JP3647981B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、読取装置で読み取ったビットマップ形式の画像データの位置誤差を補正する画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像読取装置として例えば日本機械学会第７１期通常総会講演会講演論文集（ＩＶ）で発表された「高精細画像入力装置の開発」（従来例１）が知られている。ここでは、副走査方向に並べて配置された等ピッチラインのテストチャートを読み取った画像、すなわち、副走査方向のライン間隔で離散化された画像データに対して補間演算を行い、演算された結果から、等ピッチラインの黒線、白線の中心位置を求め、テストチャートの基準ピッチとの差を読み取ることで、装置の振動などに起因する画像データの読み取り位置誤差を検出するようになっている。
【０００３】
他の従来例として特開平６−２９７７５８号公報「走査線ピッチ計測方法」（従来例２）がある。この公知例は、等ピッチパターンのデータを書き込んだハードコピーのパターンを読み取ってハードコピー装置の書き込みの走査線のピッチむらを計測するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例１では、等ピッチラインのパターンのエッジと読み取りのサンプリングのタイミングとの位置関係との相違により同じ形状のパターンを読み取って得られるデータがそれぞれ異なってしまうモアレという現象がある。読み取ったデータはこのモアレによって必ずしもパターンのエッジの位置と対応しないので、位置誤差の測定精度を劣化させる。モアレの影響は、等ピッチラインパターンを精細にして読み取り装置の分解能に近づけると非常に顕著になり、条件によっては位置誤差の測定ができなくなるほどになる。したがってこの方式では、読み取り装置の分解能に近い、あるいはそれ以下の位置誤差を高精度で測定することはできない。
【０００５】
また、等ピッチラインのパターンを使うので、モアレの影響を無視しても、高い周波数成分の位置誤差を測定するためにパターンのピッチを精細にすると、結像光学系のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒａｔｉｏ）の限界によって得られた画像の濃淡の信号の差が小さくなり、測定精度が劣化せざるを得ない。
【０００６】
さらに、パターンの精細化では、測定の周波数帯域を高い方向に広げ、精度を上げることができないのでサンプリングしたデータを補間する処理を行っている。より良い補間を行うには、より多くの周辺データを使ったり、複雑な演算処理が必要になり、処理時間が長くなる。さらに補間はあくまでも補間であり、真のデータとのずれが生じることは避けられず、測定精度を劣化させる要因になる。また、光電変換装置の中の特定の１つの受光素子が副走査方向に走査することによって得られる画像データを使用しているので、受光素子そのものが持つノイズが測定そのものの精度に影響を与えて、精度を劣化させる。
【０００７】
従来例２では、計測時には光電変換装置でパターンを読み込んだデータを使うので、計測に当たってはハードコピーの読み取り時の走査むらはないという条件で読み取ってハードコピーのピッチむらを計測している。その他、特に説明しないが、前述の従来例１と同様のモアレの問題を有する。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、位置誤差を測定するための走査方向に対して一定の傾きを持つ複数本の線から形成されるパターンを画像読取装置に設置する際に生じる幾らかの位置ずれを測定結果から算出して位置ずれ分を差し引いて位置誤差を求めることができる画像読取装置を提供することにある。
【０００９】
第２の目的は、位置誤差を測定するための走査方向に対して一定の傾きを持つ複数本の線と走査方向に対して平行な直線から形成されるパターンを、画像読取装置に設置する際に生じる幾らかの位置ずれを直線部分のパターンの位置誤差により検知して位置ずれ分を差し引いて位置誤差を求めることができる画像読取装置を提供することにある。
【００１０】
第３の目的は、パターンを設置した際の位置ずれを近似式で近似して位置誤差を求めることができる画像読取装置を提供することにある。
【００１１】
第４の目的は、パターンを設置した際の位置ずれを記憶手段に記憶して、当該記憶手段によって記憶されている位置ずれを差し引いて位置誤差を求めることができる画像読取装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するため、第１の手段は、画像を一定の時間間隔で線順次に走査して読み取る画像読取装置において、原稿読取領域外に設置された走査方向に対して一定の傾きをもつ複数本の線から形成されるパターンと、前記パターンを読み取ったビットマップ画像に対してｍ×ｎ画素のウィンドウを設定し、当該ウインドウ内に位置する前記各パターンを含む画素の濃度分布の重心となる位置を検出し、前記ウィンドウを予め設定された整数画素分主走査方向及び副走査方向に移動させ、前記ウィンドウが設定されるごとに、当該設定された領域における前記パターンの前記重心位置を演算し、前記ウィンドウの移動前後における前記パターンの前記重心位置の変化を演算することによって画素の位置誤差を測定する手段と、前記測定する手段によって測定した画素の位置誤差の値により、前記パターンを設置した際の前記パターンの位置ずれを算出し、前記画素の位置誤差の値を補正する手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第２の目的を達成するため、第２の手段は、第１の手段におけるパターンがさらに走査方向に対して平行な直線を含み、前記位置誤差の値を補正する手段は、前記直線部分の位置誤差の値により前記パターンを設置した際の位置ずれを算出することを特徴としている。
【００１４】
第３の目的を達成するため、第３の手段は、第１の手段におけるパターンの主走査方向に対する位置ずれを検知する手段をさらに備え、前記位置誤差の値を補正する手段は、前記パターンの傾きを近似式によって近似し、当該近似式によって求められた計算結果に基づいて位置誤差を補正することを特徴としている。
【００１５】
第４の目的を達成するため、第４の手段は、第１の手段における位置誤差の値を補正する手段が、前記パターンの主走査方向の位置ずれを検知する手段と、当該検知する手段によって検知した位置ずれを記憶する手段とを含み、当該記憶する手段によって出力される位置ずれのデータによって位置誤差の値を補正することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
１．測定原理
図１は、本出願の測定原理を典型的な場合を前提にして説明するための図である。図の主走査と書いた矢印１０１は線順次で画像を読み取る装置が同時に読み取る１ラインの画像の画素の並びと、この並列のデータを直線のデータに変換したときの時間軸上の順序を示す。図の副走査と書いた矢印１０２は主走査の１列が読み取る範囲を順次移動させながら読み取って行く方向を示している。移動する手段としては、原稿の画像を光電変換素子に投影するミラー、照明ランプなどを機械的に移動させるもの、原稿を移動させるもの、光電変換素子とその結像光学系を一体にして移動させるものなどがある。ここではこの主走査方向と副走査方向に平行な線で囲まれたそれぞれの４角形を画素ということにする。画素によって構成される平面は、原稿の画像を電気信号に変換されたデータが原稿の画像の写像がそのまま並んでいるというイメージでとらえることができ、ビットマップということもある。読み取り装置からリアルタイムで出力されるときには、主走査、副走査の方向が時間的な順序を示すが、出力されたデータを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も可能であり、主走査、副走査、時間の順序にとらわれない扱いも可能になる。
【００１８】
図１は主走査と副走査の画素サイズが等しい場合で、副走査方向の走査速度が変動するときと、一定速度で４５°の斜線を読み取るときに光電変換装置に投影されるが、像を全く劣化のないかたちでビットマップに対応させて示したものである。すなわち、ａは副走査方向の読み取りの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で、ビットマップにも４５°の像ができる。ｂは速度が変動するときの像で、速度に応じて傾きが異なってくる。
【００１９】
つまり、Ａ−Ｂは副走査方向の走査速度が０のときで、副走査方向の読み取りのタイミングを制御するクロックにより副走査方向のビットマップのアドレスが進んでも原稿を読み取っている位置が変わらないため、副走査方向に平行な線になってしまう。
【００２０】
Ｂ−Ｃは副走査方向の走査速度が所定の速度の１／２のときで、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んでいることになり、画像の副走査方向の線との角度はｔａｎθ＝０．５から、約２６．５７°である。
【００２１】
Ｃ−Ｄは所定の速度で走査しているときで、傾きは４５°である。同様にＤ−以降は走査速度が１．５倍の場合で、その角度は約５６．３１°である。つまり、走査速度によって像の傾きが異なること、言い換えれば斜線の主走査方向への移動量が、副走査方向の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移動速度のムラ、ミラー、レンズ、光電変換装置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計測する。
【００２２】
以上、正方形の画素を持ち、４５°の線を使用した場合で説明したが、画素が正方形でなく、例えば、主走査の分解能４００ｄｐｉ、副走査の分解能６００ｄｐｉといった読み取り装置の画像データに適用することもでき、４５°以外の斜線を用いても同様に、斜線の画像の主走査方向への移動量が副走査方向の読み取り方向の速度に依存するという関係は成立するので、画素の位置誤差を計測することができる。
【００２３】
２．システム構成
図２は、本実施形態に係る位置誤差測定装置のシステム構成の一例を示すブロック図で、画像読取装置への付加機能として組み込み、リアルタイムでその位置誤差を測定するものである。このシステムは光電変換部１、Ａ／Ｄ変換部２、シェーディング補正部３、斜線判別部４、位置誤差測定部５、制御部６および記憶部（装置）７から基本的に構成されている。
【００２４】
光電変換部（装置）１は、例えばラインＣＣＤからなり、ＣＣＤの受光部に結像された画像の原稿と測定用パターン３０の画像が電気信号に変換される。電気信号に変換された画像はＡ／Ｄ変換器２でデジタルの多値の画像データに変換される。変換されたデータはシェーディング補正部３で照明の不均一さ、レンズ周辺光量の低下、光電変換装置の画素間の感度の違いなどを補正するシェーディング補正を行う。シェーディング補正には光電変換部１が読み取った基準濃度板２９のデータが使用される。シェーディング補正された画像データは斜線判別部４に入力され、画像データの斜線パターン部分を判別し、その判別結果を制御部６に出力する。また、画像データは位置誤差測定部（回路）５に入力され、後述の方法によって副走査方向の読み取りラインごとにライン間の位置誤差を測定し、測定結果の誤差信号８を出力する。同時に読み取り装置として画像データをビデオ信号９として出力する。それぞれの機能ブロックは制御部６によってタイミングの制御、動作条件の設定などが行われ、相互に関連して動作する。記憶装置７には測定用パターン３０の位置ずれデータが記憶される。なお、符号１０は制御部６との間で送受信されるビデオ制御信号である。
【００２５】
３．斜線パターン判別処理
次に、斜線判別部４における斜線パターン判別処理について説明する。図３は図１と同様にビットマップに斜線が有る場合を示し、図４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Ｙｍとしている。また、図５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ィンドウを示し、図５（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ主走査方向に１画素ずつシフトしたウィンドウを示している。
【００２６】
ここで、図５（ａ）に示すウィンドウ（Ｘ２〜Ｘ４、Ｙ１〜３）内の中心画素の挟む対角方向、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、

となる。
【００２７】
同様に、図５（ｂ）〜（ｅ）について求めると、

となる。
【００２８】
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＝１０
Ｒｂ＝２２２−７＝２１５
Ｒｃ＝６６７−９＝６５８
Ｒｄ＝７５０−３３＝７１７
Ｒｅ＝７５１−４５４＝２９７
となる。
【００２９】
この差Ｒの値が大きい場合に３×３画素のウィ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５（ｃ），（ｄ）に示すウィ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。
【００３０】
次に、図６を参照して他の斜線パターン判別処理を説明する。図６（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ図９（ａ）〜（ｅ）に示すウィンドウ内の各値を閾値＝１２８で２値化した場合を示し、同様に各ウィンドウ内の中心画素を含む左上斜め方向の３つの画素値の和Ｐａ〜Ｐｅと右下斜め方向の３つの画素値の和Ｑａ〜Ｑｅを計算すると、

となる。
【００３１】
次に、中心画素と右下斜め方向３画素（中心画素を含む）の差Ｒａ〜Ｒｅを求めると、
Ｒａ＝０−０＝０
Ｒｂ＝１−０＝１
Ｒｃ＝３−０＝３
Ｒｄ＝３−０＝３
Ｒｅ＝３−２＝１
となる。
【００３２】
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画素のウィ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６（ｃ）, （ｄ）に示すウィンドウ
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。
【００３３】
図７（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６に示すように２値化し、その２値化データと図６（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５（ｃ）と図６（ｂ）、及び図５（ｄ）と図６（ａ）が合致しており、このウィンドウ内に斜線パターンがあると判断される。
【００３４】
なお、上記実施形態では、ウィンドウの大きさを３×３としたが、もちろんウィ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、一般にウィンドウサイズが大きい程、判別制度は上がるが、その分処理時間が長くなり、また回路規模も大きくなる。
【００３５】
４．位置誤差の測定処理
次に、位置誤差測定部における位置誤差の測定処理について説明する。図８は図１に示すビットマップにおける複数個の斜線（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のサイズのウィンドウＷを示している。先ず、ウィンドウ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に対するＷ1 →Ｗ2 →Ｗ3 のようにウィンドウ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の最後のウィンドウＷn に到達すると、ウィンドウＷを主走査方向のみに移動させて次の斜線Ｋ３のウィンドウＷn+1 に移動させる。
【００３６】
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、図のようにウィンドウ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。
【００３７】
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、ウィンドウの画素の数が多い程、Ｓ／Ｎ比が高くなる。ウィンドウの形状は、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、副査方向のサイズは１ラインでも測定可能である。
【００３８】
５．重心の測定処理
次に、重心の測定処理は、図９のフローチャートに示す手順で行われる。
【００３９】
この処理は、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のウィ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）。
【００４０】
次に位置誤差測定部１０５により斜線判別用の３×３のウィ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のウィ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、このシフト量はウィンドウの大きさ、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のウィンドウＷ1 を設定し、そのウィンドウＷ1 内の重心を求める（ステップＳ５）。このとき、ウィンドウ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、斜線の部分がウィンドウＷ1 の中心付近になるようにウィンドウＷ1 を設定してもよい。
【００４１】
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ィンドウ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、この実施形態では、ウィンドウ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。
【００４２】
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ィンドウＷn に達した場合には次の斜線のウィンドウＷn+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、ウィ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ィンドウＷn+1 、Ｗn+2 、Ｗn+3 〜のように移動させて位置誤差を測定する。
【００４３】
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、読取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。
【００４４】
更に、幅が広いパターンを用いた場合、幅に応じてウィ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、本実施形態では副走査方向の読み取りタイミングと斜線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。
【００４５】
６．ウィンドウデータと重心の計算
次に、ウィンドウのデータと重心の計算について詳細に説明する。
【００４６】
図１０はウインドウのデータと、斜線のパターンの関係を示すものである。ウインドウの各画素には斜線のパターンを読み取って得られる画像データの値が記入されている。画像データの値は８ビットのデジタルデータで、１０進法で表すと０〜２５５の値を取ることができる。図の値は画像のデータを１０進法で表記した値である。
【００４７】
主走査方向の重心を計算するには、各列ごとにデータの和を求める。これを右側からＸ0,Ｘ1,・・・Ｘ9 とすると、それぞれ１４、３７、１５０、３４５、５６２、４２７、２０２、５０、１８である。各画素の主走査方向の中心の座標を右から順に０〜１０とし、重心の主走査方向の位置をｍとすると、ｍの周りのモーメントは０となるので、
Ｘ0 （ｍ−０）＋Ｘ1 （ｍ−１）＋・・・Ｘ9 （ｍ−１０）＝０
が成り立ち、数値を入れて計算すると、
ｍ＝４．３６２
が得られる。
【００４８】
重心を求めるのは、補間などの前処理を必要とせず、演算の簡素化、高速化に有用である。画像の位置を求めるのは、各列ごと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の存在する位置を求める方法を使うこともできる。
【００４９】
７．チャートの重心の計算
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１１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、違う線にウィ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１１に示す斜線Ｋ２のウィンドウＷn の重心の値Ｒn が４．６５となり、次の斜線Ｋ３に移動した場合のウィンドウＷn+1 の重心の値Ｒn+1 が４．３８、ウィンドウＷn+2 の重心の値Ｒn+2 が４．４０、ウィンドウＷn+3 の重心の値Ｒn+3 が４．４１となった場合、ウィンドウが移動したラインにおける重心の差ΔＲを計算すると、
ΔＲ＝Ｒn −Ｒn+1 ＝４．６５−４．３８＝０．２７
となる。
【００５０】
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、ウィンドウＷn+2 の重心の値Ｒn+2 、ウィンドウＷn+3 の重心の値Ｒn+3 は、
Ｒn+2 ＝Ｒn+2 ＋ΔＲ＝４．４０＋０．２７＝４．６７
Ｒn+3 ＝Ｒn+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な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。ただし、斜線Ｋ２のウィンドウＷn から斜線Ｋ３のウィンドウＷn+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。
【００５１】
図１１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、ウィ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。
【００５２】
８．装置の概略構成
図１２は、本実施形態に係る画像読取装置の概略構成を説明するための断面図である。同図において、筐体２８の上面に、読み取るための原稿を載せるコンタクトガラス２１が設けられ、当該コンタクトガラス２１は筐体２８に支えられた状態になっている。コンタクトガラス２１の上面に画像を下にして置かれた原稿は、照明光源２２によって照明され、原稿の反射光は第１ミラー２３、第２ミラー２４、第３ミラー２５および結像レンズ２６によって光電変換装置２７上の光電変換素子の受光面に投影され、原稿の画像は電気信号に変換される。電気信号に変換されたデータは所定の処理をした後、出力される。
【００５３】
照明光源２２と第１ミラー２３は、図示しない第１キャリッジに取り付けられており、同じく図示しない駆動装置によって原稿を線順次に読み取るため、原稿面との距離を一定に保った状態で移動する。第２ミラー２４と第３ミラー２５は、図示しない第２キャリッジに取り付けられ、第１キャリッジの１／２の速度で第１キャリッジと同様に移動する。このような構成で原稿を走査することによってコンタクトガラス２１上の所定の範囲の画像を線順次で読み取る。
【００５４】
図１３は、図１２に示した画像読取装置の平面図で、コンタクトガラス２１、筐体２８、シェーディング補正の基準データを光電変換部に与えるための基準濃度板２９、および読み取った画像データの画素の位置誤差を測定するために設けられた測定用パターン３０の配置の状態を示している。ここで、基準濃度板２９および測定用パターン３０が鎖線で示してあるのは、光電変換装置で読み取れるように読取装置の外面には出ていないことを示すためである。特に測定用パターン３０は画像データとともに光電変換装置で読み込むので原稿と同様に光電変換素子の受光面に結像する必要があり、コンタクトガラス２１の原稿が置かれる面に設けられている。
【００５５】
図１４は図１２において２点鎖線の円ＣＬで囲んだ部分の詳細を示す図である。基準濃度板２９は測定用パターン３０を読み取る光電変換素子の画素に対してもシェーディング補正が行えるようにするため、測定用パターン３０が配置されている領域まで延ばしてある。
【００５６】
図１５は測定用のパターン３０の一部を拡大した平面図であり、このパターン３０は黒の斜線Ｌと背景の白で構成している。このパターン３０については、後述の測定原理の項で別途説明する。なお、この実施形態では、測定用のパターン３０を画像外の図２に示す位置に設置し、画像と同時に読み取って測定する。
【００５７】
図１６は前記図１５の測定用パターンとコンタクトガラス部分の拡大図である。同図において測定用パターン３０は走査方向に対して平行であることが望ましいが、この図では、測定用パターン３０の材質あるいは組み付け時のバラツキなどによって位置がずれてしまった場合を示す。この実施形態では、このような位置ずれを考慮して位置誤差を求めるものである。図１７は図１５で示した測定用パターン３０に走査方向に平行な直線６７を付加したもので、この直線の位置誤差を測定することによって測定用パターンの位置ずれを検知する。
【００５８】
９．測定用パターンの位置ずれの補正
図１８に位置誤差測定回路の誤差信号の出力結果を示す。横軸は線順次で読み取る副走査方向ラインの位置を示す。縦軸はその副走査方向の位置の時点での位置誤差を示す。図１６に示すように測定用パターン３０の位置がずれてしまうと、図１９に示すように位置誤差の測定結果にも、点線７０に沿って傾斜するというような位置ずれに応じた影響がでる。ここで、測定用パターン３０の材質がある程度硬度のあるものの場合、測定用パターン３０の位置ずれは走査方向に対してある傾きをもってずれることになる。この場合に位置誤差の測定結果の線型近似値を求めると、
ｙ＝ａｘ＋ｂ ・・・（２）
となる。
【００５９】
ここで、副走査方向のある点Ｘ1 の真の位置誤差をＲ、位置誤差の測定結果をＹ1 とすると、
Ｒ＝Ｙ1 −Ｙ2
Ｙ2 ＝ａＸ1 ＋ｂ
として求めることができる。このようにすることによって測定用パターン３０の位置ずれ分を差し引いても、正確な位置誤差を求めることができる。また、測定用パターン３０の材質がシート状の柔らかいものの場合には、そのずれは曲線を示すことも考えられる。この場合は、２次曲線あるいは３次曲線などで近似すれば、同一の方法で正確な位置誤差を求めることができる。
【００６０】
しかし、上記方法では、測定結果を近似式で近似しているため多少の誤差が生じてしまう。そこで測定用パターン３０に図１７に示すように直線４０を加え、この直線４０部分の位置誤差を求めてやればよい。この測定結果を図２０に示す。測定用パターン３０の材質がある程度硬度をもっている場合は、前述のように走査方向にある傾きを持った直線５１になる。また、測定用パターンがシート状の柔らかい材質の場合には、パターンを設置した際に湾曲してしまう場合がある。その場合、測定結果は曲線５２のように求められる。この測定結果をもとに、前述した方法で位置誤差の測定結果との差を求めることにより、真の位置誤差を求めることができる。
【００６１】
実際に位置誤差を測定する際には、位置誤差測定回路４で求めた位置誤差測定結果と、前述したように位置誤差の測定結果からの近似式、あるいは図２０に示すような直線の位置誤差の測定結果から求めた近似式をあらかじめ制御部５に組み込んでおき、制御部５で近似式から位置ずれデータを算出し、位置誤差の測定結果の差を計算することによりその結果を位置誤差信号６として出力する。この近似式を求めるには、図示しない外部のコンピュータを用いてもよいし、制御部５で求めてもよい。
【００６２】
また、他の例として、図１９に示すような前記式（２）の近似式をデータとして記憶装置７に記憶しておき、あるいは図２０に示すような直線７１の位置誤差の測定結果を記憶しておき、制御部５で記憶装置７に記憶されている位置ずれデータと、位置誤差の測定結果の差分を算出し、その結果を位置誤差信号として出力するようにすることもできる。
【００６３】
なお、上記位置ずれの測定を行う場合は、画像読取装置の出荷時に測定する場合、市場でサービスマンが行う場合、電源を投入したときに自動的にプリスキャンして測定する場合などが考えられる。
【００６４】
【発明の効果】
これまでの説明で明らかなように、前述のように構成された本発明によれば、以下のような効果を奏する。
【００６５】
請求項１記載の発明によれば、厳密なパターンの位置決め機構やパターンの精度を必要とすることなく、副走査方向の画素の位置誤差を高精度に測定することができる。
【００６６】
請求項２記載の発明によれば、厳密なパターンの位置決め機構やパターンの精度を必要とすることなく、副走査方向の画素の位置誤差を請求項１記載の発明よりもさらに高精度に測定することができる。
【００６７】
請求項３記載の発明によれば、パターンを設置した際の位置ずれを近似式で近似して位置誤差を求めることができる。
【００６８】
請求項４記載の発明によれば、パターンの位置ずれを正確に、また、高速に読み出すことができ、副走査方向の画素の位置誤差を高精度で測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における測定原理を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態におけるシステム構成を示すブロック図である。
【図３】ビットマップに斜線の画像データがある場合の状態を示す説明図である。
【図４】図３の場合おける斜線の画像データの読取値を示す説明図である。
【図５】ビットマップで複数の斜線を使って位置誤差を測定する場合の斜線パターン検知用ウィンドウを示す説明図である。
【図６】図５のウィンドウの各値をあらかじめ設定した閾値で２値化した状態を示す説明図である。
【図７】斜線パターン検出用のマッチングパターンを示す説明図である。
【図８】図１のビットマップにおける複数個の斜線と、この斜線を用いて位置誤差を測定する方法を示す説明図である。
【図９】重心の測定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】ウィンドウのデータと斜線のパターンとの関係を示す説明図である。
【図１１】斜線の配置関係を示す説明図である。
【図１２】本実施形態おける画像読取装置の概略構成図である。
【図１３】図１２の平面図である。
【図１４】図１２において２点鎖線の円ＣＬで囲んだ部分の詳細を示す図である。
【図１５】測定用のパターンの一部を拡大した平面図である。
【図１６】図１５の測定用パターンとコンタクトガラス部分の拡大図である。
【図１７】図１５で示した測定用パターンに走査方向に平行な直線を付加したパターンを示す平面図である。
【図１８】本実施形態における位置誤差測定部の誤差信号の出力結果を示す図である。
【図１９】本実施形態において近似式を利用して補正するときの位置誤差と副走査方向位置との関係を示す図である。
【図２０】本実施形態において位置誤差を記憶しておいて補正するときの位置誤差と副走査方向位置との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 光電変換部
２ Ａ／Ｄ変換部（回路）
３ シェーディング補正部（回路）
４ 斜線判別部（回路）
５ 位置誤差測定部（回路）
６ 制御部
７ 記憶装置（部）
８ 誤差信号
９ ビデオ信号
１０ ビデオ制御信号
２１ コンタクトガラス
３０ 斜線パターン
４０，５０，５１ 直線

Claims (4)

1. 画像を一定の時間間隔で線順次に走査して読み取る画像読取装置において、
   原稿読取領域外に設置された走査方向に対して一定の傾きをもつ複数本の線から形成されるパターンと、
   前記パターンを読み取ったビットマップ画像に対してｍ×ｎ画素のウィンドウを設定し、当該ウインドウ内に位置する前記各パターンを含む画素の濃度分布の重心となる位置を検出し、前記ウィンドウを予め設定された整数画素分主走査方向及び副走査方向に移動させ、前記ウィンドウが設定されるごとに、当該設定された領域における前記パターンの前記重心位置を演算し、前記ウィンドウの移動前後における前記パターンの前記重心位置の変化を演算することによって画素の位置誤差を測定する手段と、
   前記測定する手段によって測定した画素の位置誤差の値により、前記パターンを設置した際の前記パターンの位置ずれを算出し、前記画素の位置誤差の値を補正する手段と、
   を備えていることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記パターンがさらに走査方向に対して平行な直線を含み、前記位置誤差の値を補正する手段は、前記直線部分の位置誤差の値により前記パターンを設置した際の位置ずれを算出することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記パターンの主走査方向に対する位置ずれを検知する手段をさらに備え、前記位置誤差の値を補正する手段は、前記パターンの傾きを近似式によって近似し、当該近似式によって求められた計算結果に基づいて位置誤差を補正することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
4. 前記位置誤差の値を補正する手段が、前記パターンの主走査方向の位置ずれを検知する手段と、当該検知する手段によって検知した位置ずれを記憶する手段とを含み、当該記憶する手段によって出力される位置ずれのデータによって位置誤差の値を補正することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。

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