JP3287427B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣＣＤ等の撮像素子を用
いた画像読取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラインセンサを用いた従来の画像読取装
置が特開平４−２２６２に提案されている。この装置を
図１０に示す。原稿テーブル７４上には原稿１０が載置
されており、原稿テーブル７４の下面もしくは上面に光
源（図示せず）が設けられている。光源から原稿１０を
透過した光、もしくは原稿１０で反射した光は、レンズ
７６によって、ラインセンサ７８上に結像される。ライ
ンセンサ７８は、多数のピクセル（撮像素子）が列状に
設けられたＣＣＤで、各ピクセルは原稿１０の濃淡に対
応したピクセル信号を出力する。

【０００３】ラインセンサ７８による主走査方向の読み
取りが行なわれると同時に、原稿テーブル７４はモータ
７０によって副走査方向９０に移動する。このため原稿
１０全面についての各ピクセル信号を得ることができ
る。ところで、レンズ７６等の光学系に歪曲収差がある
と、ラインセンサ７８からは、列方向（主走査方向９
１）に歪んだ情報を持つ信号が出力されてしまう。

【０００４】このため、この画像読取装置には原稿テー
ブル７４の端部に基準チャート７５が形成されている。
この基準チャート７５の詳細を図１０Ｂに示す。基準チ
ャート７５には、バー７５Ｋが等間隔に形成されてい
る。この画像読取装置は、読み取った基準チャート７５
の実測データと、予め記憶している理論データとのずれ
に基づいて画像データを修正しようとするものである。
以下に概略を説明する。原稿１０の読み取りに先立ち、
まず画像読取装置は基準チャート７５の読み取りを行
う。この場合、ラインセンサ７８からは読み取った基準
チャートの濃淡がピクセル信号として出力される。そし
て、これらのピクセル信号は、基準チャートの実測デー
タとしてメモリの各記憶番地に順次、記憶される。

【０００５】一方、この画像読取装置には、基準チャー
トの理論データが予め記憶されている。基準チャートの
理論データとは、歪曲収差がない理想的な光学系を用い
て読み取った場合に得られる、基準チャートのバー７５
Ｋの理論的な記憶番地である。これに対して、実際に読
み取った基準チャート７５の実測データは、光学系の歪
に起因して理論データに対しずれを生じている。

【０００６】このような実測データを、予め記憶してい
る理論データと比較することによって、光学系の歪みを
把握する。そして、原稿テーブル７４上の原稿１０を読
み取りピクセル信号をメモリ内に記憶した後、メモリか
らピクセル信号を読み出す際、光学系の歪みに基づいて
メモリからの読み出し番地を修正する。以上のようにし
て、実測データの記憶番地と理論データの記憶番地との
ずれを補正し、画像の歪みの発生を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像読取装置に
は以下のような問題があった。基準チャートの実測デー
タと理論データとに基づく修正は、読出番地を修正する
ことによって行なわれ、具体的にはメモリ内の一部の記
憶番地の読みとばし、または一部の記憶番地の２度読み
によって行なわれている。したがって、ある程度の画像
歪みは防止できるが、より正確に画像歪みを防止するこ
とはできない。特に画像を拡大した場合、画質の劣化が
著しくなる。そこで本発明は、歪みのない精度の高い画
像を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像読取装
置は、列状に配置された複数の撮像素子を有しており、
画像の濃淡の度合いを読み取って各撮像素子に対応した
素子濃淡信号を出力する撮像部、各記憶番地に順次、素
子濃淡信号を記憶する記憶手段、実測データと理論デー
タに基づいて読出番地を修正する仮想読出番地演算手
段、記憶手段から素子濃淡信号を読み出し、画像濃淡信
号として出力する画像濃度信号出力手段、を備えた画像
読取装置において、前記撮像部は、撮像素子の配列方向
に対応する方向に基準となる三以上の濃淡バーを交互に
有する基準チャートを読み取って基準チャート実測デー
タを得、 仮想読出番地演算手段は、基準チャート実測デ
ータと基準チャート理論データとを比較し、前記各濃淡
バー間の単位ブロックごとの仮想読出番地を倍率に応じ
て算出し、前記画像濃度出力手段は、仮想読出番地近傍
の二以上の記憶番地の素子濃淡信号に基づく補間処理に
よって、全ての仮想読出番地の濃淡の度合いを決定し、
当該濃淡の度合いを前記倍率に応じて算出した仮想読出
番地に対応する画像濃度信号として出力する、ことを特
徴としている。

【０００９】

【作用】本発明に係る画像読取装置においては、撮像部
は基準チャートを読み取って基準チャート実測データを
得、仮想読出番地演算手段は、この基準チャート実測デ
ータと基準チャート理論データとの誤差に基づいて仮想
読出番地を算出する。そして、全ての仮想読出番地に相
当する画像濃度信号を出力する。ただし、この画像読出
信号は、仮想読出番地近傍の記憶番地に格納されている
素子濃淡信号に基づいて決定される。

【００１０】このように、単なる読出番地の修正ではな
く、まず仮想読出番地を算出した後、二以上の記憶番地
の素子濃淡信号に基づく補間によって全ての仮想読出番
地の濃淡の度合いを決定する。したがって、撮像素子の
配列方向における歪み（画像の伸縮及び濃淡の度合い）
を、より正確に修正することができる。

【００１１】

【実施例】図１に、本発明の一実施例に係る画像読取装
置の全体構成図を示す。列状に配置された撮像素子２Ｗ
を備えたＣＣＤラインセンサ２（撮像部）からの素子濃
淡信号は、順次記憶手段３に記憶される。ＣＣＤライン
センサ２は、まず準備モードとして基準チャートを読み
取る。そして、仮想読出番地演算手段５は、基準チャー
トを各撮像素子２Ｗで読み取った濃淡の実測データと、
この基準チャートの理論データとに基づいて、仮想読出
番地を演算する。

【００１２】この後、ＣＣＤラインセンサ２は通常読み
取りモードとして原稿を読み取り、原稿の素子濃淡信号
を得る。そして、画像濃度信号出力手段４は、仮想読出
番地演算手段５からの、仮想読出番地近傍の記憶番地に
格納されている二以上の素子濃淡信号に基づいて、各仮
想読出番地に相当する画像濃度信号を出力する。

【００１３】このように、まず仮想読出番地演算手段５
によって仮想読出番地を算出した後、二以上の素子濃淡
信号に基づく補間によって全ての仮想読出番地の濃淡の
度合いを決定する。したがって、単に読出番地を修正し
て出力するのではなく、補間によって全ての仮想読出番
地の濃淡を求めるため、光学系等によって生じる撮像素
子２Ｗの配列方向における歪み（画像の伸縮及び濃淡の
度合い）を、より正確に修正することができる。

【００１４】図２に、本発明の一実施例に係る画像読取
装置の回路構成を示す。ＣＣＤラインセンサ２からの素
子濃淡信号は、Ａ／Ｄ変換器３１によってアナログデー
タからデジタルデータに変換されて取り込まれる。そし
て、このデジタルデータはラインメモリ３３内の各記憶
番地に順次記憶される。ＣＰＵ３２は、メモリ３４に格
納されているプログラムに従い、Ａ／Ｄ変換器３１、ラ
インメモリ３３、補間演算部３５を制御し、所定の処理
を実行する。

【００１５】また、図２に示すように、原稿テーブル７
４上には原稿１０が載置されており、原稿１０の読み取
りライン２Ｌに照射した光の透過光、もしくは反射光が
レンズ７６によって集光されＣＣＤラインセンサ２上に
結像される。そして、ＣＣＤラインセンサ２の各撮像素
子２Ｗに対応した素子濃淡信号が、上記Ａ／Ｄ変換器３
１に向けて出力される。原稿テーブル７４はモータ７０
によって副走査方向９０に移動し、原稿１０全面の読み
取りが行なわれる。なお、原稿テーブル７４の端部には
基準チャート２０が形成されている。基準チャート２０
は、ｎ本のバー（黒い細線）２０Ｋが等間隔に位置して
構成されている。

【００１６】次に、図３、図４のフローチャートに基づ
いて、ＣＰＵ３２が実行するプログラムの一実施例を説
明する。図３は原稿１０の読み取りに先立って行なう準
備モードの処理であり、仮想読出番地を算出するための
フローチャートである。そして、図４は通常読み取りモ
ードとして原稿１０を読み取り、図３の処理で求めた仮
想読出番地に基づいてデータを修正して画像データを出
力するためのフローチャートである。以下にまず図３の
準備モードの詳細を説明する。

【００１７】モータ７０によって原稿テーブル７４を移
動させ、読み取りライン２Ｌに基準チャート２０を位置
させて（図２参照）、この基準チャート２０を読み取
る。そして、ＣＣＤラインセンサ２から出力される素子
濃淡信号を、基準チャート２０の実測データとして、ラ
インメモリ３３の各記憶番地に順次記憶する（ステップ
Ｓ２）。続いてＣＰＵ３２は、この実測データが示す濃
淡の度合いを所定のしきい値によって二値化処理を行な
い、白黒を表わすデータに置き換える（ステップＳ
４）。

【００１８】この二値化データを図５Ａに示す。「０」
が基準チャート２０の空白部分であり、「１」がバー２
０Ｋの部分である。次に、二値化データに基づいてバー
２０Ｋの中心である実測中心番地Ｎｉ（ｉ＝１、２、…
ｎ）を求める（ステップＳ６）。すなわち、図５Ａにお
いて、連続する「１」の部分の中心番地を算出し、それ
ぞれの実測中心番地をメモリ３４に記憶する。

【００１９】ここで、メモリ３４には基準チャート２０
の理論データに基づく理論中心番地Ｍｉ（ｉ＝１、２、
…ｎ）が、予め記憶されている。この理論中心番地と
は、歪曲収差がない理想的な光学系を用いて基準チャー
ト２０を読み取った場合に得られる、バー２０Ｋについ
ての理論的な中心記憶番地である。

【００２０】上述のように、基準チャート２０のバー２
０Ｋは等間隔に形成されているので、理論中心番地もこ
れに対応して等間隔で記憶されている。例えば、図５Ｂ
に示すように、記憶番地１００個分の間隔として記憶さ
れているとする。これに対し、ステップＳ６で求めた実
測中心番地は、レンズ７６等の光学系の歪によって、単
位ブロックＢ１は記憶番地９８個分の間隔、単位ブロッ
クＢ２も記憶番地９８個分の間隔、単位ブロックＢ３は
記憶番地９７個分の間隔、と読み取ったデータにずれが
生じている。

【００２１】次に、実測中心番地Ｎｉと理論中心番地Ｍ
ｉとを比較し、各バー２０Ｋ間の単位ブロックＢｉ（ｉ
＝１、２、…ｎ）ごとに、理論番地ｔ（ｔ＝０、１、２
…）に対応する仮想読出番地ｙ（ｔ）を算出する（ステ
ップＳ８）。すなわち、後に説明する図４の処理でデー
タの補間を行うため、この補間を行うべき仮想読出番地
ｙ（ｔ）を予め算出しておく。具体的には数１に基づい
て仮想読出番地ｙ（ｔ）を算出する。

【００２２】

【数１】

【００２３】例えば図５Ｂの単位ブロックＢ１〜Ｂ３に
ついての仮想読出番地を算出するには、上記の数１に従
い、理論番地ｔが１から３００までについて次のように
求める。

【００２４】

【数２】

【００２５】以上のような仮想読出番地の算出を各単位
ブロックＢｉごとに行い、メモリ３４のテーブルに記憶
しておく（ステップＳ１０）。理論番地と仮想読出番地
の関係を示したテーブルを図６に掲げる。

【００２６】仮想読出番地をメモリ３４のテーブルに記
憶した後、通常読み取りモードとして原稿１０の読み取
りを開始する（図２参照）。仮想読出番地に基づいてデ
ータを修正し、画像データを出力するまでの処理を図４
のフローチャートを用いて説明する。

【００２７】まず、原稿１０を読み取り、ＣＣＤライン
センサ２からの各素子濃淡信号をＡ／Ｄ変換器３１を介
してラインメモリ３３の記憶番地に順次記憶する（ステ
ップＳ１２）。そして、テーブルに記憶されている仮想
読出番地ｙ（ｔ）に基づいて、各単位ブロックごと濃淡
の補間を行う（ステップＳ１４）。

【００２８】具体的には、理論番地ｔに対応する仮想読
出番地ｙ（ｔ）を整数部分ｘ（ｔ）と小数部分ａ（ｔ）
に分け、整数部分ｘ（ｔ）をラインメモリ３３に出力す
るとともに、小数部分ａ（ｔ）を補間演算部３５に出力
する。この整数部分ｘ（ｔ）は仮想読出番地ｙ（ｔ）よ
り小さくかつ最も近傍にある記憶番地である。また、小
数部分ａ（ｔ）は、仮想読出番地ｙ（ｔ）が記憶番地ｘ
（ｔ）からずれている距離を示している。

【００２９】ラインメモリ３３は整数部分ｘ（ｔ）を読
出アドレスとして受け取り、記憶番地ｘ（ｔ）およびそ
の次の記憶番地（ｘ（ｔ）＋１）に格納されている素子
濃淡信号Ｐ（ｘ（ｔ））およびＰ（ｘ（ｔ）＋１）を出
力する。すなわち、ラインメモリ３３からは仮想読出番
地ｙ（ｔ）の両端近傍の記憶番地が出力されるものであ
る。

【００３０】補間演算部３５はラインメモリ３４から出
力された２つの素子濃淡信号Ｐ（ｘ（ｔ））およびＰ
（ｘ（ｔ）＋１）と小数部分ａ（ｔ）に基づいて補間を
行なうことにより、理論番地ｔの画像濃度信号Ｑ（ｔ）
を求める（図７Ａ参照）。この補間演算部３５の処理を
数３に示す。

【００３１】

【数３】

【００３２】このようにして、理論番地ｔ（ｔ＝０、
１、２、３、…）の画像濃度信号Ｑ（ｔ）を順次求める
ことができる。

【００３３】例えば図６に示す単位ブロックＢ１の仮想
読出番地「２．９４」（理論番地３）の画像濃度信号Ｑ
（３）は、上記の数３に従い、次のような計算を行う
（原稿１０を読み取った場合の、単位ブロックＢ１にお
ける記憶番地２の素子濃淡信号は「４８」、記憶番地３
の素子濃淡信号は「５０」であるとする（図７Ｂ参
照））。

【００３４】

【数４】

【００３５】このような素子濃淡信号の補間によって、
全ての仮想読出番地ｔの画像濃度信号を求めて出力する
（ステップＳ１６）。この概念図を図８に示す。

【００３６】なお、上記の実施例では、準備モードの際
に予め仮想読出番地を算出し、メモリ３４のテーブルに
記憶した。しかし、通常読み取りモードの際に仮想読出
番地を算出し、その画像濃度信号を求めてもよい。

【００３７】また、読み取った原稿１０を電気的に拡大
または縮小して画像データを出力する場合にも、本発明
を適用することができる。この場合は、拡大または縮小
の倍率に応じて仮想読出番地を算出すればよい。このよ
うに光学系の歪を修正しつつ、同時に拡大または縮小の
倍率処理を行なうことができる。具体的には、前記の数
１を数５に置き換えて仮想読出番地ｙ（ｔ）を演算すれ
ばよい。

【００３８】

【数５】

【００３９】さらに、この仮想読出番地ｙ（ｔ）から画
像濃度信号Ｑ（ｔ）を算出する場合は、前述の実施例と
同様に数３を用いればよい。

【００４０】具体的に、読み取った原稿を電気的に拡大
した画像濃度信号Ｑ（ｔ）を算出する場合の例を図９に
示している。例えば画像濃度信号Ｑ（１）は、素子濃淡
信号Ｐ（０）とＰ（１）とを補間することにより求めら
れ、また、画像濃度信号Ｑ（２）およびＱ（３）は素子
濃淡信号Ｐ（１）とＰ（２）とを補間することにより求
められる。また、それぞれの補間に用いる係数は、ａ
（１）、ａ（２）、ａ（３）である。

【００４１】以上のように理論中心番地に対する実測中
心番地の歪を修正すると同時に、画像を拡大または縮小
して出力することができる。この修正、倍率処理を各単
位ブロックごとに行なうことにより、歪のない正確な画
像を得ることができる。

【００４２】なお上記実施例においては、仮想読出番地
に隣接する二つの記憶番地の濃度を直線近似により補間
し、その全ての仮想読出番地の濃度を算出した。しか
し、本発明はこれに限られるものではなく、三以上の記
憶番地の濃度に基づいて、ラグランジュ補間やスプライ
ン補間を行ない、全ての仮想読出番地の画像濃度信号を
算出してもよい。

【００４３】本発明に係る画像読取装置においては、単
なる読出番地の修正ではなく、まず仮想読出番地を算出
した後、二以上の素子濃淡信号に基づく補間によって全
ての仮想読出番地の画像濃度信号を決定する。すなわ
ち、撮像素子の配列方向における歪み（画像の伸縮及び
濃淡の度合い）を、より正確に修正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像読取装置の全体構
成図である。

【図２】本発明の一実施例に係る画像読取装置の回路構
成である。

【図３】仮想読出番地を算出するためのフローチャート
である。

【図４】図３の処理で求めた仮想読出番地に基づいて画
像濃度信号を出力するためのフローチャートである。

【図５】Ａは基準チャートの実測データが示す濃淡の度
合いを二値化処理したデータであり、Ｂは基準チャート
のバー、理論中心番地および実測中心番地の関係を示す
図である。

【図６】図５Ｂに示す単位ブロックＢ１〜Ｂ３について
の仮想読出番地を記憶したテーブルの内容を示す図であ
る。

【図７】テーブルに記憶した仮想読出番地の画像濃度信
号の演算を説明するための図である。

【図８】各仮想読出番地の画像濃度信号を出力する状態
を示す概念図である。

【図９】画像濃度信号を求める演算を説明するための図
である。

【図１０】ＣＣＤラインセンサを用いた画像読取装置の
原理を説明するための図である。

【符号の説明】

２・・・・・ＣＣＤラインセンサ ２Ｗ・・・・・撮像素子 ３・・・・・記憶手段 ４・・・・・画像濃度信号出力手段 ５・・・・・仮想読出番地演算手段 ２０・・・・・基準チャート ３２・・・・・ＣＰＵ ３３・・・・・ラインメモリ ３４・・・・・メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−2262（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−61570（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−75804（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】列状に配置された複数の撮像素子を有して
   おり、画像の濃淡の度合いを読み取って各撮像素子に対
   応した素子濃淡信号を出力する撮像部、 各記憶番地に順次、素子濃淡信号を記憶する記憶手段、実測データと理論データに基づいて読出番地を修正する
   仮想読出番地演算手段、 記憶手段から素子濃淡信号を読み出し、画像濃淡信号と
   して出力する画像濃度信号出力手段、 を備えた画像読取装置において、 前記撮像部は、撮像素子の配列方向に対応する方向に基
   準となる三以上の濃淡バーを交互に有する基準チャート
   を読み取って基準チャート実測データを得、 仮想読み出し番地演算手段は、基準チャート実測データ
   と基準チャート理論データとを比較し、前記各濃淡バー
   間の単位ブロックごとの仮想読出番地を倍率に応じて 算
   出し、 前記画像濃度出力手段は、仮想読出番地近傍の二以上の
   記憶番地の素子濃淡信号に基づく補間処理によって、全
   ての仮想読出番地の濃淡の度合いを決定し、当該濃淡の
   度合いを前記倍率に応じて算出した仮想読出番地に対応
   する画像濃度信号として出力する、 ことを特徴とする画像読取装置。