JPH1093777A - 画像読取り装置 - Google Patents
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Abstract
と同様に濃度むらのない良質の読取り画像を出力する。 【解決手段】原稿を支持する原稿台、原稿を照らす照明
手段、及び原稿画像を電気信号に変換する撮像手段を有
し、原稿台と撮像手段との間に原稿のセッティングのた
めの開放空間が存在する構造の画像読取り装置におい
て、原稿面の高低による原稿画像の各画素の照度の差異
を補うための補正データDKを記憶するメモリ120
と、各画素に対応した原稿面の高さを測定する手段11
1,112と、メモリ120内の補正データDKのうち
の測定された原稿面の高さDHに対応した補正データD
Kを用いて、原稿画像のうちの各画素の読取り情報D1
0を補正する手段125と、を設ける。
Description
製本された原稿の読取りに好適な画像読取り装置に関す
る。
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
て照明ランプが点灯され、まず予備スキャンニングが行
われる。予備スキャンニングにより得られた情報に基づ
いて動作設定が行われ、その後に本スキャンニングが開
始される。本スキャンニングにおいては、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。ブ
ックスキャナを用いると、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。
稿面(読取り対象面)は湾曲している。つまり、左右方
向(見開き方向)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。ブックスキャナは湾曲状態
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。原稿面の湾曲状態の測定方法としては、書籍にお
ける「天(head)」と呼称される部分である端面を撮影
して画像解析を行う方法(特開平5−161002
号)、3次元計測で用いられているスリット光投影法
(特開平5−219323号)がある。
整及び歪み補正を行うことにより、出力画像の画質が改
善される。しかし、従来では、読取り画像に原稿面の照
度むらに因る濃度むらが生じてしまうことがあるという
問題があった。ブック原稿BDにおける照度むらは原稿
面の高さ分布に依存するので、複写機などのシート原稿
の読取り装置で行われているように原稿台平面に対する
照明ランプの配光分布を測定して読取りデータの補正
(シェーディング補正)を行ったとしても、濃度むらを
無くすことはできない。
平面である場合と同様に濃度むらのない良質の読取り画
像を出力することを目的としている。
の位置のそれぞれに対応した補正内容を示す補正デー
タ、例えば各高さ位置での読取り濃度D1と基準濃度D
0との比で表される補正係数K(K=D0/D1)の集
合をメモリに格納しておく。そして、実際の原稿の読取
りに際して、原稿面の高さ分布を測定し、測定した高さ
に対応した補正データを適用して原稿画像の各画素の読
取り情報を補正する。補正データが補正係数Kであれ
ば、各画素の読取り濃度Dに補正係数Kを乗じる。ま
た、補正データが照度むらの周期(空間周波数成分)を
示すデータであれば、その周波数成分を除去するフィル
タリングを行う。
読み取りを高さを変えて繰り返し、それにより得られた
各高さ位置での照度の測定値に基づいて算出することが
できる。1つ又は複数の高さ位置での測定値に基づい
て、他の高さ位置に対応した補正データを算出すること
もできる。
原稿台、原稿を照らす照明手段、及び原稿画像を電気信
号に変換する撮像手段を有し、前記原稿台と撮像手段と
の間に原稿のセッティングのための開放空間が存在する
構造の画像読取り装置であって、原稿面の高低による原
稿画像の各画素の照度の差異を補うための補正データを
記憶するメモリと、前記各画素に対応した原稿面の高さ
を測定する手段と、前記メモリ内の補正データのうちの
測定された原稿面の高さに対応した補正データを用い
て、原稿画像のうちの前記各画素の読取り情報を補正す
る手段と、を有している。
記画素の集合に対応した一群の読取り情報を、当該集合
における照度分布の特定の周波数成分を除去した読取り
情報に補正するように構成されている。
示す斜視図、図2はブックスキャナ1による読取りの模
式図である。
原稿)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
る暗色の原稿台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を有している。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2
0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、直管型のランプ41及びリ
フレクタ42を有し、支柱12における撮像ユニット3
0の下面側の位置に固定されている。つまり、原稿台2
0は後端側の上方からランプユニット40によって照ら
される。原稿台20と撮像ユニット30との間の空間8
0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30cm以上
である。
ディスプレイを含む操作パネルOPが設けられており、
下端側に原稿面の高さを検出するための投影板18が固
定されている。投影板18の前面は光沢面であり、原稿
台20の上面に対する45°の傾斜面となっている。こ
の投影板18にブック原稿BDにおける左右方向と直交
する方向の端面S3の像が写り、その状態の投影板18
が原稿画像とともに撮影される。投影板18の上端面は
原稿台20と平行な平坦面であり、シェーディング補正
のための白色板19として用いられる。
Pに向かって右側の側面には、メインスイッチ51が設
けられている。原稿台20の左右方向の両側には、ユー
ザーが読取りの開始を指示するためのスタートキー5
2,53が1つずつ設けられており、前面側にはアーム
レスト25が設けられている。
D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(レンズ駆動部)132に
よって位置決めされる。ラインセンサ31は、図示しな
い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。ラインセン
サ31に代えてエリアセンサを用いた場合にはその受光
面が撮像面になる。原稿画像の主走査方向は、原稿台2
0上では前後方向であり、撮像面上では上下方向であ
る。
ーは図1のように原稿台20の上にブック原稿BDを見
開いた状態で上向きに置く。そのとき、左右のページの
境界を原稿台20の左右方向の中心と合わせるととも
に、投影板18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。投影板18と原稿台20と
の境界が原稿のセッティングの基準線となっている。な
お、原稿台20は原稿の重量に応じて下方に移動するよ
うにバネ機構によって支持されている。これにより、ブ
ック原稿BDの厚さに係わらず原稿面S1とミラー33
との距離が一定範囲内の値となる。
予備スキャンニングと本スキャンニングとを行う。ブッ
ク原稿BDでは、シート原稿と違って原稿面S1が湾曲
しているので、湾曲状態に応じて撮像のピント調整を行
う必要がある。画像歪みの修正処理も必要である。この
ため、予備スキャンニングで湾曲状態が検出される。ま
た、予備スキャンニングにおいて、有効読取り範囲の設
定に必要な原稿サイズ、及びコントラスト調整に必要な
原稿面S1の下地輝度の測定も行われる。これらの測定
の結果に基づいて本スキャンニングの動作条件が設定さ
れる。本スキャンニングでは、副走査の進行に合わせて
原稿面S1の湾曲状態の測定結果に応じて結像レンズ3
2を移動させるピント調整が行われる。そして、合焦状
態で撮影された各ラインの撮像データに対して必要なデ
ータ処理が加えられ、処理後の撮像データが読み取った
画像情報として外部装置へ出力される。本スキャンニン
グにおけるデータ処理は、本発明に特有の処理である後
述の照度むら補正を含んでいる。読取りモードには、左
右の両ページを一括して読み取るモード(シート原稿モ
ード)と、左右の各ページを別々に読み取るモード(ブ
ック分割モード)とがある。どちらのモードにおいて
も、各ページに対して予備スキャンニングと本スキャン
ニングとが実施される。
するための図である。図3(B)中の破線は注目したラ
インの位置を示している。読取り画像G0は、ブック原
稿BDの上面の撮影像(上面像)G1、原稿台20の撮
影像G20、投影板18の撮影像G18、及び白色板1
9の撮影像G19から構成されている。撮影像G18の
うちの像G181は、セッティングされたブック原稿B
Dにおける上端面(書籍における「天」と呼称される部
分)の形状を示している。撮影像G18のうちの像(端
面像)G181以外の像180は、投影板18に映った
背景像である。
れているので、撮影像G20は他の像と比べて暗い像に
なる。また、背景像180も端面像G181と比べて暗
い像になる。したがって、輝度の大小判別によって上面
像G1及び端面像G181を抽出することができる。具
体的には、1ライン毎に主走査方向の先頭画素から順に
輝度(画素値)を調べ、白色板19と投影板18との境
界に対応した既知の画素位置n0の後端側を対象とし
て、輝度が第1の閾値th1を越える範囲の先頭側の画
素位置(画素番号)n1、輝度が第2の閾値th2(t
h2>th1)を越える範囲の先頭側及び後端側の画素
位置n3,n4を検出する。画素位置n1と投影板18
の前縁に対応した既知の画素位置n2との間の画素数
が、当該ラインにおける原稿面S1の高さに対応し、画
素位置n3と画素位置n4との間の画素数が主走査方向
の原稿サイズに対応する。画素数を撮像解像度で割る演
算により実際の寸法が求まる。原稿面S1の湾曲状態
は、全てのラインのそれぞれにおける原稿面S1の高さ
を示すデータの集合によって特定される。また、画素位
置n3,n4が検出された最初のライン及び最後のライ
ンのそれぞれの位置が副走査方向における原稿の両端位
置に対応する。
1の上端縁及び下端縁が湾曲しているのは、原稿面S1
の高さが一定ではないからである。つまり、撮像面に近
い被写体は遠くの被写体よりも大きく撮像される。本ス
キャンニング時には、予備スキャンニング時に得た原稿
面S1の高さ情報に基づいて、湾曲した上面像G1を原
稿面S1の高さが一定である場合の像に補正する画像処
理(画像歪み補正)が行われる。具体的には、主走査方
向については、原稿台20の上方の一定距離(例えば5
cm)の位置の平面を基準面とし、副走査方向の各位置
における基準面と原稿面S1との高低差に応じて上面像
G1を変倍する。副走査方向については、微小区間毎に
原稿面S1の沿面距離と原稿台20への原稿面S1の投
影距離との比に応じて上面像G1を変倍する。
て説明する。ブックスキャナ1に限らず画像読取り装置
においては、無地の原稿を読み取ったときに読取り濃度
が均一であるのが望ましい。しかし、実際には多少の濃
度差が生じる。この濃度むらの原因としては、照明の配
光むら、撮像における光路の差異(光軸との角度の
差)、撮像デバイスの画素間の感度差、及び外光の変動
(蛍光灯のフリッカなど)がある。ラインセンサによる
読取りでは、撮像デバイスの感度差は主走査方向の濃度
むらの原因となり、外光の変動は副走査方向の濃度むら
の原因となる。
ク原稿BDの読取りに際して、ランプ41で照らされた
原稿面S1のうちの高い部位の照度が低い部位に比べて
大きいことから、原稿面S1の高低に応じた濃度差が生
じる。加えて、特に主走査方向における照度分布が原稿
面S1の高さに依存するという問題がある。
を示す図である。ランプユニットのリフレクタ42は、
原稿台20の上面を一様に照らすように設計されてい
る。しかし、実際には若干の配光むらが生じる。照明光
は主走査方向に沿って放射状に拡がるので、高さによっ
て主走査方向の照度分布に差異が生じる。図4では高さ
h1,h2,h3における照度分布が例示されている。
なお、副走査方向については、ランプ41が原稿に比べ
て十分に長いので、照度分布は高さに係わらずほぼ一定
である。
てブック原稿BDの読取り品質を高めるため、本実施形
態のブックスキャナ1には、予め記憶している補正デー
タを用い、予備スキャンニングで測定した原稿面S1の
高さに応じて撮像データを補正する照度むら補正機能が
設けられている。補正データは、原稿台20上の空間を
主走査方向(X)・副走査方向(Y)・高さ方向(H)
に区画した各位置での読取り濃度D1と基準濃度D0と
の比で表される補正係数K(K=D0/D1)の集合で
あり、白色無地のシート原稿を高さを変えて繰り返し読
み取ったデータに基づいて算出されたものである。本ス
キャンニングにおいて、原稿画像の各画素の撮像データ
と、その画素位置(X,Y,Hの位置)に対応した補正
データとを掛け合わせることにより、照度むらに対する
補正とともに、光路の差異・光電変換の感度差に対する
補正を行うことができる。なお、外光の変動による濃度
むらについては、白色板19によって照度の変動成分を
抽出し、変動成分に応じた補正係数をライン内の全画像
の撮像データに一律に乗じる補正を行えばよい。
0のブロック図である。信号処理系100は、CPU1
01、AD変換部102、画像処理部103、RAM1
05、比較器111、カウンタ112、補正メモリ12
0、及び照度むら補正回路125を有している。
てが終了した段階では、補正メモリ120は初期化状態
である。工場出荷前の調整工程において、次の要領で補
正メモリ120に補正データDKが格納される。
選択する。そして、シート状の基準原稿をセッティング
して読取り開始を指示する。データ格納モードにおい
て、ラインセンサ31から出力された光電変換信号は、
AD変換部102によって例えば8ビットの画像データ
に変換されて基準原稿の撮像データDSとして画素配列
順に補正メモリ120に一旦格納される。CPU101
は、適時に撮像データDSを取り込み、例えばAD変換
部102の最大出力を基準とする正規化演算を行って、
高さが0の位置での各画素の補正データDKを算出す
る。算出された補正データDKは撮影データDSに代え
て補正メモリ120に格納される。作業者は補助台を用
いるなどして基準原稿を以前より高い第2の位置にセッ
ティングし、再び読取り開始を指示する。以前と同様の
動作によって、第2の位置の補正データDKが補正メモ
リ120に格納される。以後同様に、作業者はセッティ
ングの高さを変更して基準原稿の読取りを繰り返し、そ
れにより複数の高さ位置の補正データDKが補正メモリ
120に格納される。補正メモリ120は不揮発性メモ
リであり、記憶内容は工場出荷後も維持される。
予め各回のセッティングの高さを定めてCPU101に
登録しておいてもよいし、作業者が高さを変更する毎に
高さを数値入力してもよい。高さ方向のサンプリング位
置を細かく設定するほど補正の精度は高まるが、高さ方
向のサンプリング間隔を例えば数mm程度とし、サンプ
リング位置どうしの間の高さ位置の補正データDKを補
間演算で求めるのが実用的である。補間演算に際して
は、注目画素に対する照明光の入射角度、光源との距
離、撮像角度などを考慮した演算式を用いる。また、主
走査方向、副走査方向、及び高さ方向のいずれにおいて
も、隣接する所定個の画素を補正単位とし、補正データ
DKを共通化することによって補正メモリ120の容量
を低減することができる。
うに予備スキャンニングと本スキャンニングとが行われ
る。予備スキャンニング時においては、AD変換部10
2によって量子化された撮像データD10が画素配列順
に照度むら補正回路125に入力される。また、これと
並行して照度むら補正回路125には、1ラインの走査
毎に例えば標準的なブック原稿の高さ分布に則して選択
された高さ位置の補正データDKが入力される。照度む
ら補正回路125は、撮像データD10と補正データD
Kとの積である撮像データD11を出力する。この補正
の後、撮像データD11は比較器111へ送られる。比
較器111は入力された撮像データD11と閾値th
1,th2とを比較し、比較結果をCPU101及びカ
ウンタ112に通知する。カウンタ112は画素位置n
0より後端側に在り且つ輝度が閾値th1を越える画素
の数をカウントする。つまり、原稿面S1の高さを測定
する。CPU101は、カウンタ112のカウント値を
取り込み、原稿面S1の湾曲状態(高さ分布)を示す高
さデータDHを生成する。また、比較器111によって
検出された画素位置n3,n4を取り込み、原稿の平面
視サイズを示すサイズデータDSを生成する。高さデー
タDH及びサイズデータDSはRAM105に一旦格納
される。予備スキャンニングの終了後、CPU101
は、高さデータDH及びサイズデータDSに基づいて、
本スキャンニングの準備として画像歪み補正・ピント調
整のための制御データの生成、及び出力画像範囲(有効
読取り範囲)の設定を行う。
102によって量子化された撮像データD10は照度む
ら補正回路125に入力される。そして、これと並行し
て、照度むら補正回路125には、高さデータDHに則
して、つまり予備スキャンニングで測定された原稿面S
1の高さに応じて選択された高さ位置の補正データDK
が入力される。照度むら補正回路125は、撮像データ
D10と補正データDKとの積である撮像データD11
を出力する。この補正を受けた撮像データD11は画像
処理回路103へ送られる。画像処理部103は、外光
変動による照度むらを補正する処理、画質改善のための
MTF補正、原稿面S1の湾曲に起因する画像歪みの補
正を含む変倍処理、γ補正、及び出力画像範囲の外側を
空白とするマスキングなどの処理を担う。所定の画像処
理を受けた撮像データD12は原稿画像を読み取った画
像情報として外部装置(例えばディジタル複写機)に出
力される。
30、撮像制御回路131、レンズ駆動部132、及び
ランプ制御部140を含む駆動系の制御をも担う。CP
U101には、操作パネルOP及び各種スイッチが接続
されている。RAM105は、制御に係わる種々のデー
タの一時記憶に用いられる。
すフローチャートである。一対のスタートキー52,5
3の一方がオンされると、CPU101は、ランプ制御
部140に対してランプ41の点灯を指示し(#1)、
スキャナ駆動部132及び撮像制御回路131に対して
予備スキャンニングの開始を指示する(#2)。予備ス
キャンニング中においては、上述したように原稿面S1
の高さが測定される(#3)。予備スキャンニングが終
了すると(#4)、CPU101は、本スキャンニング
の準備として、画像処理の内容や出力形式などの動作条
件を設定する(#5)。その後、スキャナ駆動部132
及び撮像制御回路131に対して本スキャンニングの開
始を指示する(#6)。本スキャンニング中において
は、上述したように補正データDKを用いた照度むら補
正が行われる(#7)。本スキャンニングが終了すると
(#8)、照明ランプを消灯して待機状態に戻る(#
9)。
3方向をそれぞれ細分化した各サンプル位置の補正デー
タDKを記憶する例を挙げたが、補正メモリ120の容
量を削減するため、複数の高さ位置毎に、X方向に並ぶ
1ライン分の画素群に対応した補正データDKxと、Y
方向に並ぶ1列分の画素群に対応した補正データDKy
とを格納しておき、補正対象の画素位置に対応した補正
データDKxと補正データDKyとを掛け合わせて補正
を行うようにしてもよい。また、上述したようにY方向
では照度むらの高さ依存性がほとんど見られないので、
X方向については複数の高さ位置毎の補正データDKx
と高さデータDHとに基づく補正を行い、Y方向につい
ては補正メモリ120を使用せずに高さデータDHに応
じてデータ値を増減する補正を行うようにしてもよい。
さらに、複数の高さ位置に補正データDKを記憶せず、
最大及び最小の高さ位置のそれぞれの補正データの平均
値を記憶し、その平均値を原稿面S1の高さに係わらず
適用して補正を行ってもよい。照度分布の高さ依存性に
起因するむらは、最大の高さ位置と最小の高さ位置との
間で位相が反転するような照度分布の場合に最も顕著に
現れる。したがって、上述の平均値を採用することによ
り、むらを軽減することができる。なお、平均値は、中
間の高さ位置の照度分布から算出した補正係数Kに相当
する。
タD10と補正係数Kの乗算のほかに、照度分布の周期
を抽出してその周期のむら成分を取り除くフィルタリン
グがある。具体的には、図7のように撮像データに対し
てFFT(高速フーリエ変換)を行い、特定周波数fp
の成分を除去するようなフィルタを畳み込んだ後、逆F
FTを行う。この場合、各高さ位置に対する特定周波数
fpを補正データDKとして補正メモリ120に格納し
ておく。
図である。図8の信号処理系100Bは、2個の補正メ
モリ120a,120b、及び2個の照度むら補正回路
125a,125bを有している。
子の感度差による短い周期のむら(高周波成分)に対す
る補正データDKaを記憶する。他方の補正メモリ12
0bは、レンズ特性や配光の偏りによる比較的に長い周
期のむら(低周波成分)に対する補正データDKbを記
憶する。補正データDKaは、例えば拡散板を用いて照
度を均一化した状態で読み取った基準画像の撮像データ
を正規化することにより得られる。補正データDKb
は、基準画像の撮影データを補正データDKaによって
補正し、補正後の撮像データを正規化することにより得
られる。
02によって量子化された撮像データD10は、照度む
ら補正回路125aで補正データDKaに基づいて補正
される。この補正で高周波成分の除去された撮像データ
D11aに対して、照度むら補正回路125bにおいて
補正データDKbに基づいて低周波成分を除去する補正
が行われる。照度むら補正回路125bを経た撮像デー
タD11bは、後段の画像処理回路に送られる。このよ
うな構成によれば、補正データDKbの算出に際して、
高周波成分を含まない基準画像の撮影データを用いるこ
とができるので、補間演算、平均演算、FFTなどの処
理の精度を高めることができる。
原稿面が湾曲している場合にも平面である場合と同様に
濃度むらのない良質の読取り画像を出力することができ
る。
図である。
ある。
る。
ートである。
部) 120,120a,120b 補正メモリ(メモリ) 125,125a,125b 照度むら補正回路(補正
手段) BD ブック原稿(原稿) D10 撮像データ(読取り情報) DK,DKa,DKb 補正データ S1 原稿面
Claims (2)
- 【請求項1】原稿を支持する原稿台、原稿を照らす照明
手段、及び原稿画像を電気信号に変換する撮像手段を有
し、前記原稿台と撮像手段との間に原稿のセッティング
のための開放空間が存在する構造の画像読取り装置であ
って、 原稿面の高低による原稿画像の各画素の照度の差異を補
うための補正データを記憶するメモリと、 前記各画素に対応した原稿面の高さを測定する手段と、 前記メモリ内の補正データのうちの測定された原稿面の
高さに対応した補正データを用いて、原稿画像のうちの
前記各画素の読取り情報を補正する手段と、を有したこ
とを特徴とする画像読取り装置。 - 【請求項2】一方向に並ぶ前記画素の集合に対応した一
群の読取り情報を、当該集合における照度分布の特定の
周波数成分を除去した読取り情報に補正するように構成
されてなる請求項1記載の画像読取り装置。
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