(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子から成るラインセンサーを備え、原稿上を所定の距離移動するごとにラインセンサーに光電変換を所定時間行わせて信号を出力させ、ラインセンサーが出力した信号それぞれに、出力時期の異なる他の信号に関わりなく行う第１の処理と、出力時期の異なる他の信号を参照して行う第２の処理をこの順に施して、読み取った画像を表す画像データを生成するハンディスキャナにおいて、
前記第１の処理を施した後の最も新しい信号を記憶しておいて、
ラインセンサーが光電変換または信号の出力を行っている間に前記所定の距離移動したときに、ラインセンサーに光電変換または信号の出力を継続させるとともに、前記記憶している信号に前記第２の処理を施し、
前記記憶している信号以外の信号に前記第２の処理を施すときに、前記記憶している信号を前記他の信号として参照することを特徴とするハンディスキャナ。
【請求項２】
前記第１の処理にシェーディング補正およびガンマ補正を含むことを特徴とする請求項１に記載のハンディスキャナ。
【請求項３】
前記第２の処理にエッジ強調およびエッジ平滑化を含むことを特徴とする請求項１に記載のハンディスキャナ。
【請求項４】
前記第２の処理にディザ処理を含むことを特徴とする請求項１に記載のハンディスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は手持ち式の画像読み取り装置であるハンディスキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置の入力用端末装置として、あるいはファクシミリ装置の画像入力部として、使用者が手に保持して使用する形態のハンディスキャナが普及している。ハンディスキャナは光電変換素子（ＣＣＤ）から成るラインセンサーを備え、読み取り対象である画像が形成された原稿上を微小距離移動するごとに、ラインセンサーに光電変換を行わせ、その出力信号に種々の処理を施して最終的に信号を２値化し、読み取った原稿画像を表す画像データとする。
【０００３】
従来のハンディスキャナの概略構成を図２に示す。このハンディスキャナ５は、ラインセンサー５１、Ａ／Ｄコンバータ５２、画像データ生成部５３、フラッシュメモリ５４、移動センサー５５、および制御部５６より成る。ラインセンサー５１は光電変換を行って画像の１ライン分を表すライン信号を次々と生成し、生成したライン信号を順次出力する。Ａ／Ｄコンバータ５２はラインセンサー５１が出力するアナログのライン信号をデジタル信号に変換する。
【０００４】
画像データ生成部５３は、信号処理回路６１および２値化回路６２より成る。信号処理回路６１は、デジタル化されたライン信号のそれぞれに、シェーディング補正、ガンマ補正、エッジの強調と平滑化、ディザ処理等の処理を施す。２値化回路６２は、信号処理回路６１によって処理されたライン信号に含まれる個々の信号の値を所定値と比較して各信号を２値化し、２値化後のライン信号をフラッシュメモリ５４に順次書き込む。
【０００５】
移動センサー５５は、原稿に対するハンディスキャナ５の移動距離を検出するためのものであり、移動に応じて信号を制御部５６に出力する。制御部５６は、ラインセンサー５１と画像データ生成部５３の動作を制御するもので、その制御を原稿に対するハンディスキャナ５の移動距離に基づいて行う。すなわち、移動センサー５５の出力信号から移動距離を算出し、算出した移動距離が微小な所定距離に達するごとに、ラインセンサー５１に光電変換を行わせてライン信号を出力させ、画像データ生成部５３にライン信号を処理させる。
【０００６】
上記の所定距離は、生成した画像データが表す画像の縦方向（ハンディスキャナ５の移動方向）の解像度を定めるものであり、この所定距離が小さいほど高い解像度で画像を読み取ることができる。一方、ラインセンサー５１が光電変換を開始してからライン信号を出力し終わるまでにはある程度の時間、例えば１〜数ミリ秒を要し、この動作周期よりも短い時間間隔で画像を読み取ることはできない。したがって、ハンディスキャナ５を移動させる速度には、ラインセンサー５１の動作周期からの制約と求められる解像度によって上限が生じることになり、解像度を規定する上記の所定距離は、実用的な移動速度を考慮して、数十μｍ程度に設定される。
【０００７】
使用者がハンディスキャナ５をゆっくりと移動させると、原稿画像が一定の距離間隔で１ラインずつ読み取られていき、生成された画像データは原稿画像を漏れなく表すものとなる。ところが、使用者がハンディスキャナを常に一定速度で移動させることはきわめて難しく、移動速度にむらが生じてラインセンサー５１の動作周期と読み取り間隔で定まる上限速度を超えることがある。その場合、読み取るべきラインが読み取れなくなって一部のラインが欠落した画像データとなり、この画像データからは原稿画像に比べて縦方向が短い不自然な画像しか再生できない。
【０００８】
このような不都合に対処するために、画像データ生成部５３には２値化後の１ライン分のライン信号を記憶するメモリ６３が備えられている。２値化回路６２は、２値化したライン信号をフラッシュメモリ５４に書き込むとともに、メモリ６３にも書き込む。制御部５６は、前回ラインセンサー５１に光電変換の開始を命じてからラインセンサー５１の動作の１周期に要する時間が経過する前に、算出した移動距離が前述の所定距離に達したとき、メモリ６３に記憶しているライン信号をフラッシュメモリ６４に書き込ませる。そして、その後にラインセンサー５１が出力する、またはその時点で出力つつある次のライン信号を、通常どおり処理させて２値化させる。
【０００９】
これにより、ハンディスキャナ５の移動距離が所定距離に達するごとに、２値化されたライン信号が確実にフラッシュメモリ５４に書き込まれることになり、画像データにラインの欠落がなくなる。メモリ６３の内容は２値化回路６２がライン信号を２値化することに更新されて、常に、最新のライン信号が保持される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のハンディスキャナ５では、読み取ることができない期間の画像データとして、２値化した後のライン信号をそのまま繰り返し用いるため、その部分の画像データにはエッジの強調や平滑化あるいはディザ処理が適切に行われないことになり、画像の質は低いものとなる。例を図３、４に示す。これらの図において、Ｐは画素を表しており、横一列の画素によって画像データの１ラインが構成される。画素Ｐのうち、斜線を付したものは黒に対応する値「１」の画素で、空白のものは白に対応する値「０」の画素である。
【００１１】
図３は、ラインセンサー５１に対して傾いた線を有する画像を読み取ってエッジ処理を施した画像データを示したもので、（ａ）は全てのラインを読み取った場合を、（ｂ）はラインＬ１を読み取った後の移動速度が速く、ラインＬ２を補充した場合を表している。（ｂ）のラインＬ２はラインＬ１と同一であり、ラインＬ１からＬ３までの画像は連続性が損なわれ、（ａ）と比べて凹凸が強調されてしまう。
【００１２】
図４は、写真等の中間諧調を有する画像を読み取ってディザ処理を施した画像データを示したもので、（ａ）は全てのラインを読み取った場合を、（ｂ）はラインＬ４を読み取った後の移動速度が速く、ラインＬ５を補充した場合を表している。（ｂ）のラインＬ５はラインＬ４と同一であり、ラインＬ４からラインＬ６までの画像は中間諧調としての連続性が失われて、黒の部位や白の部位が線になって現れている。
【００１３】
画像を読み取ることができなかったときに、その間のライン信号を前後のライン信号から演算によって生成し、生成したライン信号を２値化する方法もある。この方法ではエッジの強調や平滑化あるいはディザ処理も演算に含めて補間することができて、連続性が良好に保たれた質の高い画像データを得ることができる。しかしながら、この方法には複雑な演算が必要であり、信号処理回路６１以外に特別の演算回路を備えなければならなくなって、ハンディスキャナの構成が複雑になる。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、移動速度が速く画像を読み取ることができないときにも、欠落がなくしかも質の高い画像データを生成することが可能な、簡素な構成のハンディスキャナを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、光電変換素子から成るラインセンサーを備え、原稿上を所定の距離移動するごとにラインセンサーに光電変換を所定時間行わせて信号を出力させ、ラインセンサーが出力した信号それぞれに、出力時期の異なる他の信号に関わりなく行う第１の処理と、出力時期の異なる他の信号を参照して行う第２の処理をこの順に施して、読み取った画像を表す画像データを生成するハンディスキャナにおいて、第１の処理を施した後の最も新しい信号を記憶しておいて、ラインセンサーが光電変換または信号の出力を行っている間に前記所定の距離移動したときに、ラインセンサーに光電変換または信号の出力を継続させるとともに、記憶している信号に第２の処理を施し、記憶している信号以外の信号に第２の処理を施すときに、記憶している信号を他の信号として参照するものとする。
【００１６】
このハンディスキャナは、所定の距離移動するごとにラインセンサーに光電変換を行わせて信号を出力させ、その出力信号すなわちライン信号に２段階の処理を施す。第１の処理は他のライン信号に関わりなく行うもので、例えばシェーディング補正やガンマ補正が含まれる。第１の処理を施した後の最新のライン信号は記憶しておく。第２の処理は他のライン信号を参照して行うもので、例えばエッジ強調やエッジ平滑化、あるいはディザ処理が含まれる。
【００１７】
ハンディスキャナの移動速度が遅い場合、所定距離移動する間にラインセンサーの光電変換と信号の出力は完了し、個々のライン信号は第１の処理および第２の処理を順次施される。移動速度が変化して速くなると、所定距離移動する間にラインセンサーの光電変換と信号の出力が完了しなくなる。その場合は、ラインセンサーに進行中の光電変換または信号の出力を継続させ、記憶している第１の処理を施した後の最新のライン信号を用いて、第２の処理を進める。すなわち、記憶している最新のライン信号自体に他のライン信号を参照して第２の処理を施し、また、記憶している最新のライン信号を他の信号として参照して別のライン信号に第２の処理を施す。
【００１８】
記憶していたライン信号は第２の処理を施された後、画像データの一部として用いられ、これにより、ハンディスキャナが所定距離移動するごとに確実に１ライン分の画像データが生成されることになる。しかも、記憶しているライン信号を単に繰り返して用いるのではなく、そのライン信号には他のライン信号を参照した処理が施され、他のライン信号にもそのライン信号を参照した処理が施されるから、隣合うラインが不連続にならず質の高い画像を表す画像データが得られる。
【００１９】
第１の処理を施した後のライン信号は、ハンディスキャナの移動速度が遅いときでも、後続のライン信号を参照してそれ自体に第２の処理を施すために、また後続のライン信号に第２の処理を施す際に参照するために、暫時記憶しておく必要がある。このために記憶しているライン信号を、移動速度が速くなってラインセンサーからライン信号を出力させないときに利用することが可能であり、後者の目的ために専用のメモリを備える必要はない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のハンディスキャナについて図面を参照して説明する。図１に、ハンディスキャナ１の概略構成を示す。ハンディスキャナ１は、ラインセンサー１１、Ａ／Ｄコンバータ１２、画像データ生成部１３、フラッシュメモリ１４、移動センサー１５、および制御部１６より成る。
【００２１】
ラインセンサー１１は直線状に配列された多数の画素を有する光電変換素子から成り、画素ごとに光電変換を行って電荷を蓄積し、蓄積した電荷を画像の１ラインを表すライン信号として出力する。ラインセンサー１１が光電変換を行う時間およびライン信号を出力する時間は一定に定められており、光電変換の開始からライン信号の出力を完了するまでに１．２ミリ秒程度を要する。Ａ／Ｄコンバータ１２はラインセンサー１１が出力するライン信号を画素ごとにデジタル信号に変換する。
【００２２】
画像データ生成部１３は、シェーディング補正回路２１、ガンマ補正回路２２、エッジ強調／平滑化回路２３、ディザ処理回路２４、２値化回路２５、およびメモリ２６より成る。シェーディング補正回路２１は、ラインセンサー１１の画素の感度差や原稿を照射する光の不均一性に起因するライン信号の強度のばらつきを除去して、ライン信号の基準レベルを一定に揃える。ガンマ補正回路２２は、ラインセンサー１１の受光量と蓄積電荷の非直線性を除去して、ライン信号の強度を受光量に比例させる。
【００２３】
シェーディング補正とガンマ補正は、ラインセンサー１１の固有の特性から必要になる処理であり、読み取る画像には依存しない。したがって、他のライン信号に関係なく、それぞれのライン信号に一定の補正処理を施す。シェーディング補正とガンマ補正をまとめて第１の処理という。
【００２４】
エッジ強調／平滑化回路２３は、読み取る画像が文字や線のように、像の有無すなわち黒であるか白であるかだけが意味をもつときに、個々の像の輪郭を強調し滑らかにする。ディザ処理回路２４は、読み取る画像が写真のように中間階調を有するときに、その階調に応じた比率で黒の画素と白の画素が現れるように、所定のブロックサイズのディザマトリクスを用いて信号をフィルター処理する。読み取る画像の種類に応じて、エッジ強調／平滑化とディザ処理の一方が選択される。
【００２５】
エッジ強調とエッジ平滑化は、行うべき内容が読み取る画像に応じて異なる処理であり、１つのライン信号の処理に前後の他のライン信号を参照する必要がある。ディザ処理も、行うべき内容が画像に応じて異なる処理であり、複数のライン信号の強度を参照してディザマトリクスの要素値を設定する必要がある。エッジ強調／平滑化とディザ処理をまとめて第２の処理という。第２の処理は第１の処理を施した後のライン信号に施す。
【００２６】
他のライン信号を参照する必要がある第２の処理を行うためには、第１の処理を施した後の複数のライン信号を記憶しておく必要がある。このために、メモリ２６が備えられている。メモリ２６はライン信号を数ライン分記憶するだけの容量をもつ。
【００２７】
エッジ強調／平滑化回路２３は、第１の処理を施した後のライン信号をガンマ補正回路２２から与えられるごとに、そのライン信号をメモリ２６に書き込んで（図１の矢印ｂ）、メモリ２６中の最も古いライン信号を消去する。そして、読み取る画像がエッジ強調と平滑化の対象とするものであるときには、その処理を行う。具体的には、ガンマ補正回路２２から与えられたライン信号をｋ番目のものとすると、メモリ２６から（ｋ−１）番目と（ｋ−２）番目のライン信号を読み出し（矢印ｃ）、（ｋ−２）番目のライン信号とｋ番目のライン信号を参照して、（ｋ−１）番目のライン信号にエッジ強調およびエッジ平滑化の処理を施す。処理後のライン信号は２値化回路２５に出力する。
【００２８】
ディザ処理回路２４は読み取る画像がディザ処理の対象とするものであるときに処理を行う。具体的には、ライン信号がディザマトリクスのブロックサイズに対応する数だけメモリ２６に書き込まれるごとに、これらを読み出して（矢印ｄ）、ブロックごとの平均値を求める。そして、ブロックごとに、求めた平均値に応じてディザマトリクスの要素値を設定して、信号をフィルター処理する。処理後のライン信号は順に２値化回路２５に出力する。
【００２９】
第１の処理のためのシェーディング補正回路２１およびガンマ補正回路２２、ならびに第２の処理のためのエッジ強調／平滑化回路２３、ディザ処理回路２４およびメモリ２６が、図２に示した従来のハンディスキャナ５の信号処理回路６１に相当する。
【００３０】
２値化回路２５は第２の処理を施された後のライン信号の個々の画素の値を所定値と比較し、その比較結果に応じて値「１」または値「０」に２値化する。２値化後のライン信号はフラッシュメモリ１４に書き込まれる。
【００３１】
移動センサー１５は原稿表面に接して回転するローラと、このローラの回転を検出するロータリーエンコーダより成り、ロータリーエンコーダの出力を制御部に与える。制御部１６は、原稿に対するハンディスキャナ１の移動距離に基づいて、ラインセンサー１１と画像データ生成部１３の動作を制御する。すなわち、移動センサー１５のロータリーエンコーダの出力信号から移動距離を算出し、算出した移動距離が、５０μｍ程度に設定された所定距離に達するごとに、ラインセンサー１１に光電変換を行わせてライン信号を出力させ、画像データ生成部１３にライン信号を処理させる。
【００３２】
ラインセンサー１１が光電変換とライン信号の出力を行う１周期以上の時間をかけて上記所定距離を移動させれば、原稿画像を漏れなく読み取ることができる。前述のように、ラインセンサー１１の動作の１周期は１．２ミリ秒程度であり、ハンディスキャナ１の移動速度の上限は毎秒４．２ｃｍ程度となる。これは、Ａ４サイズの原稿を縦方向に読み取るのに約７秒を要することに相当する。
【００３３】
制御部１６は、タイマー（不図示）を備えており、移動センサー１５の出力信号から算出した移動距離が所定距離に達するごとに、その間の経過時間を測定する。測定した時間がラインセンサー１１の動作の１周期以上のときには、前述のように、ラインセンサー１１に光電変換の開始を命じる。測定した時間がラインセンサー１１の動作の１周期に達していないときには、ラインセンサー１１に光電変換の開始を命じることなく進行中の動作を継続させ、その一方で、メモリ２６からライン信号を読み出すようにエッジ強調／平滑化回路２３に指示する。
【００３４】
この指示に応じて、エッジ強調／平滑化回路２３はメモリ２６から最新のライン信号を読み出し（矢印ａ）、そのライン信号をガンマ補正回路２２から与えられるライン信号と全く同様に扱う。すなわち、そのライン信号をメモリ２６に書き込んで最も古いライン信号を消去し（矢印ｂ）、読み取る画像が処理の対象とするものであれば、メモリ２６から１つ前のライン信号（矢印ａで読み出したライン信号そのもの）と２つ前のライン信号を読み出して（矢印ｃ）、１つ前のライン信号にエッジ強調およびエッジ平滑化の処理を施す。処理後のライン信号は２値化回路２５に出力する。
【００３５】
読み取る画像がディザ処理の対象であるときは、エッジ強調／平滑化回路２３は、矢印ａで読み出したライン信号のメモリ２６への書き込み（矢印ｂ）のみを行う。そして、ディザ処理回路２４が前述のように処理を行う。
【００３６】
したがって、ラインセンサー１１が光電変換またはライン信号の出力を行っている間にハンディスキャナ１が所定距離移動したときには、第１の処理を施された後の最新のライン信号を用いて第２の処理が行われることになる。これにより、画像データの欠落が防止される。
【００３７】
ここで生成される画像データの１ラインは、直前の１ラインとは別の処理を受けて独立に２値化されたものであり、直前の１ラインとは異なる。したがって、画像データは、図３の（ｂ）や図４の（ｂ）の如く連続性が損なわれたものではなく、図３の（ａ）や図４の（ａ）と同じかこれらに近い、質の高い画像を表すものとなる。
【００３８】
動作を継続していたラインセンサー１１がその後に出力するライン信号は、第１の処理と第２の処理を順次施されて、画像データの次の１ラインとされる。なお、ラインセンサー１１の動作の１周期の期間に所定距離の移動が２回以上あったときには、その回数だけ、メモリ２６から最新のライン信号を読み出して第２の処理を行う。したがって、そのような場合にも画像データの欠落は生じない。
【００３９】
Ａ／Ｄコンバータ１２の出力するライン信号を記憶しておき、所定距離移動した時点でラインセンサー１１が動作を完了していないときに、記憶しているライン信号をシェーディング補正回路２１に与えて、第１の処理と第２の処理を施すようにすることも可能である。その場合、得られる画像データはハンディスキャナ１の画像データと同一になるが、メモリを別に備える必要が生じて構成が複雑になる上、同一のライン信号に第１の処理を複数回施すことになって効率が低下する。上記のハンディスキャナ１にはこのような不都合がない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のハンディスキャナによるときは、移動速度が速いためにラインセンサーの出力信号を利用できないときでも、記憶しているライン信号を用いて欠落のない画像データを生成することができる。しかも、その際に用いられるライン信号は、ラインセンサーが出力する通常のライン信号と同様に、複数のライン信号にわたる処理を施されるから、前後のライン信号との連続性が保たれて、生成される画像データが表す画像の質は高い。また、ライン信号の記憶のために新たなメモリは必要でなく、画像データの欠落を許容するハンディスキャナと同程度の簡素な構成でよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のハンディスキャナの概略構成を示す図。
【図２】  従来のハンディスキャナの概略構成を示す図。
【図３】  画像データを補充したときのエッジ処理への影響を模式的に示す図。
【図４】  画像データを補充したときのディザ処理への影響を模式的に示す図。
【符号の説明】
１    ハンディスキャナ
１１    ラインセンサー
１２    Ａ／Ｄコンバータ
１３    画像データ生成部
１４    フラッシュメモリ
１５    移動センサー
１６    制御部
２１    シェーディング補正回路
２２    ガンマ補正回路
２３    エッジ強調／平滑化回路
２４    ディザ処理回路
２５    ２値化回路
２６    メモリ
【図１】
0003669837.tif 000002
【図２】
0003669837.tif 000003
【図３】
0003669837.tif 000004
【図４】
0003669837.tif 000005