(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に移動する物体の表面を撮像して、異なるタイミングで第１画像データおよび第２画像データを取得するのに用いられるイメージセンサと、
前記第１画像データに設定したテンプレート領域のテンプレートパターンを切り出し、前記第２画像データの中で前記テンプレートパターンと相関が大きい領域を画像処理でサーチすることで、前記物体の移動状態を求める処理部と、を有し、
前記処理部は、前記テンプレート領域を再設定するキャリブレーション動作を行うことが可能であり、前記キャリブレーション動作は、前記所定方向と交差する方向において異なる複数の位置に前記テンプレート領域を設定してそれぞれについて前記画像処理を行ない、複数の中でより大きな相関係数が得られる領域を前記テンプレート領域として再設定することを特徴とする移動検出装置。
【請求項２】
前記イメージセンサは、前記所定方向において離されて配置された第１センサ部と第２センサ部とを有し、前記第１センサ部により前記第１画像データを取得し、前記第２センサ部により前記第２画像データを取得することを特徴とする、請求項１に記載の移動検出装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記キャリブレーション動作を定期的又は不定期に行なうことを特徴とする、請求項１または２に記載の移動検出装置。
【請求項４】
前記物体はメディアまたはメディアを搭載して搬送する搬送ベルトであり、前記メディアまたは前記搬送ベルトを移動させる機構を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の移動検出装置。
【請求項５】
前記処理部にて求められる前記搬送ベルトまたは前記メディアの移動状態に基づいて、前記機構の駆動を制御する制御部を有することを特徴とする、請求項４記載の移動検出装置。
【請求項６】
前記機構が有する駆動ローラの回転状態を検出するエンコーダを有し、
前記制御部は、前記エンコーダによって検出される前記駆動ローラの回転状態と前記処理部で求められる移動状態とに基づいて前記駆動ローラの駆動を制御することを特徴とする、請求項５に記載の移動検出装置。
【請求項７】
請求項４に記載の移動検出装置と、移動するメディアに記録を行なう記録部を有することを特徴とする記録装置。
【請求項８】
イメージセンサを用いて所定方向に移動する物体の表面を撮像して、異なるタイミングで第１画像データおよび第２画像データを取得するステップと、
前記第１画像データに設定したテンプレート領域からテンプレートパターンを切り出し、前記第２画像データの中で前記テンプレートパターンと相関が大きい領域を画像処理でサーチすることで、前記物体の移動状態を求めるステップと、
を有する移動検出方法であって、
前記テンプレート領域を再設定するキャリブレーション動作を行うことが可能であり、前記キャリブレーション動作は、前記所定方向と交差する方向において異なる複数の位置に前記テンプレート領域を設定してそれぞれについて前記画像処理を行ない、複数の中でより大きな相関係数が得られる領域を前記テンプレート領域として再設定することを特徴とする移動検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理によって物体の移動を検出する技術、および同技術を採用したプリンタ等の記録装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント用紙等のメディアを搬送しながらプリントを行なう際、搬送精度が低いと、中間調画像の濃度ムラが生じたり、倍率誤差が生じたりして、得られるプリント画像の品質が劣化する。そのため、高精度な部品を採用し精密な搬送機構を搭載しているが、プリント品質に対する要求は厳しくさらなる精度向上が望まれている。一方ではコストに対する要求も厳しく、高精度化と低コスト化の両立が求められている。
【０００３】
これに対処するため、メディアの移動を高精度に検出して、フィードバック制御により安定した搬送を実現するために、メディアの表面を撮像して、搬送されるメディアの移動を画像処理によって検出する試みがなされている。
【０００４】
特許文献１は、このメディアの移動検出についての一手法を開示する。特許文献１は、移動するメディアの表面をイメージセンサにより時系列に複数回撮像し、得られた画像データ同士をパターンマッチング処理で比較して、メディアの移動量を検出するものである。以下、物体の表面を直接検出して移動状態を検出する方式をダイレクトセンシング、この方式を用いた検出器をダイレクトセンサと称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１７１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ダイレクトセンサに使用するイメージセンサは、通常は矩形形状の二次元の受光素子アレイからなる撮像面を有する。そして、矩形形状の長手方向と移動を計測する方向（物体の搬送方向）を一致させる。
【０００７】
しかし、装置の組立精度や経年変化により、図８のようにイメージセンサ３０２が物体の搬送方向（ｙ方向）に対して斜めに傾いてしまう場合が考えられる。図１０（ｃ）はこのときに起き得る問題を説明する図である。第１画像データにおけるテンプレートパターンの領域（テンプレート領域）は、次に取得する第２画像データにおいては領域の一部または全部がイメージセンサの撮像領域からはみ出て外れてしまう可能性がある。この場合、第２画像データに対してテンプレートパターンと同じパターンをサーチしても一致が検出できずに、検出不良に陥ってしまう。
【０００８】
イメージセンサの取り付け方法が正確であっても、搬送に斜行（本来の搬送方向に対して斜めに傾いた方向に搬送されること）が起きると、同様に、第１画像データのテンプレート領域が第２画像データでは領域から外れてしまう可能性がある。つまり、イメージセンサの取り付け向きと物体の移動方向の少なくとも一方が本来の方向からずれると、両者の間の相対的な方向関係にずれが生じて、上述した問題が起き得る。
【０００９】
本発明は上述の課題の認識にもとづいてなされたものである。本発明の目的は、ダイレクトセンシングにおいて、第１画像データに設定したテンプレート領域が第２画像データの撮像領域から外れてしまう可能性を低減する手法の提供である。本発明の別の目的は、イメージセンサの面積増大や画像処理の演算量の著しい増大を招くことなく上述の手法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決する本発明の移動検出装置は、所定方向に移動する物体の表面を撮像して、異なるタイミングで第１画像データおよび第２画像データを取得するのに用いられるイメージセンサと、前記第１画像データに設定したテンプレート領域のテンプレートパターンを切り出し、前記第２画像データの中で前記テンプレートパターンと相関が大きい領域を画像処理でサーチすることで、前記物体の移動状態を求める処理部とを有し、前記処理部は、前記テンプレート領域を再設定するキャリブレーション動作を行うことが可能であり、前記キャリブレーション動作は、前記所定方向と交差する方向において異なる複数の位置に前記テンプレート領域を設定してそれぞれについて前記画像処理を行ない、複数の中でより大きな相関係数が得られる領域を前記テンプレート領域として再設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ダイレクトセンシングにおいて、第１画像データに設定したテンプレート領域が第２画像データの撮像領域から外れてしまう可能性を低減することができ、信頼性の高い移動検出が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のプリンタの断面図
【図２】変形例のプリンタの断面図
【図３】プリンタのシステムブロック図
【図４】ダイレクトセンサの構成図
【図５】メディアの給送、記録、排出の動作シーケンスを示すフローチャート図
【図６】メディアを搬送する動作シーケンスを示すフローチャート図
【図７】パターンマッチングで移動量を求める処理を説明するための図
【図８】搬送ベルトに対するダイレクトセンサの位置関係を示す図
【図９】画像データとテンプレートパターンの関係を示す図
【図１０】テンプレートパターンを再設定する手順を説明するための図
【図１１】テンプレート位置を設定するシーケンスを示すフローチャート図
【図１２】二眼式ダイレクトセンサにおけるイメージセンサの配置関係を示す図
【図１３】左右のテンプレートパターンの移動後の位置
【図１４】テンプレート位置を設定するシーケンスを示すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示する。ただし、例示する実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する主旨のものではない。
【００１４】
本発明の適用範囲は、プリンタを始めとして、物体の移動を高精度に検出することが要求される移動検出の分野に広く渡る。例えば、プリンタ、スキャナ等の機器や、物体を搬送して検査、読取、加工、マーキング等の各種の処理を施す、工業分野、産業分野、物流分野などで使用する機器に適用可能である。また、本発明をプリンタに適用する場合は、インクジェット方式、電子写真方式、サーマル方式、ドットインパクト方式などの様々な方式のプリンタに適用可能である。なお、本明細書において、メディアとは、紙、プラスチックシート、フィルム、ガラス、セラミック、樹脂等のシート状あるいは板状の媒体をいう。また、本明細書において上流・下流とは、シートに画像記録を行なう際のシートの搬送方向を基準とした上流・下流を意味するものとする。
【００１５】
以下に、記録装置の一例であるインクジェット方式のプリンタの実施形態を説明する。本実施形態のプリンタは、プリントヘッドの往復移動（主走査）とメディアの所定量のステップ送り（副走査）とを交互に行なって二次元画像を形成する、いわゆるシリアルプリンタである。なお、本発明は、シリアルプリンタに限らず、プリント幅をカバーする長尺ライン型プリントヘッドを持ち、固定されたプリントヘッドに対してメディアが移動して二次元画像を形成する、いわゆるラインプリンタにも適用可能である。
【００１６】
図１はプリンタの主要部の構成を示す断面図である。プリンタは、メディアをベルト搬送系によって副走査方向（第１方向、所定方向）に移動させる搬送機構と、移動するメディアに対してプリントヘッドを用いて記録を行なう記録部とを有する。プリンタは更に、物体の移動状態を間接的に検出するエンコーダ１３３と、物体の移動状態を直接的に検出するダイレクトセンサ１３４を有する。
【００１７】
搬送機構は、回転体である第１ローラ２０２、第２ローラ２０３、およびこれらローラの間に所定のテンションで掛けられた幅広の搬送ベルト２０５を有する。メディア２０６は搬送ベルト２０５の表面に静電力等による吸着もしくは粘着によって密着して、搬送ベルト２０５の移動に伴なって搬送される。副走査のための駆動源である搬送モータ１７１の回転力は駆動ベルト１７２によって駆動ローラである第１ローラ２０２に伝達され、第１ローラ２０２が回転する。第１ローラ２０２と第２ローラ２０３は搬送ベルト２０５によって同期回転する。搬送機構は更に、トレイ２０８の上に積載されたメディア２０７を一枚ずる分離して搬送ベルト２０５の上に給送するための給送ローラ２０９と、これを駆動する給送モータ１６１（図１では不図示）を有する。給送モータ１６１の下流設けられたペーパーエンドセンサ１３２は、メディア搬送のタイミングを取得するためにメディアの先端または後端を検出するものである。
【００１８】
ロータリ式のエンコーダ１３３（回転角センサ）は、第１ローラ２０２の回転状態を検出して、搬送ベルト２０５の移動状態を間接的に取得するのに用いられる。エンコーダ１３３はフォトインタラプタを備え、第１ローラ２０２と同軸に取り付けられたコードホイール２０４の円周に沿って刻まれている等間隔のスリットを光学的に読み取って、パルス信号を生成する。
【００１９】
ダイレクトセンサ１３４は、搬送ベルト２０５の下方（メディア２０６の載置面とは反対の裏面側）に設置されている。ダイレクトセンサ１３４は、搬送ベルト２０５の面にマーキングされたマーカーを含む領域を撮像するイメージセンサ（撮像デバイス）を備える。ダイレクトセンサ１３４は、搬送ベルト２０５の移動状態を後述する画像処理によって直接的に検出するものである。搬送ベルト２０５に対してメディア２０６は面同士で強固に密着しているので、ベルト表面とメディアとの間での滑りによる相対位置変動は無視できるほど小さい。そのため、ダイレクトセンサ１３４はメディアの移動状態を直接的に検出するのと等価とみなすことができる。なお、ダイレクトセンサ１３４は、搬送ベルト２０５の裏面を撮像する形態には限定されず、搬送ベルト２０５の表面のメディア２０６で覆われない領域を撮像するようにしてもよい。また、ダイレクトセンサ１３４は、被写体として搬送ベルト２０５ではなくメディア２０６の表面を撮像するものであってもよい。
【００２０】
記録部は、主走査方向に往復移動するキャリッジ２１２と、これに搭載されたプリントヘッド２１３及びインクタンク２１１を有する。キャリッジ２１２は主走査モータ１５１（図１では不図示）の駆動力によって主走査方向（第２方向）に往復移動する。この移動に同期してプリントヘッド２１３のノズルからインクを吐出して、メディア２０６上にプリントする。プリントヘッド２１３とインクタンク２１１は一体化してキャリッジ２１２に対して着脱されるものであっても、別体として個別にキャリッジ２１２に対して着脱されるものであってもよい。プリントヘッド２１３はインクジェット方式によりインクを吐出するものであり、その方式は発熱素子を用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、ＭＥＭＳ素子を用いた方式などを採用することができる。
【００２１】
なお、搬送機構はベルト搬送系には限定されず、変形例として、搬送ベルトを用いずに搬送ローラによってメディアを搬送させる機構を有するものであってもよい。図２は変形例のプリンタの断面図を示す。図１の部材と同一の符号を付したものは同一の部材を示す。第１ローラ２０２と第２ローラ２０３が直接メディア２０６に接して、メディアを移動させる。第１ローラ２０２と第２ローラ２０３の間には不図示の同期ベルトが掛けられて、第１ローラの回転に同期して第２ローラが回転するようになっている。この形態では、ダイレクトセンサ１３４が撮像する被写体は搬送ベルト２０５ではなくメディア２０６であり、ダイレクトセンサ１３４はメディア２０６の裏面側を撮像する。
【００２２】
図３はプリンタのシステムブロック図である。コントローラ１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３を有する。コントローラ１００は、プリンタ全体の各種制御や画像処理等を司る制御部と処理部とを兼ね備える。情報処理装置１１０は、コンピュータ、デジタルカメラ、ＴＶ、携帯電話機など、メディアに記録するための画像データを供給する装置であり、インターフェース１１１を通してコントローラ１００と接続される。操作部１２０は操作者とのユーザーインターフェースであり、電源スイッチを含む各種入力スイッチ１２１と表示器１２２を備える。センサ部１３０はプリンタの各種状態を検出するためのセンサ群である。ホームポジションセンサ１３１は往復移動するキャリッジ２１２のホームポジションを検出する。センサ部１３０は、上述したペーパーエンドセンサ１３２、エンコーダ１３３、およびダイレクトセンサ１３４を備える。これらの各センサはコントローラ１００に接続されている。コントローラ１００の指令に基づいて、ドライバを介してプリントヘッドやプリンタの各種モータが駆動される。ヘッドドライバ１４０は記録データに応じてプリントヘッド２１３を駆動する。モータドライバ１５０は主走査モータ１５１を駆動する。モータドライバ１６０は給送モータ１６１を駆動する。モータドライバ１７０は副走査のための搬送モータ１７１を駆動する。
【００２３】
図４はダイレクトセンシングを行なうためのダイレクトセンサ１３４の構成図である。ダイレクトセンサ１３４は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、半導体レーザ等の光源３０１を含む発光部、イメージセンサ３０２と屈折率分布レンズアレイ３０３を含む受光部、及び駆動回路やＡ／Ｄ変換回路などの回路部３０４を１つのセンサユニットとしたものである。光源３０１によって撮像対象である搬送ベルト２０５の裏面側の一部を照明する。イメージセンサ３０２は屈折率分布レンズアレイ３０３を介して照明された所定の撮像領域を撮像する。イメージセンサはＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの二次元エリアセンサまたはラインセンサである。イメージセンサ３０２の信号はＡ／Ｄ変換されデジタル画像データとして取り込まれる。イメージセンサ３０２は、物体（搬送ベルト２０５）の表面を撮像して異なるタイミングで複数の画像データ（連続して取得したものを、第１画像データ、第２画像データという）を取得するのに用いられる。そして後述するように、第１画像データからテンプレートパターンを切り出し、前記第２画像データの中で前記テンプレートパターンと相関が大きい領域を画像処理でサーチすることで、物体の移動状態を求めることができる。画像処理を行なう処理部はコントローラ１００であってもよいし、ダイレクトセンサ１３４のユニットに処理部を内蔵するようにしてもよい。
【００２４】
図５はメディアの給送、記録、排出の一連の動作シーケンスを示すフローチャート図である。これらの動作シーケンスはコントローラ１００の指令に基づいてなされる。ステップＳ５０１では、給送モータ１６１を駆動して給送ローラ２０９によってトレイ２０８上のメディア２０７を１枚ずつ分離して搬送経路に沿って給送する。ペーパーエンドセンサ１３２が給送中のメディア２０６の先頭を検出すると、この検出タイミングに基づいてメディアの頭出し動作を行なって所定の記録開始位置まで搬送する。
【００２５】
ステップＳ５０２では、搬送ベルト２０５を用いてメディアを所定量ずつステップ送りする。所定量とは１バンド（プリントヘッドの１回の主走査）の記録における副走査方向における長さである。例えば、プリントヘッド２１３の副走査方向におけるノズル列幅の半分ずつ送りながら２回ずつ重ねてマルチパス記録を行なう場合は、所定量はノズル列幅の半分の長さとなる。
【００２６】
ステップＳ５０３では、キャリッジ２１２によってプリントヘッド２１３を主走査方向に移動させながら、１バンド分の記録を行なう。ステップＳ５０４では、すべての記録データの記録が終了したかを判断する。未記録の残りがある場合（ＮＯ）は、ステップＳ５０２に戻って副走査のステップ送りと主走査の１分の記録を繰り替えす。全ての記録が終了してステップＳ５０４の判断がＹＥＳになったら、ステップＳ５０５に移行する。ステップＳ５０５ではメディア２０６を記録部から排出する。こうして１枚のメディア２０６に二次元の画像が形成される。
【００２７】
図６のフローチャート図を用いて、ステップＳ５０２のステップ送りの動作シーケンスについて更に詳細に説明する。ステップＳ６０１では、ダイレクトセンサ１３４のイメージセンサで搬送ベルト２０５のマーカーを含む領域を撮像する。取得した画像データは、移動開始前の搬送ベルトの位置を示すものであり、ＲＡＭ１０３に記憶される。ステップＳ６０２では、エンコーダ１３３でローラ２０２の回転状態をモニタしながら搬送モータ１７１を駆動して搬送ベルト２０５の移動、すなわちメディア２０６の搬送制御を開始する。目標とする搬送量だけメディア２０６を搬送するようにコントローラ１００がサーボ制御を行う。このエンコーダを用いた搬送制御と並行して、ステップＳ６０３以降の処理を実行する。
【００２８】
ステップＳ６０３では、ダイレクトセンサ１３４でベルトを撮像する。撮像のタイミングについては、１バンド分の記録をするための目標とするメディア搬送量（以後、目標搬送量という）、イメージセンサの第１方向における幅、および搬送速度などによって予め決められた搬送量を搬送したと推定されるタイミングで撮像する。本例では、予め決められた搬送量を搬送した時点でエンコーダ１３３が検出するであろうコードホイール２０４の特定のスリットを指定しておき、そのスリットをエンコーダ１３３が検出したタイミングで撮像を開始する。このステップＳ６０３の更なる詳細については後述する。
【００２９】
ステップＳ６０４では、直前にステップＳ６０３で撮像した第２画像データと、そのひとつ前に撮像した第１画像データとの間で、どれだけの距離だけ搬送ベルト２０５が移動したかを画像処理によって検出する。移動量検出を処理の詳細については後述する。目標搬送量に応じて決められた回数だけ所定のインターバルで撮像を行なう。ステップＳ６０５では、決められた回数の撮像を終了したか否かを判断する。終了してない場合（ＮＯ）はステップＳ６０３に戻って終了するまで処理を繰り返す。決められた回数だけ繰返し搬送量を検出する毎に搬送量を累計していき、最初にステップＳ６０１で撮像したタイミングからの１バンド分の搬送量を求める。ステップＳ６０６では、１バンド分の、ダイレクトセンサ１３４で取得した搬送量とエンコーダ１３３から取得した搬送量の差分を計算する。エンコーダ１３３は間接的な搬送量の検出であり、ダイレクトセンサ１３４による直接的な搬送量の検出に較べて検出精度に劣る。従って、上述の差分はエンコーダ１３３の検出誤差とみなすことができる。
【００３０】
ステップＳ６０７では、ステップＳ６０６で求めたエンコーダの誤差分だけ搬送制御に補正を与える。補正には、搬送制御の現在の位置情報を誤差分だけ増減して補正する方法、目標搬送量を誤差分だけ増減して補正する方法があり、いずれの方法を採用してもよい。こうしてフィードバック制御により目標搬送量までメディア２０６を正確に搬送して１バンド分の搬送が完了する。
【００３１】
図７は、上述のステップＳ６０４の処理の詳細を説明するための図である。ダイレクトセンサ１３４の撮像で取得された搬送ベルト２０５の第１画像データ７００、第２画像データ７０１が模式的に示されている。第１画像データ７００、第２画像データ７０１の中で黒点で示される多数のパターン７０２（明暗の階調差がある部分）は、搬送ベルト２０５にランダム又は所定の規則に基づいて付与された多数のマーカーの像である。なお、図２に示した装置のように被写体がメディアの場合には、メディア表面の微視的なパターン（紙の繊維パターンなど）が同等の役割を果たす。第１画像データ７００に対して、上流側の所定のテンプレート領域にテンプレートパターン７０３を設定して、この部分の画像を切り出す。テンプレートパターンを設定する手順については後述する。第２画像データ７０１を取得したら、切り出したテンプレートパターン７０３と類似のパターンが、第２画像データ７０１のどこに位置するかをサーチする。サーチはパターンマッチングの手法により行なう。類似度を判定するアルゴリズムは、ＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、ＳＡＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、ＮＣＣ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）等が知られる。いずれを採用してもよい。この例では最も類似するパターンが領域７０４に位置している。第１画像データ７００におけるテンプレートパターン７０３と第２画像データ７０１における領域７０４との副走査方向における撮像デバイスの画素数の差分を求める。そして、この差分画素数に１画素に対応した距離を掛けることで、この間の移動量（搬送量）を求めることができる。
【００３２】
図８は搬送ベルト２０５の内面の模式図であり、エンドレスベルトの一部を切り出して描いたものである。ベルト内面でイメージセンサと対向する領域には、搬送方向（ｙ方向）に沿ってベルト全周に渡って、光学的に識別可能なマーカー群２９０が形成されている。本実施形態では、マーカー群２９０はベルト幅方向（ｘ方向）における中心を含む限定された領域である。マーカー群２９０は、ランダム又は所定の規則に基づいて付与された多数のマーカー群である。マーカー群２９０は、塗料による描画、パターニングシールの貼り付け、表面処理による物理的凹凸形状の付与、レーザーマーキング等で形成される。
【００３３】
ダイレクトセンサ１３４に内蔵されるイメージセンサ３０２は、矩形形状の撮像面の長手方向が搬送ベルト２０５の搬送方向（ｙ方向）に対して僅かに斜めに傾いて取り付いているものとする。両者の間で相対的な方向ずれが生じている。この傾きは、装置に対するダイレクトセンサ１３４の取付精度や、ダイレクトセンサ１３４のユニット内部でのイメージセンサ３０２の取付精度によって発生する。また、イメージセンサ３０２の方向が正確であったとしても、搬送機構の精度の影響等により搬送ベルト２０５の搬送方向が本来の方向（ｙ方向）に対して傾いた場合にも、イメージセンサ３０２との間で相対的な方向ずれが生じる。なお、図８は理解を容易にするために傾きを誇張して描いている。
【００３４】
このような傾きが生じると、発明が解決しようとする課題の欄で説明した現象が生じる。本実施形態は、以下に説明する手順でテンプレート領域の位置を適切に設定するキャリブレーション動作によって、この問題の解決を目指す。
【００３５】
図１１はテンプレート領域の位置（以後、テンプレート位置という）を設定するシーケンスを示すフローチャートである。自動キャリブレーションの場合には、この処理は上述の図６のステップＳ６０４において行なわれる。
【００３６】
キャリブレーション動作では、搬送ベルト２０５は実際の記録時と同じ所定速度Ｖ（本例では１０ｍｍ／ｓ）で移動する。ステップＳ１１０１では、イメージセンサ３０２で搬送ベルト２０５の内面に形成されたマーカー群２９０の領域を撮像して、第１画像データを取得する。
【００３７】
ステップＳ１１０２では、デフォルトで設定されている若しくは前回のキャリブレーションで設定されている位置（初期テンプレート位置と言う）のテンプレート領域で第１画像データからテンプレートパターンを切り出す。
【００３８】
図９（ａ）は第１画像データ７００上での、初期テンプレート位置に設定されたテンプレートパターン７０３を示す。設定したテンプレートパターン７０３がセンサ幅方向において撮像面の中心に位置するように、初期テンプレート位置７１２が設定されている。イメージセンサ３０２は、ｘ方向に対応したセンサ幅方向（矩形の短手方向）に１０ピクセル、ｙ方向に対応したセンサ長さ方向（矩形の長手方向、第２方向という）に２０ピクセルの計２００ピクセルの画像データを生成する。１ピクセルは被写体上では２０μｍ×２０μｍに対応する。本明細書においては、イメージセンサの画像座標において、ｙ方向（副走査方向）に対応する方向を「第１方向」、ｘ方向（主走査方向）に対応する方向を「第２方向」と定義する。画像座標とは、イメージセンサによって生成される画像データのピクセルの座標系である。本例では、ｘ方向とｙ方向、ならびに画像座標の第１方向と第２方向は互いに直交したものである。直交に限定されず交差する関係であってもよい。
【００３９】
初期テンプレート位置７１２は、ピクセル座標（１，１）で示される基準ピクセル位置７１１に対して、第２方向に４ピクセル、第１方向に２ピクセルの位置（ピクセル座標４，２）である。この位置を基準（左下）として、縦横４ピクセル×４ピクセルの領域がテンプレートパターン７０３として設定され、画像データが切り取られる。この例では、テンプレートパターン７０３内にはマーカー群２９０に含まれる特徴的な模様７１０が含まれている。なお、模様７１０は説明のために模式的に描いたものであり、マーカー群２９０に含まれる任意の形状の１つの図形であったり、図７に示したような複数の点であったりする。
【００４０】
ステップＳ１１０３では、搬送ベルト２０５の移動量をエンコーダ１３３の検出でモニタする。第１画像データを取得してから距離Ｌｓｅｔ（本例では０．１４０ｍｍ）だけ搬送されたタイミングになったら、イメージセンサで第２画像データを取得する。図９（ｂ）は第２画像データ７０１を示す。初期テンプレート位置７１２の座標は、座標７１３に移動して、第１画像データ７００のテンプレートパターン７０３に含まれていた模様７１０も同じベクトル成分だけ変位している。この例では、第２方向に２ピクセル、第１方向７にピクセル移動している。
【００４１】
ステップＳ１１０４では、第２画像データ７０１の中でテンプレートパターンと相関が大きい領域を画像処理でサーチする。サーチのアルゴリズムは先に図７で説明したとおりである。サーチの結果、テンプレートパターンは第２方向でＬｓｅｔＸ、第１方向でＬｓｅｔＹだけ変位したことが算出される。ここでは、ＬｓｅｔＸは２ピクセル（４０μｍ相当）、ＬｓｅｔＹは７ピクセル（１４０μｍ相当）が算出される。ＬｓｅｔＸは正だけでなく負の値もとり得る。正の場合はｘ方向で座標が大きい方向に変位したら正の値となり、座標が小さい方向に変位したら負の値となる。つまり、ＬｓｅｔＸが正の値か負の値かで変位した変位方向が判り、ＬｓｅｔＸの絶対値から変位量が判る。このように、ステップＳ１１０４では、第１画像データにおけるテンプレート領域が第２画像データの中で第２方向において変位する変位方向と変位量の情報を取得する。
【００４２】
ステップＳ１１０５では、第２方向へ最大変位量であるＬｍａｘＸを算出する。ＬｍａｘＸは、ダイレクトセンサが想定する最大検出量に対応した第１画像データと第２画像データの間の検出最大長Ｌｍａｘ（本例では０．２８０ｍｍ）だけ被写体がｙ方向に移動したときの、第２方向の変位量である。ＬｍａｘＸは次の算出式１から求めることができる。
ＬｍａｘＸ＝（Ｌｍａｘ／Ｌｓｅｔ）×ＬｓｅｔＸ  （式１）
本例では、ＬｍａｘＸ＝（０．２８０ｍｍ／０．１４０ｍｍ）×０．０４０ｍｍ＝０．０８０ｍｍと算出される。別の算出方法としては、ＬｓｅｔＸとＬｓｅｔＹからセンサ長さ方向と搬送方向のなす角θ（＝ａｒｃｓｉｎ（ＬｓｅｔＸ／ＬｓｅｔＹ））を算出し、その正弦成分ｓｉｎθと検出最大長Ｌｍａｘの積をとるようにしてもよい。すなわち、ＬｍａｘＸは次の算出式２から求めることもできる。
ＬｍａｘＸ＝Ｌｍａｘ×ａｒｃｓｉｎ（ＬｓｅｔＸ／ＬｓｅｔＹ）  （式２）
ステップＳ１１０６では、テンプレートパターンがｙ方向にＬｍａｘ移動しても、ｘ方向においてイメージセンサの撮像領域からはみ出ないようにするための、新しいテンプレート位置を再設定する。
【００４３】
再設定にあたっては、第１画像データにおけるテンプレート領域が、第２画像において第２方向においてはみ出ない領域に来るように、新しいテンプレート位置を設定する。好ましくは、第１画像データにおけるテンプレート領域と、第２画像における前記テンプレート領域に対応する領域とが、第２方向において中心対称の位置関係となるように、テンプレート領域の位置を設定する。
【００４４】
図１０（ａ）は再設定した新しいテンプレート位置を説明する図である。第２方向におけるセンサ幅の中心から、ＬｍａｘＸ／２の距離に相当するピクセルだけ、初期テンプレート位置から第２方向でずらした位置に新しいテンプレート位置７１５を設定する。ずらす向きは、変位方向の逆方向（座標値が小さくなる方向）である。このように、ステップＳ１１０４で取得した変位方向と変位量の情報に基づいてずらした位置に新しいテンプレートパターン７０３を再設定する。なお、求めた変位情報に基づいてテンプレートパターンを切り出す領域は第１方向においても可変に設定するようにしてもよく、少なくとも第２方向において可変に設定する。
【００４５】
図１０（ｂ）は第２画像データ７０１における位置関係を説明する図である。最大の搬送が行われた場合、新しいテンプレート位置７１５は座標７１６に移動するが、テンプレートパターンに対応する領域７０４が撮像領域外にはみ出ることがない。これにより、信頼性の高いダイレクトセンシングが可能となる。図１０（ｃ）はテンプレート位置の再設定を行なわない場合の比較例である。最大の搬送が行われた場合、初期テンプレート位置７１２は座標７１７に移動して、第２画像データ７０１においてテンプレート領域７０４の一部がセンサ撮像範囲からはみ出てしまう。こうしてテンプレート領域の位置を再設定したら、以降は上述した手順で搬送制御で画像記録を行なう。
【００４６】
以上のキャリブレーション動作は、工場からの出荷前に行なうことで組み立て精度等の個体差の影響を減らすことができる。また、装置使用中にも定期的又は不定期に自動的又はユーザーの指示でキャリブレーションを行なうことで、経年変化で生じ得る位置ズレの影響を軽減することができる。自動的なキャリブレーションは、毎回の記録動作の記録開始前に行なっても良いし、所定のプリント枚数又は所定の装置使用時間ごとに行なうようにしてもよい。更には、毎回のパターンマッチングにおいて上記処理を繰返してダイナミックにテンプレート領域の位置を変更するようにしてもよい。キャリブレーションの頻度を大きくすれば、相対的な方向ズレが漸次変化する状況、例えば被写体の斜行が起きた場合にもリアルタイムに追従ことができる。
【００４７】
本実施形態によれば、第１画像データに設定したテンプレート領域が第２画像データの撮像領域から外れてしまう可能性を低減することができ、信頼性の高い移動検出が実現し、ひいては安定した画像記録を行なうことができる。
【００４８】
＜別の実施形態＞
別の実施形態を説明する。先の実施形態とは、テンプレートパターンの設定の手順が異なる。テンプレートパターンを第２方向において複数設定することを特徴とする。本例ではイメージセンサを２つ有する二眼式のダイレクトセンサを用いている。その他の装置全体の構成は、図１（被写体が搬送ベルト又はその上のメディア）、図２（被写体がメディア）のいずれかと同じである。
【００４９】
ダイレクトセンサ１３４は、第１イメージセンサと第２イメージセンサの２つを内蔵する二眼式である。それぞれのイメージセンサの検出領域は、図１２に示すように第１領域８００、第２領域８０１の２つに分かれている。第１領域８００と第２領域８０１の間の領域は検出不能の不感領域である。ダイレクトセンサの検出レンジが予め定まっているときには、第１画像データと第２画像データとの間でテンプレートパターンの移動距離もほぼ決まっている。そのため、２つの小さな撮像面に分割して必要領域のみをカバーすればよく、全領域をカバーする単一の大きなイメージセンサを使うよりも低コストの装置が実現する。大きな検出レンジを得るために、先の実施例と同様の単一のイメージセンサとしてもよい。
【００５０】
図１４はテンプレート位置を設定するシーケンスを示すフローチャートである。
【００５１】
ステップＳ１４０１では、被写体を一定速度で移動させながら、第１イメージセンサによる撮像で第１画像データを取得する。ステップＳ１４０２では、第１画像データからは左側テンプレートパターン８０２を切り出して取得する。左側テンプレートパターン８０２はこの例では４ピクセル×４ピクセルであり、第１領域８００の左端に設定される。
【００５２】
ステップＳ１４０３では、搬送ベルト２０５の移動量をエンコーダ１３３の検出でモニタする。第１画像データを取得してから距離Ｌｓｅｔだけ搬送されたタイミングになったら、第２イメージセンサで第２画像データを取得する。
【００５３】
ステップＳ１４０４では、第２画像データの中で左側テンプレートパターン８０２と相関が大きい領域を画像処理でサーチする。サーチのアルゴリズムは先に図７で説明したとおりである。サーチの結果、左側テンプレートパターン８０２は第２方向でＬｓｅｔＸ＿Ｌ、第１方向でＬｓｅｔＹ＿Ｌだけ変位したことが算出される。ＬｓｅｔＸ＿Ｌが正の値か負の値かで変位した変位方向が判り、絶対値から変位量が判る。更に、相関処理における相関係数の最大値ＬｓｅｔＣＣ＿Ｌを記憶しておく。ＬｓｅｔＣＣ＿Ｌの値が大きいほどより高いマッチングであることを意味する。
【００５４】
ステップＳ１４０５では、第２イメージセンサでの第２画像データの取得と同時に、第１イメージセンサで第３画像データ（新しい第１画像データ）を取得する。ステップＳ１４０６では、第３画像データから右側テンプレートパターン８０３を切り出して取得する。右側テンプレートパターン８０３はこの例では４ピクセル×４ピクセルであり、第１領域８００の右端に設定される。
【００５５】
ステップＳ１４０７では、第３画像データを取得してから距離Ｌｓｅｔだけ搬送されたタイミングになったら、第２イメージセンサで第４画像データ（新しい第２画像データ）を取得する。
【００５６】
ステップＳ１４０８では、第４画像データの中で右側テンプレートパターン８０３と相関が大きい領域を画像処理でサーチする。サーチの結果、右側テンプレートパターンは第２方向でＬｓｅｔＸ＿Ｒ、第２方向でＬｓｅｔＹ＿Ｒだけ変位したことが算出される。ＬｓｅｔＸ＿Ｒが正の値か負の値かで変位した変位方向が判り、絶対値から変位量が判る。更に、相関処理における相関係数の最大値ＬｓｅｔＣＣ＿Ｒを記憶しておく。ＬｓｅｔＣＣ＿Ｒの値が大きいほどより高いマッチングであることを意味する。
【００５７】
ステップＳ１４０９では、ＬｓｅｔＣＣ＿ＬとＬｓｅｔＣＣ＿Ｒの値の大小比較を行う。よりマッチングの相関が高いので大きな値の方を選んで、ステップＳ１４１０とステップＳ１４１１のいずれかに分岐する。図１３の例では、左側テンプレートパターン８０２は、Ｌｓｅｔ移動後には第２イメージセンサの撮像領域８０１内の領域８０４に移動する。一方、右側テンプレートパターン８０３は撮像領域８０１から外れた領域８０５に移動する。この例では、ＬｓｅｔＣＣ＿Ｌ＞ＬｓｅｔＣＣ＿Ｒとなり、ステップＳ１４１０に移行する。
【００５８】
ステップＳ１４１０では、左側テンプレートパターン８０２における第２方向へ最大変位量であるＬｍａｘＸ＿Ｌを算出する。算出のアルゴリズムについては先の図１１のステップＳ１１０５で説明したとおりである。ステップＳ１４１１では、右側テンプレートパターン８０３における第２方向へ最大変位量であるＬｍａｘＸ＿Ｒを算出する。
【００５９】
ステップＳ１４８０では、算出したＬｓｅｔＸ＿Ｌ又はＬｓｅｔＸ＿Ｒを元に、テンプレートパターンがｙ方向にＬｍａｘ移動しても、ｘ方向においてイメージセンサの撮像領域からはみ出ないようにするための、新しいテンプレート領域の位置を再設定する。ここで再設定するのは、実際のダイレクトセンシングに用いる単一のテンプレートの位置である。すなわち、テンプレート位置のキャリブレーション動作のときだけ、左右２つのテンプレートを一時的に用い、実際の記録時の搬送制御においては先の実施形と同様に１つのテンプレートパターンでパターンマッチングを行なう。こうしてテンプレート位置を再設定したら、以降は上述した手順で搬送制御で画像記録を行なう。
【００６０】
このように本実施形態は、第２方向においてテンプレート領域を複数設定してそれぞれについて前記画像処理を行ない、より大きな相関係数が得られる領域を選択してテンプレート領域を再設定するものである。
【００６１】
なお、以上の実施形態では、被写体が搬送ベルトである例を中心に説明したが、先の図２で示したような駆動ローラによって搬送されるメディアを被写体にした装置であってもよい。この場合は、搬送ベルトに形成したマーカー群の替わりにメディア表面の微視的なパターンを撮像して同様の画像処理によって物体の移動状態を求める。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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