JPH04331562A - 文書複写機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゼロックス（登録商標
）複写機または印刷機のような文書複写機に関し、さら
に詳しくは、製本した本や３次元の物体のような平らで
ない原本をコピーまたは走査するための高い性能を有す
るこのような装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機では、製本した本のような平らで
ない原本のコピーする場合、１つの問題が提起されるが
、その理由は、書籍の綴込み部分近くの情報をコピーす
ることが難しいからである。綴込み部分での複写の難し
さは、綴込みに近い書籍の部分が通常平坦で透明な板に
よって形成されている原本の画像面から浮き上がってい
るからである。複写の質は、原本の画像が画像面から離
れる距離に応じて劣化する。コピーの鮮明度の不足およ
び（または）歪みは以下の幾つかの要因に由来する。 その要因は、１）原本が中央の綴込み部分で走査される
にしたがって、投影される画像は、益々焦点から外れる
；２）背部分の照明は最適状態から少なくなる；３）走
査の長さ方向に沿って画像データの圧縮が発生する；４
）原画像が画像面に対してある角度で配設される結果、
画像データの鮮明度の劣化を生ずる；などである。

【０００３】これらの要因を最小にするかまたは無くす
ために、種々のアプローチが試みられた。一般的な「強
制力」によるアプローチは、綴込み部分がプラテン面か
らなるべく、またはまったく離れないようにするために
、書籍をプラテンの表面に対して押し付ける。しかし、
綴込み部分に近いページ部分は、プラテン面上で尚短い
間隔のままである。その結果、これらの部分に含まれる
情報は、出力した紙面で焦点がボケている。しかも、綴
込み部分をできるだけプラテンに近づけるように押し付
けようと試みると、書籍、特に綴込み部分が脆い古い書
籍の綴込み部分を破損することになる。

【０００４】他の解決法は、プラテンを改造して端部を
傾斜させ、その結果、書籍の綴込み部分が隅にきて、コ
ピーされているページの全面がプラテン面に密着する方
法である。米国特許第３，７７５，００８号明細書は、
この種のシステムの一例を開示している。これらのシス
テムには、幾つかの欠点がある。傾斜した角部のエッジ
でのスキャナの運動が制限されるので、倍率の範囲が限
られる。また、書籍を置き直さなくても、この書籍の両
側のページをプラテン上に置いて走査することができる
「分割走査」システムを使用することができないので、
コピーの能力が限定される。

【０００５】さらに他の展開は、プラテン上の原画像の
高さを測定するために高さセンサをスキャナー上に採用
したシステムである。視認可能な画像の位置を調節し、
変化する焦点を調整し、走査速度を制御し、照明を制御
するため、高さ情報を使用して走査ミラーの位置を制御
する。１９９０年５月２２日に出願された「高い書籍コ
ピー性能を有する書類複写機」（「ＤＯＫＵＭＥＮＴ　
　ＲＥＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ　　ＭＡＣＨＩＮ　　ＷＩ
ＴＨ　　ＥＮＨＡＮＣＥＤ　　ＢＯＯＫ　　ＣＯＰＹＩ
ＮＧＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」）という名称の米国特許出
願番号第０７／５２６，７４３号明細書は、この種のシ
ステムを開示しており、これは本特許出願の譲受人が所
有するものであり、ここに引用として含まれている。上
記のシステムは、上述の欠点の多くを克服しているが、
これには、正確なミラーの位置決めと、焦点レンズおよ
びキャリッジの速度の正確な制御性が必要である。これ
らの要素は、装置の複雑性を増し、そのコストを増大す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、書籍
のような平らでない原画像の写真コピーを改良すること
である。本発明の他の目的は、分割走査による走査の便
宜性と機能性を書籍の端部の複写の正確性と結びつける
ことである。

【０００７】本発明の他の目的は、その他の点では標準
的なディジタル複写機に最小限の変更を加えるだけで、
上記の目的を達成することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】画像面と画像面から離れ
た原本の画像部分の間の距離を検出する検出器を有する
走査システムを使用することによって、これらおよびそ
の他の目的は達成され、上記の欠点は克服される。光学
的スキャナによって得た画像情報は、電気的画像データ
に変換される。画像の位置、画像の圧縮、画像の焦点お
よび画像の照明といった補正要素は高さ検出センサから
得られるデータから得られ、これらの要素は画像マップ
として記憶することができる。電気的画像データは補正
要素にしたがって変更されて、画像面から間隔の開いて
いる原本の部分の電気的画像データを補正すなわち鮮明
にする。画像高さのデータを使用して走査速度および照
明を制御することもできる。次に、補正され、鮮明にな
った電気的画像データは、下流の画像形成および印刷装
置に送られる。

【０００９】

【実施例】下記の図を参照して本発明を詳細に説明する
が、図において同じ参照番号は、同じ部品を示す。図１
は、従来の文書走査モードならびに書籍複写モードで動
作する走査システム１０を示す。システム１０は、透明
な画像プラテン１２の下に配置され、プラテン１２は、
通常ガラス等の固くて透明な材料からできている。書籍
１１は、プラテン１２の上面１３に載置して図示されて
いる。上面１３は、プラテン１２の上載置された原本の
画像面を形成する。

【００１０】走査システム１０は、反射器１５の内部に
取り付けられたランプ１４のような光源を有する。ラン
プ１４からの放射エネルギーすなわち光線は、プラテン
１２を介して上向きに反射され、プラテン上に載置した
原本の画像を照らす。走査システム１０は、また原本の
画像から反射した可視光線を受けるように位置決めされ
た走査ミラー１６を有する。ランプ１４、反射器１５お
よびミラー１６を共通のハウジング１７に取り付けるこ
とができる。走査ミラー１６上で受光した反射された光
学的画像データは、適当なミラー・アセンブリを介して
光学的結像アセンブリ２０に向けられるが、上記の光学
的結像アセンブリ２０は、単純で固定焦点の型式が望ま
しい。レンズ・アセンブリ２０は、光画像情報を結像し
て光束１９とし、光束１９は適当なフォトセンサ２２に
向けられ、フォトセンサ２２によって、光束１９の光学
的画像データは電気的画像データに変換される。既知の
型式のフォトセンサを使用することができるが、望まし
い型式の電荷結合素子（ＣＣＤ）である。

【００１１】ランプ１４、反射器１５、ミラー１６、ミ
ラー・アセンブリ１８、レンズ・アセンブリ２０および
ＣＣＤ２２を、点線Ｃで示す走査キャリッジに共通に取
り付けることができる。キャリッジＣは、プラテンの下
で、予め設定した、または制御可能な走査速度で左から
右へ移動する。走査アセンブリは、走査露光サイクルの
開始前に、ＰＳで示す事前走査ゾーンを左方へ事前走査
運動を行い、走査開始次の加速（および振動の減衰）を
行う。走査開始点はＳ０　、走査終了点はＳ１　で示す
。

【００１２】走査アセンブリ１０は、また高さ検出器す
なわちセンサ２４を有し、上記の高さ検出器は、プラテ
ン１２の表面１３上に置かれた書籍１１のページのよう
な原本の端部に沿って走査するように位置することが望
ましい。好適な実施例では、検出器２４は、例えばＬＥ
Ｄのような発光素子と、例えばフォトダイオードのよう
な受光素子を内蔵する。ＬＥＤは、プラテン１２の方に
向けて上方向に一定の放射出力を発生し、フォトダイオ
ードは、書籍１１のページから反射されるＬＥＤの出力
を受光すように位置決めされる。このようなシステムは
、カメラのオートフォーカス・センサとして使用されて
いるが、本用途にも適している。検出器２４は、書籍コ
ピー・モードの間通電されて書籍を走査し、変化する出
力信号を発生するが、この出力信号は、綴込領域６０の
ような書籍の画像面から離れていることによって生ずる
複写体の距離の増加ΔＺ（プラテン表面１３と書籍のペ
ージ間の距離）を示す。検出器２４の出力信号は、下記
で説明するように、コンピュータ３０が画像の位置、焦
点、画像の圧縮、および照明の補正信号を発生するため
に使用される。書籍複写モードにすると、高さ検出器２
４が始動して、事前走査動作の間またはリアルタイム走
査の間に、書籍のページのプラテンからの乖離距離（Δ
Ｚ）の測定が行われる。書籍がプラテン１２上に平らに
なっている領域の場合、距離Ｌは、走査ミラーからプラ
テンの表面１３までの距離である。書籍のページがプラ
テン表面１３から変移している領域の場合、距離Ｌ′は
距離Ｌプラス、例えば図１に示すように、どこか特定の
位置でのΔＺとの合計である。したがって、検出器２４
の出力は、どこか所定の地点でのΔＺを示す。書籍のペ
ージがプラテン上に平らになっている場合、距離ΔＺは
０であり、書籍の綴込み領域の中心で最大値に増加する
。検出器２４は走査ミラー１６と同じ水平面に設けられ
ているものとして図示してあるが、ΔＺを得るために使
用する適当にオフセットされた距離で垂直方向に変移す
ることもできる。

【００１３】一般的な動作サイクルにおいて、スキャナ
・アセンブリ１０は、左から右へ点Ｓ０　から走査を開
始する。もし希望すれば、ランプ１４を衝撃吸収式にし
てもよい。走査が進むにつれて、検出器２４は連続的に
出力信号を発生し、位置信号発生回路２６（図２）にこ
れを送り、上記の回路において出力信号は、Ｌ＋ΔＺの
瞬時値に比例した位置信号に変換される。位置信号回路
２６からの出力は、アナログ／ディジタル変換器２８に
送られる。次にディジタル信号は、コンピュータ３０の
プロセッサ３２に供給される。位置信号は、書籍の両側
のページの走査が完了するまで、一時的にメモリ・ユニ
ット３４に格納される。次に走査終了の時点（点Ｓ１　
）で、勾配ｄｚ／ｄｘの近似値を含む完全な書籍の高さ
の「プロファイル」が、プロセッサ３２によってメモリ
３４から検索され、画像の位置、画像の焦点、画像の圧
縮および画像の照明に必要な補正量に関する情報が引出
される。これらの補正については、それぞれ下記におい
てさらに詳細に説明する。

【００１４】ＣＣＤ２２からの電気的画像データ信号は
、アナログ／ディジタル変換器２８によって変換され、
コンピュータ３０のプロセッサ３２に供給される。 高さ検出器２４からの信号に基づいて引出された上記の
補正要素は、プロセッサ３２によって電気的画像データ
に加えられ、このように変更された画像データは、画像
制御装置や印刷機といった下流の処理手段に供給される
が、これらの処理手段は、変更された電気的画像データ
を使用して出力コピーを作成する。

【００１５】画像面から離れた画像の部分が、スキャナ
の光学的合焦機構の焦点深度を超えている結果生じる画
像の焦点は、電気的画像データに適当な補正要素を加え
ることによて補正することができる。この補正を行なう
１つの手段は、使用されている特定の画像形成システム
の複写界深度特性に関する経験的モデルを開発すること
である。この特性を、名目的な画像面からの距離の関数
としての画素の拡がり（ｓｐｒｅａｄ）　と説明するこ
とができる。次に、画像面からの距離の関数としての適
当な補正要素を、ルックアップ・テーブルの形式でメモ
リ３４に格納することができる。次に、この適当な要素
は、画像プロファイルからの高さ情報に結びつけて使用
され、薄くなった画像を当初の鮮明度に近づくように補
正する。 電気的画像データの変更によって画像の劣化を補正する
数学的技術はすでに知られており、これもまたプログラ
ミング・プロセッサ３２によって実行され、適当な補正
を行なうことができる。このような技術については、Ｒ
．Ｃ．　Ｇｏｎｚａｌｅｚ　および　Ｐ．　Ｗｉｎｔｚ
　共著、　Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ　Ｐｕｂｌｉ
ｓｈｉｎｇ　Ｃｏ．刊、「Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｍａｇｅ
　Ｐｏｃｅｓｓｉｎｇ　」第２版に記載されている。

【００１６】画像の圧縮の補正は、高さのプロファイル
・マップからの情報に基づいて、電気的画像データを変
更することによって達成することができる。走査方向で
の画像セクメントの投影距離をΔχ、局部勾配をθとす
ると、このセクメントの補正距離は、Δχ／ｃｏｓ　θ
である。これによって画像は、走査方向に延びて、湾曲
した被写体全体を平らな画像面上に投影する。このよう
な補正は、プロセッサ３２を適切にプログラムして、Ｃ
ＣＤ２２からの電気的画像データに補正要素を加えるこ
とによって達成される。

【００１７】実際の走査時間（およびしたがって画素の
合計数）がそのページの真の長さに対応するように、書
籍のプロファイルの関数としてのスキャナ・アセンブリ
１０の走査速度を制御することによって、角度をつけて
置かれた書籍の背部分６０からの情報の走査に由来する
画像の圧縮をまた制御することもできる。図２を参照し
て、プロセッサ３２は、メモリ３４に記憶された画像プ
ロファイルの情報を使用して制御装置３６対して入力を
供給する。制御装置３６は、走査キャリッジ駆動装置４
０の速度を制御してこの目的を達成する。この場合、画
像面から変移した画像部分にある画像情報の走査部分は
、その特定の部分の真の距離に対するその部分の投影距
離に比率に比例する量だけ減速される。この結果、その
ページ全体で画像密度は一定であるが、その理由は、Ｃ
ＣＤ２２が集計した真の距離の単位当りの画素数が一定
であるからである。係数Δχ／ｃｏｓ　θの計算は、プ
ロセッサ３２において実行されて、制御装置３６への制
御入力をき引出し、キャリッジ駆動装置４０の速度を変
更する。制御装置３６に対する制御入力を適切にプログ
ラムすることは、当業界の設計者の技術の範囲内であり
、その詳細な開示は不必要である。

【００１８】図１を参照し、照明の補正の必要性を考慮
すると、書籍のページがプラテン表面１３から変移する
につれて、照明が事実上減退する（ランプ１４の出力は
、もはやページの上に正常に入射してはいない）ことは
明らかであるが、その理由は、ページが最適照明の平面
から遠ざかるからである。したがって、ある種のシステ
ムでは、走査中、ランプの出力を漸増し、次に漸減する
必要のある場合がある。プロセッサ３２からの適切な入
力に制御されると、制御装置３６はランプ電源４２を制
御して照明の減退に備える、すなわちこれを補償する。

【００１９】照明の補正は、また結像の補正に関連して
説明した焦点深度モデルと同様の照明深度モデルを使用
して行うこともできる。そのような構成において、プロ
セッサ３２にプログラムされた適切なアルゴリズムを使
用して、モデルの指定にしたがって灰色の画素を白色の
画素に復元することができる。灰色を白色に転換する程
度は、各走査位置における特定のΔＺ距離によって決ま
る。経験的に演繹されたモデルを使用することもできる
。このようなモデルは、ルックアップ・テーブルの形式
でメモリ３４に格納され、このルックアップ・テーブル
によって、測定したΔＺによって決まる補償要素が提供
される。照明ロスによって発生する画像の劣化を補正す
る他の既知の数学的技術も、またプロセッサ３２で実行
することができる。

【００２０】さらに、領域６０における照明のわずかな
不足の補償は、上記の補正システムの内の２つを組合わ
せることによって達成することができる。ある程度のコ
ントラストを有する画像情報の場合、プロセッサ３２に
よる電気的画像データの強化を使用することができる。 画像が暗くなる画像部分では、ランプ１４に対する電力
供給量を増加することによって照明を上げることができ
る。メモリ３４に記憶された高さデータに基づいて、一
方の補正システムから他方の補正システムへ切替えるこ
とができる。

【００２１】前に留意したように、走査ミラー１６は、
固定した位置に、理想的には走査方向に対して約４５°
の角度で取り付けられる。図１を参照して、ミラー１８
からＣＣＤ２２に至る経路が基本的に画像面に平行にな
り、画像がＣＣＤで結像するように、主光線（ｐｒｉｎ
ｃｉｐｌｅ　ｒａｙ）は、ミラー・アセンブリ１８によ
って、レンズ・アセンブリ２０を介して、ＣＣＤ２２に
反射される。このようにしてＣＣＤが受け取った画像情
報は、原本の画像データを正確に示す。しかし、主光線
が、原本の画像面から離れた原本の部分から反射する場
合、画像光線が通る光路は、値ΔＺだけ変化し、ＣＣＤ
２２における光画像２２は、画像が平坦であるという条
件でレンズ２０が設定した焦点を失ってしまう。しかし
、光学的焦点のロスは、ＣＣＤ２２から取り出した電気
的画像情報の変更によって補償することができる。しか
も、ＣＣＤによって、走査方向と交差する細い光学的窓
すなわち「レンズ」が与えられる。この要素は、ミラー
１６、１８およびレンズ２０によって構成される光学シ
ステムの被写界深度の改善と同様の特性を与える傾向が
ある。このことは、少なくとも、画像が画像面から浮上
がっている領域６０の部分における本システムの焦点を
強化するものと信じられている。この後者の効果につい
て図３を参照して説明するが、図３は画像面１３から浮
上がった画像の一部における画像データＳの画素を示す
。走査ΔＸの増分に対して、画素Ｓの端部は、画像面１
３から距離ΔＺ１　、ΔＺ２　という異なった位置にあ
る。画像面からの画素の平均距離ΔＺは、検出器２４に
よって測定され、上述の通り、電気的画像データの強化
をもたらす値を引き出すために使用される。上述の通り
、ΔＺ１　とΔＺ２　との差が表わす光路の距離の変化
による焦点ロスは、ＣＣＤ２２を使用することによって
生じる本システム固有の解決法によって最小限になる。 このように、本システムは、画像が画像面に対して角度
のついた位置にあることから生ずる画像の劣化を補償す
る。

【００２２】上記の説明から、事前走査モードによって
最大限の機能性が発揮されることが分かる。マイクロプ
ロセッサ３０は、コピー紙のサイズ、倍率、校合および
片面または両面モードの入力を受け入れるように完全に
プログラムされている。これらの補助的入力は、全て事
前走査に続いて、しかし画像形成走査の始まる前に行う
ことができる。また、この時に片面または両面モードで
、書籍の各ページを個々の用紙にコピーできる適当な分
割走査のアルゴリズムを入力することもできる。分割走
査技術においては、高さセンサ２４を使用して、背部分
の領域６０を測定する。本発明でマイクロプロセッサ３
０によって実行することができる分割走査技術の詳細は
、米国特許番号第４，６５９，２０７号に記載されてお
り、その開示は、引用によって本明細書に含まれる。

【００２３】上述の事前走査モードの主な欠点は、処理
時間のロス、すなわち事前走査を行うのに要する時間の
ロスである。他の方法では、検出器２４が実際の画像形
成のための走査中に、「同時に」（“ｏｎ　ｔｈｅ　ｆ
ｌｙ”）高さのプロファイルを得ることが可能になる。 開示したシステムでは、この性能が向上するが、その理
由は、プロセッサ３２によって、補正要素を殆ど瞬時に
引き出し、ＣＣＤによって供給される電気的画像データ
に加えることができるからである。検出器２４のセンサ
部分は、このモードの場合、ＬＥＤ光源からの反射光と
ランプ１４からの反射光を識別できなければならない。 幾つかのシステムの場合、反射したランプ光のみを使用
し、リアルタイムの走査モード用の別の光源の必要をな
しで済ますことが可能である。このためには、センサ２
４はランプ１４からの反射光の経路にあるように位置す
ることが必要である。

【００２４】本発明は、書籍の複写の分野で最大限の有
用性を発揮するが、その原理は、他の種類の複写、例え
ば、３次元の物体（高さが限られ、各走査位置に定数が
あること、すなわちｄｚ／ｄｘ＝０を前提とするが）や
、非常に湾曲した書類または折りたたんだ書類にも適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】製本した本の走査を示すスキャナの概略側面図
である。

【図２】走査および制御システムのブロック図である。

【図３】本システムの結像特性を示す図である。

【符号の説明】

１０　　走査システム １１　　書籍 １２　　画像プラテン １４　　ランプ １５　　反射器 １６　　ミラー １７　　共通ハウジング ２０　　レンズ・アセンブリ ２２　　フォトセンサ ２４　　センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画像面にある部分と画像面から離れた
   部分を有する非平面状の原本の画像から得た複写を補正
   する方法において；上記の方法は：上記の原本の画像を
   走査し、上記の画像からの光学的画像データを感光素子
   に結像することによって電気的画像データを発生するス
   テップ；上記の原本の画像が上記の画像面から離れてい
   る部分における上記の原本の画像と上記の画像面との間
   の距離を測定するステップ；上記の測定ステップにおい
   て測定した距離に基づいて、上記の画像面から離れた上
   記の画像の部分から上記の画像データの焦点ロスを示す
   値を得るステップ；および得られた上記の値にしたがっ
   て上記の電気的画像データを変更してこれを補正するス
   テップ；によって構成されることを特徴とする複写の補
   正方法。