JP3464737B2

JP3464737B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP3464737B2
Application number: JP25648295A
Authority: JP
Inventors: 浩一野口; 真一郎和田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-10-03
Filing date: 1995-10-03
Publication date: 2003-11-10
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JPH0998256A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、副走査方向の走査
速度むら又は走査位置ずれに応じて画像データの画素位
置の誤差を補正する画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えばＲ、Ｇ、Ｂの複数のイメ
ージセンサが副走査方向に離間し、且つ平行に配列され
たライン走査型画像読取装置では、各センサにより読み
取られる原稿の同一位置の画像データには時間的なずれ
があり、したがって、原稿の同一位置の画像データが各
センサから得られるように補正を行わないとカラー画像
の読み取りにおいては色ずれが発生し、色を正しく読み
取ることができない。このずれは各センサの間隔と読み
取り走査速度に応じて決定され、また、走査速度にむら
があると色ずれの原因となる。

【０００３】上記不具合を避けるために、例えば特開平
６−２２１５９号公報には読み取りキャリッジを駆動す
るモータの回転に伴って発生するパルスの間隔の間、マ
イクロプロセッサが内部クロックを計数することにより
モータの駆動速度を求めて実際の走査速度とし、この走
査速度に基づいて複数のセンサ間の位置ずれを補正する
方法が提案されている。この方法では、副走査方向の下
流のセンサに対して上流のセンサのデータが合わせら
れ、センサ間の位置ずれが補正される。

【０００４】また、米国特許第４，８８２，６３１号に
は、原稿の読み取り開始位置の近傍に３角形のマークを
設け、このマークを原稿読み取り素子により副走査方向
のラインクロックに同期して読み取り、そのラインの画
像データからマークを検出することにより原稿の先端の
信号を得る方法が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２２１５９号公報に示す従来の読み取り装置では、
副走査方向の走査速度をモータから検出しているので、
モータの回転運動を直線運動に変換する機構によりモー
タの回転むらとキャリッジの移動速度むらは必ずしも一
致するものではなく、走査速度を正確に検出することが
できず、その結果、画素の位置ずれが発生するという問
題点がある。

【０００６】また、原稿を照明する光源が搭載されて副
走査方向に移動するキャリッジは、主走査方向の幅が大
きいので、両端が同一の速度で移動しているとは限ら
ず、したがって、両端が同一の速度で移動していない場
合にはキャリッジの両端位置で画素の位置ずれが発生す
る。

【０００７】また、上記従来の読み取り装置では、下流
のセンサに対して上流のセンサのデータを合わせるの
で、勿論、最下流のセンサから得られるデータに対して
補正する必要はない。ここで、補正を行わない最下流の
センサから得られるデータに着目すると、読み取り走査
速度が変動した場合には一定速度で走査して読み取る場
合に比べると原稿上の読み取り位置がずれることにな
り、結果として速度変動に伴う画像の伸び縮みが起きる
という問題点がある。

【０００８】すなわち、上記従来の読み取り装置では、
この伸び縮みが生じるデータに対して上流のセンサのデ
ータを補正しているので、結果として色ずれは防止でき
ていることになるが、カラー画像全体としては走査速度
の変動に伴う画像の伸び縮みを防止することができず、
本来の画素との位置ずれは残ることになる。また、この
従来の読み取り装置では、複数のラインセンサの間隔が
変化しないものとして補正基準としているので、１つの
センサのみを有する読み取り装置には適用することがで
きない。

【０００９】また、米国特許第４，８８２，６３１号に
示す従来の読み取り装置では、マークを原稿読み取り素
子により副走査方向のラインクロックに同期して読み取
るので、画像はライン間隔で離散化されており、したが
って、その検出位置はライン間隔に相当する不確かさが
避けられないという問題点がある。言い換えると、ライ
ン間隔を下回るような高精度では先頭位置を検出するこ
とができない。

【００１０】また、マークの読み取り位置と原稿の先頭
位置では距離があるが、少なくともキャリッジはマーク
位置から原稿の先頭位置まで移動するまでは一定速度で
走査していることを前提としており、したがって、この
距離における走査位置及び走査速度に誤差があると画素
の副走査方向の位置誤差が発生するという問題点があ
る。

【００１１】本発明は上記従来の問題点に鑑み、原稿の
読み取り開始位置の近傍に設けられたマークを副走査方
向のライン間隔より高精度で検出し、そのマークを基準
位置として画素の副走査方向の位置誤差を補正すること
ができる画像読取装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１の手段に係る画像読取装置は、原稿の副走査方向の
原点位置を決定する原点位置決定手段と、読み取り画素
の副走査方向の位置誤差を測定する位置誤差測定手段
と、読み取りデータを前記原点位置決定手段により決定
された原点位置を基準として、前記位置誤差測定手段に
より測定された副走査方向の位置誤差を補正する位置誤
差補正手段とを備え、前記原点位置決定手段は、原稿を
一定の時間間隔で線順次に主走査方向及び副走査方向に
走査して読み取る走査手段と、一定幅且つ主、副走査方
向に対して斜めであって副走査方向に等ピッチで配置さ
れた複数の斜線のパターンと、前記走査手段が読み取っ
た場合の画像データに対してウインドウを設定し、ウイ
ンドウ内に斜線パターンが存在するか否かを認識する斜
線パターン認識手段と、前記斜線パターン認識手段によ
り斜線パターンが存在すると認識された場合にウインド
ウを前記斜線の角度方向に順次シフトし、各ウインドウ
内における各画素の読み取り値から前記ウインド内の斜
線パターンの重心を計算する重心計算手段と、前記重心
計算手段により計算された重心値が所定の重心値を越え
たとき、その直後の第１のクロック信号におけるウイン
ドウの重心値と、前記第１のクロック信号よりも１クロ
ック前の第２のクロック信号におけるウインドウの重心
値とを補間演算して原点位置を決定する手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１３】第２の手段は、第１の手段において、前記
斜線パターンは、副走査方向に原稿領域幅を越える長さ
を有していることを特徴とする。

【００１４】第３の手段は、第１ないし第３の手段にお
いて、前記原点位置決定手段が、主走査方向の長さが副
走査方向と異なるように形成された図形を前記走査手段
が読み取った場合の前記長さを順次検出し、この長さと
所定の長さを比較することによりその所定の長さを越え
る直近の長さを決定し、その直近２つのクロック信号に
基づいて原点位置を決定する手段を備えたことを特徴と
する。

【００１５】第４の手段は、第１ないし第３の手段にお
いて、前記位置誤差測定手段が、読み取りライン間の位
置誤差を測定し、前記位置誤差補正手段は、前記原点位
置決定手段により決定された原点位置と、前記位置誤差
補正手段により測定された読み取りライン間の位置誤差
に基づいて、副走査方向に連続した複数の読み取り画素
を補間演算して位置誤差を補正することを特徴とする。

【００１６】第５の手段は、第１ないし第４の手段にお
いて、前記位置誤差測定手段が、原稿を照明する光源が
搭載されて副走査方向に移動するキャリッジと、前記キ
ャリッジの副走査方向の走査位置または走査速度を検出
する検出手段と、前記検出手段により検出された走査位
置または走査速度から副走査方向の読み取りタイミング
を得る手段と、前記タイミングにおける走査位置または
走査速度に基づいて副走査方向の画素の位置誤差を測定
する手段とを備えたことを特徴とする。

【００１７】

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１は本発明に係る画像読取装置の一
実施例を示すブロック図、図２は図１の画像読取装置を
示す断面図、図３は図２の画像読取装置を示す平面図、
図４は図３のコンタクトガラスのコーナ部を拡大して示
す平面図、図５は斜線パターンを示す説明図、図６は走
査速度の変動に応じた斜線パターンの読み取りデータを
示す説明図、図７は斜線パターンを拡大して示す説明
図、図８は図７の斜線パターンの読み取り値を示す説明
図、図９は斜線判定用ウインドウを示す説明図、図１０
は他の斜線判定用ウインドウを示す説明図、図１１は斜
線判定用マッチングパターンを示す説明図、図１２は重
心測定用ウインドウを示す説明図、図１３は図１の画像
読取装置の位置誤差測定処理を説明するためのフローチ
ャート、図１４は重心測定用ウインドウにおける読み取
り値及び重心測定方法を示す説明図、図１５は斜線の長
さ及び角度を示す説明図、図１６は斜線とＲＧＢの読み
取り画素のタイミングを説明図、図１７は原点位置検出
方法を示す説明図、図１８は原点位置検出処理を説明す
るためのフローチャート、図１９は位置誤差補正処理を
示す説明図である。

【００１９】先ず、図２を参照して本実施例の読み取り
装置の概略を説明する。コンタクトガラス１は筐体８に
より支持され、原稿は読み取り面を下にしてコンタクト
ガラス１上に載置される。コンタクトガラス１上の原稿
は光源２により照明され、読み取り面の反射光が第１ミ
ラー３、第２ミラー４、第３ミラー５により順次反射さ
れ、次いでレンズ６により光電変換装置７上のライン状
の光電変換素子の受光面に結像されて電気信号に変換さ
れる。

【００２０】光源２と第１ミラー３は不図示の第１キャ
リッジに取り付けられ、この第１キャリッジは原稿を線
順次で読み取るために原稿面との距離を一定にしたまま
不図示の駆動装置により副走査方向（図の左右方向）に
移動する。また、第２ミラー４と第３ミラー５は不図示
の第２キャリッジに取り付けられ、この第２キャリッジ
は第１キャリッジの１／２の速度で副走査方向に移動す
る。このような方法によりコンタクトガラス１上の所定
の範囲を線順次で読み取ることができる。

【００２１】また、図３に示すようにコンタクトガラス
１の回りの筐体８には、シェーディング補正のために基
準濃度を光電変換素子に読み取らせるための基準濃度板
９が主走査方向に延びるように取り付けられると共に、
第１キャリッジの副走査方向の走査位置または走査速度
を検出するために図５に示すように白地上に一定幅、４
５°の角度の多数の黒の斜線Ｌのパターン１０が副走査
方向に等ピッチで形成されている。基準濃度板９は光電
変換装置７により読み取られて、ライン状の光電変換素
子毎の感度バラツキや、照明むら、レンズ６の周辺光量
の低下等を補正するために用いられ、また、斜線パター
ン１０も同様に光電変換装置７により読み取られる。

【００２２】図４は図３の２点鎖線の円ＣＬで囲んだ領
域を拡大して示し、第１キャリッジの副走査方向の走査
位置または走査速度の測定開始時の過度現象が原稿の読
み取り範囲の先端で納まるように、斜線パターン１０は
第１キャリッジによる原稿の読み取り範囲の先端より前
の待機状態まで延びている。

【００２３】次に、図１を参照して本実施例の読み取り
装置を詳細に説明する。光電変換装置７は例えばＲ、
Ｇ、Ｂの３ラインＣＣＤであり、ＣＣＤの受光部に結像
された原稿画像をＲ、Ｇ、Ｂの電気信号に変換する。こ
のＲ、Ｇ、Ｂの電気信号はＡ／Ｄ変換器２１により共に
ディジタルの多値データに変換され、次いでシェーディ
ング補正部２２により基準濃度板９の基準濃度に基づい
てシェーディング補正される。そして、このデータに基
づいて原点検出／位置誤差測定部２３により斜線パター
ン１０が判別されて原点位置と位置誤差が測定され、次
いでこの測定結果に基づいて位置誤差補正部２４により
副走査方向の画素の位置誤差が補正され、３ラインバッ
ファ２５を介して出力される。

【００２４】制御部２０は、光電変換装置７、Ａ／Ｄ変
換器２１、シェーディング補正部２２、原点検出／位置
誤差測定部２３、位置誤差補正部２４及びラインバッフ
ァ２５のタイミング制御、動作条件の設定などを行い、
また、ビデオ制御信号を出力する。ラインバッファ２５
からはこのビデオ制御信号に同期してＲ、Ｇ、Ｂのビデ
オ信号が出力される。

【００２５】次に、位置誤差を測定する処理について説
明する。図６の矢印で示す主走査方向は、ラインＣＣＤ
７が線順次で同時に読み取る１ラインの画素の並びと、
この並列データを直列データに変換したときの時間軸上
の順序を示している。また、矢印で示す副走査方向は、
主走査方向の１ラインを読み取る範囲を順次移動させな
がら読み取る方向を示している。なお、移動手段として
は図２に示すように原稿を固定して走査光学系を移動さ
せる形式の他に、走査光学系を固定して原稿を移動させ
る形式が有る。

【００２６】図６において主走査方向と副走査方向の各
平行な線により囲まれた四角形領域を画素とすると、こ
の画素により構成される平面は、原稿の画像を電気信号
に変換した場合に原稿画像の写像がそのまま並んでいる
という形で捉えることができる。なお、これはビットマ
ップということもある。このデータはラインＣＣＤ７か
らリアルタイムで出力される時には主走査方向、副走査
方向が時間的な順序を有するが、メモリに取り込んだ状
態ではそれぞれの画素を任意にアクセスすることができ
るので、主走査方向、副走査方向、時間の順序にとらわ
らないで扱うことができる。

【００２７】図６はまた、主走査方向、副走査方向の画
素サイズが等しい場合において、副走査方向の走査速度
が変動しないときの４５°の斜線Ｌの読み取りデータａ
と、走査速度が変動するときの読み取りデータｂをビッ
トマップに対応させて示している。すなわち、読み取り
データａは副走査方向の読み取りタイミングを制御する
クロックに対応する所定の一定速度で走査したときを示
し、ビットマップとしても４５°の斜線像である。

【００２８】これに対し、読み取りデータｂは走査速度
の変動に応じて傾きが異なる。副走査方向の区間Ａ−Ｂ
は走査速度が「０」のときを示し、この場合には副走査
方向の読み取りタイミングを制御するクロックによりビ
ットマップのアドレスが進んでも読み取り位置が変わら
ないので、副走査方向に平行な線となる。また、区間Ｂ
−Ｃは走査速度が所定速度の１／２のときを示し、この
場合にはビットマップのアドレスが進んでもその半分し
か進まない位置の画像を読み取るのでその読み取り画像
の角度は約２６．５７°（tan θ＝０．５）である。区
間Ｃ−Ｄは所定速度で走査しているときを示し、４５°
の角度が得られる。Ｄ以降の区間は走査速度が所定速度
の１．５倍の場合を示し、その角度は約５６．３１°で
ある。

【００２９】したがって、走査速度が変動すると像の傾
きが異なることを測定原理として、言い換えれば斜線の
主走査方向への移動量が副走査方向に移動速度に対応す
ることを測定原理として、副走査方向の走査速度のむら
と、ミラー３〜５、レンズ６、光電変換装置７の振動な
どに起因するビットマップ画像の画素の位置誤差を測定
することができる。

【００３０】なお、図６では正方形の画素を示したが、
画素が正方形ではなく、例えば主走査方向の分解能が４
００ｄｐｉ、副走査方向の分解能が６００ｄｐｉのよう
な画素にも適用することができる。また、４５°以外の
斜線を用いても同様に、斜線画像の主走査方向への移動
量が副走査方向の読み取り速度に依存するという関係が
成立するので、画素の位置誤差を計測することができ
る。

【００３１】次に、斜線パターン判別処理について説明
する。図７は図６と同様にビットマップに斜線が有る場
合を示し、図８はその場合の８ビット（０〜２５５）の
読み取り値を示している。なお、０＝白、２５５＝黒で
あり、主走査方向の座標をＸｎ、副走査方向の座標をＹ
ｍとしている。また、図９は主走査方向３画素×副走査
方向３画素の斜線パターン検知用ウインドウを示し、図
９（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ主走査方向に１画素ずつシ
フトしたウインドウを示している。

【００３２】ここで、図９（ａ）に示すウインドウ（Ｘ
２〜Ｘ４、Ｙ１〜３）内の中心画素を挟む対角方向、す
なわち中心画素を含む左上斜め方向の３つの画素値の和
Ｐａと右下斜め方向の３つの画素値の和Ｑａを計算する
と、Ｐａ＝（Ｘ２，Ｙ１）＋（Ｘ３，Ｙ１）＋（Ｘ２，Ｙ２）＝３＋１＋１＝５Ｑａ＝（Ｘ４，Ｙ２）＋（Ｘ３，Ｙ３）＋（Ｘ４，Ｙ３）＝３＋４＋８＝１５となる。

【００３３】同様に、図９（ｂ）〜（ｅ）について求め
ると、Ｐｂ＝（Ｘ３，Ｙ１）＋（Ｘ４，Ｙ１）＋（Ｘ３，Ｙ２）＝１＋４＋２＝７Ｑｂ＝（Ｘ５，Ｙ２）＋（Ｘ４，Ｙ３）＋（Ｘ５，Ｙ３）＝１３＋８＋２０１＝２２２Ｐｃ＝（Ｘ４，Ｙ１）＋（Ｘ５，Ｙ１）＋（Ｘ４，Ｙ２）＝４＋２＋３＝９Ｑｃ＝（Ｘ６，Ｙ２）＋（Ｘ５，Ｙ３）＋（Ｘ６，Ｙ３）＝２１６＋２０１＋２５０＝６６７Ｐｄ＝（Ｘ５，Ｙ１）＋（Ｘ６，Ｙ１）＋（Ｘ５，Ｙ２）＝２＋１８＋１３＝３３Ｑｄ＝（Ｘ７，Ｙ２）＋（Ｘ６，Ｙ３）＋（Ｘ７，Ｙ３）＝２４８＋２５０＋２５２＝７５０Ｐｅ＝（Ｘ６，Ｙ１）＋（Ｘ７，Ｙ１）＋（Ｘ６，Ｙ２）＝１８＋２２０＋２１６＝４５４Ｑｅ＝（Ｘ８，Ｙ２）＋（Ｘ７，Ｙ３）＋（Ｘ８，Ｙ３）＝２５０＋２５２＋２４９＝７５１となる。

【００３４】次に、中心画素と右下斜め方向の３画素
（中心画素を含む）の差Ｒを求めると、Ｒａ＝１５−５＝１０Ｒｂ＝２２２−７＝２１５Ｒｃ＝６６７−９＝６５８Ｒｄ＝７５０−３３＝７１７Ｒｅ＝７５１−４５４＝２９７となる。

【００３５】この差Ｒの値が大きい場合に３×３画素の
ウインドウ内に斜線パターンが有ることを示す。したが
って、例えばＲの値が５００以上の場合に斜線パターン
が有ると判断すれば図９（ｃ），（ｄ）に示すウインド
ウ内に斜線パターンが有ると判断することができる。

【００３６】次に、図１０を参照して他の斜線パターン
判別処理を説明する。図１０（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ
図９（ａ）〜（ｅ）に示すウインドウ内の各値を閾値＝
１２８で２値化した場合を示し、同様に各ウインドウ内
の中心画素の左上斜め方向の３つの画素値の和Ｐａ〜Ｐ
ｅと右下斜め方向の３つの画素値の和Ｑａ〜Ｑｅを計算
すると、Ｐａ＝（Ｘ２，Ｙ１）＋（Ｘ３，Ｙ１）＋（Ｘ２，Ｙ２）＝０＋０＋０＝０Ｑａ＝（Ｘ４，Ｙ２）＋（Ｘ３，Ｙ３）＋（Ｘ４，Ｙ３）＝０＋０＋０＝０Ｐｂ＝（Ｘ３，Ｙ１）＋（Ｘ４，Ｙ１）＋（Ｘ３，Ｙ２）＝０＋０＋０＝０Ｑｂ＝（Ｘ５，Ｙ２）＋（Ｘ４，Ｙ３）＋（Ｘ５，Ｙ３）＝０＋０＋１＝１Ｐｃ＝（Ｘ４，Ｙ１）＋（Ｘ５，Ｙ１）＋（Ｘ４，Ｙ２）＝０＋０＋０＝０Ｑｃ＝（Ｘ６，Ｙ２）＋（Ｘ５，Ｙ３）＋（Ｘ６，Ｙ３）＝１＋１＋１＝３Ｐｄ＝（Ｘ５，Ｙ１）＋（Ｘ６，Ｙ１）＋（Ｘ５，Ｙ２）＝０＋０＋０＝０Ｑｄ＝（Ｘ７，Ｙ２）＋（Ｘ６，Ｙ３）＋（Ｘ７，Ｙ３）＝１＋１＋１＝３Ｐｅ＝（Ｘ６，Ｙ１）＋（Ｘ７，Ｙ１）＋（Ｘ６，Ｙ２）＝０＋１＋１＝２Ｑｅ＝（Ｘ８，Ｙ２）＋（Ｘ７，Ｙ３）＋（Ｘ８，Ｙ３）＝１＋１＋１＝３となる。

【００３７】次に、中心画素と右下斜め方向の３画素
（中心画素を含む）の差Ｒａ〜Ｒｅを求めると、Ｒａ＝０−０＝０Ｒｂ＝１−０＝１Ｒｃ＝３−０＝３Ｒｄ＝３−０＝３Ｒｅ＝３−２＝１となる。

【００３８】したがって、この場合にも同様にこの差Ｒ
の値が大きい場合に３×３画素のウインドウ内に斜線パ
ターンが有ることを示し、例えばＲａ〜Ｒｅの値が２以
上の場合に斜線パターンが有ると判断すれば図１０
（ｃ），（ｄ）に示すウインドウ内に斜線パターンが有
ると判断することができる。また、このように画素値を
２値化することにより、加算演算を簡単にすることがで
きる。

【００３９】図１１（ａ）〜（ｄ）は斜線パターン検出
用のマッチングパターンを示し、図中の白領域は
「０」、黒領域は「１」を表している。先ず、画像デー
タを図１０に示すように２値化し、その２値化データと
図１１（ａ）〜（ｄ）に示すマッチングパターンを比較
し、合致した場合に斜線パターンがあると判断する。こ
の例では、図１０（ｃ）と図１１（ｂ）、及び図１０
（ｄ）と図１１（ａ）が合致しており、このウインドウ
内に斜線パターンがあると判断される。

【００４０】なお、上記実施例では、ウインドウの大き
さを３×３としたが、もちろんウインドウサイズが異な
る場合にも同様な判断方法により斜線パターンを検知す
ることができる。但し、一般にウインドウサイズが大き
い程、判別精度は上がるが、その分処理時間が長くな
り、また回路規模も大きくなる。

【００４１】次に、位置誤差の測定処理を説明する。図
１２は図１１に示すビットマップにける複数個の斜線
（図では３本の斜線Ｋ₁〜Ｋ₃）を示し、また、この複
数個の斜線を用いて位置誤差を測定するための１０×３
のサイズのウインドウＷを示している。先ず、ウインド
ウＷ内のデータ位置を求めるために主走査方向の重心を
演算し、以下、斜線Ｋ２に対してＷ₁→Ｗ₂→Ｗ₃のよ
うにウインドウＷを斜め左下４５°の方向に１画素ずつ
シフトする。そして、斜線Ｋ２の最後のウインドウＷ_n
に到達すると、ウインドウＷを主走査方向のみに移動さ
せて次の斜線Ｋ３のウインドウＷ_n+1に移動させる。

【００４２】ここで、重心の主走査方向の位置は、４５
°の斜線の場合、画素の位置が何らかの誤差要因により
移動することがなければ、図のようにウインドウＷをシ
フトさせると主走査方向に１画素ずつ移動する筈であ
る。また、画素の移動量が１画素分でない場合には、何
らかの原因により画素の位置が変動したことになり、し
たがって、位置誤差を求めることができる。位置誤差の
主要な要因が副走査方向の走査速度のむらによることが
分かっている場合には、位置誤差のデータから速度むら
にデータを変換することは容易である。

【００４３】ここで、ＣＣＤ固有のノイズを始めとして
様々なノイズが画像データに含まれているが、重心を求
めるために周辺の画素のデータを含む多数の画素のデー
タを用いているので、重心を求める過程でノイズの影響
を軽減してＳ／Ｎ比が高い測定が可能となる。この場
合、通常、ウインドウの画素の数が多い程、Ｓ／Ｎ比が
高くなる。ウインドウの形状は、主走査方向の重心を求
めるので主走査方向に大きいほうが望ましく、副走査方
向のサイズは１ラインでも測定可能である。

【００４４】次に、重心の測定処理を説明する。図１３
に示す処理は原稿の走査開始と同時にスタートし、先
ず、主走査方向、副走査方向の各座標値Ｘ、Ｙがイニシ
ャライズ（Ｘ＝０，Ｙ＝０）される（ステップＳ１）。
この座標値Ｘ、Ｙは斜線判別用の例えば３×３のウイン
ドウ内のある画素位置例えば中心画素の座標となる。次
に、１本の斜線に対する測定回数を示す変数ｉがイニシ
ャライズ（ｉ＝０）される（ステップＳ２）。

【００４５】次に原点検出／位置誤差測定部２３により
斜線判別用の３×３のウインドウ内に斜線パターンが存
在するか否かが判断され（ステップＳ３）、無い場合に
はその３×３のウインドウを主走査方向に１画素分シフ
ト（Ｘ＝Ｘ＋１）する（ステップＳ４）。なお、このシ
フト量はウインドウの大きさ、斜線の太さに応じて決め
られ、１画素以上でもよい。ステップＳ３において斜線
パターンが存在する場合には、重心測定用の例えば１０
×３のウインドウＷ₁を設定し、そのウインドウＷ₁内
の重心を求める（ステップＳ５）。このとき、ウインド
ウＷ₁の大きさ、斜線の太さに応じて、斜線と判別され
た画素の位置から主走査方向に整数画素分だけシフト
し、斜線の部分がウインドウＷ₁の中心付近になるよう
にウインドウＷ₁を設定してもよい。

【００４６】重心の測定を終了すると、重心のズレを計
算し（ステップＳ６）、次いで主走査方向に−１画素
分、副走査方向に＋１画素分シフトしたウインドウＷ₂
を設定し、また、測定回数用のカウント値ｉを１つイン
クリメントする（ステップＳ７）。なお、この実施例で
は、ウインドウＷを１画素ずつ移動させているが、画素
の位置誤差を起こす原因となる振動などの周波数帯域が
低い場合には、２画素以上ずつ移動させてもよく、この
方法により測定に要する時間を短縮することができる。

【００４７】次いで、予め設定された同一ラインの測定
回数ｎに対してｉ＝ｎとならない場合にはステップＳ８
からステップＳ５に戻り、他方、ｉ＝ｎとなった場合す
なわちウインドウＷ_nに達した場合には次の斜線のウイ
ンドウＷ_n+1に移動させる（ステップＳ８→Ｓ９）。そ
の方法としては、斜線の主走査方向の間隔に相当する画
素分より整数画素ｍだけ、ウインドウ座標を主走査方向
にシフトした後、測定カウント値ｉをクリアし（ステッ
プＳ２）、斜線判別処理（ステップＳ３）に戻る。以下
同様に、１本の斜線に対してウインドウＷ_n+1、
Ｗ_n+2、Ｗ_n+3〜のように移動させて位置誤差を測定す
る。

【００４８】このように複数の斜線を用いて位置誤差を
測定することにより、読み取り装置の読み取り範囲が縦
長であっても、副走査領域の全域に渡って位置誤差を測
定することができる。更に、主走査方向の狭い幅だけ測
定するので、主走査方向の中央部、手前、奥側のように
分けて測定することもできる。また、高い分解能で位置
誤差を測定する場合にも、斜線のパターンを細くする必
要は全くなく、システムのＭＴＦの制約を受けずに幅が
広いパターンを用いることができる。

【００４９】更に、幅が広いパターンを用いた場合、幅
に応じてウインドウも大きくなるので結果として測定精
度を向上させることができる。したがって、斜線の幅は
処理速度、リアルタイム処理を行う場合にはバッファの
サイズ、回路規模の経済性などとのバランスを考慮して
設定すればよい。また、幅が広いパターンを用いてその
片側のエッジを検出することにより位置誤差を測定する
ことができる。更に、例えば副走査方向の読み取りタイ
ミングに関係なく白黒パターンを副走査方向に配列する
とモアレの発生が問題となるが、本実施例では副走査方
向の読み取りタイミングと斜線との関係は常に同じであ
るのでモアレの発生が問題とならず、その結果、高精度
で位置誤差を測定することができる。

【００５０】次に、ウインドウのデータと重心の計算に
ついて詳細に説明する。図１４はウインドウデータと斜
線パターンの各画素の読み取り値の関係を示し、読み取
り値は８ビットであって１０進（０〜２５５）で示され
ている。主走査方向の重心を求めるには、副走査方向の
各列（３ライン分）の和を求め、図に示すようにこれを
左側からＺ０、Ｚ１〜Ｚ９とするとそれぞれ１８、５
０、２０２、４２７、５９０、５６２、３４５、１５
０、３７、１４を求める。そして、各画素の主走査方向
の中心座標を左から順に０〜９とし、主走査方向の重心
位置をＲｍとすると、重心位置Ｒｍの回りのモーメント
は０になるので、Ｚ０（Ｒｍ−０）＋Ｚ１（Ｒｍ−１）・・・Ｚ９（Ｒｍ−９）＝０が成り立ち、数値を代入して計算するとＲｍ＝４．３６
２が得られる。

【００５１】重心を求める理由は、補間などの前処理を
必要とせず、演算を簡素化、高速化することができるか
らである。また、画像位置を求める場合、各列毎のデー
タの和の並びから補間により所定の分解能のデータ列を
得て、そのデータからピーク値が存在する位置を求める
方法を用いることができる。

【００５２】次に、複数本の斜線から成るチャートの重
心を計算する場合について説明する。図１２に示すよう
に複数本から成る斜線の重心を計算する場合、同一線上
の線では問題とならないが、違う線にウインドウが移動
したときには移動前と移動後では斜線の主走査方向の間
隔が丁度、整数画素数でない限り重心の値が異なるの
で、補正しなければならない。一例として図１２に示す
斜線Ｋ２のウインドウＷ_nの重心の値Ｒ_nが４．６５と
なり、次の斜線Ｋ３に移動した場合のウインドウＷ_n+1
の重心の値Ｒ_n+1が４．３８、ウインドウＷ_n+2の重心
の値Ｒ_n+2が４．４０、ウインドウＷ_n+3の重心の値Ｒ
_n+3が４．４１となった場合、ウインドウが移動したラ
インにおける重心の差ΔＲを計算する。すなわち、 ΔＲ＝Ｒ_n−Ｒ_n+1＝４．６５−４．３８＝０．２７となる。

【００５３】この値ΔＲを斜線Ｋ３の重心の値に加算
し、この加算結果を重心の値として位置誤差を求める。
この場合、ウインドウＷ_n+2の重心の値Ｒ_n+2、ウイン
ドウＷ_n+3の重心の値Ｒ_n+3は、Ｒ_n+2＝Ｒ_n+2＋ΔＲ＝４．４０＋０．２７＝４．６７Ｒ_n+3＝Ｒ_n+3＋ΔＲ＝４．４１＋０．２７＝４．６８となる。したがって、このように複数本の斜線から成る
チャートを使用しても、連続して高精度で位置誤差を測
定することができる。但し、斜線Ｋ２のウインドウＷ_n
から斜線Ｋ３のウインドウＷ_n+1に移動する場合、斜線
Ｋ２、Ｋ３は主走査方向に同時に存在しなければならな
い。

【００５４】図１５は斜線の配置関係を示し、長さＬ₁
の複数の斜線が主走査方向に対して角度θで配置され、
主走査方向の斜線の始点と終点の位置が同一の場合、主
走査方向の斜線間隔をＬ₂とすると、Ｌ₂＜Ｌ₁×cos θ ・・・（１）の関係が成り立つように斜線を配置すれば、斜線は主走
査方向には重なるので、ウインドウを主走査方向に移動
して次の斜線の重心を連続して測定することができる。
ここで、斜線の長さＬ₁と斜線の始点、終点の主走査方
向の位置は式（１）の大小関係が大きいほど精度を必要
としなくなる。

【００５５】次に、主走査方向の斜線の画像の移動量
と、副走査方向の画素の位置誤差の関係について説明す
る。本実施例では副走査方向の画素の位置誤差を測定す
るために、斜線を読み取った画像の主走査方向への画像
位置の移動を見ている。正方形の画素であって４５°の
斜線を使って測定する場合には、前述したように主走査
方向の移動量のウインドウ間における偏差がそのまま副
走査方向の位置誤差となる。しかし、正方形の画素でな
い場合、斜線の角度が４５°でない場合には、換算を行
って副走査方向の位置誤差を得る必要がある。

【００５６】次に、副走査方向の原点位置を検出する処
理について説明する。図１６（ａ）は斜線パターンとそ
の主走査方向、副走査方向を示し、一番左の斜線は位置
誤差の測定と原点位置の決定の両方に用いられる。ま
た、斜線に重なっている矩形は重心測定用のウインドウ
を示している。図１６（ｂ）は副走査方向の読み取りク
ロックを示し、このクロックは制御部２０内の水晶振動
子による発振を基にして生成されたタイミング信号であ
り、キャリッジの速度変動には依存しない。なお、図示
の波形はクロックの波形ではなく、立ち上がりまたは立
ち下がりエッジである。

【００５７】図１６（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ
Ｒ、Ｇ、Ｂの読み取り信号のタイミングを示し、タイミ
ングがずれている理由は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ラインセンサ
が副走査方向に離れて配置されているためである。Ｒ、
Ｇ、Ｂの各信号において実線で示す先端位置はコンタク
トガラス１上の原稿の先端位置を示し、また、それより
前の位置において破線で示した理由は、キャリッジが原
稿の先端位置に到達する前においても、各色のセンサに
より読み取られた斜線の画像データに基づいて位置誤差
の測定と原点位置の決定を行っていることを説明するた
めである。

【００５８】ここで、米国特許第４，８８２，６３１号
において説明したように、通常、読み取り装置が読み取
りを行う特定の位置とクロックは同期関係にないので、
読み取り位置とクロックの位相は一致しない。本実施例
では、読み取りを行う特定の位置をクロックの間隔以下
の精度で決定するために、原稿先端より上流であって原
稿先端の近傍に設けられた斜線パターン１０に対して重
心測定用ウインドウを設定し、斜線パターン１０の主走
査方向の重心を求めて原点位置Ａとして設定する。この
重心位置Ａは形状として設定されるものではなく、重心
を計算したとき得られる値Ａを重心と定義するものであ
り、この値は制御部２０内のメモリに保持される。図１
６ではこの値に相当する位置が同じ記号Ａで示されてい
る。

【００５９】この重心を測定するために、図１６に示す
ようなウインドウが設定され、このウインドウが斜線の
角度方向に移動されて各ウインドウ毎に主走査方向の重
心が計算される。この計算された各ウインドウ毎の重心
は、制御部２０内のメモリに保持されている重心Ａと比
較され、重心Ａを越えるまで続けられ、重心Ａを越える
前後のウインドウの重心とその時のクロックがメモリに
保持される。

【００６０】図１７は重心Ａを決定する場合の計算内容
を示し、重心Ａを越える前後のウインドウの重心をそれ
ぞれｇ_n-1、ｇ_nとし、その時のクロックをｎ−１、ｎ
として直線近似で求める。この計算では端数がでること
があるので、画素位置の補正を簡略化するためにクロッ
ク間隔の１６分の１で丸めを行っている。したがって、
この装置に固有の重心位置Ａが副走査方向のラインクロ
ックの１６分の１の精度で求められ、図の例ではクロッ
クｎ−１からクロックｎまでの１２／１６の位置で重心
Ａが求められる。

【００６１】図１８はこの重心Ａの位置を決定するため
の処理を示し、先ず、第１キャリッジがホームポジショ
ンＨＰから離れたて読み取りを開始したか否かチェック
し（ステップＳ１１）、読み取りを開始すると重心測定
用ウインドウを設定してそのウインドウの重心が重心Ａ
を越えるか否かチェックし、越えるまでチェックを続け
る（ステップＳ１２）。そして、設定したウインドウの
重心が重心Ａを越えるとその前後のクロックにおける重
心位置を取得し、重心Ａを更新する（ステップＳ１
３）。このようにして原稿の先端位置に先立って求めら
れた原点位置は、原稿の読み取り画素の副走査方向の位
置誤差を補正するために用いられる。

【００６２】次に、図１９を参照して位置誤差補正部２
４の処理を説明する。図１９において縦軸はシェーディ
ング補正後の画像データの値、すなわち位置誤差補正部
２４の入力画像データの値を示し、８ビットの場合には
１０進法で０〜２５５の値である。横軸はライン順次で
読み取るラインの位置を示し、正の整数＝０〜７が割り
当てられた位置は、制御部２０が水晶振動子による発振
周波数を分周して生成したライン読み込みタイミング信
号に対応する各ラインの位置を示す。すなわち水晶振動
子の発振周波数の安定度は非常に高いので、整数を割り
当てた位置は画像ラインの本来有るべき位置を示してい
る。この間隔はまた、本システムの読み取り分解能（４
００ｄｐｉ）のドット間の距離にも対応する。また、横
軸の（０）〜（６）で示す位置は、原点位置により、本
来有るべき位置＝０〜６から１２／１６だけずれた位置
を示している。

【００６３】ここで、メモリの量を最小に済ますため
に、本実施例では画素の位置の補正をリアルタイムで行
う。リアルタイムで行うためには処理に伴う演算を簡略
化する必要があり、簡略化すれば処理系の回路規模も小
さくなり、低コストとなるので、本実施例では処理分解
能を１／１６ドットとしている。そのため、図１９に示
す横軸の整数の間は１６に分割した目盛りが付けられて
いる。

【００６４】また、画素の位置誤差が生ずる原因は色々
有るが、中でも大きい原因はキャリッジの速度が変動す
るからであるので、図１９は第１キャリッジの速度が所
定値より１／１６ドットすなわち約６％速い状態が続い
た状態を示している。この場合、横軸の整数＝１の位置
に本来対応する位置の画像（大きな○印）を読み取るは
ずであるが、キャリッジが速いので実際には１／１６ド
ット先の位置ｂの画像（小さな○印）を読むことにな
る。

【００６５】このときには、１ライン前のライン位置を
基準として次のラインの位置ずれを順次ライン毎に行う
ために、位置誤差補正部２４は１／１６ドットの誤差信
号と画像データを受け取ると、位置誤差測定における重
心の演算制度は１／１６より高いが、その結果を１／１
６の分解能になるように丸めを行う。

【００６６】また、図１９に示す例では、キャリッジの
速度はそのまま速い状態を継続しているので、１ライン
前に読み取ったデータとの関係で測定して得られる位置
誤差は同じく１／１６である。しかし、システムクロッ
クにより決まる本来あるべき次の整数＝２のライン位置
とは、１ライン前のライン位置が既に１／１６だけずれ
ていたので、更に１／１６だけずれることになり、その
結果２／１６だけずれた位置ｃの画像データを読んでい
ることになる。同様に、次の整数＝３の読み取り位置で
は３／１６だけずれた位置ｄの画像データを読み、順次
４／１６、５／１６、６／１６だけそれぞれずれた位置
ｅ、ｆ、ｇの画像データを読んでいることになる。つま
りライン毎に測定する位置誤差の累積により、読み取っ
た画像データの位置が決まるので、１／１６の分解能を
有する横軸に読み取りデータが割り付けられる。

【００６７】読み取りデータの補正は次のように行う。
位置ａ〜ｇに示すように位置誤差を有する読み取りデー
タに基づいて、例えば補間法により位置（０）〜（７）
に対応するデータに補正される、例えば位置（１）にお
けるデータを求める場合には位置（１）より前の位置
ａ、ｂにおける２個の読み取りデータと位置（１）より
後の位置ｃ、ｄにおける２個の読み取りデータを用いて
３次補間法（Cubic Convolution ）により求め、以下、
前後各々２個の読み取りデータを用いる。なお、補間方
法及び用いる読み取りデータはこれに限定されない。こ
こで、原点位置を補正すると、そのクロックは読み取り
クロックとは位相差を持つことになるが、位相をずらし
たままで出力するよりは、遅延させて読み取りクロック
と同相で出力する方が回路を簡略化することができ、ま
た、処理も簡単となる。

【００６８】図２０、図２１は他の原点検出用マークを
示している。図２０に示すマークは等角度の２辺の斜線
を有する２等辺３角形であり、図２１に示すマークは斜
線と副走査方向に延びた直線の２辺を有する直角３角形
である。図２０、図２１において主走査方向に延びた縦
の複数の線は副走査方向のクロックのタイミングを示
し、また、時間軸は示していないが時間の経過と共に図
の左から右方向に副走査される。

【００６９】この３角形をラインセンサにより読み取っ
た場合、副走査方向のクロックが３角形の２辺に重なる
位置に着目すると、この重なりに相当する主走査方向の
長さが得られる。図２０、図２１に示す３角形の場合、
この長さが副走査方向のクロックが進むにつれて長くな
るので、予め所定の長さＬを設定し、この長さＬを越え
る前後のクロックにおける長さを用いることにより、重
心Ａを用いた第１の実施例と同様に、その２つの長さ時
のクロックに基づいて長さＬの位置をクロックの分解能
以下の精度で決定することができる。

【００７０】図２２は他の原点検出用マークとして円パ
ターンを用いた場合を示している。ここで、第１キャリ
ッジが所定の走査速度で移動してこの円パターンを読み
取ると、読み取りデータは円パターンとなる。これに対
して走査速度が変動してこの円パターンを読み取ると、
所定の走査速度の２倍の場合には副走査方向の長さが半
分の楕円となり、また、走査速度が半分の場合には副走
査方向の長さが２倍の楕円となる。したがって、それぞ
れの場合の副走査方向の重心は図に示すように変化する
ので、装置としてユニークな原点とはならない。

【００７１】なお、上記実施例では、斜線パターン１０
により副走査方向の走査位置または走査速度を検出して
いるが、代わりに所定の周波数が記録された磁気テープ
をコンタクトガラス側に設けると共に、この磁気テープ
を読み取る磁気ヘッドを第１キャリッジに設けてもよ
い。また、第１キャリッジにリニアエンコーダや加速度
センサを設けることにより副走査方向の走査位置または
走査速度を検出することができる。また、原稿固定／走
査光学系移動型の読み取り装置に限定されず、原稿移動
／走査光学系固定型の場合には、例えば原稿を搬送させ
るためのローラの軸にロータリエンコーダを設けるよう
にしてもよい。

【００７２】また、補正方法については、バッファメモ
リを用いてリアルタイムで補正する場合について説明し
たが、ページメモリに読み取りデータと位置誤差データ
を一旦取り込み、ページメモリ上で補正を行って出力す
るようにしてもよい。また、位置誤差データを外部に出
力可能にして装置の調整や故障診断に使用してもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ク
ロック信号間で原点位置を決定するので、クロック信号
より細かい精度で位置誤差を補正することができ、この
ため、原稿の読み取り開始位置の近傍に設けられたマー
クを副走査方向のライン間隔より高精度で検出し、その
マークを基準位置として画素の副走査方向の位置誤差を
補正することができる。

【００７４】

【００７５】

【００７６】

【００７７】

【００７８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像読取装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の画像読取装置を示す断面図である。

【図３】図２の画像読取装置を示す平面図である。

【図４】図３のコンタクトガラスのコーナ部を拡大して
示す平面図である。

【図５】斜線パターンを示す説明図である。

【図６】走査速度の変動に応じた斜線パターンの読み取
りデータを示す説明図である。

【図７】斜線パターンを拡大して示す説明図である。

【図８】図７の斜線パターンの読み取り値を示す説明図
である。

【図９】斜線判定用ウインドウを示す説明図である。

【図１０】他の斜線判定用ウインドウを示す説明図であ
る。

【図１１】斜線判定用マッチングパターンを示す説明図
である。

【図１２】重心測定用ウインドウを示す説明図である。

【図１３】図１の画像読取装置の位置誤差測定処理を説
明するためのフローチャートである。

【図１４】重心測定用ウインドウにおける読み取り値及
び重心測定方法を示す説明図である。

【図１５】斜線の長さ及び角度を示す説明図である。

【図１６】斜線とＲＧＢの読み取り画素のタイミングを
説明図である。

【図１７】原点位置検出方法を示す説明図である。

【図１８】原点位置検出処理を説明するためのフローチ
ャートである。

【図１９】位置誤差補正処理を示す説明図である。

【図２０】他の原点検出用マークを示す説明図である。

【図２１】他の他の原点検出用マークを示す説明図であ
る。

【図２２】他の原点検出用マークを示す説明図である。

【符号の説明】

１コンタクトガラス２光源３，４，５ミラー６レンズ７光電変換装置８筐体１０斜線パターン２０制御部２３原点検出／位置誤差測定部２４位置誤差補正部Ｌ斜線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−256267（ＪＰ，Ａ) 特開平５−298448（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−18862（ＪＰ，Ａ) 特開平６−22159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿の副走査方向の原点位置を決定する
原点位置決定手段と、読み取り画素の副走査方向の位置誤差を測定する位置誤
差測定手段と、読み取りデータを前記原点位置決定手段により決定され
た原点位置を基準として、前記位置誤差測定手段により
測定された副走査方向の位置誤差を補正する位置誤差補
正手段とを備え、前記原点位置決定手段は、原稿を一定の時間間隔で線順次に主走査方向及び副走査
方向に走査して読み取る走査手段と、一定幅且つ主、副走査方向に対して斜めであって副走査
方向に等ピッチで配置された複数の斜線のパターンと、前記走査手段が読み取った場合の画像データに対してウ
インドウを設定し、ウインドウ内に斜線パターンが存在
するか否かを認識する斜線パターン認識手段と、前記斜線パターン認識手段により斜線パターンが存在す
ると認識された場合にウインドウを前記斜線の角度方向
に順次シフトし、各ウインドウ内における各画素の読み
取り値から前記ウインド内の斜線パターンの重心を計算
する重心計算手段と、前記重心計算手段により計算された重心値が所定の重心
値を越えたとき、その直後の第１のクロック信号におけ
るウインドウの重心値と、前記第１のクロック信号より
も１クロック前の第２のクロック信号におけるウインド
ウの重心値とを補間演算して原点位置を決定する手段
と、を備えた画像読取装置。
【請求項２】前記斜線パターンは、副走査方向に原稿
領域幅を越える長さを有していることを特徴とする請求
項１記載の画像読取装置。
【請求項３】前記原点位置決定手段は、主走査方向の長さが副走査方向と異なるように形成され
た図形を前記走査手段が読み取った場合の前記長さを順
次検出し、この長さと所定の長さを比較することにより
その所定の長さを越える直近の長さを決定し、その直近
２つのクロック信号に基づいて原点位置を決定する手段
を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像
読取装置。
【請求項４】前記位置誤差測定手段は、読み取りライ
ン間の位置誤差を測定し、前記位置誤差補正手段は、前記原点位置決定手段により
決定された原点位置と、前記位置誤差補正手段により測
定された読み取りライン間の位置誤差に基づいて、副走
査方向に連続した複数の読み取り画素を補間演算して位
置誤差を補正することを特徴とする請求項１ないし３の
いずれか１項に記載の画像読取装置。
【請求項５】前記位置誤差測定手段は、原稿を照明する光源が搭載されて副走査方向に移動する
キャリッジと、前記キャリッジの副走査方向の走査位置または走査速度
を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された走査位置または走査速度
から副走査方向の読み取りタイミングを得る手段と、前記タイミングにおける走査位置または走査速度に基づ
いて副走査方向の画素の位置誤差を測定する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
１項に記載の画像読取装置。