JP2000151901A - 画像走査装置 - Google Patents
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路を用いて光学サンプリングレートを
増大させる画像走査装置を提供する。 【解決手段】 文書１００上の画像画素を走査して該画
像画素からの光は、シャッタ１０２を介し光導波路１０
４から光センサアレイ１０６に導かれる。該シャッタ１
０２はロッドレンズであり、モータにより回転可能とな
っており、ロッドレンズ周囲の遮蔽パターンにより光を
遮断または通過させることができる。シャッタ１０２に
より４つの画像画素を単一のセンサ素子上に導くことが
できるので、光学サンプリングレートを増大させること
ができる。よって、センサアレイ自体の画素数を多くす
る方法により光学サンプリングレートを高めるのに比べ
て、センサアレイの大型化を防ぐことができる。また、
高価で複雑なレンズ光学系を用いずに同様に目的を達成
できる。
増大させる画像走査装置を提供する。 【解決手段】 文書１００上の画像画素を走査して該画
像画素からの光は、シャッタ１０２を介し光導波路１０
４から光センサアレイ１０６に導かれる。該シャッタ１
０２はロッドレンズであり、モータにより回転可能とな
っており、ロッドレンズ周囲の遮蔽パターンにより光を
遮断または通過させることができる。シャッタ１０２に
より４つの画像画素を単一のセンサ素子上に導くことが
できるので、光学サンプリングレートを増大させること
ができる。よって、センサアレイ自体の画素数を多くす
る方法により光学サンプリングレートを高めるのに比べ
て、センサアレイの大型化を防ぐことができる。また、
高価で複雑なレンズ光学系を用いずに同様に目的を達成
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、複写機、
ファクシミリ装置、コンピュータ用のイメージスキャナ
などの画像走査装置に関し、特に、光導波路を用いた光
学サンプリングレートの増大に関する。
ファクシミリ装置、コンピュータ用のイメージスキャナ
などの画像走査装置に関し、特に、光導波路を用いた光
学サンプリングレートの増大に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像走査装置は、文書または写真の可視
画像あるいは透明媒体の画像を、コンピュータによる複
写、記憶、または処理に適した電子形式に変換する。画
像走査装置は、独立した装置でもよく、あるいは画像走
査装置は、複写機の一部、ファクシミリ装置の一部、ま
たは多目的装置の一部でもよい。一般に、反射式画像走
査装置は制御される光源を有し、文書の表面で反射した
光は、光学系を介して、光電素子アレイに入射する。光
電素子は、受けた光の強さを電子信号に変換する。透過
型画像走査装置は、たとえばポジ写真スライドなどの透
明画像を通った光を、光学系を介して、光電素子アレイ
に入射させる。便宜上、以下の説明では、「文書」のス
キャンについて言及するが、本発明は、不透明の文書、
透明フィルム、または撮像装置によって無限遠に焦点を
合わせたシーン等の、走査される任意の画像に等しく適
用することができる。
画像あるいは透明媒体の画像を、コンピュータによる複
写、記憶、または処理に適した電子形式に変換する。画
像走査装置は、独立した装置でもよく、あるいは画像走
査装置は、複写機の一部、ファクシミリ装置の一部、ま
たは多目的装置の一部でもよい。一般に、反射式画像走
査装置は制御される光源を有し、文書の表面で反射した
光は、光学系を介して、光電素子アレイに入射する。光
電素子は、受けた光の強さを電子信号に変換する。透過
型画像走査装置は、たとえばポジ写真スライドなどの透
明画像を通った光を、光学系を介して、光電素子アレイ
に入射させる。便宜上、以下の説明では、「文書」のス
キャンについて言及するが、本発明は、不透明の文書、
透明フィルム、または撮像装置によって無限遠に焦点を
合わせたシーン等の、走査される任意の画像に等しく適
用することができる。
【０００３】センサアレイは、一次元でも二次元でもよ
い。便宜上、以下の説明では、文書画像上の線（以下走
査ラインと呼ぶ）を一次元センサアレイ上に結像する光
学系を使用するが、本発明は二次元センサアレイにも等
しく適用することができる。
い。便宜上、以下の説明では、文書画像上の線（以下走
査ラインと呼ぶ）を一次元センサアレイ上に結像する光
学系を使用するが、本発明は二次元センサアレイにも等
しく適用することができる。
【０００４】絵素（画素）は、走査する画像の領域、光
センサアレイ上の領域、または画像を表す複数データの
一組として定義することができる。文書スキャナと透過
型フィルムスキャナの場合、画素は、一般に、走査する
文書の表面の領域として定義される。たとえば、文書ス
キャナと透過型フィルムスキャナの場合、共通の仕様
は、走査する文書の表面で測定される「１インチ（また
はｍｍ）当たりの画素」である。光センサアレイは、一
般に、数千個の個別の光電素子を有する。個々の光電素
子（あるいは、カラーにおいては一組の光電素子）は、
スキャナの光学素子と結合して、走査する文書上の有効
範囲から光の強さを測定し、それにより、走査する文書
上の１つの画素を定義する。光学サンプリングレート
は、１つの走査ラインから光学的に捕捉したサンプルを
走査ラインの長さで割った数である。この数は、「解像
度」と呼ばれることがあるが、解像度のより正確な定義
は、細部を解像する光学素子の変調伝達関数や、様々な
雑音因子を含む多くの要素があるスキャナの能力であ
る。
センサアレイ上の領域、または画像を表す複数データの
一組として定義することができる。文書スキャナと透過
型フィルムスキャナの場合、画素は、一般に、走査する
文書の表面の領域として定義される。たとえば、文書ス
キャナと透過型フィルムスキャナの場合、共通の仕様
は、走査する文書の表面で測定される「１インチ（また
はｍｍ）当たりの画素」である。光センサアレイは、一
般に、数千個の個別の光電素子を有する。個々の光電素
子（あるいは、カラーにおいては一組の光電素子）は、
スキャナの光学素子と結合して、走査する文書上の有効
範囲から光の強さを測定し、それにより、走査する文書
上の１つの画素を定義する。光学サンプリングレート
は、１つの走査ラインから光学的に捕捉したサンプルを
走査ラインの長さで割った数である。この数は、「解像
度」と呼ばれることがあるが、解像度のより正確な定義
は、細部を解像する光学素子の変調伝達関数や、様々な
雑音因子を含む多くの要素があるスキャナの能力であ
る。
【０００５】一般に、白黒または中間調の場合には、走
査する文書上の１つの画素と、１つのセンサ素子と、１
つの数値的な強度測定値との間には１対１の対応があ
る。一般に、カラーの場合は、原画像上の１つの画素の
色をすべて検出するために少なくとも３つのセンサ素子
を必要とし、原画像の１つの画素の色をすべて表すため
には、少なくとも３つの数値的な強度値を必要とする。
査する文書上の１つの画素と、１つのセンサ素子と、１
つの数値的な強度測定値との間には１対１の対応があ
る。一般に、カラーの場合は、原画像上の１つの画素の
色をすべて検出するために少なくとも３つのセンサ素子
を必要とし、原画像の１つの画素の色をすべて表すため
には、少なくとも３つの数値的な強度値を必要とする。
【０００６】画像走査装置には、一般に、２つのタイプ
のセンサアレイが使用されている。第１のタイプでは、
一次元センサアレイの長さが、スキャンする画像の一次
元の走査ラインと同じ長さである。このようなセンサア
レイは、接触型イメージセンサ（ＣＩＳ：Contact Imag
ing Sensor）と呼ばれ、比較的高価な縮小光学素子を必
要としない（光導波路やその他の焦点調整装置が必要な
ことはあるが）という１つの利点がある。しかしなが
ら、そのサイズが比較的大きいために、一般にアレイ全
体がより小さいアレイ組立からなっている。多数の小さ
なアレイを正確に組み立てるにはコストがかかる。
のセンサアレイが使用されている。第１のタイプでは、
一次元センサアレイの長さが、スキャンする画像の一次
元の走査ラインと同じ長さである。このようなセンサア
レイは、接触型イメージセンサ（ＣＩＳ：Contact Imag
ing Sensor）と呼ばれ、比較的高価な縮小光学素子を必
要としない（光導波路やその他の焦点調整装置が必要な
ことはあるが）という１つの利点がある。しかしなが
ら、そのサイズが比較的大きいために、一般にアレイ全
体がより小さいアレイ組立からなっている。多数の小さ
なアレイを正確に組み立てるにはコストがかかる。
【０００７】一般に使用されるセンサアレイの第２のタ
イプでは、一次元センサアレイの長さが、スキャンする
画像上の一次元の走査ラインの長さよりもかなり短い。
そのような小さいセンサアレイは、光学系が文書画像上
の線（走査ライン）をセンサアレイに焦点を合わせる必
要がある。たとえば、ケー・ダグラス・ゲネッテン（K.
Douglas Gennetten）とマイケル・ジェイ・スタインル
（Michael J. Steinle）による論文「Designing a Scan
ner with Color Vision」、Hewlett-Packard Journal、
August,1993、pp52〜58を参照されたい。レンズ主体の
光学系を使用する場合は、光学素子の収差の低減や変調
伝達関数におけるその他の改善を必要とするため、一般
に、解像度を高めると光学系システムのコストが高くな
る。
イプでは、一次元センサアレイの長さが、スキャンする
画像上の一次元の走査ラインの長さよりもかなり短い。
そのような小さいセンサアレイは、光学系が文書画像上
の線（走査ライン）をセンサアレイに焦点を合わせる必
要がある。たとえば、ケー・ダグラス・ゲネッテン（K.
Douglas Gennetten）とマイケル・ジェイ・スタインル
（Michael J. Steinle）による論文「Designing a Scan
ner with Color Vision」、Hewlett-Packard Journal、
August,1993、pp52〜58を参照されたい。レンズ主体の
光学系を使用する場合は、光学素子の収差の低減や変調
伝達関数におけるその他の改善を必要とするため、一般
に、解像度を高めると光学系システムのコストが高くな
る。
【０００８】第２のタイプのセンサアレイには、電荷結
合素子（ＣＣＤ）がしばしば使用される。一般に、ＣＣ
Ｄアレイは、多数のアレイを組み立てる費用をかけない
ために単一の集積回路からなる。光学サンプリングレー
トを高めるには、１走査ライン当たりの画素を多くし、
したがって、１走査ライン当たりのＣＣＤ素子の数を多
くする必要がある。一般にＣＣＤ素子の数を多くする
と、回路全体の面積が大きくなり、アレイが長くなり、
したがってコストが高くなる。アレイ全体の面積と長さ
を小さくする一つの手法は、個々の光電素子のサイズを
小さくすることである。一般に、個々の光電素子のサイ
ズに関係なく、それぞれの光電素子は、光学系を介し
て、走査する画像上の一定画素領域からの光を受ける。
すなわち、光電素子が受ける光の総量は、スキャンする
画像上の画素のサイズによって決定され、理想的には、
光電素子のサイズに依存しない。したがって、感度を考
慮しなければ、光電素子の最小サイズは、一般に、集積
回路の製造技術または光学系（たとえば、基本的な回折
範囲）によって決定される。カラースキャナ用の典型的
なＣＣＤアレイは、既に事実上最小サイズに近いアクテ
ィブ領域を有する。したがって、線形アレイの場合は、
光学サンプリングレートを高めるようとすると、アレイ
全体の長さがどうしても長くなってしまう。たとえば、
線形画像走査装置用の典型的なＣＣＤ素子は、約７μｍ
×７μｍの大きさである。幅が８．５インチ（２１６ｍ
ｍ）で光学サンプリングレートが１２００画素／インチ
（４７画素／ｍｍ）の文書は、１列当たり１０，２００
個の光センサを必要とする。各素子の幅が７μｍの場
合、それぞれの線形アレイの長さは、センサ素子だけで
少なくとも７１ｍｍの長さでなければならない。典型的
なアレイの配置である場合、他の電子回路のために長さ
を追加する必要がある。一般に使用されている直径５イ
ンチ（１２７ｍｍ）のシリコンウェハの場合、各シリコ
ンウェハ上に１つのセンサアセンブリだけしか製造でき
ない可能性がある。これは、センサアレイの費用を大幅
に高めてしまう。これに対して、ＣＩＳモジュールの場
合では、組み立てるための追加のコストで、多数のセン
サアレイを組み立てて、全体を大きなセンサにすること
ができる。
合素子（ＣＣＤ）がしばしば使用される。一般に、ＣＣ
Ｄアレイは、多数のアレイを組み立てる費用をかけない
ために単一の集積回路からなる。光学サンプリングレー
トを高めるには、１走査ライン当たりの画素を多くし、
したがって、１走査ライン当たりのＣＣＤ素子の数を多
くする必要がある。一般にＣＣＤ素子の数を多くする
と、回路全体の面積が大きくなり、アレイが長くなり、
したがってコストが高くなる。アレイ全体の面積と長さ
を小さくする一つの手法は、個々の光電素子のサイズを
小さくすることである。一般に、個々の光電素子のサイ
ズに関係なく、それぞれの光電素子は、光学系を介し
て、走査する画像上の一定画素領域からの光を受ける。
すなわち、光電素子が受ける光の総量は、スキャンする
画像上の画素のサイズによって決定され、理想的には、
光電素子のサイズに依存しない。したがって、感度を考
慮しなければ、光電素子の最小サイズは、一般に、集積
回路の製造技術または光学系（たとえば、基本的な回折
範囲）によって決定される。カラースキャナ用の典型的
なＣＣＤアレイは、既に事実上最小サイズに近いアクテ
ィブ領域を有する。したがって、線形アレイの場合は、
光学サンプリングレートを高めるようとすると、アレイ
全体の長さがどうしても長くなってしまう。たとえば、
線形画像走査装置用の典型的なＣＣＤ素子は、約７μｍ
×７μｍの大きさである。幅が８．５インチ（２１６ｍ
ｍ）で光学サンプリングレートが１２００画素／インチ
（４７画素／ｍｍ）の文書は、１列当たり１０，２００
個の光センサを必要とする。各素子の幅が７μｍの場
合、それぞれの線形アレイの長さは、センサ素子だけで
少なくとも７１ｍｍの長さでなければならない。典型的
なアレイの配置である場合、他の電子回路のために長さ
を追加する必要がある。一般に使用されている直径５イ
ンチ（１２７ｍｍ）のシリコンウェハの場合、各シリコ
ンウェハ上に１つのセンサアセンブリだけしか製造でき
ない可能性がある。これは、センサアレイの費用を大幅
に高めてしまう。これに対して、ＣＩＳモジュールの場
合では、組み立てるための追加のコストで、多数のセン
サアレイを組み立てて、全体を大きなセンサにすること
ができる。
【０００９】上述のように、画像走査装置においては、
センサアレイの費用を増大させることなく、かつ高価な
レンズ主体の光学素子を必要とすることがなく、走査を
行う際の光学サンプリングレートを高める必要がある。
センサアレイの費用を増大させることなく、かつ高価な
レンズ主体の光学素子を必要とすることがなく、走査を
行う際の光学サンプリングレートを高める必要がある。
【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、光センサアレイのコストを増大させることなく、光
学サンプリングレートを高めることが可能な画像走査装
置を提供することを目的とする。
で、光センサアレイのコストを増大させることなく、光
学サンプリングレートを高めることが可能な画像走査装
置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の種々の実施形態
に係るスキャナは、走査する文書上の多数の画素からの
光を各センサ素子に結像する。複数のセンサ素子と文書
上の１つの画素との間には、１対１または多数対１の関
係があるのではなく、文書上の複数の画素と１つのセン
サ素子の間に多数対１の関係がある。様々な実施形態に
おいて、スキャンする文書上の多数の画素からの光を単
一の光センサ素子に導くために、光導波路が使用され
る。各センサ素子は、文書上の多くの画素からの光を１
度に１つ測定する。すなわち、光導波路は、センサアレ
イよりも高い光学サンプリングレートを有する。単一の
センサ素子に投影するために、１度に１つの原画像の画
素を選択する様々な方法を示す。たとえば、４つの画像
画素を単一のセンサ素子上に導く場合は、画像画素をす
べて得るためには４回の別々の走査が必要である。次
に、４回の走査によるデータを組合わせて、１つの走査
画像全体のデータが形成される。得られる画像は、セン
サアレイの光学サンプリングレートによる通常データの
４倍の正確な非補間画素データを有する。この方法は、
走査する画像のＮ個の画素をＭ個のセンサ素子に導くよ
うに総合することができる。１組の低解像度画像から１
つの画像を再構成するために開発された超高解像度画像
解析技術を利用して、回折限界の高解像度画像を提供す
ることができる。また、説明したような光導波路は、よ
り低解像度画像の走査回数を少なくすることもできる。
に係るスキャナは、走査する文書上の多数の画素からの
光を各センサ素子に結像する。複数のセンサ素子と文書
上の１つの画素との間には、１対１または多数対１の関
係があるのではなく、文書上の複数の画素と１つのセン
サ素子の間に多数対１の関係がある。様々な実施形態に
おいて、スキャンする文書上の多数の画素からの光を単
一の光センサ素子に導くために、光導波路が使用され
る。各センサ素子は、文書上の多くの画素からの光を１
度に１つ測定する。すなわち、光導波路は、センサアレ
イよりも高い光学サンプリングレートを有する。単一の
センサ素子に投影するために、１度に１つの原画像の画
素を選択する様々な方法を示す。たとえば、４つの画像
画素を単一のセンサ素子上に導く場合は、画像画素をす
べて得るためには４回の別々の走査が必要である。次
に、４回の走査によるデータを組合わせて、１つの走査
画像全体のデータが形成される。得られる画像は、セン
サアレイの光学サンプリングレートによる通常データの
４倍の正確な非補間画素データを有する。この方法は、
走査する画像のＮ個の画素をＭ個のセンサ素子に導くよ
うに総合することができる。１組の低解像度画像から１
つの画像を再構成するために開発された超高解像度画像
解析技術を利用して、回折限界の高解像度画像を提供す
ることができる。また、説明したような光導波路は、よ
り低解像度画像の走査回数を少なくすることもできる。
【００１２】第１の具体例として、黒領域と白領域のパ
ターンを有する回転ロッドレンズを使用して、光導波路
アレイ素子を遮蔽／遮蔽解除する。また、第２の具体例
として、光導波路アレイ素子上に薄いマスクが移動した
り、電子制御可能な透明領域と不透明領域を有する表示
アレイ技術（たとえば、液晶アレイ）を用いて、光導波
路アレイ素子を遮蔽／遮蔽解除する。
ターンを有する回転ロッドレンズを使用して、光導波路
アレイ素子を遮蔽／遮蔽解除する。また、第２の具体例
として、光導波路アレイ素子上に薄いマスクが移動した
り、電子制御可能な透明領域と不透明領域を有する表示
アレイ技術（たとえば、液晶アレイ）を用いて、光導波
路アレイ素子を遮蔽／遮蔽解除する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による光導波路を
含む画像走査装置を示す。透明なプラテン１００が、走
査する文書(document)を支持する。シャッタ１０２は、
光導波路１０４内の個々の光経路への光を遮断または通
過させる。シャッタ１０２については、後で詳細に説明
する。光導波路１０４は、走査する文書からの光を光セ
ンサアレイ１０６上に導く。適切な光導波路の作成方法
の例は、ノリオ タカト（Norio Takato）らによる論文
「Tapered fiber-optic sheet formation and its imag
e-guiding properties」Applied Optics、Vol.20、N0.
8、pp1397〜1402 (1981）を参照されたい。図１では、
光センサアレイ１０６は、プラテン１００の幅よりも短
い長さを有する。本発明は、ＣＩＳアレイにも等しく適
用可能であるが、特により小型の低コストのセンサアレ
イと共に用いられるときに有利である。図１において、
シャッタ１０２は、走査する文書と光導波路の間に位置
するように示されている。また、シャッタ１０２は、光
導波路１０４と光センサアレイ１０６の間に位置しても
よい。しかしながら、図１に示したように光センサアレ
イ１０６が比較的小さいとすると、製造上と位置合わせ
上の理由で、文書と光導波路１０４の間に比較的大きな
シャッタを実装する方が容易な場合がである。
含む画像走査装置を示す。透明なプラテン１００が、走
査する文書(document)を支持する。シャッタ１０２は、
光導波路１０４内の個々の光経路への光を遮断または通
過させる。シャッタ１０２については、後で詳細に説明
する。光導波路１０４は、走査する文書からの光を光セ
ンサアレイ１０６上に導く。適切な光導波路の作成方法
の例は、ノリオ タカト（Norio Takato）らによる論文
「Tapered fiber-optic sheet formation and its imag
e-guiding properties」Applied Optics、Vol.20、N0.
8、pp1397〜1402 (1981）を参照されたい。図１では、
光センサアレイ１０６は、プラテン１００の幅よりも短
い長さを有する。本発明は、ＣＩＳアレイにも等しく適
用可能であるが、特により小型の低コストのセンサアレ
イと共に用いられるときに有利である。図１において、
シャッタ１０２は、走査する文書と光導波路の間に位置
するように示されている。また、シャッタ１０２は、光
導波路１０４と光センサアレイ１０６の間に位置しても
よい。しかしながら、図１に示したように光センサアレ
イ１０６が比較的小さいとすると、製造上と位置合わせ
上の理由で、文書と光導波路１０４の間に比較的大きな
シャッタを実装する方が容易な場合がである。
【００１４】図２（Ａ）は、光導波路１０４内の２つの
光経路を光センサアレイ１０６（図２（Ｃ））のうちの
１つのセンサ素子上に導く光導波路１０４の第１の例を
示す。図２（Ａ）の光導波路１０４の光経路Ｎは、図２
（Ｃ）の光センサアレイ１０６内のセンサ素子Ｎ−ＭＯ
Ｄ２上に導かれる。図２（Ｂ）は、光導波路１０４内の
４つの光経路を光センサアレイ１０６（図２（Ｃ））の
うちの１つのセンサ素子上に導く光導波路１０４の第２
の例を示す。図２（Ｂ）の光導波路１０４の経路Ｎは、
図２（Ｃ）の光センサアレイ１０６のセンサ素子Ｎ−Ｍ
ＯＤ４上に導かれる。任意の１つのセンサ素子に関して
光学サンプリングレートが最も高い場合において、走査
する文書と光導波路１０４の間にシャッタが配置された
場合は、センサ素子に導かれる光導波路内の光経路のう
ちの最大１つが文書から反射した光を受ける。光学サン
プリングレートが最も高い場合、シャッタ１０２は、各
センサ素子が、センサ素子に導かれる光導波路内の光経
路のうちの最大１つから確実に光を受けるようにする。
後でより詳細に説明するように、１つのセンサ素子が、
センサ素子に導かれる光導波路１０４内の光経路のうち
の複数からの光を受けるように光を導くことによって、
より低いサンプリングレートとより高い走査速度を得る
ことができる。
光経路を光センサアレイ１０６（図２（Ｃ））のうちの
１つのセンサ素子上に導く光導波路１０４の第１の例を
示す。図２（Ａ）の光導波路１０４の光経路Ｎは、図２
（Ｃ）の光センサアレイ１０６内のセンサ素子Ｎ−ＭＯ
Ｄ２上に導かれる。図２（Ｂ）は、光導波路１０４内の
４つの光経路を光センサアレイ１０６（図２（Ｃ））の
うちの１つのセンサ素子上に導く光導波路１０４の第２
の例を示す。図２（Ｂ）の光導波路１０４の経路Ｎは、
図２（Ｃ）の光センサアレイ１０６のセンサ素子Ｎ−Ｍ
ＯＤ４上に導かれる。任意の１つのセンサ素子に関して
光学サンプリングレートが最も高い場合において、走査
する文書と光導波路１０４の間にシャッタが配置された
場合は、センサ素子に導かれる光導波路内の光経路のう
ちの最大１つが文書から反射した光を受ける。光学サン
プリングレートが最も高い場合、シャッタ１０２は、各
センサ素子が、センサ素子に導かれる光導波路内の光経
路のうちの最大１つから確実に光を受けるようにする。
後でより詳細に説明するように、１つのセンサ素子が、
センサ素子に導かれる光導波路１０４内の光経路のうち
の複数からの光を受けるように光を導くことによって、
より低いサンプリングレートとより高い走査速度を得る
ことができる。
【００１５】図３において、シャッタ１０２の一例とし
て、透明と不透明の適当なパターンを有する円筒状のロ
ッドレンズを示す。ロッドレンズは、レンズを回転させ
るだけで、光導波路１０４内の様々な光経路を端から端
まで循環する事ができる。ロッドレンズは、モータ（図
示せず）などの従来の回転装置により、ロッド長さ方向
を軸とする中心軸のまわりに回転される。
て、透明と不透明の適当なパターンを有する円筒状のロ
ッドレンズを示す。ロッドレンズは、レンズを回転させ
るだけで、光導波路１０４内の様々な光経路を端から端
まで循環する事ができる。ロッドレンズは、モータ（図
示せず）などの従来の回転装置により、ロッド長さ方向
を軸とする中心軸のまわりに回転される。
【００１６】図４（Ａ）において、ロッドレンズと図２
（Ａ）に示したような１列光導波路を示す。また、図４
（Ｂ）において、ロッドレンズと図２（Ｂ）に示したよ
うな２列光導波路を示す。
（Ａ）に示したような１列光導波路を示す。また、図４
（Ｂ）において、ロッドレンズと図２（Ｂ）に示したよ
うな２列光導波路を示す。
【００１７】図５には、「バーバー・ポール（barber p
ole）」のような不透明な螺旋状ストライプの模様があ
るロッドレンズを示す。図２（Ａ）と図４（Ａ）に示し
た１列光導波路１０４の上に位置決めされた図５のロッ
ドレンズを検討する。ロッドレンズがその長さ方向の軸
のまわりに回転するとき、不透明な螺旋状ストライプ
は、光導波路１０４の光経路を交互に覆う。たとえば、
不透明な螺旋状ストライプは、図２（Ａ）の経路１を覆
い、次に、図２（Ａ）の経路０を覆い、ロッドレンズが
回転する限りこれを繰り返す。図２（Ａ）に示したよう
に経路が正方形または長方形の場合は、その被覆範囲は
正確ではない。たとえば、経路１が完全に覆われ経路０
が完全に露出される位置は絶対にあり得ないが、このシ
ャッタ効果は、この例における目的には十分である。ま
た、光導波路１０４内の光経路の入口は、ロッドレンズ
の不透明ストライプの角度と合った辺で形成された平行
四辺形にしてもよい。
ole）」のような不透明な螺旋状ストライプの模様があ
るロッドレンズを示す。図２（Ａ）と図４（Ａ）に示し
た１列光導波路１０４の上に位置決めされた図５のロッ
ドレンズを検討する。ロッドレンズがその長さ方向の軸
のまわりに回転するとき、不透明な螺旋状ストライプ
は、光導波路１０４の光経路を交互に覆う。たとえば、
不透明な螺旋状ストライプは、図２（Ａ）の経路１を覆
い、次に、図２（Ａ）の経路０を覆い、ロッドレンズが
回転する限りこれを繰り返す。図２（Ａ）に示したよう
に経路が正方形または長方形の場合は、その被覆範囲は
正確ではない。たとえば、経路１が完全に覆われ経路０
が完全に露出される位置は絶対にあり得ないが、このシ
ャッタ効果は、この例における目的には十分である。ま
た、光導波路１０４内の光経路の入口は、ロッドレンズ
の不透明ストライプの角度と合った辺で形成された平行
四辺形にしてもよい。
【００１８】図６は、ロッドレンズの表面に付けられた
代替パターン例の一部を示し、図２（Ｂ）と図４（Ｂ）
に示したような２列光導波路１０４に使用するのに適し
たパターンの一例である。図のパターンは、ロッドレン
ズの円周を取り巻いている。以下の説明では、光センサ
素子のうちの４つだけについて考察するが、ロッドレン
ズのパターンは、光導波路の長さ方向である４つの光導
波路１０４の光経路の各組に関して繰り返す。ロッドレ
ンズが、図６において０°で示された線が、図２（Ｂ）
の光経路０と２の間の境界と位置が合った場合、光経路
２だけが、走査する文書からの光を受ける。これを図７
（Ａ）に示す。ロッドが、図５に４５°と示された線が
図２（Ｂ）の光経路０と２の間の境界と位置が合うよう
に４５°回転された場合は、経路０だけが光を受ける。
同様に、ロッドレンズがさらに４５°回転された場合
は、光経路３だけが光を受け取り、ロッドがさらに４５
°回転された場合は、光経路１だけが光を受ける。この
パターンは、１８０°回転するごとに繰り返す。
代替パターン例の一部を示し、図２（Ｂ）と図４（Ｂ）
に示したような２列光導波路１０４に使用するのに適し
たパターンの一例である。図のパターンは、ロッドレン
ズの円周を取り巻いている。以下の説明では、光センサ
素子のうちの４つだけについて考察するが、ロッドレン
ズのパターンは、光導波路の長さ方向である４つの光導
波路１０４の光経路の各組に関して繰り返す。ロッドレ
ンズが、図６において０°で示された線が、図２（Ｂ）
の光経路０と２の間の境界と位置が合った場合、光経路
２だけが、走査する文書からの光を受ける。これを図７
（Ａ）に示す。ロッドが、図５に４５°と示された線が
図２（Ｂ）の光経路０と２の間の境界と位置が合うよう
に４５°回転された場合は、経路０だけが光を受ける。
同様に、ロッドレンズがさらに４５°回転された場合
は、光経路３だけが光を受け取り、ロッドがさらに４５
°回転された場合は、光経路１だけが光を受ける。この
パターンは、１８０°回転するごとに繰り返す。
【００１９】図７（Ａ）は、光導波路１０４の光経路０
および２と共に図６のパターンを有するロッドレンズの
断面図であり、ロッドレンズは、光経路２だけが光を受
けるように０°にある。ロッドレンズが、図７（Ａ）に
矢線で示した方向に４５°だけ回転すると、経路０が光
を受ける。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）と同じようなロッ
ドレンズの断面端面図であるが、光導波路１０４の経路
１および３を示す。図７（Ｂ）に示したように、ロッド
レンズが矢線で示した方向に９０°回転すると、光経路
３が光を受ける。
および２と共に図６のパターンを有するロッドレンズの
断面図であり、ロッドレンズは、光経路２だけが光を受
けるように０°にある。ロッドレンズが、図７（Ａ）に
矢線で示した方向に４５°だけ回転すると、経路０が光
を受ける。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）と同じようなロッ
ドレンズの断面端面図であるが、光導波路１０４の経路
１および３を示す。図７（Ｂ）に示したように、ロッド
レンズが矢線で示した方向に９０°回転すると、光経路
３が光を受ける。
【００２０】また、もう一例として、シャッタ１０２
を、たとえば光導波路を電子的に開閉するための透明領
域と不透明領域を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）な
どの表示装置によって実現することができる。また、代
替例として、透明領域と不透明領域を有する平板を前後
に移動して、光導波路内への光を選択的に制御すること
ができる。特に、図６に示したパターンは、開口部また
は透明部分を備えた平板として実現することもでき、該
平板を一次元で移動してシャッタとして働くようにする
ことができる。平板は、たとえば圧電アクチュエータ、
ボイスコイル、リニアステップモータを含む一次元方向
に平行移動させるための周知の機構によって、あるいは
回転アクチュエータによる周知の回転変換によって（周
知の回転変換については示していない）作動させること
ができる。
を、たとえば光導波路を電子的に開閉するための透明領
域と不透明領域を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）な
どの表示装置によって実現することができる。また、代
替例として、透明領域と不透明領域を有する平板を前後
に移動して、光導波路内への光を選択的に制御すること
ができる。特に、図６に示したパターンは、開口部また
は透明部分を備えた平板として実現することもでき、該
平板を一次元で移動してシャッタとして働くようにする
ことができる。平板は、たとえば圧電アクチュエータ、
ボイスコイル、リニアステップモータを含む一次元方向
に平行移動させるための周知の機構によって、あるいは
回転アクチュエータによる周知の回転変換によって（周
知の回転変換については示していない）作動させること
ができる。
【００２１】センサ素子からの信号は、アナログ−ディ
ジタル変換器によってデジタルデータに変換される。各
センサ素子が１度に１つの画素からの光を感知するた
め、走査画像を完成させるためには、複数の中間走査画
像からのデータを組立て直さなければならない。たとえ
ば、図２（Ａ）のような１列光導波路の場合は、２つ中
間走査によるデータを列ごとに交互配置するだけで、完
全な走査画像を提供することができる。すなわち、各列
ごとに、光導波路光経路１に対応するデータ（ひとつの
走査からの）を、光導波路光経路０および２に対応する
データ（別の走査からの）の間に挿入することができ
る。同様に、図２（Ｂ）のような２列光導波路の場合
は、４つの中間走査からのデータを１度に２列に交互配
置して１つの完全な走査画像にすることができる。
ジタル変換器によってデジタルデータに変換される。各
センサ素子が１度に１つの画素からの光を感知するた
め、走査画像を完成させるためには、複数の中間走査画
像からのデータを組立て直さなければならない。たとえ
ば、図２（Ａ）のような１列光導波路の場合は、２つ中
間走査によるデータを列ごとに交互配置するだけで、完
全な走査画像を提供することができる。すなわち、各列
ごとに、光導波路光経路１に対応するデータ（ひとつの
走査からの）を、光導波路光経路０および２に対応する
データ（別の走査からの）の間に挿入することができ
る。同様に、図２（Ｂ）のような２列光導波路の場合
は、４つの中間走査からのデータを１度に２列に交互配
置して１つの完全な走査画像にすることができる。
【００２２】場合によっては、所望の単一の画像が、最
も高い光学サンプリングレートよりも低いサンプリング
レートを有することもある。たとえば、画像走査装置
は、カラー調整を可能にしかつ走査する領域の選択を可
能にするために、低いサンプリングレートのプレビュー
スキャンを実行することがある。さらに、高解像度のカ
ラー画像は多くのメモリを必要とし、画像解析は、長い
時間を必要とすることがある。したがって、オペレータ
は、より低いサンプリングレートを選択して、メモリお
よび／または処理時間を削減することができる。最後
に、いくつかの走査構成において、サンプリングレート
を低くすると走査時間を短縮することができる。走査時
間は、特定のＳ／Ｎ比を得るのに必要な１画素当たりの
露光時間によって制限することができる。たとえば、隣
り合ったＣＣＤ素子の電荷を結合させて高速であるが、
低いサンプリングレートの走査を可能にする米国特許第
５，４６１，４９１号（Degi）を参照されたい。本発明
の光導波路は、それとは異なる手法を可能にする。本発
明の光導波路により、ひくつかのより低いサンプリング
レートで、単一のセンサ素子が、光導波路内の複数の光
経路から光を受け、また必要な露光時間を短縮し、それ
により走査時間を短縮することができる。たとえば、図
２（Ｂ）のような光導波路を再び検討されたい。最高の
光学サンプリングレートが１，２００画素／インチ（４
７画素／ｍｍ）であると想定する。すなわち、各センサ
素子が、センサ素子上に向けられた光導波路内の光経路
の１つだけから光を受ける場合、光学サンプリングレー
トは、１，２００画素／インチ（４７画素／ｍｍ）であ
る。しかしながら、光導波路内の４つの光経路がセンサ
素子に導かれるようにシャッタが光経路をすべて露出す
る場合は、センサ素子は４倍もの光を受け取り、露光時
間を４分の１に短縮することができる。得られた画像の
光学サンプリングレートは、２分の１（６００画素／イ
ンチ（２４画素／ｍｍ））に低下するが、スキャン速度
は４倍になる（露光時間が走査時間を制限すると仮定す
る）。
も高い光学サンプリングレートよりも低いサンプリング
レートを有することもある。たとえば、画像走査装置
は、カラー調整を可能にしかつ走査する領域の選択を可
能にするために、低いサンプリングレートのプレビュー
スキャンを実行することがある。さらに、高解像度のカ
ラー画像は多くのメモリを必要とし、画像解析は、長い
時間を必要とすることがある。したがって、オペレータ
は、より低いサンプリングレートを選択して、メモリお
よび／または処理時間を削減することができる。最後
に、いくつかの走査構成において、サンプリングレート
を低くすると走査時間を短縮することができる。走査時
間は、特定のＳ／Ｎ比を得るのに必要な１画素当たりの
露光時間によって制限することができる。たとえば、隣
り合ったＣＣＤ素子の電荷を結合させて高速であるが、
低いサンプリングレートの走査を可能にする米国特許第
５，４６１，４９１号（Degi）を参照されたい。本発明
の光導波路は、それとは異なる手法を可能にする。本発
明の光導波路により、ひくつかのより低いサンプリング
レートで、単一のセンサ素子が、光導波路内の複数の光
経路から光を受け、また必要な露光時間を短縮し、それ
により走査時間を短縮することができる。たとえば、図
２（Ｂ）のような光導波路を再び検討されたい。最高の
光学サンプリングレートが１，２００画素／インチ（４
７画素／ｍｍ）であると想定する。すなわち、各センサ
素子が、センサ素子上に向けられた光導波路内の光経路
の１つだけから光を受ける場合、光学サンプリングレー
トは、１，２００画素／インチ（４７画素／ｍｍ）であ
る。しかしながら、光導波路内の４つの光経路がセンサ
素子に導かれるようにシャッタが光経路をすべて露出す
る場合は、センサ素子は４倍もの光を受け取り、露光時
間を４分の１に短縮することができる。得られた画像の
光学サンプリングレートは、２分の１（６００画素／イ
ンチ（２４画素／ｍｍ））に低下するが、スキャン速度
は４倍になる（露光時間が走査時間を制限すると仮定す
る）。
【００２３】前述のように、最も高い光学サンプリング
レートが必要な場合は、画素データを交互配置するだけ
でもよい。しかしながら、画像走査装置のオペレータ
は、最も高い光学サンプリングレートのあまり完全でな
い部分を必要とすることがある。たとえば、プリンタの
解像度によって決定されたサンプリングレートで文書の
枠内に適合するように、画像を拡大縮小しなければなら
ないことがある。その結果、所望のサンプリングレート
は、任意の数でもよい。一般に、画像走査装置は、最も
高い光学サンプリングレートで単一走査ラインのサンプ
ルを読み取り、中間の補間したサンプルを計算し、補間
したサンプルを再度サンプリングすることによって所望
のサンプリングレートを得る。たとえば、画像走査装置
は、１，２００画素／インチ（４７画素／ｍｍ）の光学
サンプリングレートを有し、４，８００画素／インチ
（１８８画素／ｍｍ）に補間し、４，８００画素／イン
チ（１８８画素／ｍｍ）をサンプリングして９３８画素
／インチ（３７画素／ｍｍ）（９３８画素は任意の例）
を提供することができる。移動式のリニアセンサアレイ
を有するスキャナの場合は、補間と再サンプリングによ
り、走査ラインに沿った任意の解像度を提供することが
でき、走査方向の解像度はリニアセンサアレイの変換速
度によって制御される。しかしながら、図２（Ｂ）のよ
うな複数列光導波路の場合は、隣り合った列の組の間隔
が光導波路によって固定される。したがって、複数列光
導波路の場合は、二次元情報を利用すればより良い画像
を得ることができる。すなわち、Ｍ×Ｎ画素／インチを
有する二次元画像を再サンプリングして、Ｋ×Ｌ画素／
インチを有する画像を提供することができる。ディジタ
ル画像を一組の画素座標から別の一組の画素座標に変換
するプロセスを、幾何学的画像再サンプリングと呼ぶ。
この幾何学的画像再サンプリングを計算する１つの方法
は、４つの最も近く隣り合ったセンサ値の大きさを使用
する双一次補間である。たとえば、クリストファ Ｄ．
ワトキンス(Christopher D. Watkins)らによる「Modern
Image Processing: Warping, Morphing, and Classica
l Techniques」、(Cambridge, MA, Academic Press, l9
93)、pp.99〜102を参照されたい。
レートが必要な場合は、画素データを交互配置するだけ
でもよい。しかしながら、画像走査装置のオペレータ
は、最も高い光学サンプリングレートのあまり完全でな
い部分を必要とすることがある。たとえば、プリンタの
解像度によって決定されたサンプリングレートで文書の
枠内に適合するように、画像を拡大縮小しなければなら
ないことがある。その結果、所望のサンプリングレート
は、任意の数でもよい。一般に、画像走査装置は、最も
高い光学サンプリングレートで単一走査ラインのサンプ
ルを読み取り、中間の補間したサンプルを計算し、補間
したサンプルを再度サンプリングすることによって所望
のサンプリングレートを得る。たとえば、画像走査装置
は、１，２００画素／インチ（４７画素／ｍｍ）の光学
サンプリングレートを有し、４，８００画素／インチ
（１８８画素／ｍｍ）に補間し、４，８００画素／イン
チ（１８８画素／ｍｍ）をサンプリングして９３８画素
／インチ（３７画素／ｍｍ）（９３８画素は任意の例）
を提供することができる。移動式のリニアセンサアレイ
を有するスキャナの場合は、補間と再サンプリングによ
り、走査ラインに沿った任意の解像度を提供することが
でき、走査方向の解像度はリニアセンサアレイの変換速
度によって制御される。しかしながら、図２（Ｂ）のよ
うな複数列光導波路の場合は、隣り合った列の組の間隔
が光導波路によって固定される。したがって、複数列光
導波路の場合は、二次元情報を利用すればより良い画像
を得ることができる。すなわち、Ｍ×Ｎ画素／インチを
有する二次元画像を再サンプリングして、Ｋ×Ｌ画素／
インチを有する画像を提供することができる。ディジタ
ル画像を一組の画素座標から別の一組の画素座標に変換
するプロセスを、幾何学的画像再サンプリングと呼ぶ。
この幾何学的画像再サンプリングを計算する１つの方法
は、４つの最も近く隣り合ったセンサ値の大きさを使用
する双一次補間である。たとえば、クリストファ Ｄ．
ワトキンス(Christopher D. Watkins)らによる「Modern
Image Processing: Warping, Morphing, and Classica
l Techniques」、(Cambridge, MA, Academic Press, l9
93)、pp.99〜102を参照されたい。
【００２４】画像処理を使用して、球面収差、コマ収
差、非点収差、視野曲率、色収差、モーションぼかし、
および迷光反射（ゴースト）などの光学系の様々な収差
を除去すると、さらに良好な画像を得ることができる。
収差を補正する１つの方法は、線形システム理論とシス
テムのインパルス応答を含む。光学系において、インパ
ルス応答、すなわち暗い背景に対する明るいポイントの
画像は、点広がり関数と呼ばれる。空間領域の点広がり
関数の二次元フーリエ変換は、光学的伝達関数と呼ばれ
る。周波数領域の光学的伝達関数は、振幅と位相を含
む。二次元の振幅だけの光学的伝達関数による垂直断面
は、変調伝達関数と呼ばれる。画像が光学系によってぼ
けている場合、ぼけた画像の変換を同じ不完全な光学系
の光学的伝達関数で割ることによって、周波数領域おけ
るぼけをある程度除去することができる。空間領域のた
たみ込み(convolution)は、周波数領域における乗算と
等価である。したがって、一例として、点広がり関数か
ら得られた適切な二次元カーネルのたたみ込みによっ
て、空間領域におけるぼけをある程度除去することがで
きる。
差、非点収差、視野曲率、色収差、モーションぼかし、
および迷光反射（ゴースト）などの光学系の様々な収差
を除去すると、さらに良好な画像を得ることができる。
収差を補正する１つの方法は、線形システム理論とシス
テムのインパルス応答を含む。光学系において、インパ
ルス応答、すなわち暗い背景に対する明るいポイントの
画像は、点広がり関数と呼ばれる。空間領域の点広がり
関数の二次元フーリエ変換は、光学的伝達関数と呼ばれ
る。周波数領域の光学的伝達関数は、振幅と位相を含
む。二次元の振幅だけの光学的伝達関数による垂直断面
は、変調伝達関数と呼ばれる。画像が光学系によってぼ
けている場合、ぼけた画像の変換を同じ不完全な光学系
の光学的伝達関数で割ることによって、周波数領域おけ
るぼけをある程度除去することができる。空間領域のた
たみ込み(convolution)は、周波数領域における乗算と
等価である。したがって、一例として、点広がり関数か
ら得られた適切な二次元カーネルのたたみ込みによっ
て、空間領域におけるぼけをある程度除去することがで
きる。
【００２５】可能な最も高い（回折限界）解像度の画像
解析は、最適な二次元サブサンプリングと組み合わせる
ことができる。特に、いくつかの画像（ある程度オフセ
ットがある）を１つの高解像度画像に組み合わせるため
に開発された画像解析は、本発明によるシステムに適用
することができる。すなわち、Ｍ×Ｎ行列の画素を１つ
のセンサ素子上に導く光導波路は、１つの画像に組み合
わせることのできるＭ×Ｎオフセット画像を生成するよ
うに示すことができる。この手法の例は、ミカエル・エ
ラド（Michael Elad）とアリエ・フォイエル（Arie Feu
er）による「Restoration of a Single Superresolutio
n Image from Several Blurred, Noisy,and Undersampl
e Measured Images」、IEEE Transactions on Image Pr
ocessing、vol.6、no.12、pp1646〜1658、1997年12月を
参照されたい。
解析は、最適な二次元サブサンプリングと組み合わせる
ことができる。特に、いくつかの画像（ある程度オフセ
ットがある）を１つの高解像度画像に組み合わせるため
に開発された画像解析は、本発明によるシステムに適用
することができる。すなわち、Ｍ×Ｎ行列の画素を１つ
のセンサ素子上に導く光導波路は、１つの画像に組み合
わせることのできるＭ×Ｎオフセット画像を生成するよ
うに示すことができる。この手法の例は、ミカエル・エ
ラド（Michael Elad）とアリエ・フォイエル（Arie Feu
er）による「Restoration of a Single Superresolutio
n Image from Several Blurred, Noisy,and Undersampl
e Measured Images」、IEEE Transactions on Image Pr
ocessing、vol.6、no.12、pp1646〜1658、1997年12月を
参照されたい。
【００２６】１組のＮ個の画像Ｙkを与えると、以下の
行列演算から、高解像度または低解像度を有する新しい
画像Ｘを得ることができる。
行列演算から、高解像度または低解像度を有する新しい
画像Ｘを得ることができる。
【００２７】Ｙk＝ＤkＨkＦkＸ＋Ｖk
【００２８】ここで、ｋ＝１，...Ｎである。Ｙkは、元
の組であるＮ個の走査画像のうちの１つである。Ｘは、
１組Ｎ個の走査画像から得られた新しい単一の画像であ
る。Ｆkは、画像Ｘと画像Ｙkの間を補間するときの変換
演算である。Ｈkは、画像走査装置の点広がり関数を表
すぼけ行列である。Ｄkは、画像Ｙkのサンプリングレー
トに対する画像Ｘのサンプリングレートを示すデシメー
ション行列である。Ｖkは、付加的な測定ノイズを表す
行列である。
の組であるＮ個の走査画像のうちの１つである。Ｘは、
１組Ｎ個の走査画像から得られた新しい単一の画像であ
る。Ｆkは、画像Ｘと画像Ｙkの間を補間するときの変換
演算である。Ｈkは、画像走査装置の点広がり関数を表
すぼけ行列である。Ｄkは、画像Ｙkのサンプリングレー
トに対する画像Ｘのサンプリングレートを示すデシメー
ション行列である。Ｖkは、付加的な測定ノイズを表す
行列である。
【００２９】それぞれの走査中に光導波路が文書に対し
て静止している場合（たとえば、２×２では、動かずに
４回の走査を行う場合）、Ｆkは、単に光導波路光経路
のずれである。また、走査中に光導波路が移動する場
合、Ｆkには追加の移動情報が必要なことがある。本発
明による画像走査装置の場合、Ｈk、ＤkおよびＶkは、
すべてのｋについて同じであり、したがって、それらを
それぞれＨ、ＤおよびＶと置き換えることができる。Ｖ
は、ゼロ平均を有するガウス型ランダムベクトルとする
ことができる。Ｆk、Ｈ、ＤおよびＶが与えられた場
合、画像Ｘの演算は、古典的な逆演算であり、反復解法
が効率的である。最急降下アルゴリズムを用いて、次の
反復方程式を使用することができる。
て静止している場合（たとえば、２×２では、動かずに
４回の走査を行う場合）、Ｆkは、単に光導波路光経路
のずれである。また、走査中に光導波路が移動する場
合、Ｆkには追加の移動情報が必要なことがある。本発
明による画像走査装置の場合、Ｈk、ＤkおよびＶkは、
すべてのｋについて同じであり、したがって、それらを
それぞれＨ、ＤおよびＶと置き換えることができる。Ｖ
は、ゼロ平均を有するガウス型ランダムベクトルとする
ことができる。Ｆk、Ｈ、ＤおよびＶが与えられた場
合、画像Ｘの演算は、古典的な逆演算であり、反復解法
が効率的である。最急降下アルゴリズムを用いて、次の
反復方程式を使用することができる。
【００３０】Ｘj+1 ＝Ｘ j+μ[Ｐ−ＲＸ j]
【００３１】ここで、初期化ベクトルＸ oは任意のベク
トルでもよく、μは、０を超える小さな数である。
トルでもよく、μは、０を超える小さな数である。
【００３２】Ｆk、Ｈ、ＤおよびＶを置き換えると、反
復方程式は次のようになる。
復方程式は次のようになる。
【００３３】
【数１】
【００３４】ＤＨＦ kＸ jの項は、Ｘ jが、［ｄｘ
（ｋ），ｄｙ（ｋ）］Ｋ（Ｋは、画像走査装置のオペレ
ータが必要とする解像度量である）と変換され、ぼかさ
れ、デシメーションされることを意味する。この得られ
た画像は、画像Ｙkから単に引かれる。
（ｋ），ｄｙ（ｋ）］Ｋ（Ｋは、画像走査装置のオペレ
ータが必要とする解像度量である）と変換され、ぼかさ
れ、デシメーションされることを意味する。この得られ
た画像は、画像Ｙkから単に引かれる。
【００３５】μ＝３．５／Ｎの実際の画像を使用する検
証では、１０回の反復後に適切な結果が得られる。ぼけ
の影響の補正を二次元補間と再サンプリングを組み合わ
せる前記の方式は、画像の単純な交互配置や双一次補間
よりも優れている。
証では、１０回の反復後に適切な結果が得られる。ぼけ
の影響の補正を二次元補間と再サンプリングを組み合わ
せる前記の方式は、画像の単純な交互配置や双一次補間
よりも優れている。
【００３６】光導波路は、光学系システムと光センサア
レイのコストよりも安価なことがある。前記のような光
導波路に高い光学サンプリングレートにすることによ
り、比較的高価な光センサアレイの光学サンプリングレ
ートを低くすることができ、画像走査装置全体のコスト
が削減される。光学サンプリングレートが最も高い場合
は、１列当たりの露光回数が多いために生じる走査速度
のトレードオフがあることがある。しかしながら、より
低いサンプリングレートの走査速度は、露光回数が少な
くなるため同等の光導波路のない画像走査装置よりも高
速なこともある。
レイのコストよりも安価なことがある。前記のような光
導波路に高い光学サンプリングレートにすることによ
り、比較的高価な光センサアレイの光学サンプリングレ
ートを低くすることができ、画像走査装置全体のコスト
が削減される。光学サンプリングレートが最も高い場合
は、１列当たりの露光回数が多いために生じる走査速度
のトレードオフがあることがある。しかしながら、より
低いサンプリングレートの走査速度は、露光回数が少な
くなるため同等の光導波路のない画像走査装置よりも高
速なこともある。
【００３７】本発明の以上の説明は、例示と説明の目的
のために示した。この説明は、網羅的ものではなく、本
発明を開示した厳密な形態に制限するものでもなく、上
記の記載を参照して他の変更および変形が可能である。
実施形態は、本発明の原理とその実際の応用例を最もよ
く示すために選択し説明したものであり、それにより当
業者は、本発明を、特定の利用に適するように、様々な
実施形態と修正をよく利用することができる。特許請求
の範囲は、従来技術による制限を除き、本発明の他の実
施形態を含む。
のために示した。この説明は、網羅的ものではなく、本
発明を開示した厳密な形態に制限するものでもなく、上
記の記載を参照して他の変更および変形が可能である。
実施形態は、本発明の原理とその実際の応用例を最もよ
く示すために選択し説明したものであり、それにより当
業者は、本発明を、特定の利用に適するように、様々な
実施形態と修正をよく利用することができる。特許請求
の範囲は、従来技術による制限を除き、本発明の他の実
施形態を含む。
【００３８】以下に、本発明の実施の形態を要約する。 １．光センサ素子のアレイ（１０６）と、原画像の画素
から前記光センサ素子に光を導くのに適した光導波路
（１０４）とからなり、前記光導波路が、前記原画像の
複数の画素から前記各光センサ素子に光を同時に導くよ
うに位置決めされた光経路を有する画像走査装置。
から前記光センサ素子に光を導くのに適した光導波路
（１０４）とからなり、前記光導波路が、前記原画像の
複数の画素から前記各光センサ素子に光を同時に導くよ
うに位置決めされた光経路を有する画像走査装置。
【００３９】２．シャッタ（１０２）をさらに含み、該
シャッタは、前記各光センサ素子（１０６）毎にあり、
原画像の多くても１つの画素からの光を通し、他の画素
からの光を遮断する上記１に記載の画像走査装置。
シャッタは、前記各光センサ素子（１０６）毎にあり、
原画像の多くても１つの画素からの光を通し、他の画素
からの光を遮断する上記１に記載の画像走査装置。
【００４０】３．前記シャッタが、透明領域と不透明領
域とを有する上記２に記載の画像走査装置。
域とを有する上記２に記載の画像走査装置。
【００４１】４．前記シャッタが、円筒状のロッドレン
ズを含む上記３に記載の画像走査装置。
ズを含む上記３に記載の画像走査装置。
【００４２】５．前記シャッタが、前記透明領域と前記
不透明領域を電子制御する装置を含む上記３に記載の画
像走査装置。
不透明領域を電子制御する装置を含む上記３に記載の画
像走査装置。
【００４３】６．画像を走査する方法であって、光導波
路（１０４）によって、画像上の第１の画素からの光を
光センサ素子（１０６）に導くステップと、前記第１の
画素から受けた光の強さに対応する第１の数値を決定す
るステップと、前記光導波路によって、前記光導波路と
前記画像の間の相対運動なしに前記画像上の第２の画素
からの光を前記光センサ素子上に導くステップと、前記
第２の画素から受けた光の強さに対応する第２の数値を
決定するステップと、前記第１の数値と前記第２の数値
を前記画像を表す数値の配列にするステップと、を含む
画像走査方法。
路（１０４）によって、画像上の第１の画素からの光を
光センサ素子（１０６）に導くステップと、前記第１の
画素から受けた光の強さに対応する第１の数値を決定す
るステップと、前記光導波路によって、前記光導波路と
前記画像の間の相対運動なしに前記画像上の第２の画素
からの光を前記光センサ素子上に導くステップと、前記
第２の画素から受けた光の強さに対応する第２の数値を
決定するステップと、前記第１の数値と前記第２の数値
を前記画像を表す数値の配列にするステップと、を含む
画像走査方法。
【００４４】７．前記第１の画素からの光と前記第２の
画素からの光が、前記光センサ素子に同時に導かれる上
記６に記載の画像走査方法。
画素からの光が、前記光センサ素子に同時に導かれる上
記６に記載の画像走査方法。
【００４５】８．前記第１の数値と前記第２の数値を修
正するステップとして、ぼけを補正するステップをさら
に含む上記６に記載の画像走査方法。
正するステップとして、ぼけを補正するステップをさら
に含む上記６に記載の画像走査方法。
【００４６】９．前記第１の数値と前記第２の数値を修
正するステップとして、前記第１の画素と前記第２の画
素間の距離により決定される解像度と異なる解像度を得
るために再サンプリングするステップをさらに含む上記
６に記載の画像走査方法。
正するステップとして、前記第１の画素と前記第２の画
素間の距離により決定される解像度と異なる解像度を得
るために再サンプリングするステップをさらに含む上記
６に記載の画像走査方法。
【００４７】
【発明の効果】画像上の複数の画素からの光が光導波路
により、光センサ素子に同時に導くようにしたので、光
センサアレイの大型化などのコストをかけずに光学サン
プリングレートを高めることができる。
により、光センサ素子に同時に導くようにしたので、光
センサアレイの大型化などのコストをかけずに光学サン
プリングレートを高めることができる。
【図１】本発明による光導波路、光センサアレイおよび
シャッタを含むスキャナの正面断面図である。
シャッタを含むスキャナの正面断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１の光導波路の第１の例の平
面図である。図２（Ｂ）は、図１の光導波路の第２の例
の平面図である。図２（Ｃ）は、図１のセンサアレイの
平面図である。
面図である。図２（Ｂ）は、図１の光導波路の第２の例
の平面図である。図２（Ｃ）は、図１のセンサアレイの
平面図である。
【図３】図１のシャッタの一例としてロッドレンズを示
す図１のスキャナの側面図である。
す図１のスキャナの側面図である。
【図４】図４（Ａ）は、ロッドレンズの端面と１列光導
波路（図２（Ａ）に示した）を示すスキャナの拡大側面
図である。図４（Ｂ）は、ロッドレンズの端面と２列光
導波路（図２（Ｂ）に示した）を示すスキャナの拡大側
面図である。
波路（図２（Ａ）に示した）を示すスキャナの拡大側面
図である。図４（Ｂ）は、ロッドレンズの端面と２列光
導波路（図２（Ｂ）に示した）を示すスキャナの拡大側
面図である。
【図５】図２（Ａ）の光導波路に適したパターン例でパ
ータニングした図３のロッドレンズの正面図である。
ータニングした図３のロッドレンズの正面図である。
【図６】図３のロッドレンズに適用するのに適し図２
（Ｂ）の光導波路に適したパターンの平面図である。
（Ｂ）の光導波路に適したパターンの平面図である。
【図７】図７（Ａ）は、第１の回転位置の図６のパター
ンを有するロッドレンズの端面を示すスキャナの側面図
である。図７（Ｂ）は、第１の回転位置の図６のパター
ンを有するロッドレンズの断面端面を示すスキャナの断
面側面図である。
ンを有するロッドレンズの端面を示すスキャナの側面図
である。図７（Ｂ）は、第１の回転位置の図６のパター
ンを有するロッドレンズの断面端面を示すスキャナの断
面側面図である。
１０２ シャッタ １０４ 光導波路 １０６ 光センサアレイ
フロントページの続き (72)発明者 ジェームス・ビー・ウィリアムソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州，サニ ーバレー，フリン・ウェイ 843 (72)発明者 ユーセロ・アルトンバサック アメリカ合衆国 カリフォルニア州，マウ ンテン・ビュー・13エー，カリフォルニ ア・ストリート 2011
Claims (1)
- 【請求項１】光センサ素子のアレイ（１０６）と、 原画像の画素から前記光センサ素子に光を導くのに適し
た光導波路（１０４）とからなり、 前記光導波路が、前記原画像の複数の画素から前記各光
センサ素子に光を同時に導くように位置決めされた光経
路を有することを特徴とする画像走査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/182,156 US6414760B1 (en) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | Image scanner with optical waveguide and enhanced optical sampling rate |
| US09/182156 | 1998-10-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000151901A true JP2000151901A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=22667284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11307088A Pending JP2000151901A (ja) | 1998-10-29 | 1999-10-28 | 画像走査装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6414760B1 (ja) |
| EP (1) | EP0998114A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000151901A (ja) |
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-
1998
- 1998-10-29 US US09/182,156 patent/US6414760B1/en not_active Expired - Fee Related
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1999
- 1999-08-05 EP EP99115482A patent/EP0998114A3/en not_active Withdrawn
- 1999-10-28 JP JP11307088A patent/JP2000151901A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040713 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041207 |