JP5171486B2 - Object movement detection method and printer - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理によって物体の移動を検出する技術、および同技術を採用したプリンタの技術分野に関する。 The present invention relates to a technique for detecting movement of an object by image processing, and a technical field of a printer that employs the technique.
プリント用紙等のメディアを搬送しながらプリントを行なう際に、搬送量に誤差があると、中間調画像の濃度ムラが生じたり、倍率誤差が生じたりして、得られるプリント画像の品質が劣化する。そのため、高精度な部品を採用し精密な搬送機構を搭載しているが、プリント品質に対する要求は厳しくさらなる精度が望まれている。一方ではコストに対する要求も厳しく、高精度化と低コスト化の両立が求められている。 When printing while transporting media such as print paper, if there is an error in the transport amount, density unevenness of the halftone image or magnification error will occur, and the quality of the obtained print image will deteriorate. . For this reason, high-precision parts are used and a precise transport mechanism is installed, but the demand for print quality is severe and further accuracy is desired. On the other hand, the demand for cost is strict, and both high accuracy and low cost are required.
これを対処するため、メディアの移動を高精度に検出して、フィードバック制御により安定した搬送を実現するために、メディアの一部領域を撮像して、画像処理によって搬送されるメディアの移動を検出する試みがなされている。 To cope with this, the movement of the media is detected with high accuracy, and in order to realize stable conveyance by feedback control, a part of the media is imaged and the movement of the media conveyed by image processing is detected. Attempts have been made.
特許文献1や特許文献2は、このメディアの移動検出についての手法を開示する。ここに開示される装置は、撮像センサを用いて、プラテン上でのメディアの微細な表面パターンを、搬送中に連続して撮像する。そして、得られた画像同士をパターンマッチングの手法で比較して、メディアの移動情報(移動量、移動速度、移動方向など)を検出するものである。(特許文献1、特許文献2参照)
ところが、使用するメディアによっては、プラテンで規定される本来の搬送経路に対して、搬送されるメディアが僅かに浮き上がってしまう(以降、「メディアの浮き上がり」と言う)可能性がある。この現象が起きると、上記のような撮像によってメディアの移動を検出する装置では、撮像センサとメディアとの間隔が変化することになる。すると、結像倍率が変化して、撮像で得られるメディアの表面パターンの画像サイズ(倍率)が変化してしまう。画像が本来よりも大きいあるいは小さいものであると、搬送前後での表面パターンの位置が本来とは異なったものとなり、搬送量検出の精度劣化の要因となる。これは、検出精度の向上を追求する上での解決すべき課題である。 However, depending on the media to be used, there is a possibility that the transported medium slightly floats (hereinafter referred to as “medium lift”) with respect to the original transport path defined by the platen. When this phenomenon occurs, in the apparatus that detects the movement of the media by the above-described imaging, the interval between the imaging sensor and the media changes. Then, the imaging magnification changes, and the image size (magnification) of the surface pattern of the media obtained by imaging changes. If the image is larger or smaller than the original, the position of the surface pattern before and after the conveyance becomes different from the original, which causes a deterioration in the accuracy of the conveyance amount detection. This is a problem to be solved in pursuing improvement in detection accuracy.
特許文献1や特許文献2には、このような課題の認識や解決法についての開示や示唆は何らなされていない。本発明は、上述の課題の認識に鑑みてなされたものである。
In
本発明の目的は、物体の移動を従来以上に高い精度で検出することが可能な方法の提供である。本発明の別の目的は、メディアの移動を従来以上に高い精度で検出して、良好な品質での画像形成を可能とするプリンタの提供である。 An object of the present invention is to provide a method capable of detecting the movement of an object with higher accuracy than before. Another object of the present invention is to provide a printer capable of detecting the movement of a medium with higher accuracy than before and forming an image with good quality.
上記課題を解決する本発明の物体の移動検出方法は、イメージセンサを用いて物体の同一領域を複数の異なる方向から撮像して画像を取得する第1ステップと、前記同一領域に対応する前記イメージセンサ上での分離された複数の領域の位相差を求めて、これに基づいて前記取得した画像の倍率を補正して補正画像を得る第2ステップと、前記物体の移動に伴って、前記第1ステップと前記第2ステップを繰り返し、得られた複数の前記補正画像を比較して前記物体の移動を検出する第3ステップを有することを特徴とするものである。 The object movement detection method of the present invention that solves the above problems includes a first step of acquiring an image by imaging the same area of the object from a plurality of different directions using an image sensor, and the image corresponding to the same area. A second step of obtaining a phase difference between a plurality of separated regions on the sensor and correcting a magnification of the acquired image based on the phase difference, and obtaining a corrected image according to the movement of the object; One step and the second step are repeated, and a third step of detecting the movement of the object by comparing the plurality of obtained corrected images is provided.
また、本発明のプリンタは、メディアを搬送してプリントを行なうプリント手段と、前記メディアの同一領域を複数の異なる方向から撮像して画像を取得するイメージセンサを有する撮像手段と、前記同一領域に対応する前記イメージセンサ上での分離された複数の領域の位相差を求めて、これに基づいて前記取得した画像の倍率を補正して補正画像を得る画像処理手段と、前記メディアの移動に伴って、前記撮像手段での画像取得と前記画像処理手段での処理を繰り返し、得られた複数の前記補正画像を比較して、前記メディアの搬送情報を検出する検出手段と、前記検出手段での検出に基づいて前記メディアの搬送を制御する制御手段を有することを特徴とするものである。 Further, the printer of the present invention includes a printing unit that conveys a medium and prints, an imaging unit that has an image sensor that captures an image of the same area of the medium from a plurality of different directions, and acquires the image in the same area. Image processing means for obtaining a phase difference between a plurality of separated regions on the corresponding image sensor and correcting a magnification of the acquired image based on the phase difference; and accompanying the movement of the medium The detection unit for detecting the conveyance information of the medium by comparing the plurality of the corrected images obtained by repeating the image acquisition by the imaging unit and the processing by the image processing unit, and the detection unit It has a control means which controls conveyance of the media based on detection.
本発明によれば、物体の移動を従来以上に高い精度で検出することが可能な方法を提供することができる。また、メディアの移動を従来以上に高い精度で検出して、良好な品質での画像形成を可能とするプリンタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method capable of detecting the movement of an object with higher accuracy than before. Further, it is possible to provide a printer that can detect the movement of the medium with higher accuracy than before and can form an image with good quality.
<第1の実施形態>
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示する。ただしこの実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものではない。
<First Embodiment>
Exemplary embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the components described in this embodiment are merely examples, and are not intended to limit the scope of the present invention only to them.
本発明の物体の移動検出方法は、プリンタを始めとして、物体の移動を高精度に検出することが要求される分野に広く適用することができる。例えば、プリンタ、スキャナ等の機器や、物品を搬送して検査、読取、加工あるいは各種の処理を施す、工業分野、産業分野、物流分野などで使用する機器に適用可能である。また、本発明のプリンタは、インクジェット方式、電子写真方式、サーマル方式、ドットインパクト方式などの様々な方式のプリンタに適用可能である。 The object movement detection method of the present invention can be widely applied to a field where it is required to detect the movement of an object with high accuracy, including a printer. For example, the present invention can be applied to devices such as printers and scanners, and devices used in the industrial field, industrial field, physical distribution field, etc., which carry articles for inspection, reading, processing, or various processes. The printer of the present invention can be applied to various types of printers such as an inkjet method, an electrophotographic method, a thermal method, and a dot impact method.
以下、画像形成装置の一例であるインクジェットプリンタを例に挙げて説明する。 Hereinafter, an ink jet printer which is an example of an image forming apparatus will be described as an example.
図1はインクジェット方式のプリンタの主要部の概略図である。メディア1(ここではロールシートを用いるが、これには限定されない。)は、搬送ローラ2、ピンチローラ4を含む搬送機構により、プラテン5の上にフィードされる。キャリッジ7は、不図示のモータにより主走査方向(紙面垂直方向)に往復移動する。キャリッジ7は、インクジェット方式のプリントヘッド8を保持し、主走査方向に移動しながらプリントヘッド8からメディア1のプリント面(上面)にインクを吐出してプリントを行なう。インクジェット方式は、発熱体を用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、MEMS素子を用いた方式など、さまざまな方式を用いることができる。
FIG. 1 is a schematic view of the main part of an ink jet printer. The medium 1 (a roll sheet is used here, but is not limited thereto) is fed onto the
搬送ローラ2は、ステッピングモータ3により、キャリッジ7の動き(主走査)に同期して間欠的に回転する。キャリッジ7が主走査方向に移動しながらプリントを行なう間は、ステッピングモータ3は停止してメディア1は移動しない。プリントとプリントの間のタイミングで、ステッピングモータ3でメディア1を1行分だけステップ移動させる。
The conveyance roller 2 is intermittently rotated by the stepping motor 3 in synchronization with the movement of the carriage 7 (main scanning). While printing is performed while the carriage 7 moves in the main scanning direction, the stepping motor 3 stops and the
搬送制御回路11は、これらの移動を制御するコントローラである。ステッピングモータ3およびキャリッジ7のモータを駆動するドライバを有し、搬送ローラ2による副走査方向のメディア搬送、およびキャリッジによる主走査方向のプリントヘッド8の移動を制御する。コントローラ10は、装置全体の制御を司るもので、CPU10aとメモリ10bを有する。
The conveyance control circuit 11 is a controller that controls these movements. A driver for driving the motors of the stepping motor 3 and the carriage 7 is provided, and the medium conveyance in the sub-scanning direction by the conveyance roller 2 and the movement of the
プラテン5には、その上で移動するメディア1を下面から光学的に読み取って移動量を検出する読取器6が設けられている。読取器6は、読取制御回路9により制御される。読取制御回路9は、メモリ9aとA/D変換器9bを有し、また後述する各種の画像処理を行なう画像処理部も有する。
The
図2は、読取器6の物理的な構成を示す図である。大きくは、メディア1を照明する照明系1001と、メディア1の照明された領域を撮像する撮像系1002からなり、一体化された光学ユニットである。照明系1001は、LEDやOLED等の光源21と、レンズ22aおよび反射部22bを備えた導光体22を有する。撮像系1002は、レンズ23a(23b)、絞り24a(24b)、イメージセンサ25を有する。光源21とイメージセンサ25は、共通の基板26の上に配置されて、これらの制御は読取制御回路9によって行なう。
FIG. 2 is a diagram illustrating a physical configuration of the reader 6. In general, the integrated optical unit includes an
図3は、読取器の撮像系1002を側方より見た図である。同一光学特性の2つのレンズ23a、23bと、それらと対になった絞り24a、24bが、メディア1の搬送方向31(副走査方向)に沿って配列されている。
FIG. 3 is a view of the
次に、上記装置の動作について説明する。 Next, the operation of the above apparatus will be described.
最初にメディア1の移動量を検知する方法を説明する。図2において、光源21から発する光を導光体22によって導いて、メディア1を斜め方向より照明する。一般にメディアの表面(特にプリント面の背面)は、微視的には無数の凹凸パターンとなっている。これは、規則性がないランダムパターンであるため、ある箇所における凹凸パターンは、その箇所に固有のものである。メディア1の背面を斜め方向より照明すると、凸部の影が生じて、凹凸に応じた鮮明な明暗パターンが観察される。この明暗パターンの像は、レンズ23a、23bによってイメージセンサ25に結像する。ここでは、絞り24a、24bを用いて光束を絞って、光学系の焦点深度を深くしている。このため、メディア1と読取器6との間隔が本来の距離から変動しても、イメージセンサ25に結像される像のボケは無視できるほど小さく、コントラストの良好な画像を得ることができる。
First, a method for detecting the movement amount of the
最初に、主走査方向のプリントとプリントの間で搬送ローラ2が静止しているタイミングで、イメージセンサ25で明暗パターンを撮像する。撮像信号は、読取制御回路9に送られ、A/D変換器9bでデジタル信号に変換する。こうして得られた画像データは、搬送前の画像としてメモリ9aに記憶する。次いで、キャリッジ7によってプリントヘッド8を主走査しながら1ラインのプリントを行なう。
First, a light / dark pattern is imaged by the
そして、ステッピングモータ3で搬送ローラ2を回転させ、メディア1を副走査方向に1行分の規定量だけ移動させて静止する。この規定量は、プリントヘッド8の副走査方向のプリント幅およびパス数に対応して求めたもので、予めメモリに基準搬送量moとして記憶してある。
Then, the conveyance roller 2 is rotated by the stepping motor 3, and the
そして1行の搬送後、上記と同様に、照明系1001によりメディア1を照明し、イメージセンサ25で明暗パターンを撮像する。この撮像で得られた画像データは、1行分の搬送後の画像としてメモリ9aに記憶する。
Then, after transporting one row, the
これら、連続して取得した搬送前の画像と搬送後の画像の例を、図4と図5に示す。図4は搬送前の画像41を、図5は搬送後の画像51を示す。
Examples of these continuously acquired images before and after conveyance are shown in FIGS. 4 and 5. 4 shows an
読取制御回路9の画像処理部において、パターンマッチング(画像相関演算)の手法で、搬送前後の2つの画像を比較して、メディア1の移動量を算出する。なお、実際には、撮像で得られた画像をそのまま用いるのではなく、後述するように、変倍や合成の画像補正を施こして、搬送前後の補正画像(IM(n−1))、(IM(n))を得る。そして、補正された搬送前後の補正画像を用いてパターンマッチングで比較する。
The image processing unit of the reading control circuit 9 compares the two images before and after the conveyance by the pattern matching (image correlation calculation) method to calculate the movement amount of the
パターンマッチングの処理は次のとおりである。まず、図4に示すような、予め決められた場所とサイズの領域42(相関窓)の画像を、搬送前の画像41(IM(n−1))から切り出して、基準画像としてメモリ9aに記憶する。また、図5の搬送後の画像51(IM(n))から、領域42と同一のサイズの画像を切り出す。そして、これを先の領域42の基準画像と比較して相関値を求める。この切り出しと比較を、搬送後の画像51の中の全領域で1画素ずつずらしながら繰り返す。そして、相関値が極値となる領域52を求める。この領域52は、領域42と最もパターンが一致する箇所であり、同一部分の画像であると判断する。
The pattern matching process is as follows. First, an image of a region 42 (correlation window) having a predetermined location and size as shown in FIG. 4 is cut out from the image 41 (IM (n−1)) before transport and stored in the memory 9a as a reference image. Remember. Further, an image having the same size as that of the
この2枚の画像42、52について、画像における座標位置(画素位置)の差(画素数差)を算出する。この差は、搬送前後でのメディア1の実際の移動量m’を意味する。さらに、補間計算を用いて移動量を1画素以下の精度で求めるようにしてもよい。
For the two
こうして算出したメディアの実際の移動量m’は、コントローラ10にて、搬送ローラ2での目標値である基準搬送量moと比較して、これらの差異(m’−mo)を移動量誤差とする。搬送ローラ2とメディア1との間に搬送時にスベリ(スリップ)がある場合は、算出された実際の移動量は、基準搬送量moよりも小さくなって、移動量誤差が大きくなる。スベリが積算されると、プリント画像の濃度ムラや縦倍誤差などの画像劣化の要因となる。これを防ぐために、求めた移動量誤差を、次に行なう搬送ローラ2でのステップ移動の送り量にフィードバックする。すなわち、次回の搬送はm=mo+(m’−mo)とする。これにより、次回のステップ移動における移動量誤差が無くなる、もしくは軽減することができる。
The actual movement amount m ′ of the medium thus calculated is compared with the reference conveyance amount mo that is the target value in the conveyance roller 2 by the
==2つのレンズによる撮像==
図3で説明したように、撮像系1002は2つのレンズ23a、23bを有する。上記の搬送前後での画像41、51はいずれも、2つのレンズ23a、23bによりイメージセンサ25上で分離して結像された2つの画像(IM1、IM2)を繋ぎ合わせて合成した画像である。この合成画像の作成の手順について説明する。
== Imaging with two lenses ==
As described in FIG. 3, the
図6は、撮像系による撮像領域を示す図である。メディアの明暗パターン像は、レンズ23a、23bにより、メディア1上では第一の領域61と第二の領域62に分かれている。また、イメージセンサ25上では第一の領域63と第二の領域64に分かれている。第一の領域61は第一の領域63に結像し、同時に、第二の領域62は第二の領域64に結像する。第一の領域61と第二の領域62は、一部領域が重複しており、この重複した同一領域を共通領域65とする。共通領域65は、イメージセンサ25上で両端に分かれて、2つの領域66、67に結像する。レンズ23a、23bは、イメージセンサ25上で2つの像が重ならずに分離するように縮小結像するものである。このように、メディア1の同一領域(共通領域65)を、複数のレンズによって複数の異なる方向から撮像するようになっている。そして、イメージセンサ25上には、共通領域65に対応する、分離された複数の領域(領域66,67)が存在している。
FIG. 6 is a diagram illustrating an imaging region by the imaging system. The light / dark pattern image of the medium is divided into a
図7に、イメージセンサ25で撮像した画像から、副走査方向に沿って、ある1ラインだけ抜き出した時の、1ライン分の波形の例を示す。横軸はイメージセンサ25上での位置を、縦軸は各セルでの信号強度(明暗)を表す。この波形には、第一の領域61に対応した波形71と、第二の領域62に対応した波形72、ならびに、共通領域65に対応した波形73および波形74が含まれる。
FIG. 7 shows an example of a waveform for one line when only one line is extracted from the image captured by the
読取制御回路9は、図8に示すように、波形71と波形72を共に左右反転して、共通部分73、74の位相が一致する位置を見つける。そして2つの波形を繋ぎ合せる。実際には二次元の画像(IM1、IM2)同士の繋ぎ合わせなので、各ラインについて同様に位相が一致する位置を見つけて、平均的な位置で二次元の画像同士を繋ぎ合せる。なお、実際には、この繋ぎ合わせ処理を行なう前に、画像を変倍処理によって拡大もしくは縮小してサイズ(倍率)を補正する。詳細については後述する。
As shown in FIG. 8, the reading control circuit 9 finds a position where the phases of the
図9は、補正した画像を繋いだ結果の画像(IM)の中のある1ラインの信号波形である。図9(a)の波形91は搬送前に撮像した画像同士を合成したもので、図4における搬送前の画像41に相当する。図9(b)の波形92は搬送後に撮像した画像同士を合成したもので、図5における搬送後の画像51に相当する。これら画像を用いたメディアの移動量誤差の算出の方法は前述のとおりである。
FIG. 9 shows a signal waveform of one line in the image (IM) obtained by connecting the corrected images. A
なお、以上は、説明を判りやすくするために、実際の搬送の向きと画像の向きとを合わせるために画像を左右反転したが、実際の計算では、搬送方向さえ判れば良いので左右反転しなくとも算出は可能である。 In order to make the explanation easy to understand, the image is reversed left and right in order to match the direction of the actual conveyance with the direction of the image. Both can be calculated.
==メディアの浮き上がりの補正==
プリント中のメディア1は、プラテン5に吸引してプリントヘッド8とメディア1の距離を一定に保つ構成になっている。しかし、現実には、±0.3mm程度のメディアの浮き上がりが発生する場合がある。
== Media lift correction ==
The medium 1 during printing is configured to keep the distance between the
このメディアの浮き上がりが起きると、読取器6でメディアの明暗パターンを読み取る際に、イメージセンサ25への結像倍率が変化する。図10を用いてこの現象について説明する。
When the media is lifted, the imaging magnification on the
メディア1上の点101〜105から、絞り24aの中心を通る、それぞれの主光線(破線で示す)は、イメージセンサ25上で点101a〜105aに結像する。ここで、メディアの浮き上がりによって、メディア1とレンズ23aの距離がΔZだけ遠ざかった場合、位置がずれたメディア1a上の同一の点101〜105からの主光線(実線で示す)は、イメージセンサ25上で点101b〜105bに結像する。これらの各到達位置は、メディアの浮き上がりがない場合の到達位置に比べて、光軸103に対応した中心点103aに近い。すなわち、距離ΔZが大きくなるほど、結像倍率は本来よりも小さくなる。逆に、距離ΔZがマイナス方向(メディア1とレンズ23aが本来よりも近づく)に大きくなるほど、結像倍率は本来よりも大きくなる。すると、イメージセンサ25上での明暗パターンの移動量は、実際のメディア移動量とは異なったものとなるため、移動量を検出する差異の誤差要因となる。従って、これを何らかの手法で補正しなければならない。
Respective principal rays (indicated by broken lines) passing from the
ここで、メディアの浮き上がりによる結像倍率の誤差について、さらに詳細に説明する。図11はメディアの浮き上がりによるの位相差の変化を説明する図である。図11(a)は、イメージセンサ25とメディア1の距離が、メディアの浮き上がりがない場合の所定距離L0よりもd1だけ離れている場合である。図11(b)は、イメージセンサ25とメディア1の距離が、所定距離L0に一致している場合である。図11(c)は、イメージセンサ25とメディア1の距離が、所定距離L0よりd2だけ近づいた場合である。
Here, the error of the imaging magnification due to the floating of the medium will be described in more detail. FIG. 11 is a diagram for explaining a change in the phase difference due to the floating of the medium. FIG. 11A shows a case where the distance between the
上述したとおり、共通領域65の明暗パターン68は、イメージセンサ25上で両端に分離して領域66、67に結像される。これらは同一領域(共通領域65)の画像であるため信号波形は略等しい。ただし、これら分離した同一波形の間隔はメディアの浮き上がりの量により異なる。この間隔は、言い換えれば、メディア上の同一領域に対応するメディアセンサ25上での分離した複数の領域の位相差(ΔP)である。
As described above, the light and
図11(b)に示すように、メディアの浮き上がりが無い(メディア1とイメージセンサ25の距離が所定距離L0である)場合の、共通領域65の明暗パターン68に対応した波形71、72の間隔をL2とする。L2は設計上の基準間隔であり、固定値である。図11(a)のように、+d1だけメディアの浮き上がりが生じて、メディア1とイメージセンサ25の距離がL0+d1の場合、波形69、70の間隔L1は、基準間隔L2よりも小さなものとなる。逆に、図11(c)のように、−d2だけメディアの浮き上がりが生じて、メディア1とイメージセンサ25の距離が、L0−d2の場合、波形73、74の間隔L1は、基準間隔L2よりも大きなものとなる。なお、レンズ23a、23bのそれぞれの光軸に対応したイメージセンサ25上の位置の間隔をL4とする。L4は設計上の値であり固定値である。
As shown in FIG. 11B, the interval between the
このように、分離した同一波形の間隔(位相差)と結像倍率は相関を持って変化する。そこで、撮像で得られた画像に対して、この結像倍率の変化に応じた倍率誤差分を補正するように、画像の拡大又は縮小の変倍処理を行なう。 As described above, the interval (phase difference) between the separated identical waveforms and the imaging magnification change with correlation. In view of this, an enlargement or reduction process of the image is performed on the image obtained by imaging so as to correct the magnification error corresponding to the change in the imaging magnification.
倍率誤差を補正するための変換倍率の算出法について以下説明する。 A method for calculating the conversion magnification for correcting the magnification error will be described below.
メディアの浮き上がり量+d1に対応する共通領域65の結像位置の、両端2箇所での変化量をΔLa、ΔLbとすると、次の(式1)の関係となる。
Assuming that ΔLa and ΔLb are the amounts of change at the two positions of the image formation position of the
L1=L2−ΔLa−ΔLb ・・・(式1)
共通領域65をレンズ23a、23bのそれぞれの光軸から等距離に設定すると、共通領域65は、レンズ23a、23bに対して同一の画角になる。従って、ΔLa=ΔLbであるので、ΔLa=ΔLb=ΔLとおくと、次の(式2)の関係となる。
L1 = L2−ΔLa−ΔLb (Expression 1)
When the
ΔL=(L1−L2)/2 ・・・(式2)
共通領域65の画角は、L4/2であるので、メディアの浮き上がりがない場合の結像倍率Moは、次の(式3)のとおりである。
ΔL = (L1−L2) / 2 (Expression 2)
Since the angle of view of the
Mo=(L2−L4)/2/(L4/2)=(L2−L4)/L4 ・・・(式3)
図11(a)に示した、メディアの浮き上がり量=+d1の場合の倍率Md1は、次の(式4)のとおりである。
Mo = (L2-L4) / 2 / (L4 / 2) = (L2-L4) / L4 (Formula 3)
The magnification Md1 shown in FIG. 11A in the case where the media lifting amount = + d1 is as shown in the following (Expression 4).
Md1 =((L2−L4)/2−ΔL)/(L4/2)
=((L2−L4)/2+(L1−L2)/2)/(L4/2)
=(L1−L4)/L4 ・・・(式4)
本来、結像倍率Moで結像されるべき像が、Md1の結像倍率で結像されたと考えることができる。従って、メディアの浮き上がりによる倍率誤差を補正するには、次の(式5)のとおりの変換倍率で、画像を変換すればよい。
Md1 = ((L2-L4) / 2-ΔL) / (L4 / 2)
= ((L2-L4) / 2 + (L1-L2) / 2) / (L4 / 2)
= (L1-L4) / L4 (Formula 4)
It can be considered that an image that should originally be imaged at the imaging magnification Mo is formed at an imaging magnification of Md1. Therefore, in order to correct the magnification error due to the floating of the media, the image may be converted at the conversion magnification as shown in the following (Formula 5).
Mo/Md1=(L2−L4)/(L1−L4) ・・・(式5)
読取制御回路9の画像処理部にて、先に説明した合成前の画像(IM1、IM2)を、画像変倍処理によって、(式5)の変換倍率で拡大あるいは縮小して、補正画像を得る。そして、これらの補正画像を上述のように合成したものを、先の画像41、51として用いて、メディアの移動量を検出する。
Mo / Md1 = (L2-L4) / (L1-L4) (Formula 5)
In the image processing unit of the reading control circuit 9, the pre-combination images (IM1, IM2) described above are enlarged or reduced at the conversion magnification of (Equation 5) by the image scaling process to obtain a corrected image. . Then, a combination of these corrected images as described above is used as the
ここで、L2とL4は設計上の固定値であるため、これらの値は予めメモリに記憶しておく。従って、共通領域の間隔L1(位相差ΔP)を求めるだけで、必要な変換倍率を算出することができる。なお、(式5)は、図11(c)のような場合でも同様である。 Here, since L2 and L4 are design fixed values, these values are stored in the memory in advance. Therefore, the required conversion magnification can be calculated simply by obtaining the common region interval L1 (phase difference ΔP). Note that (Equation 5) is the same in the case of FIG. 11C.
間隔L1(位相差ΔP)を算出するには、上述の相関演算のときの同様の手法がとれる。共通領域65に対応した画像70の一部を相関窓の画像として、領域66に対応した画像69から切出した同一の大きさの画像との相関値を求める。そして1画素ずつずらしながら探索して、相関値が極値となったときの、両者の距離(画素数)を間隔L1とする。
In order to calculate the interval L1 (phase difference ΔP), the same method as in the correlation calculation described above can be used. Using a part of the
ここまで説明してきた動作手順をまとめたものを、図12、図13のフローチャート図に示す。図12は、メディア搬送量を補正してプリントを行なう全体の手順を示す。図13は、明暗パターンの補正画像を作成する手順(図12でのS3、S7)の詳細を示す。 A summary of the operation procedure described so far is shown in the flowcharts of FIGS. FIG. 12 shows an overall procedure for performing printing while correcting the media transport amount. FIG. 13 shows the details of the procedure (S3 and S7 in FIG. 12) for creating a light and dark pattern corrected image.
<第2の実施形態>
上記の実施形態は、メディアの共通部分の画像を、偏心して配置した2つのレンズにより撮像し、その共通部分の画像の位相差に基づいて、メディアの浮き上がりによる結像倍率の誤差を補正するものである。これに対して本例では、3つのレンズを用いて、2ヶ所の共通領域(同一領域)の画像を撮像することで、さらに正確に倍率誤差の補正を行なう。それぞれにおいて位相差からメディアの浮き量を把握し、2ヶ所の共通領域の間隔を用いて、搬送方向における紙の傾斜を求めることを特徴とする。
<Second Embodiment>
In the above embodiment, the image of the common part of the media is picked up by two lenses arranged eccentrically, and the error of the imaging magnification due to the floating of the medium is corrected based on the phase difference of the image of the common part. It is. On the other hand, in this example, the magnification error is corrected more accurately by taking images of two common areas (same areas) using three lenses. In each case, the amount of floating of the medium is grasped from the phase difference, and the inclination of the paper in the transport direction is obtained using the interval between the two common areas.
図14を用いてメディア傾斜により測定誤差が生じる現象について説明する。 A phenomenon in which a measurement error occurs due to media tilt will be described with reference to FIG.
メディア1(破線)は搬送方向において傾斜が無い状態である。このメディア1上の点1201〜1205からの主光線(破線で示す)は、イメージセンサ25上で点1201a〜1205aに結像する。
The medium 1 (broken line) is in a state where there is no inclination in the transport direction. The chief rays (shown by broken lines) from the
これに対して、メディア1aは搬送方向において角度Δθだけ傾斜している状態である。メディア1a上の同一の点1201〜1205からの主光線(実線で示す)は、イメージセンサ25上で点1201b〜1205bに結像する。すなわち、点1204、1205のように、傾斜により本来よりもイメージセンサ25に近づいている部分の結像倍率は拡大される。反対に、点1201、1202のように、傾斜により本来よりもイメージセンサ25から離れている部分の結像倍率は縮小される。上述したメディアの浮き上がりの場合と異なるのは、メディアの領域によって結像倍率が異なることである。そこで本実施形態では、メディアの傾斜によって連続的に変化する結像倍率の誤差を補正する。
On the other hand, the medium 1a is inclined by an angle Δθ in the transport direction. Principal rays (indicated by solid lines) from the
図15は、傾斜角度Δθ=1°のときの、結像位置の誤差を示すグラフ図である。横軸はメディア面上の位置(mm)であり、レンズ23aの光軸との交点を0としている。縦軸は結像位置の誤差(μm)である。図14の光軸1203より左側の領域においては、メディアは所定位置よりもイメージセンサ25から離れているので、結像倍率は小さい、従って、結像位置の光軸からの距離は小さくなるため、図15のグラフにおける結像位置ずれの値はマイナスとなる。一方、図14の光軸1203より右側の部分は、所定位置よりもイメージセンサ25に近いので、結像倍率は大きい。図15のグラフの横軸は、光軸位置を0と置いているため、マイナス側に大きく結像する場合、結像位置ずれの値は、やはりマイナスである。
FIG. 15 is a graph showing an error in the imaging position when the tilt angle Δθ = 1 °. The horizontal axis is the position (mm) on the media surface, and the intersection with the optical axis of the
このように、メディアの傾斜角度Δθが判れば、各点から出た直線とセンサの交点を演算することにより、各部分に対応した誤差量を計算することができる。この誤差量を用いて画像の倍率を補正する。 Thus, if the inclination angle Δθ of the medium is known, the amount of error corresponding to each part can be calculated by calculating the intersection of the straight line from each point and the sensor. The magnification of the image is corrected using this error amount.
メディア1の傾斜角度を求めるためには、メディアまでの距離を、メディア上において離れた2点またはそれ以上の複数点にて求めればよい。この求め方について以下説明する。
In order to obtain the inclination angle of the
==メディアまでの距離の求め方==
図16は、メディア1上の撮像領域を3つに分けて、3つのレンズ用いて撮像する構成を示す図である。
== How to find the distance to the media ==
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration in which an imaging region on the
メディア1上の領域1401、1402、1403は、それぞれ対応するレンズ23a、23b、23cにより、絞り24a、24b、24Cを介して、イメージセンサ25上の領域1411、1412、1413に結像される。領域1401、1402は、これらが重複する第1の共通領域1404(同一領域)を有する。領域1402、1403はこれらが重複する第2の共通領域1405(同一領域)を有する。第1の共通領域1404は、レンズ23a、レンズ23bにより、イメージセンサ25上の分離された2つの領域1414a、1414bに結像される。同様に、第2の共通領域1405は、レンズ23b、レンズ23cによりイメージセンサ上の分離された2つの領域1415a、1415b結像される。このように、メディア1上の複数の同一領域(共通領域1404、1405)をそれぞれ、複数のレンズによって複数の異なる方向から撮像するようになっている。
The
この関係を利用して、共通領域1404、1405のそれぞれについて、イメージセンサ25からの距離の誤差を求める。共通領域1404については、分離した2つの領域1414a、1414bの距離(位相差)から、また、共通領域1405については、分離した2つの領域1415a、1415bの距離(位相差)から算出する。
Using this relationship, an error in the distance from the
2つの共通領域1404、1405の間隔は、設計上の固定値であり予め判っている。各共通領域で求めた距離の誤差と、これらの間隔(固定値)を用いれば、傾斜角度を求めることができる。
The interval between the two
図17を用いて、共通領域の画像の位相差から、イメージセンサからの距離の誤差を求める方法を説明する。 With reference to FIG. 17, a method for obtaining an error in the distance from the image sensor from the phase difference of the images in the common area will be described.
レンズ23aは、メディア1の明暗パターンをイメージセンサ25上に結像する。1501は、レンズ23aの光軸である。メディアの浮き上がりがない場合、光軸からho離れたメディア1上の点1502は、イメージセンサ25上の点1503に結像する。この点1503の光軸1501からの距離をhiとする。メディア1が、イメージセンサ25の方向にΔa接近してメディア1aの位置に来た場合、メディア1a上の同一点1502からの主光線(破線で示す)は、センサ上の点1503に結像する。この点の光軸1501からの距離をhi´とする。レンズ23から、メディア1およびイメージセンサ25までの距離をそれぞれa、bとすると、メディアの浮き上がり量Δaは、図18に示した式により求めることができる。
The
以上の手順により、メディアの傾斜を求める。そして、イメージセンサ25上の各位置における結像倍率の分布を求め、撮像した画像をこの撮像倍率の分布に従って逆変換することにより、メディアの傾斜による結像倍率誤差を補正することができる。この補正以外については、先の実施形態と同様の手順であるため、詳細な説明は省略する。
The media inclination is obtained by the above procedure. Then, the distribution of the imaging magnification at each position on the
以上説明してきた各実施形態の方法を用いれば、メディアの浮き上がりによる結像倍率誤差を、フォーカシングレンズや変倍レンズなどの複雑な光学系を用いることなく、画像処理によって補正することができる。これにより、装置の高精度化と低コスト化の両立が可能となる。 By using the method of each embodiment described above, it is possible to correct an imaging magnification error due to floating of a medium by image processing without using a complicated optical system such as a focusing lens or a variable power lens. This makes it possible to achieve both high accuracy and low cost of the apparatus.
なお以上は、読取器6を用いてメディア1の移動量を検出する例を示したが、メディア1の代わりに、プリンタ内でメディア1を搬送する搬送機構が有する移動体(搬送ローラや搬送ベルト)を対象にして、同様に撮像と画像処理によって移動を検出するようにしてもよい。また、移動量だけでなく、移動速度、移動加速度、移動方向などの移動情報を検出するようにしてもよい。移動速度は、単位時間当たりの移動量から求めることができる。移動加速度は、微分処理によって速度の変化から求めることができる。
Although the example in which the moving amount of the
また、プリントとプリントの間で副走査が静止している時にメディアを撮像して移動量を検出するのではなく、メディアが副走査方向に移動している最中に撮像を行なうようにしてもよい。 In addition, when the sub-scan is stationary between prints, the medium is not picked up and the amount of movement is detected, but the image is picked up while the medium is moving in the sub-scan direction. Good.
1 メディア
2 搬送ローラ
3 ステッピングモータ
6 読取器
7 キャリッジ
8 プリントヘッド
9 読取制御回路
10 コントローラ
11 搬送制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記同一領域に対応する、前記イメージセンサ上での分離された複数の領域の位相差を求めて、これに基づいて前記取得した画像の倍率を補正して補正画像を得る第2ステップと、
前記物体の移動に伴って、前記第1ステップと前記第2ステップを繰り返し、得られた複数の前記補正画像を比較して、前記物体の移動情報を検出する第3ステップ
を有することを特徴とする、物体の移動検出方法。 A first step of acquiring an image by imaging the same region of the object from a plurality of different directions using an image sensor;
A second step of obtaining a corrected image by obtaining a phase difference between a plurality of separated regions on the image sensor corresponding to the same region and correcting a magnification of the acquired image based on the phase difference;
In accordance with the movement of the object, the first step and the second step are repeated, and a plurality of correction images obtained are compared to detect the movement information of the object. An object movement detection method.
前記第2ステップは、前記求めた位相差に基づいて前記各領域の画像の倍率を補正し、補正された各領域の画像を繋ぎ合わせて、前記補正画像を得ることを特徴とする、請求項1記載の物体の移動検出方法。 In the first step, a plurality of regions where the same region overlaps as a common region is imaged from different directions, and an image of each region is obtained.
The second step is characterized in that the corrected image is obtained by correcting the magnification of the image in each region based on the obtained phase difference and connecting the corrected images in each region. The object movement detection method according to 1.
前記メディアの同一領域を、複数の異なる方向から撮像して画像を取得する、イメージセンサを有する撮像手段と、
前記同一領域に対応する、前記イメージセンサ上での分離された複数の領域の位相差を求めて、これに基づいて前記取得した画像の倍率を補正して補正画像を得る画像処理手段と、
前記メディアの移動に伴って、前記撮像手段での画像取得と前記画像処理手段での処理を繰り返し、得られた複数の前記補正画像を比較して、前記メディアの搬送情報を検出する検出手段と、
前記検出手段での検出に基づいて、前記メディアの搬送を制御する制御手段
を有することを特徴とするプリンタ。 Printing means for transporting media and printing;
An imaging unit having an image sensor that captures an image of the same area of the media from a plurality of different directions;
Image processing means for obtaining a corrected image by obtaining a phase difference between a plurality of separated regions on the image sensor corresponding to the same region and correcting the magnification of the acquired image based on the phase difference;
Detecting means for detecting the conveyance information of the media by repeating the image acquisition by the imaging means and the processing by the image processing means in accordance with the movement of the media, and comparing the plurality of obtained corrected images; ,
A printer comprising control means for controlling conveyance of the media based on detection by the detection means.
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