JPH1032685A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 画素の位置誤差を求め補正する処理系を簡素
化した、原稿に忠実で高画質な画像読取装置を得る。 【解決手段】 光電変換装置１で電気信号に変換された
画像はＡ／Ｄ変換部２でデジタルの多値の画像データに
変換され、シェーディング補正部３によって補正され、
バッファメモリ４に入力され、位置誤差測定部で副走査
方向の読取ラインごとにライン間の位置誤差が測定され
制御部５に読み取られる。そして、副走査方向の読取ラ
インごとにライン間の位置誤差が制御部５のマイクロプ
ロセッサによって演算され、演算結果は制御部５から位
置誤差補正部９に出力され、所定のライン数の画像デー
タと、それらに対応するライン間の誤差信号を順次メモ
リに保持し、位置誤差補正部９で、補正を行う対象のラ
インの前後の画像データと誤差データにより、補正した
ラインの画像データをラインごとにビデオ信号７として
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、読み取った副走
査方向の画素の位置ずれを測定して画像データの画素の
位置誤差を補正する画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像読取装置として例えば日本
機械学会第７１期通常総会講演会講演論文集（ＩＶ）で
発表された「高精細画像入力装置の開発」（従来例１）
が知られている。ここでは、副走査方向に並べて配置さ
れた等ピッチラインのテストチャートを読み取った画
像、すなわち、副走査方向のライン間隔で離散化された
画像データに対して補間演算を行い、演算された結果か
ら、等ピッチラインの黒線、白線の中心位置を求め、テ
ストチャートの基準ピッチとの差を読み取ることで、装
置の振動などに起因する画像データの読み取り位置誤差
を検出するようになっている。

【０００３】他の従来例として特開平６−２９７７５８
号公報「走査線ピッチ計測方法」（従来例２）がある。
この公知例は、等ピッチパターンのデータを書き込んだ
ハードコピーのパターンを読み取ってハードコピー装置
の書き込みの走査線のピッチムラを計測するようになっ
ている。

【０００４】光学的リニアスケールとして、例えばオー
ム社から出版された「サーボセンサの基礎と応用」（大
島康次郎、秋山勇治共著）〔昭和６３年２月２０日発
行〕（従来例３）が知られている。この刊行物に記載さ
れた技術を図１４ないし図１６を参照して説明する。

【０００５】こではリニアスケールの一例としてポジシ
ョンスケールを例に挙げている。例に挙げられたリニア
スケールは、図１４に示すように全く等しいピッチの明
暗の格子をもった２枚１組のメインスケール８１とイン
デックススケール８２とからなるガラススケール８３
と、そのスケール８３を照明するＬＥＤからなる光源８
４と、スケール８３を透過した光を検知するフォトダイ
オード８５から構成される。通常はインデックスケール
８２が固定され、メインスケール８１が移動するが、そ
の移動に連れてフォトダイオード８５の出力が変化す
る。

【０００６】図１５（ａ）に示すように２枚のガラスの
透過部が一致したとき、出力は最大となり、透過部とク
ロム蒸着された不透明部８６が重なったときには、出力
は理想状態では０となる。したがって、その出力波形は
理想的には図１５（ｂ）に示したような光量変化となる
が、実際には明暗の格子ピッチが８μｍと小さいため、
光の回折の影響やクロム烝着面での反射の影響があり、
図１５（ｃ）に示すような出力波形のように近似正弦波
の形で出力される。この出力波形の山の間隔がスケール
のピッチに相当するので、山の数を数えることにより移
動量を知ることができる。これがポジションスケールの
基本原理であるが、実際には図１４のフォトダイオード
Ａ，Ｂ，／Ａ，／Ｂ（なお、「／」は反転を示す。）の
４個を用いて各種の処理が行われている。

【０００７】Ａ，Ｂ，／Ａ，／Ｂのおのおのに対応する
インデックススケール８２の格子は、０°、９０°、１
８０°、２７０°の位相関係になっている。これをＡと
／Ａ、Ｂと／Ｂを組み合わせて差動方式で検出し、スケ
ール８２の汚れや光量変化に対して強くなるように設定
し、信頼性を高めている。このようにして得られた信号
をおのおの改めてＡ、Ｂとし、さらに電気的に反転され
た信号をそれぞれ／Ａ、／Ｂとする。そして、これらの
信号を用いてさらに細かい寸法まで読み取るための処理
が実行されている。

【０００８】スケール８３の移動方向は図１６に示すよ
うにＡ信号とＢ信号のどちらの信号の位相が進んでいる
かを知ることで判定できる。スケール８３のピッチより
も細かく読む手法としては、Ａ信号だけ用いると基準レ
ベルを下からよぎるときと上からよぎるときの両方をと
らえて４μｍ単位で読める。さらにＢ信号を用いると２
μｍまで読める。これ以上細かく読むためには、ＡとＢ
の信号を用いて４５°位相差の信号、Ｂと／Ａの信号か
ら１３５°位相差の信号を作る必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
１では、等ピッチラインのパターンのエッジと読み取り
のサンプリングのタイミングとの位置関係との相違によ
り同じ形状のパターンを読み取って得られるデータがそ
れぞれ異なってしまうモアレという現象がある。読み取
ったデータはこのモアレによって必ずしもパターンのエ
ッジの位置と対応しないので、位置誤差の測定精度を劣
化させる。モアレの影響は、等ピッチラインパターンを
精細にして読み取り装置の分解能に近づけると非常に顕
著になり、条件によっては位置誤差の測定ができなくな
るほどになる。したがってこの方式では、読み取り装置
の分解能に近い、あるいはそれ以下の位置誤差を高精度
で測定することはできない。

【００１０】また、等ピッチラインのパターンを使うの
で、モアレの影響を無視しても、高い周波数成分の位置
誤差を測定するためにパターンのピッチを精細にする
と、結像光学系のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒ
ａｎｓｆｅｒ Ｒａｔｉｏ）の限界によって得られた画
像の濃淡の信号の差が小さくなり、測定精度が劣化せざ
るを得ない。

【００１１】さらに、パターンの精細化では、測定の周
波数帯域を高い方向に広げ、精度を上げることができな
いのでサンプリングしたデータを補間する処理を行って
いる。より良い補間を行うには、より多くの周辺データ
を使ったり、複雑な演算処理が必要になり、処理時間が
長くなる。さらに補間はあくまでも補間であり、真のデ
ータとのずれが生じることは避けられず、測定精度を劣
化させる要因になる。また、光電変換装置の中の特定の
１つの受光素子が副走査方向に走査することによって得
られる画像データを使用しているので、受光素子そのも
のが持つノイズが測定そのものの精度に影響を与えて、
精度を劣化させる。

【００１２】従来例２では、計測時には光電変換装置で
パターンを読み込んだデータを使うので、計測に当たっ
てはハードコピーの読み取り時の走査ムラはないという
条件で読み取ってハードコピーのピッチムラを計測して
いる。その他、特に説明しないが、前述の従来例１と同
様のモアレの問題を有する。

【００１３】従来例３では、上述のようなリニアスケー
ルにおいては、光源（ＬＥＤ）８４の発する光をコリメ
ートレンズ８７で平行光線にしてメインスケール８１と
インデックススケール８２の重なりを通過してくる光を
受光素子で検出するようにしているので、微細かつ高精
度のメインスケール、インデックススケール、および精
密なコリメートが必要になる。その結果、当然コストも
高くなってしまう。

【００１４】そこで、本出願人は、これらの問題点を解
決するための提案をすでに特願平７−２６０４３８号と
して行っている。しかし、この出願では、原稿に忠実で
高画質な画像読取装置を提供することはできるが、処理
系の簡素化まで配慮されてはいなかった。

【００１５】本発明は、このような背景に鑑みてなされ
たもので、その第１の目的は、原稿に忠実で高画質な画
像読取装置を提供するに際し、画素の位置誤差を求め、
位置誤差を補正する処理系を簡素化することにある。

【００１６】第２の目的は、位置誤差の測定に必要な斜
線パターンの画像データが揃うタイミングを早くするこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、第１の手段は、原稿の読み取り領域外に設置さ
れた走査方向に対して一定の傾きを有する線の等ピッチ
の並びで構成された斜線パターンと、この斜線パターン
を原稿の画像とともに読み取る光電変換手段と、この光
電変換手段によって得られた前記斜線パターンの画像デ
ータを処理して画素の位置誤差のデータを得る手段と、
前記画素の位置誤差のデータに基づいて読み取った画像
データの画素の位置誤差を補正する手段とを備え、一定
の時間間隔で画像を線順次に走査して読み取る画像読取
装置において、前記画素の位置誤差を求める演算処理を
前記画素の位置誤差を補正する手段を制御する制御部が
実行することを特徴としている。

【００１８】この場合、前記制御部による演算処理は、
あらかじめ設定されたプログラムを実行するマイクロプ
ロセッサによって行われるようにするとよい。

【００１９】また、第２の目的を達成するため、第２の
手段は、第１の手段と同様の前提の画像読取装置におい
て、前記斜線パターンを主走査方向の上流側に配置した
ことを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。なお、以下の各実施形態に
おいて、同等と見なせる各部には同一の参照符号を付
し、重複する説明は適宜省略する。

【００２１】１．第１の実施形態 １．１ 測定原理 図１は、本出願の測定原理を典型的な場合を前提にして
説明するための図である。図の主走査と書いた矢印１０
１は線順次で画像を読み取る装置が同時に読み取る１ラ
インの画像の画素の並びと、この並列のデータを直線の
データに変換したときの時間軸上の順序を示す。図の副
走査と書いた矢印１０２は主走査の１列が読み取る範囲
を順次移動させながら読み取って行く方向を示してい
る。移動する手段としては、原稿の画像を光電変換素子
に投影するミラー、照明ランプなどを機械的に移動させ
るもの、原稿を移動させるもの、光電変換素子とその結
像光学系を一体にして移動させるものなどがある。ここ
ではこの主走査方向と副走査方向に平行な線で囲まれた
それぞれの４角形を画素ということにする。画素によっ
て構成される平面は、原稿の画像を電気信号に変換され
たデータが原稿の画像の写像がそのまま並んでいるとい
うイメージでとらえることができ、ビットマップという
こともある。読み取り装置からリアルタイムで出力され
るときには、主走査、副走査の方向が時間的な順序を示
すが、出力されたデータをメモリに取り込んだ状態で
は、それぞれの画素を任意にアクセスすることも可能で
あり、主走査、副走査、時間の順序にとらわれない扱い
も可能になる。

【００２２】図１は主走査と副走査の画素サイズが等し
い場合で、副走査方向の走査速度が変動するときと、一
定速度で４５°の斜線を読み取るときに光電変換装置に
投影されるが、像を全く劣化のないかたちでビットマッ
プに対応させて示したものである。すなわち、ａは副走
査方向の読み取りのタイミングを制御するクロックに対
応する所定の一定速度で走査したときで、ビットマップ
にも４５°の像ができる。ｂは速度が変動するときの像
で、速度に応じて傾きが異なってくる。

【００２３】つまり、Ａ−Ｂは副走査方向の走査速度が
０のときで、副走査方向の読み取りのタイミングを制御
するクロックにより副走査方向のビットマップのアドレ
スが進んでも原稿を読み取っている位置が変わらないた
め、副走査方向に平行な線になってしまう。

【００２４】Ｂ−Ｃは副走査方向の走査速度が所定の速
度の１／２のときで、ビットマップのアドレスが進んで
も、その半分しか進まない位置の画像を読んでいること
になり、画像の副走査方向の線との角度はｔａｎθ＝
０．５から、約２６．５７°である。

【００２５】Ｃ−Ｄは所定の速度で走査しているとき
で、傾きは４５°である。同様にＤ−以降は走査速度が
１．５倍の場合で、その角度は約５６．３１°である。
つまり、走査速度によって像の傾きが異なること、言い
換えれば斜線の主走査方向への移動量が、副走査方向の
移動速度に対応することを測定原理として副走査方向の
移動速度のムラ、ミラー、レンズ、光電変換装置の振動
などに起因するビットマップ画像の画素の位置誤差を計
測する。

【００２６】以上、正方形の画素を持ち、４５°の線を
使用した場合で説明したが、画素が正方形でなく、例え
ば、主走査の分解能４００ｄｐｉ、副走査の分解能６０
０ｄｐｉといった読み取り装置の画像データに適用する
こともでき、４５°以外の斜線を用いても同様に、斜線
の画像の主走査方向への移動量が副走査方向の読み取り
方向の速度に依存するという関係は成立するので、画素
の位置誤差を計測することができる。

【００２７】１．２ システム構成 図２は、本実施形態に係る位置誤差測定装置のシステム
構成の一例を示すブロック図で、画像読取装置への付加
機能として組み込み、リアルタイムでその位置誤差を測
定するものである。このシステムは光電変換部１、Ａ／
Ｄ変換部２、シェーディング補正部３、バッファメモリ
４、制御部５および位置誤差補正部９から基本的に構成
されている。

【００２８】光電変換装置１は、例えばラインＣＣＤ
で、画像が電気信号に変換される。電気信号に変換され
た画像はＡ／Ｄ変換部（器）２でデジタルの多値の画像
データに変換される。変換されたデータは、照明の不均
一さ、レンズの周辺光量の低下、光電変換装置の画素間
の感度の違いなどをシェーディング補正部３によってシ
ェーディング補正する。シェーディング補正部３でシェ
ーディング補正が行われた画像データは、バッファメモ
リ４に入力され、位置誤差測定部９で副走査方向の読取
ラインごとにライン間の位置誤差が測定され、画素の位
置誤差の測定に使用するデータが制御部５に読み取られ
る。そして、後述の方法によって副走査方向の読取ライ
ンごとにライン間の位置誤差が制御部５のマイクロプロ
セッサによってプログラムにしたがって演算される。

【００２９】演算結果は、制御部５から位置誤差補正部
（位置誤差補正回路−例えば専用のＬＳＩによって構成
される）９に出力される。位置誤差補正部９は、位置誤
差信号を受け取り、所定のライン数の画像データ（ビデ
オ信号）と、それらに対応するライン間の誤差信号を順
次メモリに保持する。メモリのデータを使用し、補正を
行う対象のラインの前後の画像データと誤差データによ
り、本来あるべき位置の画像データを読み取った画像の
値を基づいた補間法によりライン上の画素ごとの値を計
算し、補正したラインの画像データをラインごとにビデ
オ信号７として出力する。処理が済んでデータが不要に
なったメモリには次のデータを保持させ、順次処理を繰
り返すことによって原稿の全面の画像を処理して出力す
る。それぞれの機能ブロックは、制御部５によってタイ
ミングの制御、動作条件の設定などがなされ、相互に関
連して動作する。符号８は制御部５に対して送受信され
るビデオ制御信号８である。

【００３０】光電変換装置として等倍センサを用いてい
る読取装置ではレンズの特性による周辺光量の低下とい
う問題がないので、シェーディング補正を省く場合があ
るが、そのような形式の読取装置にも、本願を適用する
ことができる。

【００３１】１．３ 位置誤差測定処理 図３は図１と同様のビットマップに斜線の画像データａ
があるときの位置誤差の測定を行うときの処理を説明す
るためのものである。Ｗ1 は画像データの位置を求める
ための演算を行う１１×３のウィンドウである。ウィン
ドウ内のデータの位置を求めるため、主走査方向におけ
る重心を演算する。この演算では、順次ウィンドウの位
置をＷ2,Ｗ3 ・・・と移動させながら重心を求める。重
心の主走査方向の位置は４５°の線の場合、画素の位置
がなんらかの誤差要因で移動することがなければ、ウィ
ンドウを図のように移動させた場合、主走査方向に１画
素分ずつ移動するはずである。画素の移動量が１画素分
と異なる場合は、何らかの原因で画素の位置が変動した
ことになり、位置誤差を求めることができる。位置誤差
の主要な要因が副走査方向の走査速度のムラによること
が分かっている場合には、位置誤差のデータか速度ムラ
にデータを変換することは容易である。

【００３２】重心を求めるのに周辺の画素のデータを含
む多数の画素データを使っているので、ＣＣＤ固有のノ
イズを始めとしてさまざまなノイズが画像データに含ま
れるが、重心を求める過程でノイズの影響が軽減され、
Ｓ／Ｎの高い測定が可能になっている。通常、ウィンド
ウの画素の数が多いほどＳ／Ｎは高くなる。

【００３３】ウィンドウの形状は主走査方向の重心を求
めることから、主走査側に大きいことが望ましい。副走
査方向は１としても測定可能である。

【００３４】図４は斜線の数が複数あって複数の斜線ａ
1 ，ａ2 ，ａ3 を使用して位置誤差を測定する場合のウ
ィンドウの移動とそれに伴う処理を説明するものであ
る。図４の例と同様にウィンドウを順次移動させ、あら
かじめ設定したおいたＷn に達したとき、その次のウィ
ンドウとしてＷn+1 に移動させる。移動する前後の斜線
のパターンａ1 とａ2 の間隔は測定用チャートを作成す
る段階で決めておき、その間隔の値を主走査方向の重心
の移動を計算するときに補正する。このようにしてウィ
ンドウをＷn+1 、Ｗn+2 、Ｗn+3 ・・・と移動させる。
パターン間の間隔を画素サイズの整数倍に設定しておく
と、ウィンドウをジャンプさせたときの補正が簡単であ
り、測定に先立って測定装置にこの補正量を入力すると
きにも便利である。

【００３５】この例ではウィンドウを１画素ずつ移動さ
せているが、画素の位置誤差を起こす原因となる振動な
どの周波数帯域が低い場合は、ウィンドウを２画素以上
ずつ移動させても良い。こうすることによって測定に要
する時間短くすることができる。

【００３６】また、複数の斜線を使って位置誤差を測定
するようにすれば、読み取り装置の読み取り範囲が縦長
であっても副走査方向の全域にわたっての測定が可能に
なる。さらに、主走査方向の狭い幅のなかだけで測定す
るようにすれば、主走査方向における中央部とか、手前
とか、奥側とかに分けて位置誤差を測定することも可能
になる。

【００３７】これらの図からも明らかなように、高い分
解能で位置誤差を測定する場合でも、それに応じて斜線
のパターンを細くする必要は全くなく、システムのＭＴ
Ｆの制約の影響を受けない幅の広いパターンを使うこと
ができるという特徴がある。幅の広いパターンを使え
ば、それに応じてウィンドウも大きくなり、結果として
測定の精度を上げることができる。なお、処理速度、リ
アルタイム処理を行う場合は、バッファのサイズ、回路
規模の経済性などとのバランスでパターンの幅を設定す
ればよい。

【００３８】なお、他の例として、幅の広い線のパター
ンを用い、どちらか片側のエッジのデータによっても同
様に位置誤差を測定することが可能である。

【００３９】また、副走査の読み取りタイミングと斜線
との関係は常に同じであるから、前述の公知例のように
副走査方向に並べられた等間隔の白黒のパターンでは避
けることのできないモアレの問題を回避することがで
き、高精度な位置誤差の測定を可能にしている。

【００４０】１．４ ウィンドウのデータと重心の計算 図５はウィンドウのデータと、斜線のパターンの関係を
示すものである。ウィンドウの各画素には斜線のパター
ンを読み取って得られる画像データの値が記入されてい
る。画像データの値は８ビットのデジタルデータで、１
０進法で表すと０〜２５５の値を取ることができる。図
の値は画像のデータを１０進法で表記した値である。

【００４１】主走査方向の重心を計算するには、各列ご
とにデータの和を求める。これを右側からｈ0,ｈ1,・・
・ｈ10とすると、それぞれ１４、３７、１５０、３４
５、５６２、５９０、４２７、２０２、５０、１８、１
３である。各画素の主走査方向の中心の座標を右から順
に０〜１０とし、重心の主走査方向の位置をｍとする
と、ｍの周りのモーメントは０となるので、 ｈ0 （ｍ−０）＋ｈ1 （ｍ−１）＋・・・＋ｈ10（ｍ−
１０）＝０ が成り立ち、数値を入れて計算すると、 ｍ＝４．６６７ が得られる。

【００４２】重心を求めるのは、補間などの前処理を必
要とせず、演算の簡素化、高速化に有用である。画像の
位置を求めるのは、各列ごとのデータの和の並びから、
補間により所定の分解能のデータ列を得て、そのデータ
からピーク値の存在する位置を求める方法を使うことも
できる。

【００４３】１．５ 斜線の幅 重心を計算するに当たり、斜線の幅はデータをきちんと
読み取れるものであれば問題ないが、画素が正方形で、
斜線の角度が４５°であり、画像の走査速度を所定の目
標速度からのわずかなズレをより高精度で測定する場
合、斜線の主走査方向の幅を画素の整数倍にしておく
と、ウィンドウを斜め方向に移動しても、斜線と画素の
関係は斜線の両側で同じになり、画像データの誤差要因
もバランスし、画像の位置を計算する精度を高めること
ができる。

【００４４】１．６ 主走査方向の斜線の画像の移動量
と副走査方向の画素の位置誤差の関係 この実施形態では、副走査方向の画素の位置誤差を測定
するために、斜線を読み取った画像の主走査方向へ画像
の位置の移動を見ている。正方形の画素で４５°の斜線
を使って測定する場合には、これまでの説明で明らかな
ように、主走査方向の移動量のウィンドウ間における偏
差がそのまま、副走査方向の位置誤差になる。画素が正
方形でない場合、斜線の角度が４５°でない場合には、
換算をして副走査方向の位置誤差を得る必要がある。

【００４５】１．７ 測定の処理手順 図６は、測定の処理手順を示すフローチャートである。
この処理手順では、まず、計算するウィンドウの位置を
示すＷ．Ｐ．（ウィンドウポインタ）をセットし（ステ
ップＳ１）、次に、Ｗ．Ｐ．で指示されるウィンドウの
データを取り込み（ステップＳ２）、取り込んだデータ
の総和Ｖを計算する（ステップＳ３）。そして、データ
の総和Ｖがあらかじめ設定したａとｂとの間の値を持っ
ているかどうかをチェックする（ステップＳ４）。この
チェックでａとｂとの間に入っていれば、重心の計算を
行い（ステップＳ５）、さらに、重心のずれを計算した
（ステップＳ６）後、次のＷ．Ｐ．をセットする（ステ
ップＳ７）。その後、ステップＳ２に戻ってデータフェ
ッチ以降の処理を繰り返す。

【００４６】一方、ステップＳ４で、データの総和Ｖが
ａとｂとの間に入っていなければ、ループから抜け出
し、処理を終了する。

【００４７】なお、ステップＳ４で処理の総和をチェッ
クするのは、スタートのときにＷ．Ｐ．を誤ってセット
したため、ウィンドウ内に斜線のデータがないような場
合に、正しい測定がされていないのに測定結果が出力さ
れるのを防止するという理由からである。また、測定に
使う斜線の長さを短くしておけば、斜線が途切れた位置
で打ち切ることができ、必要以上の測定を無駄を省くこ
とができる。

【００４８】１．８ 装置の概略構成 図７は、この実施形態に係る画像読取装置の概略構成を
説明するための断面図である。同図において、筐体２８
の上面に、読み取るための原稿を載せるコンタクトガラ
ス２１が設けられ、当該コンタクトガラス２１は筐体２
８に支えられた状態になっている。コンタクトガラス２
１の上面に画像を下にして置かれた原稿は、照明光源２
２によって照明され、原稿の反射光は第１ミラー２３、
第２ミラー２４、第３ミラー２５および結像レンズ２６
によって光電変換装置２７上の光電変換素子の受光面に
投影され、原稿の画像は電気信号に変換される。電気信
号に変換されたデータは所定の処理をした後、出力され
る。

【００４９】照明光源２２と第１ミラー２３は、図示し
ない第１キャリッジに取り付けられており、同じく図示
しない駆動装置によって原稿を線順次に読み取るため、
原稿面との距離を一定に保った状態で移動する。第２ミ
ラー２４と第３ミラー２５は、図示しない第２キャリッ
ジに取り付けられ、第１キャリッジの１／２の速度で第
１キャリッジと同様に移動する。このような構成で原稿
を走査することによってコンタクトガラス２１上の所定
の範囲の画像を線順次で読み取る。

【００５０】図８は、図７に示した画像読取装置の平面
図で、コンタクトガラス２１、筐体２８、シェーディン
グ補正の基準データを光電変換部に与えるための基準濃
度板２９、および読み取った画像データの画素の位置誤
差を測定するために設けられた測定用パターン３０の配
置の状態を示していている。ここで、基準濃度板２９お
よび測定用パターン３０が鎖線で示してあるのは、光電
変換装置で読み取れるように読取装置の外面には出てい
ないことを示すためである。特に測定用パターン３０は
画像データとともに光電変換装置で読み込むので原稿と
同様に光電変換素子の受光面に結像する必要があり、コ
ンタクトガラス２１の原稿が置かれる面に設けられてい
る。

【００５１】図９は図８において２点鎖線の円ＣＬで囲
んだ部分の詳細を示す図である。基準濃度板２９は測定
用パターン３０を読み取る光電変換素子の画素に対して
もシェーディング補正が行えるようにするため、測定用
パターン３０が配置されている領域まで延ばしてある。

【００５２】図１０は測定用のパターン３０の一部を拡
大した平面図であり、このパターン３０は黒の斜線Ｌと
背景の白で構成している。このパターン３０について
は、１．１および１．３で説明したものである。なお、
ここでは、測定用のパターン３０を画像外の図８に示す
位置に設置し、画像と同時に読み取って測定する。

【００５３】１．９ 位置誤差に基づく読取データの配
置 図１１は位置誤差の補正をどのように行っているかを説
明するための図である。縦軸は図２におけるシェーディ
ング補正部３におけるシェーディング補正後の画像デー
タの値を示し、データは８ビットのデジタル値であるか
ら、１０進法で表記すれば０〜２５５の値を持つ座標軸
である。横軸はライン順次で読み取るラインの位置を示
す。正の正数を割り当てた位置は、前述のシステムの制
御部５が水晶振動子による発振周波数を分周して作った
ライン読み込みのタイミング信号に対応する各ラインの
位置である。水晶振動子の発振周波数の安定度は非常に
高いので、整数を割り当てた位置はシステムの画像ライ
ンの本来あるべき位置を示していることになる。この間
隔はまた、本システムの読み取りの分解能、４００ｄｐ
ｉのドット間の距離にも対応する。

【００５４】装置に備えなければならないメモリの量を
最小で済ますため、この例では画素の位置の補正をリア
ルタイムで行う。リアルタイムで行うためには処理に伴
う演算を簡略化する必要があり、簡略にすれば処理系の
回路規模も小さくなり、経済的な効果もあるので、処理
の分解能を１／１６ドットとしている。そのため、横軸
の整数の間は１６に分割したメモリが設けられている。

【００５５】横軸の０においては、システムの制御部５
が決める位置と実際に読み取った画像の位置は一致して
いるものとして図示している。画素の位置誤差が生じる
原因はいろいろあるが、中でも大きな原因となるのはキ
ャリッジの速度が変動することである。図では、第１キ
ャリッジの速度が所定の値よりも１／１６、言い換えれ
ば６％速い状態が続いた場合を示している。横軸の１の
位置に本来対応する位置の画像を読み取るはずである
が、キャリッジが速いため、実際には１／１６ドット分
先の画像を読むことになる。この位置を細線ｂで示し、
そのときのデータを小さな○で示している。このとき位
置誤差の測定は、１ライン前の位置を基準とした次のラ
インの位置ずれを順次ラインごとに行うので、１／１６
の誤差が測定結果として画像データとともに出力され、
補正部はそれを受け取る。位置誤差測定における重心の
演算の精度は１／１６よりも高いが、その結果を１／１
６の分解能になるように丸めを行っている。

【００５６】キャリッジの速度はそのまま速い状態を継
続しているので、１ライン前に読み取ったデータとの関
係で測定して得られる位置誤差は同じく１／１６であ
る。しかし、システムのクロックによって決まる本来画
素があるべき位置２とは１ライン前のラインの位置がす
でに１／１６ずれていたので、さらに１／１６ずれるこ
とになり、結果として２／１６ずれた位置ｃの画像デー
タを読んでいることになる。同様に、次の読み取りでは
３／１６ずれた位置ｄの画像データを読み取り、順次
ｅ，ｆ，ｇの位置の画像を読み取って、それぞれの小さ
な○で示すデータが得られる。すなわちラインごとに測
定する位置誤差の累積によって読み取った画像データの
位置は決まり、１／１６の分解能を持つ横軸に読み取っ
たデータが割り付けられる。

【００５７】１．１０ 読み取りデータの補正 図１１のａ〜ｇに対応している小さな○で示す位置誤差
を含んだ読み取りデータから本来画像があるべき位置０
〜７に対応する大きな○で示すデータを補間法で求める
ことによってデータの補正を行う。例えば、横軸の座標
２に対応するデータを求めるには、２より前のデータ２
個（ａ，ｂに対応する読み取りデータ）と後のデータ２
個（ｃ，ｄに対応する読み取りデータ）から３次補間法
（Ｃｕｂｉｃ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を使ってい
る。順次補正を行う整数の座標の前のデータ２個と後の
データ２個を使って補正データを求める。補間法はこれ
に限らず、このほかのさまざまの補間法を使用すること
もできる。また、補間に使用するデータの数も必要に応
じて増減することもできる。

【００５８】１．１１ 画像読取装置の主走査方向と副
走査方向の関係 図１２は画像読取装置の主走査方向と副走査方向の関係
を示す図である。この実施形態における読み取りを行う
ため光電変換部１では、光電変換素子としてラインＣＣ
Ｄを使用している。ラインＣＣＤは受光部が一列に並ん
でおり、Ａ３の原稿の短手をラインセンサの延びる方向
に対応するようにして４００ｄｐｉの分解能で読む場
合、ラインセンサは約５０００の受光素子が並んで構成
されている。ラインセンサの受光部に結像した光像は受
光した受光素子ごとに電気信号に変換され、ＣＣＤに内
蔵されたシフトレジスタに同時に転送される。シフトレ
ジスタに転送されたデータは、主走査方向の画素クロッ
ク、言い換えればシフトレジスタの転送クロックによっ
てラインの端から順番に出力される。この出力される順
序を示すのが、図１２で主走査と記されている矢印であ
る。つまり、この実施形態ではラインの右端から順に各
画素のデータを得ることになる。このようにラインセン
サの長さ方向に順次画像データを得るように走査するこ
とを主走査という。

【００５９】主走査のクロックは副走査方向に隣接する
次のラインのデータを出力する前に約５０００ものデー
タを順次送る必要あるので、通常、１０ＭＨｚを越える
ような高い周波数のクロックが必要である。これに対し
て副走査方向の読取は、キャリッジを移動させることに
よって原稿の画像を順次ラインＣＣＤの受光部に結像さ
せる方向である。

【００６０】線順次で読み取りを行うので、副走査方向
のラインクロックは主走査方向のラインクロックに比べ
るとはるかに遅く、通常、数百Ｈｚから１ＫＨｚ程度で
ある時間にすれば１ｍｓ程度の間隔になる。ここで、ク
ロックの具体的な値を示したが、これらは読取装置の読
取速度、ＣＣＤの内部回路、および周辺回路の構成など
によって変化するものである。しかし、主走査のクロッ
クと副走査クロックには大きな速度の差が存在する。

【００６１】したがって、画素の位置誤差を求める処理
は、各ラインの上流か下流にある斜線の繰り返しのパタ
ーンの画像を使って行うものなので、計測に必要なデー
タが揃ってから次の計測に必要なデータが揃うまでの時
間はライン間隔の時間になる。この時間的な余裕を活用
すれば、比較的遅い処理でも間に合うので、画素の位置
誤差の補正を行うゲートアレイをベースとした専用の処
理系の動作を制御するマイクロプロセッサで、すなわ
ち、図２における制御部５のマイクロプロセッサで画素
の位置誤差を求める処理を行う。このように速い処理を
必要としない部分の処理をマイクロプロセッサで行うこ
とにより、ゲートアレイの規模を小さくすることができ
るとともに、位置誤差測定のためのパターンの斜線の太
さ、長さ、ピッチおよび画像読取装置におけるパターン
の設置位置などの変更に柔軟に対応することができる。

【００６２】２．第２の実施形態 前記本出願人の出願に係る特願平７−２６０４３８号で
は、図５に示すような斜線の繰り返しで構成された画素
の位置誤差の測定用のパターンの位置を示しているが、
このパターンと主走査の読取方向の関係については、特
に述べていない。つまり、主走査の読み取りの方向に関
係なく読取装置が構成できることを示している。

【００６３】これに対し、この実施形態では、パターン
の位置と主走査の読取方向とに特定の関係付けを行って
画素の位置誤差の測定に要する時間を確保することによ
って測定をリアルタイムで行うために処理系をＡＳＩＣ
で構成するときに回路の簡素化を可能にしている。

【００６４】なお、前記実施形態と同等な各部には同一
の参照符号を付し、原理など含め重複する説明は省略す
る。

【００６５】図１３は、本実施形態に係る位置誤差測定
装置のシステム構成の一例を示すブロック図で、画像読
取装置への付加機能として組み込み、リアルタイムでそ
の位置誤差を測定するものである。このシステムは光電
変換部１、Ａ／Ｄ変換部２、シェーディング補正部３、
位置誤差測定部１０および制御部５および位置誤差補正
部９から基本的に構成されている。

【００６６】光電変換装置１は、例えばラインＣＣＤ
で、画像が電気信号に変換される。電気信号に変換され
た画像はＡ／Ｄ変換部（器）２でデジタルの多値の画像
データに変換される。変換されたデータは、照明の不均
一さ、レンズの周辺光量の低下、光電変換装置の画素間
の感度の違いなどをシェーディング補正部３によってシ
ェーディング補正する。シェーディング補正された画像
データは、シェーディング補正部３でシェーディング補
正が行われた画像データは、位置誤差測定部１０で副走
査方向の読取ラインごとにライン間の位置誤差が測定さ
れ、測定結果を位置誤差補正部９に出力する。位置誤差
補正部９では、画像データ（ビデオ信号）とともに位置
誤差信号６を受け取り、補正に必要な所定ライン数の画
像データと、それらの隣接するライン間の誤差信号６を
順次メモリに保持する。メモリのデータを使用し、補正
を行う対象のラインの前後の画像データと誤差データに
より、本来あるべき位置の画像データを読み取った画像
の値に基づいた補間法によってライン上の画素ごとの値
を計算し、補正したラインの画像データをラインごとに
ビデオ信号７として出力する。処理が済んでデータが不
要になったメモリには次のデータを保持させ、順次処理
を繰り返すことによって原稿の全面の画像を処理して出
力する。それぞれの機能ブロックは、制御部５によって
タイミングの制御、動作条件の設定などがなされ、相互
に関連して動作する。符号８は制御部５に対して送受信
されるビデオ制御信号８である。

【００６７】光電変換装置として等倍センサを用いてい
る読取装置ではレンズの特性による周辺光量の低下とい
う問題がないので、シェーディング補正を省く場合があ
るが、そのような形式の読取装置にも、本願を適用する
ことができる。

【００６８】なお、この実施形態と第１の実施形態との
相違点は、以下のような点にあり、特に説明しない点
は、第１の実施形態と同等に構成され、同様に機能す
る。

【００６９】この実施形態では、画素の位置誤差を測定
するための斜線データが主走査の上流側になるように斜
線の繰り返しで構成されたパターンを配置する。あるい
はパターンの配置をまず決めて、その部分の画像データ
が主走査の上流側になるようにラインＣＣＤを設置する
方向を決めてもよい。このように主走査の先頭部分に斜
線の画像データがくるようにすれば、画素の位置誤差の
計算に必要な画像データが揃うタイミングは、主走査の
ラインの最も下流側になるようにパターンが配置される
ときよりおおよそ副走査の１ラインクロックに相当する
時間だけ早くなる。すなわち、パターンは原稿を読み取
る範囲の外におくことになるので、主走査ラインの先頭
部分に画像データがくるように置かない場合は、主走査
ラインの最も下流側になってしまう。

【００７０】画素の位置誤差の測定をリアルタイムで実
行する回路を構成する場合、主走査ラインの先頭部分で
データを得れば、次のラインのデータがくるまでの比較
的長い時間を計算処理に当てることができる。もし、主
走査の下流で計算に必要なデータを得ることになれば、
少なくともそのラインの終了までに位置誤差の測定を終
えることはできず、少なくとも１ライン分のメモリをよ
けいに使うことになる。

【００７１】なお、この実施形態では、図１３のシステ
ムに代えて、前述の図２に示すシステムで構成すること
もできる。

【００７２】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、請求
項１および請求項２記載の発明によれば、画素の位置誤
差を求める処理を画素の位置誤差の補正を行う手段（位
置誤差補正部）を制御する手段（制御部）で、さらに具
体的には当該制御する手段を構成するマイクロプロセッ
サで行うことにより、回路が簡素化されるとともに、斜
線の太さ、長さ、ピッチ、装置におけるパターンの設置
位置などの変更に柔軟に対応することができる。

【００７３】請求項３記載の発明によれば、主走査ライ
ンの先端部で斜線の画像を得ることができるので、次の
ラインのデータを得るまでに時間的な余裕を得られ、こ
の間に位置誤差の測定に係わる処理を済ますことができ
る。これによって処理に必要なラインバッファを少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における測定原理を示
す説明図である。

【図２】第１の実施形態におけるシステム構成を示すブ
ロック図である。

【図３】第１の実施形態におけるビットマップに斜線の
画像データがあるときの位置誤差測定を行うときの処理
を示す説明図である。

【図４】第１の実施形態におけるビットマップで複数の
斜線を使って位置誤差を測定する場合のウィンドウの移
動とそれに伴う処理を示す説明図である。

【図５】第１の実施形態におけるウィンドウのデータと
斜線のパターンの関係を示す図である。

【図６】第１の実施形態における測定の処理手順を示す
フローチャートである。

【図７】第１の実施形態における画像読取装置の概略構
成を示す断面図である。

【図８】第１の実施形態における画像読取装置の平面図
である。

【図９】図８において２点鎖線の円で囲んだ部分の拡大
図である。

【図１０】図８における測定用パターンの部分を拡大し
た拡大図である。

【図１１】第１の実施形態において行っている位置誤差
の補正の方法を示す説明図である。

【図１２】第１の実施形態における読取装置の主走査と
副走査との関係を示す説明図である。

【図１３】第２の実施形態における画像読取装置のシス
テム構成を示すブロック図である。

【図１４】従来例に係るリニアスケールの概略構成を示
す斜視図である。

【図１５】従来例に係るリニアスケールの検出原理を示
す説明図である。

【図１６】従来例に係るリニアスケールの移動方向の判
別方法を示す図である。

【符号の簡単な説明】

１ 光電変換部 ２ Ａ／Ｄ変換部（回路） ３ シェーディング補正部（回路） ４ バッファメモリ ５ 制御部 ６ 誤差信号 ７ ビデオ信号 ８ ビデオ制御信号 ９ 位置誤差補正部 １０ 位置誤差測定部 ａ，ｂ，Ｌ 線（斜線）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿の読み取り領域外に設置された走査
   方向に対して一定の傾きを有する線の等ピッチの並びで
   構成された斜線パターンと、この斜線パターンを原稿の
   画像とともに読み取る光電変換手段と、この光電変換手
   段によって得られた前記斜線パターンの画像データを処
   理して画素の位置誤差のデータを得る手段と、前記画素
   の位置誤差のデータに基づいて読み取った画像データの
   画素の位置誤差を補正する手段とを備え、一定の時間間
   隔で画像を線順次に走査して読み取る画像読取装置にお
   いて、 前記画素の位置誤差を求める演算処理を前記画素の位置
   誤差を補正する手段を制御する制御部によって実行する
   ことを特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 前記制御部をあらかじめ設定されたプロ
   グラムを実行するマイクロプロセッサから構成し、該マ
   イクロプロセッサによって前記演算処理を行うことを特
   徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 【請求項３】 原稿の読み取り領域外に設置された走査
   方向に対して一定の傾きを有する線の等ピッチの並びで
   構成された斜線パターンと、この斜線パターンを原稿の
   画像とともに読み取る光電変換手段と、この光電変換手
   段によって得られた前記斜線パターンの画像データを処
   理して画素の位置誤差のデータを得る手段と、前記画素
   の位置誤差のデータに基づいて読み取った画像データの
   画素の位置誤差を補正する手段とを備え、一定の時間間
   隔で画像を線順次に走査して読み取る画像読取装置にお
   いて、 前記斜線パターンは主走査方向の上流側に配置されてい
   ることを特徴とする画像読取装置。