JPH05284288A

JPH05284288A - 画像読取装置

Info

Publication number: JPH05284288A
Application number: JP4109148A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Ando; 和久安藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】プラテンガラスと原稿の密着の程度に拘らず
ぼけや歪みのない画像を得る。【構成】原稿５で反射されたスポット光を受光したス
ポット光用受光素子１０の出力に基いてスポット光位置
算出部１４において原稿５と固体撮象素子３との距離が
算出され、その算出結果に基いて画像読取部１が駆動機
構１７により適切な位置に移動され、その後、原稿５の
読取りが行われる。歪み画素処理回路１６においては、
スポット光位置算出部１４の算出結果に基いて原稿５の
湾曲した部分の画像の伸長及び濃度の補正を行うことに
よって、ぼけや歪みのない鮮明な画面が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結像光学手段を用いて
原稿画像の光学像を固体撮像素子に結像し、それを電気
信号に変換する画像読取装置に係り、特に、原稿に対す
る固体撮像素子に対する原稿面の相対位置の変化に起因
して生ずる画像のぼけ及び原稿面の湾曲によって生ずる
画像の歪みの改善を図った画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ、デジタル複写機、パソコ
ン用スキャナ等に使用されている画像読取装置として
は、例えば、図６に示すように、上面にプラテンガラス
（図示せず）を備えた筐体１０１の上面側に原稿１０３
を配置し、原稿画像を読み取るようにしたものがある。
上述の筐体１０１内には、縮小光学系を構成する照明光
源１０５、ミラ−１０７、レンズ１０９及び固体撮像素
子（例えばＣＣＤ）１１１が設置されている。

【０００３】また、別のタイプの画像読取装置として
は、図５に示すように、上面にプラテンガラス（図示せ
ず）を備えた筐体１０１内に、等倍結像光学系を構成す
る照明光源１０５、ロッドレンズアレイ１１３、密着型
センサ１１５とが設置されたものがある。そして、照明
光源１０５から放射された光は原稿１０３で反射し、そ
の反射光が前述の縮小光学系若しくは等倍結像光学系を
介して固体撮像素子１１１若しくは密着型センサ１１５
上に結像され、原稿面の濃淡に応じた反射光を電気信号
に変換するものである。

【０００４】上述した画像読取装置においては、原稿全
体がプラテンガラスに密着していることを前提として読
み取られた信号の処理を行っているために、例えば比較
的厚みのある書籍のようなものをプラテンガラス上に置
いて読み取りを行った場合には、書籍の背に近い原稿面
が湾曲するので、読み取られた画像信号に何等補正を施
さなければその部分の文字等が縮小された状態の画像と
なってしまうという問題があった。

【０００５】そこで、かかる問題を解決するために、例
えば、図８に示されるような画像読取り技術が提案され
ている。すなわち、原稿としての書籍５の見開き方向
（図チにおいて紙面左右方向）に沿ってライン状のビ−
ム光を発生するラインビ−ム光源２５と、該光源２５か
らの光を所望のビ−ム状にするためのシリンドリカルレ
ンズ２６とを設け、書籍５で反射されたラインビ−ム光
を、レンズ２７を介して光電変換素子２８で読み取る。
そして光電変換素子２８の出力信号に基いて原稿の形状
を算出して図８のように書籍５の背の部分へ湾曲した部
分の読取り信号に対して書籍５の見開き方向へ伸長する
ような補正を行い、書籍５の湾曲部分の再現画像の歪み
を低減できるようにしたものである。このような補正技
術によれば、略原稿と同一の形状の画像が再現できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
伸長処理を施してもプラテンガラスから浮き上がってい
る書籍５の背部の近傍の画像にぼけが残るという問題が
ある。これは、上述のラインビ−ム光を用いて原稿の形
状を読取り、その形状情報に基づいて伸長補正をして
も、原稿に対する読取りセンサの焦点距離の調整は行わ
れていないので、プラテンガラスから浮き上がった原稿
に対しては適切な焦点距離で読取りが行われないためで
ある。また、上述した構成の補正装置は、その構造上、
いわゆる縮小光学系を有してなる画像読取装置に組み込
むには適するが、いわゆる等倍光学系を用いることで小
型化を図った画像読取装置には、装置の大型化を招くた
めに適さないという問題もあった。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、プラテンガラスと原稿の密着の程度に拘らずぼけや
歪みのない鮮明な画像を得ることができ、しかも装置の
小型化い適した画像読取装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明に係る画像読取装置は、被読取面からの反射光
を所定の位置に結像する結像光学手段と、前記所定位置
に結像された光学像を検知して電気信号に変換する撮像
手段とを具備する画像読取装置において、前記被読取面
の所望する位置にスポット光を照射するスポット光照射
手段と、前記被読取面に照射された前記スポット光の反
射光を受光してその受光量に応じた電気信号に変換する
反射光受光手段と、前記反射光受光手段の出力信号に基
いて前記撮象手段の受光面と前記被読取面との距離を算
出する位置演算手段と、前記位置演算手段の演算結果に
基いて前記結像光学手段と前記撮像手段との距離を一定
に保持しつつこれら両手段の被読取面に対する位置を調
節する焦点調節手段と、前記位置演算手段の演算結果に
基いて、原稿の湾曲部分の画像信号を伸長すると共にそ
の伸長部分の画像濃度を伸長前の当該湾曲部の画像濃度
の差に基いて設定する補正手段と、を具備してなるもの
である。

【０００９】

【作用】被読取面に照射されたスポット光の反射光は、
被読取面の湾曲の具合により、反射光受光手段における
受光位置が異なり、その受光位置は当該反射光受光手段
の出力信号によって判断される。そして、この受光位置
に関するデ−タに基いて位置演算手段において被読取面
と撮像手段の受光面との距離が演算により算出されるの
で、その演算結果に基いて焦点調節手段によって被読取
面に対する撮像手段の位置が調節されるので、常に適切
な焦点距離で画像の撮像が行われることとなる。

【００１０】

【実施例】以下、図１乃び図２を参照しつつ、本発明に
係る画像読取装置について説明する。ここで、図１は本
発明に係る画像読取装置の構成を示す構成図、図２は本
発明に係る画像読取装置の概略外観の一実施例を示す全
体斜視図である。この画像読取装置は、画像読取部１と
原稿位置検出部２とに大別されるものである。画像読取
部１は、固体撮像素子３の動作を制御する第１の駆動処
理回路４と、例えば、ＣＣＤ等の撮像手段としての固体
撮像素子３と、この固体撮像素子３に原稿５からの反射
光を集光するレンズ等を含んでなる第１の光学結像系６
と、を具備してなるものである。

【００１１】原稿位置検出部２は、スポット光を発生す
るスポット光光源７と、このスポット光光源７からのス
ポット光を反射する回転ミラ−８と、この回転ミラ−８
の回転を制御するスポット光照射方向制御部９と、回転
ミラ−８を介して原稿５照射されたスポット光の原稿５
からの反射光をスッポト光用受光素子１０に適切に集光
させる第２の光学結像系１１と、この第２の光学結像系
１１により結像された光学像を読みとって電気信号に変
換する反射光受光手段としてのスポット光用受光素子１
０と、このスポット光用受光素子１０から入力した信号
をスポット光位置算出部１２に適切なタイミング及び信
号レベルで入力する第２の駆動処理回路１３と、第２の
駆動処理回路１３を介して入力されたスポット光用受光
素子１０の出力信号からスポット光の位置を算出する位
置演算手段としてのスポット光位置算出部１４と、を具
備してなるものである。そして、本実施例においては、
上述のスポット光光源７と、回転ミラ−８と、スポット
光照射方向制御部９とからスポット光照射手段が構成さ
れるようになっている。

【００１２】この画像読取装置は、さらに、上述したス
ポット光位置算出部１４での算出結果を記憶する原稿面
形状記憶メモリ１５と、この原稿面形状記憶メモリ１５
に記憶されたスポット光の位置に関するデ−タに基づい
て読取画像の歪みを補正する補正手段としての歪み画像
処理部１６と、画像読取部１の位置を移動する焦点調節
手段としての駆動機構１７と、この駆動機構１７の動作
を制御する画像読取位置制御部１８とを有している。ま
た、この画像読取装置は、上述した画像読取部１、原稿
位置検出部２、歪み画像処理部１６及び画像読取位置制
御部１８等の動作を制御するためのマイクロプロセッサ
１９を有している。

【００１３】次に、本実施例における画像読取装置の概
略的な外観について図２を参照しつつその構造について
説明する。本実施例の画像処理装置は、筐体２０内に、
固体撮像素子３と、第１の光学結像系６の一部をなす集
束性ロッドレンズアレイ２１とを有してなる画像読取部
１が、原稿の読取方向（図２において矢印方向）に移動
自在に設けられると共に、原稿の縁近傍にに位置し且原
稿の読取方向（図２において矢印方向）に移動自在に原
稿位置検出部２が設けられた構造となっている。

【００１４】図３には、上述したマイクロプロセッサ１
９によって行われる一連の画像読取処理の内容がフロ−
チャ−トとして示されており、以下、同図を参照しつつ
その内容について説明する。マイクロプロセッサ１９
は、図示しない読取開始スイッチの押下を検出して（ス
テップ２００）一連の処理を開始する。そして、スポッ
ト光光源７を駆動させて回転ミラ−８（例えば、六角柱
状の形状をしてなるポリゴンミラ−）を介してスポット
光を原稿に照射すると共に、原稿からの反射光を捕らえ
ることにより、スポット光読取動作を行う（ステップ２
０２）。尚、このスポット光読取処理は、原稿位置検出
部２が図２に示したように矢印方向に移動しつつ行われ
るものである。

【００１５】スポット光読取の後は、取得された信号に
基づいて原稿面形状の演算処理が行われ（スッテップ２
０４）、その後原稿全体の読取が行われる。すなわち、
画像読取部１が駆動機構１７により原稿の読取位置に移
動され（ステップ２０６ａ）、各読取位置で第１の光学
結像系６の焦点調整が行われる。この焦点調整は、先に
行われた原稿面形状算出（スッテプ２０４）結果に基づ
いて行われるもので、具体的には第１の光学結像系６を
構成する集束性ロッドレンズアレイ２１と固体撮像素子
３との距離は一定に保たれる一方、集束性ロッドレンズ
アレイ２１と原稿との間隔が、先の原稿面形状算出（ス
テップ２０４）の結果に基づいて調節されることとなる
（２０６ｃ）。すなわち、画像読取部１が原稿に対して
上下されて適切な位置に設定される。

【００１６】そして、焦点調整の後は、一行の読み取り
が行われ（ステップ２０６ｅ）、その後、先のステップ
２０６ａに戻り、残りの各行に対する読み取りが同様な
処理が繰り返される。原稿全体の読取が終了すると読み
取られた信号に対して歪み補正（詳細は後述）が行われ
（ステップ２０８）、その後、最終的な読取画像が出力
されることとなる。

【００１７】次に、上述したステップ２０４における原
稿形状算出処理について図４を参照しつつ具体的に説明
する。図４において、太めの実線で同図上部に山形状に
示された部分は、プラテンガラス面上からの原稿の離れ
具合（以下、「原稿面形状」と言う。）を示している。
この原稿面形状は、図２で言えば、原稿の読取方向に対
して直交する方向から原稿の縁を見た場合のものであ
る。第２の光学結像系１１を構成するレンズ２２とスポ
ット光用受光素子１０とは、レンズ２２の光軸がスポッ
ト光用受光素子１０の中心に位置するように配置されて
いる。

【００１８】そして、図４においては、スポット光用受
光素子１０の中央をＸ軸及びＹ軸で表される二次元座標
の原点Ｏとし、レンズ２２とスポット用受光素子１０と
の距離はＹ軸方向においてｆとして表されている。ここ
で、Ｙ軸は、レンズ２２の光軸と一致している。また、
回転ミラ−８の回転軸８ａは、図４において紙面表裏方
向に設けられており、Ｘ軸方向における原点からの距離
はｘｍで示されると共に、その反射面のＹ軸方向におけ
る原点からの距離はｙｍをもって示されている。さら
に、スポット光光源７からのスポット光が反射される回
転ミラ−８の反射面の点の座標は、Ｍ（ｘｍ，ｙｍ）を
もって表すものとする。

【００１９】そして、回転ミラ−８の反射点Ｍに入射し
たスポット光は、反射角αで反射され原稿面に入射する
として、この原稿面の入射点Ｐの座標はＰ（ｘ，ｙ）で
表されるものとする。また、この入射点Ｐは同時に反射
点でもあり、ここで反射されたスポット光はＹ軸に対し
てβの角度でレンズ２２を通りスッポト光用受光素子１
０の面に入射するが、その入射点はＳ（−ｘｓ，０）と
表されるとする。以上の条件のもとで原稿５の入射点Ｐ
の座標ｙの値、すなわちスポット光用受光素子１０と原
稿５との距離ｙを求めるとする。

【００２０】先ず、回転ミラ−８の回転軸８ａのＸ方向
の位置ｘｍは、図４において三角形Ｐａｂの辺Ｐａ（こ
こで、点ｂはレンズ２２の中心点）と三角形ＰｃＭの辺
Ｍｃの各々の長さの和として求められるので、次式のよ
うに求められる。すなわち、ｘｍ＝（ｙ−ｆ）ｔａｎβ＋（ｙ−ｙｍ）ｔ
ａｎα…式１である。また、ｔａｎβ＝ｘｓ／ｆ…式２、と表すことができ
る。そして、先の式１をｙについての式に展開すると共に、
式２の関係を代入することによって下記する式３を得る
ことができる。ｙ＝（ｘｍ＋ｙｍ・ｔａｎα＋ｘｓ）／（ｔａｎα＋ｘｓ／ｆ）…式３

【００２１】この演算値は原稿面形状記憶用メモリ１５
に記憶されるが、画像読取部１による原稿画像全体の読
取処理における焦点調整（図３のステップ２０６ｃ参
照）の際に、マイクロプロセッサ１９を介して読み出さ
れ、前述したようにこの読み出されたデ−タに基づいて
画像読取部１の原稿５に対する距離が調整され、最適の
焦点距離で読取が行われることとなる。

【００２２】次に、図３のステップ２０８における歪み
補正について図５を参照しつつ説明する。この歪み補正
は、原稿が図５に示されるようにプラテンガラスから浮
き上がった部分があると、この部分の読取画像は先の焦
点調整によりぼけることなく鮮明であるが、読取方向に
縮小されて歪みのある状態となるので、この歪みを補正
するものである。先ず、図５（ａ）は、図４示されたと
同様な位置（原稿の読取方向に対して直交する方向）か
ら原稿を見た場合の実際の原稿面の形状を示したもので
ある。これに対して、同図（ｂ）は、原稿位置検出部２
のによって算出された原稿面形状の値をプロットして得
られた原稿面の近似形状である。

【００２３】この図５（ｂ）において、画像読取部１の
移動方向であるＸ軸のｘ_i及びｘ_i+1の二点（この二点は
それぞれ画素の位置に対応しているものとする）の原稿
面形状値に注目すると、ｘ_iにおける原稿の座標はＰ
_iと、ｘ_{i +1}における座標はＰ_i+ ₁と、それぞれ表される
ものとする。この座標Ｐ_iとＰ_i+1との間は図示の如く原
稿が湾曲しているので、湾曲せずにＸ軸方向に真直ぐで
あれば、この部分に存在する画素はｘ_i及びｘ_i+1の二点
だけではない。そこで、座標Ｐ_i及びＰ_i+1がＸ軸方向に
位置した場合、すなわち、原稿が真直ぐであった場合に
この二つの座標間に位置するであろう画素数を求める
と、原稿面に沿ったＰ_iとＰ_i+1との距離を｜Ｐ_i，Ｐ_i＋
₁｜と、画素間隔を｜ｘ_i，ｘ_i+1｜、と、それぞれ表す
ものとし、Ｐ_iとＰ_i+1間に存在するであろう画素数は｜
Ｐ_i，Ｐ_i+1｜／｜ｘ_i，ｘ_i+1｜として求められる。

【００２４】次に、原稿が真直ぐであったなら、上記演
算で求められた各画素に得られるであろう読取値（濃度
値）を補間法により求める。先ず、処理を簡単にするた
めに画像濃度は、濃度値が滑らかに変化する中間部と、
文字、線画等のように濃度値が急俊に変化するエッジ部
との２つであるとする。次に、Ｐ_iの濃度値をＩ_iと、Ｐ
_i+1の濃度値をＩ_i+1と、それぞれ仮定し、両者の濃度差
を｜Ｉ_i−Ｉ_i+1｜とする。そして、この濃度差が所定値
Θ以上か否かを判定し、所定値Θ以上である場合にはＰ
_iとＰ_i+1との間は、エッジ部であるとして、Ｐ_iとＰ_i+1
との中間点からＰ_i寄りに位置する画素の濃度値は一律
にＩ_iと、また、Ｐ_i+1 寄りに位置する画素の濃度値は
一律にＩ_i+1と、それぞれ二つ値を各画素に割り振る。

【００２５】一方、濃度差｜Ｉ_i−Ｉ_i+1｜が所定値Θよ
り小さい場合は、先に述べた中間部であるとし、先に求
められた画素数（｜Ｐ_i，Ｐ_i+1｜／｜ｘ_i，ｘ_i+1｜）が
仮にｎ個であったとれば、その内のｋ番目（ｋ＝１〜
ｎ）の画素の濃度値Ｉｋは次式によって設定する。すな
わち、Ｉｋ＝Ｉ_i＋｛（Ｉ_i+1−Ｉ_i）／（ｎ＋１）｝×
ｋとして求められる。以下、同様にして各座標Ｐ間毎に
補正を行う。本実施例の補正は、原稿の湾曲によって縮
小して読み取られた画像を伸長すると共に、伸長前の画
素の濃度差に基いて、その伸長した部分の濃度を設定し
て適切な画像が得られるようにしたものである。

【００２６】本実施例におていは、プラテンガラスから
の原稿の浮き具合を検出するために原稿位置検出部２を
設け、原稿画像の読み取りを行う前に原稿の浮き具合を
予め算出し、原稿読取部１によって原稿を読み取る際
に、予め算出してある原稿の浮き具合のデ−タに基いて
画像読取部１と原稿との焦点位置を調節するようにした
ので、常に適切な焦点で原稿の読取りが行われるもので
ある。また、歪み画像補正回路１６により、先の原稿の
浮き具合のデ−タに基いて縮小された捕らえられた画像
信号を伸長すると共に、その伸長した部分に画像濃度を
その近傍の実際の濃度差に基いて設定するようにしたの
で、原稿に湾曲した部分があっても本来の大きさの画像
がしかも適切な濃度で得られることとなる。

【００２７】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明に係る画像
読取装置は、被読取面にスポット光を照射し、その反射
光から被読取面の形状を求め、この被読取面の形状に応
じて画像読取りを行う撮像手段と被読取面との焦点距離
を調整すると共に、被読取面の湾曲部分の画像を伸長し
且つその伸長部分の濃度を近傍の実際の濃度差に基いて
設定するような構成としたことにより、被読取面に対す
る焦点距離が適切に調整された状態で画像読取りが行わ
れるので画像のぼけがなく、しかも被読取面が湾曲して
いるような部分の画像は伸長され且つ適切な濃度が設定
されるので、被読取面が湾曲しているような場合でも歪
みがなくしかも鮮明な画像が得られるという顕著な効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像読取装置の一実施例におけ
る構成を示す構成図である。

【図２】本発明に係る画像読取装置の概略外観の一例
を示す全体斜視図である。

【図３】本発明に係る画像読取装置における画像処理
の手順を説明するためのフロ−チャ−ト図である。

【図４】本発明に係る画像読取装置における原稿位置
検出部による原稿形状を算出する処理を説明する説明図
である。

【図５】本発明に係る画像読取装置における歪み補正
を説明するための説明図である。

【図６】従来の画像読取装置の一例を示す概略構成図
である。

【図７】従来の画像読取装置の他の例を示す概略構成
図である。

【図８】原稿の湾曲による画像の歪みを補正するため
の技術の一例を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１…画像読取部、２…原稿位置検出部、３…固体撮
像素子、７…スポット光光源、８…回転ミラ−、
１０…スポット光用受光素子、１４…スポット光位置
算出部、１６…歪み画像処理回路、１７…駆動機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被読取面からの反射光を所定の位置に結
像する結像光学手段と、前記所定位置に結像された光学
像を検知して電気信号に変換する撮像手段とを具備する
画像読取装置において、前記被読取面の所望する位置に
スポット光を照射するスポット光照射手段と、前記被読
取面に照射された前記スポット光の反射光を受光してそ
の受光量に応じた電気信号に変換する反射光受光手段
と、前記反射光受光手段の出力信号に基いて前記撮象手
段の受光面と前記被読取面との距離を算出する位置演算
手段と、前記位置演算手段の演算結果に基いて前記結像
光学手段と前記撮像手段との距離を一定に保持しつつこ
れら両手段の被読取面に対する位置を調節する焦点調節
手段と、前記位置演算手段の演算結果に基いて、原稿の
湾曲部分の画像信号を伸長すると共にその伸長部分の画
像濃度を伸長前の当該湾曲部の画像濃度の差に基いて設
定する補正手段と、を具備することを特徴とする画像読
取装置。