JP2006319752A

JP2006319752A - 画像読み取り装置

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Publication number: JP2006319752A
Application number: JP2005141216A
Authority: JP
Inventors: Koichi Munakata; 浩一宗像; Masahiko Uno; 真彦宇野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-24
Anticipated expiration: 2025-05-13
Also published as: JP4397851B2

Abstract

【課題】原稿の形状に依らず低コストで高精度な読み取りが可能な画像読み取り装置を提供する。
【解決手段】原稿３００と受光部２０の相対位置が移動し、マーク用光源３０から照射された平行光が、スリット部４０に等間隔で１列に並べられた複数個のスリット孔４１を通って原稿３００に投射される。これにより受光部２０で取り込まれる原稿３００上に、等間隔で副走査方向ｂに沿って１列に並べられた複数個のマーク３２１からなる補正用画像が原画像に並んで付加される。取り込まれた画像は記憶部６１に記憶され、処理部６２により補正される。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像読み取り装置に関し、特に、低コストで高精度な読み取りを行うための技術に関する。

従来のスキャナは、ラインセンサを含む受光部で電子的に主走査を行うと同時に、受光部と読み取られる原稿との相対的移動により副走査を行っている。副走査方向においては、速度ばらつきの小さい送り動作が要求される。

しかしながら、上記のような従来のスキャナにおいては、速度ばらつきを低減するために複雑な駆動回路を用いて高精度なモータを制御する必要があるので、コストが高くなってしまうという問題点があった。

特許文献１に開示されるスキャナは、このような問題点を解決するために、副走査方向に等間隔にマークを配列した基準画像を配置し、その基準画像を原稿とともに読み取っている。そして、得られた読み取り画像内にあるマークの間隔を用いることにより、速度ばらつきに基づく読み取り画像の歪みを補正している。

特開２００１−２０３８５９

特許文献１に開示されるスキャナにおいては、原稿と基準画像とを並べて配置させ読み取りを行っている。従って、原稿の周囲に額縁等の枠が設けられており基準画像と並べて配置させることが物理的に困難な場合や、原稿が厚く受光部の被写界深度内に原稿と基準画像とが収まらない場合等においては、原稿と基準画像とを同時に受光部で読み取ることができないという問題点があった。

本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、基準画像を配置することなく、原稿の形状に依らず低コストで高精度な読み取りが可能な画像読み取り装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像読み取り装置は、原稿から原画像を読み取るための複数個の読み取り素子が主走査方向に沿って１列に並べられたラインセンサを有する線形読み取り手段と、原稿に対する線形読み取り手段の相対位置を主走査方向に垂直な副走査方向に沿って移動させる移動手段と、原稿にマーク用の光を照射するためのマーク用光源と、原稿・マーク用光源間に介在し、補正用画像を投射により原稿に付加させる補正用画像付加手段と、読み取られた原画像において移動手段の移動速度のばらつきに基づく歪みを補正用画像を用いて補正する補正手段とを備える。

本発明に係る画像読み取り装置は、原稿から原画像を読み取るための複数個の読み取り素子が主走査方向に沿って１列に並べられたラインセンサを有する線形読み取り手段と、原稿に対する線形読み取り手段の相対位置を主走査方向に垂直な副走査方向に沿って移動させる移動手段と、原稿にマーク用の光を照射するためのマーク用光源と、原稿・マーク用光源間に介在し、補正用画像を投射により原稿に付加させる補正用画像付加手段と、読み取られた原画像において移動手段の移動速度のばらつきに基づく歪みを補正用画像を用いて補正する補正手段とを備える。従って、原稿の周囲に額縁等の枠が設けられている場合や原稿が厚い場合においても、原稿と補正用画像とが並んだ状態で読み取ることができる。よって、原稿の形状に依らず低コストで高精度な読み取りが可能となる。

本発明に係るスキャナは、基準画像を配置することなく、取り込んだ画像に補正用画像を付加することを特徴とする。以下、図面を参照して実施の形態およびその変形例について説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るスキャナ１００の構成を模式的に示す斜視図である。

図１に示されるスキャナ１００は、原稿支持台１０と、受光部２０と、マーク用光源３０と、スリット部４０と、アクチュエータ５０と、計算機６０とから構成される。

原稿支持台１０は、原画像が印刷された紙等からなる原稿３００を被写体として配置させ支持するためのものである。

受光部２０は、原稿３００から原画像を読み取るための読み取り素子としての受光素子（図示しない）が主走査方向ａに沿って複数個１列に並べられたラインセンサ（図示しない）と受光した光をラインセンサ上に集光するレンズ（図示しない）とを含み、主走査方向ａに延在している。すなわち、受光部２０は、本発明に係る線形読み取り手段として機能する。

マーク用光源３０は、レーザー光源（図示しない）とレンズ（図示しない）とから構成され平行光を照射するためのものであり、受光部２０と一体化されている。

スリット部４０は、主走査方向ａに垂直な副走査方向ｂに延在し、原稿３００とマーク用光源３０との間に介在するように原稿支持台１０と一体化されている。スリット部４０は、副走査方向ｂに沿って複数個が等間隔で１列に並べられたスリット孔４１を有している。これらのスリット孔４１は、縦長の矩形からなり互いに等しい長さおよび幅を有しており、その長さ方向が主走査方向ａに、その幅方向が副走査方向ｂに、それぞれ沿っている。このスリット部４０は、スリット孔４１においては光を透過させスリット孔４１以外の部分においては光を遮断させることにより、光の経路（光路）を部分的に遮断する。

アクチュエータ５０は、例えばステッピングモータ等からなるモータ５１とモータ５１で駆動され副走査方向ｂに沿って受光部２０を移動する１軸移動ステージ５２とから構成される。すなわち、アクチュエータ５０は、本発明に係る移動手段として機能する。

計算機６０は、受光部２０のラインセンサから配線７１を介して取り込まれた画像を記憶するメインメモリからなる記憶部６１と記憶部６１に記憶された画像を補正するＣＰＵからなる処理部６２とを含む。また、処理部６２は、配線７２を介してアクチュエータ５０を制御している。

マーク用光源３０から照射された平行光は、スリット部４０に等間隔で１列に並べられた複数個のスリット孔４１を通って原稿３００に投射されるが、マーク用光源３０と一体化された受光部２０の直下の領域にスリット孔４１と同型のマークを形成する。図１においては、この領域をマーク３２１として示している。すなわち、マーク３２１は、受光部２０の中心線を通り原稿３００に垂直な平面と原稿３００との交線（図１では点線で示されている）付近上においてマーク用光源３０からの平行光がスリット孔４１を透過し投射される領域に表示される。

受光部２０は、アクチュエータ５０により副走査方向ｂに沿って移動されつつ、主走査方向ａに沿い受光素子を用いて電子的に受光を行うことにより、マーク３２１が付加された原稿３００を読み取りマーク付加画像の画像データを生成する。マーク用光源３０は受光部２０と一体化されているので、マーク３２１も受光部２０の移動に伴い副走査方向ｂに沿って移動する。従って、原稿３００上に、等間隔で副走査方向ｂに沿って１列に並べられた複数個のマーク３２１からなる補正用画像が原画像に並んで付加された画像が取得される。すなわち、スリット部４０は、本発明に係る補正用画像付加手段として機能する。

本実施の形態においては、図１に示されるように、マーク用光源３０およびスリット部４０が受光部２０と同様に原稿３００の表面側に配置されているので、原稿３００での反射により受光が行われる。なお、原稿３００は、スリット部４０に一体化された原稿支持台１０に固定されており移動しない。

受光部２０において生成されたマーク付加画像の画像データは、配線７１を介して計算機６０に送られ記憶部６１に記憶される。図２（ａ）には原画像３１０が、図２（ｂ）には原画像３１０および補正用画像３２０からなるマーク付加画像３３０が示されている。図２（ｂ）に示されるマーク付加画像３３０は、図２（ａ）に示される原画像３１０において副走査方向ｂに沿ってマーク３２１を付け加えたものであり、スキャナ１００によって読み取られて記憶部６１に記憶された画像である。

記憶部６１に記憶されたマーク付加画像３３０の画像データは、処理部６２により、特許文献１等に開示された既存の補正手法を用いて補正される。すなわち、原稿３００上において、複数個のマーク３２１は、互いに等しい長さおよび幅を有し等間隔に並んで投射されるので、もしアクチュエータ５０による副走査方向ｂに沿った受光部２０の移動に全く速度ばらつきがなければ、記憶部６１に記憶される画像データにおいても、マーク３２１は互いに等しい長さおよび幅を有し等間隔に配置されることになる。従って、処理部６２は、記憶部６１に記憶された画像データからマーク３２１の幅および間隔のばらつき（歪み）を抽出することにより、アクチュエータ５０による副走査方向ｂに沿った受光部２０の移動における速度ばらつきを求めることができる。そして、処理部６２は、この速度ばらつきをなくすように（すなわち、抽出されたマーク３２１の幅および間隔のばらつきをなくすように）、画像データに伸縮を与え補正処理を行う。すなわち、処理部６２は、本発明に係る補正手段として機能し、アクチュエータ５０の速度ばらつきに基づく画像データの歪みを補正用画像３２０を用いて補正する。従って、複雑な駆動回路や高精度なモータを用いることなく、低コストで高精度な読み取りが可能となる。

なお、マーク付加画像３３０の画像データに含まれる補正用画像３２０は、この補正処理が完了した後に削除される。

このように、本実施の形態に係るスキャナ１００は、複数個のスリット孔４１が並べられたスリット部４０を用いて原稿３００に補正用画像３２０を付加し、この補正用画像３２０を用いてアクチュエータ５０による速度ばらつきを補正する。従って、原稿３００の周囲に額縁等の枠が設けられている場合や原稿３００が厚い場合においても、原稿３００と補正用画像３２０とが並んだ状態で読み取ることができる。よって、原稿３００の形状に依らず低コストで高精度な読み取りが可能となる。

＜変形例１＞
実施の形態１の図１においては、マーク用光源３０およびスリット部４０を原稿３００の表面側に設置することにより、原稿３００での反射により受光が行われる。しかし、原稿３００が透明または半透明である場合には、マーク用光源３０およびスリット部４０は、原稿３００の裏面側に設置されてもよい。

図３は、マーク用光源３０およびスリット部４０を原稿３００の裏面側に設置した場合のスキャナの構成を模式的に示す斜視図である。図３においては、原稿３００での反射に代えて、原稿３００での透過により受光が行われる。

図３の構成においては、マーク用光源３０およびスリット部４０が、原稿３００を挟んで受光部２０の反対側に設置される。従って、受光部２０、マーク用光源３０、およびスリット部４０の全てが原稿３００の表面側に設置される図１の構成に比べて、マーク用光源３０から照射される光が直接受光部２０で検知されるためにマーク３２１のコントラストを高め補正用画像３２０の認識を容易とするとともに、設置における自由度を高めることができる。

また、反射光に代えて透過光を用いるとともに、マーク用光源３０から照射された平行光を原稿３００に垂直に入射させ光量を小さい面積に集中させることができるので、図１の構成に比べて、照度を高めることができる。従って、補正用画像３２０のコントラストを高め補正用画像３２０の認識を容易に行うことが可能となる。

＜変形例２＞
実施の形態１の図１においては、アクチュエータ５０を用いて受光部２０を移動している。しかし、アクチュエータ５０を用いて、受光部２０をではなく原稿３００を移動させてもよい。あるいは、アクチュエータ５０を用いて、受光部２０および原稿３００それぞれを互いに異なる速度で移動させることにより、互いの相対位置を移動させてもよい。

＜変形例３＞
実施の形態１の図１においては、補正用画像３２０を原稿３００に付加させる補正用画像付加手段として、複数個のスリット孔４１が等間隔で１列に並べられたスリット部４０を用いている。しかし、補正用画像付加手段としては、複数個のスリット孔４１が等間隔で１列に並べられたスリット部４０に代えて、複数個のミラーが等間隔で１列に並べられたミラー部を用いてもよい。

図４は、三角柱からなる複数個のミラー８１が等間隔で１列に並べられたミラー部８０の構成を模式的に示す斜視図である。図３に示されるように三角柱からなるミラー８１は、その斜面において光を反射する。図５は、ミラー部８０とマーク用光源３０と原稿３００との位置関係を模式的に示す断面図である。図４〜５に示されるようにマーク用光源３０から照射された平行光は、ミラー部８０で、ミラー８１においてのみ選択的に反射され、原稿３００に投射される。このように光路を変更させることにより、原稿３００上において、ミラー８１に対応するマーク３２１を等間隔に表示させることが可能となる。

＜変形例４＞
変形例３の図４においては、ミラー８１による反射を用いて光路を変更させているが、ミラー８１による反射に代えて、プリズムによる屈折を用いて光路を変更させてもよい。

＜変形例５＞
実施の形態１の図１においては、互いに等しい長さおよび幅を有する複数個のスリット孔４１が等間隔で並べられたスリット部４０を用いて、光路を部分的に遮断している。しかし、光路の遮断は、他の手段を用いて行ってもよい。例えば、幅または間隔が位置によって規則的に変化するスリット孔が設けられたスリット部を用いてもよい。あるいは、光の透過特性が位置によって規則的に変化するフィルタを用いてもよい。このような光の透過特性の変化としては、受光部２０が検知できるような規則的な変化であれば何でもよい。例えば、輝度または色が正弦波状に変化するものであってもよく、輝度が単調増加または単調減少するものであってもよく、輝度または色が連続的に変化するものであってもよく、幅または間隔が連続的に変化するものであってもよい。

＜変形例６＞
実施の形態１の図１においては、受光部２０は、ステッピングモータ等からなるモータ５１で駆動される１軸移動ステージ５２により移動される。しかし、受光部２０は、１軸移動ステージ５２に代えてリニアステージにより移動されてもよく、あるいは、人手により手動で移動されてもよい。

＜変形例７＞
実施の形態１の図１においては、アクチュエータ５０は、モータ５１とモータ５１で駆動される１軸移動ステージ５２とから構成される。しかし、原稿３００がフィルムや布等からなるときは、アクチュエータは、原稿３００を巻き付けて回転する２本のドラムを含んで構成されてもよい。

図６の斜視図に示されるアクチュエータは、互いに平行な回転軸を有するドラム９１ａ，９１ｂと、ドラム９１ａを回転させるモータ９２と、ドラム９１ａの回転力をドラム９１ｂに伝えるためのチェーン９３を含んで構成される。チェーン９３には、光を部分的に透過させるための複数個のスリット孔４１’が設けられている。すなわち、原稿３００には、平行光がスリット孔４１’を通って照射されることにより、マーク３２１（図６においては示さない）が表示される。

図６において、ドラム９１ｂに予め巻かれていたフィルムや布等からなる原稿３００は、モータ９２を回転させることにより、ドラム９１ａに巻き取られる。これにより、受光部２０（図６においては示さない）と原稿３００との相対位置を副走査方向ｂに沿って移動させることできる。なお、チェーン９３上のスリット孔４１’（すなわちマーク３２１）と原稿３００とは、一定の相対速度で移動する。

このように、移動手段としてステージに代えてドラムを用いるとともに、補正用画像付加手段としてスリット部に代えてチェーンを用いることにより、スキャナを小型化することが可能となる。

＜変形例８＞
変形例７の図６においては、フィルムや布等からなる原稿３００をドラム９１ａ，９１ｂに巻き付けるが、原稿３００が紙からなるときは、アクチュエータは、原稿３００を挟んで回転する２本のドラムを含んで構成されてもよい。

図７の斜視図に示されるアクチュエータは、互いに平行な回転軸を有するドラム９１ｃおよび補助ドラム９４と、ドラム９１ｃを回転させるためのモータ９２とを含んで構成される。ドラム９１ｃには、光を部分的に透過させるための複数個のスリット４１’が設けられた環状のスリット部４０’が一体化されている。この環状のスリット部４０’は、ドラム９１ｃより大きい径およびドラム９１ｃと同一の回転軸を有する。すなわち、原稿３００には、スリット部４０’の外側に設置されたマーク用光源３０から平行光がスリット孔４１’を通って照射されることにより、マーク３２１が表示される。

図７において、紙からなる原稿３００は、補助ドラム９４によりドラム９１ｃに押し付けられることにより、これらの間に挟まれている。従って、モータ９２を用いてドラム９１ｃを回転させることにより、受光部２０（図７においては示さない）と原稿３００との相対位置を移動させることができる。なお、環状のスリット部４０’とドラム９１ｃとは同一の回転軸を有するように一体化されているので、スリット孔４１’（すなわちマーク３２１）と原稿３００との相対位置は一定の相対速度で移動する。

＜変形例９＞
変形例８の図７においては、ドラム９１ｃには、光を部分的に透過させるための複数個のスリット４１’が設けられた環状のスリット部４０’が一体化されている。そして、スリット部４０の外側に設置されたマーク用光源３０から平行光がスリット孔４１’を通って照射されることにより、原稿３００にマーク３２１が表示される。

しかし、原稿３００が透明または半透明である場合には、複数個のスリット孔４１’が設けられた中空のドラムにおいて、その内側に設置されたマーク用光源から平行光を照射させてもよい。

図８の斜視図に示されるアクチュエータは、図７において、ドラム９１ｃおよびドラム９１ｃに一体化されたスリット部４０’に代えて、複数個のスリット孔４１’が設けられた中空のドラム９１ｄを用いたものである。図８において、原稿３００には、ドラム９１ｄの内側に設置されたマーク用光源３０から平行光がスリット孔４１’を通って照射されることにより、マーク３２１が表示される。原稿３００は透明または半透明であるので、原稿３００に表示されたマーク３２１は、ドラム９１ｄの外側に設置された受光部２０（図８では示さない）で検知可能である。

このように、マーク用光源３０を、ドラムの外側ではなくドラムの内側に設置させることにより、スキャナをさらに小型化することが可能となる。

＜変形例１０＞
実施の形態１の図１においては、マーク用光源３０から照射される光を用いることによりマーク３２１を表示している。しかし、光に代えて、他の手段を用いてマーク３２１を表示させてもよい。このような手段としては、スリット部４０等の手段で経路が変更でき受光部２０等の手段で読み取りが可能なものであればよい。

このような手段としては、光において波長の範囲をさらに拡げた他の電磁波（Ｘ線等）を照射させてもよく、あるいは、インク、電子、中性子、分子、原子、イオン等の粒子を所定の粒子照射源から照射させてもよい。すなわち、粒子照射源はマーク用粒子照射源としてマーク用光源３０に代わり、マーク３２１を表示させる手段として機能する。

＜変形例１１＞
実施の形態１の図１においては、原画像３１０が印刷された紙等からなる原稿３００を用いるが、原稿３００としては、原画像３１０が表示されたものであれば、他の素材でもよい。

このような素材としては、金属や、ガラス、樹脂、フィルム、布、コンクリート等の材料が挙げられる。あるいは、原画像３１０は、地表に直接に描かれていてもよい。

実施の形態１に係るスキャナの構成を示す斜視図である。実施の形態１に係る原画像およびマーク付加画像を示す上面図である。変形例１に係るスキャナの構成を示す斜視図である。変形例３に係るミラー部の構成を示す斜視図である。変形例３に係るミラー部とマーク用光源と原稿との位置関係を模式的に示す断面図である。変形例７に係るアクチュエータの構成を示す斜視図である。変形例８に係るアクチュエータの構成を示す斜視図である。変形例９に係るアクチュエータの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０原稿支持台、２０受光部、３０マーク用光源、４０スリット部、４１スリット孔、５０アクチュエータ、５１，９２モータ、５２１軸移動ステージ、６０計算機、６１記憶部、６２処理部、７１，７２配線、８０ミラー部、８１ミラー、９１ドラム、９３チェーン、９４補助ドラム、１００スキャナ、３００原稿、３１０原画像、３２０補正用画像、３２１マーク、３３０マーク付加画像。

Claims

原稿から原画像を読み取るための複数個の読み取り素子が主走査方向に沿って１列に並べられたラインセンサを有する線形読み取り手段と、
前記原稿に対する前記線形読み取り手段の相対位置を前記主走査方向に垂直な副走査方向に沿って移動させる移動手段と、
前記原稿にマーク用の光を照射するためのマーク用光源と、
前記原稿・前記マーク用光源間に介在し、補正用画像を投射により前記原稿に付加させる補正用画像付加手段と、
読み取られた原画像において前記移動手段の移動速度のばらつきに基づく歪みを前記補正用画像を用いて補正する補正手段と
を備える画像読み取り装置。
請求項１に記載の画像読み取り装置であって、
前記線形読み取り手段と前記マーク用光源とが一体化された
画像読み取り装置。
請求項１又は請求項２に記載の画像読み取り装置であって、
前記補正用画像付加手段は、前記光の経路を遮断あるいは変更することにより前記補正用画像を前記原稿に付加させる
画像読み取り装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像読み取り装置であって、
前記線形読み取り手段および前記マーク用光源ならびに前記補正用画像付加手段は前記原稿の表面側に配置される
画像読み取り装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像読み取り装置であって、
前記線形読み取り手段は前記原稿の表面側に配置され前記マーク用光源および前記補正用画像付加手段は前記原稿の裏面側に配置される
画像読み取り装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像読み取り装置であって、
前記移動手段は、前記線形読み取り手段を前記副走査方向に沿って移動させるためのステージおよび前記ステージを駆動するためのモータを有する
画像読み取り装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像読み取り装置であって、
前記移動手段は、前記原稿を前記副走査方向に沿って移動させるためのドラムおよび前記ドラムを回転させるためのモータを有する
画像読み取り装置。
請求項７に記載の画像読み取り装置であって、
前記補正用画像付加手段は、環状に配置され前記ドラムと一体に動作する
画像読み取り装置。
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像読み取り装置であって、
前記光に代えて粒子を用い、前記マーク用光源に代えてマーク用粒子照射源を用いる
画像読み取り装置。