JPH11187195A

JPH11187195A - 画像読み取り装置

Info

Publication number: JPH11187195A
Application number: JP9348261A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shirata; 敦白田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】画像読み取り装置において、予備スキャンを
行うことなく、本スキャン時に、原稿の高さ検出を行う
ことができるようにして、読み取り動作の高速化を図
る。【解決手段】原稿画像を読み取るためのラインセンサ
と光学系とを用いて、本スキャン時に、測距ミラー５に
写った原稿端面の像より原稿ＢＤの高さを検出し、この
検出された高さデータに基づいて光学系の焦点合わせを
行いつつ、原稿画像を読み取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上向き原稿を上方
より光学的走査により読み取る画像読み取り装置に係わ
り、特に、読み取り動作を高速化する技術に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、書籍などの原稿を上向きにセ
ットして撮影を行う画像読み取り装置がある。この種の
画像読み取り装置において、原稿画像の読み取りを行う
本スキャンの前に予備スキャンを行い、この予備スキャ
ン時に、原稿の端面形状を写し出す測距ミラーの像を読
み取って原稿の高さを検出し、この原稿の高さデータを
基に本スキャン時に原稿面に焦点を合わせながら、画像
読み取りを行うものが知られている。また、本出願人
は、光学系を、原稿の高さを検出する部分と原稿を読み
取る部分とに分離し、高さを検出する部分の副走査を先
行させて、それに合わせて焦点合わせを行うようにした
ものを提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような本スキャンに先行して予備スキャンを行う画像読
み取り装置では、読み取り速度を速くすることができな
いという問題があった。また、光学系を分離した装置に
おいては、装置の構成が複雑になる。

【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、予備スキャンを行うことなく、
本スキャン時に原稿の高さ検出を行うことができるよう
にして、読み取り速度を速めることが可能で、しかも、
光学系を高さ検出用と原稿読み取り用とに分離する必要
がなく、構成の簡素化が可能な画像読み取り装置を提供
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、請求項１に記載の発明は、上向き原稿を上方より光
学的走査により読み取る画像読み取り装置において、原
稿を載置する原稿台と、原稿台上に載置された原稿の像
を結像させる光学系と、光学系を通って結像した原稿像
を走査することによって読み取る撮像手段と、撮像手段
により原稿像の読み取りを行う本スキャン時に、撮像手
段と光学系とを用いて原稿の高さを検出する検出手段と
を備え、検出手段によって検出された原稿の高さデータ
に基づき光学系の焦点合わせを行いつつ、撮像手段によ
り原稿像の読み取りを行うものである。

【０００６】上記構成においては、本スキャン時に、原
稿の読み取りに用いる撮像手段と光学系とを用いて原稿
の高さを検出するようにしたので、予備スキャンを省い
て読み取り速度を速めることが可能になる。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の画像読み取り装置において、検出手段によって
検出された直前の複数の原稿高さデータより次の読み取
り位置の原稿の高さを推定し、推定された原稿高さデー
タに基づき光学系の焦点合わせを行うものである。この
構成においては、本などの原稿はほぼ連続的に高さが変
わるため、直前の複数の読み取り位置の原稿高さデータ
を用いることにより、次の読み取り位置の原稿の高さを
正確に推定することができる。従って、推定された次の
読み取り位置の原稿高さデータを用いて、原稿の読み取
り位置に応じて正確な焦点合わせを行うことができる。

【０００８】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の画像読み取り装置において、原稿台上に載置さ
れた原稿の端面形状を写し出す測距ミラーをさらに備
え、検出手段は、測距ミラーに写し出された原稿の端面
形状を撮像手段で読み取って原稿の高さを検出するもの
である。この構成においては、原稿像の読み取りを行う
本スキャン時に、測距ミラーに写し出された原稿の端面
形状を撮像手段で読み取って原稿の高さを検出すること
ができる。

【０００９】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載の画像読み取り装置において、光学系は原稿の像
を縮小させて結像させる縮小光学系とし、本スキャンに
よる原稿像の読み取りを原稿の中央部から開始するもの
である。この構成においては、光学系として縮小光学系
を用いた場合には、光軸から離れるほど光学系の光路が
斜めになるので、撮像手段は、測距ミラーを介して原稿
の読み取り位置よりも光軸から離れた位置の端面形状を
読み取ることになる。従って、原稿の中央部を光軸に対
応した位置に合わせて、撮像手段による原稿の読み取り
を光軸に対応した原稿の中央部から開始することによ
り、原稿の読み取り位置よりも、先行した読み取り位置
の原稿の高さを検出することができるので、この原稿の
高さデータに基づいて光学系の焦点合わせを行うことに
より、原稿の読み取り位置に応じて正確な焦点合わせを
行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
画像読み取り装置について図面を参照して説明する。図
１は本実施形態による画像読み取り装置の外観図、図２
は画像読み取り装置にブック原稿を載置した様子を示す
図である。画像読み取り装置の原稿台１上には、書籍や
ファイルなどのブック原稿ＢＤが上向きに置かれる。こ
の原稿台１の上方には、原稿台１上の原稿を読み取る撮
像カメラ部２及び原稿読み取り時に原稿を照明する照明
部３が配置されている。撮像カメラ部２は、照明部３で
照射されたブック原稿ＢＤからの反射画像を内部に設け
られたＣＣＤ等よりなるラインイメージセンサ１３（図
３参照。撮像手段：以下、ラインセンサという。）上に
結像させて原稿を読み取る。また、原稿台１の奥側に
は、原稿の読み取り条件等の設定を行う操作パネル４、
及び原稿の上端部形状を写し出す測距ミラー５が設けら
れており、この測距ミラー５をラインセンサ１３で読み
取った原稿上端部の画像データを用いて原稿上端面の高
さを検出する。さらにまた、原稿台１上には画像の読み
取り開始の指示を受け付けるスタートキー６，７が、左
右ページ用に一つずつ配設されている。なお、本実施形
態による画像読み取り装置には不図示のプリンタが接続
されている。

【００１１】図３は、画像読み取り装置を横から見た場
合の光学系及びラインセンサ１３の配置を示す図であ
る。図に示されるように、撮像カメラ部２は反射ミラー
１１、撮像レンズ１２及びラインセンサ１３より構成さ
れており、照明部３の光源であるハロゲンランプ２０で
照射された原稿台１及び測距ミラー５からの反射画像
は、反射ミラー１１と撮像レンズ１２を通ってラインセ
ンサ１３上に結像する。本装置の光学系は、撮像レンズ
１２によって原稿の像を縮小させて結像させる縮小光学
系となっている。

【００１２】図４は、撮像カメラ部２の駆動機構の構成
を示す斜視図である。図に示されるように、ラインセン
サ１３が取り付けられたスキャナー１４は、２本のガイ
ド軸１５と送りネジ１６によって移動可能な構成となっ
ており、送りネジ１６を駆動伝達系１９（ベルトとプー
リー）を介してパルスモータ１７で回転させることによ
り、画像が結像される焦点面上を副走査方向（Ａ方向）
に移動する。スキャナー１４は、ホームポジションセン
サ１８ａ及びエンドセンサ１８ｂによってその開始位置
と終了位置が検出され、ホームポジションセンサ１８ａ
がＯＮしてからのパルスモータ１７への入力パルス数に
基づいて位置決め制御される。撮像カメラ部２は、主走
査方向の読み取りをラインセンサ１３で行い、このライ
ンセンサ１３を副走査方向に移動させることにより、２
次元の原稿画像の読み取りを行う。また、撮像レンズ１
２は、前後方向（Ｂ方向）に移動可能な構成となってお
り、自動焦点（ＡＦ）動作を行う不図示のフォーカス用
モータで原稿面の高さに応じて移動する。

【００１３】図５は操作パネル４の一例を示す図であ
る。操作パネル４には、画像読み取り条件等の各種設定
を行う選択キー４２ａ〜ｅ，４３，４４、リセットキー
４５、及び液晶パネル４６が設けられている。選択キー
４２ａ〜ｅはプリンタの用紙サイズ選択に用いられ、ま
た、選択キー４３，４４は片ページ読み取りと見開き読
み取りの切り換えに用いられる。リセットキー４５は、
各種設定条件のクリアに用いられる。また、液晶パネル
４６は、画像読み取り装置の現在の設定状態や装置の状
況などを表示する。

【００１４】図６は、画像読み取り装置の制御系のブロ
ック図である。図に示されるように、ラインセンサ１３
で読み取った画像データは、Ａ／Ｄコンバータ２１でデ
ジタルデータに変換され、エッジ検出部２３、原稿サイ
ズ検出部２４、指検出部２５及び画像歪補正部２２へ送
られる。装置全体の制御を行うＣＰＵ２７は、エッジ検
出部２３の検出結果に基づいて原稿の高さデータを、原
稿サイズ検出部２４の検出結果に基づいて原稿サイズ
を、指検出部２５の検出結果に基づいて原稿を押さえる
手や指の位置をそれぞれ演算してメモリ２６に記憶さ
せ、また、これらの演算結果から、自動合焦（ＡＦ）制
御用データ、画像歪補正係数を求めて、メモリ２６に記
憶させる。そして、これらの原稿高さデータ、原稿サイ
ズ、指位置及び画像歪補正係数より、画像歪補正部２２
に送られた画像データの歪み補正、濃度補正、枠消し、
指消しなどを行って、外部に出力する。この外部へ出力
されたデータは、例えばプリンタに接続されて用紙上に
画像出力されたり、また、パソコンなどに入力されて画
像データとして記憶される。

【００１５】また、ＣＰＵ２７は、スタートキー６，７
が押されているかどうかをチェックしたり、操作パネル
４を制御したり、ランプ制御部２８を介して照明部３の
ＯＮ／ＯＦＦを制御したり、スキャン制御部２９を介し
てラインセンサ１３を副走査方向に走査したり、レンズ
駆動部３０を介してＡＦ制御動作を行ったりする。さら
にまた、ＣＰＵ２７には、外部装置４０と通信するため
のインターフェース４１が接続されており、このインタ
ーフェース４１を介して外部装置４０から各種制御コマ
ンドや各種の情報を受け取り、また、外部装置４０に対
して動作状況などの情報を送ることができる。

【００１６】次に、この画像読み取り装置の基本的な画
像読み取り動作について説明する。先ず、ラインセンサ
１３がホームポジションから移動して副走査方向の各読
み取りライン毎に、原稿面と測距ミラー５に写し出され
た原稿の上端部を同時に読み取る。読み取られた原稿上
端部の画像はＡ／Ｄコンバータ２１を介してエッジ検出
部２３に送られて、エッジ検出部２３で原稿上端部の形
状が検出される。そして、ＣＰＵ２７は、エッジ検出部
２３の検出結果に基づいてラインセンサ１３の読み取り
ラインに応じた原稿の高さデータを検出し、この原稿の
高さデータに基づいてＡＦ用のレンズ制御を行いなが
ら、各読み取りラインにおける原稿面と原稿上端部の画
像を順次読み取る。ほとんどのブック原稿は高さが連続
的に変化し、なおかつ急激な変化は少ないため、ある読
み取りラインで検出した原稿高さデータを数ライン後の
原稿高さデータとして使用しても十分焦点深度内に入
り、実用上問題ない。計算上では４００ｄｐｉで６０度
の傾斜部の高さ方向の変化量は約０．１ｍｍであり、撮
像レンズ１２にＦ４のレンズを使用した場合の焦点深度
は約±３ｍｍである。

【００１７】また、より正確なフォーカス制御を行いた
い場合には、数ライン分の原稿高さデータをもとに次の
読み取りラインの原稿高さを近似直線で推定し、撮像レ
ンズ１２のレンズ制御を行えばよい。具体的には、直前
の読み取りラインｘ_-2とｘ_-1で得られた原稿高さデータ
をそれぞれＨ_-2，Ｈ_-1とすると、次の読み取りラインｘ
₀における高さデータＨ₀を以下の式により推定する。

【数１】Ｈ₀＝Ｈ_-1＋（Ｈ_-1−Ｈ_-2）＝２Ｈ_-1−Ｈ_-2 さらに、３個以上の原稿高さデータを使えば、多項式の
解の集合である近似曲線を用いて推定することも可能で
ある。

【００１８】また、本実施形態のように縮小光学系を用
いて画像を読み取る場合に発生する原稿読み取り位置と
原稿高さ検出位置のずれを利用することにより、原稿の
高さを先行して検知し、これを用いてより正確なフォー
カス制御を行うことができる。縮小光学系を用いて画像
を読み取る場合には、光軸から離れるほど被写体を斜め
から見ることになる。このため、測距ミラー５は、実際
のブック原稿ＢＤの読み取り位置と異なる位置のブック
原稿ＢＤの端面形状を写し出すことになるので、原稿読
み取り位置と原稿高さ検出位置にずれが発生する。

【００１９】図７（ａ）はブック原稿ＢＤの読み取り位
置と高さ検出位置のずれを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）
のブック原稿ＢＤの上端面を示す図である。ブック原稿
ＢＤは、その中央部を光学系の光軸に対応した位置に合
わせて、原稿台１上に載置される。図に示されるよう
に、ラインセンサ１３がブック原稿ＢＤの画像を読み取
る位置Ｐ２は、原稿の高さを検出する位置Ｐ１よりもｄ
の分だけ光軸側にずれている。この現象はブック原稿Ｂ
Ｄの端面形状を斜めから見ることにより発生し、光軸か
ら離れるほど大きくなる。さらに、本実施形態のような
ミラー配置の場合、必ず原稿の高さ検出位置の方が画像
読み取り装置よりも光軸から離れている。これを利用し
て画像読み取りを光軸に対応する原稿中央部の位置から
行うようにすれば、原稿の高さ検出を先行して行うこと
ができるので、この原稿高さデータに基づいてより正確
なフォーカス制御を行うことができる。また、前もって
原稿高さデータの演算やレンズ制御を行うことができる
ようになるので、原稿の高さデータの演算やレンズ制御
に時間がかかる場合であっても、これに対応することが
できる。

【００２０】図８は、画像読み取り装置の読み取り処理
を示すフローチャートである。装置の電源が投入される
と（＃１）、メモリ内のデータや各種設定事項をクリア
するために初期設定を行い（＃２）、続いてスタートキ
ー６又は７が押されるまで待機する（＃３）。そして、
スタートキー６又は７が押下されると（＃３でＹＥ
Ｓ）、照明部３を点灯させて（＃４）、スキャン動作を
開始し、ラインセンサ１３の読み取り開始位置に相当す
る読み取りラインの原稿の画像と原稿高さデータを読み
取る（＃５）。次に、この原稿高さデータより次のライ
ンの原稿を読み取るためのＡＦ制御用データを算出し
（＃６）、ＡＦ制御を行う（＃７）。そして、次の読み
取りラインの原稿画像と原稿高さデータを読み取り（＃
８）、読み取った原稿画像データに対して補正処理等の
画像処理を行った後に（＃９）、この原稿画像データを
各種モードの設定に従って出力する（＃１０）。そし
て、全てのラインの読み取りが終了したか否かを判断し
（＃１１）、終了していなければ（＃１１でＮＯ）、＃
６へ戻って、全てのラインの読み取りが終了するまで＃
６乃至＃１１の処理を繰り返す。全てのラインの読み取
りが終了すると（＃１１でＹＥＳ）、照明部３を消灯さ
せて（＃１２）、次のページの原稿の読み取りのために
ステップ＃３に戻り、全てのページの原稿の読み取りが
終了するまで＃３乃至＃１２の処理を繰り返す。

【００２１】上述のように、本実施形態による画像読み
取り装置においては、本スキャン時に、原稿画像の読み
取りと同時に原稿の高さを検出するようにしたので、予
備スキャンを省いて読み取り速度を速めることが可能に
なる。また、この場合でも、正確なフォーカス制御が行
えるので、読み取り画像の画質が低下する可能性は小さ
い。

【００２２】本発明は、上記実施形態に限られるもので
はなく、様々な変形が可能である。例えば、上記図７で
は、光学系の光軸が原稿の中央部に相当する位置にくる
ものを示したが、光学系の光軸が原稿の副走査方向の端
部にくるような構成としてもよい。このような構成とす
ることにより、従来と同様に画像読み取りを原稿端部の
読み取りラインから行うようにしても、原稿の高さ検出
を先行して行うことが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
本スキャン時に、原稿の読み取りに用いる撮像手段と光
学系とを用いて原稿の高さを検出するようにしたので、
簡単な構成で予備スキャンを省いて読み取り速度を速め
ることが可能となり、画像読み取りの作業効率が高くな
る。また、原稿の高さ検出の対象となるブック型の原稿
はほぼ連続的に高さが変わるので、前の読み取り位置に
対応する原稿高さデータに基づいて、次の読み取り位置
の光学系の焦点合わせを行うようにすれば、光学系の焦
点のずれが光学系を構成する撮像レンズの焦点深度内に
収まるため、読み取り画像の画質の低下を防ぐことがで
きる。

【００２４】また、請求項２の発明によれば、本などの
ほぼ連続的に高さが変わる原稿に対して、直前の複数の
原稿高さデータより次の読み取り位置の原稿の高さを推
定するようにしたので、原稿の高さを正確に検出して、
原稿の読み取り位置に応じた正確な焦点合わせを行うこ
とができる。

【００２５】また、請求項３の発明によれば、原稿台上
に載置された原稿の端面形状を写し出す測距ミラーをさ
らに備え、検出手段は、測距ミラーに写し出された原稿
の端面形状を撮像手段で読み取って原稿の高さを検出す
るようにしたので、原稿像の読み取りを行う本スキャン
時に、測距ミラーに写し出された原稿の端面形状を撮像
手段で読み取って原稿の高さを検出することができる。

【００２６】また、請求項４の発明によれば、光学系
は、原稿の像を縮小させて結像させる縮小光学系とし、
本スキャンによる原稿像の読み取りを原稿の中央部から
開始するようにしたので、原稿の読み取り位置よりも、
先行した読み取り位置の原稿の高さを検出することがで
きるようになる。これにより、先行した読み取り位置の
原稿の高さデータに基づいて正確な焦点合わせを行うこ
とができる。また、先行した読み取り位置の原稿の端面
の画像データに基づいて、前もって次の読み取り位置の
原稿の高さデータの演算や光学系のレンズ制御を開始す
ることができるので、原稿の高さデータの演算やレンズ
制御に時間がかかる場合にも対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による画像読み取り装置の
外観図である。

【図２】画像読み取り装置にブック原稿を載置した様子
を示す図である。

【図３】画像読み取り装置を横から見た場合の光学系及
びラインセンサの配置を示す図である。

【図４】撮像カメラ部の駆動機構の構成を示す斜視図で
ある。

【図５】操作パネルの一例を示す図である。

【図６】画像読み取り装置の制御系のブロック図であ
る。

【図７】（ａ）はブック原稿の読み取り位置と高さ検出
位置のずれを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のブック原稿
の上端面を示す図である。

【図８】画像読み取り装置の読み取り処理を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１原稿台５測距ミラー１２撮像レンズ（光学系）１３ラインセンサ（撮像手段）２７ＣＰＵ（検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上向き原稿を上方より光学的走査により
読み取る画像読み取り装置において、原稿を載置する原稿台と、前記原稿台上に載置された原稿の像を結像させる光学系
と、前記光学系を通って結像した原稿像を走査することによ
って読み取る撮像手段と、前記撮像手段により原稿像の読み取りを行う本スキャン
時に、前記撮像手段と前記光学系とを用いて原稿の高さ
を検出する検出手段とを備え、前記検出手段によって検出された原稿の高さデータに基
づき前記光学系の焦点合わせを行いつつ、前記撮像手段
により原稿像の読み取りを行うことを特徴とする画像読
み取り装置。
【請求項２】前記検出手段によって検出された直前の
複数の原稿高さデータより次の読み取り位置の原稿の高
さを推定し、推定された原稿高さデータに基づき前記光
学系の焦点合わを行うことを特徴とする請求項１に記載
の画像読み取り装置。
【請求項３】前記原稿台上に載置された原稿の端面形
状を写し出す測距ミラーをさらに備え、前記検出手段は、前記測距ミラーに写し出された原稿の
端面形状を前記撮像手段で読み取って原稿の高さを検出
することを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装
置。
【請求項４】前記光学系は、原稿の像を縮小させて結
像させる縮小光学系であり、前記本スキャンによる原稿
像の読み取りを原稿の中央部から開始することを特徴と
する請求項３に記載の画像読み取り装置。