JP6336450B2 - スキャナ用撮像機構 - Google Patents

Description

優先権の主張
本願は、２０１２年８月２９日に提出された米国仮特許出願第６１／６９４，３８５号および２０１３年３月１５日に提出された米国仮特許出願第６１／７９４，２８５号の優先権を主張する。
これらの各出願の全体を本明細書で引用により援用する。

本発明は、走査システムの分野に関し、特に文書や郵便物等の品目を走査および仕分けする文書撮像システムに関する。

文書を走査した画像を分析し、その画像の分析に基づいて意思決定を行うことがある。
さらに、特に品目が文書である場合、実際の品目を使用する代わりに、画像を格納しておき、以降の処理で画像を参照することがよくある。

走査した画像が許容範囲ではない場合、利用者は、元の文書を取り寄せて再走査しなければならない。
これにより、文書撮像システムの効率が大幅に低下する。
よって、粗悪な画像につながる可能性がある問題を緩和することが望ましい。

粗悪な画像を生じさせる一般的な問題は、スキャナにおける埃の蓄積である。
スキャナが可動ヘッドを使用している場合、埃は、小さな点または染みとして画像に現れる。
一方、スキャナが静止ヘッドを含んでおり、品目が静止ヘッドを越えて移動する場合、埃は、文書の長さに沿った細長い縞として現れる。

さらに、スキャナは、通常、誘導装置を利用して文書をガラスプレートに向けてまたは対して誘導し、文書がそのガラスプレートを通過するときに文書を走査する。
一般的に使用される誘導装置の１つは、文書をガラスプレートに向けて付勢する黒い発泡体またはゴム製のローラである。
そのようなローラは、使用時に埃を蓄積させ、やがて色が薄くなり、文書画像を背景と区別するのが難しくなる。
最終的に、ローラを清掃または交換することが必要となる。

そのため、画像に隣接する埃およびゴミ屑の影響を緩和する多数の試みがなされてきたが、埃およびゴミ屑は、依然として問題である。

上記に鑑み、仕分けシステム用の改良されたスキャナが提供される。

一実施形態によると、本発明は、文書を処理して光学画像データを取得する文書撮像システムを提供する。
文書撮像システムは、文書を走査して画像データを取得するための撮像装置を備え、この撮像装置は、文書を走査するレンズを含む。
撮像装置は、レンズの表面を含む被写界深度を持つ。
被写界深度の内部の要素には、概して焦点が合い、被写界深度の外部の要素には、概して焦点が合わない。
文書移送装置は、文書経路に沿ってレンズを越えて文書を搬送する。
文書移送装置がレンズを越えて文書を搬送する間に、撮像装置が文書を走査する。
レンズに対向する誘導装置は、文書移送装置が撮像装置を越えて文書を搬送する際に、文書をレンズに向けて誘導する。
誘導装置は、撮像装置に対向する開口部を有する。
この開口部は、撮像装置に露出した誘導装置の一部が撮像装置の被写界深度の外部に配置されるように構成されている。

別の態様によると、本発明は、文書を処理して光学画像データを取得する文書撮像システムであって、撮像素子と、陥凹を備えたレンズと、文書移送装置とを含む文書撮像システムを提供する。
撮像素子は、文書を走査して画像データを取得するように動作可能である。
レンズは、陥凹が撮像素子を覆うように配置される。
こうすることで、撮像素子は、陥凹を通じて文書を走査し、陥凹の底部が、撮像素子の焦点の外部となる。
文書移送装置は、レンズを越えて文書を搬送し、撮像素子は、文書移送装置がレンズを越えて文書を搬送する間に文書を走査する。

上記の概要と、以下の本発明の好ましい実施形態についての詳細な説明とは、添付の図面を参照しながら読むことにより最良に理解される。

撮像ステーションの側面図である。 図１に示す撮像ステーションの撮像機構の拡大断面図である。 図１に示す撮像ステーションの文書誘導装置の斜視図である。 代替の撮像機構の拡大断面図である。 第２の代替の撮像機構の拡大断面図である。

ここで、図面、特に、図１および図２を参照すると、文書撮像システムが、全体として符号１０で示されている。
文書撮像システム１０は、文書５を文書経路２２に沿って駆動する複数のローラ１５と、文書経路２２に沿って搬送される文書５を誘導するガイド２０とを備えている。
文書経路２２に沿って配置される撮像ステーション３０は、文書５を走査して文書５の画像データを取得するように動作可能である。
画像データは、文書撮像システム１０によって処理および使用し、ならびに／または以降の使用もしくは表示のためにエクスポートおよび格納することができる。
たとえば、画像データは、ファイルサーバーまたは他の装置にエクスポートして格納することができる。

文書撮像システム１０は、片面走査用または両面走査用に構成することができる。
図１の実施形態は、両面走査を実現するように構成されている。
そのため、撮像ステーション３０は、前面撮像機構４０Ａと、背面撮像機構４０Ｂとを含む。
文書５が撮像ステーション３０を通過する際、文書５は、まず、前面撮像機構４０Ａを通過する。
前面撮像機構４０Ａは、文書５の前面を走査して、文書５の前面の画像データを取得する。
前面撮像機構４０Ａを出た後、文書５は、背面撮像機構４０Ｂに搬送される。
背面撮像機構４０Ｂは、文書５の背面を走査して、文書５の背面の画像データを取得する。
その後、文書５は、撮像ステーション３０を出る。
撮像ステーション３０を出た文書５は、１または複数の特徴に応じて仕分けられるなど、さらに処理されてもよい。
たとえば、文書５は、走査された画像データから特定される文書５の特徴に応じて仕分けられる。
代替で、文書５は、他の文書５の特徴に応じて仕分けられる。
たとえば、１つのパケットまたは１つのトランザクションの文書５をまとめて処理し、および／またはまとめて仕分けて、文書５の相互の関連付けを維持することができる。
なお、仕分けは、撮像ステーション３０から排出された文書５の処理方法の単なる一例であることに留意されたい。
他の実施形態では、文書５は、撮像ステーション３０から出た後、出力領域または容器に単純に排出される。

前面撮像機構４０Ａおよび背面撮像機構４０Ｂは、実質的に同様に構成されているが、図１を見てわかるように、背面撮像機構４０Ｂは、前面撮像機構４０Ａと反対の向きになっている。
よって、以下の説明では、前面撮像機構４０Ａの詳細を示すが、背面撮像機構４０Ｂの詳細も実質的に同じであることを理解されたい。

前面撮像機構４０Ａは、収容部５０に配置された撮像装置６０を含む。
収容部５０は、文書経路２２の幅にわたって延長する細長いチャネルである。
本例では、収容部５０は、アルミニウム等の金属で形成されている。
ただし、収容部５０は、一般に堅牢である多様な材料で形成することができる。
収容部５０は、収容部５０の長さにわたって延長する細長い空洞５２を含む。
撮像装置６０は、空洞５２の基部に配置され、文書経路２２の方向を向いている。
詳細には、図２に示すように、撮像装置６０は、下方を向いている。
一方、背面撮像機構４０Ｂの撮像装置６０は、上方を向いている。

撮像装置６０は、文書５を高速で走査して文書５に対応する画像データを取得するように構成された多様なデジタル撮像装置のいずれであってもよい。
これには、ライン走査カメラ、電荷結合素子、および密着型イメージセンサー（ＣＩＳ；Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）が含まれるが、これらに限定されない。
本例では、撮像装置６０は、文書経路２２の幅にわたって延長するＣＩＳアレイである。
そのため、ＣＩＳアレイは、少なくとも文書撮像システム１０が処理するように構成された最大幅の文書５の幅にわたって延長する。

前面撮像機構４０Ａは、文書５を照らす光を提供する照明素子６５をさらに含むことができる。
本例では、空洞５２の側壁５４は、傾斜しており、側壁の一方または両方に照明素子６５が取り付けられる。
こうすることで、照明素子６５は、文書経路２２の方向を向いた光源を提供し、文書経路２２に沿って搬送される文書５を照らす。
前面撮像機構４０Ａでは、照明素子６５は、下方の文書経路２２を向いている。
背面撮像機構４０Ｂでは、照明素子６５は、上方の文書経路２２を向いている。

レンズまたはカバー７０は、収容部５０の長さにわたって延長し、空洞５２の開口部を閉じてゴミ屑が収容部５０に入り込むのを防ぐ。
レンズ７０は、文書経路２２の幅にわたって延長する長手方向の長さを有している。
レンズ７０は、文書経路２２の方向に沿った幅を有している。
レンズ７０の幅は、レンズ７０の長手方向の長さよりも実質的に小さい。
レンズ７０は、ガラスやプラスチックなど、実質的に透明である態様な材料から、プラテンとして形成することができる。
詳細には、レンズ７０は、文書５と係合して、または、文書５を押し付けて、文書経路２２に沿って搬送される文書５を平らにする全体的に平坦な表面を備えることができる。
文書５は、文書経路２２に沿って搬送される際にレンズ７０を超えて搬送され、センサーアレイ６０が、レンズ７０を通じて文書５を走査して文書５の画像を取得する。

レンズ７０は、収容部５０に直接取り付けることもできるが、本例では、レンズ７０は、レンズ７０の縁に係合するレンズホルダー７２に取り付けられる。
レンズホルダー７２は、レンズホルダー７２の長さに沿って外側に突出する突縁を有している。
この突縁は、レンズ７０の長手方向の側面から突出する。
突縁は、収容部５０のスロットに突出して、レンズ７０およびレンズホルダー７２を収容部に連結する。
加えて、レンズホルダー７２は、内側に突出してレンズ７０と係合し、レンズ７０をレンズホルダー７２内に保持する一対の爪部または突出部をさらに含む。
詳細には、レンズ７０は、レンズ７０の長手方向の縁に沿って１または複数の凹所を備え、突出部がレンズ７０の凹所と係合してレンズ７０をホルダー７２に保持する。

前面撮像機構４０Ａに対向する誘導装置８０は、文書経路２２に沿って搬送される文書５をカバー７０に対して誘導する。
誘導装置８０は、文書経路２２の幅にわたって延長する細長い要素である。
本例では、誘導装置８０は、前面撮像機構４０Ａの幅に合わせて延長しており、それによって、誘導装置８０が前面撮像機構４０Ａの幅全体を実質的に覆う。
より詳細には、誘導装置８０は、センサーアレイ６０の幅全体を実質的に覆う。

誘導装置８０は、文書経路２２に沿って搬送される文書５をレンズ７０に対して付勢し、文書５が、レンズ７０に対して全体的または実質的に平坦に押圧されるようにする。
誘導装置８０は、走査される一部の文書５の幅よりも幅広である可能性があるため、撮像装置６０は、文書５の側縁を超えて延長する誘導装置８０の側縁の画像を走査する可能性がある。
よって、誘導装置８０は、撮像アレイに向かって反射する光を実質的に低減するように構成することができる。
こうすることで、文書５が誘導装置８０と前面撮像機構４０Ａとの間を通過する際に、文書５によって覆われない誘導装置８０の一部が実質的に黒として走査される。
よって、画像プロセッサで画像データを処理し、濃い黒の縁を文書５の縁の指標として使用して、文書５の縁を識別することができる。
同様に、文書５の前縁および後縁は、連続する文書５の間の間隙によって誘導装置８０が覆われない状態になるため、実質的に黒として現れる。

誘導装置８０は、実質的に軽量な吸収材料で形成されるのが好ましい。
たとえば、本例では、誘導装置８０は、プラスチックで形成され、表面が平坦な黒で仕上げられている。
この仕上げは、塗装でもよく、誘導装置８０の形成に使用された材料の種類によるものでもよい。

誘導装置８０は、文書経路２２の幅にわたって延長するスロット８４を含んでもよい。
より詳細には、本例では、スロット８４は、センサーアレイ６０の幅にわたって延長する。
このスロット８４は、誘導装置８０の厚さ全体を貫通するか、または底部を有する空洞を形成する。
本例では、スロット８４は、誘導装置８０の実質的な全長に沿って、誘導装置８０の厚さを貫通する。
ただし、スロット８４は、スロット８４の幅にまたがって誘導装置８０の剛性を向上させるクロスリブ８６を含む。
このクロスリブ８６も、図２に示すように、底面を有する凹形状であるのが好ましい。
本例では、クロスリブ８６の底部は、センサーアレイ６０の軸（図２で「ａ」として図示）に対して鋭角をなすように先細りしている。
こうすることで、先細りした面は、光をセンサーに向けて方向付けるのではなく、光を空洞内の面に対して拡散させる。
本例では、スロット８４およびクロスリブ８６の内面もまた、平坦な黒などの実質的に光を吸収する面である。
さらに、内面は、フロック加工などの光吸収仕上げで被覆されていてもよい。

本例では、スロット８４の深さは、センサーアレイ６０の焦点深度よりも深い。
詳細には、センサーアレイの焦点深度は、全体として非常に浅く、約０．０１０インチまたは０．３ｍｍである。
一方、スロット８４の深さは、少なくとも数ミリメートルである。
こうすることで、撮像装置６０に揃えられた誘導装置８０の一部が、撮像装置６０の焦点面から離間する。
さらに、撮像装置６０に揃えられた誘導装置８０の一部は、誘導装置８０が撮像装置６０の被写界深度の実質的に外部となり、それによって誘導装置８０が焦点から外れるように、撮像装置６０の焦点面から十分に離間している。
こうすることで、誘導装置８０は、焦点面の外部になると共に、光をほとんどまたは一切反射しなくなり、よって撮像装置６０を覆う誘導装置８０のうち走査される文書５の側縁より外側の部分が、実質的に黒として現れる。

また、誘導装置８０は、文書５を前面撮像機構４０Ａのレンズ７０に向けて方向付けるように形成されていてもよい。
たとえば、本例では、誘導装置８０の前縁８２は、図２および図３に示すように、前面撮像機構４０Ａに向けて先細りして平坦接触面を備える先端８７を形成する、傾斜面を備えている。
こうすることで、誘導装置８０の前縁は、受け入れた文書５の前縁を、文書５の表面がレンズ７０に向けて付勢されるように、撮像機構に向けて方向付ける。
誘導装置８０の後縁も、前面撮像機構４０Ａから徐々に離間するように傾斜している。
さらに、後縁は、文書５が誘導装置８０を通過する際に、文書５の縁がスロット８４の後縁に引っ掛かる可能性を減らすように形成されているのが好ましい。
詳細には、本例では、スロット８４の後縁は、レンズ７０から徐々に離間するように丸められている。
一方、前縁８２の先端８７は、レンズ７０と誘導装置８０の前縁のスロット８４に隣接する部分との間の間隙が、レンズ７０と誘導装置８０の後縁のスロット８４に隣接する部分との間の間隙よりも小さくなるように、レンズ７０に向けて突出している。

誘導装置８０は、誘導装置８０を前面撮像機構４０Ａに対して位置決めするための接触要素をさらに含んでもよい。
たとえば、本例では、誘導装置８０は、外側に突出するタブまたはパッド８９を含む。
図２に示すように、パッド８９は、前縁８２の先端８７よりも前面撮像機構４０Ａのレンズ７０に近接するように突出している。
図３を参照すると、タブまたはパッド８９は、文書経路２２の外側の、誘導装置８０の長手方向の端部に配置されている。
詳細には、パッド８９の第１対が誘導装置８０の近位端に配置され、第２対が誘導装置８０の遠位端に配置されている。
これにより、文書５は、前面撮像機構４０Ａを通過するときに、パッド８９の間を通る。

図３を参照すると、誘導装置８０は、スロット８４が広がるのを防ぐための剛性を提供する支持ブラケット９０の上に取り付けられている。
さらに、誘導装置８０は、横方向の強度を高める複数のクロスリブを含んでいてもよい。
ただし、図２に示すように、空洞内のすべてのクロス要素は、凹形状になっており、光をセンサーアレイ６０に向けて反射するのではなく空洞内に拡散させるように構成されている。

付勢要素は、誘導装置８０を撮像機構４０Ａに向けて付勢して、誘導装置８０が、文書５を前面撮像機構４０Ａに向けて方向付けられるようにする。
ただし、付勢要素は、厚い文書のための大きな間隙を確保するために、誘導装置８０が前面撮像機構４０Ａから離れる動きを許容する。
本例では、誘導装置８０は、バネ９２により付勢される一対の枢動アーム９１に取り付けられる。

文書撮像システム１０は、前面撮像機構４０Ａに気流を送るための１または複数の空気移動要素を含んでもよい。
たとえば、本例では、複数のファン１００が誘導装置８０の下方に配置されており、スロット８４を通じて前面撮像機構４０Ａに向けて気流を送るように構成されている。
図２のスロット８４は閉じた空洞のように見えるが、断面は、誘導装置８０の下側に開口している（つまり、スロットは、底壁８６を貫通する開口を有する）。
ファン１００は、図３に示すように、支持ブラケット９０に配置し、この支持ブラケット９０の長さに沿って離間させることができる。
こうすることで、ファン１００は、文書経路２２の幅に沿って気流を提供する。

誘導装置８０を通過する文書５によって作り出される可能性がある静電気の蓄積を制限するための要素を提供してもよい。
たとえば、コロナワイヤまたはコロナ点をスロット８４に統合して、ファン１００がイオン化空気の流れをスロット８４経由で送るようにすることができる。
ファン１００は、ゴミ屑がカバー７０に付着して画像品質を損なう前に、それらのゴミ屑をレンズ７０から吹き飛ばすように配置される。
詳細には、ファン１００は、空気ナイフを提供するように構成し、コアンダ効果を使用して空気を誘導装置８０の先導側に沿わせてゴミ屑を文書の流れの方向に沿って送り出し、レンズ７０に付着するのを防ぐようにしてもよい。
代替で、ファン１００または他の空気移動要素を誘導装置８０から離間して設け、ホースまたはダクトで気流を与えてゴミ屑をカバーから取り除いてもよい。

図４を参照すると、前面撮像機構４０Ａ用のオプションのワイパー８３が図示されている。
この前面撮像機構４０Ａは、上述した撮像機構４０Ａと実質的に同様だが、ここでは、誘導装置８０の前縁に取り付けられたワイパー８３を含む。
ワイパー８３は、薄いプラスチックシート（たとえば、０．００２インチのポリエステル）または細毛でよい。
ワイパー８３を設けることで、誘導装置８０と前面撮像機構４０Ａのカバー７０との間の間隙を、文書５とカバー７０とが分離して画像の品質が低下するのを回避しながら増やすことができる。
詳細には、ワイパー８３は、誘導装置８０と前面撮像機構４０Ａのレンズ７０との間の間隙を埋める柔軟な可撓性要素である。
文書移送装置１５が文書経路２２に沿って文書５を搬送するとき、文書５の前縁がワイパー８３と係合し、それによって、ワイパー８３が変形して文書５が誘導装置８０と前面撮像機構４０Ａとの間の間隙を通過するための隙間を提供する。
ワイパー８３が変形すると、ワイパー８３は、その柔軟性により、文書５を前面撮像機構４０Ａに向けて付勢する。

図５を参照すると、代替の撮像機構４０Ｃが示されている。
代替の撮像機構は、上述した前面撮像機構４０Ａと実質的に同じだが、レンズ１７０が異なる。
レンズ１７０は、センサーアレイ６０に揃えられた陥凹１７４を含む。
陥凹１７４は、センサーアレイ６０の焦点深度よりも大きい深さを有している。
このようにすることで、レンズ１７０上のゴミ屑は、陥凹１７４の底部に溜まりやすくなる。
陥凹１７４は、センサーアレイ６０の焦点領域の外部にあるため、ゴミ屑によって画像の品質が低下することは、通常はない。
本例では、レンズ１７０の前縁１７２は、誘導装置８０の前縁から徐々に離間し、レンズ１７０の後縁１７６も誘導装置８０の後縁から徐々に離間している。
よって、レンズ１７０の前縁１７２と誘導装置８０の前縁の先端８７との間の間隙は、レンズ１７０の後縁１７６と誘導装置８０の後縁との間の間隙よりも大きい。
こうすることで、文書５は、カバー１７０を越えて搬送されるときに陥凹１７４に引っ掛かりづらくなる。

本発明の広範な発明的概念から逸脱することなく、上述した実施形態に変更または改良を加えられることが、当業者により理解される。
たとえば、撮像機構のレンズ１７０を、上述した陥凹１７４と異なる形状を有し、かつ撮像機構の被写界深度の外部にある面にゴミ屑が堆積するように撮像装置６０の焦点面から離間した面を有するように改良することが可能である。
よって、本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲および精神内のすべての変更および改良を含むことを意図していることを理解する必要がある。

Claims (11)

1. 文書を処理して光学画像データを取得するシステムであって、
   前記文書を走査して画像データを取得する走査手段と、
   前記走査手段をカバーし、前記走査手段を覆う陥凹を備えて前記走査手段が前記陥凹を通じて前記文書を走査できるようにするとともに、前記陥凹の底部が前記走査手段の焦点の外部にあるカバー手段と、
   前記カバー手段を越えて文書を搬送するとともに前記カバー手段を越えて前記文書を搬送する間に前記走査手段に文書を走査させる搬送手段と、
   前記文書を前記カバー手段に対して誘導する誘導手段と、
   前記文書を照らす照明手段とを有し、
   前記照明手段からの光が前記カバー手段を通過し、
   前記誘導手段が、前記照明手段に対向する凹部を備え、前記照明手段からの光が、前記文書の幅を超えて延長する前記誘導手段の一部に沿った前記凹部に照射され、
   前記誘導手段の凹部が、前記誘導手段から前記走査手段に光が反射されるのを防ぐように構成されているシステム。
2. 前記走査手段が被写界深度を持ち、前記被写界深度の内部の要素に概して焦点が合い、前記被写界深度の外部の要素に概して焦点が合わず、前記陥凹が、前記陥凹の前記底部のゴミ屑が前記走査手段の前記被写界深度の外部になるように前記走査手段に対して相対的に配置されている請求項１に記載のシステム。
3. 前記走査手段が取り付けられる空洞を有する収容部を備え、
   前記カバー手段が、前記走査手段を前記収容部内に封じ込める請求項１または請求項２に記載のシステム。
4. 前記誘導手段が、前記カバー手段から離間して、文書が通過する間隙を形成し、
   前記搬送手段が、前記カバー手段の陥凹および前記誘導手段の凹部を越えて文書を搬送する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記凹部が前縁壁と後縁壁とを備え、
   前記文書が通過する前記間隙が、前記後縁壁に隣接する部分で前記前縁壁に隣接する部分よりも広くなっている請求項４に記載のシステム。
6. 前記凹部の前記後縁壁が、前記文書が前記カバー手段を越えて搬送されるときに前記文書の前縁が前記凹部に引っ掛かるのを防ぐために丸められている請求項５に記載のシステム。
7. 前記間隙内に一部が配置される弾性変形可能なワイパーを含む請求項４に記載のシステム。
8. 前記文書の前縁が前記ワイパーに接触し、前記文書が前記搬送手段によって搬送されているときに前記ワイパーを屈折させ、
   前記屈折したワイパーが前記文書を前記カバー手段に向けて付勢する請求項７に記載のシステム。
9. 前記誘導手段が、前記走査手段に対向する開口部を有し、
   前記開口部を通じて気流を提供する手段を含む請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記誘導手段を前記カバー手段に向けて付勢する手段を含む請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記カバー手段が、上面を備え、
    前記誘導手段が、前記文書が前記カバー手段を越えて搬送される際に前記文書を前記上面に対して付勢するように構成された請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のシステム。
    

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