JP2008017067A - 用紙エッジ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明の課題は、背景面である裏当て部と用紙の反射率の差が小さい場合でも、確実に用紙エッジの検出を行うことができる用紙エッジ検出装置を実現することにある。
【解決手段】 用紙および背景面である裏当て部の画像を電子データとして読み取る画像読取手段と、前記画像読取手段の両側から用紙に光を照射する両側光源手段と、用紙の先端部と後端部の位置判断に使用する用紙検出手段と、前記両側光源手段の光源のうち、自由にどちらの光源も点灯、消灯させる制御を行うことができる光源制御手段と、片側のみ点灯時と両側点灯時の画像の明るさを補正する明るさ補正手段とを備え、用紙の先端部と後端部において、前記両側光源手段のうち影が積極的に発生するように、前記光源制御手段により片側のみ点灯させるタイミングを発生させて用紙エッジの検出を行うように構成する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、用紙をＣＣＤなどの撮像素子により画像データとして読み取る自動給紙式の画像読取装置に関し、用紙と背景面である裏当て部との反射率の差を利用して用紙のエッジを検出する用紙エッジ検出装置において、用紙と背景面である裏当て部との反射率の差がほとんどないような場合、用紙のエッジを検出できないことがあったが、このような用紙と背景面である裏当て部との反射率の差がほとんどない場合でも、確実に用紙のエッジを検出することができる用紙エッジ検出装置を実現する技術に関するものである。

画像読取装置においては、用紙をＣＣＤなどの撮像素子により画像データとして電子化して読み取るのであるが、このとき、画像データとして必要なのは用紙の部分の画像データであり、背景面である裏当て部まで含めた画像データは必要ではない。

一般に画像読取装置により用紙を読み取る場合、用紙よりも広い範囲の背景面である裏当て部を含めた画像データが撮像素子により読み取られる。

そこで、この背景面である裏当て部を含めた画像データから用紙のみの部分の画像データを切り出すため、用紙のエッジを検出する処理が必要となってくる。

従来の用紙エッジの検出処理技術としては、光源から照射される光の用紙と背景面である裏当て部との反射率の差（撮像素子からの出力の差分）を算出し、その値が所定の閾値を越えた場合に、その点を用紙のエッジとして検出するようにしていた。

しかし、用紙が白色で背景面である裏当て部も白色の場合、用紙と背景面である裏当て部との反射率の差が小さく、所定の閾値以下の場合、従来の方法では用紙のエッジ検出に失敗してしまう場合があった。

このような問題を解決するために、用紙と背景面である裏当て部との反射率の差を発生させる目的で、背景面となる裏当てを、白基準を記憶するときは白色の面とし、用紙の画像を読み取るときは背景面となる裏当てを黒色の面に切り替えて読み取ることで、用紙と背景面である裏当て部との反射率の差を大きくする用紙エッジ検出装置が考案されている（特許文献１を参照）。

しかし、このような装置でも、読み取る用紙が黒い場合は背景面である裏当て部との反射率の差がほとんどなくなり、用紙エッジの検出に失敗する場合があった。

そこで、背景面となる裏当ての上端または下端の全幅を事前に読み取り、背景面である裏当て部の反射率の基準となる値を作成記録し、この背景面である裏当て部の反射率の基準値を使用して、用紙の反射率と背景面である裏当て部の反射率の基準値との差を求めることで、より反射率の差が小さい場合でも確実に用紙エッジを検出する装置が考案されている（特許文献２を参照）。

しかしこのような装置の場合、画像読取装置が自動給紙装置で用紙が斜行して給紙されてしまい、背景面となる裏当ての上端および下端を用紙がかなりの部分覆ってしまったような場合には、背景面である裏当て部の反射率の基準となる値の作成が正確にできず、用紙と背景面である裏当て部との反射率の差が小さい場合に用紙エッジの検出に失敗してしまう場合があった。

特開２００２−３００３６７号公報 特願２００５−２７３０３３号公報

前記のごとく、従来の技術では次のような問題点がある。

画像読取装置において、ＣＣＤなどの撮像素子により画像データ化されるのは用紙の画像データだけではなく背景面である裏当て部を含めた全画像データであるが、この画像データのうち、必要なのは用紙の部分の画像データである。

そこで、この背景面である裏当て部を含めた全画像データから用紙の画像データだけを切り出すため、用紙のエッジ検出処理が必要となり、従来は背景面である裏当て部と用紙との光源からの光の反射率の差（撮像素子からの出力の差）から、所定の閾値を超えた点をエッジとして検出するようにしていた。

しかし、このような方法では、例えば背景面である裏当て部と用紙がともに白色で、反射率の差が小さい場合、用紙のエッジの検出に失敗することがあり、このような問題を解決するため、背景面である裏当て部の色を切り替えて黒色などにすることで、反射率の差を大きくして用紙のエッジの検出を行える装置が考案されている。

しかしながら、このような装置でも背景面である裏当て部と用紙がともに黒色だったような場合には、結局反射率の差が小さくなり、用紙のエッジ検出に失敗することがあり、また、背景面である裏当て部を切り替える機構が必要となることで、装置自体が大型化し、コスト的にも高くなるという問題があった。

このような問題を解決するために、用紙の画像読取前に、用紙の上端または下端の背景面である裏当て部の全幅を読み取り、背景面の反射率の基準となる値を作成記録し、この背景面である裏当て部の反射率の基準値を使用して、用紙の反射率と背景面である裏当て部の反射率の基準値との差を求めることで、より反射率の差が小さい場合でも確実に用紙エッジを検出する装置が考案されているが、画像読取装置が自動給紙の場合、用紙が斜行して給紙され、背景面となる裏当ての上端および下端を用紙がかなりの部分覆ってしまったような場合には、背景面である裏当て部の反射率の基準となる値の作成が正確にできず、用紙と背景面である裏当て部の反射率の差が小さい場合に用紙エッジの検出に失敗してしまうという問題があった。

この発明の課題は、背景面である裏当て部に特殊な機構を備えたり、事前に背景面である裏当て部の反射率の基準値を作成したりするなどの手間をかけずに、背景面である裏当て部と用紙の反射率の差が小さい場合でも、確実に用紙エッジの検出を行うことができる用紙エッジ検出装置を実現することにある。

前記の問題点を解決するために、この発明では次に示す手段を取った。

用紙および背景面である裏当て部の画像を電子データとして読み取る画像読取手段と、前記画像読取手段の両側から用紙に光を照射する両側光源手段と、自動給紙装置により搬送されてくる用紙の先端部と後端部の位置判断に使用する用紙検出手段と、前記両側光源手段の光源のうち、自由にどちらの光源も点灯、消灯させる制御を行うことができる光源制御手段と、片側のみ点灯時と両側点灯時の画像の明るさを補正する明るさ補正手段とを備え、用紙の先端部と後端部において、前記両側光源手段のうち影が積極的に発生するように、前記光源制御手段により片側のみ点灯させるタイミングを発生させて用紙エッジの検出を行うように構成する。

前記両側光源手段としてライン単位で光量制御が可能なＬＥＤ光源を用いるように構成しても良い。

前記両側光源手段として、いずれか一方を赤外光などの色に反応しない光源を用いるように構成しても良い。

この発明により、以下に示すような効果が期待できる。

用紙をＣＣＤなどの撮像素子を使用した画像読取手段により読み取り、画像データとして電子化する画像読取装置において、本当に必要な用紙部分のみの画像データを読み出すためには、用紙と背景面である裏当て部の境界である用紙エッジの検出は必須の機能である。

従来から光源から照射された光の反射率を検出して、用紙と背景面である裏当て部での反射率の差から、所定の閾値を超える反射率の差の点を用紙エッジとして検出してきたが、例えば用紙も背景面である裏当て部も同様な白色であるような場合には、用紙と背景面である裏当て部の反射率の差が小さく、用紙エッジの検出に失敗する場合があった。

そこで、背景面である裏当て部の色を切り替えられるような機構を備えた画像読取装置が考案されたが、このような装置は機構を備えるために大型化したり、高コスト化したりするという問題があり、しかも、切り替えた背景面である裏当て部の色と用紙の色が同様な色であった場合には、結局反射率の差が小さくなり、用紙エッジの検出に失敗することがあった。

また、背景面である裏当て部の全幅をあらかじめ読み取っておき、背景面である裏当て部の反射率の基準値となる値を作成記録し、これと用紙の反射率との差を求めることで、より反射率が近い場合でも用紙エッジを検出できるような装置も考案されているが、自動給紙の画像読取装置の場合には基準値の作成に失敗する場合があり、用紙エッジ検出できない場合があった。

本発明を利用することで、背景面である裏当て部に特殊な機構を使用する必要もなく、自動給紙の画像読取装置の場合であっても、用紙と背景面である裏当て部の反射率の差が小さくても、確実に用紙のエッジを検出することのできる用紙エッジ検出装置を提供することができるようになる。

この発明は、次に示す実施の形態を取った。

図１に示すように、用紙６および背景面である裏当て部７の画像を電子データとして読み取るＣＣＤなどの撮像素子である画像読取手段１と、前記画像読取手段１の読み取ろうとしている読み取り部の両側から用紙６に光を照射する両側光源手段２を備えるように構成する。

これにより、片側からだけの光源からの光の照射よりも、用紙の表面に十分で均一な光の照射が行え、きれいな画像読み取りを行うことができるようになる。

用紙６の先端部と後端部の位置判断に使用する用紙検出手段４、例えば、自動給紙時に搬送される用紙が接触することで先端部と後端部を検出するような接触センサーなどを備えるように構成する。

これは、図２の（ａ）に示すように、自動給紙機構により搬送されてきた用紙６が、図２の（ｂ）に示すように、用紙検出手段４に接触し押し倒すことで用紙６の先端部を検出し、さらに用紙６が搬送されていき、図２の（ｃ）に示すように、用紙検出手段４が元の状態に戻ることで用紙６の後端部を検出するようなもので良い。

これにより、機械的に用紙の先端部と後端部が検出できるので、用紙のエッジを検出しやすくするための影を発生させるための、片側光源の点灯、消灯のタイミングを計ることができるようになる。

両側光源手段２の光源のうち、自由にどちらの光源も点灯、消灯させる制御を行うことができる光源制御手段３を備えるように構成する。

これにより、上記の機構で計られたタイミングで両側光源のうち、自由にどちらか一方を点灯、消灯させることができ、用紙のエッジを検出しやすくするための影を積極的に発生させることができるようになる。

両側光源のうち、片側のみ点灯時と両側点灯時に読み取られた画像データの明るさを補正する明るさ補正手段５を備えるように構成する。

これにより、用紙のエッジ検出のために、積極的に用紙の先端部と後端部で影を発生させるため、片側のみの光源を点灯しているときに読み取った画像部分と両側の光源を点灯しているときに読み取った画像部分で、画像データに明るい部分と暗い部分ができてしまうため、これを補正し均一な明るさの画像データに補正することができるようになる。

上記したような構成とし、図３に示すように、用紙検出手段４により計られた、適切なタイミングで光源制御手段３により、片側のみの光源を点灯させることで、用紙６の先端部や後端部に積極的に用紙６の影が発生するようにすることで、用紙６と裏当て部７との反射率の差が小さい場合でも、この影の部分の反射率の差を捉えることで、用紙のエッジ検出を確実に行えるようにする。

この発明による代表的な実施例を図によって説明する。なお、以下において、同じ箇所は同一の符号を付してあり、詳細な説明を省略することがある。

本実施例では、図４に示すように、用紙６の読み取り部分に光を照射するための両側光源手段として先端側ＬＥＤ光源２ａと後端側ＬＥＤ光源２ｂの２つの光源を備えるように構成している。

光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を使用することで、点灯、消灯の反応時間を短いものとすることができるので、ライン単位で光量制御ができ、読み取り信号に同期した制御が行える。

この先端側ＬＥＤ光源２ａと後端側ＬＥＤ光源２ｂに、光源制御手段３が接続されており、この光源制御手段３により、自由に先端側ＬＥＤ光源２ａまたは後端側ＬＥＤ光源２ｂの一方を点灯したり、消灯したりすることができるようになっている。

用紙６と背景面である裏当て部７の色が同様な色であり、光源により照射された光の反射率の差が小さい場合には、用紙６の用紙のエッジ検出に失敗する場合があるため、図３に示すように、光源のうちの一方のみを点灯し、他方を消灯することで、用紙６の端部に影を積極的に発生させることで、この部分の反射率が大きく変化するので、この反射率の変化点を捉えて用紙のエッジ検出を行うようにしている。

具体的には、図５の（ａ）に示すように、図示しない自動給紙機構により搬送されてきた用紙６は用紙検出手段４に接触することで、用紙６の先端部が検出され、用紙６の搬送速度は設計事項として分かっているので、図５の（ｂ）に示すように、用紙６の先端部が画像読み取り領域８に影を発生させるために必要な後端側ＬＥＤ光源２ｂの点灯タイミングおよび先端側ＬＥＤ光源２ａの消灯タイミングは計算により算出しておくことができる。

用紙６の後端部の検出においても、先端部の検出と同様に、用紙６の後端部が画像読み取り領域８に影を発生させるために必要な先端側ＬＥＤ光源２ａの点灯タイミングおよび後端側ＬＥＤ光源２ｂの消灯タイミングは計算により算出しておくことができる。

実際の先端側ＬＥＤ光源２ａと後端側ＬＥＤ光源２ｂによる用紙６の先端部および後端部に影を発生させるための光源制御手段３による光源の点灯（ｏｎ）、消灯（ｏｆｆ）制御としては、図６に横軸を時間の経過として、先端側ＬＥＤ光源２ａと後端側ＬＥＤ光源２ｂをどのように点灯（ｏｎ）、消灯（ｏｆｆ）するかを示している。

この場合には、用紙６の先端部が画像読み取り領域８に入ってくるときに後端側ＬＥＤ光源２ｂを点灯（ｏｎ）し、先端側ＬＥＤ光源２ａを消灯（ｏｆｆ）することで、用紙６の先端部に影が発生するようにし、先端部の用紙のエッジ検出を行えるようにしている。

その後、両光源とも点灯（ｏｎ）し、用紙６の後端部が画像読み取り領域８に入ってくるときに先端側ＬＥＤ光源２ａを点灯（ｏｎ）し、後端側ＬＥＤ光源２ｂを消灯（ｏｆｆ）することで、用紙６の後端部に影が発生するようにし、後端部の用紙のエッジ検出を行えるようにしている。

また、用紙のエッジ検出のために積極的に用紙６の影を発生させるための先端側ＬＥＤ光源２ａと後端側ＬＥＤ光源２ｂの光源制御手段３による光源の点灯（ｏｎ）、消灯（ｏｆｆ）制御の別の制御方法としては、図７に示すように、用紙６を読み取り終わるまで、数ラインに１回の割合で先端側ＬＥＤ光源２ａと後端側ＬＥＤ光源２ｂを交互に点灯（ｏｎ）、消灯（ｏｆｆ）するように制御しても良い。

このような、用紙のエッジ検出のために用紙６の影を発生させるために先端側ＬＥＤ光源２ａと後端側ＬＥＤ光源２ｂのうちのいずれか一方が消灯（ｏｆｆ）することで、両側光源がともに点灯（ｏｎ）している場合に比べて、読み取られた画像データは図８に示すように、明るい部分（両光源点灯部）と暗い部分（片光源消灯部）が発生してしまう。

そこで、片側光源のみ点灯している部分と、両側光源が点灯している部分とで、明るさが一致するように明るさ補正手段５により片側光源のみ点灯している部分の画像の明度を増幅させる補正を行い、最終的に読み取られた画像データには、用紙のエッジ検出のための片側光源の点灯、消灯の影響の分からない画像データとして用紙６の画像読み取りを行うようにしている。

用紙６の先端部と後端部の用紙エッジが検出できれば、原稿部の画像データの切り出しは可能となるが、原稿の中央部でのエッジ検出も行うことで、より用紙６と背景面である裏当て部７との反射率の多様な条件の組み合わせに対しても確実に用紙エッジの検出を行い、原稿部の画像データの切り出しを可能なようにしている。

なお、片側光源のみ点灯時の用紙のエッジ検出のための反射率の閾値として、事前に片側光源のみ点灯ライン画像での閾値を用意しておく。

また、上記の方法とは別の両側光源手段２を使用した、用紙６の用紙エッジの検出装置の例としては、図９に示すように、片側の光源を可視光源ＬＥＤ２ｃとし、もう一方の光源を赤外光源ＬＥＤ２ｄとした用紙エッジ検出装置について説明する。

この場合も光源制御手段３により、可視光源ＬＥＤ２ｃと赤外光源ＬＥＤ２ｄの点灯、消灯を制御することにより用紙６の用紙エッジの検出を行うのであるが、この例の場合には、主にエッジの検出には用紙６の地色に反応しない赤外光源ＬＥＤ２ｄを用いる。

赤外光源ＬＥＤ２ｄによる光源から照射された赤外光の反射率は、用紙６の色ではなく、用紙６までの距離によって変化する特性があるので、用紙６と背景面である裏当て部７との距離の差によって赤外光の反射率は相違しているので、この差を捉えて用紙６の用紙のエッジ検出を行うようにしている。

具体的な、光源制御手段３による可視光源ＬＥＤ２ｃと赤外光源ＬＥＤ２ｄの点灯、消灯の制御方法としては、図１０に示すように、可視光源ＬＥＤ２ｃは常時点灯としておき、数ラインに１回、赤外光源ＬＥＤ２ｄを点灯するようにしても良いし、図１１に示すように、数ラインに１回、可視光源ＬＥＤ２ｃを消灯し、赤外光源ＬＥＤ２ｄを点灯するようにしても良い。

いずれの場合も、両光源が同時点灯する場合や、可視光源のみ点灯する場合、赤外光源のみ点灯する場合があるので、読み取られた画像データは、可視光源のみ点灯された場合に読み取られる画像データを基準として、明るさ補正手段５によりレベル補正を行い、適切な読み取り画像データの出力を行うようにしている。

本発明の全体構成図である。 用紙検出手段の例である。 先端部、後端部で影を積極的に発生させる処理の説明図である。 両側光源手段としてのＬＥＤ光源の構成図である。 用紙のエッジ検出のための光源点灯処理説明図である。 先端部および後端部のみで光源の点灯、消灯を行う場合の説明図である。 数ラインに１回光源の点灯、消灯を行う場合の説明図である。 読み取られた画像データの補正処理説明図である。 両側光源手段として一方を赤外光源とした場合の構成図である。 片側に赤外光源を使用する場合の説明図１である。 片側に赤外光源を使用する場合の説明図２である。

符号の説明

１：画像読取手段
２：両側光源手段
２ａ：先端側ＬＥＤ光源
２ｂ：後端側ＬＥＤ光源
２ｃ：可視光源ＬＥＤ
２ｄ：赤外光源ＬＥＤ
３：光源制御手段
４：用紙検出手段
５：明るさ補正手段
６：用紙
７：裏当て部
８：画像読み取り領域

Claims (3)

1. 用紙の画像を読み取る自動給紙式の画像読取装置の用紙エッジ検出装置において、
   用紙および背景面である裏当て部の画像を電子データとして読み取る画像読取手段と、
   前記画像読取手段の両側から用紙に光を照射する両側光源手段と、
   自動給紙装置により搬送されてくる用紙の先端部と後端部の位置判断に使用する用紙検出手段と、
   前記両側光源手段の光源のうち、自由にどちらの光源も点灯、消灯させる制御を行うことができる光源制御手段と、
   片側のみ点灯時と両側点灯時の画像の明るさを補正する明るさ補正手段とを備え、
   用紙の先端部と後端部において、前記両側光源手段のうち影が積極的に発生するように、前記光源制御手段により片側のみ点灯させるタイミングを発生させて用紙エッジの検出を行う、
   ことを特徴とする用紙エッジ検出装置。
2. 用紙の画像を読み取る自動給紙式の画像読取装置の用紙エッジ検出装置において、
   前記両側光源手段としてライン単位で光量制御が可能なＬＥＤ光源を用いる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の用紙エッジ検出装置。
3. 用紙の画像を読み取る自動給紙式の+画像読取装置の用紙エッジ検出装置において、
   前記両側光源手段として、いずれか一方を赤外光などの用紙の色に反応しない光源を用いる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の用紙エッジ検出装置。
   

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