳ８→Ｓ９）。そ
の方法としては、斜線の主走査方向の間隔に相当する画
素分より整数画素ｍだけ、ウィンドウ座標を主走査方向
にシフトした後、測定カウント値ｉをクリアし（ステッ
プＳ２）、斜線判別処理（ステップＳ３）に戻る。以下
同様に、１本の斜線に対してウィンドウＷn+1 、Ｗn+2
、Ｗn+3 〜のように移動させて位置誤差を測定する。

【００５０】このように複数の斜線を用いて位置誤差を
測定することにより、読取装置の読み取り範囲が縦長で
あっても、副走査領域の全域に渡って位置誤差を測定す
ることができる。更に、主走査方向の狭い幅だけ測定す
るので、主走査方向の中央部、手前、奥側のように分け
て測定することもできる。また、高い分解能で位置誤差
を測定する場合にも、斜線のパターンを細くする必要は
全くなく、システムのＭＴＦの制約を受けずに幅が広い
パターンを用いることができる。

【００５１】更に、幅が広いパターンを用いた場合、幅
に応じてウィンドウも大きくなるので結果として測定精
度を向上させることができる。したがって、斜線の幅は
処理速度、リアルタイム処理を行う場合にはバッファの
サイズ、回路規模の経済性などとのバランスを考慮して
設定すればよい。また、幅が広いパターンを用いてその
片側のエッジを検出することにより位置誤差を測定する
ことができる。更に、例えば副走査方向の読み取りタイ
ミングに関係なく白黒パターンを副走査方向に配列する
とモアレの発生が問題となるが、本実施形態では副走査
方向の読み取りタイミングと斜線の関係は常に同じであ
るのでモアレの発生が問題とならず、その結果、高精度
で位置誤差を測定することができる。

【００５２】７．ウィンドウデータと重心の計算 次に、ウィンドウのデータと重心の計算について詳細に
説明する。

【００５３】図１３はウィンドウデータと斜線パターン
の各画素の読み取り値の関係を示し、読み取り値は８ビ
ットであって１０進（０〜２５５）で示されている。主
走査方向の重心を求めるには、副走査方向の各列（３ラ
イン分）の和を求め、図に示すようにこれを左側からＸ
０、Ｘ１〜Ｘ９として、それぞれ１８、５０、２０２、
４２７、５９０、５６２、３４５、１５０、３７、１４
を求める。そして、各画素の主走査方向の中心座標を左
から順に０〜９とし、主走査方向の重心位置をＲｍとす
ると、重心位置Ｒｍの回りのモーメントは０になるの
で、 Ｘ０（Ｒｍ−０）＋Ｘ１（Ｒｍ−１）・・・＋Ｘ９（Ｒ
ｍ−９）＝０ が成り立ち、数値を代入して計算するとＲｍ＝４．３６
２が得られる。

【００５４】重心を求める理由は、補間などの前処理を
必要とせず、演算を簡素化、高速化することができるか
らである。また、画像位置を求める場合、各列毎のデー
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が存在する位置を求める
方法を用いることができる。

【００５５】８．チャートの重心の計算 次に、複数本の斜線から成るチャートの重心を計算する
場合について説明する。図１１に示すように複数本から
成る斜線の重心を計算する場合、同一線上の線では問題
とならないが、違う線にウィンドウが移動したときには
移動前と移動後では斜線の主走査方向の間隔が丁度、整
数画素数でない限り重心の値が異なるので、補正しなけ
ればならない。一例として図１１に示す斜線Ｋa2のウィ
ンドウＷanの重心の値Ｒanが４．６５となり、次の斜線
Ｋa3に移動した場合のウィンドウＷan+1の重心の値Ｒan
+1が４．３８、ウィンドウＷan+2の重心の値Ｒan+2が
４．４０、ウィンドウＷan+3の重心の値Ｒan+3が４．４
１となった場合、ウィンドウが移動したラインにおける
重心の差ΔＲa を計算すると、 ΔＲa ＝Ｒan−Ｒan+1＝４．６５−４．３８＝０．２７ となる。

【００５６】この値ΔＲa を斜線Ｋa3の重心の値に加算
し、この加算結果を重心の値として位置誤差を求める。
この場合、ウィンドウＷan+2の重心の値Ｒan+2、ウィン
ドウＷan+3の重心の値Ｒan+3は、 Ｒan+2＝Ｒan+2＋ΔＲa ＝４．４０＋０．２７＝４．６７ Ｒan+3＝Ｒan+3＋ΔＲa ＝４．４１＋０．２７＝４．６８ となる。したがって、このように複数本の斜線からなる
チャートを使用しても、連続して高精度で位置誤差を測
定することができる。ただし、斜線Ｋa2のウィンドウＷ
anから斜線Ｋa3のウィンドウＷan+1に移動する場合、斜
線Ｋa2、Ｋa3は主走査方向に同時に存在しなければなら
ない。

【００５７】図１４は斜線の配置関係を示し、長さＬ1
の複数の斜線が主走査方向に対して角度θで配置され、
主走査方向の斜線の始点と終点の位置が同一の場合、主
走査方向の斜線間隔をＬ2 とすると、 Ｌ2 ＜Ｌ1 ×cos θ ・・・（１） の関係が成り立つように斜線を配置すれば、斜線は主走
査方向には重なるので、ウィンドウを主走査方向に移動
して次の斜線の重心を連続して測定することができる。
ここで、斜線の長さＬ1 と斜線の始点、終点の主走査方
向の位置は式（１）の大小関係が大きいほど精度を必要
としなくなる。

【００５８】９．位置誤差の校正方法 図１５、図１６、図１７は、コンタクトガラス１と走査
方向に対して相対した４５°の複数の斜線からなる斜線
パターン１０ａ，１０ｂの一部拡大図である。

【００５９】図１５は測定用パターン１０がコンタクト
ガラス１に対して平行に位置ずれなく設置されて平均速
度も所定の場合を示す。この場合には、前述のビットマ
ップパターンにも４５°の斜線パターンが形成される。
この場合の位置誤差の測定結果は図１８のようになる。
この図は、副走査方向の位置に対して本来あるべき位置
から実際の読取位置の副走査方向の距離を位置誤差とし
て示している。なお、単位はドットである。平均速度が
等倍時における所定値の場合は、図１８に示すように
「０」を中心として位置誤差が測定される。このとき、
左右の斜線パターン１０ａ，１０ｂでの差は見られな
い。

【００６０】図１６は測定用パターン１０がコンタクト
ガラス１に対して平行に位置ずれなく設置されて平均速
度が所定値より少し速い場合を示す。この場合には、ビ
ットマップパターンには４５°より少し大きい角度、す
なわち左右の斜線パターン１０ａ，１０ｂが開く方向で
形成される。このときの位置誤差の測定結果を図１９に
示す。この図から分かるように平均速度が所定の値と異
なる場合には、位置誤差の測定結果に傾きが生じてく
る。所定値よりも速い場合には、傾きが増す。このとき
の左右の斜線パターン１０ａ，１０ｂでの差は見られな
い。

【００６１】図１７は測定用パターン１０がコンタクト
ガラス１に対して少し傾いて設置され、平均速度が所定
値よりも速い場合を示す。この場合には、図１７に示す
ように斜線パターン１０ａ，１０ｂが傾くと、左側の斜
線パターン１０ｂは走査方向に対して角度が小さくなる
方向に傾きに、右側の斜線パターン１０ａは走査方向に
対して角度が大きくなる方向に傾く。この場合の位置誤
差の測定結果を図２０に示す。図２０において、左側の
斜線パターン１０ｂは実際の平均速度よりも斜線が傾い
た分だけ速度が速い方向に検知され、傾きが増す方向で
測定される。右側の斜線パターン１０ａは逆に、平均速
度よりも斜線が傾いた分だけ速度が遅い宝庫に検知さ
れ、傾きが減る方向で測定される。このように検知され
るので、左側の斜線パターン１０ｂから求めた位置誤差
測定データと右側の斜線パターン１０ａから求めた位置
誤差測定データとの平均をとると、両者の斜線パターン
１０ａ，１０ｂ全体の傾きを相殺することになり、測定
用パターン１０の傾きにかかわらず、真の位置誤差デー
タを得ることができる。

【００６２】このように走査方向に対して相異なる角度
の斜線パターン１０ａ，１０ｂを用いてそれぞれの位置
誤差を測定することによって測定用パターン１０の位置
ずれと平均速度の所定値からのずれを分離することがで
き、また、右、左それぞれの斜線パターン１０ａ，１０
ｂの位置誤差データの平均を取ることによって測定用パ
ターン１０に位置ずれがあっても位置誤差を正確に測定
することができる。

【００６３】図２１は図２０の測定結果の右側の斜線パ
ターン１０ａを用いて測定した位置誤差データから左側
の斜線パターン１０ｂを用いて測定した位置誤差データ
の差を取ってプロットした結果である。この線は測定用
パターン１０の傾きを示している。このように走査方向
に対して相異なる２つの斜線パターン１０ａ，１０ｂか
ら求めて位置誤差のデータの差によって測定用パターン
１０の位置ずれ量を検知することができる。例えば、測
定用パターン１０を設置したときの調整にこの測定デー
タを使用することにより、位置ずれを少なく測定用パタ
ーン１０を設置することができる。

【００６４】１０．測定用パターン このように走査方向に対して相異なる角度に設定される
測定用パターン１０の例を図２２に示す。図２２（ａ）
は走査方向に対して４５°の角度で左右反対方向に向い
た複数の斜線によって斜線パターン１０ａ，１０ｂを形
成した例である。また、図２２（ｂ）は走査方向に対し
て１３４°の角度で左右反対方向に向いた複数の斜線に
よって斜線パターン１０ａ，１０ｂを形成した例であ
る。さらに、図２２（ｃ）は図２２（ａ）の左右の斜線
を繋げて形成した斜線パターン１０ａ，１０ｂの例であ
る。このように形成したパターンいずれでも前述のよう
にして傾きのずれを相殺して位置誤差を測定することが
可能である。

【００６５】なお、ここでは、４５°および１３５°の
角度の斜線を例示しているが、これは計算を簡略化する
ことができ、精度も上がるためであるが、他の角度で斜
線を形成することも可能である。また、走査方向に対し
て相異なるパターンは互いに近接していた方が他の誤差
要因を排除することができるので、より正確に位置誤差
を測定することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、厳密なパターンの位置決め機構やパターンの
精度を必要することなく副走査方向の副走査方向の画素
の位置誤差または原稿の走査速度を高精度に測定するこ
とができる。

【００６７】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明に効果に加えて平均を取ることによって誤差の
軽減を図ることができる。

【００６８】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、高精度で連続して測定するこ
とができる。

【００６９】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、走査方向に対して相対する傾
きを有する複数本の線のパターンの置き方の精度を確認
することができる。また、その測定結果を利用して斜線
のパターンを精度よく設置することができる。

【００７０】請求項５記載の発明によれば、請求項１な
いし４記載の発明の効果に加えて、簡単な演算処理で高
精度に位置誤差または原稿の走査速度を測定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る画像読取装置の断面図
である。

【図２】図１の画像読取装置の平面図である。

【図３】画像読取装置に付設される測定用パターンとコ
ンタクトガラスの要部拡大図である。

【図４】図１の画像読取装置に付設される位置誤差測定
装置のシステム構成を示すブロック図である。

【図５】走査速度の変動に応じた斜線パターンの読み取
りデータの説明図である。

【図６】斜線パターンを拡大して示す説明図である。

【図７】図６の斜線パターンの読み取り値を示す説明図
である。

【図８】斜線判定用ウィンドウを示す説明図である。

【図９】他の斜線判定用ウィンドウを示す説明図であ
る。

【図１０】斜線判定用マッチングパターンを示す説明図
である。

【図１１】重心測定用ウィンドウを示す説明図である。

【図１２】画像読取装置における重心の測定処理を説明
するためのフローチャートである。

【図１３】重心測定用ウィンドウにおける読み取り値及
び重心測定方法を示す説明図である。

【図１４】パターンの長さ及び角度を示す説明図であ
る。

【図１５】コンタクトガラス１と走査方向に対して相対
した４５°の複数の斜線からなるパターンの一例を示す
一部拡大図である。

【図１６】コンタクトガラス１と走査方向に対して相対
した４５°の複数の斜線からなるパターンの他の例を示
す一部拡大図である。

【図１７】コンタクトガラス１と走査方向に対して相対
した４５°の複数の斜線からなるパターンのさらに他の
例を示す一部拡大図である。

【図１８】図１５のパターンの位置誤差測定結果を示す
図である。

【図１９】図１６のパターンの位置誤差測定結果を示す
図である。

【図２０】図１７のパターンの位置誤差測定結果を示す
図である。

【図２１】図２０の測定結果の左側の斜線パターンを用
いて測定した位置誤差データから右側の斜線パターンを
用いて測定した位置誤差データの差を取ってプロットし
た図である。

【図２２】走査方向に対して相異なる角度に設定される
斜線パターンの例を示す図である。

【符号の説明】

１ コンタクトガラス ２ 光源 ３，４，５ ミラー ６ レンズ ７ 光電変換素子（ラインＣＣＤ） ８ 筐体 １０ 測定用パターン １０ａ，１０ｂ 斜線パターン １０１ 光電変換部 １０２ Ａ／Ｄ変換部 １０３ シェーディング補正部 １０４ 斜線判別部 １０５ 位置誤差測定部 １０６ 制御部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を一定の時間間隔で線順次に走査し
   て読み取る画像読取装置において、 走査方向に対して時計方向に鋭角の一定の傾きを有する
   複数本の線からなる第１のパターンと、 走査方向に対して時計方向に鈍角の一定の傾きを有する
   複数本の線からなる第２のパターンと、 これら第１および第２のパターンを読み込むことによっ
   て傾きが異なるパターンのそれぞれに対応した位置誤差
   または原稿の走査速度を測定する手段と、 この測定する手段によって測定された値に基づいて位置
   誤差の補正または原稿の走査速度を修正する手段と、を
   備えていることを特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 前記第１のパターンから位置誤差または
   原稿の走査速度を検出する手段と、 前記第２のパターンから位置誤差または原稿の走査速度
   を求める手段と、 当該位置誤差または原稿の走査速度を求める手段から出
   力される位置誤差または走査速度のそれぞれの平均値を
   計算する手段と、をさらに備えてい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】 前記第１および第２のパターンの周辺部
   の地肌部に対する連続した領域を設定する手段と、 前記領域を画素の整数個分づつ順次移動させて設定しな
   おす手段と、 前記領域があらかじめ設定されたアドレスに達したとき
   に前記領域を主走査方向に移動させて次の線のパターン
   に対応する領域に設定しなおす手段と、 領域が設定されるごとに、当該設定された領域における
   パターンの位置を演算する手段と、 領域の移動前後におけるパターンの位置データの変換を
   演算する手段と、 前記位置データの変化の演算結果を出力する手段と、を
   さらに備え、前記領域を主走査方向に移動させて次の線
   のパターンに設定する動作は、前記第１および第２のパ
   ターンに対して同時に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】 前記修正する手段に代えて、前記位置誤
   差または走査速度を求める手段から出力されるそれぞれ
   の値の差をとる手段を備えていることを特徴とする請求
   項１記載の画像読取装置。
5. 【請求項５】 前記第１のパターンが走査方向に対して
   ４５°の角度に設定され、前記第２のパターンが走査方
   向に対して１３５°の角度に設定されていることを特徴
   とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像読
   取装置。