JPH11298689A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像読み取り装置において、被写体像が撮像
センサ上に合焦すべく高速駆動中の撮影光学系のレンズ
を急停止させる場合においても、駆動源に対するパルス
出力が過剰となることがなく、適正な焦点調整動作が得
られるようにする。 【解決手段】 焦点調整手段による焦点調整の際に、細
かく分割した調整対象区間内での、駆動手段に対して与
える駆動の最終パルスレートが、次の調整対象区間で駆
動手段を停止可能なパルスレートとなるように制御す
る。これにより、分割した制御対象区間での開始パルス
レートは、次の制御対象区間の最終で減速停止可能なパ
ルスレートとなるので、パルス出力が過剰になることな
しにレンズを急停止させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブツク原稿等を上
方から撮影する画像読み取り装置にあって、原稿の高さ
を検出し、自動的に焦点合わせを行う機構を備えた画像
読み取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の画像読み取り装置すなわ
ち、フェイスアップスキャナの分野では、例えば、特開
平５−３１６３０２号公報に示されるように、ラインセ
ンサの移動中に被写体像がラインセンサ上に合焦するよ
うに高さ検出手段の出力に基づき焦点を調整するもの
や、特開平７−２５４９７０号公報に示されるように、
ラインセンサの走査の一定間隔毎にレンズの移動速度を
制御するものにあって、ＡＦ動作を行う区間を一定間隔
に細かく分割し、分割した区間内では一定速度でレンズ
を移動させ、区間の継ぎ目では、それぞれの区間の速度
の中点を通るように加減速する制御が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のフェイスアップスキャナでは、現在の区間の最終速
度は次の区間の情報のみに依存するため、高速移動中の
レンズを急停止させる場合などは、次区間で停止しきれ
ず、減速の途中で区間が終了してしまい、結果として駆
動源に対する駆動パルスの出力過剰が発生するという問
題があった。本発明の目的は、被写体像が撮像センサ上
に合焦すべく高速駆動中の撮影光学系のレンズを急停止
させる場合においても、駆動源に対するパルス出力が過
剰となることがなく、適正な焦点調整動作が得られる画
像読み取り装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像読み取り装置は、撮像センサを走査す
ることによって被写体を撮影する画像読み取り装置にお
いて、被写体の高さを検出する高さ検出手段と、被写体
を前記撮像センサ上に結像させる撮影光学系と、前記撮
像センサを前記被写体に相対的に移動させる移動手段
と、前記移動手段による前記撮像センサの相対移動中
に、前記被写体像が前記撮像センサ上に合焦するよう
に、前記高さ検出手段によって得られる高さ情報をもと
に、前記撮影光学系を駆動する駆動手段を含む焦点調整
手段と、前記焦点調整手段による焦点調整の際に、細か
く分割した調整対象区間内での、前記駆動手段に対して
与える駆動の最終パルスレートが、次の調整対象区間で
前記駆動手段を停止可能なパルスレートとなるように制
御する制御手段と、を備えたものである。

【０００５】本発明の画像読み取り装置においては、分
割した制御対象区間での開始パルスレートは、常にその
区間内で出力するパルスがあれば、次の制御対象区間の
最終で減速停止可能な（実際の停止はその後の制御対象
区間）パルスレートとなるようにしたので、パルス出力
が過剰になることなしに、レンズの急停止を可能とす
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施例
について図面を参照して説明する。図１は画像読み取り
装置（ブックスキャナ）1 の外観を示す斜視図、図２は
ブックスキャナ1 の使用状態の一例を示す図である。ブ
ックスキャナ1 は、電気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
側に配置され、支柱12に固定されている。原稿台20と撮
像ユニット30との間の空間80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との距離
は30cm以上である。

【０００７】本体ハウジング10の前面の上端側に操作パ
ネルOPが設けられており、下端側に原稿面の高さを検出
するための測距板16（高さ検出手段）が固定されてい
る。測距板16の前面側の表面は光沢性の平面であり、原
稿台20の上面に対する45°の傾斜面となっている。この
測距板16の上端面は、シェーディング補正のための白色
板18として機能する。本体ハウジング10における操作パ
ネルOP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
ザが読み取りの開始を指示するためのスタートキー52が
１つずつ設けられている。また、原稿台20の前面側に
は、アームレスト25が設けられている。撮像ユニット30
は、CCD アレイからなるラインセンサ31（撮像セン
サ）、結像レンズ32（撮影光学系）、およびミラー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
画面がラインセンサ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、図示し
ないAF機構（焦点調整手段）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り
付けられており、CCD 素子の配列方向を上下に保った状
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。

【０００８】以上の構成のブックスキャナ1 は、ブック
原稿の読み取りに好適な画像入力手段である。ブックス
キャナ1 とデジタル複写機とを組み合わせることによ
り、各種の原稿に適合する総合的な複写システムを構成
することができる。ブックスキャナ1 の使用に際して、
ユーザは、図２に示すように原稿台20の上にブック原稿
BDを見開いた状態で上向きに置く。その時、測距板16の
下端にブック原稿BDを押し当てて位置決めを行う。つま
り、測距板16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。その基準線の中央が基準位置P0
（図３参照）である。原稿台20は左右独立に上下移動可
能に構成されている。これにより、見開いた時の左右の
ページの高さをほぼ同一にすることができる。

【０００９】ブックスキャナ1 では同一の原稿に対して
２回の走査（原稿読み取り）が行われる。ブック原稿BD
では、シート原稿と違って原稿面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。
輝度の差異を補う処理も必要である。このため、１回目
の走査（以下、予備スキャンという）で湾曲状態が検出
され、その検出結果に基ずいて２回目の走査（以下、本
スキャンという）で必要な処理が行われる。外部装置へ
の画像出力は本スキャン時におこなわれる。読み取りモ
ードには、左右の両ページを一括して読み取るモード
（シート原稿と同様の走査形態）と、左右の各ページを
別々に読み取るモードとがある。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と本スキャンとが
実施される。

【００１０】図３はブック原稿BDの読み取りの一例を示
す平面図である。図３（A ）は原稿台20上にブック原稿
BDがセッティングされた状態を示し、図３（B ）は読み
取り画像G0を示している。読み取り画像G0は、ブック原
稿BDの読み取り対象面の像G1、原稿台20の像G20 、及び
測距板16に写った像G18 から構成されている。像G18の
内の像G181、G182は、見開いた状態のブック原稿BDにお
ける端面（書籍における「天」と呼称される部分）の形
状を示している。像G18 の内の像G181、182 以外の部分
は、測距板16に写った背景像である。像G18 と像G20 と
の境界は上述の基準線に対応し既知であるので、その境
界と像G181、182 の輪郭線との距離（画素数）から原稿
面の高さを算定することができる。像G1と像20との境界
は、原稿面の下地色と原稿台20の色との差異を利用して
容易に判別することができる。なお、像G1の上端縁及び
下端縁が湾曲しているのは、原稿面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。本スキャン時には、予備
スキャン時に得た原稿面の高さ情報に基づいて、湾曲し
た像G1を原稿面の高さが一定である場合の像に補正する
画像処理が行われる。

【００１１】図４はブックスキャナ1 の信号処理系100
のブロック図である。ラインセンサ31の出力は、AD変換
部102 によって例えば8 ビットの画像データD102に変換
される。予備スキャン時には、画像データD102は、一時
メモリ104 に一旦格納され、CPU101（制御手段）を経由
して輝度検出部112 に転送される。輝度検出部112 は、
副走査方向の所定ライン毎に各画素の輝度を集計して輝
度ヒストグラムを作成し、下地輝度及び画像の有無の判
定のためのしきい値を算出する。計数部113 は、輝度ヒ
ストグラムに基ずいて、輝度がしきい値以下の画素の個
数をカウントする。位置検出部114 は、撮像面における
走査位置を指し示す。CPU101は、下地輝度、画像に対応
した画素の度数、走査位置の3 つの情報に基ずいて、原
稿面の高さを算出する。また、CPU101は高さデータに基
づいてAF制御のためのデータ生成を行う。AF機構の駆動
源であるAFモータ36は、その生成されたデータに基づい
て、結像レンズ32を駆動して焦点調整を行う。

【００１２】本スキャン時には、AD変換部102 から画像
処理部103 へ画像データD102が送られる。画像処理部10
3 は、原稿面の湾曲に起因する画像ひずみの補正、濃度
補正、原稿を押さえたユーザの手の像を消去するマスキ
ングなどの処理を担う。所定の画像処理を受けた画像デ
ータが複写機やプリンタなどの外部装置へ出力される。
なお、CPU101は、メモリ内のプログラムに従って、ラン
プ制御部45及びセンサ駆動部35（移動手段）を含む駆動
系を制御する。センサ駆動部35は、ラインセンサ31に対
して所定のクロック信号を供給する。

【００１３】図５は画像読み取り動作のフローチャート
である。ブックスキャナ1 は、スタートキー52のオンに
呼応して（＃１・ＹＥＳ）、ランプユニット40の光源を
点灯し（＃２）、予備スキャンを開始する（＃３）。予
備スキャンにおいては、上述したような原稿面の高さな
どを測定する（＃４）。予備スキャンの終了後（＃５・
ＹＥＳ）、AF制御情報の作成などを行い（＃６）、その
後、本スキャンを開始する（＃７）。本スキャンにおい
ては、所定の画像処理や、後述するラインセンサ31の走
査に合わせたAF動作を行い（＃８）、処理後の画像デー
タを逐次外部装置へ出力する。本スキャンが終了すると
（＃９・ＹＥＳ）、ランプユニット40の光源を消灯し
（＃１０）、新たなスタート指示を待つ。

【００１４】次に、AFモータ36によるAF動作の制御方法
について、図６乃至図８を参照して説明する。まず、原
稿の高さ情報について図８により説明する。原稿の高さ
情報は予備スキャン時に一定の周期（例えば1mm ピッチ
毎）でサンプリングされる。説明のため、この高さ情報
の間隔（ここでは１mmピッチ）を区間「H 」とし、ｉ番
目の区間をH[i]とする。また、H[i]での高さ変化をパル
ス数に換算したものをP(H[i]) とする。また、区間H を
ラインセンサが読み取る時間をｔとする。ｔは読み取り
倍率や読み取り密度により決定される読み取り速度より
求められ、スキャン中は一定である。AFモータ36はステ
ッピングモータを使用する。

【００１５】本スキャン時のAFモータ36の制御は、予備
スキャンで高さ情報が得られた後、本スキャンでの駆動
パターンを事前に算出し、本スキャン時にこのデータを
用いてAFモータ36を駆動制御する。ここでピント合わせ
をする区間をＫとし、ｊ番目の区間をK[j]とする。ま
た、区間K[j]で出力するパルス数をP(K[j]) とする。本
スキャン時に利用するデータは、ピント合わせを行う間
隔（ K[j] での上記区間H の数、これをn(K[j]) とす
る）と、その区間（ n(K[j])個のH 区間）内に出力する
パルス数P(k[j]) 、及び各パルスのパルスレートからな
る。AFモータ36の駆動は加減速駆動を実施する。例え
ば、加減速を11ステップで以下のように行うとする。

【００１６】

【表１】 1) 230 pps (4.3479 msec) 2) 463 pps (6.5062 msec) 3) 600 pps (8.1716 msec) 4) 710 pps (9.5787 msec) 5) 805 pps (10.8199 msec) 6) 890 pps (11.9430 msec) 7) 967 pps (12.9763 msec) 8) 1039 pps (13.9385 msec) 9) 1106 pps (14.8425 msec) 10) 1169 pps (15.6977 msec) 11) 1200 pps (16.5310 msec)

【００１７】AFモータ36の加減速駆動は上記のパルスレ
ートを1 パルスずつ順次出力することで行う。カッコ内
は停止状態からその速度に達するまでの時間を示してい
る。例えば1200pps まで加速する場合は、11パルスを必
要とし、その時間は16.5310msec かかる。なお、本実施
例では11ステップで上記のような加減速を行うが、加減
速のパターンは他のパターンでも構わない。

【００１８】AF制御のためのデータ生成は、まず原稿の
各副走査位置における（1mm ピッチでの）高さ情報をレ
ンズ移動量に変換し、これをさらにAFモータ36のパルス
数に変換する。次に、各区間K[j]のｎ(K[j])と出力パル
ス数P(K[j]) 及び各パルスのパルスレートを求める。

【００１９】以下にその手順を図６(A) (B) (C) 、及び
図７のフローチャートを参照して説明する。図６(A)
(B) (C) は副走査位置に対する原稿の高さに対応したAF
制御のためのパルス数を求める方式を示した図であり、
(A)は基準ピッチ（1mmピッチ）で区間K[j]，K[j+1]内の
加減速が可能であると仮定した場合の図、(B)は基準ピ
ッチで加減速が不可能な場合に区間の設定を変更（区間
K[j+1]を変更すると仮決定）した場合の図、(C)は出力
パルス数P(K[j])を本決定する場合の図である。 １） n(K[j]) を1 として、P(K[j]) を得る（＃１１−
＃１３）。ｎ(k[j]) =１であるので、P(K[j]) = P(H
[i]) である（図６(A) 参照）。

【００２０】２） ｎ(K[j+1])とP(K[j+1]) を求める。 まず、ｎ(K[j+1]) =１として（決定ではない）、P(K[j+
1]) を得る（＃１４，＃１５）。ここに、ｎ(K[j+1]) =
１であるのでP(K[j+1]) = P(H[i+1]) である（図６(A)
参照） この時、停止状態からP(K[j+1]) パルス出力するのに必
要な時間が t×n(K[j+1]) より大きいかを判定して（＃
１６）（ｔは基準ピッチの読み取り時間）、この判定が
ＹＥＳの場合は、n(K[j+1]) 区間内に停止状態から、P
(K[j+1]) パルス出力できるので、区間K[j]内の出力パ
ターンを設定する（＃１８）。ところが、上記＃１６の
判定がＮＯの場合、つまりn(K[j+1]) 区間内に停止状態
から、P(K[j+1]) パルス出力できない場合は、n(K[j+
1]) を1 増やし（＃２０）、新たなP(K[j+1]) を得る
（＃１５）。今度は、ｎ(K[j+1]) = ２となるので、P
(K[j+1])= P(H[i+1]) + P(H[i+2]) となる（図６(B) 参
照）。このように、停止状態からP(K[j+1]) パルス出力
可能となるまでｎ(K[j+1])を１ずつ増やす。

【００２１】３） P(K[j]) の出力パターン（各パルス
のパルスレート）を決定する（＃１７，図６(B) (C) 参
照）。ここに、本実施形態では、動作の円滑化のため、
及び停止動作を確実に行えるようにするため、各区間で
の開始パルスレートは、前回の区間K[j-1]での終了パル
スレートとし、終了パルスレートは上記２）で求めたP
(K[j+1]) ＋１ステップ以下のパルスレートとする。P(K
[j+1])＋１ステップとは、例えば、P(K[j+1]) = 5 の場
合、上述の加減速ステップの6 番目のパルスレート（89
0 pps ）のことである。これは、次の次（第ｊ＋２番
目）の出力パルスP(K[j+2]) がゼロとなる、つまり区間
K[j+1]で停止する、言い換えれば区間K[j+1]は最低パル
スレート（本実施例では230pps）で終了させる可能性が
あるので、そのような場合にも対応できるように、P(K
[j]) の出力パターン設定では、P(K[j+1]) ＋１ステッ
プ以下で終了するものとしている。しかして、P(K[j+
1])＋１ステップ以下で終了すれば、K[j+1]ではP(K[j+
1]) パルスで最低パルスレート（230 pps ）まで減速可
能となり、次の区間では確実に停止することができる。

【００２２】上述のようなP(K[j]) の出力パターン（パ
ルスレート）設定において、上記＃１６の判定がＹＥＳ
となっても、区間K[j]のパルスレート設定において、P
(K[j])が大きくて、t×n(K[j])以内にパルス出力が行え
ない場合は（＃１８・ＮＯ）、n(K[j])を１増やし（＃
２１）、＃１３に戻り、新たなP(K[j]) を求め、パルス
出力が行えるよう（設定ＯＫ）になるまで、上記２）以
降の処理を繰り返す。

【００２３】上記の設定が可能となれば（＃１８・ＹＥ
Ｓ）、全区間の処理終了かをみて（＃１９）、全区間処
理終了でなければ、ｊ = j+1として（＃２２）、＃１２
に戻り、上記の処理を繰り返し、全区間処理終了となれ
ば処理を終える。

【００２４】このようにして全区間を処理し、AF制御情
報として「区間数ｎ(K[j])」「区間内出力パルス数P(K
[j]) 」「各出力パルスのパルスレート」を得る（j=１
〜最終区間）（図６(C) 参照）。本スキャン時には、ラ
インセンサの読み取りと同期させて、上記のAF制御情報
を基に順次パルス出力しAF制御を行う。図６(C)では、
ｎ(K[j]) =3，n(K[j+1]) =2で、区間K[j]のパルスレー
ト設定が可能になってP(K[j]を本決定をしたことを示し
ている。続いて、H[i+3]区間を開始区間として、図6
（A）に戻って同様な処理を繰り返し、全区間のAF制御
情報を作成する。なお、図６(C)の例では、区間K[j+1]
のパルスP(K[j+1])を最低パルスレイトとすることで、
次の区間で停止させなければならないようなことがあっ
ても確実に停止可能となる。

【００２５】図８には、上記のようにして作成された区
間毎のAFモータ36のパルス数を示し、ｊ番目の区間K[j]
においては、n(K[j]）＝３であり、n(K[j]）×t時間内
でP(K[j]）パルスを出力する。また、本実施形態におい
ては、上述したように動作するので、原稿の高さ変化が
緩やかな場合は細かい分解能（高さ情報の最小ピッチ、
例えば基準の１mmピッチ毎）でピント合わせ動作を行
い、読み取り速度が速く、かつ原稿の高さ変化が急な場
合で、AFモータ36が原稿高さ変化に追従できないような
場合には、粗い分解能（基準ピッチ×ｎ毎）でピント合
わせを行うことができる。つまり、ピント合わせの動作
の単位が可変であって、原稿の高さ変化の勾配およびAF
モータ36の性能に応じて適正な焦点調整動作が得られ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被写体像が撮像センサ上に合焦すべく高速駆動中の撮影
光学系のレンズを急停止させる場合においても、駆動源
に対するパルス出力が過剰となることがなく、レンズの
急停止を可能とし、適正な焦点調整動作が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態によるブックスキャナの
外観を示す斜視図。

【図２】 ブックスキャナの使用状態の一例を示す図。

【図３】 ブック原稿の読み取りの一例を示し、(A)は
原稿台にブック原稿がセッティングされた状態の平面
図、(B)は 読み取り画像を示す図。

【図４】 ブックスキャナの信号処理系のブロック図。

【図５】 読み取り動作のフローチャート。

【図６】 (A)(B)(C)はAF制御区間の設定方法を説明す
るための図。

【図７】 AF制御情報作成のフローチャート。

【図８】 高さ情報、AF制御区間の概要図。

【符号の説明】

１ ブックスキャナ 16 測距板（高さ検出手段） 20 原稿台 30 撮像ユニット 31 ラインセンサ（撮像センサ） 32 結像レンズ（撮影光学系） 35 センサ駆動部（移動手段） 36 AFモータ（駆動手段、焦点調整手段） 101 CPU（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｂ 13/34 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像センサを走査することによって被写
   体を撮影する画像読み取り装置において、 被写体の高さを検出する高さ検出手段と、 被写体を前記撮像センサ上に結像させる撮影光学系と、 前記撮像センサを前記被写体に相対的に移動させる移動
   手段と、 前記移動手段による前記撮像センサの相対移動中に、前
   記被写体像が前記撮像センサ上に合焦するように、前記
   高さ検出手段によって得られる高さ情報をもとに、前記
   撮影光学系を駆動する駆動手段を含む焦点調整手段と、 前記焦点調整手段による焦点調整の際に、細かく分割し
   た調整対象区間内での、前記駆動手段に対して与える駆
   動の最終パルスレートが、次の調整対象区間で前記駆動
   手段を停止可能なパルスレートとなるように制御する制
   御手段と、を備えたことを特徴とする画像読み取り装
   置。