JPH10262140A - 画像読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】見開き面の高さを測定して画質を高める機能と
自動的にページを捲る機能とを、より簡単な構成で実現
する。 【解決手段】見開き原稿ＢＤの表面に沿って移動しペー
ジをめくる部材を有したページめくり機構６０と、見開
き原稿の高さ分布を部材の高さ方向の位置を検出するこ
とによって測定する測定系と、測定された高さ分布に応
じて読取り動作を制御する制御手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、書籍や雑誌などの
綴じられた原稿の読取りに好適な画像読取り装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ブックスキャナと呼称される画像読取り
装置が商品化されている。この装置では、原稿台の上方
に撮像系が配置され、原稿台と撮像系との間に高さ数十
ｃｍの開放空間が存在する。書籍や雑誌などの製本形態
の原稿（これを「ブック原稿」と呼称する）の読取りに
際して、ユーザーは原稿台上にブック原稿を見開いた状
態で上向きにセットする。スタートキーのオンに呼応し
て見開き面（原稿面）の走査が開始され、走査と並行し
て読み取られた画像が逐次に外部装置へ出力される。外
部装置がプリンタであれば、リアルタイムで複写画像が
形成される。

【０００３】ブックスキャナを用いると、セッティング
が容易であるとともに、原稿台上でページをめくること
ができるので、多数ページの読取り作業の能率を高める
ことができる。また、書籍を見開いてうつ伏せ（下向
き）にセットする場合に比べて、書籍の受けるダメージ
を格段に低減することができる。なお、ブック原稿には
ファイリングされた書類も含まれる。

【０００４】単票のシート原稿と違ってブック原稿の原
稿面は湾曲している。つまり、見開き方向（左右方向）
の位置によって原稿面の高さが異なる。このため、読取
り画像にいわゆるピントボケや湾曲状態に応じた歪みが
生じる。ブックスキャナは原稿面の高さ分布を測定し、
その結果に応じてピント調整及び歪み補正を行う。原稿
面の高さ分布の測定方法としては、見開き方向と直交す
る方向（これを縦方向という）における原稿端面を撮影
してその形状を判別する方法（特開平５−１６１００２
号）、及び３次元計測で用いられているスリット光投影
法（特開平５−１６１００２号）がある。また、ピント
調整に関しては、ローラを原稿面に沿わせて見開き方向
に転がし、ローラの上下動に撮像レンズを機械的に連動
させる構成が公知である。

【０００５】一方、近接型の撮像系を原稿面に沿わせて
移動させる構造の画像読取り装置において、無端ベルト
によるベルト搬送形式の自動ページめくりが実現されて
いる。原稿面を押さえるように見開き方向に張った無端
ベルトの周回移動にともなって、最上の用紙が捲られる
（特開平４−５１１３６号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術のうち、ロ
ーラと撮像レンズとを機械的に連動させるピント調整で
は、ローラやその支持体の写り込みを避けるために撮像
位置をローラから左右に（見開き方向に）離れた位置に
すると、高さ検出位置と撮像位置とがずれるので、合焦
精度が低下してしまう。画像歪みの補正を行うことがで
きないという問題もあった。

【０００７】原稿の端面の撮影像から高さ分布を測定す
る方法では、外光の写り込みや端面の汚れなどに起因し
て端面形状を正しく判別できない場合があった。スリッ
ト光投影法では、読取り用の撮像光学系とは別に測定用
の撮像光学系が必要であり、装置構成が複雑になるとい
う問題があった。

【０００８】また、ベルト搬送形式のページめくりで
は、原稿面の高さを測定するための手段を別途設けなけ
ればならない。本発明は、見開き面の高さを測定して画
質を高める機能と自動的にページを捲る機能とを、より
簡単な構成で実現することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の装置
は、原稿を支持する原稿台と原稿画像を走査する撮像系
とを備え、前記撮像系が前記原稿台の上方に配置された
上向きセッティング型の画像読取り装置であって、見開
き原稿の表面に沿って移動しページをめくる部材を有し
たページめくり機構と、前記見開き原稿における見開き
方向の高さ分布を前記部材の高さ方向の位置を検出する
ことにより測定する測定系と、測定された高さ分布に応
じて読取り動作を制御する制御手段と、を有している。

【００１０】請求項２の発明の画像読取り装置におい
て、前記撮像系は、１次元イメージセンサと副走査機構
とを有したライン順次走査手段であり、前記制御手段
は、前記部材の往動と並行して、前記見開き原稿の読取
り対象面における前記部材からみた後方側の位置を撮像
するように前記撮像系を制御する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はブックスキャナ１の外観を
示す斜視図である。ブックスキャナ１は、ブック原稿
（見開き原稿）ＢＤの読取りに好適な画像読取り装置で
あって、電源回路などを収納する本体ハウジング１０、
原稿を支持する原稿台２０、原稿画像を電気信号に変換
する撮像ユニット３０、及び原稿の照明を担うランプユ
ニット４０を備えている。原稿台２０は本体ハウジング
１０の前面側に配置されている。撮像ユニット３０は、
原稿台２０の上方に配置され、本体ハウジング１０の上
面から上方に延びた支柱１２によって片持ち形式で支持
されている。ランプユニット４０は、撮像ユニット３０
の下面の後方側に取り付けられており、原稿台２０を斜
め上方から照らす。原稿台２０と撮像ユニット３０との
間の空間９０は装置外の自由空間に対して開放されてお
り、ブック原稿のセッティングに十分な広さを有してい
る。原稿台２０と撮像ユニット３０の下面との距離は３
０ｃｍ以上である。

【００１２】本体ハウジング１０の前面の上端側に液晶
ディスプレイを含む操作パネルＯＰが設けられており、
下端側に本発明に特有のページめくり機構６０が取り付
けられている。また、原稿台２０には、ブック原稿ＢＤ
の見開き状態を維持するために左端及び右端を個別に押
さえる一対のページ押さえ機構２１，２２が組み付けら
れている。ユーザーは、原稿サイズに応じてページ押さ
え機構２１，２２を左右方向に移動させることができ
る。

【００１３】撮像ユニット３０は、ＣＣＤアレイからな
るラインセンサ３１、結像レンズ３２、及びミラー３３
を有している。ミラー３３と結像レンズ３２とからなる
光学系ＯＳによって、原稿画像がラインセンサ３１の受
光面に投影される。結像レンズ３２は、前後方向に移動
可能に設けられており、ＡＦ機構１３２によって位置決
めされる。ラインセンサ３１は、後述する副走査機構の
可動体に取付けられており、ＣＣＤ素子の配列方向を上
下方向に保った状態で左右方向（副走査方向）Ｍ２に沿
って平行移動をする。この平行移動によって２次元の原
稿画像の撮像が行われる。つまり、ブックスキャナ１に
おいては、ラインセンサ３１の移動によって２次元の撮
像面が形成されることになる。原稿画像の主走査方向
は、原稿台２０上では前後方向であり、撮像面上では上
下方向である。

【００１４】ブックスキャナ１の使用に際して、ユーザ
ーは原稿台２０の上にブック原稿ＢＤを見開き方向が原
稿台２０の左右方向となるように上向きに置く。そのと
き、見開き面Ｓ１における左ページと右ページとの境界
（見開き中心）を原稿台２０の左右方向の中心を示すマ
ークに合わせるとともに、本体ハウジング１０の下端縁
にブック原稿ＢＤを押し当てて前後方向の位置決めを行
う。本体ハウジング１０と原稿台２０との境界が原稿の
セッティングの基準線であり、その基準線の中央が基準
位置である。また、ユーザーは、見開き状態を維持する
ために、必要に応じて図のようにページ押さえ機構２
１，２２に位置を調整してブック原稿ＢＤの両端を押さ
える。

【００１５】図２はページめくり機構６０の構成図であ
る。ページめくり機構６０は、ブック原稿ＢＤに対する
当接部材としてのローラ６１、ローラ６１を上下移動及
び縦方向の軸を中心とした回転が可能に支持するキャリ
アユニット６２、キャリアユニット６２とともにローラ
６１を見開き方向に往復移動させるスライド機構６３か
ら構成されている。スライド機構６３は、互いに並行に
見開き方向に延びた２本のガイドレール６４，６５、駆
動源である送りモータ６６、一対のプーリ６７，６８、
搬送ワイヤ６９、及び位置センサ８１を備えている。送
りモータ６６の回転に伴って、プーリ間に環状に張られ
た搬送ワイヤ６９が周回し、搬送ワイヤ６９に固定され
ているキャリアユニット６２がガイドレール６４，６５
に案内されて移動する。最大移動距離は最大読取りサイ
ズ（例えばＡ３サイズ）にマージンを加えた値に選定さ
れている。送りモータ６６が反転すると、キャリアユニ
ット６２は以前と逆の方向に移動する。位置センサ８１
は、従動側のプーリ６８と同心配置されており、プーリ
６８の回転角度位置に応じた信号をキャリアユニット６
２の位置信号として出力する。

【００１６】図３はキャリアユニット６２の構成図であ
る。キャリアユニット６２は、ローラ６１を回転可能に
支持するフレーム７１、ローラ７１の回転駆動源である
ローラモータ７８、ローラモータ７８の回転力をローラ
７１に伝える動力伝達ユニット７９、ローラ６１の見開
き方向の位置を規制するハウジング７２、ガイドレール
６２，６３に対する当接部材である軸受７４，７５、フ
レーム７１の上面から上方に延びるラック７３、ラック
７３と噛み合うピニオン７７、ピニオン７７を回転させ
るリフトモータ７６、及びラック７３の上下移動距離に
応じた信号を出力する高さセンサ８２から構成されてい
る。キャリアユニット６２に対する電力供給及び信号の
入出力は図示しないゲーブルを介して行われる。動力伝
達ユニット７９には３つの状態がある。第１はローラ６
１を強制的に回転させる状態であり、第２は自由回転を
可能とする状態であり、第３は回転を抑制する状態であ
る。リフトモータ７６がオフ状態のとき、ラック７３及
びそれと一体化されたフレーム７１は上下動自在であ
る。つまり、この状態でキャリアユニット６２が見開き
方向に移動すると、ローラ６１が原稿面の起伏に応じて
上下に移動する。したがって、高さセンサ８２の出力信
号をサンプリングすることにより、原稿面の高さ分布を
測定することができる。

【００１７】図４はページ押さえ機構２１の構成図であ
る。一対のページ押さえ機構２１，２２の構造は同一で
あるので、ここでは一方のみを図示して構成を説明す
る。ページ押さえ機構２１は、原稿台に対して直立した
基部２００、基部２００の上端部の軸２００ａを中心と
して鉛直面に沿って回動するアーム２０１、アーム２０
１の駆動源であるソレノイド２０３、及びアーム２０１
を下方に付勢するバネ２０４から構成されている。バネ
２０４は、ソレノイド２０３のプランジャ２０３ａの先
端とアーム２０１とを連結する。プランジャ２０３ａの
上下動に連動してアーム２０１が回動し、原稿が解放さ
れ又は押さえられる。

【００１８】図５は副走査機構１３１の構成図である。
副走査機構１３１は、電動のネジ式スライド機構であ
り、モータ３１１、送りネジ３１２、スキャナ３１３、
ガイドレール３１４などから構成されている。ラインセ
ンサ３１はスキャナ３１３に取り付けられている。スキ
ャナ３１３の位置を検出するため、移動方向Ｍ２の一端
側及び他端側に位置センサとしてフォトインタラプタＳ
３１１，Ｓ３１２が配置され、スキャナ３１３に遮光板
３１５が取り付けられている。

【００１９】図６はＡＦ機構１３２の構成図である。Ａ
Ｆ機構１３２は、電動のカム式スライド機構であり、モ
ータ３２１、円筒状カム３２２、リング状スライダ３２
３、ガイドレール３２４、フォロワ３２５などから構成
されている。カム３２２の回転に伴ってフォロワ３２５
を介してカム３２２と係合するスライダ３２３が平行移
動をする。結像レンズ３２はスライダ３２３に取り付け
られている。スライダ３２３の位置に対応するカム３２
２の回転角度位置を検出するため、カム３２２の近傍に
位置センサとしてフォトインタラプタＳ３２１，Ｓ３２
２が配置され、カム３２２に遮光板３２６が取り付けら
れている。

【００２０】図７はブックスキャナ１の要部の機能ブロ
ック図である。ブックスキャナ１は、マイクロコンピュ
ータを備えたＣＰＵ１０１によって制御される。ＣＰＵ
１０１は、ラインセンサ３１にクロックを供給するＣＣ
Ｄ駆動回路１３０、副走査機構１３１、ＡＦ機構１３
２、ランプユニット４０の点灯制御を担うランプ制御回
路１４０、画像処理回路１０３、ページめくり機構６０
の各モータ６６，７６，７８、及びページ押さえ機構の
ソレノイド２０３に対して動作の指示を与える。ＣＰＵ
１０１には操作パネルＯＰ及び各種センサが接続されて
いる。

【００２１】撮像ユニット３０のラインセンサ３１から
出力された光電変換信号は、ＡＤ変換器１０２によって
例えば８ビットの画像データに変換され、画素配列順に
画像処理回路１０３に入力される。画像処理回路２０６
は、ＭＴＦ補正、濃度補正、及び歪み補正を担う。歪み
補正は６１、原稿面の湾曲に対する変倍処理である。例
えば、主走査方向については、原稿台２０の上方の一定
高さ位置の平面を基準面とし、各ライン位置における基
準面と原稿面との高低差に応じて読取り画像を変倍す
る。副走査方向については、微小区間毎に原稿面の沿面
距離と原稿台２０への投影距離との比に応じて変倍す
る。

【００２２】ＣＰＵ１０１は、ＡＦ機構１３２及び画像
処理回路１０３に対しては、原稿の高さ分布に応じた制
御を行う。すなわち、ラインセンサ３１による撮像の副
走査に若干先行させてローラ６１を移動させることによ
って副走査の各ライン位置における原稿面の高さを測定
し、高さに応じたレンズ位置及び歪み補正量（変倍率）
を算出する。算出値をＲＡＭ１０５に格納し、ライン番
号と算出値とを対応づける制御テーブルＴ１を作成して
おく。そして、制御テーブルＴ１を参照して、副走査が
注目ラインに達する直前に結像レンズ３２を適切な位置
に配置するとともに、注目ラインに対する歪み補正に際
して補正量を画像処理回路１０３に与える。ブックスキ
ャナ１では、位置センサ８１、高さセンサ８２、ＣＰＵ
１０１、及びＲＡＭ１０５からなる測定系１５０によっ
て高さ分布情報の測定及び管理が行われる。

【００２３】図８はページめくりの手順を示す図であ
る。上述したとおりブックスキャナ１は原稿面の高さ測
定と読取りとを並行して行う。そして、ページめくりを
以下の要領で高さ測定と同時に行う。

【００２４】セッティングが完了した時点では、図８
（Ａ）のようにブック原稿ＢＤの両端がページ押さえ機
構２１，２２によって押さえられている。１回目の読取
りでは見開き面Ｓ１が読取り対象の原稿面であり、ペー
ジを捲る必要はない。したがって、ローラ６１を自由回
転状態として図の右から左へ一定速度で移動（往動）さ
せる。原稿面の起伏に応じてローラ６１が上下に移動す
るので、高さセンサ８２によって原稿面の高さを測定す
ることができる。ラインセンサ３１は、ローラ６１から
みた後方側の位置Ｙｂの１ライン分の画像を撮像するよ
うにローラ６１の移動に合わせて移動する。撮像位置Ｙ
ｂとローラ６１による測定位置Ｙａとの距離（ライン
数）は、ピント調整及び画像処理の制御量の算出に要す
る時間だけ測定に対して撮像が遅れるように選定されて
いる。原稿面全体の撮像が終了すると、図８（Ａ）のよ
うにローラ６１を強制的に上方へ移動させてブック原稿
ＢＤから離し、その状態でローラ６１を左から右へ移動
（復動）させて待機位置に復帰させる。復動中は測定も
撮像も行わないので、１回当たりの読取り時間を短縮す
るため、復動を往動より高速で行う。

【００２５】２回目以降の読取りではページを捲る必要
がある。まず、図８（Ｃ）のようにローラ６１がブック
原稿ＢＤの右端に対して若干距離だけ移動した時点で、
右側のページ押さえ機構２２を開放状態とし、ローラ６
１を右回りに適切な角度だけ強制的に回転させて、見開
きの右側の最上の用紙Ｐをその下側の用紙から分離す
る。この時点で、用紙Ｐの直下の用紙の上面が原稿面と
なる。回転を止めてローラ６１の往動を続けると、分離
された用紙Ｐが押されて撓む〔図８（Ｄ）〕。適当な時
点でページ押さえ機構２２で右端を押さえて往動を続け
る。

【００２６】図８（Ｅ）のようにローラ６１が見開き中
心を越えた後の適当な時点で、用紙Ｐの受入れ準備とし
て左側のページ押さえ機構２１を開放状態とし、ローラ
６１を再び右回りに強制的に回転させる。回転により用
紙Ｐの先端がローラ６１から解放され、表裏が反転す
る。用紙Ｐがアームの下方に誘導されると、ページ押さ
え機構２１で用紙Ｐを押さえ、捲られた状態を保持する
〔図８（Ｆ）〕。撮像が終了すると、１回目の読取りと
同様にローラ６１を持ち上げて待機位置へ戻す復動を行
う。

【００２７】図９はブックスキャナ１の概略の動作を示
すフローチャートである。ユーザー（作業者）は、ブッ
ク原稿ＢＤを原稿台２０の上に置き、所望のページを見
開いてページ押さえ機構２１，２２のアームでページを
押さえる。次に、読み取るべきページの数・各ページの
読取り回数（プリント枚数）・ページめくり速度などの
読取り条件をパネル操作で指定する。その後にユーザー
はスタートキーを押す。

【００２８】スタートキーが押されると、ブックスキャ
ナ１は照明を点灯する（＃１）。１回目の読取りではペ
ージのめくる必要がないので、上述したとおりローラ６
１に対する駆動力伝達を断ち、自由回転状態のローラ６
１をブック原稿ＢＤの上面に接触させる（＃２）。撮像
位置を示すライン番号Ｌを初期化し（＃３）、撮像位置
がブック原稿ＢＤの左端に達するまでページを捲らない
第１撮影動作を行う（＃４、＃５）。１回目の読取りが
終われば、ローラ６１及びラインセンサ３１を初期位置
に戻し（＃６）、次ページの読取りの要否をチェックす
る（＃７）。

【００２９】次ページの読取りが不要であれば照明を消
灯して待機状態に戻る（＃１３）。一方、次ページの読
取りが指定されている場合は、引き続き２回目の読取り
に写る。まず、ローラ６１を回転させて最上の用紙Ｐを
分離し（＃８）、ページを捲りながら撮像する第２撮像
動作を行う（＃９）。読取りが終われば、ページ押さえ
機構２１，２２で１ページをめくった後の見開き状態を
保持し（＃１０）、ローラ６１及びラインセンサ３１を
初期位置に戻す（＃１１）。次ページの読取りが指定さ
れている場合は、ステップ＃８に戻って必要回数の読取
りを行う。

【００３０】図１０は図９の第１撮像動作サブルーチン
のフローチャートである。ローラを移動させて注目ライ
ンＬの高さを検出し（＃４１）、注目ラインＬに対する
ピント調整及び歪み補正の制御データを算出する補正係
数演算を行う（＃４２）。ラインセンサ３１の移動と並
行してピント調整（フォーカシング）を行い（＃４
３）、注目ラインＬをピントの合った状態で撮像する
（＃４４）。注目ラインＬの読取りデータに対して歪み
補正を含む画像処理を加え、注目ラインＬを１つインク
リメントしてリターンする（＃４５、＃４６）。

【００３１】図１１は図９の第２撮像動作サブルーチン
のフローチャートである。第１撮像動作を実行し（＃９
１）、ローラ６１が右ページの中央に達すると（＃９
２）、ページめくりによって新たに現れた右ページを押
さえる（＃９３）。されにページめくりと撮像とが進行
してローラ６１が見開き中心に達すると、用紙Ｐを受け
入れるために左側のページ押さえ機構２１を開放状態と
し、ローラ６１を回転させて用紙Ｐを解放する（＃９４
〜＃９６）。その後、再び第１撮像動作を実行し（＃９
７）、ローラの往動が終了すればリターンする（＃９
８）。

【００３２】上述の実施例によれば、ページめくりと並
行して撮像を行うので、ブック原稿ＢＤの傷めないよう
にページめくりを低速化したときに、ページめくりの所
要時間以上に読取り時間を長くすることなく、１ライン
当たりの撮像時間を十分に長く設定することができる。
したがって、撮像時間が長いほどＳＮ比の高い読取り画
像が得られる。また、照明強度を小さくして紙面の劣化
を抑え、且つ所定のＳＮ比を確保することができる。

【００３３】上述の実施例において、ローラ６１の往動
時に原稿の高さを測定し、復動時に測定データに基づい
て画像を補正しながら撮像を行うことも可能である。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、見開き面の高
さを測定して画質を高める機能と自動的にページを捲る
機能とを、より簡単な構成で実現することができる。

【００３５】請求項２の発明によれば、用紙のダメージ
を最小限に抑えるためにページめくりを低速化したとき
に、ページめくり時間とほぼ同じ所要時間で読取りを終
え、且つ１ライン当たりの撮像時間を十分に長く設定し
て読取り画像のＳＮ比を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブックスキャナの外観を示す斜視図である。

【図２】ページめくり機構の構成図である。

【図３】キャリアユニットの構成図である。

【図４】ページ押さえ機構の構成図である。

【図５】副走査機構の構成図である。

【図６】ＡＦ機構の構成図である。

【図７】ブックスキャナの要部の機能ブロック図であ
る。

【図８】ページめくりの手順を示す図である。

【図９】ブックスキャナの概略の動作を示すフローチャ
ートである。

【図１０】図９の第１撮像動作サブルーチンのフローチ
ャートである。

【図１１】図９の第２撮像動作サブルーチンのフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ ブックスキャナ（画像読取り装置） ２０ 原稿台 ３０ 撮像ユニット（撮像系） ３１ ラインセンサ（１次元イメージセンサ） ６０ ページめくり機構 ６１ ローラ（部材） ６２ キャリアユニット（支持機構） ６３ スライド機構（往復移動機構） ７８ ローラモータ（回転駆動手段） ７６ リフトモータ（上下駆動手段） ８２ 高さセンサ（位置センサ） １０１ ＣＰＵ（制御手段） １３１ 副走査機構 １５０ 測定系 ＢＤ ブック原稿（見開き原稿）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿を支持する原稿台と原稿画像を走査す
   る撮像系とを備え、前記撮像系が前記原稿台の上方に配
   置された上向きセッティング型の画像読取り装置であっ
   て、 見開き原稿の表面に沿って移動し、ページをめくる部材
   を有したページめくり機構と、 前記見開き原稿における見開き方向の高さ分布を、前記
   部材の高さ方向の位置を検出することにより測定する測
   定系と、 測定された高さ分布に応じて読取り動作を制御する制御
   手段と、を有したことを特徴とする画像読取り装置。
2. 【請求項２】前記撮像系は、１次元イメージセンサと副
   走査機構とを有したライン順次走査手段であり、 前記制御手段は、前記部材の往動と並行して、前記見開
   き原稿の読取り対象面における前記部材からみた後方側
   の位置を撮像するように前記撮像系を制御する請求項１
   記載の画像読取り装置。