JPH11187205A

JPH11187205A - 画像読み取り装置

Info

Publication number: JPH11187205A
Application number: JP9348259A
Authority: JP
Inventors: Fuminori Moro; 文則毛呂; Kenjiro Ishii; 健二朗石井; Yoshiyuki Hashimoto; 好之橋本; Yoshinori Maruyama; 吉紀丸山; Tsutomu Tsukamoto; 勤塚本; Satoshi Iwasaki; 聡志岩崎
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】画像読み取り装置において、装置を大型化す
ることなく、大サイズの原稿の読み取りを可能にすると
共に、原稿サイズに応じて読み取り画素を有効に使用で
きるようにする。【解決手段】原稿台１の傾き量に応じてラインセンサ
２１と撮像レンズ２２を調整して、原稿台面とラインセ
ンサ２１の撮像面とが結像関係を保つようにした。これ
により、原稿サイズに応じて原稿台１を傾けることによ
り、装置全体を大型化することなく、大サイズの原稿を
読み取ることができ、また、読み取り画素を有効に利用
して、高解像度の画像読み取りを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像読み取り装置
に係わり、特に、書籍などの原稿を上向きにセットして
撮影を行う画像読み取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、書籍などの原稿を上向きにセ
ットして撮影を行う画像読み取り装置が知られている。
この種の画像読み取り装置では、原稿台と原稿読み取り
用のセンサの撮像面とが平行な状態となるように構成さ
れており、センサによる読み取り領域が最大原稿サイズ
に対応したものとなっているため、原稿サイズにかかわ
らず、センサの読み取り解像度は一定となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の原稿上向きセット型の画像読み取り装置で
は、大きいサイズの原稿の読み取りを可能にしようとす
ると、原稿台を大型化することが必要になり、かつ、読
み取りセンサが最大原稿サイズに対応するため、所定の
画素数のセンサを用いる限り、解像度が低くなる。その
ため、小さいサイズの原稿を読み取る場合でも、最大原
稿サイズを読み取る場合と同じ解像度でしか読み取れな
いので、解像度が低いままとなる。また、解像度を上げ
るには、画素数の多い撮像デバイスを用いればよいが、
その場合には高価になり、又は装置が大型化するという
問題がある。

【０００４】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、画素数の多い撮像デバイスを用
いたり、装置を大型化することなく、大きなサイズの原
稿の読み取りが可能であり、しかも、原稿サイズに応じ
て読み取り画素を有効に使用できるようにして、高解像
度の画像読み取りを行うことができる画像読み取り装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、上向き原稿を上方より読み取る画像読み取
り装置において、原稿を上向きに載置するための原稿台
と、光学像を電気信号に変換する撮像デバイスと、原稿
の画像を撮像デバイスに投影する光学系とを備え、原稿
台の傾きを可変とし、原稿台面と撮像デバイスの撮像面
とが結像関係を保つように、撮像デバイスと光学系の少
なくとも一方を調整可能としたものである。

【０００６】上記構成においては、原稿サイズに応じて
原稿台を傾け、その傾き量に応じて、撮像デバイスと光
学系の少なくとも一方を調整することにより、原稿台面
と撮像デバイスの撮像面とが結像関係を保つようにする
ことができる。このため、原稿台を傾けていない状態で
の最大読み取り可能な原稿サイズよりも大きい原稿を読
み取る時には、原稿台を傾けることにより読み取り領域
が大きくなって、大サイズの原稿を読み取ることができ
ることになる。従って、原稿台を傾けた状態で最大読み
取り可能なサイズを、原稿台を傾けることなく読み取り
可能な構成とする場合に比べて、装置全体を大型化する
ことなく、大きなサイズの原稿を読み取ることが可能と
なり、また、原稿台を傾けることなく読み取る時に、解
像度が低下することがない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
画像読み取り装置について図面を参照して説明する。図
１は本実施形態による画像読み取り装置の外観図であ
る。画像読み取り装置の原稿台１上には、書籍やファイ
ルなどの原稿が上向きに置かれる。この原稿台１の傾き
は、可変となっている。この原稿台１の上方には、原稿
台１上の原稿を読み取るスキャナーユニット２及び原稿
読み取り時に原稿を照明するランプユニット３が配置さ
れている。スキャナーユニット２は、ランプユニット３
で照射された原稿からの反射画像を内部に設けられたＣ
ＣＤ等よりなるラインセンサ２１（図３参照）上に結像
させて原稿を読み取る。また、原稿台１の奥側には、原
稿の読み取り条件等の各種モードの設定とエラー等の装
置の状態表示を行う表示パネル４、及びブック原稿等の
厚みのある原稿の湾曲状態を検知するために設けられた
測距板５が配されている。この測距板５をラインセンサ
２１で読み取った画像データは、ピント合わせや各種画
像補正処理のための基準データとなる。また、原稿台１
上には左右に一つずつスタートキー６が配設されてお
り、読み取り条件に応じて少なくとも一つのスタートキ
ー６が画像の読み取り開始の指示を受け付ける。ライン
センサ２１で読み取った原稿画像は、パソコン等のモニ
タ上に表示したり、プリンタやコピーと接続してプリン
トアウトして取り出すことが可能である。

【０００８】図２は、画像読み取り装置の原稿台１にブ
ック原稿が載置されている様子を示す図である。図に示
されるように、ブック原稿ＢＤの読み取り時には、原稿
面Ｓ１を開いてブック原稿ＢＤを原稿台１上に上向きに
載置し、必要に応じて指でブック原稿ＢＤを押さえて読
み取りを行う。この際、スキャナーユニット２内部のラ
インセンサ２１は、測距板５に投影されたブック原稿Ｂ
Ｄの端面Ｓ２（書籍における「天」と呼称される部分）
の形状を読み取る。

【０００９】図３は本実施形態による画像読み取り装置
の読み取り光学系の構成を示す斜視図である。図におい
て、スキャナーユニット２は、ラインセンサ２１、結像
レンズ２２及びミラー２３より構成されている。ミラー
２３と結像レンズ２２によって、原稿画像がラインセン
サ２１の受光面に投影される。結像レンズ２２は、前後
方向（Ｍ１）に移動可能な構成となっており、ＡＦ制御
を行うレンズ駆動部３９（図９参照）によって位置決め
される。ラインセンサ２１は、副走査方向Ｍ２（図示で
左右方向）に可動自在な不図示のスキャナーに取付けら
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、ラインセンサ２１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。原稿画像の主走査方向は、
原稿台１上では前後方向であり、撮像面上では上下方向
である。また、ラインセンサ２１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。

【００１０】図４は、ラインセンサ２１による画像読み
取りの様子を示す図である。図４では、簡略化のために
ミラー２３を省略している。図に示されるように、画像
読み取り時には、ブック原稿ＢＤの湾曲した原稿面を読
み取るために、ラインセンサ２１の副走査方向（Ｍ２）
の読み取り位置に対応して、結像レンズ２２を光軸方向
（Ｍ１）に位置決めし、ピントを合わせる。

【００１１】次に、予備スキャン時に行われる原稿面の
湾曲状態の測定について図５を参照して説明する。図５
（ａ）はラインセンサ２１によるブック原稿ＢＤの読み
取り画像を示す図、（ｂ）は（ａ）の読み取り画像を用
いた原稿面湾曲状態の測定方法を示す図である。図５
（ｂ）中の破線Ｌ１は、注目したラインの位置を示す。
読取り画像Ｇ０は、ブック原稿ＢＤの上面の撮影像（以
下、「上面像」という）Ｇ１、原稿台１の撮影像Ｇ２
０、及び測距板５の撮影像Ｇ１８から構成されている。
撮影像Ｇ１８のうちの端面像Ｇ１８１は、図２における
ブック原稿ＢＤの端面Ｓ２の形状を示している。撮影像
Ｇ１８のうちの端面像Ｇ１８１以外の像１８０は、測距
板５に映った背景像である。原稿読み取りの際に輝度の
高い原稿面とのコントラストを高めるために、原稿台１
は暗色に着色されているので、撮影像Ｇ２０は上面像Ｇ
１と比べて暗い像になり、また、背景像１８０も端面像
Ｇ１８１と比べて暗い像になる。従って、輝度の大小判
別によって、上面像Ｇ１及び端面像Ｇ１８１を抽出する
ことができる。

【００１２】具体的には、１ライン読み取る毎に主走査
方向の先頭画素から順に各画素の輝度を調べ、輝度が第
１の閾値ｔｈ１を越える範囲の先頭の画素位置ｎ１、輝
度が第２の閾値ｔｈ２（ｔｈ２＞ｔｈ１）を越える範囲
の先頭及び後端の画素位置ｎ３、ｎ４を検出する。予め
検出しておいた測距板５の前縁に対応した画素位置をｎ
２とすると、この画素位置ｎ２と画素位置ｎ１との間の
画素数が、当該ラインにおける原稿面の高さに対応し、
また、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。これらの画素数を撮
像解像度で割る演算により、各ラインにおける原稿面の
高さと主走査方向の原稿サイズの実際の寸法が求まる。
原稿面の湾曲状態、すなわち高さ分布は、全てのライン
のそれぞれにおける原稿面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。なお、
読み取り画像Ｇ０において、上面像Ｇ１の上端縁及び下
端縁が湾曲しているのは、原稿面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。

【００１３】本スキャン時には、上述の原稿面の高さ情
報に基づいて、湾曲した上面像Ｇ１を原稿面の高さが一
定である場合の像に補正する画像歪補正処理が行われ
る。具体的には、主走査方向については、原稿台１の上
方の一定距離（例えば５ｃｍ）の位置の平面を基準面と
し、副走査方向の各ラインにおける基準面と原稿面との
高低差に応じて上面像Ｇ１を変倍する。また、副走査方
向については、微小区間毎に上面像Ｇ１における原稿面
の副走査方向の投影距離と実際の原稿面上の沿面距離
（面に沿った距離）との比に応じて上面像Ｇ１を変倍す
る。

【００１４】図６は画像読み取り装置の原稿台１を傾け
た状態を示す図、図７は原稿台１の傾きとラインセンサ
２１の読み取り領域の関係を示す図である。主走査方向
の原稿サイズが所定の大きさを越えた場合に、手動又は
表示パネル４での操作等により、原稿台１の前部１ａ側
を下方に移動させて、原稿台１を傾ける。原稿台１の傾
きは段階的に変化させてもよいし、連続的に変化させて
もよい。原稿台１の傾きに応じて、原稿台１上の原稿面
とラインセンサ２１の受光面とが結像関係となるように
結像レンズ２２の一部を調整する。

【００１５】次に、原稿台１の傾きとラインセンサ２１
の読み取り領域の関係について図７を参照して説明す
る。図に示されるように、原稿台１を傾けなかった場合
の読み取り領域をＬとすると、原稿台１を角度θだけ傾
けた場合の読み取り領域はＬ’となる。この場合のＬと
Ｌ’の長さの関係は、以下の式で表される。

【００１６】

【数１】Ｌ’＝Ｌ／ｃｏｓθ

【００１７】図７では、結像レンズ２２として共軸レン
ズを用いており、原稿台１の傾きθに対応して結像レン
ズ２２とラインセンサ２１を角度θだけ傾けることによ
り、原稿台１上の原稿面とラインセンサ２１の受光面と
の結像関係を保っている。また、ラインセンサ２１の画
素を有効に使用するため、原稿台１の傾きに応じてライ
ンセンサ２１を画素の並び方向（主走査方向：Ｍ３）に
移動させて、ラインセンサ２１の画素毎の読み取り領域
をなるべく小さくするようにして、画像読み取りの際の
解像度を高めている。さらに、それに合わせた適正倍率
を確保するため結像レンズ２２の一部又は全部を光軸方
向に移動させている。これにより、（ａ）に示されるよ
うに、原稿サイズが所定の大きさより小さい場合には、
原稿台１を傾けず、読み取り領域Ｌを小さくすることに
より、ラインセンサ２１の画素毎の読み取り領域を小さ
くして、ラインセンサ２１の画素を増やすことなく、高
解像度の画像読み取りを行うことができる。また、
（ｂ）に示されるように、原稿サイズが所定の大きさよ
り大きい場合には、原稿台１を傾けて、読み取り領域
Ｌ’を大きくすることにより、大サイズの原稿を読み取
ることができる。

【００１８】上記の処理において、ラインセンサ２１の
位置の変動に合わせて結像レンズ２２の主走査方向の位
置が大きく変わるような構成にすると、スキャナーユニ
ット２の大型化につながるので、これを防ぐために原稿
台１の許容傾き量に応じた結像レンズ２２の画角（レン
ズで撮影できる範囲がレンズ中心に張る角度）を確保し
ておく必要がある。なお、図７のωは、結像レンズ２２
の光軸で分けられた片側の部分の画角を示す。

【００１９】また、図７では結像レンズ２２の画角全体
を用いて原稿面を読み取るようにしたものを示したが、
広画角な結像レンズの光軸をはさんで分割された片側の
画角（図７のωに相当）のみを用いて原稿面を読み取る
ような構成にすれば、図７（ａ）のように原稿台１の傾
きが０°の場合に、結像レンズを測距板５の真上付近に
位置させることが可能となり、スキャナーユニット２を
ミラー２３を省いたより小型の構成とすることができ
る。

【００２０】また、図７では結像レンズ２２として共軸
レンズを用いたが、結像レンズとして非軸対称レンズを
用いるようにしてもよい。図８は、結像レンズとして非
軸対称レンズを用いた場合の光路図である。非軸対称レ
ンズ２４を用いることにより、原稿台１を傾けた場合で
も、ラインセンサ２１を原稿台１の傾きに合わせて傾け
ることなく、非軸対称レンズ２４の一部又は全部を移動
させるだけで、原稿台１上の原稿面とラインセンサ２１
との結像関係を保つことができるようになるので、共軸
レンズを用いた場合と比べてスキャナーユニット２の構
成の自由度が高くなり、装置全体の小型化を図ることが
可能になる。

【００２１】図９は、画像読み取り装置の回路ブロック
図である。ラインセンサ２１が読み取った画像データ
は、Ａ／Ｄコンバータ３１でデジタルデータに変換され
る。変換されたデジタルデータは、予備スキャン時には
エッジ検出部（測高用）３２、原稿サイズ検出部３３及
び指検出部３４に送られ、また、本スキャン時には画像
歪補正部３５を経て外部に出力される。装置全体の制御
を行うＣＰＵ３０は、エッジ検出部３２の検出結果に基
づいて原稿の高さ分布を、原稿サイズ検出部３３の検出
結果に基づいて原稿サイズを、指検出部３４の検出結果
に基づいて原稿を押さえる手や指の位置をそれぞれ演算
する。そして、これらの演算結果から、自動合焦（Ａ
Ｆ）制御用データと画像の歪補正係数を求めて、メモリ
３６に記憶させる。また、ＣＰＵ３０は、スタートキー
６が押されているかどうかをチェックしたり、表示パネ
ル４を制御したり、ランプ制御部３７を介してランプユ
ニット３のＯＮ／ＯＦＦを制御したり、スキャン制御部
３８を介してラインセンサ２１を副走査方向に走査した
り、レンズ駆動部３９を介してＡＦや結像面の制御をし
たり、画像歪補正部３５に係数を出力して、原稿の曲が
り・縮み補正を制御したりする。

【００２２】また、ＣＰＵ３０は、原稿台傾き検出部４
０から原稿台１の状態に関するデータを得て、ラインセ
ンサ２１と結像レンズ２２の制御を行っている。また、
オペレータが表示パネル４によって、原稿台１の傾きを
指示した場合には、ＣＰＵ３０は原稿台傾き制御部４１
を介して、自動的に原稿台１を傾けるように制御する。

【００２３】また、ＣＰＵ３０には、外部制御装置４２
と通信するためのインターフェース４３が接続されてい
る。ＣＰＵ３０は、インターフェース４３を介して外部
制御装置４２から各種制御コマンドや各種の情報を受け
取り、また、外部制御装置４２に対して動作状況などの
情報を送ることができる。インターフェース４３には双
方向通信が可能なものが用いられ、シリアル通信方式の
他に、パラレル通信方式のものを用いてもよいし、イー
サネットのようなＬＡＮに接続できるものを用いてもよ
い。

【００２４】図１０は、画像読み取り装置のＣＰＵ３０
の処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ３０
は、装置の電源がＯＮされると（＃１）、装置の初期化
を行う（＃２）。続いて、原稿台１の傾き状態を検出し
（＃３）、原稿台１の傾き量に応じて結像レンズ２２等
の結像光学系の調整を行ない（＃４）、原稿台１上の原
稿面とラインセンサ２１の受光面が結像関係を保つよう
に制御する。次に、スタートキー６がＯＮになるまで待
機し（＃５）、スタートキー６がＯＮされると（＃５で
ＹＥＳ）、スキャン動作を開始し、ランプユニット３を
ＯＮさせ（＃６）、予備スキャン動作に入る（＃７）。
予備スキャン動作が終了すると、原稿の高さ分布等の予
備スキャンで得られた検出データの異常をチェックし、
検出データに異常があれば（＃８でＹＥＳ）、警告を発
して（＃１６）、スキャン動作を終了し、ランプユニッ
ト３をＯＦＦして（＃１５）、スタートキー６がＯＮに
なるまで再び待機する。得られたデータに異常が無けれ
ば（＃８でＮＯ）、原稿の高さ分布等の予備スキャン時
の検出データを用いてＡＦ制御データの演算（＃９）と
画像歪補正係数の演算（＃１０）を行ない、本スキャン
を開始する（＃１１）。本スキャン中は、＃９で求めた
ＡＦ制御データに基づいたピント制御（＃１２）、及び
＃１０で求めた画像歪補正係数やリアルタイムで検出し
た画像データに基づいた画像処理（＃１３）を繰り返し
行なって、順次本スキャンを進めていく。そして、本ス
キャンが終了すると（＃１４でＹＥＳ）、ランプユニッ
ト３をＯＦＦして（＃１５）、再びスタートキー６がＯ
Ｎになるまで待機する。また、この間に、原稿台１の傾
きが変更されたことを検出した場合には（＃３）、再度
結像光学系の調整を行なって（＃４）、スタートキー６
がＯＮになるまで待機する（＃５）。

【００２５】上述のように、本実施形態による画像読み
取り装置においては、原稿台１を傾けていない状態での
最大読み取り可能な原稿サイズよりも大きい原稿を読み
取る時には、原稿台１を傾けることにより読み取り領域
を大きくして、大サイズの原稿を読み取ることができ
る。従って、原稿台１を傾けた状態での最大読み取り可
能な原稿サイズを、原稿台１を傾けることなく読み取り
可能な構成とする場合に比べて、装置全体を大型化する
ことなく、大きなサイズの原稿を読み取ることが可能と
なり、また、原稿台１を傾けることなく読み取る時に、
解像度が低下することがない。

【００２６】本発明は、上記実施形態に限られるもので
はなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形
態では、原稿台１の一端を下方に移動させることによ
り、原稿台１を下方に傾けるようにしたが、原稿台１の
一端を上方に移動させることにより、原稿台１を上方に
傾けるようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、原稿台の
傾き量に応じて撮像デバイスと光学系の少なくとも一方
を調整して、原稿台面と撮像デバイスの撮像面とが結像
関係を保つようにしたので、原稿サイズに応じて原稿台
を傾けることにより、大サイズの原稿を読み取ることが
できる。このため、原稿台を傾けることなく読み取りを
行うものに比べて、装置全体を大型化することなく、大
きなサイズの原稿を読み取ることができるようになる。
また、原稿台の傾き量が小さい時には、傾き量が大きい
時に比べて、撮像デバイスの画素毎の読み取り範囲は小
さくてよいので、原稿サイズに応じて原稿台を傾けるこ
とにより読み取り画素を有効に利用可能となり、高解像
度の画像読み取りを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による画像読み取り装置の
外観図である。

【図２】上記画像読み取り装置の原稿台にブック原稿が
載置されている様子を示す図である。

【図３】上記画像読み取り装置の読み取り光学系の構成
を示す斜視図である。

【図４】ラインセンサによる画像読み取りの様子を示す
図である。

【図５】（ａ）はラインセンサによるブック原稿の読み
取り画像を示す図、（ｂ）は（ａ）の読み取り画像を用
いた原稿面湾曲状態の測定方法を示す図である。

【図６】画像読み取り装置の原稿台を傾けた状態を示す
図である。

【図７】原稿台の傾きとラインセンサの読み取り領域の
関係を示す図である。

【図８】（ａ）は結像レンズとして非軸対称レンズを用
いた場合の光路図、（ｂ）は（ａ）の点線枠部分の拡大
図である。

【図９】画像読み取り装置の回路ブロック図である。

【図１０】画像読取装置のＣＰＵの処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１原稿台２１ラインセンサ（撮像デバイス）２２結像レンズ（光学系）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本好之大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者丸山吉紀大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者塚本勤大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者岩崎聡志大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上向き原稿を上方より読み取る画像読み
取り装置において、前記原稿を上向きに載置するための原稿台と、光学像を電気信号に変換する撮像デバイスと、前記原稿の画像を前記撮像デバイスに投影する光学系と
を備え、前記原稿台の傾きを可変とし、前記原稿台面と前記撮像デバイスの撮像面とが結像関係
を保つように、前記撮像デバイスと前記光学系の少なく
とも一方を調整可能としたことを特徴とする画像読み取
り装置。