JP3628940B2 - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に係り、特に、位置決め部分に一体化された撮像部分を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
手持ち式走査装置は、物体の像を表す機械で読み取り可能な画像データ（以下、画像データという）を生成する携帯型撮像装置である。物体を表す画像データを生成する処理は、物体の「撮像」又は「走査」と呼ばれることがある。いくつかの走査装置は、撮像する物体の像の細い「走査線」部分を表す画像データを生成する。撮像プロセスにおいて、走査装置を撮像する物体に対して移動する。走査装置を物体に対して移動するとき、走査装置は、物体の像の連続する複数の走査線部分を表す画像データを生成する。したがって、物体の像は、ビデオ表示装置によって表される物体の像と類似の連続する走査線が累積された画像データによって表される。
【０００３】
物体の走査線部分の像は、光検出器要素（以下、光検出器という）の線形アレイ上に集束される。光検出器は、たとえば、当技術分野で既知である接触型イメージ・センサなどの複数の電子要素に取り付けられる。また、光検出器は、電荷結合素子と共通になるように１つの半導体内にエッチングされることがある。個々の光検出器は、物体の走査線部分の像の個別の部分を表す画像データを生成する。画像データは、たとえば、光検出器で受光した光の強度に対応する電圧値である。たとえば、比較的高い強度の光を受け取った光検出器は、比較的高い電圧を出力し、比較的低い強度の光を受け取った光検出器は、比較的低い電圧を出力する。
【０００４】
画像データは、光検出器からプロセッサに出力される。プロセッサの機能の１つは、それぞれの走査線が生成された物体の像上の位置を示すデータベースを作成することである。データベースに記憶されたデータ及び画像データは、物体の像を複製するためにプロセッサによって使用される。たとえば、走査装置が、紙上にある文字などの２次元物体を表す画像データを生成している状況において、手持ち式走査装置は、紙上の任意の方向に移動されることがある。したがって、走査線部分は、実質的に紙上の任意の位置から生成され、複数の走査線部分からなる物体の像を表す画像データが、物体の表面に対して斜めにされる（ｓｋｅｗｅｄ）可能性がある。物体の像を正確に複製するために、手持ち式走査装置は、データベースに記憶されたデータを使用して、物体の像の走査線部分の正しい配置を決定する。次に、プロセッサは、既知の処理技術、たとえばステッチング・ソフトウェアによって、物体の電子画像を作成することができる。
【０００５】
走査プロセスにおいて、物体に対する走査装置の速度が分からなくなると、物体の像の複製に問題が生じることがある。たとえば、走査装置が、物体の像の走査線部分を毎秒１０００個撮像しており、走査装置が物体に対して毎秒２．５４ｃｍ（１インチ）の一定速度で単一軸方向に移動している場合、各走査線は物体の像の１０００分の２．５４ｃｍ（１０００分の１インチ）分を表す。物体に対する走査装置の正確な速度がプロセッサに伝達されると、プロセッサは、物体の像の１０００分の２．５４ｃｍ（１０００分の１インチ）分を表す各走査線を示すデータベースを作成する。画像データ及びデータベースに記憶されたデータに基づいて、プロセッサは物体の像を正確に複製することができる。しかしながら、物体に対する走査装置の速度が遅くなって、この遅くなった速度がプロセッサに伝えられない場合、プロセッサは各走査線が物体の１０００分の２．５４ｃｍ（１０００分の１インチ）分を表すものとして画像データを処理し続ける。そのため、各走査線は、物体の１０００分の１インチ分よりも小さい部分を表す。したがって、物体の像は歪んでしまう。一方、物体に対する走査装置の速度が早くなり、この早くなった速度がプロセッサに伝えられない場合、物体の像が引き延ばされる。
【０００６】
特に、物体に対する走査装置の速度又は位置が分からないときに、物体の像を正確に複製することは不可能ではないがかなり困難である。位置又は速度のどちらかが分からないと、プロセッサは走査線が生成されているときに走査装置が物体に対してどこに配置されているかを判断できない。したがって、プロセッサは、走査線部分を互いに正しく配置して物体の像を正確に複製できなくなる。これは、走査線が物体のどこからも生成される可能性があり、しばしば斜めに操作される手持ち式走査装置では問題となる。
【０００７】
このような位置決め問題を克服するため、走査装置は、走査線を生成しているときに、位置センサを使用して物体に対する走査装置の位置を検出する。位置センサは、走査線部分が生成されているときに、物体に対する走査装置の位置に関する位置情報を出力する。この位置情報は、プロセッサに伝達され、上記のデータベースに組み込まれる。
【０００８】
位置センサの１つの例は、走査している物体の小さい２次元領域から画像データを周期的に生成する走査装置に取り付けた光センサである。プロセッサは、この画像データを受け取り、物体上の独特の特徴を識別する。物体が紙上に印刷された文字を例とすると、この独特の特徴は、紙の表面の固有の凹凸でもよい。光センサに対するこのような独特の特徴の位置情報は、メモリ素子に記憶される。走査装置が物体に対して移動されるとき、このような独特の特徴の位置が光センサに対して移動する。プロセッサは、この独特の特徴の新しい位置をメモリ素子に記憶された位置と比較する。そのような比較に基づいて、プロセッサは、光センサを取り付けた走査装置の物体に対する位置、移動方向及び走査装置の速度を決定することができる。したがって、プロセッサは、互いに物体の像の走査線部分の位置を容易に決定することができるため、上記のデータベースを作成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
いくつかの走査装置は、光検出器の線形アレイに対して固定位置に配置された複数の２次元光センサを有している。いくつかの走査装置において、光センサは、光検出器の線形アレイの各端部から一定の距離に配置され、したがって光検出器の線形アレイよりも外側にある。このような位置に光センサがあると、ユーザが物体の縁の近く、すなわち紙の縁の近くの文字を走査装置を撮像するときに問題となる。光検出器の線形アレイが紙の縁を撮像するとき、紙の縁に最も近い光センサが、偶然に紙から外れて、紙を支持する別の面、たとえば机上を移動することがある。光センサが他の表面の独特の特徴を検出することができなくなったり、紙が他の表面に対して移動したりすると、プロセッサは、紙に対する走査装置の位置がわからなくなる。したがって、プロセッサは、紙上の文字を複製できなくなる。光センサのこの配置は、光センサが光検出器の線形アレイの各端部から一定の距離だけ走査装置の長さを長くするため、さらに別の欠点を有する。そのような走査装置の長さが長いと、本質的に手持ち式走査装置にとって好ましくない。
【００１０】
他のいくつかの走査装置は、光センサを光検出器の線形アレイの上か下に一定距離だけ離間して備えている。このような光センサの位置は、手持ち式走査装置の幅方向の長さを長くし、手持ち式走査装置を長くするため、本質的に好ましくない。また、手持ち式走査装置の幅方向の長さが長くなると、ユーザが、手持ち式走査装置によって物体上のどの走査線部分が生成されているかが分からないという問題が生じる。たとえば、文字の記載されたページを走査するユーザは、走査装置を目的の文字に対して正しく位置決めできず、文字の一部分を撮像できないことがある。光センサがページから外れて別の表面に移動すると、上記のような他の問題が生じることがある。上記の走査装置と同様に、光センサは、この表面の独特の特徴を検出することができず、それにより、画像データを処理するときに誤差が生じることがある。特に、走査線の位置が正確に決定されないときに、プロセッサがページの像を複製しようとすると誤差が生じる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、走査装置の長さと幅を最小にし、撮像している物体に対する位置を決定することができる手持ち式走査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】
本明細書において、位置決め部分に一体化された撮像部分を有する撮像装置を開示する。撮像装置は、第１の端部と第２の端部を有する光検出器要素の線形アレイを含み、該線形アレイは、第１の軸に沿って位置合わせする。光検出器要素の線形アレイの第１の端部と第２の端部との間に、少なくとも１つの２次元光検出器セグメントを一体化する。
【００１３】
また、本明細書において、物体を撮像する方法を開示する。この方法は、第１の端部と第２の端部とを有し、第１の軸に沿って位置合わせされた光検出器要素の線形アレイを提供するステップと、光検出器要素の線形アレイに一体化され、複数の列のうちの１つの列が走査列である光検出器要素の複数の列を有する少なくとも１つの２次元光検出器セグメントを提供するステップと、光検出器要素の線形アレイと物体とを相対的に移動させるステップと、物体の像を光検出器要素の線形アレイ及び２次元光検出器セグメント上に集束させるステップと、光検出器要素の線形アレイと走査列とによって、物体を表す第１の画像データを生成するステップと、２次元光検出器セグメントによって、物体を表す第２の画像データを生成するステップと、第２の画像データに関して第１の解析を実行し、物体に対する２次元光検出器セグメントの位置を決定するステップとを含む。
【００１４】
本明細書において、撮像装置の他の実施形態を開示する。この撮像装置は、物体の像の線形部分を機械可読データに変換する第１の撮像手段を含むことができる。この第１の撮像手段に、物体の像の２次元部分を機械可読データに変換する第２の撮像手段を一体化することができる。第１の処理手段が、第２の撮像手段と機能的に接続され、物体に対する第２の撮像手段の位置を決定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図８は、全般的に、第１の端部１９０と第２の端部１９２とを有し、かつ図３に示す第１の軸ＢＢに沿って位置合わせされた光検出器要素１２０の線形アレイと、光検出器要素１４７の２次元アレイとを含み、かつ光検出器要素１２０の線形アレイの第１の端部１９０と第２の端部１９２との間に一体化された少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０とを含む撮像装置１００を示す。
【００１６】
図１〜図８は、また、全般的に、第１の端部１９０と第２の端部１９２とを有する光検出器要素１２０の線形アレイと、光検出器要素１４７の２次元アレイを含む少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０とを含み、２次元光検出器セグメント１３０が、第１の端部１９０と第２の端部１９２との間に配置され、２次元光検出器セグメント１３０が、第１の端部１９０と第２の端部１９２との両方から離間された撮像装置１００を示す。
【００１７】
図１〜図８は、さらに、全般的に、図３に示す第１の軸ＢＢに沿って位置合わせされ、第１の端部１９０と第２の端部１９２とを有する検出器要素１２０の線形アレイを提供するステップと、光検出器要素１２０に一体化され、複数の列１４６のうちの１つが走査列１４８である光検出器要素１４７の複数の列１４６を有する少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０を提供するステップと、光検出器要素１２０の線形アレイと物体２００とを相対的に移動させるステップと、光検出器要素１２０の線形アレイ及び少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０上に、物体２００の像を集束させるステップと、光検出器要素１２０の線形アレイと走査列１４８とによって、物体２００を表す第１の画像データを生成するステップと、少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０によって、物体２００を表す第２の画像データを生成するステップと、第２の画像データに関する第１の解析を行って、物体２００に対する少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０の位置を決定するステップとを有する物体２００を撮像する方法を示す。
【００１８】
図１〜図８は、さらに、全般的に、物体２００の像の線形部分２８０を機械可読データに変換する第１の撮像手段１２０と、第１の撮像手段１２０に一体化され、物体２００の像の２次元部分を機械可読データに変換する第２の撮像手段１３０と、第２の撮像手段１３０に機能的に関連付けられ、物体２００に対する第２の撮像手段１３０の位置を決定する第１の処理手段１５０とを含む撮像装置１００を示す。
【００１９】
撮像装置１００について全般的に説明したが、以下に、撮像装置１００について以下に概略的に説明し、概略の後により詳細な説明する。撮像装置１００は、物体の像を、機械可読画像データ（以下、画像データという）に変換する装置である。撮像装置１００は、しばしばスキャナと呼ばれる。物体の像を表す画像データを生成するプロセスは、物体の走査又は撮像と呼ばれる。しかしながら、スキャナに使用される撮像装置は、単に説明のためのものであり、撮像装置は、他の用途でも使用できる。
【００２０】
図１は、文字２７２が記載されたページ２００を走査する撮像装置１００を示す説明図である。撮像装置１００は、ユーザが撮像装置１００をページ２００に対して移動させることができる手持ち型のスキャナとして示される。図１において、ページ２００の表面２１５の蛇行経路２７０をたどる撮像装置１００が示され、蛇行経路２７０は、撮像装置１００とページ２００との間の相対的な動きを示す。撮像装置１００がページ２００に対して移動するとき、後で詳しく説明するように、撮像装置１００は、ページ２００の走査線部分を表す画像データを生成する。したがって、画像データは、ページ２００に対して斜めされる可能性のあるページ２００の複数の走査線部分を表す。ページ２００の像を正しく複製するために、撮像装置１００は、走査線が生成されているときのページ２００に対する位置を知ることが重要である。ページ２００の像が正確に複製されるように、画像データは位置情報によって電子的にタグ付けされることがある。位置情報が使用できないか又は不正確な場合、撮像装置１００は、ページ２００の像を複製するときに、複製するページ２００の像の走査線部分を配置する場所が分からなくなる。その結果、ページ２００の複製が不正確になる。
【００２１】
図２は、文字の記載されたページ２００の表面２１６に配置された撮像装置１００の底面を示す説明図である。ここで、文字２２０は、図１に示した文字２７２の一例である。具体的には、図２は、ページ２００上にセットされた撮像装置１００を上部からみた断面図である。撮像装置１００は、表面２１６上の細い走査線部分２８０を表す画像データを生成する光検出器１２０の線形アレイを備えることがある。光検出器１２０は、図２では線として示される。しかしながら、光検出器１２０は個別の要素である。図２の平面図において、表面２１６の走査線部分２８０は、光検出器１２０の線形アレイと同じサイズである。
【００２２】
走査プロセスにおいて、ユーザは、撮像装置１００をページ２００の表面２１６に対して手動で移動させる。この移動の例は、図１の蛇行経路２７０で示される。再び図２を参照すると、撮像装置１００が表面２１６に対して移動するとき、光検出器１２０は、表面２１６の走査線部分２８０を表す画像データを周期的に生成する。図２に示していないプロセッサが、該画像データを受け取ってその画像データを処理し、表面２１６の電子画像を作成する。表面２１６の電子画像を正しく作成するためには、画像データが生成されているときの表面２１６に対する光検出器１２０の位置を知ることが重要である。この位置情報は、プロセッサが、画像が生成された物体上の位置を知るために必要である。この位置データが正確でないと、プロセッサは、処理中に走査線２８０を互いに正確に位置決めできなくなり、物体の像を不正確に複製することになる。
【００２３】
表面２１６に対する走査線２８０の位置を決定する問題は、撮像装置１００が手持ち型のスキャナであるために重要である。ユーザは、手持ち式撮像装置１００を表面２１６に対して手動で移動させ、それにより、ユーザは、図１において経路２７０で示したように、撮像装置１００を表面２１６に対して任意のランダムな方向に移動する場合がある。このようなランダムな移動によって、撮像装置１００は、一般に、互いに斜めの関係となる走査線２８０を表す画像データを生成する。したがって、撮像装置１００は、プロセッサが表面２１６の像を正確に複製するために、そのような斜めの関係となった走査線の位置を正確に決定する必要がある。
【００２４】
物体に対する走査線の位置を決定するために、いくつかの撮像装置は、画像データが生成されているときに、走査している物体に対する撮像装置の位置を決定する位置センサを使用する。位置センサの１つのタイプは、物体の表面の２次元部分の画像データを生成する光センサである。プロセッサは、画像データを分析して、光センサに対する物体の表面にある独特の特徴を示す位置を識別する。撮像装置を物体に対して移動するとき、それに伴って光センサに対するそのような独特の特徴を示す位置が移動する。プロセッサは、そのような位置の変化を測定して、物体の表面に対する撮像装置の移動の変位及び方向を決定する。また、プロセッサは、その変位を微分して、物体の表面に対するスキャナの速度を決定することができる。物体の２次元領域を撮像する位置センサの例は、アレン（Ａｌｌｅｎ）氏他による「ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＭＯＶＥＭＥＮＴ ＯＦ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＯＲＳ ＲＥＬＡＴＩＶＥ ＴＯ ＡＮ ＯＢＪＥＣＴ」と題する米国特許公報第５，６４４，１３９号と、アレン氏他による「ＦＲＥＥＨＡＮＤ ＩＭＡＧＥ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＨＩＣＨ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＥＳ ＦＯＲ ＮＯＮ−ＬＩＮＥＡＲ ＭＯＶＥＭＥＮＴ」と題する米国特許公報第５，５７８，８１３号に開示されており、これらに開示されているすべての事柄に関して参照として本明細書に組み込まれる。
【００２５】
位置センサを使用するスキャナは、一般に、別々の機能を持つために光検出器から一定距離だけ離間された位置に位置センサを有する。位置センサは、物体の表面の独特の特徴を撮像する２次元アレイである。そのような独特の特徴は、紙の製造に使用されるパルプ材料のように一般にきわめて細かい。したがって、位置センサは、きわめて細かい表面の特徴の２次元画像データを生成することができなければならない。一方、光検出器の線形アレイは、物体の表面の一次元軸を撮像して、一般にあまり細かくない特徴、たとえば紙上の文字の画像データを生成する。したがって、位置センサは、一般に、光検出器の一次元線形アレイよりも光検出器の密度が高い。光検出器の密度は、ピッチと呼ばれることがある。位置センサは、たとえば、２．５４ｃｍ（１インチ）当たり約６００の光検出器を有し、光検出器の線形アレイは、２．５４ｃｍ（１インチ）当たり約３００の光検出器を有する。しかしながら、必要な光検出器の密度は、走査装置の特定の用途によって異なることを理解されたい。なお、位置センサと光検出器の２次元アレイとが、同じ光検出器密度でもよい。
【００２６】
いくつかの走査装置は、光検出器の線形アレイの端から一定の距離だけ位置センサを離間して配置させる。また、他の走査装置は、光検出器の線形アレイの上か下に位置センサを離間して配置させる。手持ち型スキャナで、光検出器の線形アレイに対する位置センサを上記のように配置する場合、３つの大きな問題が生じる。第１の問題は、スキャナのフットプリント（ｆｏｏｔ ｐｒｉｎｔ）が、位置センサが占める面積の他に、光検出器の線形アレイが占める面積も含まなければならないため、光検出器の線形アレイのみが占める面積よりも大きくなることである。手持ち型のスキャナのフットプリントが不必要に大きくなると、手持ち式スキャナが使いにくくなるため、一般に好ましくない。さらに、これにより、スキャナが大きくなる傾向にある。
【００２７】
位置センサを光検出器の線形アレイから離して配置することによって生じる第２の問題は、位置センサ及び光検出器の線形アレイが、同じ物体の異なる部分から画像データを生成しなければならないことである。このため、位置センサと光検出器の線形アレイとの両方が、走査動作中に同じ物体の異なる部分から画像データを生成できる位置に維持されなければならない。位置センサが走査動作中に物体の表面から偶然に外れた場合、位置センサは動作しなくなることがある。たとえば、図２を参照すると、ユーザが、ページ２００の表面２１６上で従来のスキャナを使用している場合、ユーザは、ページ２００の縁２１０、２１２及び２１４の近くにある文字を走査する場合がある。光検出器の線形アレイを、縁２１０、２１２又は２１４の近辺に移動すると、位置センサが表面２１６から外れることがある。たとえば、ページ２００が本のページである場合、位置センサが空中に浮き、表面を撮像できないことがある。したがって、位置データは生成されず、画像データによって表される物体の像を処理及び複製することができない。一方、ページ３００が、位置センサを動作させるのに十分な独特の特徴を有する表面を備えている場合は、位置データを生成し、画像データを適切に処理することができる。しかしながら、ページ２００を、センサを配置した表面に対して移動すると、位置データは損なわれる。また、画像データによって表される表面２１６の像も損なわれる。
【００２８】
位置センサを光検出器の線形アレイから離して配置することによって生じる第３の問題は、光検出器の線形アレイと各位置センサとが、別々の光学要素を必要とすることである。たとえば、スキャナが光検出器の１つの線形アレイ及び２つの位置センサを有する場合、スキャナは光検出器の線形アレイと関連する１つのレンズ及び各位置センサと関連する１つのレンズを必要とする。このような光学構成要素を使用すると、光学構成要素の費用によってスキャナのコストが増大し、さらに、スキャナ内の光学構成要素を位置合わせするために必要な製造時間が長くなる。
【００２９】
図２を参照すると、本明細書において開示する撮像装置１００は、光検出器１２０の線形アレイに、左側のセンサ１３０及び右側のセンサ１３２を一体化することによって、上記の問題を克服することができる。センサ１３０，１３２は、表面２１６の２次元領域を表す画像データを生成する。図２に示していないプロセッサが、画像データを受け取り、表面２１６の独特の特徴を検出する。そのような独特の特徴は、ページ２００を作成するために使用されるパルプ材料によって生じる表面２１６のわずかな変化によるものでもよい。撮像装置１００が表面２１６に対して移動するとき、そのような独特の特徴の像は、センサ１３０，１３２に対して移動する。プロセッサは、像の相対的移動を測定し、その移動に基づいて、表面２１６に対する撮像装置１００の位置を計算する。また、プロセッサは、その相対的移動に基づいて、表面２１６に対する撮像装置１００の移動の速度及び方向を計算することができる。センサ１３０，１３２は、たとえば、上記アレン氏他の米国特許公報第５，６４４，１３９号及びアラン氏他の米国特許公報第５，５７８，８１３号に開示されたタイプのセンサである。
【００３０】
図３は、図１及び図２に示した撮像装置１００を示す下面図であり、光検出器１２０とセンサ１３０，１３２とをより良く示すためのものである。光検出器１２０及びセンサ１３０，１３２のサイズは、図３において、説明のために大幅に拡大されている。光検出器１２０の線形アレイは、複数の個別のセグメント１２２に取り付けることができる。セグメント１２２を配列して線形アレイを構成することができ、したがって、光検出器１２０は線形アレイを構成する。位置センサ１３０，１３２は、また、セグメント１２２の線形アレイ内に配置されたセグメントでもよい。位置センサ１３０，１３２は、光検出器１４７の複数列１４６からなる光検出器１４７の２次元アレイを有することがある。光検出器１４７の１つの列１４８は、走査列１４８と呼ばれることがあり、光検出器１２０の線形アレイと位置合わせされてもよい。走査列１４８は、図３に示していないプロセッサに画像データ及び位置データを提供する二つの機能を果たす。この二つの機能によって、位置センサ１３０，１３２を、図３に示したように光検出器１２０のアレイに一体化することができる。したがって、本明細書に示した撮像装置１００は、従来のスキャナより小さなフットプリントを有し、位置センサを光検出器の線形アレイから一定距離に配置することによる上記の問題が緩和される。
【００３１】
撮像装置１００について概略的に説明したが、次に、この撮像装置を詳しく説明する。図１では、位置センサを光検出器の線形アレイに一体化した撮像装置１００を、手持ち型スキャナとして使用している。しかしながら、光検出器の線形アレイに一体化された位置センサは、他のタイプのスキャナや光学装置にも適用できることを理解されたい。撮像装置１００は、前側部分１１０、後側部分１１２、前側部分１１０から見たときの右側部分１１６及び左側部分１１４を備えている。前側部分１１０、後側部分１１２、左側部分１１４及び右側部分１１６は、図３に詳細に示した下面部分１０２の寸法を規定する。撮像装置１００は、左側部分１１４と右側部分１１６との間に延びる長さ１１９を有する。また、前側部分１１０と後側部分１１２との間に延びる幅１１８を有する。手持ち式撮像装置１００の設計における基準の１つは、長さ１１９及び幅１１８を小さくし、それにより撮像装置１００を操作しやすいように小型にすることである。
【００３２】
図３は、撮像装置１００の下面部分１０２を示す平面図である。複数の光検出器セグメント１２２（以下、セグメント１２２という）は、撮像装置１００内の下面部分１０２の近くに配置される。当技術分野で知られているように、セグメント１２２は、たとえば接触型イメージ・センサである。複数のセグメント１２２は、最初のセグメント１２４及び最後のセグメント１２６を有する。セグメント１２２はそれぞれ、セグメント１２４及び１２６上に示したような第１の端部１６０と第２の端部１６２を有する。セグメント１２２は、セグメント１２２の線形アレイを構成するために端から端まで配列されることがある。配列は、第１の端部１９０と第２の端部１９２とを有する。配列の長さ１２８は、第１の端部１９０と第２の端部１９２との間に延びる。市販のセグメントの例は、テキサス州オースティンのＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｉｎｃ．によって製造されているＬｉｎｅａｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｒｒａｙ、Ｍｏｄｅｌ Ｎｕｍｂｅｒ Ｔ５Ｌ２３０１として知られている。
【００３３】
光検出器１２０の線形アレイは、各セグメント１２２の第１の端部１６０と第２の端部１６２との間に延在している（ｅｘｔｅｎｄ）。光検出器１２０の線形アレイは、光検出器１２０が２．５４ｃｍ（１インチ）当たり約６００個になるように、セグメント１２２上に配列される。セグメント１２２の線形アレイを撮像装置１００内に取り付け、それにより各セグメント１２２に取り付けられた光検出器１２０の線形アレイが、セグメント１２２の線形アレイの長さ１２８に沿って延在する光検出器１２０の線形アレイを構成することができる。したがって、光検出器１２０の線形アレイは、セグメント１２２のアレイの第１の端部１９０と第２の端部１９２との間に延在する。さらに、光検出器１２０の線形アレイは、図３の基準線ＢＢに沿って延在することができる。
【００３４】
光検出器１２０は、従来の方式で光を画像データに変換する。光検出器１２０は、たとえば、受け取る光の強度に比例する電圧を出力する。たとえば、比較的高い強度の光を受け取った光検出器１２０は、比較的高い電圧を出力する。また、比較的低い強度の光を受け取った光検出器１２０は、比較的低い電圧を出力する。
【００３５】
左側の位置センサ１３０及び右側の位置センサ１３２は、光検出器１２０の線形アレイ内に一体化されていてもよい。位置センサ１３０，１３２は、本明細書では単にセンサと呼ばれることがある。センサ１３０，１３２は、上側１３４、下側１３６、左側１３８及び右側１４０を有することがある。センサ１３０，１３２は、左側１３８と右側１４０との間に延びるたとえば約３．０ミリメートルの長さ１６４を有する。また、センサ１３０，１３２は、上側１３４と下側１３６との間に延びるたとえば約３．０ミリメートルの高さ１６６を有する。
【００３６】
左側センサ１３０の左側１３８は、右側センサ１３２の右側１４０から、センサの距離１４２だけ離されることがある。距離１４２は、たとえば約７９ミリメートルであり、これにより、センサ１３０，１３２の中心間の距離が約７６ミリメートルになる。距離１４２を大きくすると、撮像装置１００が、表面に対する回転の位置をより正確に決定できる。その結果、撮像装置１００を矢印方向２５６に回転したときに、センサ１３０，１３２が、物体の表面の独特の特徴の動きをうまく検出できる。
【００３７】
センサ１３０，１３２は、光検出器１４７の複数の列１４６を含むことができ、各列１４６は、セグメント１２２上の第１の端部１６０と第２の端部１６２との間に延びる光検出器１２０の線形アレイと実質的に同等である。センサ１３０，１３２は、たとえば、約０．０６ミリメートルのピッチを有する約４８個の光検出器１４７からなる約４８の列１４６を有する。しかしながら、ピッチをさらに小さくすると、光検出器１４７の密度が高くなり、撮像装置１００の位置を決定する精度が高くなる。
【００３８】
光検出器１４７は、図３に示すセンサ１３０，１３２の表面を実質的に占有することがある。走査列１４８は、基準線ＢＢに沿って位置合わせされた光検出器１４７の列１４６でもよい。したがって、走査列１４６は、光検出器１２０の線形アレイと同じ軸に沿って位置合わせされる。図３に示したセンサ１３０，１３２及び光検出器１２０，１４７は、説明のために大幅に拡大されている。
【００３９】
センサ１３０，１３２はそれぞれ、この説明において後で基準として使用される最初の列１７０及び最後の列１７２を有することができる。最初の列１７０及び最後の列１７２は、実質的に高さ１６６と等しい距離だけ離されることがある。線形アレイの光検出器１２０と同様に、光検出器１４７は、受け取った光の強さに比例する電圧を出力することができる。センサ１３０，１３２、及び具体的には走査列１４８は、後で詳しく説明するように、画像データ及び位置決めデータを生成する二つの機能を有する。
【００４０】
図２は、ページ２００の表面２１６にセットされた撮像装置１００を示す上部からみた断面図である。光検出器１２０の線形アレイは、光検出器１２０の下にある表面２１６の細い走査線部分２８０を撮像する。走査線部分２８０は、実質的に光検出器１２０の線形アレイと同じサイズでよい。左側センサ１３０の下にある表面２１６の領域を、本明細書では左位置部分２８６と称し、右位置センサ１３２の下にある表面の領域を、本明細書では右位置部分２８８と称す。後で説明するように、左側センサ１３０は、左位置部分２８６を撮像し、右側センサ１３２は、右位置部分２８８を撮像する。左位置部分２８６と右位置部分２８８とは、実質的に、図３の位置センサ１３０，１３２と同じサイズでよい。
【００４１】
図４は、撮像装置１００の左側部分を示す側面から見た断面図である。この断面図は、左側セグメント１２４と左側センサ１３０とを示す。図４には、他のセグメントと右側センサは示されていない。センサ及びセグメントは、基板１８０と機能的に関連付ることができ、すなわち、センサ及びセグメントは、基板１８０に電気的に接続することができる。例示のために、図４には、左側セグメント１２４及び左側センサ１３０だけが基板１８０に接続されているように示した。基板１８０は、たとえば、セグメントとセンサとの間でデータを送るプリント回路基板である。
【００４２】
撮像装置１００は、さらに、光検出器１２０，１４７とページ２００の表面２１６との間に位置決めされたレンズ３００を含むことができる。レンズ３００は、表面２１６上の像を従来の方式で光検出器１２０，１４７上に集束する。レンズ３００は、左側部分３０６、右側部分３０８、上側部分３１０及び下側部分３１２を有する。レンズ３００は、上側部分３１０と下側部分３１２との間に延びる高さ３１６を有する。レンズ３００は、また、左側部分３０６と右側部分３０８との間に延びる幅３１８を有する。高さ３１６は、たとえば約８．４３ミリメートルであり、幅３１８は、たとえば約３．０ミリメートルである。レンズ３００は、正倍率１を有することができる。レンズ３００は、たとえば、ＮＳＧ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｉｎｃ．から市販されＳＥＬＦＯＣの商標で販売されている屈折率分布型レンズ・アレイである。
【００４３】
表面２１６からレンズ３００を介して光検出器１２０，１４７まで、光経路３３８が延びている。光経路３３８は、本明細書において、左側部分３４０及び右側部分３４２によって境界が決められるように示される。左側部分３４０は、ページ２００の表面２１６の左側の点３３０からレンズ３００を通り左側センサ１３０上の光検出器１４７の最後の列１７２まで延びる。右側部分３４２は、表面２１６の右側の点３３２からレンズ３００を通り光検出器１４７の最初の列１７０までの延びる。左側部分３４０は、右側部分３４２と実質的に平行である。左側の点３３０と右側の点３３２とは、図３のセンサ１３０，１３２の高さ１６６と実質的に同じ距離３１８だけ離されている。後で詳細に説明するように、表面２１６の左位置決め部分２８６は、左側センサ１３０上の光検出器１４７によって撮像することができる。図示していない類似の光経路を、右側センサ１３２と関連付けることができる。
【００４４】
表面２１６の左側の点３３０と右側の点３３２との間の部分は、図２に示した左側位置決め部分２８６の一次元側面である。もう１つの光経路３４４は、表面２１６の走査線部分２８０からレンズ３００を通り光検出器１４７の走査列１４８及び光検出器１２０の線形アレイまで延びる。光経路３４４は、光経路３３８の構成要素でよい。後で詳しく説明するように、表面２１６の走査線部分２８０は、光検出器１４７の走査列１４８及び光検出器１２０の線形アレイによって撮像される。
【００４５】
図５は、セグメント１２２、センサ１３０，１３２、位置決めプロセッサ１５０及び撮像プロセッサ１５２の間の電気接続を示す。セグメント１２２は、データ・バス１５６によって撮像プロセッサ１５２に電気的に接続することができる。データ・バス１５６は、セグメント１２２から撮像プロセッサ１５２に画像データを送信する。データ・バス１５６は、図５では、例示のために、個々のデータ線であるように示した。しかしながら、画像データは、図５に示したようなデータ・バス又は個々のデータ線を介して送られることがあることを理解されたい。データ・バス１５６で送られる画像データは、たとえば、個々の光検出器１２０から受け取った光の強さをそれぞれ表す一連の２進数で表される。撮像プロセッサ１５２は、画像データを、従来の方式で受け取り、処理し、記憶する当技術分野で既知のプロセッサでよい。また、撮像プロセッサ１５２は、処理した画像データを使用して、走査する物体すなわち図１の表面２１６の像を複製することができる。
【００４６】
左側センサ１３０は、データ線１５７によって位置決めプロセッサ１５０に電気的に接続することができる。右側センサ１３２は、データ線１５９によって位置決めプロセッサ１５０に電気的に接続することができる。位置決めプロセッサ１５０は、データ線１５８によって撮像プロセッサ１５２に電気的に接続される。データ線１５７，１５９は、たとえば、センサ１３０，１３２によって生成された画像データを表す一連の２進数を、位置決めプロセッサ１５０に送ることができる。位置決めプロセッサ１５０は、センサ１３０，１３２から画像データを受け取り、処理し、記憶する。具体的には、位置決めプロセッサ１５０は、画像データを使用して、表面２１６に対する図１の撮像装置１００の位置、移動方向及び速度を決定することができる。位置決めプロセッサ１５０及び撮像プロセッサ１５２は、図５では別々の装置として示されている。しかしながら、位置決めプロセッサ１５０及び撮像プロセッサ１５２は、単一の処理装置に一体化されてもよい。
【００４７】
図３の撮像装置１００とその構成要素について説明したが、次に、光検出器１２０の線形アレイに一体化されたセンサ１３０，１３２を含む撮像装置１００の動作について説明する。撮像装置１００は、ここで、図２のページ２００の表面２１６の走査を例にして説明する。さらにを参照して説明する。図６は、撮像装置１００の動作を説明するフローチャートである。
【００４８】
図２を参照して、ｙ方向２４０及びｘ方向２５０を有する座標系を使用して、表面２１６に対する撮像装置１００の動きを説明する。ｙ方向２４０は、正のｙ方向２４２と負のｙ方向２４４とからなる。ｘ方向２５０は、正のｘ方向２５２と負のｘ方向２５４とからなる。本明細書で説明する例において、撮像装置１００を、文字２２０の上を正のｙ方向２４２に配置され、文字２２０を横切って負のｙ方向２４４に移動する。この１つの軸の方向の撮像装置１００の動きは、単なる例示にすぎない。しかしながら、撮像装置１００は、図１における経路２７０で示したような蛇行経路をたどり、また、たどる可能性が高い。
【００４９】
走査プロセスでは、まず、ユーザが撮像装置１００の下面部分１０２がページ２００の表面２１６と接するように撮像装置１００をページ２００上に配置する。撮像装置１００を表面２１６に対して移動させる前に、走査信号が図５に示すプロセッサ１５０，１５２に送られ、プロセッサ１５０，１５２が、セグメント１２２及びセンサ１３０，１３２から最初の画像データを受け取るように指示する。セグメント１２２は、図４に示す位置決め部分２８６，２８８以外の走査線２８０を表す画像データを生成する。センサ１３０，１３２は、位置決め部分２８６，２８８をそれぞれ表す画像データを生成する。
【００５０】
図５を参照すると、セグメント１２２によって生成された画像データは、データ・バス１５６によって撮像プロセッサ１５２に送られる。左側センサ１３０によって生成された画像データは、データ線１５７を介して位置決めプロセッサ１５０に送られ、右側センサ１３２によって生成された画像データは、データ線１５９を介して位置決めプロセッサ１５０に送られる。この時点で、撮像プロセッサ１５２は、左位置部分２８６と右位置部分２８８と交わる走査線２８０の部分以外、図２の表面２１６の走査線部分２８０を表す画像データを有する。位置決めプロセッサ１５０は、左位置部分２８６及び右位置部分２８８を表す画像データを有する。
【００５１】
初期撮像の次に、位置決めプロセッサ１５０は、図３に示すセンサ１３０，１３２上の走査列１４８によって生成された画像データを識別する。この画像データは、センサ１３０，１３２によって生成された図２に示す走査線２８０の部分を表す。位置決めプロセッサ１５０は、走査列１４８によって生成された画像データを複製し、この画像データをデータ線１５８を介して撮像プロセッサ１５２に送る。したがって、撮像プロセッサ１５２は、図２の表面２１６の完全な走査線部分２８０を表す画像データを有する。この初期撮像中に生成された画像データは、表面２１６に対する初期位置から生成されるように電気的に識別される。
【００５２】
初期撮像の次に、位置決めプロセッサ１５０は、画像データを分析し、図２に示す左位置部分２８６及び右位置部分２８８の独特の特徴を識別する。センサ１３０，１３２に対するこれらの独特の特徴の位置は、コンベンショナル・メモリ装置に記憶される。
【００５３】
図２を再び参照し、本明細書で示した例において、ユーザは、撮像装置１００を、ページ２００の表面２１６に沿って負のｙ方向２４４に文字２２０に向けて手動で移動する。走査信号が送られてから走査動作が終了するまで、センサ１３０，１３２は、左位置部分２８６と右位置部分２８８とをそれぞれ表す画像データを周期的に生成する。左位置センサ１３０によって生成された画像データは、データ線１５７を介して位置決めプロセッサ１５０に送られ、右位置センサ１３２によって生成された画像データは、データ線１５９を介して位置決めプロセッサ１５０に送られる。
【００５４】
位置決めプロセッサ１５０は、ページ２００の表面２１６の独特の特徴を識別する。位置決めプロセッサ１５０は、また、表面２１６の像の対比を行う表面２１６の微細な特徴の検出にも適合する。たとえば、位置決めプロセッサ１５０は、表面２１６の凹凸による影を検出する。そのような凹凸は、ページ２００を製造するために使用されるパルプやその他の材料によって生じることがある。撮像プロセッサ１５０は、センサ１３０，１３２に対する独特の特徴の位置を、コンベンショナル・メモリ装置に記憶する。
【００５５】
撮像装置１００を表面２１６に対して移動するとき、それに伴って、以前に識別したセンサ１３０，１３２に対する独特の特徴の位置が移動する。この移動を測定するために、位置決めプロセッサ１５０は、画像データを分析し、左位置決め部分２８６及び右位置決め部分２８８で以前に識別した独特の特徴を探す。そのような独特の特徴の位置は、センサ１３０，１３２に対して識別される。位置決めプロセッサ１５０は、画像データが、現在の独特の特徴の位置と、以前の独特の特徴の位置との差をとることによって前回センサ１３０，１３２によって生成されてからの期間の撮像装置１００の変位を決定する。
【００５６】
撮像装置１００を、以前の走査線部分２８０を表す画像データが生成された場所から所定の距離だけ移動したとき、表面２１６の現在の走査線部分２８０を表す画像データが生成される。図１、図２及び図３を参照すると、現在の走査線部分２８０を表す画像データが、光検出器１２０及びセンサ１３０，１３２上の走査列１４８によって、上記で説明したように生成される。位置決めプロセッサ１５０は、走査列１４８によって生成された画像データを識別し、その画像データの複製をデータ線１５８を介して撮像プロセッサ１５２に送る。撮像プロセッサ１５２は、走査列１４８によって生成された画像データを、光検出器１２０によって生成された画像データに電子的に挿入する。これにより、撮像プロセッサ１５２は、走査線部分２８０全体を表す画像データを得る。また、画像データは、表面２１６上の以前の画像データが生成された位置に対する現在の画像データが生成された位置によって電子的に識別される。
【００５７】
撮像プロセッサ１５０は、表面２１６の走査線部分の相対位置を識別することによって、その複数の走査線部分２８０を表す画像データを処理して、ページ２００の表面２１６の像を正確に複製することができる。撮像プロセッサ１５０は、たとえば、ステッチ・ソフトウェアなどの一般に知られているソフトウェアを使用して、複数の走査線部分２８０を表す画像データを互いに位置決めすることができる。そして、表面２８０の像を容易に複製することができる。
【００５８】
撮像装置１００の一つの実施形態を説明したが、以下に、撮像装置１００の他の実施形態を説明する。
【００５９】
図８は、単一の半導体４００上に配置された光検出器４１４の線形アレイ４１０の実施形態を示す。半導体４００は、アレイ４１０に一体化された左側位置決め部分４２０と右側位置決め部分４２２とを有している。光検出器４１４の線形アレイ４１０は、図３に示した光検出器１２０と実質的に同等の機能を有する。位置決め部分４２０，４２２は、図３に示したセンサ１３０，１３２と実質的に同等の機能を有する。位置決め部分４２０，４２２は、光検出器の連続する列を含み、それにより光検出器の２次元アレイを作成する。半導体４００は、位置決め部分４２０，４２２を除き、当技術分野で知られている電荷結合素子と実質的に同等である。線形アレイ４１０は、最初の光検出器４３０と最後の光検出器４３２とを有する。長さ４３４は、最初の光検出器４３０と最後の光検出器４３２との間に延びる。線形アレイ４１０は、たとえば、最初の光検出器４３０と最後の光検出器４３２との間に１４２８個の光検出器４１４を含む。さらにたとえば、光検出器４１４は、中心線と中心線とが約１０マイクロメートル離間され、長さ４３４は、約１５ミリメートルになる。
【００６０】
位置決め部分４２０，４２２は、光検出器の２次元アレイを含むことができる。光検出器の２次元アレイは、それぞれ、最初の列４４０、最後の列４４２、最初の行４４６及び最後の行４４８を有する。高さ４５０は、最初の列４４０と最後の列４４２との間に延びる。幅４５２は、最初の行４４６と最後の行４４８との間に延びる。それぞれの列及びそれぞれの行は、たとえば、３０個の光検出器を有する。したがって、高さ４５０と幅の４５２とは、約０．３ミリメートルでよい。図８に示した光検出器４１４及び位置決め部分４２０，４２２は、例示のために大幅に拡大されている。
【００６１】
以上説明したように、半導体４００は、高密度の光検出器４１４を有する。図４に示したスキャナ１００と異なり、半導体４００を使用するスキャナは、一般に、光検出器４１４の比較的短い線形アレイ４１０上に物体の像の比較的長い走査線部分を集束させるために、図示しない縮小光学要素を必要とする。縮小光学要素は、スキャナに一般的に使用され、たとえば、屈折率分布型レンズ・アレイではなくクック三重レンズ（Ｃｏｏｋｅ ｔｒｉｐｌｅｔ ｌｅｎｓ）を使って物体の像を縮小し、光検出器４１４の線形アレイ４１０上にその像を集束させることができる。
【００６２】
スキャナのさらに他の実施形態は、光検出器の多数の線形アレイを使用して画像データを生成する。そのようなタイプのスキャナは、一般に、赤、緑、及び青の光の原色を別々に撮像することによって物体のカラー画像を生成するために使用される。そのような用途において、位置決めセンサは、画像データを生成するために使用される３列の光検出器と位置合わせされた３列の光検出器とを有する。画像データの処理は、上記のように１列ではなく位置決めセンサ上の３列の光検出器を使用して画像データを生成すること以外、上記の説明と同じように実行される。
【００６３】
図３を参照すると、撮像装置１００のさらに他の実施形態は、光検出器１２０の線形アレイではなく位置センサ１３０，１３２の列１４６に、より高密度の光検出器１４７を使用する。本実施形態は、撮像装置１００が比較的滑らかな面で使用されているとき、あるいは位置情報がより重要な場合に有効である。より高密度の光検出器１４７は、撮像装置１００が、物体の表面のより細かい独特の特徴を検出することを可能にし、位置をより高い精度で決定できるようにする。
【００６４】
撮像装置１００は、光検出器１２０の線形アレイの両端に最初のセグメント１２４及び最後のセグメント１２６が配置されているように説明した。代替として、光検出器１２０の線形アレイの両端に、センサ１３０と１３２とを配置してもよい。上記のように、走査列１４８は、基準線ＢＢに沿って位置合わせされ、光検出器１２０の線形アレイの端部にセンサ１３０，１３２を配置すれば、画像データに影響を与えない。
【００６５】
図３のスキャナ１００と図８の半導体４００は、光検出器１２０，４１４がセンサ１３０，１３２，４２０，４２２を２分しているように示されている。しかしながら、光検出器１２０，４１４は、センサ１３０，１３２，４２０，４２２を２分していなくてもよいことを理解されたい。光検出器１２０，４１４は、事実上任意の場所でセンサ１３０，１３２，４２０，４２２と交わることができる。
【００６６】
本明細書では、光検出器の撮像アレイに一体化された位置センサが、スキャナ内で使用されているように説明した。しかしながら、光検出器の線形アレイに一体化される位置センサは、他の用途に使用することもできることを理解されたい。たとえば、位置センサは、複製する紙の位置を決定するためにファクシミリ装置に一般に使用される光検出器の線形アレイに一体化されてもよい。
【００６７】
本明細書では、本発明の例示的な現在の実施形態を説明したが、本発明の概念を様々な形で実施し利用することができ、特許請求の範囲は、従来技術によって制限された範囲を除くそのような変形を含むように解釈されるべきであることを理解されたい。
【００６８】
以下に、本発明の実施の形態を要約する。
【００６９】
１．第１の端部（１９０，４３０）と第２の端部（１９２，４３２）とを有し、第１の軸に沿って位置合わせされた光検出器要素（１２０，４１４）の線形アレイと、
光検出器要素（１４７）の２次元アレイを含む少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）と、
を有し、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）が、前記第１の端部（１９０，４３０）と前記第２の端部（１９２，４３２）との間で光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイに一体化された撮像装置（１００，４００）。
【００７０】
２．前記２次元アレイが、光検出器要素（１４７）の複数の連続する列（１４６）を有し、
光検出器要素（１４７）の前記複数の列（１４６）のうちの１つの列が、前記第１の軸に沿って位置合わせされた上記１に記載の撮像装置（１００，４００）。
【００７１】
３．前記光検出器要素（１４７）の少なくとも１つの２次元アレイが、少なくとも約１０の光検出器要素（１４７）をそれぞれ有する少なくとも約３０の列（１４６）を備える上記１に記載の撮像装置（１００，４００）。
【００７２】
４．光検出器要素（４１４）の前記線形アレイと前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（４２０，４２２）とが、単一の基板に取り付けられた上記１に記載の撮像装置（４００）。
【００７３】
５．光検出器要素（１２０）の前記線形アレイが、複数の光検出器セグメント（１２２）を有し、
前記光検出器セグメント（１２２）のそれぞれが、第１の端部（１６０）と第２の端部（１６２）とを有し、
前記光検出器要素（１２０）の線形アレイが、前記第１の端部（１６０）と前記第２の端部（１６２）との間の前記光検出器セグメント（１２２）のそれぞれの上に配置され、
前記光検出器セグメント（１２２）が、光検出器セグメント（１２２）の線形アレイと光検出器要素（１２０）の線形アレイとを構成するように端から端まで配置され、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２）が、光検出器セグメント（１２２）の前記線形アレイに一体化された上記１に記載の撮像装置（１００）。
【００７４】
６．光検出器要素（１２０，４１４）及び前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）と関連付けられたレンズ（３００）をさらに有する上記１に記載の撮像装置（１００，４００）。
【００７５】
７．第１の端部（１９０，４３０）と第２の端部（１９２，４３２）とを有する光検出器要素（１２０，４１４）の線形アレイ（４１０）と、
光検出器要素（１４７）の２次元アレイを含む少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）と、
を有し、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）が、前記第１の端部（１９０，４３０）と前記第２の端部（１９２，４３２）との間に配置され、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）が、前記第１の端部（１９０，４３０）と前記第２の端部（１９２，４３２）との両方から一定間隔で配置された撮像装置（１００，４００）。
【００７６】
８．光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイが、軸上で位置合わせされ、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）が、光検出器要素（１４７）の複数の列（１４６）を有し、
光検出器要素（１４７）の前記複数の列（１４６）のうちの１つの列（１４８）が、前記軸上で位置合わせされた上記７に記載の撮像装置（１００，４００）。
【００７７】
９．第１の軸に沿って位置合わせされ、第１の端部（１９０，４３０）と第２の端部（１９２，４３２）とを有する光検出器要素（１２０，４１４）の線形アレイを提供するステップと、
光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイに一体化され、光検出器要素（１４７）の複数の列（１４６）を有し、前記複数の列（１４６）のうちの１つの列が走査列（１４８）である少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）を提供するステップと、
光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイと前記物体（２００）とを相対的に移動させるステップと、
前記物体（２００）の像を、光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイ及び前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）上に集束させるステップと、
光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイと前記走査列（１４８）とによって、前記物体（２００）を表す第１の画像データを生成するステップと、前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）によって、前記物体（２００）を表す第２の画像データを生成するステップと、
前記第２の画像データに関して第１の解析を実行して、前記物体（２００）に対する前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）の位置を決定するステップと、
を有する物体（２００）を撮像する撮像方法。
【００７８】
１０．前記走査列（１４８）が、前記第１の軸に沿って位置合わせされる上記９に記載の撮像方法。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、装置の長さ及び幅を最小にし、撮像している物体に対する位置を決定できる撮像装置を提供することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】紙の表面の蛇行経路をたどる手持ち式スキャナを示す説明図である。
【図２】図１に示す手持ち式スキャナを上部からみた断面図である。
【図３】図１に示す手持ち式走査装置の下面部分を示す断面図である。
【図４】図１に示す手持ち式走査装置の側面から見た断面図である。
【図５】セグメント、センサ、位置決めプロセッサ１５０及び撮像プロセッサ１５２間の電気的接続を示すブロック図である。
【図６】図１に示す手持ち式走査装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す手持ち式走査装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】単一の基板に一体化された光検出器の線形アレイ及び位置センサの概略図である。
【符号の説明】
１００，４００ 撮像装置
１２０，４１４ 光検出器要素
１３０，１３２，４２０，４２２ ２次元光検出器セグメント
１４６ 列
１４７ 光検出器要素
１６０ 第１の端部
１６２ 第２の端部
１９０，４３０ 第１の端部
１９２，４３２ 第２の端部
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に係り、特に、位置決め部分に一体化された撮像部分を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
手持ち式走査装置は、物体の像を表す機械で読み取り可能な画像データ（以下、画像データという）を生成する携帯型撮像装置である。物体を表す画像データを生成する処理は、物体の「撮像」又は「走査」と呼ばれることがある。いくつかの走査装置は、撮像する物体の像の細い「走査線」部分を表す画像データを生成する。撮像プロセスにおいて、走査装置を撮像する物体に対して移動する。走査装置を物体に対して移動するとき、走査装置は、物体の像の連続する複数の走査線部分を表す画像データを生成する。したがって、物体の像は、ビデオ表示装置によって表される物体の像と類似の連続する走査線が累積された画像データによって表される。
【０００３】
物体の走査線部分の像は、光検出器要素（以下、光検出器という）の線形アレイ上に集束される。光検出器は、たとえば、当技術分野で既知である接触型イメージ・センサなどの複数の電子要素に取り付けられる。また、光検出器は、電荷結合素子と共通になるように１つの半導体内にエッチングされることがある。個々の光検出器は、物体の走査線部分の像の個別の部分を表す画像データを生成する。画像データは、たとえば、光検出器で受光した光の強度に対応する電圧値である。たとえば、比較的高い強度の光を受け取った光検出器は、比較的高い電圧を出力し、比較的低い強度の光を受け取った光検出器は、比較的低い電圧を出力する。
【０００４】
画像データは、光検出器からプロセッサに出力される。プロセッサの機能の１つは、それぞれの走査線が生成された物体の像上の位置を示すデータベースを作成することである。データベースに記憶されたデータ及び画像データは、物体の像を複製するためにプロセッサによって使用される。たとえば、走査装置が、紙上にある文字などの２次元物体を表す画像データを生成している状況において、手持ち式走査装置は、紙上の任意の方向に移動されることがある。したがって、走査線部分は、実質的に紙上の任意の位置から生成され、複数の走査線部分からなる物体の像を表す画像データが、物体の表面に対して斜めにされる（ｓｋｅｗｅｄ）可能性がある。物体の像を正確に複製するために、手持ち式走査装置は、データベースに記憶されたデータを使用して、物体の像の走査線部分の正しい配置を決定する。次に、プロセッサは、既知の処理技術、たとえばステッチング・ソフトウェアによって、物体の電子画像を作成することができる。
【０００５】
走査プロセスにおいて、物体に対する走査装置の速度が分からなくなると、物体の像の複製に問題が生じることがある。たとえば、走査装置が、物体の像の走査線部分を毎秒１０００個撮像しており、走査装置が物体に対して毎秒２．５４ｃｍ（１インチ）の一定速度で単一軸方向に移動している場合、各走査線は物体の像の１０００分の２．５４ｃｍ（１０００分の１インチ）分を表す。物体に対する走査装置の正確な速度がプロセッサに伝達されると、プロセッサは、物体の像の１０００分の２．５４ｃｍ（１０００分の１インチ）分を表す各走査線を示すデータベースを作成する。画像データ及びデータベースに記憶されたデータに基づいて、プロセッサは物体の像を正確に複製することができる。しかしながら、物体に対する走査装置の速度が遅くなって、この遅くなった速度がプロセッサに伝えられない場合、プロセッサは各走査線が物体の１０００分の２．５４ｃｍ（１０００分の１インチ）分を表すものとして画像データを処理し続ける。そのため、各走査線は、物体の１０００分の１インチ分よりも小さい部分を表す。したがって、物体の像は歪んでしまう。一方、物体に対する走査装置の速度が早くなり、この早くなった速度がプロセッサに伝えられない場合、物体の像が引き延ばされる。
【０００６】
特に、物体に対する走査装置の速度又は位置が分からないときに、物体の像を正確に複製することは不可能ではないがかなり困難である。位置又は速度のどちらかが分からないと、プロセッサは走査線が生成されているときに走査装置が物体に対してどこに配置されているかを判断できない。したがって、プロセッサは、走査線部分を互いに正しく配置して物体の像を正確に複製できなくなる。これは、走査線が物体のどこからも生成される可能性があり、しばしば斜めに操作される手持ち式走査装置では問題となる。
【０００７】
このような位置決め問題を克服するため、走査装置は、走査線を生成しているときに、位置センサを使用して物体に対する走査装置の位置を検出する。位置センサは、走査線部分が生成されているときに、物体に対する走査装置の位置に関する位置情報を出力する。この位置情報は、プロセッサに伝達され、上記のデータベースに組み込まれる。
【０００８】
位置センサの１つの例は、走査している物体の小さい２次元領域から画像データを周期的に生成する走査装置に取り付けた光センサである。プロセッサは、この画像データを受け取り、物体上の独特の特徴を識別する。物体が紙上に印刷された文字を例とすると、この独特の特徴は、紙の表面の固有の凹凸でもよい。光センサに対するこのような独特の特徴の位置情報は、メモリ素子に記憶される。走査装置が物体に対して移動されるとき、このような独特の特徴の位置が光センサに対して移動する。プロセッサは、この独特の特徴の新しい位置をメモリ素子に記憶された位置と比較する。そのような比較に基づいて、プロセッサは、光センサを取り付けた走査装置の物体に対する位置、移動方向及び走査装置の速度を決定することができる。したがって、プロセッサは、互いに物体の像の走査線部分の位置を容易に決定することができるため、上記のデータベースを作成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
いくつかの走査装置は、光検出器の線形アレイに対して固定位置に配置された複数の２次元光センサを有している。いくつかの走査装置において、光センサは、光検出器の線形アレイの各端部から一定の距離に配置され、したがって光検出器の線形アレイよりも外側にある。このような位置に光センサがあると、ユーザが物体の縁の近く、すなわち紙の縁の近くの文字を走査装置を撮像するときに問題となる。光検出器の線形アレイが紙の縁を撮像するとき、紙の縁に最も近い光センサが、偶然に紙から外れて、紙を支持する別の面、たとえば机上を移動することがある。光センサが他の表面の独特の特徴を検出することができなくなったり、紙が他の表面に対して移動したりすると、プロセッサは、紙に対する走査装置の位置がわからなくなる。したがって、プロセッサは、紙上の文字を複製できなくなる。光センサのこの配置は、光センサが光検出器の線形アレイの各端部から一定の距離だけ走査装置の長さを長くするため、さらに別の欠点を有する。そのような走査装置の長さが長いと、本質的に手持ち式走査装置にとって好ましくない。
【００１０】
他のいくつかの走査装置は、光センサを光検出器の線形アレイの上か下に一定距離だけ離間して備えている。このような光センサの位置は、手持ち式走査装置の幅方向の長さを長くし、手持ち式走査装置を長くするため、本質的に好ましくない。また、手持ち式走査装置の幅方向の長さが長くなると、ユーザが、手持ち式走査装置によって物体上のどの走査線部分が生成されているかが分からないという問題が生じる。たとえば、文字の記載されたページを走査するユーザは、走査装置を目的の文字に対して正しく位置決めできず、文字の一部分を撮像できないことがある。光センサがページから外れて別の表面に移動すると、上記のような他の問題が生じることがある。上記の走査装置と同様に、光センサは、この表面の独特の特徴を検出することができず、それにより、画像データを処理するときに誤差が生じることがある。特に、走査線の位置が正確に決定されないときに、プロセッサがページの像を複製しようとすると誤差が生じる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、走査装置の長さと幅を最小にし、撮像している物体に対する位置を決定することができる手持ち式走査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】
本明細書において、位置決め部分に一体化された撮像部分を有する撮像装置を開示する。撮像装置は、第１の端部と第２の端部を有する光検出器要素の線形アレイを含み、該線形アレイは、第１の軸に沿って位置合わせする。光検出器要素の線形アレイの第１の端部と第２の端部との間に、少なくとも１つの２次元光検出器セグメントを一体化する。
【００１３】
また、本明細書において、物体を撮像する方法を開示する。この方法は、第１の端部と第２の端部とを有し、第１の軸に沿って位置合わせされた光検出器要素の線形アレイを提供するステップと、光検出器要素の線形アレイに一体化され、複数の列のうちの１つの列が走査列である光検出器要素の複数の列を有する少なくとも１つの２次元光検出器セグメントを提供するステップと、光検出器要素の線形アレイと物体とを相対的に移動させるステップと、物体の像を光検出器要素の線形アレイ及び２次元光検出器セグメント上に集束させるステップと、光検出器要素の線形アレイと走査列とによって、物体を表す第１の画像データを生成するステップと、２次元光検出器セグメントによって、物体を表す第２の画像データを生成するステップと、第２の画像データに関して第１の解析を実行し、物体に対する２次元光検出器セグメントの位置を決定するステップとを含む。
【００１４】
本明細書において、撮像装置の他の実施形態を開示する。この撮像装置は、物体の像の線形部分を機械可読データに変換する第１の撮像手段を含むことができる。この第１の撮像手段に、物体の像の２次元部分を機械可読データに変換する第２の撮像手段を一体化することができる。第１の処理手段が、第２の撮像手段と機能的に接続され、物体に対する第２の撮像手段の位置を決定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図８は、全般的に、第１の端部１９０と第２の端部１９２とを有し、かつ図３に示す第１の軸ＢＢに沿って位置合わせされた光検出器要素１２０の線形アレイと、光検出器要素１４７の２次元アレイとを含み、かつ光検出器要素１２０の線形アレイの第１の端部１９０と第２の端部１９２との間に一体化された少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０とを含む撮像装置１００を示す。
【００１６】
図１〜図８は、また、全般的に、第１の端部１９０と第２の端部１９２とを有する光検出器要素１２０の線形アレイと、光検出器要素１４７の２次元アレイを含む少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０とを含み、２次元光検出器セグメント１３０が、第１の端部１９０と第２の端部１９２との間に配置され、２次元光検出器セグメント１３０が、第１の端部１９０と第２の端部１９２との両方から離間された撮像装置１００を示す。
【００１７】
図１〜図８は、さらに、全般的に、図３に示す第１の軸ＢＢに沿って位置合わせされ、第１の端部１９０と第２の端部１９２とを有する検出器要素１２０の線形アレイを提供するステップと、光検出器要素１２０に一体化され、複数の列１４６のうちの１つが走査列１４８である光検出器要素１４７の複数の列１４６を有する少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０を提供するステップと、光検出器要素１２０の線形アレイと物体２００とを相対的に移動させるステップと、光検出器要素１２０の線形アレイ及び少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０上に、物体２００の像を集束させるステップと、光検出器要素１２０の線形アレイと走査列１４８とによって、物体２００を表す第１の画像データを生成するステップと、少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０によって、物体２００を表す第２の画像データを生成するステップと、第２の画像データに関する第１の解析を行って、物体２００に対する少なくとも１つの２次元光検出器セグメント１３０の位置を決定するステップとを有する物体２００を撮像する方法を示す。
【００１８】
図１〜図８は、さらに、全般的に、物体２００の像の線形部分２８０を機械可読データに変換する第１の撮像手段１２０と、第１の撮像手段１２０に一体化され、物体２００の像の２次元部分を機械可読データに変換する第２の撮像手段１３０と、第２の撮像手段１３０に機能的に関連付けられ、物体２００に対する第２の撮像手段１３０の位置を決定する第１の処理手段１５０とを含む撮像装置１００を示す。
【００１９】
撮像装置１００について全般的に説明したが、以下に、撮像装置１００について以下に概略的に説明し、概略の後により詳細な説明する。撮像装置１００は、物体の像を、機械可読画像データ（以下、画像データという）に変換する装置である。撮像装置１００は、しばしばスキャナと呼ばれる。物体の像を表す画像データを生成するプロセスは、物体の走査又は撮像と呼ばれる。しかしながら、スキャナに使用される撮像装置は、単に説明のためのものであり、撮像装置は、他の用途でも使用できる。
【００２０】
図１は、文字２７２が記載されたページ２００を走査する撮像装置１００を示す説明図である。撮像装置１００は、ユーザが撮像装置１００をページ２００に対して移動させることができる手持ち型のスキャナとして示される。図１において、ページ２００の表面２１５の蛇行経路２７０をたどる撮像装置１００が示され、蛇行経路２７０は、撮像装置１００とページ２００との間の相対的な動きを示す。撮像装置１００がページ２００に対して移動するとき、後で詳しく説明するように、撮像装置１００は、ページ２００の走査線部分を表す画像データを生成する。したがって、画像データは、ページ２００に対して斜めされる可能性のあるページ２００の複数の走査線部分を表す。ページ２００の像を正しく複製するために、撮像装置１００は、走査線が生成されているときのページ２００に対する位置を知ることが重要である。ページ２００の像が正確に複製されるように、画像データは位置情報によって電子的にタグ付けされることがある。位置情報が使用できないか又は不正確な場合、撮像装置１００は、ページ２００の像を複製するときに、複製するページ２００の像の走査線部分を配置する場所が分からなくなる。その結果、ページ２００の複製が不正確になる。
【００２１】
図２は、文字の記載されたページ２００の表面２１６に配置された撮像装置１００の底面を示す説明図である。ここで、文字２２０は、図１に示した文字２７２の一例である。具体的には、図２は、ページ２００上にセットされた撮像装置１００を上部からみた断面図である。撮像装置１００は、表面２１６上の細い走査線部分２８０を表す画像データを生成する光検出器１２０の線形アレイを備えることがある。光検出器１２０は、図２では線として示される。しかしながら、光検出器１２０は個別の要素である。図２の平面図において、表面２１６の走査線部分２８０は、光検出器１２０の線形アレイと同じサイズである。
【００２２】
走査プロセスにおいて、ユーザは、撮像装置１００をページ２００の表面２１６に対して手動で移動させる。この移動の例は、図１の蛇行経路２７０で示される。再び図２を参照すると、撮像装置１００が表面２１６に対して移動するとき、光検出器１２０は、表面２１６の走査線部分２８０を表す画像データを周期的に生成する。図２に示していないプロセッサが、該画像データを受け取ってその画像データを処理し、表面２１６の電子画像を作成する。表面２１６の電子画像を正しく作成するためには、画像データが生成されているときの表面２１６に対する光検出器１２０の位置を知ることが重要である。この位置情報は、プロセッサが、画像が生成された物体上の位置を知るために必要である。この位置データが正確でないと、プロセッサは、処理中に走査線２８０を互いに正確に位置決めできなくなり、物体の像を不正確に複製することになる。
【００２３】
表面２１６に対する走査線２８０の位置を決定する問題は、撮像装置１００が手持ち型のスキャナであるために重要である。ユーザは、手持ち式撮像装置１００を表面２１６に対して手動で移動させ、それにより、ユーザは、図１において経路２７０で示したように、撮像装置１００を表面２１６に対して任意のランダムな方向に移動する場合がある。このようなランダムな移動によって、撮像装置１００は、一般に、互いに斜めの関係となる走査線２８０を表す画像データを生成する。したがって、撮像装置１００は、プロセッサが表面２１６の像を正確に複製するために、そのような斜めの関係となった走査線の位置を正確に決定する必要がある。
【００２４】
物体に対する走査線の位置を決定するために、いくつかの撮像装置は、画像データが生成されているときに、走査している物体に対する撮像装置の位置を決定する位置センサを使用する。位置センサの１つのタイプは、物体の表面の２次元部分の画像データを生成する光センサである。プロセッサは、画像データを分析して、光センサに対する物体の表面にある独特の特徴を示す位置を識別する。撮像装置を物体に対して移動するとき、それに伴って光センサに対するそのような独特の特徴を示す位置が移動する。プロセッサは、そのような位置の変化を測定して、物体の表面に対する撮像装置の移動の変位及び方向を決定する。また、プロセッサは、その変位を微分して、物体の表面に対するスキャナの速度を決定することができる。物体の２次元領域を撮像する位置センサの例は、アレン（Ａｌｌｅｎ）氏他による「ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＭＯＶＥＭＥＮＴ ＯＦ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＯＲＳ ＲＥＬＡＴＩＶＥ ＴＯ ＡＮ ＯＢＪＥＣＴ」と題する米国特許公報第５，６４４，１３９号と、アレン氏他による「ＦＲＥＥＨＡＮＤ ＩＭＡＧＥ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＨＩＣＨ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＥＳ ＦＯＲ ＮＯＮ−ＬＩＮＥＡＲ ＭＯＶＥＭＥＮＴ」と題する米国特許公報第５，５７８，８１３号に開示されており、これらに開示されているすべての事柄に関して参照として本明細書に組み込まれる。
【００２５】
位置センサを使用するスキャナは、一般に、別々の機能を持つために光検出器から一定距離だけ離間された位置に位置センサを有する。位置センサは、物体の表面の独特の特徴を撮像する２次元アレイである。そのような独特の特徴は、紙の製造に使用されるパルプ材料のように一般にきわめて細かい。したがって、位置センサは、きわめて細かい表面の特徴の２次元画像データを生成することができなければならない。一方、光検出器の線形アレイは、物体の表面の一次元軸を撮像して、一般にあまり細かくない特徴、たとえば紙上の文字の画像データを生成する。したがって、位置センサは、一般に、光検出器の一次元線形アレイよりも光検出器の密度が高い。光検出器の密度は、ピッチと呼ばれることがある。位置センサは、たとえば、２．５４ｃｍ（１インチ）当たり約６００の光検出器を有し、光検出器の線形アレイは、２．５４ｃｍ（１インチ）当たり約３００の光検出器を有する。しかしながら、必要な光検出器の密度は、走査装置の特定の用途によって異なることを理解されたい。なお、位置センサと光検出器の２次元アレイとが、同じ光検出器密度でもよい。
【００２６】
いくつかの走査装置は、光検出器の線形アレイの端から一定の距離だけ位置センサを離間して配置させる。また、他の走査装置は、光検出器の線形アレイの上か下に位置センサを離間して配置させる。手持ち型スキャナで、光検出器の線形アレイに対する位置センサを上記のように配置する場合、３つの大きな問題が生じる。第１の問題は、スキャナのフットプリント（ｆｏｏｔ ｐｒｉｎｔ）が、位置センサが占める面積の他に、光検出器の線形アレイが占める面積も含まなければならないため、光検出器の線形アレイのみが占める面積よりも大きくなることである。手持ち型のスキャナのフットプリントが不必要に大きくなると、手持ち式スキャナが使いにくくなるため、一般に好ましくない。さらに、これにより、スキャナが大きくなる傾向にある。
【００２７】
位置センサを光検出器の線形アレイから離して配置することによって生じる第２の問題は、位置センサ及び光検出器の線形アレイが、同じ物体の異なる部分から画像データを生成しなければならないことである。このため、位置センサと光検出器の線形アレイとの両方が、走査動作中に同じ物体の異なる部分から画像データを生成できる位置に維持されなければならない。位置センサが走査動作中に物体の表面から偶然に外れた場合、位置センサは動作しなくなることがある。たとえば、図２を参照すると、ユーザが、ページ２００の表面２１６上で従来のスキャナを使用している場合、ユーザは、ページ２００の縁２１０、２１２及び２１４の近くにある文字を走査する場合がある。光検出器の線形アレイを、縁２１０、２１２又は２１４の近辺に移動すると、位置センサが表面２１６から外れることがある。たとえば、ページ２００が本のページである場合、位置センサが空中に浮き、表面を撮像できないことがある。したがって、位置データは生成されず、画像データによって表される物体の像を処理及び複製することができない。一方、ページ３００が、位置センサを動作させるのに十分な独特の特徴を有する表面を備えている場合は、位置データを生成し、画像データを適切に処理することができる。しかしながら、ページ２００を、センサを配置した表面に対して移動すると、位置データは損なわれる。また、画像データによって表される表面２１６の像も損なわれる。
【００２８】
位置センサを光検出器の線形アレイから離して配置することによって生じる第３の問題は、光検出器の線形アレイと各位置センサとが、別々の光学要素を必要とすることである。たとえば、スキャナが光検出器の１つの線形アレイ及び２つの位置センサを有する場合、スキャナは光検出器の線形アレイと関連する１つのレンズ及び各位置センサと関連する１つのレンズを必要とする。このような光学構成要素を使用すると、光学構成要素の費用によってスキャナのコストが増大し、さらに、スキャナ内の光学構成要素を位置合わせするために必要な製造時間が長くなる。
【００２９】
図２を参照すると、本明細書において開示する撮像装置１００は、光検出器１２０の線形アレイに、左側のセンサ１３０及び右側のセンサ１３２を一体化することによって、上記の問題を克服することができる。センサ１３０，１３２は、表面２１６の２次元領域を表す画像データを生成する。図２に示していないプロセッサが、画像データを受け取り、表面２１６の独特の特徴を検出する。そのような独特の特徴は、ページ２００を作成するために使用されるパルプ材料によって生じる表面２１６のわずかな変化によるものでもよい。撮像装置１００が表面２１６に対して移動するとき、そのような独特の特徴の像は、センサ１３０，１３２に対して移動する。プロセッサは、像の相対的移動を測定し、その移動に基づいて、表面２１６に対する撮像装置１００の位置を計算する。また、プロセッサは、その相対的移動に基づいて、表面２１６に対する撮像装置１００の移動の速度及び方向を計算することができる。センサ１３０，１３２は、たとえば、上記アレン氏他の米国特許公報第５，６４４，１３９号及びアラン氏他の米国特許公報第５，５７８，８１３号に開示されたタイプのセンサである。
【００３０】
図３は、図１及び図２に示した撮像装置１００を示す下面図であり、光検出器１２０とセンサ１３０，１３２とをより良く示すためのものである。光検出器１２０及びセンサ１３０，１３２のサイズは、図３において、説明のために大幅に拡大されている。光検出器１２０の線形アレイは、複数の個別のセグメント１２２に取り付けることができる。セグメント１２２を配列して線形アレイを構成することができ、したがって、光検出器１２０は線形アレイを構成する。位置センサ１３０，１３２は、また、セグメント１２２の線形アレイ内に配置されたセグメントでもよい。位置センサ１３０，１３２は、光検出器１４７の複数列１４６からなる光検出器１４７の２次元アレイを有することがある。光検出器１４７の１つの列１４８は、走査列１４８と呼ばれることがあり、光検出器１２０の線形アレイと位置合わせされてもよい。走査列１４８は、図３に示していないプロセッサに画像データ及び位置データを提供する二つの機能を果たす。この二つの機能によって、位置センサ１３０，１３２を、図３に示したように光検出器１２０のアレイに一体化することができる。したがって、本明細書に示した撮像装置１００は、従来のスキャナより小さなフットプリントを有し、位置センサを光検出器の線形アレイから一定距離に配置することによる上記の問題が緩和される。
【００３１】
撮像装置１００について概略的に説明したが、次に、この撮像装置を詳しく説明する。図１では、位置センサを光検出器の線形アレイに一体化した撮像装置１００を、手持ち型スキャナとして使用している。しかしながら、光検出器の線形アレイに一体化された位置センサは、他のタイプのスキャナや光学装置にも適用できることを理解されたい。撮像装置１００は、前側部分１１０、後側部分１１２、前側部分１１０から見たときの右側部分１１６及び左側部分１１４を備えている。前側部分１１０、後側部分１１２、左側部分１１４及び右側部分１１６は、図３に詳細に示した下面部分１０２の寸法を規定する。撮像装置１００は、左側部分１１４と右側部分１１６との間に延びる長さ１１９を有する。また、前側部分１１０と後側部分１１２との間に延びる幅１１８を有する。手持ち式撮像装置１００の設計における基準の１つは、長さ１１９及び幅１１８を小さくし、それにより撮像装置１００を操作しやすいように小型にすることである。
【００３２】
図３は、撮像装置１００の下面部分１０２を示す平面図である。複数の光検出器セグメント１２２（以下、セグメント１２２という）は、撮像装置１００内の下面部分１０２の近くに配置される。当技術分野で知られているように、セグメント１２２は、たとえば接触型イメージ・センサである。複数のセグメント１２２は、最初のセグメント１２４及び最後のセグメント１２６を有する。セグメント１２２はそれぞれ、セグメント１２４及び１２６上に示したような第１の端部１６０と第２の端部１６２を有する。セグメント１２２は、セグメント１２２の線形アレイを構成するために端から端まで配列されることがある。配列は、第１の端部１９０と第２の端部１９２とを有する。配列の長さ１２８は、第１の端部１９０と第２の端部１９２との間に延びる。市販のセグメントの例は、テキサス州オースティンのＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｉｎｃ．によって製造されているＬｉｎｅａｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｒｒａｙ、Ｍｏｄｅｌ Ｎｕｍｂｅｒ Ｔ５Ｌ２３０１として知られている。
【００３３】
光検出器１２０の線形アレイは、各セグメント１２２の第１の端部１６０と第２の端部１６２との間に延在している（ｅｘｔｅｎｄ）。光検出器１２０の線形アレイは、光検出器１２０が２．５４ｃｍ（１インチ）当たり約６００個になるように、セグメント１２２上に配列される。セグメント１２２の線形アレイを撮像装置１００内に取り付け、それにより各セグメント１２２に取り付けられた光検出器１２０の線形アレイが、セグメント１２２の線形アレイの長さ１２８に沿って延在する光検出器１２０の線形アレイを構成することができる。したがって、光検出器１２０の線形アレイは、セグメント１２２のアレイの第１の端部１９０と第２の端部１９２との間に延在する。さらに、光検出器１２０の線形アレイは、図３の基準線ＢＢに沿って延在することができる。
【００３４】
光検出器１２０は、従来の方式で光を画像データに変換する。光検出器１２０は、たとえば、受け取る光の強度に比例する電圧を出力する。たとえば、比較的高い強度の光を受け取った光検出器１２０は、比較的高い電圧を出力する。また、比較的低い強度の光を受け取った光検出器１２０は、比較的低い電圧を出力する。
【００３５】
左側の位置センサ１３０及び右側の位置センサ１３２は、光検出器１２０の線形アレイ内に一体化されていてもよい。位置センサ１３０，１３２は、本明細書では単にセンサと呼ばれることがある。センサ１３０，１３２は、上側１３４、下側１３６、左側１３８及び右側１４０を有することがある。センサ１３０，１３２は、左側１３８と右側１４０との間に延びるたとえば約３．０ミリメートルの長さ１６４を有する。また、センサ１３０，１３２は、上側１３４と下側１３６との間に延びるたとえば約３．０ミリメートルの高さ１６６を有する。
【００３６】
左側センサ１３０の左側１３８は、右側センサ１３２の右側１４０から、センサの距離１４２だけ離されることがある。距離１４２は、たとえば約７９ミリメートルであり、これにより、センサ１３０，１３２の中心間の距離が約７６ミリメートルになる。距離１４２を大きくすると、撮像装置１００が、表面に対する回転の位置をより正確に決定できる。その結果、撮像装置１００を矢印方向２５６に回転したときに、センサ１３０，１３２が、物体の表面の独特の特徴の動きをうまく検出できる。
【００３７】
センサ１３０，１３２は、光検出器１４７の複数の列１４６を含むことができ、各列１４６は、セグメント１２２上の第１の端部１６０と第２の端部１６２との間に延びる光検出器１２０の線形アレイと実質的に同等である。センサ１３０，１３２は、たとえば、約０．０６ミリメートルのピッチを有する約４８個の光検出器１４７からなる約４８の列１４６を有する。しかしながら、ピッチをさらに小さくすると、光検出器１４７の密度が高くなり、撮像装置１００の位置を決定する精度が高くなる。
【００３８】
光検出器１４７は、図３に示すセンサ１３０，１３２の表面を実質的に占有することがある。走査列１４８は、基準線ＢＢに沿って位置合わせされた光検出器１４７の列１４６でもよい。したがって、走査列１４６は、光検出器１２０の線形アレイと同じ軸に沿って位置合わせされる。図３に示したセンサ１３０，１３２及び光検出器１２０，１４７は、説明のために大幅に拡大されている。
【００３９】
センサ１３０，１３２はそれぞれ、この説明において後で基準として使用される最初の列１７０及び最後の列１７２を有することができる。最初の列１７０及び最後の列１７２は、実質的に高さ１６６と等しい距離だけ離されることがある。線形アレイの光検出器１２０と同様に、光検出器１４７は、受け取った光の強さに比例する電圧を出力することができる。センサ１３０，１３２、及び具体的には走査列１４８は、後で詳しく説明するように、画像データ及び位置決めデータを生成する二つの機能を有する。
【００４０】
図２は、ページ２００の表面２１６にセットされた撮像装置１００を示す上部からみた断面図である。光検出器１２０の線形アレイは、光検出器１２０の下にある表面２１６の細い走査線部分２８０を撮像する。走査線部分２８０は、実質的に光検出器１２０の線形アレイと同じサイズでよい。左側センサ１３０の下にある表面２１６の領域を、本明細書では左位置部分２８６と称し、右位置センサ１３２の下にある表面の領域を、本明細書では右位置部分２８８と称す。後で説明するように、左側センサ１３０は、左位置部分２８６を撮像し、右側センサ１３２は、右位置部分２８８を撮像する。左位置部分２８６と右位置部分２８８とは、実質的に、図３の位置センサ１３０，１３２と同じサイズでよい。
【００４１】
図４は、撮像装置１００の左側部分を示す側面から見た断面図である。この断面図は、左側セグメント１２４と左側センサ１３０とを示す。図４には、他のセグメントと右側センサは示されていない。センサ及びセグメントは、基板１８０と機能的に関連付ることができ、すなわち、センサ及びセグメントは、基板１８０に電気的に接続することができる。例示のために、図４には、左側セグメント１２４及び左側センサ１３０だけが基板１８０に接続されているように示した。基板１８０は、たとえば、セグメントとセンサとの間でデータを送るプリント回路基板である。
【００４２】
撮像装置１００は、さらに、光検出器１２０，１４７とページ２００の表面２１６との間に位置決めされたレンズ３００を含むことができる。レンズ３００は、表面２１６上の像を従来の方式で光検出器１２０，１４７上に集束する。レンズ３００は、左側部分３０６、右側部分３０８、上側部分３１０及び下側部分３１２を有する。レンズ３００は、上側部分３１０と下側部分３１２との間に延びる高さ３１６を有する。レンズ３００は、また、左側部分３０６と右側部分３０８との間に延びる幅３１８を有する。高さ３１６は、たとえば約８．４３ミリメートルであり、幅３１８は、たとえば約３．０ミリメートルである。レンズ３００は、正倍率１を有することができる。レンズ３００は、たとえば、ＮＳＧ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｉｎｃ．から市販されＳＥＬＦＯＣの商標で販売されている屈折率分布型レンズ・アレイである。
【００４３】
表面２１６からレンズ３００を介して光検出器１２０，１４７まで、光経路３３８が延びている。光経路３３８は、本明細書において、左側部分３４０及び右側部分３４２によって境界が決められるように示される。左側部分３４０は、ページ２００の表面２１６の左側の点３３０からレンズ３００を通り左側センサ１３０上の光検出器１４７の最後の列１７２まで延びる。右側部分３４２は、表面２１６の右側の点３３２からレンズ３００を通り光検出器１４７の最初の列１７０までの延びる。左側部分３４０は、右側部分３４２と実質的に平行である。左側の点３３０と右側の点３３２とは、図３のセンサ１３０，１３２の高さ１６６と実質的に同じ距離３１８だけ離されている。後で詳細に説明するように、表面２１６の左位置決め部分２８６は、左側センサ１３０上の光検出器１４７によって撮像することができる。図示していない類似の光経路を、右側センサ１３２と関連付けることができる。
【００４４】
表面２１６の左側の点３３０と右側の点３３２との間の部分は、図２に示した左側位置決め部分２８６の一次元側面である。もう１つの光経路３４４は、表面２１６の走査線部分２８０からレンズ３００を通り光検出器１４７の走査列１４８及び光検出器１２０の線形アレイまで延びる。光経路３４４は、光経路３３８の構成要素でよい。後で詳しく説明するように、表面２１６の走査線部分２８０は、光検出器１４７の走査列１４８及び光検出器１２０の線形アレイによって撮像される。
【００４５】
図５は、セグメント１２２、センサ１３０，１３２、位置決めプロセッサ１５０及び撮像プロセッサ１５２の間の電気接続を示す。セグメント１２２は、データ・バス１５６によって撮像プロセッサ１５２に電気的に接続することができる。データ・バス１５６は、セグメント１２２から撮像プロセッサ１５２に画像データを送信する。データ・バス１５６は、図５では、例示のために、個々のデータ線であるように示した。しかしながら、画像データは、図５に示したようなデータ・バス又は個々のデータ線を介して送られることがあることを理解されたい。データ・バス１５６で送られる画像データは、たとえば、個々の光検出器１２０から受け取った光の強さをそれぞれ表す一連の２進数で表される。撮像プロセッサ１５２は、画像データを、従来の方式で受け取り、処理し、記憶する当技術分野で既知のプロセッサでよい。また、撮像プロセッサ１５２は、処理した画像データを使用して、走査する物体すなわち図１の表面２１６の像を複製することができる。
【００４６】
左側センサ１３０は、データ線１５７によって位置決めプロセッサ１５０に電気的に接続することができる。右側センサ１３２は、データ線１５９によって位置決めプロセッサ１５０に電気的に接続することができる。位置決めプロセッサ１５０は、データ線１５８によって撮像プロセッサ１５２に電気的に接続される。データ線１５７，１５９は、たとえば、センサ１３０，１３２によって生成された画像データを表す一連の２進数を、位置決めプロセッサ１５０に送ることができる。位置決めプロセッサ１５０は、センサ１３０，１３２から画像データを受け取り、処理し、記憶する。具体的には、位置決めプロセッサ１５０は、画像データを使用して、表面２１６に対する図１の撮像装置１００の位置、移動方向及び速度を決定することができる。位置決めプロセッサ１５０及び撮像プロセッサ１５２は、図５では別々の装置として示されている。しかしながら、位置決めプロセッサ１５０及び撮像プロセッサ１５２は、単一の処理装置に一体化されてもよい。
【００４７】
図３の撮像装置１００とその構成要素について説明したが、次に、光検出器１２０の線形アレイに一体化されたセンサ１３０，１３２を含む撮像装置１００の動作について説明する。撮像装置１００は、ここで、図２のページ２００の表面２１６の走査を例にして説明する。さらにを参照して説明する。図６は、撮像装置１００の動作を説明するフローチャートである。
【００４８】
図２を参照して、ｙ方向２４０及びｘ方向２５０を有する座標系を使用して、表面２１６に対する撮像装置１００の動きを説明する。ｙ方向２４０は、正のｙ方向２４２と負のｙ方向２４４とからなる。ｘ方向２５０は、正のｘ方向２５２と負のｘ方向２５４とからなる。本明細書で説明する例において、撮像装置１００を、文字２２０の上を正のｙ方向２４２に配置され、文字２２０を横切って負のｙ方向２４４に移動する。この１つの軸の方向の撮像装置１００の動きは、単なる例示にすぎない。しかしながら、撮像装置１００は、図１における経路２７０で示したような蛇行経路をたどり、また、たどる可能性が高い。
【００４９】
走査プロセスでは、まず、ユーザが撮像装置１００の下面部分１０２がページ２００の表面２１６と接するように撮像装置１００をページ２００上に配置する。撮像装置１００を表面２１６に対して移動させる前に、走査信号が図５に示すプロセッサ１５０，１５２に送られ、プロセッサ１５０，１５２が、セグメント１２２及びセンサ１３０，１３２から最初の画像データを受け取るように指示する。セグメント１２２は、図４に示す位置決め部分２８６，２８８以外の走査線２８０を表す画像データを生成する。センサ１３０，１３２は、位置決め部分２８６，２８８をそれぞれ表す画像データを生成する。
【００５０】
図５を参照すると、セグメント１２２によって生成された画像データは、データ・バス１５６によって撮像プロセッサ１５２に送られる。左側センサ１３０によって生成された画像データは、データ線１５７を介して位置決めプロセッサ１５０に送られ、右側センサ１３２によって生成された画像データは、データ線１５９を介して位置決めプロセッサ１５０に送られる。この時点で、撮像プロセッサ１５２は、左位置部分２８６と右位置部分２８８と交わる走査線２８０の部分以外、図２の表面２１６の走査線部分２８０を表す画像データを有する。位置決めプロセッサ１５０は、左位置部分２８６及び右位置部分２８８を表す画像データを有する。
【００５１】
初期撮像の次に、位置決めプロセッサ１５０は、図３に示すセンサ１３０，１３２上の走査列１４８によって生成された画像データを識別する。この画像データは、センサ１３０，１３２によって生成された図２に示す走査線２８０の部分を表す。位置決めプロセッサ１５０は、走査列１４８によって生成された画像データを複製し、この画像データをデータ線１５８を介して撮像プロセッサ１５２に送る。したがって、撮像プロセッサ１５２は、図２の表面２１６の完全な走査線部分２８０を表す画像データを有する。この初期撮像中に生成された画像データは、表面２１６に対する初期位置から生成されるように電気的に識別される。
【００５２】
初期撮像の次に、位置決めプロセッサ１５０は、画像データを分析し、図２に示す左位置部分２８６及び右位置部分２８８の独特の特徴を識別する。センサ１３０，１３２に対するこれらの独特の特徴の位置は、コンベンショナル・メモリ装置に記憶される。
【００５３】
図２を再び参照し、本明細書で示した例において、ユーザは、撮像装置１００を、ページ２００の表面２１６に沿って負のｙ方向２４４に文字２２０に向けて手動で移動する。走査信号が送られてから走査動作が終了するまで、センサ１３０，１３２は、左位置部分２８６と右位置部分２８８とをそれぞれ表す画像データを周期的に生成する。左位置センサ１３０によって生成された画像データは、データ線１５７を介して位置決めプロセッサ１５０に送られ、右位置センサ１３２によって生成された画像データは、データ線１５９を介して位置決めプロセッサ１５０に送られる。
【００５４】
位置決めプロセッサ１５０は、ページ２００の表面２１６の独特の特徴を識別する。位置決めプロセッサ１５０は、また、表面２１６の像の対比を行う表面２１６の微細な特徴の検出にも適合する。たとえば、位置決めプロセッサ１５０は、表面２１６の凹凸による影を検出する。そのような凹凸は、ページ２００を製造するために使用されるパルプやその他の材料によって生じることがある。撮像プロセッサ１５０は、センサ１３０，１３２に対する独特の特徴の位置を、コンベンショナル・メモリ装置に記憶する。
【００５５】
撮像装置１００を表面２１６に対して移動するとき、それに伴って、以前に識別したセンサ１３０，１３２に対する独特の特徴の位置が移動する。この移動を測定するために、位置決めプロセッサ１５０は、画像データを分析し、左位置決め部分２８６及び右位置決め部分２８８で以前に識別した独特の特徴を探す。そのような独特の特徴の位置は、センサ１３０，１３２に対して識別される。位置決めプロセッサ１５０は、画像データが、現在の独特の特徴の位置と、以前の独特の特徴の位置との差をとることによって前回センサ１３０，１３２によって生成されてからの期間の撮像装置１００の変位を決定する。
【００５６】
撮像装置１００を、以前の走査線部分２８０を表す画像データが生成された場所から所定の距離だけ移動したとき、表面２１６の現在の走査線部分２８０を表す画像データが生成される。図１、図２及び図３を参照すると、現在の走査線部分２８０を表す画像データが、光検出器１２０及びセンサ１３０，１３２上の走査列１４８によって、上記で説明したように生成される。位置決めプロセッサ１５０は、走査列１４８によって生成された画像データを識別し、その画像データの複製をデータ線１５８を介して撮像プロセッサ１５２に送る。撮像プロセッサ１５２は、走査列１４８によって生成された画像データを、光検出器１２０によって生成された画像データに電子的に挿入する。これにより、撮像プロセッサ１５２は、走査線部分２８０全体を表す画像データを得る。また、画像データは、表面２１６上の以前の画像データが生成された位置に対する現在の画像データが生成された位置によって電子的に識別される。
【００５７】
撮像プロセッサ１５０は、表面２１６の走査線部分の相対位置を識別することによって、その複数の走査線部分２８０を表す画像データを処理して、ページ２００の表面２１６の像を正確に複製することができる。撮像プロセッサ１５０は、たとえば、ステッチ・ソフトウェアなどの一般に知られているソフトウェアを使用して、複数の走査線部分２８０を表す画像データを互いに位置決めすることができる。そして、表面２８０の像を容易に複製することができる。
【００５８】
撮像装置１００の一つの実施形態を説明したが、以下に、撮像装置１００の他の実施形態を説明する。
【００５９】
図８は、単一の半導体４００上に配置された光検出器４１４の線形アレイ４１０の実施形態を示す。半導体４００は、アレイ４１０に一体化された左側位置決め部分４２０と右側位置決め部分４２２とを有している。光検出器４１４の線形アレイ４１０は、図３に示した光検出器１２０と実質的に同等の機能を有する。位置決め部分４２０，４２２は、図３に示したセンサ１３０，１３２と実質的に同等の機能を有する。位置決め部分４２０，４２２は、光検出器の連続する列を含み、それにより光検出器の２次元アレイを作成する。半導体４００は、位置決め部分４２０，４２２を除き、当技術分野で知られている電荷結合素子と実質的に同等である。線形アレイ４１０は、最初の光検出器４３０と最後の光検出器４３２とを有する。長さ４３４は、最初の光検出器４３０と最後の光検出器４３２との間に延びる。線形アレイ４１０は、たとえば、最初の光検出器４３０と最後の光検出器４３２との間に１４２８個の光検出器４１４を含む。さらにたとえば、光検出器４１４は、中心線と中心線とが約１０マイクロメートル離間され、長さ４３４は、約１５ミリメートルになる。
【００６０】
位置決め部分４２０，４２２は、光検出器の２次元アレイを含むことができる。光検出器の２次元アレイは、それぞれ、最初の列４４０、最後の列４４２、最初の行４４６及び最後の行４４８を有する。高さ４５０は、最初の列４４０と最後の列４４２との間に延びる。幅４５２は、最初の行４４６と最後の行４４８との間に延びる。それぞれの列及びそれぞれの行は、たとえば、３０個の光検出器を有する。したがって、高さ４５０と幅の４５２とは、約０．３ミリメートルでよい。図８に示した光検出器４１４及び位置決め部分４２０，４２２は、例示のために大幅に拡大されている。
【００６１】
以上説明したように、半導体４００は、高密度の光検出器４１４を有する。図４に示したスキャナ１００と異なり、半導体４００を使用するスキャナは、一般に、光検出器４１４の比較的短い線形アレイ４１０上に物体の像の比較的長い走査線部分を集束させるために、図示しない縮小光学要素を必要とする。縮小光学要素は、スキャナに一般的に使用され、たとえば、屈折率分布型レンズ・アレイではなくクック三重レンズ（Ｃｏｏｋｅ ｔｒｉｐｌｅｔ ｌｅｎｓ）を使って物体の像を縮小し、光検出器４１４の線形アレイ４１０上にその像を集束させることができる。
【００６２】
スキャナのさらに他の実施形態は、光検出器の多数の線形アレイを使用して画像データを生成する。そのようなタイプのスキャナは、一般に、赤、緑、及び青の光の原色を別々に撮像することによって物体のカラー画像を生成するために使用される。そのような用途において、位置決めセンサは、画像データを生成するために使用される３列の光検出器と位置合わせされた３列の光検出器とを有する。画像データの処理は、上記のように１列ではなく位置決めセンサ上の３列の光検出器を使用して画像データを生成すること以外、上記の説明と同じように実行される。
【００６３】
図３を参照すると、撮像装置１００のさらに他の実施形態は、光検出器１２０の線形アレイではなく位置センサ１３０，１３２の列１４６に、より高密度の光検出器１４７を使用する。本実施形態は、撮像装置１００が比較的滑らかな面で使用されているとき、あるいは位置情報がより重要な場合に有効である。より高密度の光検出器１４７は、撮像装置１００が、物体の表面のより細かい独特の特徴を検出することを可能にし、位置をより高い精度で決定できるようにする。
【００６４】
撮像装置１００は、光検出器１２０の線形アレイの両端に最初のセグメント１２４及び最後のセグメント１２６が配置されているように説明した。代替として、光検出器１２０の線形アレイの両端に、センサ１３０と１３２とを配置してもよい。上記のように、走査列１４８は、基準線ＢＢに沿って位置合わせされ、光検出器１２０の線形アレイの端部にセンサ１３０，１３２を配置すれば、画像データに影響を与えない。
【００６５】
図３のスキャナ１００と図８の半導体４００は、光検出器１２０，４１４がセンサ１３０，１３２，４２０，４２２を２分しているように示されている。しかしながら、光検出器１２０，４１４は、センサ１３０，１３２，４２０，４２２を２分していなくてもよいことを理解されたい。光検出器１２０，４１４は、事実上任意の場所でセンサ１３０，１３２，４２０，４２２と交わることができる。
【００６６】
本明細書では、光検出器の撮像アレイに一体化された位置センサが、スキャナ内で使用されているように説明した。しかしながら、光検出器の線形アレイに一体化される位置センサは、他の用途に使用することもできることを理解されたい。たとえば、位置センサは、複製する紙の位置を決定するためにファクシミリ装置に一般に使用される光検出器の線形アレイに一体化されてもよい。
【００６７】
本明細書では、本発明の例示的な現在の実施形態を説明したが、本発明の概念を様々な形で実施し利用することができ、特許請求の範囲は、従来技術によって制限された範囲を除くそのような変形を含むように解釈されるべきであることを理解されたい。
【００６８】
以下に、本発明の実施の形態を要約する。
【００６９】
１．第１の端部（１９０，４３０）と第２の端部（１９２，４３２）とを有し、第１の軸に沿って位置合わせされた光検出器要素（１２０，４１４）の線形アレイと、
光検出器要素（１４７）の２次元アレイを含む少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）と、
を有し、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）が、前記第１の端部（１９０，４３０）と前記第２の端部（１９２，４３２）との間で光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイに一体化された撮像装置（１００，４００）。
【００７０】
２．前記２次元アレイが、光検出器要素（１４７）の複数の連続する列（１４６）を有し、
光検出器要素（１４７）の前記複数の列（１４６）のうちの１つの列が、前記第１の軸に沿って位置合わせされた上記１に記載の撮像装置（１００，４００）。
【００７１】
３．前記光検出器要素（１４７）の少なくとも１つの２次元アレイが、少なくとも約１０の光検出器要素（１４７）をそれぞれ有する少なくとも約３０の列（１４６）を備える上記１に記載の撮像装置（１００，４００）。
【００７２】
４．光検出器要素（４１４）の前記線形アレイと前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（４２０，４２２）とが、単一の基板に取り付けられた上記１に記載の撮像装置（４００）。
【００７３】
５．光検出器要素（１２０）の前記線形アレイが、複数の光検出器セグメント（１２２）を有し、
前記光検出器セグメント（１２２）のそれぞれが、第１の端部（１６０）と第２の端部（１６２）とを有し、
前記光検出器要素（１２０）の線形アレイが、前記第１の端部（１６０）と前記第２の端部（１６２）との間の前記光検出器セグメント（１２２）のそれぞれの上に配置され、
前記光検出器セグメント（１２２）が、光検出器セグメント（１２２）の線形アレイと光検出器要素（１２０）の線形アレイとを構成するように端から端まで配置され、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２）が、光検出器セグメント（１２２）の前記線形アレイに一体化された上記１に記載の撮像装置（１００）。
【００７４】
６．光検出器要素（１２０，４１４）及び前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）と関連付けられたレンズ（３００）をさらに有する上記１に記載の撮像装置（１００，４００）。
【００７５】
７．第１の端部（１９０，４３０）と第２の端部（１９２，４３２）とを有する光検出器要素（１２０，４１４）の線形アレイ（４１０）と、
光検出器要素（１４７）の２次元アレイを含む少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）と、
を有し、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）が、前記第１の端部（１９０，４３０）と前記第２の端部（１９２，４３２）との間に配置され、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）が、前記第１の端部（１９０，４３０）と前記第２の端部（１９２，４３２）との両方から一定間隔で配置された撮像装置（１００，４００）。
【００７６】
８．光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイが、軸上で位置合わせされ、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）が、光検出器要素（１４７）の複数の列（１４６）を有し、
光検出器要素（１４７）の前記複数の列（１４６）のうちの１つの列（１４８）が、前記軸上で位置合わせされた上記７に記載の撮像装置（１００，４００）。
【００７７】
９．第１の軸に沿って位置合わせされ、第１の端部（１９０，４３０）と第２の端部（１９２，４３２）とを有する光検出器要素（１２０，４１４）の線形アレイを提供するステップと、
光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイに一体化され、光検出器要素（１４７）の複数の列（１４６）を有し、前記複数の列（１４６）のうちの１つの列が走査列（１４８）である少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）を提供するステップと、
光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイと前記物体（２００）とを相対的に移動させるステップと、
前記物体（２００）の像を、光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイ及び前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）上に集束させるステップと、
光検出器要素（１２０，４１４）の前記線形アレイと前記走査列（１４８）とによって、前記物体（２００）を表す第１の画像データを生成するステップと、前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）によって、前記物体（２００）を表す第２の画像データを生成するステップと、
前記第２の画像データに関して第１の解析を実行して、前記物体（２００）に対する前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント（１３０，１３２，４２０，４２２）の位置を決定するステップと、
を有する物体（２００）を撮像する撮像方法。
【００７８】
１０．前記走査列（１４８）が、前記第１の軸に沿って位置合わせされる上記９に記載の撮像方法。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、装置の長さ及び幅を最小にし、撮像している物体に対する位置を決定できる撮像装置を提供することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】紙の表面の蛇行経路をたどる手持ち式スキャナを示す説明図である。
【図２】図１に示す手持ち式スキャナを上部からみた断面図である。
【図３】図１に示す手持ち式走査装置の下面部分を示す断面図である。
【図４】図１に示す手持ち式走査装置の側面から見た断面図である。
【図５】セグメント、センサ、位置決めプロセッサ１５０及び撮像プロセッサ１５２間の電気的接続を示すブロック図である。
【図６】図１に示す手持ち式走査装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す手持ち式走査装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】単一の基板に一体化された光検出器の線形アレイ及び位置センサの概略図である。
【符号の説明】
１００，４００ 撮像装置
１２０，４１４ 光検出器要素
１３０，１３２，４２０，４２２ ２次元光検出器セグメント
１４６ 列
１４７ 光検出器要素
１６０ 第１の端部
１６２ 第２の端部
１９０，４３０ 第１の端部
１９２，４３２ 第２の端部
Claims (10)
- 第１の端部と第２の端部とを有するとともに第１の軸に沿って位置合わせされた光検出器要素の線形アレイと、
光検出器要素の２次元アレイを含む少なくとも１つの２次元光検出器セグメントと
を有し、
前記２次元光検出器セグメントの少なくとも１つの配設範囲が、前記光検出器要素の前記線形アレイの配設範囲を跨ぐように、前記２次元光検出器セグメントの少なくとも１つが前記第１の端部と前記第２の端部との間で光検出器要素の前記線形アレイに一体化されたことを特徴とする撮像装置。 - 前記２次元アレイが光検出器要素の複数の連続する列を有し、
光検出器要素の前記複数の列のうちの１つの列が前記第１の軸に沿って位置合わせされた
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 前記光検出器要素の少なくとも１つの２次元アレイが、少なくともほぼ１０の光検出器要素をそれぞれ有する少なくともほぼ３０の列を備えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 光検出器要素の前記線形アレイと前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメントとが単一の基板に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 光検出器要素の前記線形アレイが複数の光検出器セグメントを有し、
前記光検出器セグメントのそれぞれが第１のセグメント端部と第２のセグメント端部とを有し、
前記光検出器要素の線形アレイが前記第１のセグメント端部と前記第２のセグメント端部との間の前記光検出器セグメントのそれぞれの上に配置され、
前記光検出器セグメントが光検出器セグメントの線形アレイと光検出器要素の線形アレイとを構成するように端から端まで配置され、
前記２次元光検出器セグメントの少なくとも１つの配設範囲が、前記光検出器セグメントの前記線形アレイの配設範囲を跨ぐように、前記２次元光検出器セグメントの少なくとも１つが光検出器セグメントの前記線形アレイに一体化された
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 光検出器要素及び前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメントと関連付けられたレンズを有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 第１の端部と第２の端部とを有する光検出器要素の線形アレイと、
光検出器要素の２次元アレイを含む少なくとも１つの２次元光検出器セグメントと
を有し、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメントが、前記第１の端部と前記第２の端部との間で、前記光検出器セグメントの前記線形アレイの配設範囲を跨ぐように、前記第１の端部と前記第２の端部との両方から間隔をおいて配置されたことを特徴とする撮像装置。 - 光検出器要素の前記線形アレイが軸上で位置合わせされ、
前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメントが光検出器要素の複数の列を有し、
光検出器要素の前記複数の列のうちの１つの列が前記軸上で位置合わせされたことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。 - 以下の(a)から(g)のステップを設けたことを特徴とする物体を撮像する撮像方法：
(a) 第１の軸に沿って位置合わせされ、第１の端部と第２の端部とを有する光検出器要素の線形アレイを提供する；
(b) 光検出器要素の前記線形アレイに一体化され、光検出器要素の複数の列を有し、前記複数の列のうちの１つの列が走査列である少なくとも１つの２次元光検出器セグメントを提供する；
(c) 光検出器要素の前記線形アレイと前記物体とを相対的に移動させる；
(d) 前記物体の像を光検出器要素の前記線形アレイ及び前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメント上に集束させる；
(e) 光検出器要素の前記線形アレイと前記走査列とによって前記物体を表す第１の画像データを生成する；
(f) 前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメントによって前記物体を表す第２の画像データを生成する；
(g) 前記第２の画像データに関して第１の解析を実行して、前記物体に対する前記少なくとも１つの２次元光検出器セグメントの位置を決定する。 - 前記走査列が前記第１の軸に沿って位置合わせされることを特徴とする請求項９記載の撮像方法。
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