JPH09149207A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原稿の奥側や手前側で高さの異なる原稿にお
いても、原稿面の高さ変化を正確に測定し、ピント合わ
せを正確に行え、しかも、適切に補正された画像を得る
ことができる画像読取装置を提供する。 【解決手段】 原稿台上に載置された原稿１０を撮像装
置８により読み取り、原稿の副走査方向の高さデータを
主走査方向の異なる位置で検出し、得られた複数の高さ
データに応じて、撮像装置８を副走査方向に垂直な面内
でピント合わせを行うために変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、書籍等の原稿の見
開き面を上方から撮影する画像読取装置に係り、特に、
原稿面までの距離を検出し、ピント合わせや画像の歪み
補正を行う画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、原稿を上向きに設置して見開き面
を上方から撮影する画像読取装置において、原稿面を撮
像する他に、原稿の側面、例えば、原稿奥側の側面を撮
像して、この側面と背景との輝度差を検出することによ
り、原稿の側面形状を認識し、該側面形状から原稿の高
さを検出し、原稿の高さに応じてピント合わせを行い、
また、原稿の高さ変化によって生じる画像の歪みを補正
するようにした画像読取装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来装置の高さ検出方法においては、原稿奥側の
側面を投影して原稿側面の形状を認識しているため、原
稿の奥側と手前側とで高さに違いがあると、手前側の高
さを正しく測定できず、ピント合わせや画像歪みの補正
に不具合が出るといった問題があった。このような例
は、図１７の（ａ）（ｂ）に示すように、原稿が山型や
逆山型状に置かれた場合や、（ｃ）に示すように、原稿
の保存状態が悪いためにページが歪んだ場合や、（ｄ）
に示すように、原稿が斜めに置かれた場合などに多く発
生する。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、このように原稿の奥側や手前側
で高さの異なる原稿においても、原稿面の高さ変化を正
確に測定し、ピント合わせを正確に行え、しかも、適切
に補正された画像を得ることができる画像読取装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、高さが異なる書籍等の原稿の見開き面を読
み取る画像読取装置において、原稿を載置するための原
稿台と、原稿台上に載置された原稿を読み取る撮像装置
と、原稿の撮像装置による副走査方向の高さデータを、
主走査方向の異なる位置で検出する高さ検出手段と、高
さ検出手段により得られた複数の高さデータに応じて、
撮像装置を副走査方向に垂直な面内でピント合わせを行
うために変位させる変位手段とを備えたものである。

【０００６】上記のように構成された画像読取装置にお
いて、撮像装置は原稿台上に載置された原稿を読み取
り、高さ検出手段は原稿の副走査方向の高さデータを、
主走査方向の異なる位置で検出し、変位手段は、得られ
た複数の高さデータに応じて、撮像装置を副走査方向に
垂直な面内で変位させ、ピント合わせを行う。これによ
り、原稿の奥側と手前側で高さが異なる、つまり撮像装
置による主走査方向及び副走査方向の原稿高さが異なる
場合であっても、原稿高さを正確に検出でき、適正な撮
像が可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
一形態を図面を参照して説明する。図１は画像読取装置
の構成を示す外観図である。画像読取装置１は、書籍や
ファイルなどの原稿が上向きに置かれる原稿台２を有
し、この原稿台２の上方には、原稿台２上に載置された
原稿を走査により読み取る撮影カメラ部３が設けられて
いる。原稿台２と撮影カメラ部３との間は、所定の間隔
をもたせ作業空間が形成される。また、画像読取装置１
には、原稿台２の奥側上方に配置され原稿を照明する照
明部４と、画像読取条件等の設定を行う操作部５と、撮
影カメラ部３の近傍に配置され、原稿の高さを後述のＣ
ＣＤラインセンサによる撮像の主走査方向において異な
る位置で測定するために原稿上に複数のライン光を投光
する投光装置１１（図３参照）と、不図示の制御部が設
けられている。

【０００８】図２及び図３は、画像読取装置１を前方及
び側方から見た概略構成図である。撮影カメラ部３は、
原稿の像を撮像素子に結像するための撮影レンズ７と、
原稿の像が結像される焦点面において副走査方向（図２
の矢印で示す方向）にスキャンするＣＣＤラインセンサ
８（撮像センサという）とからなる。原稿台２上に置か
れる原稿１０は、例えば一端で綴じられ左右に開くと各
ページが空間的に曲がった柱面状になる書籍やファイル
などである。投光装置１１は、その投光部より発光され
たライン状の光がハーフミラー１２及びミラー１３によ
り原稿面の奥側と手前側とに投光されるように構成され
ている。この投光位置の変位量を検出することにより、
原稿の高さ分布を測定することができる（詳細は後
述）。

【０００９】図３に示されるように、投光装置１１から
発光されたライン状の光１４（ライン光という）は、ハ
ーフミラー１２で反射光と透過光の２つの光線に分割さ
れ、さらに、その透過光はミラー１３で反射される。各
反射光は原稿面の奥側と手前側とにそれぞれ上ライン光
１４Ａ、下ライン光１４Ｂとして投光される。これらの
各ライン光１４Ａ，１４Ｂにより原稿面上を投影された
ラインは、後述するように、原稿高さデータを求めるた
めに、予備スキャンにおいて撮像センサ８により読み取
られる。図４は、投光装置１１の投光部の概略構成を示
す。投光部は、発光素子である半導体レーザ１５と、こ
れから出る光をライン状に集める集光装置であるシリン
ドリカルレンズ１６とから構成されている。これらの構
成により、線幅の変化の少ないライン光を得ることがで
きる。

【００１０】図５（ａ）は、見開きのブック原稿１０が
上向きに載置された原稿台２面に、上述のライン光１４
Ａ，１４Ｂが投影された状態において、原稿台２面を撮
像センサ８で読み取ったときの画像を示す図、（ｂ）は
ブック原稿１０の側面図を示す。撮像センサ８は原稿１
０の奥側と手前側のほぼ中間に位置しているので、撮像
センサ８は投光された各ライン光１４Ａ，１４Ｂをいず
れも斜め上方から読み取ることになる。ここに、ブック
原稿１０の見開き面は、図５（ｂ）に示されるように、
起伏した形状であるので、原稿１０の面上の奥側と手前
側とに投影されたライン光１４Ａ，１４Ｂは、原稿台２
上に投影されたものよりも上下に広がって読み取られ
る。図において、主走査方向における原稿台２上のライ
ン光１４Ａ，１４Ｂの位置と原稿１０上のライン光１４
Ａ，１４Ｂの位置との距離ｈが、原稿高さに相当する。
照明光をＯＦＦした状態において、原稿１０の面のうち
ライン光１４が投光されている部分は明るく、それ以外
の原稿１０の面及び原稿台２は相対的に暗く撮影され
る。

【００１１】図６は、撮像センサ８に読み取られた主走
査方向１ライン分の出力例であり、図５（ａ）の画像の
副走査方向のある位置でのデータである。横軸に撮像セ
ンサ８の画素数（左：原稿の奥側、右：手前側）、縦軸
にセンサ出力を取っている。Ｌ１は原稿１０上に投影さ
れたライン光１４Ａ，１４Ｂを識別するための照度しき
い値、ｎ１はしきい値Ｌ１を越えるセンサ出力が出現し
た画素の最小値であり、上ライン光１４Ａの投影による
ものである。ｎ２及びｎ３は原稿台の高さ（高さ＝０）
において、ライン光が照射される主走査方向の位置に対
応する画素（固定値）、ｎ４はｎ３以上でしきい値Ｌ１
を越えるセンサ出力が出現した画素の最大値であり、下
ライン光１４Ｂの投影によるものである。（ｎ２−ｎ
１）及び（ｎ４−ｎ３）が、それぞれライン光１４Ａ，
１４Ｂの変位量に相当する画素数であり、上述した原稿
高さｈに相当する。撮像センサ８を、左右方向（副走査
方向）に移動させることにより、ｎ１及びｎ４の値が変
化し、原稿の左右方向にライン光１４Ａ，１４Ｂの変位
量分布を得ることができる。

【００１２】図７は、撮像系の光路を側面から見た図で
ある。原稿台上でのライン光１４Ａと撮影光１７とが狭
む角度をθとすると、高さＨの原稿１０の面を読み取っ
たときの、原稿面上でのライン光１４Ａの変位は、上述
の高さｈに相当し、下記式１で表される。上記で求めた
変位量の分布（画素単位）を、撮影倍率と読取解像度を
用いて原稿面上の変位量の分布（長さ）に変換し、本式
に代入することにより原稿の高さデータの分布を得るこ
とができる。

【数１】ｈ＝Ｈ×ｔａｎθ （式１）

【００１３】図８は、撮影する原稿と、走査する撮像セ
ンサ８の位置関係を示す。撮像センサ８は、上述のよう
にして測定された原稿面の高さ変化に応じて、矢印で示
すように上下移動／回転制御されながら副走査方向に移
動する。撮影光の領域を１７で、撮像センサ８の移動面
を２０で表す。

【００１４】図９は、図８の様子を側面から見た図を示
す。原稿の高い部分では撮像センサ８を低い位置に、原
稿の低い部分では撮像センサ８を高い位置に制御する。
これらの位置関係は公知の幾何光学的な下記の式２によ
って求められる。

【数２】１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ （式２） 但し、ｆ：レンズ焦点距離 ａ：像面距離 ｂ：被写界
距離

【００１５】図１０は、撮像センサ８の変位機構の概要
を示す。撮像センサ８の両端には、基準となる構造体２
１に固定された駆動源であるピエゾ素子２２ａ，２２ｂ
がそれぞれ係合されており、両者を接合するために圧力
部材であるバネ２３が取り付けられている。原稿の奥側
方向と手前側方向とにそれぞれ対応するピエゾ素子２２
ａ，２２ｂに、上述した図６の原稿高さに相当する（ｎ
２−ｎ１），（ｎ４−ｎ３）のデータに基づいて電界を
加えて伸縮することにより、撮像センサ８の位置／角度
を原稿の高さに合わせて変化させることができる。この
ピエゾ素子２２ａ，２２ｂは、撮像センサ８を副走査方
向に垂直な面内でピント合わせを行うために変位させる
変位手段を構成する。なお、構造体２１は、スライドガ
イド２４に支持され、送りネジ２５とナット２６の結合
により副走査方向に移動される。

【００１６】図１１は、原稿のページが折れ曲がり、原
稿の主走査方向の途中で高さが変化している場合を示
す。図中、点線２７で示した位置が、ピントが合ってい
る面である。この例においては、原稿面とピント面との
距離２８（デフォーカスに相当）が発生しているが、こ
の値は従来のように原稿の片側で高さを測った場合の距
離２９よりも常に小さい値となり、ピント精度が向上す
ることが分かる。

【００１７】次に、画像の歪み補正処理について説明す
る。図１２は、画像の歪みを補正する概念図である。立
体原稿を上方から撮影すると、上下／左右に画像の歪み
が発生する。これは人間が遠近感を感じるのと同様に、
原稿が撮像センサ８に近付くと（つまり、原稿が高
い）、物体が大きく、遠ざかると（原稿が低い）、物体
が小さく撮影されるからである。さらに、原稿の綴じ部
などページが傾斜していることろでは、この傾きにより
原稿の画像が左右方向に縮んで撮影される。そこで、本
実施例では、撮影した画像信号の処理を行うために、主
走査／副走査の２方向の撮影倍率を任意に変化できる画
像処理回路（図１３の３７）を用い、上述の様に求めた
原稿の高さを用いて、これらの倍率を連続的に制御する
ことにより画像の歪みを補正している。

【００１８】図１３は、本発明に用いる制御回路のブロ
ック図である。この制御回路は、装置全体を所定の手順
で制御するＣＰＵ３１を備えている。そして、ＣＣＤラ
インセンサ８の出力は、Ａ／Ｄ変換器３２によりデジタ
ル変換されたのち、比較器３３に入力される。比較器３
３にはＣＰＵ３１によって、照度のしきい値Ｌ１（図
６）が予め設定されている。比較器３３にしきい値Ｌ１
を跨ぐデータが入力されると、カウンタ３４がセットさ
れる。ＣＰＵ３１はこのカウンタ３４のカウント値の最
小値ｎ１と最大値ｎ４をメモリ３５に記憶させる。これ
らのデータと固定値であるｎ２，ｎ３とにより、原稿の
高さ（ｎ２−ｎ１），（ｎ４−ｎ３）を求め、その副走
査方向データより高さ分布を求めることができる。ＣＰ
Ｕ３１は、求めた原稿の高さ分布を基に、ＣＣＤライン
センサ８の移動量を算出し、これに基づいて、上記のピ
エゾ素子２２ａ，２２ｂを含む駆動制御部３６を駆動制
御することにより、該センサ８を動かしてピント合わせ
を行う。ＣＰＵ３１は、これと同時に、求めた原稿の高
さ分布を基に画像の歪み量を演算し、画像処理回路３７
を制御することにより、画像の歪みを補正する。また、
ＣＰＵ３１は、原稿の読取動作のためにセンサ移動部３
８、ランプ制御部３９および投光装置１１によるライン
光を制御する投光装置制御部４０を制御する。

【００１９】図１４は、読取動作のフローチャートであ
る。読取動作のスタート指示が入力されると、ＣＰＵ３
１は、投光装置制御部４０を制御して投光装置１１によ
るライン光を投光する（＃１）。次いで、予備スキャン
を開始し（＃２）、原稿の状態検出動作を行う。この動
作では、ＣＣＤラインセンサ８を一端より移動させなが
ら、原稿面上のライン光を撮影し、所定の画素数をカウ
ントし、原稿の高さを求め、この値をメモリ３５に記憶
する。ラインセンサ８が終端に到達するまで、一定間隔
でこの動作を繰り返すことにより、原稿左右方向の高さ
の分布を得ることができる。原稿の状態検出動作が終了
すると、ＣＰＵ３１は記憶した原稿の高さ分布を基に、
ラインセンサ８の移動量や画像の歪み量を演算し、これ
らをメモリ３５に記憶する（＃３）。予備スキャン動作
が終了すると（＃４でＹＥＳ）、ライン光の投影を止め
（＃５）、ランプ制御部３９を介して照明部３のランプ
を点灯し、原稿１０を照明する（＃６）。その後、ＣＣ
Ｄラインセンサ８を予備スキャンとは反対の方向に走査
し、原稿を撮影する本スキャンを行う（＃７）。本スキ
ャンでは、原稿を撮影しながら駆動制御部３６や画像処
理回路３７を制御することにより、ピント合わせや（＃
８）、画像の歪み補正処理を行う（＃９）。本スキャン
動作が終了すると（＃１０でＹＥＳ）、ランプを消灯し
（＃１１）、画像読取動作を終了する。

【００２０】なお、本発明は上記実施の形態に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態で
は、ピント合わせのための変位手段に関して、撮像セン
サ８をピエゾ素子２２を用いて移動／回転させてピント
合わせを行うものを示したが、ピエゾ素子２２を用いる
ものに限られず、例えば、特開平６−１７５０１４号公
報に示されるように、液体を封入したくさび状のプリズ
ムを用いて、この厚さを変化させることにより、光路長
を制御する方法も可能である。また、図１５に示すよう
に、撮像センサ８はピエゾ素子２２ａ，２２ｂを用いて
支点４１の回りに回転のみを行い、撮像センサ８の移動
に替えて、レンズ７を移動させるようにすることも可能
である。

【００２１】また、原稿の高さ検出に関して、上記実施
の形態では、ライン光を用いて原稿の手前／奥側の高さ
を測定したが、例えば、図１６に示すように、原稿台の
奥側と手前側とに、原稿の側面を撮像センサ８に投影す
るミラー部材４２，４３を設置して、これらのミラー部
材４２，４３により投影された原稿の手前／奥側双方の
側面の画像を撮像センサ８に投影し、その画像より双方
の原稿高さを測定することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明に係る画像読取装置
によれば、原稿の副走査方向の高さデータを主走査方向
の異なる位置で検出し、得られた複数の高さデータに応
じて撮像装置を副走査方向に垂直な面内で変位させてピ
ント合わせを行うようにしているので、原稿が山型や逆
山型状に置かれた場合や、原稿の保存状態が悪いために
ページが歪んでいた場合や、原稿が斜めに置かれた場合
など、原稿の奥側と手前側で高さの異なる原稿であって
も、原稿面の高さ変化を正確に測定し、ピント合わせが
正しく行われ、適正な画像を得ることができる。また、
原稿のページに折れ曲がりがあって、途中で高さが変化
する場合においても、ピントボケを最小限に抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態による画像読取装置の構
成を示す外観図である。

【図２】画像読取装置を前方から見た概略構成図であ
る。

【図３】画像読取装置を側方から見た概略構成図であ
る。

【図４】投光装置による投光光路を側面より見た図であ
る。

【図５】（ａ）は見開きのブック原稿が載置された原稿
台面を読み取った画像を示す図、（ｂ）はブック原稿の
側面図である。

【図６】撮像センサに読み取られた主走査方向１ライン
分の出力例を示す図である。

【図７】撮像系の光路を側面から見た図である。

【図８】撮影する原稿と走査する撮像センサの位置関係
図である。

【図９】図８の様子を側面から見た図である。

【図１０】撮像センサの変位機構の概要を示す図であ
る。

【図１１】原稿の主走査方向の途中で高さが変化してい
る場合を示す図である。

【図１２】画像の歪みを補正する概念図である。

【図１３】制御回路のブロック図である。

【図１４】読取動作のフローチャートである。

【図１５】ピント合わせを行う構成の他の例を示す図で
ある。

【図１６】原稿の高さ測定を行う他の構成を示す図であ
る。

【図１７】（ａ）（ｂ）は原稿が山型や逆山型状に置か
れた場合、（ｃ）は原稿のページが歪んだ場合、（ｄ）
は原稿が斜めに置かれた場合を示す図である。

【符号の説明】

２ 原稿台 ８ ＣＣＤラインセンサ（撮像装置） １１ 投光装置 ２２ａ，２２ｂ ピエゾ素子 ３１ ＣＰＵ ４２，４３ ミラー部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高さが異なる書籍等の原稿の見開き面を
   読み取る画像読取装置において、 原稿を載置するための原稿台と、 前記原稿台上に載置された原稿を読み取る撮像装置と、 前記原稿の前記撮像装置による副走査方向の高さデータ
   を、主走査方向の異なる位置で検出する高さ検出手段
   と、 前記高さ検出手段により得られた複数の高さデータに応
   じて、前記撮像装置を副走査方向に垂直な面内でピント
   合わせを行うために変位させる変位手段と、 を備えたことを特徴とする画像読取装置。