JP2007508745A - 回転可能なミラーを備える高速スキャナおよび画像処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナであって、そのプラットフォームはエッジ部分により定義され、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアを少なくとも含む。一実施形態において、スキャナは、複数のマーカーを有するプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に形成された白エリアと、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアからの対象物の連続部分画像を連続的に走査し、各連続部分画像が複数のマーカーのうちの少なくとも一つの画像を含む光手段と、各連続部分画像にある複数のマーカーのうちの少なくとも一つの画像を基準に使用して連続部分画像を結合し、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアの全走査に対応する物体のほぼ完全な画像を形成する。
【選択図】図3
【選択図】図3
Description
本発明は、走査装置に関し、特に高速画像走査の画像センサおよび回転可能なミラーの利用と、高速画像処理のマーク画像の利用に関する。
情報の共有および管理の容易さ、物理的空間の節約およびデータ損失への影響など、重要な利点があることから、文書を電子的に保存することは一般的な方法となった。文書画像がコンピュータシステムに記憶されると、それら画像をマーキング、インデックス、保存、バンドルおよび検索を適切に行う多くの技術はソフトウェア形式であった。そのため、紙文書を電子式のファイルや文書へ走査するニーズは近年非常に高まっている。紙文書を電子文書へ変換する走査装置は、現在二つのタイプが市販されている。第1のタイプは、毎秒0.033〜0.143ページの速度で走査することができる、いわゆるガラス表面フラットベッドスキャナとよばれるものである。第2のタイプは、最大で毎秒3ページの速度で走査することができるシートフィードスキャナとよばれるものである。このシートフィードスキャナは、同一の物理形状を有する文書を効率的に走査することができる。走査する文書のページ数が多いとき、時間が節約できることは非常に重要である。また、シートフィードスキャナのスロットを通して、全ての文書がフィードできるわけではないので、オフィスおよび個人にとってフラットベッド装置は不可欠なものであった。例えば、病院、診療所および様々な会社の売掛金オフィスには、大量の小切手および支払説明書が日々郵送されてくる。それら紙文書は電子保存されることが望ましいが、その寸法や形状は大きく、何らかの形で折られていたり留められていたりするため、速度には限界があり、このような文書をコンピュータシステムへ走査する効率的な手段はなかった。そのため、これら紙文書の保存、マーキング、バンドルおよび検索は今日、手作業で行われている。
現在市販されているフラットベッドスキャナは、光源を有する走査ヘッド、ミラー、焦束レンズおよび光センサからなる。そして走査ヘッド内にある全ての部品は、走査する時に一緒に移動する。センサは、走査された文書の光信号を受け取り、その光信号を文書画像へ処理される電気信号へ変換する。
フラットベッド装置の走査速度を制限する要因は、特に走査ヘッドの移動速度、光センサのライン走査速度、データ転送速度および画像処理速度であった。この画像処理速度は、走査ヘッドの移動速度をはるかに上回る。データ転送速度は、選択するプロトコルにより決定される。最も一般的なユニバーサルシリアルバス(以下「USB」という。)ポートは、データを1.5Mbps(megabyte per second)で転送することができる。これは300KBの画像ファイルを転送するのに0.2秒しかかからない。Small Computer System Interface(以下「SCSI」という。)などの他のプロトコルは、USBポートよりも桁違いに速い。例えば、DALSA IT−P1−2048(ダルサ社、ウォータールー、オンタリオ、カナダ(DALSA Corp., Waterloo, Ontario, Canada))などの新世代の高感度光センサは、最高で毎秒46000ライン走査することができる。そのため、各ページに4000ラインある場合、センサは0.1秒未満で走査を行うことができる。従来のシートフィードスキャナおよび複写機が最大で毎分190ページを走査することができるという事実から、画像処理速度、データ転送速度およびセンサライン速度はいずれも速度を阻害していないことを証明している。
フラットベッド装置の速度を阻害しているのは動きの遅い走査ヘッドである。さらに詳細には、走査ヘッドの移動速度を制限しているのは、走査ヘッドを十分速く駆動させることができないステッピングモータではなく、走査ヘッドの前後の動きやスタート−ストップ動作であった。そのため、マイクロプロセッサ速度およびメモリ密度が近年格段に向上しているにもかかわらず、フラットベッドスキャナのフラットベッド走査速度は増大している。
ガラス表面フラットベッドスキャナの走査時間が毎秒0.033〜0.143ページであるのに比べ、エリアセンサを採用しているビデオカメラは文書の画像を瞬時に撮像することができる。このような画像走査システムの一例としては、特許文献1に「インターアクティブ・コピーイング・システム(Interactive Copying System)」が開示されている。また、このような画像走査システムの他の例としては、特許文献2が開示されている。さらに特許文献3では、下向きの文書の画像を撮像する上向きのエリアセンサのような装置である「カメラ・ボックス(camera box)」も開示されている。文書は、透明プラットフォームの上面に置かれるが、エリアセンサを採用しているビデオカメラは、一般のオフィス用スキャナを代替することができるほど充分な解像度を備えていなかった。そして、ガラス表面走査装置と同様に、走査を行う時に走査エリアから放射されるフラッシュ光はユーザに不快感と害を与える上、走査する文書とエリアセンサとの間の距離を充分に保つため、その装置は走査エリアを制限する一方、装置の高さが大きかった。
ラインセンサを採用しているカメラはライン走査カメラとよばれ、エリアセンサを採用しているビデオカメラよりも高い画像解像度を得ることができる。しかし、ライン走査カメラを文書の走査に使用することは、例えば走査する文書を上向きにする必要があるなど不便であった。さもなければ走査する文書の下方へライン走査カメラを配置するために巨大な走査装置を構築する必要があった。その上、ライン走査カメラ装置は、頻繁な撮像を行う時に人間の目を不快にする強力なスキャン光が必要であった。
ライン走査カメラの原理により、回転ミラーを有するスキャナはガラス表面(フラットベッド)スキャナとしての機能を有する。しかし、回転ミラースキャナが日常的に使用される人気製品になるには、解決しなければならない問題があった。その問題の一つはラインセンサと走査エリアとの間に所定の距離が必要なことであった。図1および図2は、ラインセンサおよび回転ミラーを利用したスキャナを示している。走査される文書は、走査エリア1の表面上へ下向きに置く。回転ミラー2は、原稿の画像光を先ず集光レンズ3へ反射してからラインセンサ4へ送る。この回転ミラーは軸5で回転する。このタイプの画像スキャナは、原稿を高速で走査することができるが、このタイプのスキャナは、巨大な構造であったため他の問題があった。図2に示すように、視野角α0は、原稿の画像路と走査エリアの遠端で原稿の表面平面1とで定義される。角度α0が小さくなるに従い、走査画像の歪みが除去された後でも、走査エリアの遠端近くにある原稿から撮像された画像解像度は低下した。そのため所定の解像レベルを維持するため、角度α0は、走査を行うとき常に所定の閾値よりも大きくしなければならなかった。そのため、所定サイズがL0である原稿を走査する場合、スキャナの高さH0を小さくすることはできなかった。
文書から回転ミラーおよび集光レンズまでの距離を縮小する様々な試みが行われている。例えば、特許文献4では魚眼レンズが使用され、特許文献5では一組のレンズが使用されている。しかし、異なるレンズを使用した場合、距離を縮小するには限界があり、撮像の歪みを増大させる副作用によりさらに複雑となった。
特許文献2では、二つのエリアセンサカメラにより文書の二つの部分画像を撮像する。それぞれの部分画像は、比較的小さな歪みと良好な解像度を有する。そして、それら二つの画像を結合して原稿画像を完成させる。しかし、この設計には幾つかの問題があった。デジタルカメラなどの撮像装置が採用している高価なエリアセンサには、一般のオフィス用スキャナを代替するのに充分な解像度がなかった。また、この設計では、文書を上向きに置いてカメラを下向きにする必要があるため、比較的大きな空間が必要で、頻繁に走査を行うにはフラットベッドスキャナほど便利ではなかった。撮像された画像を基に二つの部分画像を結合する方法では、高品質の結合画像を得ることができるか不確かであった。
また、特許文献6では、文書の完全な画像を得る複数の部分画像方法が開示されている。しかし、この画像処理は非常に複雑であったため、部分画像の位置合わせを行う品質は走査毎に変化した。その結果、この方法では部分画像を一つに結合するスピーディで安定した手段を提供することができなかった。
回転ミラースキャナを設計する際のもう一つの問題は、画像処理と回転ミラーの角度位置との間で調整を行う時間を合わせることにあった。例えば特許文献7では、光ビームが所定の位置にある時に、定期的に光ビームを撮像して走査位置を計測する撮像光センサの他に専用の光センサを使用する方法が開示されている。
特許文献8では、回転ミラーの回転を計時する複数の方法が提供されている。その第1の方法は、走査を計時するための余分なハードウェアが必要ない主走査サイクルを計算する。しかし、一つの完全な画像へ合成する前に同じ原稿の複数の画像を撮像する場合、主走査サイクルの計時を導入することは困難であった。その上、サイクル計数エラーが累積することもあった。第2の方法は、反射ミラーの角度変位を計測する方法である。しかし、この方法には余分な部品が必要であるという重大な欠点があった。第3の方法である光路距離ファインダーの使用も同様の理由から理想的ではなかった。
特許文献9では、回転ミラーの角度位置を検知する同期センサが使用されている。また、特許文献10では、角度位置を検知するセンサおよびハードウェア機構が余分に使用されている。
回転ミラースキャナの設計における第3の問題は、不均一な発光露光により発生する画像の不均一なシェーディング補正にあった。シェーディングデータの検索や計算を行うためには、基準光強度を得る標準白基準が必要なことがスキャナの技術において知られている。シェーディング補正には、例えば、特許文献11、12、13、14、15、16などに開示されているように、多くの方法が開発されている。しかし、回転ミラースキャナ設計では、走査エリア全体の濃淡ムラが、一般のフラットベッドスキャナよりも大きくなることがあった。そのため、大きな「標準白基準」エリアが必要であった。
画像スキャナの設計における第4の問題は、先ずセンサにより撮像された生画像の歪み除去にある。撮像された生画像は、走査文書の歪みのない画像を得るために処理する必要があった。そして、この歪み除去には、例えば特許文献9、17、18などに開示されているように多くの方法が開発されている。
しかし、走査を行う時に、走査エリアから強い光が放射されるという問題が依然存在していた。高速走査を行うため、ある方法では走査エリア全体をカバーする強い光を使用していた。これは、人間オペレータの目を非常に不快にした。もう一つの方法としては、イメージング走査ラインに沿って走査エリアを走査する強くて狭い光ビームを使用する方法があった。第2の方法によると、走査を行う時に走査エリアから放射される照射光の量を最小限にすることができる。しかし、光ビームは、画像走査と完全に同期されるように走査エリアを走査しなければならなかった。そして、第2の方法には何の解決法も提供されていなかった。
そのため、上述した従来技術の欠点および不備を解決することが望まれていた。
米国特許第5511148号明細書
米国特許第6493469号明細書
米国特許第6747764号明細書
米国特許第6396648号明細書
米国特許第6324014号明細書
米国特許第5909521号明細書
米国特許第6088167号明細書
米国特許第5757518号明細書
米国特許第5253085号明細書
米国特許第5973798号明細書
米国特許第6061102号明細書
米国特許第5724456号明細書
米国特許第6546197号明細書
米国特許第6195469号明細書
米国特許第5457547号明細書
米国特許公開第2003/0142367号明細書
米国特許第6233014号明細書
米国特許第6219446号明細書
本発明は、一形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアを有し、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの第1の走査エリアおよび第2の走査エリアは、それぞれ第1のエッジおよび第2のエッジを有する。
一実施形態において、スキャナは光を放射する光源を有する。スキャナはさらに回転可能なミラーを有し、この回転可能なミラーは、第1の方向からの光を受け取り、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上にある対象物の部分画像を走査する第2の方向へ光を反射し、第2の方向と反対方向である第3の方向で対象物の走査部分画像を受け取り、対象物の走査部分画像を第1の方向と反対方向である第4の方向へ反射する。
さらに、スキャナは固定ミラーを有する。この固定ミラーは、回転可能なミラーと、第2の方向で回転可能なミラーから反射された光を受け取る少なくとも部分的に透明なプラットフォームの第1の走査エリアとの間にある光路上に配置され、回転可能なミラーからの光を対象物の部分画像を走査して少なくとも部分的に透明なプラットフォームの第1の走査エリアへ反射し、対象物の走査部分画像を受け取り、対象物の走査部分画像を第3の方向で回転可能なミラーへ反射する。さらにスキャナは画像センサを有する。この画像センサは、対象物の走査部分画像を第4の方向で受け取り、対象物の受信走査部分画像に対応する電気信号を出力する。その上、スキャナは画像処理システムを有する。この画像処理システムは、画像センサからの電気信号を受け取り、電気信号をデジタルフォーマットで記録する。スキャナは、回転可能なミラーと画像センサとの間にある光路の上に配置されている集光レンズと、回転可能なミラーを回転させる回転手段とをさらに備える。
回転可能なミラーおよび固定ミラーの配置により、回転可能なミラーが回転すると、第2の方向の光を変え、第5の方向で固定ミラーから反射された対応する光は、第1の走査エリアの第1のエッジから第2のエッジへ向かう第1の走査方向Aと、第2の走査エリアの第1のエッジから第2のエッジへ向かう第2の走査方向Bとで対象物の連続部分画像を順次走査する。なお回転可能なミラーの回転は、一回転以下であることが好ましい。画像処理システムは、ここに記録された部分画像を結合し、第1の走査方向Aおよび第2の走査方向Bでの全走査に対応する対象物の画像をほぼ完全に形成する。一実施形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム、回転可能なミラーおよび固定ミラーを配置することにより、第1の角度α1は、少なくとも部分的に透明なプラットフォームと光路との間に定義される。この光路は、固定ミラーの下エッジと第1の走査エリアの第1のエッジとを接続する。第2の角度α2は、少なくとも部分的に透明なプラットフォームと光路との間に定義される。そしてこの光路は、第1の方向および第2の方向の交点と、第2の走査エリアの第1のエッジとを接続する。α1およびα2の両方は、所定の閾値角度αよりも大きい。
回転可能なミラーは、少なくとも一つの反射面を有する平面ミラーを含む。一実施形態において、回転可能なミラーは多角形ミラーを有する。一実施形態において、固定ミラーは平面ミラーを含む。他の実施形態において固定ミラーは曲線状ミラーを含む。画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含む。一実施形態において、光源は、レーザ、蛍光灯、発光ダイオードアセンブリ、タングステンランプ、タングステンハロゲンランプ、ハロゲンランプおよびキセノンランプからなる群から選ばれる一種以上を含む。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含む。一実施形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートまたは透明プラスチックプレートを含む。
本発明は、他の形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアを少なくとも有し、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアは、それぞれ第1のエッジおよび第2のエッジを有する。
一実施形態において、スキャナは光を放射する少なくとも一つの光源を有する。さらに、スキャナは少なくとも一つの回転可能なミラーを有する。この回転可能なミラーは、第1の方向からの光を受け取り、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上にある対象物の部分画像を走査する第2の方向へ光を反射し、第3の方向で対象物の走査部分画像を受け取り、対象物の走査部分画像を第4の方向へ反射する。さらにスキャナは少なくとも一つの画像センサを有する。その画像センサは、対象物の走査部分画像を第4の方向で受け取り、対象物の受信走査部分画像に対応する電気信号を出力する。その上、スキャナは画像処理システムを有する。この画像処理システムは、少なくとも一つの画像センサからの電気信号を受け取り、その電気信号をデジタルフォーマットで記録する。スキャナは、少なくとも一つの回転可能なミラーと少なくとも一つの画像センサとの間の光路上に配置されている少なくとも一つの集光レンズと、少なくとも一つの回転可能なミラーを回転させる回転手段とをさらに備える。
少なくとも一つの光源、少なくとも一つの回転可能なミラーおよび少なくとも一つの画像センサが配置されることにより、第1の方向と第4の方向とが第1の角度を定義し(180°−β)、第2の方向と第3の方向とが第2の角度を定義し(180°+β)、βは−15°〜15°の範囲の値を有し、回転する時に、少なくとも一つの回転可能なミラーが光の第2の方向を変え、好適には回転可能なミラーの回転が一回以内に、光は第1の走査方向Aにより第1の走査エリアの第1のエッジから第2のエッジへと、第2の走査方向Bにより第2の走査エリアの第1のエッジから第2のエッジへと、対象物の連続部分画像を連続的に走査する。画像処理システムは、そこに記録された部分画像を結合し、第1の走査方向Aおよび第2の走査方向Bのそれぞれの全走査に対応した対象物のほぼ完全な画像を形成する。
本発明は、他の形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、エッジ部分により定義され、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアを少なくとも有する。
一実施形態において、この方法は以下のステップを含む。複数のマーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に白エリアを形成し、各マーカーは白エリア内の所定の位置に配置するステップ。複数のマーカーのそれぞれは、白エリアと識別することができる。一実施形態において、白エリアの少なくとも一つの部分は標準白基準に適用される。本発明は、対象物の連続部分画像を第1の走査エリアから第2の走査エリアへ連続的に走査し、それぞれの連続部分画像は、複数のマーカーの内の少なくとも一つの画像を含むステップ。さらにこの方法は、各連続部分画像中にある複数のマーカーのうちの少なくとも一つの画像を基準として使用し、連続部分画像を結合し、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアの全走査に対応する対象物のほぼ完全な画像を形成するステップを含む。このステップは、対象物の形成画像を補正するステップと、対象物の補正された画像から、白エリアの画像および複数のマーカーの画像をトリミングして対象物の画像を得るステップとをさらに含む。
本発明は、他の形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームはエッジ部分により定義され、少なくとも第1の走査エリアおよび第2の走査エリアを有する。
一実施形態において、スキャナは、複数のマーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に白エリアを形成し、各マーカーは白エリア内の所定の位置に配置され、複数のマーカーは白エリアと識別することができる。一実施形態において、白エリアの少なくとも一つの部分は標準白基準に適用される。さらにスキャナは、対象物の連続部分画像を第1の走査エリアから第2の走査エリアへ連続的に走査し、それぞれの連続部分画像は、複数のマーカーの内の少なくとも一つの画像を含む。一実施形態において、光手段には少なくとも一つの画像センサが含まれる。少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含む。スキャナは画像処理システムをさらに有する。この画像処理システムは、各連続部分画像中にある複数のマーカーの内の少なくとも一つの画像を基準として使用し、連続部分画像を結合し、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアの全走査に対応する対象物のほぼ完全な画像を形成する。一実施形態において、画像処理システムはコントローラを有する。このコントローラは、対象物の形成画像を補正し、対象物の補正された画像から、白エリアの画像および複数のマーカーの画像をトリミングして対象物の画像を得る。
本発明は、他の形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法に関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは複数の走査エリアを有する。一実施形態において、本発明は、複数の走査エリアからの対象物の連続部分画像を連続的に走査するステップを有し、複数の走査エリアの全走査に対応する物体のほぼ完全な画像を形成する連続部分画像を結合する。
一実施形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、所定の位置に配置されている複数のマーカーをさらに有する。それぞれの連続部分画像は、複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含む。結合ステップは、各連続部分画像を基準として複数のマーカーの少なくとも一つの画像を使用するステップを含む。
本発明は、他の形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは複数の走査エリアを有する。一実施形態において、スキャナは、複数の走査エリアからの対象物の連続部分画像を連続的に走査する光手段と、光手段で得た連続部分画像を結合し、複数の走査エリアの全走査に対応するほぼ完全な画像を形成する処理手段を有する。
一実施形態において、光手段は少なくとも一つの画像センサを含む。少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含む。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、所定の位置にそれぞれ配置された複数のマーカーをさらに有する。それぞれの連続部分画像は、基準に使用される複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含む。
以下、本発明の実施形態を図3〜図35に基づいて説明する。
本発明の目的により、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナに関する発明を具現的かつ広義的に説明する。なおこの対象物は、例えば文書を含む。
本発明の目的により、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナに関する発明を具現的かつ広義的に説明する。なおこの対象物は、例えば文書を含む。
図3および図4に示すように、本発明の一実施形態によるスキャナ100は、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101、光源301、回転可能なミラー102、固定ミラー110、画像センサ104、集光レンズ317および画像処理システム120を含む。
本実施例によると、プラットフォーム101は、第1の走査エリア101aおよび第2の走査エリア101bを含む。プラットフォーム101の第1の走査エリア101aおよび第2の走査エリア101bは、それぞれ第1のエッジ(101a1、101b1)および第2のエッジ(101a2、101b2)を有する。第1の走査エリア101aの第1のエッジ101a1から第2のエッジ101a2への長さおよび方向は、それぞれ第1の走査長さL1および第1の走査方向を定義する。一方、第2の走査エリア101bの第1のエッジ101b1から第2のエッジ101b2への長さおよび方向は、第2の走査長さL2および第2の走査方向Bを定義する。一実施形態では、第1の走査エリア101aおよび第2の走査エリア101bが重畳され、重畳された走査長さL3を有する重畳された走査エリア101cが形成される。そのため、プラットフォーム101は、走査長さがL=(L1+L2−L3)である実際の走査エリアを有する。走査長さLは、スキャナ100により撮像することのできる対象物の最大画像長さを表す。図3に示すように、プラットフォーム101は、複数のマーカー203を有するプラットフォーム101のエッジ部101dの周囲に少なくとも部分的に形成された白エリア201を含む。各マーカー203は、白エリア201の所定位置に配置されている。複数のマーカー203は、白エリア201から識別することが可能な十字形状などの単純な幾何学的形状であることが好ましい。一実施形態において、複数のマーカー203は十字形状のマーカーを含む。プラットフォーム101は、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを有する。一実施形態のプラットフォーム101は、ガラスプレートまたは透明プラスチックプレートを有する。
光源301は、光ビーム105を放射するために適用される。図4に示すように、配置された光源301が光ビーム105を放射すると、光ビーム105は、レンズ319により集束されてからミラー306で屈折され、その後、ビームスプリッタ315により、回転可能なミラー102へ第1の方向105aへ屈折される。光源301は、レーザ、蛍光灯、発光ダイオード(以下「LED」という。)アセンブリ、タングステンランプ、タングステンハロゲンランプ、ハロゲンランプまたはキセノンランプの内の一つかそれらの組合せでもよい。なお蛍光灯およびキセノンランプは、それぞれ放射光を所定の方向へ集中して平行にする放物線状のフードを配置しなければならない。キセノンランプは、高出力パワーで約400〜700nmの可視光領域内にある波長のスペクトルを有する。例えば、浜松のキセノンショートアークランプL2173およびL2193(浜松ホトニクス株式会社(Hamamatsu Photonics, K.K., Hamamatsu, Japan))は35Wの出力を有する。本発明の一実施形態では、キセノンランプが使用されている。
回転可能なミラー102は、第1の方向105aで光ビーム105を受けて第2の方向105bへ光を反射し、プラットフォーム101上に置いた文書などの対象物の部分画像を走査し、第3の方向105cで対象物の走査部分画像を受け取って対象物の走査部分画像を第4の方向105dへ反射する。一実施形態において、第3の方向105cは第2の方向105bと反対で、第4の方向105dは第1の方向105aと反対の方向である。図4に示す実施形態では、第4の方向105dへ反射される対象物の走査部分画像は、ビームスプリッタ315を介して集光レンズ103へ導かれてから画像センサ104へ進む。回転可能なミラー102は、画像処理システム120へ結合された少なくとも一つの反射面を有する平面ミラーを含む。一実施形態において、回転可能なミラー102は多面鏡を含む。実際には、図4に示すように回転可能なミラー102は、回転モータなどの回転手段107により所定の方向106で一定の角速度で回転する。なおこの角速度は調整することが可能である。
固定ミラー110は、プラットフォーム101の回転可能なミラー102と第1の走査エリア101aとの間の光路上に配置され、回転可能なミラー102から反射された光を第2の方向105bで受け取り、回転可能なミラー102から受け取ったその光をプラットフォーム101の第1の走査エリア101aへ第5の方向105eで反射した後、位置112で対象物の部分画像を走査し、位置112にある対象物の走査部分画像を第5の方向105eと反対方向である第6の方向105fで受け取り、位置112にある対象物の走査部分画像を第3の方向105cへ反射して回転可能なミラー102へ送る。一実施形態において、固定ミラー110は平面ミラーを含む。他の実施形態において、固定ミラー110は曲線状ミラーを含む。
プラットフォーム101、回転可能なミラー102および固定ミラー110の配置により、回転可能なミラー102が回転(回転可能なミラー102の回転は一回転以下であることが好ましい)すると、第2の方向105bの光は、第1の走査エリア101aの第1のエッジ101a1から第2のエッジ101a2へ向かう第1の走査方向Aと、第2の走査エリア101bの第1のエッジ101b1から第2のエッジ101b2へ向かう第2の走査方向Bとで対象物の連続部分画像を順次走査する。このように配置することにより、第1の角度α1は、プラットフォーム101と光路109aとの間に定義される。この光路109aは、固定ミラー110の下エッジ110bと第1の走査エリア101aの第1のエッジ101a1とを接続する。第2の角度α2は、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101と光路109bとの間に定義される。この光路109bは、第1の方向105aおよび第2の方向105bの交点と、第2の走査エリア101の第1のエッジ101b1とを接続する。この実施形態において、α1およびα2の両方は、所定の閾値角度αよりも大きい。一実施形態において、所定の閾値角度αはスキャナの画像歪みが最悪の状況に対応し、実際にはスキャナの最低高さを決定する。図3および図4に示す本発明のスキャナは、例えばH<H0などのように、図1および図2に示す従来のスキャナよりも小さく、本発明のスキャナおよび従来のスキャナに同様の走査長さおよび最悪の画像歪みを提供した(つまり、α1=α2=α0=αである)。
画像センサ104は、回転可能なミラー102により第4の方向105dで集光レンズ103を透過するように反射された対象物の走査部分画像を受け取り、対象物の受信走査部分画像に対応する電気信号を画像処理システム120へ出力する。画像センサ104は、ラインセンサ、エリアセンサまたはそれらの組合せでもよい。ライン画像センサを使用するスキャナにとって、ラインセンサのライン率は、スキャナの走査速度を向上するために必要不可欠なものである。例えば、日本電気株式会社(NEC Corp. Tokyo, Japan)のラインセンサμPD3747およびμPD8670は、それぞれ5.95kHzのライン率へ変換される7400画素および44MHzのデータ出力速度を有する。これらのラインセンサは、解像度が300dpiで毎秒一ページの走査速度で使用することができる。ダルサ社(DALSA Corp.,)のセンサであるDALSA・IT−P1−2048は46kHzのライン率を有し、それは解像度が600dpiで毎秒二ページの走査速度で使用することができる。なお本発明は、その他市販されているラインセンサを使用してもよい。
画像処理システム120は、画像センサ104からの電気信号を受け取り、その電気信号をデジタルフォーマットで記録する。画像処理システム120は、第1の走査方向Aおよび第2の走査方向Bそれぞれへの全走査に対応する対象物のほぼ完全な画像を形成し、そこに記録された部分画像を結合する。画像処理は、ソフトウェアまたはファームウェアにより実行され、それはスキャナと通信して物理的にスキャナの内部や外部に位置する計算装置により実行される。一実施形態において、画像処理システム120は、マイクロプロセッサおよびソフトウェアパッケージが内蔵されたコンピュータを含む。例えばシリコン・オプティックのsxW1/sxW1−LX(シリコン・オプティック社、ソルトレーク市、ユタ州(Silicon Optics Inc., Salt Lake City, Utah))などの市販のマイクロプロセッサは、瞬時に画像処理を行うことができるほど十分に速い。また、画像センサ104から受け取った電気信号を対象物の完全な画像へ処理するため、Halcon社(MVTEC Software GmbH, M≡ochnchen, Germany)などのソフトウェアパッケージを使用してもよい。また、本発明を実施するため、その他のマイクロプロセッサ、ソフトウェアパッケージおよびカスタムメイドのソフトウェアを採用してもよい。
図5および図6(特に図5)に示すように、本発明の一実施形態において、画像処理システムは、先ず以下のステップを行う。ステップ130において、画像センサから受け取った対象物の走査部分画像を前処理し、孤立黒画素を白くし、孤立白画素を黒くして基準画像と呼ばれる高い勾配画像を抽出する。ステップ132において、基準画像を使用して画像を補正する。画像補正ステップ132は、画像結合ステップ131、画像シェーディング強度補正ステップ133および画像歪み除去ステップ135を含む。画像処理フローにおいて、これら三つのステップ131、133、135の順番は、実施形態により異なってもよい。しかし順番をどのようにしても、文書の走査部分画像の結合、画像のシェーディング強度の補正および画像の歪み除去を行わなければならなかった。図5は、図3および図4のスキャナの画像処理システム120内にある幾つかの可能な画像処理フローの一つを示したものである。
高速、安定および精確に部分画像を一つの完全な画像へ結合させ、回転ミラーの角度位置のタイミングに合わせて画像の歪みを除去するため、プラットフォーム101の白エリア上へ複数のマーカーを配置して画像処理にかかる時間を減らす。白エリアの標準白色は、シェーディング補正のシェーディング強度基準に使用する。例えば、図6に示すように、走査部分画像206、207の共通のマーカー204、205に近接する走査部分画像206、207の重畳部は、基準画像に処理される。その他の部分も基準画像に処理されてもよい。そして抽出された基準画像内にある画素と、元の走査部分画像内にある画素とを一対一に対応させる。同じ位置にある基準画像内にある画素と元の走査画像内にある画素とは対応する。基準画像の位置合わせと結合を適切に行うと、所望の元の走査部分画像の位置合わせと結合を達成することができる。基準画像の重畳部分内にある単純で所定の形状のマーカーにより、基準画像の位置合わせと結合を行う画像処理から、元の走査部分画像の位置合わせと結合を高速かつ安定的に行うことができる。上述した基準画像は、本発明の画像処理システム内では任意である。対象物の走査部分画像は、白エリア201上にある複数のマーカー203を直接使用して位置合わせと結合を行ってもよい。
シェーディング補正は、シェーディング強度補正ステップ133において実施する。部分画像は幾つか有り、部分画像の様々な部分が異なる視野角および距離で得られるため、シェーディング強度は同じか異なる部分画像内の様々な部分において異なる。一実施形態において、図6に示す複数のマーカーを有する基準白エリアを読み込むことにより得られるシェーディングデータを基に、元の部分画像からの信号を読み込む時にシェーディング強度補正を行う。濃淡ムラを発生させるのと同様に、走査部分画像のそれぞれの部分は異なる歪みを有し、その画像歪みは画像歪み除去ステップ135において除去されなければならない。最後に、画像トリミングステップ134において、処理画像から白エリアをトリミングして完全かつ所望の対象物を得ることができる。
フラットベッドスキャナは、画像走査を行う時に手作業で文書をスキャナへ置いたり取ったりしなければならないため、走査は中断された。このスキャナの走査時間には、手作業でスキャナへ文書を置いたりスキャナから文書を取ったりする時間が含まれる。そのため大量の文書を走査するときの平均走査速度は、文書が少ないときよりも遅くなった。例えば、本発明の一実施形態では、走査を中断することなく、連続して10秒以内に20ページの文書を走査したり1分間に120ページの文書を走査したりする。この場合、スキャナの走査速度は毎秒2ページである。しかし、スキャナが手動で約10分間走査されて5分間中断された場合、全部で600ページの文書しか走査することができなかった。そのため、全体として大量の文書の効果的な走査速度は、毎秒1ページとなる。なお上述の数字は仮定のものであり、それは文書が大量のとき、走査速度は文書が少ないときよりも実質上遅いことを単に表しているだけである。本発明の一実施形態において、走査部分画像がスキャナの画像処理システム内にあるメモリバッファへ一時的に保存されるとき、画像処理システムは、例えばUSBポートまたは無線プロトコルを介してスキャナへ結合されているコンピュータの処理パワーを使用してもよい。またコンピュータは、スキャナへ専門に使用される必要はなく、画像処理以外の目的に使用してスキャナのコストを下げてもよい。
処理コストをさらに減らすため、複数のマーカーは、図6に示すような十字形状などの単純で画一的な幾何学的形状にすることが好ましい。このように構築することにより、図7および図8に示すように、マーカーおよびそのマーカーに対応する走査ラインの相対位置を認識し、例えば図3および図4に示す走査ライン112のように走査ラインから受け取られた実際の信号と比較し、事前に定義された少しの単純な画像信号パターンだけを画像処理システムへ保存しなければならない。そしてマーカーが単純な形状であるため、画像処理システムにおける画像認識の作業量を減らすことができる。なおマーカーは、他の形状にしてもよい。
走査時に回転可能なミラーの回転を計時する方法は、不正確な製造工程や長年使用されて材料が変形したなどの原因により発生するスキャナ構造の幾何学的誤差に対し非常に強い。また、回転可能なミラーを駆動するモータ(図示せず)は、走査処理に精確に協調しなくともよい。駆動モータが有する唯一の必要条件は、一定の角速度で回転することである。そのため、高価なステップモータおよび制御回路が必要ない。そのため、本発明の画像スキャナは、低コストで製造することができる上、耐久性を有する。
また、物理的なミラー回転と電子画像処理との間で同期を容易に行うため、一回以上の走査を行って画像を読み込んでもよい。これは、回転可能なミラーが、ユーザの予想よりも速い走査速度の回転を達成することができるからである。そのため、二回以上の走査回数により文書の走査を完了してもユーザにとっては依然として十分に高速である。そして第1の走査により、マーカーの位置を認識して画像処理を同期させる。次に第2の走査により、処理を行うため、画像を実際に読み込む。回転可能なミラーが一定の角速度で回転しているため、第1の走査が完了する時、第2の走査の開始時間を容易かつ精確に計算することができる。回転可能なミラーの物理的回転と走査画像の画像処理とは、第2の走査において同期させることができる。または任意に二つの走査を使用して走査文書の一つの画像を撮像した場合、第1の走査および第2の走査の両方は、文書の画像を撮像することができる。第1の走査において撮像された画像は、「前走査画像」として画像処理ユニットが第2の走査を撮像するために必要な調整を計算することができる。この方法には、付加的な長所がある。そして光強度の計算された調整を利用して第2の走査の照明光強度を変えることができる。例えば、LEDを光源に使用した場合、LEDはオンおよびオフをスピーディに行うことができるため、異なる電圧の電源を供給することにより、光強度をスピーディに変えることができる。これにより、第2の走査により撮像された画像の品質を向上させることができる。
本発明における走査ラインの位置決めおよび画像合成に使用される方法は、比較的高価なステップモータ、角度位置、速度測定および速度制御のための複雑な機構が必要ない。回転可能なミラーの回転モータは、一定の速度で回転できることが主に必要であった。回転可能なミラーの角度位置と、画像走査処理との間で同期を行う負担は、マーカーの位置を識別する走査ラインの位置にある画像処理システムにかかる。この配置により、最低数の物理的構成要素を使用して本発明によるスキャナの製造工程の精確性に対する要求を下げる。
走査画像を効果的に処理するマーカーの単純な形状の使用は、以下で詳しく説明する。
図7および図8を参照する。先ず図7は、白エリア201およびマーカー209を有する走査エリア101の部分画像、そしてx−y座標で図7(a)の円状エリア208を拡大した図を示す。座標xa、xb、xc、xdおよびxeは、それぞれ走査ライン210に位置する。幅w3は、白エリア201の幅である。幅w1は、十字形状のマーカー209の一アームの幅である。幅w2は、十字形状のマーカー209の十字の幅である。座標y1は白エリア201の外縁部に位置し、座標y2はマーカー209の水平アームの外縁部に位置し、座標y3はマーカー209の垂直アームの外縁部に位置し、座標y4はマーカー209の垂直アームの内縁部に位置し、座標y5はマーカー209の水平アームの内縁部に位置し、座標y6は白エリア201の内縁部に位置する。図8(a)〜(e)は、図7の走査ラインxa、xb、xc、xd、xeのI−Y平面を示し、Iはシェーディング強度を示す。画像処理は位置y1から始まり、y軸と反対の方向へ進み、走査ラインが位置xaにあることを認識するのに必要な処理時間をt(ra)とし、ここでraは、開始位置y1と位置y4との間の画素数であり、位置xaにおける全体の走査ライン上にある画素数よりも遥かに少ない。画像処理時間は処理する画像数に比例するため、画素が少ないほど処理時間が短い。さらに詳細には、処理システムが位置y1からy4までの距離にある走査ラインから受け取った信号をチェックすると、処理ロジックは直ちに図7に示すように走査ラインがマーカー209に当たらないことを識別しなければならない。
図7および図8を参照する。先ず図7は、白エリア201およびマーカー209を有する走査エリア101の部分画像、そしてx−y座標で図7(a)の円状エリア208を拡大した図を示す。座標xa、xb、xc、xdおよびxeは、それぞれ走査ライン210に位置する。幅w3は、白エリア201の幅である。幅w1は、十字形状のマーカー209の一アームの幅である。幅w2は、十字形状のマーカー209の十字の幅である。座標y1は白エリア201の外縁部に位置し、座標y2はマーカー209の水平アームの外縁部に位置し、座標y3はマーカー209の垂直アームの外縁部に位置し、座標y4はマーカー209の垂直アームの内縁部に位置し、座標y5はマーカー209の水平アームの内縁部に位置し、座標y6は白エリア201の内縁部に位置する。図8(a)〜(e)は、図7の走査ラインxa、xb、xc、xd、xeのI−Y平面を示し、Iはシェーディング強度を示す。画像処理は位置y1から始まり、y軸と反対の方向へ進み、走査ラインが位置xaにあることを認識するのに必要な処理時間をt(ra)とし、ここでraは、開始位置y1と位置y4との間の画素数であり、位置xaにおける全体の走査ライン上にある画素数よりも遥かに少ない。画像処理時間は処理する画像数に比例するため、画素が少ないほど処理時間が短い。さらに詳細には、処理システムが位置y1からy4までの距離にある走査ラインから受け取った信号をチェックすると、処理ロジックは直ちに図7に示すように走査ラインがマーカー209に当たらないことを識別しなければならない。
図8に示すように、rc<rb<raであるため、位置xbまたは位置xcにおいて走査ラインを認識する処理時間はt(ra)よりも短かった。図7に示すように、最後の位置において走査ライン210がマーカー209に当たらず、走査ライン210の現在位置xbにおいて、図8のy3からy1におけるIwからIbに示すように、処理が走査ライン210上の白から黒への信号強度変化に当たる場合、図7に示すように、処理ロジックは次に走査ラインがマーカー209の上端にあることを認識することができる。また走査ラインxc、xd、xeの位置は、類似の判定ロジックを使用して決定してもよい。
走査部分画像自体は、走査ラインが図3に示すような走査方向A、Bの両方で走査エリア全体を通る時に、ラインセンサからの信号を使用しても形成される。本発明のスキャナに含まれる画像処理の量を考慮した場合、計算量を減らすことは重要である。図7および図8は、白エリア上にあるマーカー209を使用して走査ライン210の位置を探知する方法を示す。走査ライン210が位置xaにある時、走査ライン210全体は白エリア201上にある。図8(a)に示すように、白エリア201の反射面における走査ライン210上から得られた画像信号は、強度がIwの白である。
走査ライン210が位置xbにある時、走査ライン210はマーカー209の一部を横切る。図8(b)に示すように、白エリア201の反射面で走査ライン210から得られた信号は、マーカー209の幅w1に等しい幅を有するダークセグメントを有する。走査ライン210は、位置xcにおいてマーカー209の中央部分を横切る。図8(c)に示すように、走査ライン210から得られた信号は、図7に示すマーカー全体の幅w2に等しい幅w2を有するダークセグメントを有する。図7および図8において、W3は白エリア201の幅を示す。図8(d)に示すように、位置xdにおいて、走査ライン210から得られた信号が、白エリア201のエリアへ限定されている場合、位置xbにある時と同様の形状を有する。図8(e)に示すように、位置xeにおいて、走査ライン210から得られた信号が、白エリア201のエリアへ限定されている場合、位置xaにある時と同様の形状を有する。
マーカーの位置および形状が予め決められて画像処理システム中に保存されているため、マーカーを使用した場合、走査ライン上にある画素全てのx座標およびy座標をスピーディかつ安定的に探知することができる。さらに詳細には、マーカーに対応する走査ラインの位置が分かると、補間により、走査ライン上にある画素全ての位置を決定することができる。
走査ラインにある各画素の座標および走査ラインの座標が決定されると、スピーディかつ明快な処理により走査ラインは2次元画像へ結合される。2次元画像を合成する処理コストは、画像処理システムがマーカーの位置および形状を知っているため低い。
図9に示すように、本発明の一実施形態はスキャナで走査された二つの走査部分画像211、212は、画像処理システムによりプリアライメントされる。走査部分画像211は、図6に示すような重畳された走査エリア200の対応する白エリア内にあるマーカー204、205にそれぞれ対応したマーカー画像214、215を有する。走査部分画像212は、図6に示すような重畳された走査エリア200の対応する白エリア内にある同じマーカー204、205にそれぞれ対応するマーカー画像216、217を有する。走査部分画像211内にあるマーカー画像214、215および走査部分画像212内の対応するマーカー画像216、217を使用して二つの画像211、212をさらに位置合わせする。完全な位置合わせにおいては、マーカー画像214、216が完全に重畳され、マーカー画像215、217も完全に重畳されなければならない。白エリアにより包囲されているマーカーの単純な幾何学的形状および強力なカラーコントラストにより、図5に示す結合ステップ131は、部分画像211、212をスピーディかつ安定的に位置合わせすることができる。
図6に示すように、二つの部分画像が、マーカー204、205などの共通のマーカー画像を共有していない場合、部分画像の結合処理は同様の方法により行うことができる。
図6に示すように、二つの部分画像が、マーカー204、205などの共通のマーカー画像を共有していない場合、部分画像の結合処理は同様の方法により行うことができる。
図10は、図3および図4に示すようなスキャナの実施形態において文書の一回の走査サイクルから得られる一組の部分画像の結合処理を示す。走査に伴って、方向A、Bにより示された順番で画像信号が画像処理システムに入る。言い換えると、画像走査は方向A、Bで行われる。走査A、Bは、回転可能なミラーが一回転すると完了する。また、個々の実施では、回転可能なミラー102の一回以内の回転で、Bの前にAが走査されたりAの前にBが走査されたりしてもよい。図4に示すように、走査Aは、回転可能なミラー102および平面ミラー110を介して画像を得る。そのため、走査Aは、図10(a)に示すように反転画像を形成する。反転画像は、図10(b)に示すように反転され、図10(c)に示すように、結合白エリア上にある1010、1020などのマーカーの助けにより、走査Bを介して得られたその他の部分画像と結合されなければならない。最後に、図10(d)に示すように、画像の歪みを除去する。この歪みを除去は、図5に示すように、歪み除去処理135において行う。
全般的に図11〜図15を参照、先ず図11を参照する。図5のシェーディング強度補正処理133における赤−緑−青(以下、「RGB」という。)モデルを提供する三つのシステムのうちの一つを示す流れ図である。図5に示す実施形態において、ラインセンサから出力される画像信号は、図5に示す画像結合処理131により文書の完全な走査画像へ結合される2次元画像を含む。図11に示すように、シェーディング強度補正処理133は、画像認識処理230、走査アドレス生成処理232、シェーディング補正データルックアップテーブル(以下、「LUT」という。)234、座標を有するシェーディング補正データ238およびシェーディング処理236を含む。一実施形態において、画像認識処理230は、処理される画像上にあるマーカーおよびそれらの位置を識別する。次に、走査アドレス生成処理232内でマーカーの位置を使用して画像上の各画素の座標を計算する。計算された座標は、シェーディング補正データLTU234内のアドレスへ変換される。ルックアップシェーディング補正データは、座標を有するシェーディング補正データ238の座標とともにシェーディング処理ユニット236へ送信され、白エリアの画像からの実際のシェーディングデータを使用して必要な補正量を計算し、これにより画像のシェーディング強度を計算する。
図11に示すように、文書の走査画像の信号は、シェーディング補正処理133においてシェーディング補正される。シェーディング補正処理の計算は、図12〜図15においてさらに示す。図12(a)は、図3および図4に示すように本発明の一実施形態によるスキャナを示す斜視図である。図12(b)は、スキャナの走査エリア101内のシェーディング強度を示す略図である。図12(a)および図12(b)は、位置合わせされた走査エリア101の領域206、207と、それに対応するシェーディング強度表面256、257との間の関係を示す。シェーディング強度表面256は、領域206内のシェーディング強度を示し、206のエッジにおける白エリアを含む。シェーディング強度表面257は、領域207内のシェーディング強度を示し、207のエッジにおける白エリアを含む。
図11に示すシェーディング処理236のステップに含まれる計算処理は、図13にも示されている。曲線140は、グラフ形状および一例として、図11に示すシェーディング補正データLUT234中の保存シェーディング補正データを示す。これらデータの値は、互いに関連していることだけを意味する。言い換えると、曲線の形状は、シェーディング補正処理に有用なシェーディング補正データにより決定されるということである。曲線のシェーディング補正データが、図11の234で見つけられると、曲線の端部の値は図13の白エリア142の画像からの実際のシェーディング強度に合致し、それは白エリアの画像からの光強度データを図形として表す。実際のシェーディング強度は、白エリアから得られた画像から計測される。曲線140の全ての値は、曲線形状を維持しながら、曲線の端値に依り調整される。このように調整されたシェーディング強度補正データを表すカーブは、白エリアの画像を使用すると、140から144へと変化する。
図13に示すように、個別に見つけられた曲線は、曲線の二端のシェーディング強度値を基に調整され、図13に示す表面146を形成する1310などの曲線は、調整されたシェーディング強度補正データを表す。シェーディング補正曲線は、図11のシェーディング補正データLUT234内のxおよびy方向の両方から見つけることができる。曲面は、さらに処理されて滑らかにされてもよい。図13に示すように、曲面146のエッジ148上にあるシェーディング強度は、白エリアの画像から得られた実際のシェーディングデータである。シェーディングデータ補正処理の最終ステップは、各位置(x、y)において、所望のシェーディング強度表面150と計測されたシェーディング強度146との違いを計算し、これらの違いにより原稿の画像のシェーディング強度を補正する。
図14は、I−X面に投影された計測されたシェーディング強度表面および補正されたシェーディング強度表面を示す断面図である。さらに詳細には、図14(a)は、シェーディング補正前の光強度を示す。曲線265、267は、部分画像263、264のシェーディング強度を示す。図14(b)は、シェーディング補正後のシェーディング強度を示す。
図15は、図12に示す計測されたシェーディング強度表面256の一部の投影を実線2010により表示し、補正されたシェーディング強度面を点線2020により表示するI−Y面を示す。
図16は、本発明の一実施形態によるマーカーを有する白エリアを使用する画像歪み除去処理を示す略図である。基準格子を歪んだ生画像へ合致させ、歪みを除去する画像処理により、走査文書の歪みがない原稿を得る画像処理システム中の基準格子のデータの生成、保存および使用する方法も知られている。説明を簡単にするため、以下の説明では、「画素」を画像上にある近似の画素サイズの小さいエリアを表すために使用し、これは画像上の実際の画素ドットに対応していてもなくてもよい。また以下の説明では、利便上歪みが全く無いか僅かだけある処理された画像を処理画像とよび、歪み除去のために処理される画像を生画像とよぶ。
図16(a)は、基準格子の形成方法を示す。一般に1610などの生画像の基準格子を構成するラインは直線ラインではない。画像処理システム内にあるこれらラインのデータの形成および保存には多くの方法があるが、以下の説明ではこれらラインの形成および保存の一例を示す。
基準格子を形成するデータを得るため、リバースエンジニアリング方法を使用する。図16(b)に示すように、1630などのダークまたは反射カラーの直線の充分に細かい格子を有するスキャナ上にある白エリアと異なる白基準ボード1620を走査エリア上に配置する。このボードの画像は、本発明のスキャナを使用して撮像する。生画像上にある基準格子は図16(a)に示されている。基準格子を構築するデータは、走査されていない白ボード上にある1630などの基準格子の座標と、走査された白ボードの画像上にある1640などの座標とを比較することにより得ることができる。
基準格子のデータは、複数あるうちの一つの方法により画像処理システムに保存することができる。これらの方法は、当業者がよく知っている方法である。例えば、この方法の一つは、基準格子のライン上にあるポイントの十分な数の座標を保存する。他の方法では、基準格子上のあるポイントの座標だけを、これらポイントに合致する形成カーブ(例えばスプライン曲線)のデータとともに保存する。
図16(c)および図16(d)は、スキャナの白エリア上にあるマーカーの助けがある走査エリアの画像上に基準格子を形成する補間処理を示す。基準格子は、速い歪み除去の画像処理システムを助けるために使用される。第1のステップにおいて、図16(c)に示すように、歪み画像上のマーカーは、比較的大きな格子サイズおよびマーカーに固定されている1605などの粗い基準格子を形成するラインへ接続されている。さらに詳細には、1605などの粗い基準格子上の画素の座標は、マーカーの知られた座標を基に補間により計算する。次に、第2のステップにおいて、図16(d)に示すように、1615などの細かい基準格子は、第1のステップにおいて形成された1605などの粗い基準格子上にある画素の座標を基に形成される。さらに詳細には、細かい基準格子上にある画素の座標は、第1のステップにおいて形成された粗い基準格子上にある画素の知られた座標からの補間により計算される。計算に必要なメモリのサイズを縮小するため、格子上のある幾らかの選択したポイントの座標だけを実際に計算して保存する。この処理は、細かい基準格子が以前のステップで形成された基準格子を基に得られていても繰り返される。以下の説明では、本発明の様々な実施形態において基準格子の二つのレベル(粗いおよび細かい)が、歪み除去を実行するために十分な精確性を提供すると仮定する。
歪み除去の処理を行う時に、処理画像(変形の目標)にあるマーカーの座標を先ず計算する。次に、細かい基準格子のある選択されたポイントの粗い基準格子上にある処理画像の画素座標を計算する。その後、生画像からの処理画像を高速で処理して計算する。図16(e)および図16(f)は、基準格子内の任意の画素Pの歪み除去に含まれる計算処理を示し、その画素は基準格子のエッジ上にない。必ずしも必要ではないが、図16(e)に示す基準格子は歪み率の与えられたレベルに十分小さいため、第2のレベル(細かいか小さいサイズである)基準格子の四つのエッジは、ほぼ直線と推定すると便利である。生画像内にある画素Pの位置は、d1/d’1、d2/d’2、d3/d’3およびd4/d’4の比率と同様に、生画像内にある四つのコーナーポイント00、01、10、11の座標により決定してもよい。図16(f)に示すように、処理画像内にある同じ画素Pの位置は、c1/c’1、c2/c’2、c3/c’3およびc4/c’4の比率と同様に、処理画像内にある四つのコーナーポイント00’、01’、10’、11’の座標により決定してもよい。その比率は歪み除去の前と後で保存される。つまりd1/d’1=c1/c’1、d2/d’2=c2/c’2、d3/d’3=c3/c’3、d4/d’4=c4/c’4である。そのため、処理画像内の四つのコーナーポイントの座標を計算した後、処理画像内の画素Pの座標を得るための計算量は非常に小さい。格子内の画素の座標データ量が、格子の四つのコーナーの座標データ量よりも非常に大きいため、歪み除去変形の計算は非常に効率がよい。図16(a)および図16(b)は、上で述べた処理方法を使用して部分画像の歪み除去の処理全体を示す。
図16(g)は、回転可能なミラーの様々な角度位置における異なる傾斜による歪みを示す。この歪みは、上で述べた基準格子方法を使用して図16(a)に示すようなその他の歪みとともに除去することができる。
図16(h)は、走査文書から撮像されたマーカーおよび白エリアの画像と共に、保存された基準格子の座標を歪み生画像へ合致させる処理を示す。基準格子は、上述のような記憶方法を使用して保存する。つまり、基準格子のライン上にある(補間を行う関数係数およびポイントの代わりに)十分な数のポイントを保存する。処理の説明は、歪み画像のローカルエリアのみに行うが、全体の画像を通して同じ処理が行われると理解すること。走査処理を行う時に、生画像400は、原稿の走査を介して得ることができる。この生画像400は、白エリア上にあるマーカー410、415、417の画像を含む。ライン420、422、424、426は、生画像400上にある基準格子の生画像である。ポイント450は、保存基準格子上にあるポイントであり、その座標は画像処理システム内にすでに保存されている。走査処理を行う時に歪みが発生するため、ライン420上にあるべきであるポイント450は、生画像400上のライン420から外れている。そのため、450を420に合わせる必要があった。フィッティング処理における第1のステップでは、図16(h)に示す矢印の方向で表示されているように、生画像400上にあるマーカー410、415、417の画像の実際位置へ保存された境界マーカーポイント430、435、437を合わせる。このフィッティングが完了すると、マーカーの位置にあるべきである保存された基準格子の全てのポイントは、生画像上にある対応するマーカーに合致する。第2のステップにおいて、基準格子の境界にあるべきポイント440、445などの、その他のポイントの保存された座標を、基準格子422、426の境界の生画像上にある適切な位置へ合わせる。ポイント440、445が、ポイント430、435、437に対する相対位置を維持しているため、フィッティング処理は、生画像上のマーカー位置を基に行う。さらに図16(h)に示すように、保存された基準格子の内部ライン上にあるポイント450を、基準格子の形状を維持しながら、生画像(ポイント450がポイント430、435、440、445、437の相対位置を維持するため)上にある基準格子のライン420上の適切な位置へ合わせる。
図16(a)〜図16(h)に示す処理は、基準格子を歪んだ生画像へ合わせ、歪みを除去して走査文書の歪みがない元の画像を得ることができる画像処理システム内に基準格子のデータを保存する複数の方法を示す。これらの方法は高速で行うことができる。また、基準格子の形成と歪んだ生画像へ基準格子を合わせるための余分な計算が必要なため、歪み除去の大量計算には、画素データの位置を一つずつ歪みのない処理画像へコピーすることが含まれている。白黒画像の画素データには、画素の座標および光強度が含まれる。カラー画像の画素データには、画素の赤、青および緑色の光強度および画素座標が含まれる。概算で、画像が1024×768画素で構成されている場合、歪み除去は786000画素のコピー動作で実行される。
画像処理作業は、クロック速度が約1〜3GHzである今日のミッドレンジのパーソナルコンピュータを有し、スキャナに結合されて外部にある別のパーソナルコンピュータ内のソフトウェアにより実行され、大量の高解像度画像の歪み除去処理を瞬時に完了させることができる。スキャナが専用プロセッサを有する自身の計算装置を備えている場合、生画像から処理画像への画素データのコピーは、並列実行を容易に採用することのできるオペレーションタイプであるため、画像処理が並列に実行されるとき、歪み除去の実行時間をさらに減らすことができる。
基準格子構築および生画像のフィッティングに必要な余分な計算量は、歪み除去の必要に応じて決定される。粗い格子を基に構築された細かい格子がほぼ直線であると仮定すると、画素が基準格子内に規則的かつ直線的に充填されていると仮定されるため、細かい格子のサイズが大きくなるに従い、直線仮定を使用するエラーも大きくなる。反対に、細かい格子のサイズが大きくなるに従い、生画像上にある基準格子の構築およびフィッティングに必要な計算量は少なくなる。その結果、歪み補正を行う計算が速くなる。
歪み除去を行うために基準格子を使用する上述の方法は、画像全体へエラーが均一に分布されるため、処理画像の品質へ明らかな影響を与えないという長所を有する。
歪み除去を行うために基準格子を使用する上述の方法は、画像全体へエラーが均一に分布されるため、処理画像の品質へ明らかな影響を与えないという長所を有する。
部分画像結合、歪み除去およびシェーディング補正計算のアルゴリズムおよびデータの両方は、スキャナの製造または調整を行う時に固定することができる。或いは、部分画像結合、歪み除去およびシェーディング補正計算のアルゴリズムおよびデータは、走査されたり前走査されたりした画像内にあるマーカーの画像および白エリアを基に、各走査を行うときに動的に選択したり補正を行ったりしてもよい。この第2の方法では、システム資源をさらに使用するため、スキャナがさらに高価になる可能性がある。しかし、第2の方法には、第1の方法で使用されるスキャナよりも変形、幾何学的誤差および光強度変化に強いという長所がある。なお、この両方の方法における計算処理は、白エリアの「基準白」を基準にし、その上にあるマーカーの位置を計算の基礎とする。
図17は、本発明の一実施形態によるスキャナを示す。光源301は、光ビームを放射する。放射光ビームは、レンズ319を透過して集中された後、ミラー306、305によりそれぞれ反射される。ミラー305は、画像光路105dの近傍に配置されている。ミラー305により反射された境界105a1、105a2を定義するサイズを有する光ビームは、画像光路105dの近傍にある光路を反対方向で進む。そして、ミラー305により反射された後に、回転可能なミラー102へ達した光ビームは回転可能なミラー102により反射され、前の境界105a1、105a2にそれぞれ対応する境界105b1、105b2中を通る。この光ビームはさらにミラー110へ達し、ミラー110により反射されて前の境界105b1、105b2にそれぞれ対応する境界106b1、106b2内を通る。図17に示すように、光ビームの幅、画像路105dへミラー305が接近するようにミラー305の角度を配置することにより、原稿全体を走査する時に、光ビームが106b1と106b2との間を定義し、走査エリア101上のエリア307を照射し、走査画像ライン112に沿って移動して走査画像ライン112を常にカバーする。言い換えると、走査を行う時に移動する112などの走査画像ラインの箇所かその箇所近くのエリアは、走査処理を行う時に照射されるということである。106aを通る112の画像は、ミラー110により105cへ反射され、それは回転可能なミラー102により105dへ反射されて画像センサ104へ達する。105b1と105cとの間を定義する角度は180°+βである。105a1と105dとの間を定義する角度は180°−βである。角度βは、−15°〜15°の範囲の値である。角度βの値はほぼ0に近いことが好ましい。
図18は、本発明の一実施形態によるスキャナの照射を示す略図である。照明光路105bは、走査を行う時に、画像光路105cに相対する一定角度βを有する。二つの光路は、回転可能なミラー102から所定距離で互いに横切る。この距離は、回転可能なミラー102と照明光路が走査エリア101の一端1410で走査エリアに当たるポイントとの間の距離として選択してもよい。言い換えると、走査エリア101の一端で走査が行われる時に、照明光路および画像光路の両方は同じ位置1410で走査エリアに当たる。走査が走査エリア1450の中央部分へ進むにつれ、二つの光路は1420、1430など、僅かに異なる位置で走査エリアに当たる。走査が走査エリアの中央部分へ近づくにつれ、走査エリア101に当たる二つの光路の二つの位置は離れる。
この現象は二つの効果を発生させる。第1の効果は、1410の箇所かその箇所近くの位置にある走査ラインが走査エリア101の1420、1430、1450などの中央部分に近い位置よりも良く照明されることにある。これは照明光路が、位置1410などの走査エリアの終端にある画像光路と精確な位置で走査エリアに当たるからである。この効果は、位置1410などの走査エリアの終端が、位置1420、1430、1450などの走査エリアの中央部分に近いエリアよりも強い照明光を必要とするため、走査エリア全体の光強度のバランスを得ることができるという長所を有する。この効果の範囲は、走査光ビームの焦点を変えたり、照明光路上にある様々な光源、ミラーおよびレンズの幾何学を変えたりすることにより調整できる。光源からのより強力に集束された光ビームは、走査エリア上にある走査ラインの周囲に、少なく集束された光ビームより狭い照明エリアを形成する。その結果、例えば、回転可能なミラーが位置1410などの走査エリアの終端を走査する時の走査ラインの照明強度と、回転可能なミラー102が位置1420、1430、1450などの走査エリアの中央部分を走査する時の走査ラインの照明強度との大きな違いなど、より強力に集束された走査光は上述したように強い照明バランス効果を有する。また、より少なく集束された走査光には、弱い照明バランス効果があった。
第2の効果は、幾何光学の原理に従い、走査を行う時のどのポイントにおいても、例えば、走査が走査エリアの中央部分や中央部分近くの箇所にある時、光源から走査エリアへ進んだ後に光センサへ帰る全ループ光路などの光路は光センサへ達しない点にある。この意味は、回転可能なミラーと走査エリアとの間にある画像光路のセグメントがほぼ垂直方向にあるのに対して、文書を支えるガラスなどの文書支持材料や文書上の光沢のある表面からの強力な反射光が光センサから漏れないことを示す。そのため、画像品質は損壊しにくい。この効果の範囲は、走査光ビームの集束、走査の角度範囲およびセンサ、光源、ミラーの位置を変えることなどにより調整することができる。
一方、この配置により、全体の走査処理を行う時に、照明光路は画像光路と並行にならない。「直接反射」を照射光と同じ入射角を有するスキャナの文書支持ガラス(または走査文書を支持するその他の透明材料)からの反射光と定義すると、入射角と反射角との関係に関する幾何光学により、走査エリアにある照明光反射ポイントを通過する法線の反対側(例えば対称的な位置)にあると予測できる。直接反射が回転可能なミラーに当たらない時(走査が中央領域から離れた領域にある時にこれは発生する。)、強力で望ましくない強力な輝きを含む直接反射が、光センサにおいて文書からの本当の画像光を目立たなくする可能性をなくす。直接反射が回転可能なミラーに当たらない時(これは画像光路が走査エリアに垂直かほぼ垂直な箇所にあるときに発生する。)、直接反射の光路が画像光路に平行でなく(図18を参照)、回転可能なミラーから光センサへの長い光路により、直接反射は光センサへ達しない。このように、直接反射により輝きが発生する可能性を無くすことができる。
上述の約90°の強力な輝きを除去する代替または補完的な方法としては、二つの走査光の配置において走査光をそのように配置した場合、光ビームは走査ラインの箇所またはその箇所の近傍にあり走査エリアへ垂直(つまり、走査エリアに対して約90°である。)に走査エリア上の表面に当たり、光の反射からの輝きを完全に除去する。しかし、この方法には、走査エリアの相対サイズがスキャナの垂直寸法よりも小さいという短所があった。これは、走査エリアと回転可能なミラーとの間の画像光路のセグメントが走査エリアに対して垂直にならないからである。全てのレンズ上およびスキャナの走査エリア上にある反射防止膜は、反射を減らして画像の質を向上させることもできる。
図4および図17に示すような両方の光配置は、走査が行われている時に、112などの走査ラインの箇所やその箇所近くにある集束された光を提供する。光源301と第1の反射ミラー306との間にあるシリンドリカルレンズまたはレンズシステム319を使用して光源301から放射される光を集束させ、112などの走査ラインの周囲にある高強度光のビームを狭くする。この高強度光ビームにより、スキャナは高速走査を行うことができる。
図18に示す光バランス効果と比較し、代替および/または補完的な方法により走査エリアを横切る光強度を調整することを次に述べる。走査を行う時に変わる光路の長さと、走査エリアへの光路の角度とを補償することにより、光源301への電源供給は、回転可能なミラーの回転角度により任意に調整することができる。さらに詳細には、ロジックの制御は以下のステップで実行される。(1)回転可能なミラーの角度位置は、リアルタイムで部分的に走査された画像上にあるマーカー位置を認識することにより決定される。(2)回転可能なミラーの探知された角度位置を使用して、その時点で必要だった必要な光強度補正データを探し、次にそれを使用して光源301への電源供給を制御する。一般に光路が長く、走査エリアへの光路の入射角が大きい場合、光源301は、電源がさらに必要となる。そうでない場合、光源301に必要な電源は少ない。LED光源は、光強度がパワー供給を変えてスピーディに調整できるため、この状況で使用するのに適している。
上述した光バランスの二つの方法の代替または補完の他の方法によると、図19に示すように、シェーディングフード1510を回転可能なミラー102と走査エリア101との間に配置する。シェーディングフード1510は、回転可能なミラー102の回転中に異なる角度で様々な程度の透明度(図示せず)を有する。そして、各角度における様々な透明度を使用して、画像センサ104へ戻る反射光1910の量とともに、走査エリアにおける光強度を調整する。
図20は、本発明の一実施形態によるスキャナを示す。図20は、スキャナ内の照明光路(光源から始まり走査エリア上の走査ラインで終わる。)と同様に、画像光路(走査エリア上の走査ラインから始まり光センサで終わる。)を示す。レンズ501、503は、光源507からの光を、垂直寸法が狭くて水平寸法が広い走査ラインに平行な光ビームへ集束させる。反射フード505は、光源507からの光をレンズ503へ集束させる。集束レンズ521は、走査ラインで反射されて回転可能なミラー102からの画像光を光センサ522へ集束させる。非透明シールド531は、走査エリア101から迷光が直接に放射されることを防ぐことができるため、走査エリア101上にある走査ラインを照射する光だけが回転可能なミラー102から送られる。図4と異なり、図20に示す実施形態では、図4に示す平面ミラー110などのような追加のミラーがない回転可能なミラーを一つだけ使用する。回転可能なミラーを一つだけ使用すると、走査エリアをスキャナの垂直寸法よりも小さくすることができる。言い換えると、走査エリアの寸法が同じである場合、図20に示すスキャナの垂直寸法(厚み)は比較的大きい。本発明のこの実施形態の新しい点は、図17に説明するような光配置および白エリアおよびマーカーの使用にある。また必要に応じ、図19に示すシェーディングフードを回転可能なミラーの上部に配置し、走査エリアを横切る光強度のバランスをとってもよい。
図20に示すように、光源として蛍光灯管507を使用する。蛍光灯は、安価、良好な白色光のスペクトルを有し、非常に効率が良い。しかし蛍光灯には、蛍光灯管を通る変調電流から点滅が発生した。現在の蛍光灯技術は、約25〜40kHzの周波数である変調電流を生成することのできる高周波電子安定器を使用する。走査エリアの長さが12インチの場合、走査解像度は600dpi(dots per inch)であり、スキャナが1ページを走査する時間は1秒間であり、1秒以内に走査するラインの総数は7200本で、点滅総数は40000回である(蛍光灯の点滅周波数を40kHzと仮定する。)。各ラインは、それぞれ5.5回(40000/7200=5.5)点滅した。蛍光灯の点滅は、走査画像の品質を下げた。しかし、画像の走査ラインを横切るように分布された点滅のランダム性は、全体の走査画像上の点滅を目立たなくする。また光源としては、例えばタングステンランプ、タングステンハロゲンランプ、キセノンランプおよびLEDなど、その他のタイプのものでもよい。これら他のタイプの光源には、一般に蛍光灯にあった点滅問題がなかった。そのため、他のタイプの光源を使用した場合、蛍光灯を光源に使用するときよりも走査速度が速かった。各光源には、それぞれ長所および短所があった。LEDは、即時にオンおよびオフして集束されて指向性のある光を生成することができ、熱を発生させなかった。しかし、LEDは、一般に蛍光灯よりも効率が悪くあまり明るくなかった。キセノンランプは、良好な光スペクトルを有して非常に強力であるが、高圧電源が必要であったため高価で巨大であった。タングステンランプは効率が余り良くなく高熱も発生させた。蛍光灯およびLED光が線光源である一方、タングステンランプは点光源であるため、点光を直線光ビームへ変換する複雑な設計の反射フードおよびレンズが必要であった。ハロゲンタングステンランプは、タングステンランプよりも僅かに効率が良いが、タングステンランプと同様の問題があった。
図21は、本発明の一実施形態によるスキャナを示す。本実施形態は、スキャナの垂直寸法を小さく維持しながら、二つの回転可能なミラー、二つの光センサ、二つの光源を使用して大きな走査エリアを得ることができる。光源607は、反射フード605と共に、レンズ603、601により、走査に使用される、走査ラインに平行な強力で狭くて集束された光ビームを発生させる。光ビームは、102などの回転可能なミラーにより湾曲され、走査ラインの周囲にある走査エリア101へ投影される。集束レンズ621は、走査エリア上にある走査ラインから反射された画像光を光センサ622へ集束させる。二つの回転可能なミラーにより走査された二つの部分画像の結合は、走査エリアの周囲に配置されている白エリア上にあるマーカーの助けにより画像処理ソフトウェアで実行される。例えば両方の回転可能なミラーが適度に速く回転するなどして、二つの回転可能なミラーが適度に短時間のうちに画像を走査し、画像処理システムが二つの部分画像を適時に撮像して処理する限り、二つの回転可能なミラーの回転の間は精確に機械的同期させる必要が無い。図21は、走査エリア101から始まり光センサ622で終わる二つの画像光路と、光源607から始まり走査エリア101で終わる二つの照射光路を示す。必要に応じ、走査エリアを横切る光強度のバランスをとるため、回転可能なミラーと走査エリアとの間にある二つの回転可能なミラーの上に、図19に示すように二つのシェーディングフードを配置してもよい。
図22は、本発明の他の実施形態によるスキャナを示す。本実施形態は、一つの回転可能なミラーおよび二つの光センサを使用する。スキャナの垂直寸法を小さく維持しながら、大きな走査エリアを得るため、二つの補助ミラー701、703を使用する。必ずしも必要ではないが、補助ミラー701、703の反射面は曲線状にすることが好ましい。補助ミラーを曲線状にすることの長所としては、光センサおよび光源の配置が単純な幾何学的配置になることと、ミラー表面が小さくなることと、スキャナの垂直寸法が全体的に低くなることとが含まれる。また必要に応じ、走査エリアを横切る光強度のバランスをとるため、回転可能なミラー102と二つの補助ミラー701、703との間で回転可能なミラーの下方に、図19に示すようなシェーディングフードを配置してもよい。非透明フード707は、迷光が回転可能なミラー102から走査エリアへ直接に放射されることを防いでスキャナを使用するユーザの目を保護する。
図22に示すように、曲線補助ミラーの曲率は、精確な図面によりグラフ的または手作業で決定することができため、画像処理システムは、走査画像の歪み除去、部分画像結合およびシェーディング補正を行うことが容易である。曲線ミラーの形状は独特ではない。
曲線補助ミラーの曲率は、計算により数学的に決定されてもよい。その計算の一例を次に挙げる。図22および図23に示すように、ポイントAは回転可能なミラー102の回転中央2210にある。照射光は、ポイントAで反射されて曲線状のミラー表面FのポイントDに当たる。回転可能なミラーの直径は0でないため、この条件では小さなエラーが発生する。この小さなエラーは、回転可能なミラーの直径が十分に小さい(つまり回転可能なミラーが十分「薄くて細長い」)場合、無視することができる。X−Y面上にある表面Fの投影を関数y=f(x)で表すと仮定する。DBは、ポイントDを通って、ポイントDでf(x)の接線に垂直なポイントDにおける曲線ミラー表面Fの法線である。角度BDC(2420)=角度ADB(2410)で、軸Xが走査エリア101を表すと仮定すると、ADの傾斜はtan(θ1)=f(x)/xで、DBの傾斜はtan(θ2)=−1/f’(x)である。θ1、θ2、xおよびf(x)の間の方程式は以下の通りである。
(式) 1/tan(θ1)-1/tan(θ2)=x/f(x)+f'(x)
また、以下の幾何学式からも分かる。
(式) 1/tan(θ1)-1/tan(θ2)=AB/f(x)
上述した二つの方程式を組み合わせると以下の方程式が得られる。
(式) AB/f(x)=x/f(x)+f'(x)
また、以下の幾何学式からも分かる。
(式) 1/tan(θ1)-1/tan(θ2)=AB/f(x)
上述した二つの方程式を組み合わせると以下の方程式が得られる。
(式) AB/f(x)=x/f(x)+f'(x)
上述の方程式を整理すると、以下の通りとなる。
(式) AB=x+f(x)f'(x)
得られた方程式の両側の微分値を取ると、以下の方程式が得られる。
(式) d(AB)/d(θ1)=d(x)/d(θ1)+f(x)*df(x)/d(θ1)+f(x)*df(x)/d(θ1)
また上述の微分方程式は次のように記載することもできる。
(式) d(AB)/d(θ1)=d(x)/d(θ1)+δf(x)/δx*df(x)/d(θ1)+f(x)*d(δf(x)/δx)/d(θ1)
(式) AB=x+f(x)f'(x)
得られた方程式の両側の微分値を取ると、以下の方程式が得られる。
(式) d(AB)/d(θ1)=d(x)/d(θ1)+f(x)*df(x)/d(θ1)+f(x)*df(x)/d(θ1)
また上述の微分方程式は次のように記載することもできる。
(式) d(AB)/d(θ1)=d(x)/d(θ1)+δf(x)/δx*df(x)/d(θ1)+f(x)*d(δf(x)/δx)/d(θ1)
設計目標として、回転可能なミラー102が回転すると、角度θ1が変わり線ADがポイントAの周囲を回転する。X軸上のポイントCの移動速度vは定数であるか(例えばdv/dθ1=K1、K1は定数)、少なくとも滑らかに変化する(例えばd2v/d2θ1=K2、K2は定数)。上述した第1の目的の算出は、ポイントBの移動速度をθ1に対する定数にして(dAB/dθ1=K3、K3は定数)、ABはAからBへのラインセグメントの長さを示す。
図23に示すように、θ1の角速度が定数であると仮定し、ポイントBの移動速度を定数に設定するとd2(AB)/d2(θ1)=0である。上述の微分方程式は、次に2階の微分方程式へ変換して曲線ミラーの所望の形状を表す関数f(x)を数値的に解いて得る。関数f(x)は、積分によるある未知定数を含む。定数は、曲線ミラー701、703の端位置を調整することにより、実際の機械的設計により決定することができる。
図24は、本発明の他の実施形態によるスキャナを示す。図4と異なり、図24に示すスキャナは、平面ミラー110前にある追加の平面ミラー160を有する。平面ミラー160のサイズ、形状および位置は、領域L1、L3から回転可能なミラー102への画像路のどの部分もブロックしない。領域L2にある走査文書の画像は、先ず平面ミラー2510により反射された後、続いて平面ミラー160により回転可能なミラーへ反射され、最終的にラインセンサ104へ送られる。追加の平面ミラー2510、160は、長さL2−L5で走査エリアを延伸させる。図24に示すL1+L2+L3−L4−L5は、図4に示すL1+L2−L3に等しく(両方のスキャナは、それぞれの走査エリアにおいて同じ長さを有する。)、図4に示すα1、α2の最小値は図24に示すγ1、γ2、γ3の最小値に等しい場合(そのためさらに処理が行われない文書は、スキャンオフされた部分画像の歪みが同じ傾斜により限定される。)、図24に示す実施形態の高さHを図4に示す実施形態の高さHよりも小さくすることができる。これにより、追加の平面ミラー2510、160はスキャナの高さを低くし、本発明の画像走査装置の物理構造をより低くすることができる。画像が平面レンズ110により反射される時に、角度β1は回転可能なミラーの最大画角である。画像が平面ミラー2510、160により反射される時に、角度β2は回転可能なミラー102の最大画角である。画像が回転可能なミラーへ直接に達する時に、角度β3は回転可能なミラーの最大画角である。
図25(a)〜(d)は、図24に示すスキャナの原稿から撮像された部分画像を完全な元の文書の正面画像にするために行う結合および転換のステップを示す。三つの部分画像の走査は、A、BおよびCの順番であり、走査はA、BおよびCが記載された矢印の方向で行われる。図25(a)は、走査して撮像された三つの部分画像を示す。図25(b)は、走査された部分画像176、177を逆さにして部分画像175、176、177の相対位置を交換した結果を示す。図25(c)は、三つの部分画像175、176、177を結合した状態を示す。部分画像は、位置マーカー180、181、182、183の画像の助けにより結合される。さらに詳細には、180は、一方が部分画像175上にあり、他方が部分画像177上にあるマーカーの二つの画像を示す。マーカーの二つの画像は、スキャナの白エリア上にある同じマーカーから撮像される。部分画像が結合される時に、マーカーの二つの画像は一画像に重畳される。同じ説明は、181、182、183へ適用することができる。
図26は、本発明の一実施形態を示す略図である。本実施形態は、スキャナの高さHを低く維持しながら、走査エリア101の長さを延伸する目的のために二つのラインセンサ104、2705を使用する。α1、α2は、反射回転可能なミラー102を介したラインセンサ104、2705から見たときの傾斜をそれぞれ示す。走査エリア101上にある走査文書の画像は、回転可能なミラー102により反射されてレンズ103で集束されてからラインセンサ104、2705に達する。回転可能なミラー102が回転すると走査が完了する。視角β1は、ラインセンサ2705により走査することができる走査エリア上の最大距離L1に対応する。視角β2は、センサ104により走査することができる走査エリア上の最大距離L2に対応する。図26に示す文字A、Bは、図26に示す回転可能なミラーの回転方向に対応した走査方向を示す。高さHを図2に示すものと同じに維持した場合、L1+L2−L3をLよりも大きくすることができる。図27は、図26のスキャナにおける原稿から撮像された部分画像を処理し、本実施形態の原稿の正面画像を完成させる処理ステップを示す。
図28は、本発明の代替実施形態を示す略図である。本実施形態は、二つのラインセンサ104、2905をさらに使用する。図26に示す実施形態と図28に示す実施形態との違いは、走査エリアの長さをさらに延伸するために二つの余分な平面ミラー110、2910が使用されている点である。走査エリア101上にある領域L1、L4内の走査文書の画像の一部は、平面ミラー110、2910で反射されて回転可能なミラー102へ送られる。領域L2、L3内にある走査文書の画像の一部は、回転可能なミラー102へ直接に送られる。次に、回転可能なミラー102からの反射画像は、レンズ103を介してラインセンサ104、2905へ送られる。さらに詳細には、領域L1、L2からの画像はラインセンサ2905へ達し、領域L3、L4からの画像はラインセンサ104へ達する。角度β1は、走査エリア上の距離L1に対応した最大画角である。角度β2は、距離L2に対応した最大画角である。角度β3は、距離L3に対応した最大画角である。角度β4は、距離L4に対応した最大画角である。距離L5、L6、L7は、それぞれ近傍領域L1、L2、L3、L4の重畳領域を示す。γ1、γ2、γ3、γ4は、それぞれ領域L1、L2、L3、L4における画像内にある最小傾斜である。図28に示すγ1、γ2、γ3、γ4の最小値は、図26に示すα1、α2の最小値に等しく(ゆがみを除去する画像処理を適用する前に、文書は画像が走査される時に歪みが両方のスキャナ内に等しく限定されていることを確保する。)、図28に示すL1+L2+L3+L4−L5−L6−L7は、図27に示すL1+L2−L3に等しく(両方のスキャナが走査エリアの同じ長さを有する)、図28に示す高さHは、図26に示す実施形態の高さHよりも低くすることができる。A、B、C、Dは、走査エリア101上にある走査ラインの進む方向を示す。回転可能なミラーが回転する時に、全体の走査エリアは、A、B、C、Dの順番で、これらの文字が示す方向へ向かって走査される。A、B、C、Dの間の順番はこれだけに限定されるわけではなく、文書の全ての走査は必ずしも一回転で完了されなくともよい。例えば、範囲L3だけが一回転で走査され、他の回転でL1が走査され、さらに他の回転ではL2が走査され、又さらに他の回転ではL4が走査されてもよい。この実施例では、走査を完了するのに4回転しなければならない。
図29は、本発明の一実施形態において、部分画像の結合と歪みの除去とを行う処理を示す。さらに詳細には、図29(a)において、走査により四つの歪み部分画像が撮像される。A、B、CおよびDは、例えば走査信号が画像処理システムへ入る方向などの走査方向を示す。図29(b)において、走査方向A、Dに対応する二つの部分画像を逆さにする。図29(c)において、四つの部分画像の全ては、接合領域内にあるマーカーを使用して結合する。図29(d)では、歪みを除去する。上述したように、画像処理の順番は変えることができる。例えば、各部分画像内にある歪みを、部分画像が結合される前に除去してもよい。
本発明のスキャナは、高速走査速度を有するため、大量の文書を電子方式の画像ファイルへ走査するのに適している。大量の文書を高速で走査する時に、操作の自然モードは走査エリアのカバー上へ文書を置かずに走査する。人間オペレータに不快感を与えないように、スキャナの走査エリアからの光は減らされることが望ましかった。走査が行われている時に走査光がオンされるが、走査間の走査光をブロックするある種のシャッタ装置で行ってもよい。走査処理と同期で作動するこのような走査光のシャッタ装置またはスイッチの構築は、当業者であれば分かるため、ここでは詳しく述べない。
図4および図17に示すように、第1および第2の光配置において、光路が走査エリア101の表面に対して垂直であるとき、走査ラインで文書を照射しようとする光ビームは、走査エリア101の表面から反射され、その反射光は、画像路と同じ光路を通ってセンサまで送られることがあった。これは、走査エリアの表面に対する走査光ビームの角度が90°であるため、走査エリアの表面からの走査光ビームの強力な反射光として定義される現象である輝きを発生させた。この輝きは当初の走査画像の質を低下させた。
また、図18に示す方法の他に、この現象が発生することを防ぐために幾つかの方法がある。図30(a)に示す図3および図4は、本発明のスキャナの輝きを防ぐ方法を示す第1実施形態である。最大画角β2は限定されるため、画像路がβ2で示される範囲にあるとき、光路は走査エリア101の表面に対して決して垂直とはならない。垂直位置は、垂直ラインRで示される。図30(b)は、図24に示す発明のスキャナの輝きを防ぐ方法を示す第2実施形態である。最大画角β2および平面ミラー2510、160の位置および角度が配置されるため、ミラー2510を通して走査の最大延伸へ達する画像路3105は、垂直ラインRを横切る。図24に示すように、L2は、画像路が走査エリアの表面に対して垂直でなくても走査される。その上、L2とL3との間にある接合領域は、垂直ラインRの右側にある。そのため、この配置において、光路は走査エリアの表面に対する垂直の位置にはない。
図30(c)は、図26の本発明のスキャナの輝きを防ぐ方法を示す第3および第4実施形態である。回転可能なミラーがある程度の厚みを有するため、回転可能なミラー102で反射される時に、走査光515の進行路は515aから515bへ、そして515cへと進み、R1で垂直位置となる。回転可能なミラー102により反射されると、走査光525の進行路は525aから525bへ、そして525cへと進み、R2で垂直位置になる。結合領域L3は、両方の位置R1、R2を含むのに十分なほど広い。ミラー516および回転可能なミラー102で反射された走査光515は、角度位置R1で輝きを有する。しかし、平面ミラー526および回転可能なミラー102で反射された走査光525は525dで進み、位置R1に対応する走査エリアの表面には輝きがなかった。
図26および図30(c)に示すスキャナから輝きがない画像を撮像する詳細な処理は、図31においてさらに示されている。部分画像3205、3215は、それぞれ図30(c)に示す画像エリアL1、L2である。位置R1の周囲にある部分画像3205の部分3230は輝きを含み、3215上にある対応する部分3210により置き換えられてもよい。同様に、位置R2の周囲にある部分画像3215の部分3220は輝きを含み、3205上にある対応する部分3225により置き換えられてもよい。置き換えた後の両方の部分画像3205、3215には、輝きがない。
図4および図17に示すように、回転可能なミラーの様々な位置における画像路の長さを変えると、画像センサ104上におけるレンズ103による画像集束は理想的でなかった。画像路を折り畳んで画像路の長さを延伸すると、この問題は軽減することができる。画像路の長さが延伸されると、最長画像路と最短画像路との長さの比率は低下する。この比率は常に1よりも大きい。仮に最長画像路が900mmで、最短画像路が700mmである場合、その比率は900/700=1.286である。最長画像路および最短画像路の両方が300mm延伸されると、その比率は(900+300)/(700+300)=1200/1000=1.2である。図32は、画像路を延伸させる好適な実施形態である。図24のスキャナを例として使用し、図32に示すように、ラインセンサ104があった箇所にミラー77を配置する。ラインセンサ104は、ミラー77により反射された画像を受け取る。そして、ミラー77とセンサ104との間にレンズ103を配置して反射画像を集束させる。その結果、最短画像路および最長画像路は、ミラー77と画像センサ104との間の同じ距離で延伸される。
図33は、本発明の代替実施形態によるスキャナの側面を示す略図である。スキャナは、フレーム3500、レンズ3505、エリアセンサ3510、光源3515および反射フード3520を備える。ライン3525は、エリアセンサ3510の視角の境界にある。スキャナは、走査エリア3550上にマーカーがある白エリアを有する。マーカーがある白エリアを使用して、エリアセンサ3510により撮像された部分画像を結合して画像を完成させる。スキャナの高さは、一つ以上のエリアセンサが使用されるため低い。なおこの設計では、光源からの光が人間オペレータを不快にさせる。この欠点を防止するために設計されたスキャナの他のバージョンの略図を図34(a)〜(c)に示す。図34(a)に示すように、スキャナは、フレーム3600、レンズ3610、エリアセンサ3620、光源3630および反射フード3640を備える。人間オペレータは、一般に光源3630が組み込まれたスキャナの横に立つため、オペレータの目3650には、光源3630からのフラッシュ光が直接入らない。さらに図34(a)は、走査エリア3660およびエリアセンサ3670の視角の境界を示す。図34(b)は、図34(a)をB1から見たときのスキャナ構造を示す。図34(c)は、図34(a)をB2から見たときのスキャナ構造を示す。図34(c)は、白エリア3680およびマーク3690を示す。
図35は、固定された基準およびマークの使用に関する本発明の他の好適な実施形態を示す。マーク3710は、スキャナの走査エリア101の内部表面3704(その表面は、ミラーおよびカメラに向き、外部表面3702の反対側にある。)上へマークされる。例えばカメラ、光センサまたは走査エリア101の外部表面3702に向いた文書を見るミラーなどの撮像装置3720が一つ以上ある場合、撮像された文書の部分画像は、少なくともエリア3750内に重畳される。3720の視角を調整することにより、マーク3720の画像は、走査画像101の内部表面3704上にあり(画像路3730、3740との「接合エッジ」の間にある)、文書の最終的な処理画像にはない。
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
Claims (54)
- (a)光を放射する光源301と、
(b)第1の方向105aからの光を受け取り、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101上にある対象物の部分画像を走査する第2の方向105bへ光を反射し、該第2の方向105bと反対方向である第3の方向105cで前記対象物の走査部分画像を受け取り、前記対象物の走査部分画像を第1の方向105aと反対方向である第4の方向105dへ反射する回転可能なミラー102と、
(c)前記第2の方向105bで回転可能なミラー102から反射された光を受け取り、前記回転可能なミラー102と少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101の第1の走査エリア101aとの間にある光路上に配置され、前記回転可能なミラー102からの光を前記対象物の部分画像を走査して前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101の第1の走査エリア101aへ反射し、前記対象物の前記走査部分画像を受け取り、前記対象物の前記走査部分画像を前記第3の方向105cで前記回転可能なミラー102へ反射する固定ミラー110と、
(d)前記対象物の走査部分画像を第4の方向105dで受け取り、前記対象物の受信走査部分画像に対応する電気信号を出力する画像センサ104と、
(e)前記画像センサ104からの前記電気信号を受け取り、該電気信号をデジタルフォーマットで記録する画像処理システム120とを備え、
前記回転可能なミラー102および前記固定ミラー110が配置され、回転する時に、前記回転可能なミラー102が、前記光の前記第2の方向105bを変え、第5の方向105eで前記固定ミラー110から反射された対応する光は、第1の走査方向Aにより前記第1の走査エリア101aの第1のエッジ101a1から第2のエッジ101a2へと、第2の走査方向Bにより第2の走査エリア101bの第1のエッジ101b1から第2のエッジ101b2へと、前記回転可能なミラー102の一回以内の回転により前記対象物の連続部分画像を連続的に走査し、
前記画像処理システム120は、そこに保存された部分画像を結合し、前記第1の走査方向Aおよび前記第2の走査方向Bのそれぞれの全走査に対応した前記対象物のほぼ完全な画像を形成し、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101が、前記第1の走査エリア101aおよび前記第2の走査エリア101bを有し、前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101の前記第1の走査エリア101aおよび前記第2の走査エリア101bのそれぞれは、前記第1のエッジ(101a1、101b1)および前記第2のエッジ(101a2、101b2)を備えることを特徴とする少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ100。 - 前記回転可能なミラー102と前記画像センサ104との間にある前記光路上に配置されている集光レンズ103をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記回転可能なミラー102を回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記回転可能なミラー102は、少なくとも一つの反射表面を有する平面ミラーを備えることを特徴とする請求項3に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記回転可能なミラー102は、多角形ミラーを含むことを特徴とする請求項3に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記固定ミラー110は、平面ミラーを含むことを特徴とする請求項1に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記固定ミラー110は、曲線状ミラーを含むことを特徴とする請求項1に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記画像センサ104は、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記光源301は、レーザ、蛍光灯、発光ダイオードアセンブリ、タングステンランプ、タングステンハロゲンランプ、ハロゲンランプおよびキセノンランプからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101、前記回転可能なミラー102および前記固定ミラー110が配置され、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101と前記光路との間に第1の角度α1が定義され、前記光路は、前記固定ミラー110の下エッジ110bと前記第1の走査エリア101aの前記第1のエッジ101a1を接続し、α1は所定の閾値角度αよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。 - 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101および前記回転可能なミラー102が配置され、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101と前記光路との間に第2の角度α2が定義され、
前記光路は、前記第1の方向105aと前記第2の方向105bとの交点、および前記第2の走査エリア101bの前記第1のエッジ101bを接続し、
α2は所定の閾値角度αよりも大きいことを特徴とする請求項10に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。 - 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101は、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含むことを特徴とする請求項1に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101は、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項12に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム101は、透明プラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項12に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- (a)光を放射する少なくとも一つの光源と、
(b)第1の方向からの光を受け取り、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上にある対象物の部分画像を走査する第2の方向へ光を反射し、第3の方向で対象物の走査部分画像を受け取り、前記対象物の走査部分画像を第4の方向へ反射する少なくとも一つの回転可能なミラーと、
(c)前記対象物の前記走査部分画像を第4の方向で受け取り、前記対象物の前記受信走査部分画像に対応する電気信号を出力する少なくとも一つの画像センサと、
(d)少なくとも一つの画像センサからの前記電気信号を受け取り、該電気信号をデジタルフォーマットで記録する画像処理システムとを備え、
前記少なくとも一つの光源、前記少なくとも一つの回転可能なミラーおよび前記少なくとも一つの画像センサが配置され、
前記第1の方向と前記第4の方向とが第1の角度を定義し(180°−β)、前記第2の方向と前記第3の方向とが第2の角度を定義し(180°+β)、βは−15°〜15°の範囲の値を有し、回転する時に、前記少なくとも一つの回転可能なミラーが前記光の前記第2の方向を変え、前記光は前記回転可能なミラーの一回以内の回転で、前記第1の走査方向Aにより第1の走査エリアの第1のエッジから第2のエッジへと、前記第2の走査方向Bにより第2の走査エリアの第1のエッジから第2のエッジへと、前記対象物の連続部分画像を連続的に走査し、
前記画像処理システムは、そこに保存された部分画像を結合し、前記第1の走査方向Aおよび前記第2の走査方向Bのそれぞれの全走査に対応した前記対象物のほぼ完全な画像を形成するスキャナであって、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームが、前記第1の走査エリアおよび前記第2の走査エリアを有し、前記第1の走査エリアおよび前記第2の走査エリアは、それぞれ第1のエッジおよび第2のエッジを備えることを特徴とする少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。 - 前記少なくとも一つの回転可能なミラーと前記少なくとも一つの画像センサとの間にある光路上に配置されている少なくとも一つの集光レンズをさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも一つの回転可能なミラーを回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも一つの回転可能なミラーは、少なくとも一つの反射面を有する平面ミラーを含むことを特徴とする請求項17に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも一つの回転可能なミラーは、多辺形ミラーを含むことを特徴とする請求項17に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項15に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含むことを特徴とする請求項15に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項21に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、透明プラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項21に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- (a)複数のマーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に白エリアを形成し、それぞれの前記マーカーが前記白エリア内の所定の位置に配置されているステップと、
(b)対象物の連続部分画像を第1の走査エリアから第2の走査エリアへ連続的に走査し、それぞれの前記連続部分画像は、前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含むステップと、
(c)それぞれの前記連続部分画像にある前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を基準として使用し、前記連続部分画像を結合し、前記第1の走査エリアおよび前記第2の走査エリアの全走査に対応するほぼ完全な前記対象物の画像を形成するステップとを含み、
前記部分的に透明なプラットフォームがエッジ部分により定義され、前記第1の走査エリアおよび前記第2の走査エリアを少なくとも有することを特徴とする少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。 - 前記白エリアの少なくとも一部は、標準白基準に適用されることを特徴とする請求項24に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- それぞれの前記複数のマーカーは、白エリアと識別することができることを特徴とする請求項24に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- 前記対象物の形成された画像を補正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項24に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- 前記対象物の補正画像から、前記白エリアの画像および前記複数のマーカーの画像をそれぞれトリミングし、前記対象物の画像を得るステップをさらに含むことを特徴とする請求項27に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含むことを特徴とする請求項24に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項29に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、透明プラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項29に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- (a)所定の位置にそれぞれ配置されている複数のマーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に形成される白エリアと、
(b)前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含む前記対象物の連続部分画像を第1の走査エリアから第2の走査エリアへ連続的に走査する光手段と、
(c)それぞれの前記連続部分画像にある前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を基準として使用し、前記連続部分画像を結合し、前記第1の走査エリアおよび前記第2の走査エリアの全走査に対応するほぼ完全な対象物の画像を形成する画像処理システムとを備え、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームが前記エッジ部分により定義され、第1の走査エリアおよび第2の走査エリアを少なくとも有することを特徴とする少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。 - 前記白エリアの少なくとも一部は、標準白基準に適用されることを特徴とする請求項32に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- それぞれの前記複数のマーカーは、白エリアと識別することができることを特徴とする請求項32に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記画像処理システムは、コントローラを含むことを特徴とする請求項32に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記コントローラは、
前記対象物の形成された画像を補正するステップと、
前記対象物の補正された画像から、それぞれ前記白エリアの画像および前記複数のマーカーの画像をトリミングするステップとをさらに行うことを特徴とする請求項35に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。 - 前記光手段は、少なくとも一つの画像センサを備えることを特徴とする請求項32に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項37に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含むことを特徴とする請求項32に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項39に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、透明プラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項39に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- (a)複数の走査エリアのそれぞれの対象物の連続部分画像を連続的に走査するステップと、
(b)前記複数の走査エリアの全走査に対応する前記対象物のほぼ完全な画像を形成する前記連続部分画像を結合するステップとを含み、
少なくとも部分的に透明なプラットフォームが前記複数の走査エリアを有することを特徴とする少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。 - 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、所定の位置に配置された複数のマーカーを有することを特徴とする請求項42に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- それぞれの前記連続部分画像は、前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含むことを特徴とする請求項43に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- 前記結合ステップは、それぞれの前記連続部分画像にある前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を基準として使用するステップを含むことを特徴とする請求項44に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る方法。
- (a)それぞれの複数の走査エリアからの対象物の連続部分画像を連続的に走査する光手段と、
(b)前記光手段から受け取る前記連続部分画像を結合し、前記複数の走査エリアの全走査に対応する前記対象物のほぼ完全な画像を形成するステップとを含み、
少なくとも部分的に透明なプラットフォームが、前記複数の走査エリアを有することを特徴とする少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。 - 前記光手段は、少なくとも一つの画像センサを含むことを特徴とする請求項46に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項47に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、所定の位置にそれぞれ配置された複数のマーカーをさらに有することを特徴とする請求項46に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- それぞれの前記連続部分画像は、基準として複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含むことを特徴とする請求項49に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記処理手段は、コントローラを備えることを特徴とする請求項46に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明なプラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項46に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項52に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
- 前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、透明なプラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項52に記載の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ。
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