JPH1093776A - 画像読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】端面の撮影による原稿面の湾曲状態の測定の信
頼性を高め、出力画像の画質低下を防止する。 【解決手段】原稿台の上に置かれた左右に見開いた状態
の見開き原稿における左右方向と直交する方向の端面を
撮影することが可能に構成され、端面の撮影情報に基づ
いて原稿面の湾曲状態を測定し、湾曲状態に応じた読取
り動作を行う画像読取り装置において、端面の像Ｇ１８
１を含む撮影像Ｇ０における隣接する画素どうしの画素
値の差分を算出する手段と、算出された差分の大小判別
によって、撮影像における端面の像の原稿面側の端縁位
置ｎ１を検出する手段と、検出された端縁位置ｎ１によ
って特定される見開き原稿の原稿面の湾曲状態に応じた
内容の制御を行う読取り制御手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、書籍や雑誌などの
製本された原稿の読取りに好適な画像読取り装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ブックスキャナと呼称される画像読取り
装置が商品化されている。この装置では、原稿台の上方
に撮像系が配置され、原稿台と撮像系との間に高さ数十
ｃｍの開放空間が存在する。書籍や雑誌などの製本形態
の原稿（これを「ブック原稿」と呼称する）の読取りに
際して、ユーザーは原稿台上にブック原稿を見開いた状
態で上向きにセットする。スタートキーのオンに呼応し
て照明ランプが点灯され、まず予備スキャンニングが行
われる。予備スキャンニングにより得られた情報に基づ
いて動作設定が行われ、その後に本スキャンニングが開
始される。本スキャンニングにおいては、読み取られた
画像が逐次に外部装置へ出力される。外部装置がプリン
タであれば、リアルタイムで複写画像が形成される。ブ
ックスキャナを用いると、原稿台上でページをめくるこ
とができるので、多数ページの読取り作業の能率を高め
ることができる。また、書籍を見開いてうつ伏せ（下向
き）にセットする場合に比べて、書籍の受けるダメージ
を格段に低減することができる。なお、ブック原稿には
ファイリングされた書類も含まれる。

【０００３】単票のシート原稿と違ってブック原稿の原
稿面（読取り対象面）は湾曲している。つまり、左右方
向（見開き方向）の位置によって原稿面の高さが異な
る。このため、読取り画像にいわゆるピントボケや湾曲
状態に応じた歪みが生じる。ブックスキャナは湾曲状態
を測定し、その結果に応じてピント調整及び歪み補正を
行う。外部装置へはシート原稿を読み取った場合と同様
の画質の読取り画像が出力される。

【０００４】原稿面の湾曲状態の測定方法としては、書
籍における「天（head）」と呼称される部分である端面
を撮影して見開き方向の各位置での原稿の高さを算出す
る方法（特開平５−１６１００２号）がある。原稿台上
にミラーを斜め上方に向けて配置することにより、原稿
画像の読取りのための撮像系を用いて、端面（天）を撮
影することができる。従来のブックスキャナは、原稿の
高さを算出するため、端面の像を含む撮影像の各画素の
明るさを調べ、明るさが所定範囲内の値である部分を端
面の像として抽出するように構成されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来では
単純に明るさの度合いで端面部分と他の部分とを識別し
ていたので、端面と同程度又はそれ以上の明るさの物体
が原稿台上のミラーに映り込んだ場合、又はスタンプ
（蔵書印など）が押されて端面の一部が暗色になってい
る場合において、端面の抽出に誤りが生じ、そのために
部分的に画質の低下した読取り画像が出力されてしまう
という問題があった。

【０００６】本発明は、端面の撮影による原稿面の湾曲
状態の測定の信頼性を高め、出力画像の画質低下を防止
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】原稿の端面を撮影した撮
影画像における先鋭度の判別によって端面の像と他の部
分との境界を検出する。先鋭度は隣接する画素どうしの
画像値の差分に相当する。

【０００８】請求項１の発明の装置は、原稿台と原稿画
像を電気信号に変換する撮像系とを有し、前記原稿台の
上に置かれた左右に見開いた状態の見開き原稿における
左右方向と直交する方向の端面を撮影することが可能に
構成され、前記端面の撮影情報に基づいて原稿面の湾曲
状態を測定し、湾曲状態に応じた読取り動作を行う画像
読取り装置であって、前記端面の像を含む撮影像におけ
る隣接する画素どうしの画素値の差分を算出する手段
と、算出された差分の大小判別によって、前記撮影像に
おける前記端面の像の原稿面側の端縁位置を検出する手
段と、検出された端縁位置によって特定される前記見開
き原稿の原稿面の湾曲状態に応じた内容の制御を行う読
取り制御手段と、を有している。

【０００９】請求項２の発明の装置は、原稿面の湾曲に
よる読取り画像の歪みを補正する画像処理手段を有し、
前記読取り制御手段が、検出された端縁位置によって特
定される前記原稿面の湾曲状態に応じて前記画像処理手
段による補正の内容を設定するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１はブックスキャナ１の外観を
示す斜視図、図２はブックスキャナ１による読取りの模
式図である。また、図３はセッティング状態の一例を示
す図である。

【００１１】ブックスキャナ１は、ブック原稿（見開き
原稿）の読取りに好適な画像読取り装置であって、電源
回路などを収納する本体ハウジング１０、原稿を支持す
る暗色の原稿台２０、原稿画像を電気信号に変換する撮
像ユニット３０、及び原稿の照明を担うランプユニット
４０を有している。原稿台２０は本体ハウジング１０の
前面側に配置されている。撮像ユニット３０は、原稿台
２０の上方に配置され、本体ハウジング１０の上面から
上方に延びた支柱１２によって片持ち形式で支持されて
いる。ランプユニット４０は、支柱１２における撮像ユ
ニット３０の下面側の位置に固定されている。原稿台２
０と撮像ユニット３０との間の空間８０は装置外の自由
空間に対して開放されており、ブック原稿のセッティン
グに十分な広さを有している。原稿台２０と撮像ユニッ
ト３０の下面との距離は３０ｃｍ以上である。

【００１２】本体ハウジング１０の前面の上端側に液晶
ディスプレイを含む操作パネルＯＰが設けられており、
下端側に原稿面の高さを検出するための投影板１８が固
定されている。投影板１８の前面は光沢面であり、原稿
台２０の上面に対する４５°の傾斜面となっている。こ
の投影板１８にブック原稿ＢＤにおける左右方向と直交
する方向の端面Ｓ３の像が写り、その状態の投影板１８
が原稿画像とともに撮影される。

【００１３】本体ハウジング１０における操作パネルＯ
Ｐに向かって右側の側面には、メインスイッチ５１が設
けられている。原稿台２０の左右方向の両側には、ユー
ザーが読取りの開始を指示するためのスタートキー５
２，５３が１つずつ設けられており、前面側にはアーム
レスト２５が設けられている。

【００１４】図１において、撮像ユニット３０は、ＣＣ
Ｄアレイからなるラインセンサ３１、結像レンズ３２、
及びミラー３３を有している。ミラー３３と結像レンズ
３２とによって、原稿画像がラインセンサ３１の受光面
に投影される。結像レンズ３２は、前後方向に移動可能
に設けられており、ＡＦ機構（レンズ駆動部）１３２に
よって位置決めされる。ラインセンサ３１は、図示しな
い走査機構の可動体に取付けられており、ＣＣＤ素子の
配列方向を上下方向に保った状態で左右方向（副走査方
向）Ｍ２に沿って平行移動をする。この平行移動によっ
て２次元の原稿画像の撮像が行われる。つまり、ブック
スキャナ１においては、ラインセンサ３１の移動によっ
て２次元の撮像面が形成されることになる。ラインセン
サ３１に代えてエリアセンサを用いた場合にはその受光
面が撮像面になる。原稿画像の主走査方向は、原稿台２
０上では前後方向であり、撮像面上では上下方向であ
る。

【００１５】ブックスキャナ１の使用に際して、ユーザ
ーは、図１のように原稿台２０の上にブック原稿ＢＤを
見開いた状態で上向きに置く。そのとき、左右のページ
の境界を原稿台２０の左右方向の中心と合わせるととも
に、投影板１８の下端縁にブック原稿ＢＤを押し当てて
前後方向の位置決めを行う。投影板１８と原稿台２０と
の境界が原稿のセッティングの基準線となっている。ま
た、図３のように、ユーザーは見開き状態を維持するた
めに必要に応じてブック原稿ＢＤの両端を手Ｈで押さえ
る。なお、原稿台２０は原稿の重量に応じて下方に移動
するようにバネ機構によって支持されている。これによ
り、ブック原稿ＢＤの厚さに係わらず原稿面Ｓ１とミラ
ー３３との距離が一定範囲内の値となる。

【００１６】ブックスキャナ１は、同一の原稿に対して
予備スキャンニングと本スキャンニングとを行う。ブッ
ク原稿ＢＤでは、シート原稿と違って原稿面Ｓ１が湾曲
しているので、湾曲状態に応じて撮像のピント調整を行
う必要がある。画像歪みの修正や輝度の差異を補う処理
も必要である。このため、予備スキャンニングで湾曲状
態が検出される。また、予備スキャンニングにおいて、
原稿サイズ及び原稿面Ｓ１の下地輝度の測定も行われ
る。これらの測定の結果に基づいて本スキャンニングの
動作条件が設定される。本スキャンニングでは、副走査
方向の進行に合わせて原稿面Ｓ１の湾曲状態の測定結果
に応じて結像レンズ３２を移動させるピント調整が行わ
れる。外部装置への画像出力は本スキャンニング時に行
われる。読取りモードには、左右の両ページを一括して
読み取るモード（シート原稿モード）と、左右の各ペー
ジを別々に読み取るモード（ブック分割モード）とがあ
る。どちらのモードにおいても、各ページに対して予備
スキャンニングと本スキャンニングとが実施される。

【００１７】図４は読取り画像の概要を示す図である。
図４（Ｂ）中の破線は注目したラインの位置を示してい
る。読取り画像Ｇ０は、ブック原稿ＢＤの上面の撮影像
（上面像）Ｇ１、原稿台２０の撮影像Ｇ２０、及び投影
板１８の撮影像Ｇ１８から構成されている。撮影像Ｇ１
８のうちの像Ｇ１８１は、セッティングされたブック原
稿ＢＤにおける上端面（書籍における「天」と呼称され
る部分）の形状を示している。撮影像Ｇ１８のうちの像
（端面像）Ｇ１８１以外の像１８０は、投影板１８に映
った背景像である。

【００１８】上述したとおり原稿台２０は暗色に着色さ
れているので、撮影像Ｇ２０は他の像と比べて暗い像に
なる。また、明るい物体の映り込みがなければ、背景像
１８０も端面像Ｇ１８１と比べて暗い像になる。このよ
うな明暗の分布がある場合には、従来において行われて
いた輝度の大小判別によって、上面像Ｇ１及び端面像Ｇ
１８１を抽出することができる。具体的には、１ライン
毎に主走査方向の先頭画素から順に輝度（画素値）を調
べ、輝度が第１の閾値ｔｈ１を越える範囲の先頭側の画
素位置（画素番号）ｎ１、輝度が第２の閾値ｔｈ２（ｔ
ｈ２＞ｔｈ１）を越える範囲の先頭側及び後端側の画素
位置ｎ３，ｎ４を検出する。画素位置ｎ１と投影板１８
の前縁に対応した既知の画素位置ｎ２との間の画素数
が、当該ラインにおける原稿面Ｓ１の高さに対応し、画
素位置ｎ３と画素位置ｎ４との間の画素数が主走査方向
の原稿サイズに対応する。画素数を撮像解像度で割る演
算により実際の寸法が求まる。原稿面Ｓ１の湾曲状態
は、全てのラインのそれぞれにおける原稿面Ｓ１の高さ
を示すデータの集合によって特定される。また、画素位
置ｎ３，ｎ４が検出された最初のライン及び最後のライ
ンのそれぞれの位置が副走査方向における原稿の両端位
置に対応する。

【００１９】ところが、単純に輝度の大小判別で端面の
像１８１を抽出すると、閾値ｔｈ１を越える明るさ物体
（室内照明灯など）が投射板１８に映り込んだ場合、ス
タンプや書込みで端面の一部が暗色になっている場合な
どにおいて、端面の像１８１の抽出に誤りが生じてしま
う。そこで、本実施形態のブックスキャナ１は、画素間
の輝度の差分の大小判別によって端面像１８１の原稿面
側の端縁の画素位置を検出し、原稿面Ｓ１の高さを算出
する。

【００２０】図５及び図６は原稿面の湾曲状態の測定方
法を説明するための図、図７は湾曲状態の測定結果の模
式図である。図７中の鎖線は従来の方法による場合の測
定結果を示している。

【００２１】図５の例では、背景像Ｇ１８０の中に端面
像Ｇ１８１に隣接した高輝度部分Ｇ１８５が存在する。
このような高輝度部分Ｇ１８５は、ユーザーの手Ｈを含
む原稿以外の物体、及び外光の写り込みによって生じ
る。

【００２２】高輝度部分Ｇ１８５の明るさが閾値ｔｈ１
を越える場合がある。しかし、映り込む物体や外部光源
は投射板１８から大きく離れているので、ピントボケ
（非合焦）の状態で撮影される。これに対して端面Ｓ３
は原稿面Ｓ１とほぼ同様の合焦状態で撮影される。つま
り、ライン内の隣接する画素どうしの画像値（輝度）の
差分の絶対値は、高輝度部分Ｇ１８５と端面像Ｇ１８１
との境界、端面像Ｇ１８１と上面像Ｇ１との境界、及び
上面像Ｇ１と原稿台２０の撮影像Ｇ２０との境界で大き
くなる。したがって、適切な閾値ＴＨを設定しておき、
１ラインの先頭画素から順に差分を調べ、最初に差分が
閾値ＴＨを越えた画素位置ｎ１を抽出することにより、
注目ラインにおける原稿面Ｓ１の高さを算出することが
でき、図７（Ａ）のように原稿面の湾曲状態（高さ分
布）を正しく測定することができる。

【００２３】図６の例では、端面像Ｇ１８１の中に背景
像Ｇ１８０に隣接した低輝度部分Ｇ１８６が存在する。
このような低輝度部分Ｇ１８６は、端面Ｓ３へのスタン
プの押印や書込みによって生じる。

【００２４】低輝度部分Ｇ１８６の明るさが閾値ｔｈ１
を下回る場合がある。しかし、一般に端面Ｓ３には原稿
の各葉のずれによる凹凸が在るので、スタンプ印や書き
込まれた文字などは不鮮明（先鋭度の小さい掠れた状
態）となる。このことから、隣接する画素どうしの輝度
の差分の絶対値は、背景像Ｇ１８０と端面像Ｇ１８１と
の境界、端面像Ｇ１８１と上面像Ｇ１との境界、及び上
面像Ｇ１と原稿台２０の撮影像Ｇ２０との境界で大きく
なる。したがって、図５の例と同様に、１ラインの先頭
画素から順に差分を調べ、最初に差分が閾値ＴＨを越え
た画素位置ｎ１を抽出することにより、注目ラインにお
ける原稿面Ｓ１の高さを算出することができ、図７
（Ｂ）のように原稿面の高さ分布を正しく測定すること
ができる。

【００２５】なお、読取り画像Ｇ０において、上面像Ｇ
１の上端縁及び下端縁が湾曲しているのは、原稿面Ｓ１
の高さが一定ではないからである。つまり、撮像面に近
い被写体は遠くの被写体よりも大きく撮像される。本ス
キャンニング時には、予備スキャンニング時に得た原稿
面Ｓ１の高さ情報に基づいて、湾曲した上面像Ｇ１を原
稿面Ｓ１の高さが一定である場合の像に補正する画像処
理（画像歪み補正）が行われる。具体的には、主走査方
向については、原稿台２０の上方の一定距離（例えば５
ｃｍ）の位置の平面を基準面とし、副走査方向の各位置
における基準面と原稿面Ｓ１との高低差に応じて上面像
Ｇ１を変倍する。副走査方向については、微小区間毎に
原稿面Ｓ１の沿面距離と原稿台２０への原稿面Ｓ１の投
影距離との比に応じて上面像Ｇ１を変倍する。

【００２６】図８はブックスキャナ１の信号処理系１０
０のブロック図である。信号処理系１００は、ＣＰＵ１
０１、ＡＤ変換部１０２、画像処理部１０３、ＲＡＭ１
０５、差分演算器１１０、比較器１１１、及びカウンタ
１１２を有している。

【００２７】予備スキャンニング時において、ラインセ
ンサ３１から出力された光電変換信号は、ＡＤ変換部１
０２によって例えば８ビットの画像データに変換されて
画素配列順に差分演算器１１０に入力される。差分演算
器１１０は、１画素分のデータ遅延を行って隣接する画
素どうしの輝度の差分ＤＤ（ここでは、輝度の差の絶対
値）を算出する。算出された差分ＤＤは比較器１１１へ
送られる。比較器１１１は、入力された差分ＤＤと閾値
ＴＨとを比較し、比較結果をＣＰＵ１０１及びカウンタ
１１２に通知する。ＣＰＵ１０１は、各ラインにおいて
最初に差分ＤＤが閾値ＴＨを越えた画素位置ｎ１から既
知の画素位置ｎ２までの画素数を算出し、原稿面Ｓ１の
湾曲状態を示す原稿高さデータＤＨを生成する。カウン
タ１１２は、２番目に差分ＤＤが閾値ＴＨを越えた画素
位置から３番目に越えた画素位置までの画素数をカウン
トする。つまり、主走査方向の原稿サイズを測定する。
カウンタ１１２のカウント値は、ＣＰＵ１０１に取り込
まれ、サイズデータＤＳの生成に用いられる。ＣＰＵ１
０１によって生成された原稿高さデータＤＨ及びサイズ
データＤＳはＲＡＭ１０５に一旦格納される。予備スキ
ャンニングの終了後、ＣＰＵ１０１は、原稿高さデータ
ＤＨ及びサイズデータＤＳに基づいて、本スキャンニン
グの準備として画像歪み補正・ピント調整・照度むら補
正のための制御データの生成、及び出力画像範囲（有効
読取り範囲）の設定を行う。

【００２８】本スキャンニング時において、ラインセン
サ３１の出力は、ＡＤ変換部１０２によって例えば８ビ
ットの画像データに変換されて画像処理部１０３に入力
される。画像処理部１０３は、原稿面Ｓ１の照度むらを
補正する処理、画質改善のためのＭＴＦ補正、原稿面Ｓ
１の湾曲に起因する画像歪みの補正を含む変倍処理、濃
度補正、及び出力画像範囲の外側を空白とするマスキン
グなどの処理を担う。画像歪みの補正は歪み補正部３０
０で行われる。所定の画像処理を受けた画像データは外
部装置（例えばディジタル複写機）に出力される。

【００２９】なお、ＣＰＵ１０１は、スキャナ駆動部１
３０、撮像制御回路１３１、レンズ駆動部１３２、及び
ランプ制御部１４０を含む駆動系の制御をも担う。ＣＰ
Ｕ１０１には、操作パネルＯＰ及び各種スイッチが接続
されている。ＲＡＭ１０５は、制御に係わる種々のデー
タの一時記憶に用いられる。

【００３０】図９はブックスキャナ１の概略の動作を示
すフローチャートである。一対のスタートキー５２，５
３の一方がオンされると、ＣＰＵ１０１は、ランプ制御
部１４０に対して原稿照明ランプの点灯を指示し（＃
１）、スキャナ駆動部１３２及び撮像制御回路１３１に
対して予備スキャンニングの開始を指示する（＃２）。
予備スキャンニング中においては、上述したように差分
演算器１１０によって輝度の差分ＤＤが算出され（＃
３）、比較器１１によって端面Ｓ３の端縁を検出するた
めの差分ＤＤの大小判別が行われ、ＣＰＵ１０１及びカ
ウンタ１１２によって原稿高さ及び原稿サイズが測定さ
れる（＃４）。

【００３１】予備スキャンニングが終了すると（＃
５）、ＣＰＵ１０１は、スキャンニング準備として、画
像処理の内容や出力形式などの動作条件を設定する（＃
６）。その後、ブックスキャナ１は本スキャンニングを
行い（＃７）、スキャンニングが終了すると、照明ラン
プを消灯して待機状態に戻る（＃８）。

【００３２】以上の実施形態においては、主走査方向に
隣接する画素間の差分ＤＤを求める例を挙げたが、所定
数のラインの撮影情報に基づいて、注目画素とその周囲
の画素との間の差分を求めて端面像Ｇ１８１の端縁（エ
ッジ）を検出してもよい。その場合、高さ方向のエッジ
を強調する方向性を有した差分フィルタを適用すること
により、検出精度を高めることができる。また、一般に
用いられているデータの不連続を補間するデータ処理手
法を適用することにより、外光の映り込みや端面の汚れ
などのノイズ成分を除去して、より正確に原稿面Ｓ１の
湾曲状態を測定することができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１及び請求項２の発明によれば、
端面の撮影による原稿面の湾曲状態の測定の信頼性を高
め、出力画像の画質低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブックスキャナの外観を示す斜視図である。

【図２】ブックスキャナによる読取りの模式図である。

【図３】セッティング状態の一例を示す図である。

【図４】読取り画像の概要を示す図である。

【図５】原稿面の湾曲状態の測定方法を説明するための
図である。

【図６】原稿面の湾曲状態の測定方法を説明するための
図である。

【図７】湾曲状態の測定結果の模式図である。

【図８】ブックスキャナの信号処理系のブロック図であ
る。

【図９】ブックスキャナの概略の動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ ブックスキャナ（画像読取り装置） ２０ 原稿台 ３０ 撮像ユニット（撮像系） １０１ ＣＰＵ（読取り制御手段） １１０ 差分演算器（差分を算出する手段） １１１ 比較器（端縁位置を検出する手段） ３００ 歪み補正部（画像処理手段） ＢＤ ブック原稿（見開き原稿） ＤＤ 差分 Ｇ１８ 撮影像（端面の撮影情報） Ｇ１８１ 端面像（端面の像） ｎ１ 画素位置（端縁位置） Ｓ１ 原稿面 Ｓ３ 端面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿台と原稿画像を電気信号に変換する撮
   像系とを有し、前記原稿台の上に置かれた左右に見開い
   た状態の見開き原稿における左右方向と直交する方向の
   端面を撮影することが可能に構成され、前記端面の撮影
   情報に基づいて原稿面の湾曲状態を測定し、湾曲状態に
   応じた読取り動作を行う画像読取り装置であって、 前記端面の像を含む撮影像における隣接する画素どうし
   の画素値の差分を算出する手段と、 算出された差分の大小判別によって、前記撮影像におけ
   る前記端面の像の原稿面側の端縁位置を検出する手段
   と、 検出された端縁位置によって特定される前記見開き原稿
   の原稿面の湾曲状態に応じた内容の制御を行う読取り制
   御手段と、を有したことを特徴とする画像読取り装置。
2. 【請求項２】原稿面の湾曲による読取り画像の歪みを補
   正する画像処理手段を有し、 前記読取り制御手段は、検出された端縁位置によって特
   定される前記原稿面の湾曲状態に応じて前記画像処理手
   段による補正の内容を設定する請求項１記載の画像読取
   り装置。