(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子としてＣＣＤを配列したラインイメージセンサを記録媒体の主走査方向に複数個配列し、配列方向に隣接する前記ラインイメージセンサの読取り領域を互いに重合させた画像読取り装置において、主走査方向と直交しかつ予め設定された間隔をおいて２本の基準線を描いた基準チャートを前記基準線が前記読取り領域の重合部分に含まれるように供給し、隣接する前記ラインイメージセンサのそれぞれによって走査される前記２本の基準線どうしの間の前記ＣＣＤの画素数をそれぞれ演算し、一方のラインイメージセンサによる前記ＣＣＤの画素数に一致するように他方のラインイメージセンサによる前記ＣＣＤの画素数を解像度変換する画像読取り装置における画像データ補正方法。
【請求項２】
光電変換素子としてＣＣＤを配列したラインイメージセンサを記録媒体の主走査方向に複数個配列し、配列方向に隣接する前記ラインイメージセンサの読取り領域を互いに重合させた画像読取り装置において、前記隣接するラインイメージセンサのうち第１のラインイメージセンサを基準姿勢として予め設定し、主走査方向と平行な基準線を描いた基準チャートを供給し、前記複数のラインイメージセンサのうち第２のラインイメージセンサによって最初に前記基準線を読み取ったときの前記ＣＣＤの画素と２番目に読み取ったときの前記ＣＣＤの画素との間の画素数に基づいて、２点の読取り位置の画素間の副走査方向の距離として近似的に演算し、最初に読み取ったときの時刻と２番目に読み取ったときの時刻と前記基準チャートの送り速度とによって読取り時の２個の画素の前記基準チャートの送り方向の距離を演算し、前記２点の読取り画素の副走査方向の距離と送り方向の距離とによって前記第１のラインイメージセンサに対する前記第２のラインイメージセンサの傾斜角度を演算し、前記傾斜角度に相当して前記第２のラインイメージセンサによる画像データを回転して画像変換を行うことで前記第１のラインイメージセンサの画像データに重ね合わせる画像読取り装置における画像データ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体から画像を読み取るための画像読取り装置に係り、特に大判の用紙に対応するため複数のラインイメージセンサを備える場合に、画像の継ぎ目等を補正して画像処理できるようにした画像データ補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば複写機等に備える画像読取り装置は、ＣＣＤ等の光電変換素子を主走査方向に一列に配列したラインイメージセンサを備え、その走査によって画像を読み取るというのがその基本である。
【０００３】
従来のラインイメージセンサでは、たとえば用紙ではＡ３判のサイズまで対応できる大きさのものが普及しているが、これ以上の大きさのラインイメージセンサとすることは製造上の面から不可能とされていた。したがって、大判の用紙の画像読取りができるようにするためには、２本のラインイメージセンサを主走査方向に並べ、これらのラインイメージセンサの走査の合成によって画像を読み取る方式が採用されている。このような方式の画像読取りは、たとえば特開昭６２−１０１１７０号公報にその記載がある。
【０００４】
この公報に記載のものも含めて、ラインイメージセンサを複数配列する構成では、ラインイメージセンサどうしの間の境目部分で画像に継ぎ目が生じないように、隣り合うラインイメージセンサの読取り領域を一部重複させることが必要である。このようなラインイメージセンサの配列によって、大判の用紙からの画像の読取りへの対応も可能となった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、複数のラインイメージセンサを備える場合では、画像読取りのための複数の読取り光源と、これらの光源からの光の画像読取り後の反射光を受けるラインイメージセンサとの組合せの複数の光学系が含まれる。したがって、ラインイメージセンサの一部重複による継ぎ目部分の画像読取りは可能であっても、それぞれ隣り合う光学系の特性のばらつきも二重に合成されることになり、特に継ぎ目部分の画像に影響を及ぼす可能性が高い。また、ラインイメージセンサもそれぞれ固有の感度があるほか、装置への組込み誤差による画像読取りの精度が様々に変わってしまう。
【０００６】
このように、大判の用紙からの画像読取りには複数のラインイメージセンサの組合せで対応できるものの、ラインイメージセンサを含む光学系が複数となるので、感度補正等を適正化していないと、特にラインイメージセンサの境目の継ぎ目部分の画像読取り精度が劣化してしまう。
【０００７】
本発明において解決すべき課題は、ラインイメージセンサを含む光学系の全体の特性のばらつきを補正して、大判の用紙からの画像読取りを最適化できる画像データの補正方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のラインイメージセンサを配列する画像読取り装置において、両方のラインイメージセンサによって読み取られる画像についてのＣＣＤによる出力を利用して、継ぎ目部における画像のずれだけでなく、縮小光学系に含まれるレンズの倍率差の補正や、ラインイメージセンサどうしのアライメントのずれや光量差の補正を予め実行して最良の画像データを得るというものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、光電変換素子としてＣＣＤを配列したラインイメージセンサを記録媒体の主走査方向に複数個配列し、配列方向に隣接する前記ラインイメージセンサの読取り領域を互いに重合させた画像読取り装置において、主走査方向と直交しかつ予め設定された間隔をおいて２本の基準線を描いた基準チャートを前記基準線が前記読取り領域の重合部分に含まれるように供給し、隣接する前記ラインイメージセンサのそれぞれによって走査される前記２本の基準線どうしの間の前記ＣＣＤの画素数をそれぞれ演算し、一方のラインイメージセンサによる前記ＣＣＤの画素数に一致するように他方のラインイメージセンサによる前記ＣＣＤの画素数を解像度変換する画像読取り装置における画像データ補正方法であり、画像読取りのために光学系に備えるレンズ等の倍率誤差を吸収した補正ができるという作用を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、光電変換素子としてＣＣＤを配列したラインイメージセンサを記録媒体の主走査方向に複数個配列し、配列方向に隣接する前記ラインイメージセンサの読取り領域を互いに重合させた画像読取り装置において、前記隣接するラインイメージセンサのうち第１のラインイメージセンサを基準姿勢として予め設定し、主走査方向と平行な基準線を描いた基準チャートを供給し、前記複数のラインイメージセンサのうち第２のラインイメージセンサによって最初に前記基準線を読み取ったときの前記ＣＣＤの画素と２番目に読み取ったときの前記ＣＣＤの画素との間の画素数に基づいて、２点の読取り位置の画素間の副走査方向の距離として近似的に演算し、最初に読み取ったときの時刻と２番目に読み取ったときの時刻と前記基準チャートの送り速度とによって読取り時の２個の画素の前記基準チャートの送り方向の距離を演算し、前記２点の読取り画素の副走査方向の距離と送り方向の距離とによって前記第１のラインイメージセンサに対する前記第２のラインイメージセンサの傾斜角度を演算し、前記傾斜角度に相当して前記第２のラインイメージセンサによる画像データを回転して画像変換を行うことで前記第１のラインイメージセンサの画像データに重ね合わせる画像読取り装置における画像データ補正方法であり、ラインイメージセンサのアセンブリ誤差を吸収した画像データの補正ができるという作用を有する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
図１は画像読取り装置の要部を示す側面縦断面図である。
【００１４】
図１において、画像読取り装置の本体１１には光学ユニット１２が組み込まれ、用紙が供給される給紙部１１ａに臨ませて読取り部１３と光源１３ａとを備え、読取り部１３からの光が光学ユニット１２に入射する。光学ユニット１２は複数のミラー１２ａ〜１２ｄを組み合わせて読取り部１３からの光路を構成し、図２に示すように第１，第２のラインイメージセンサ１，２を含むものである。
【００１５】
第１，第２のラインイメージセンサ１，２はＣＣＤイメージセンサとして周知のものであり、従来例で述べた公報に記載のものと同様に主走査方向にほぼ直列に配列されている。そして、ミラー１２ｄで反射された光を第１，第２のイメージセンサ１，２に結像させるそれぞれ第１，第２のレンズ３，４を備え、これらの第１，第２のラインイメージセンサ１，２と第１，第２のレンズ３，４との組合せによって、縮小光学系による画像読取りが構成される。
【００１６】
第１，第２のラインイメージセンサ１，２の読取り範囲は図２に示す領域Ａ，Ｂであって、主走査方向の中央部でこれらの領域Ａ，Ｂの一部が重なり合っている。そして、領域Ａ，Ｂの全体による合成の走査長さは、用紙の幅すなわち給紙部１１ａに供給される用紙の給紙方向と直交する辺の長さＷよりも長く設定される。したがって、用紙の画像は第１，第２のラインイメージセンサ１，２にて分割読取りデータとして入力され、同時にこれらの第１，第２のラインイメージセンサ１，２の領域Ａ，Ｂが重なり合っている部分では、同じ画像が同時に第１，第２のラインイメージセンサ１，２によって読み取られる。
【００１７】
ここで、縮小光学系による第１，第２のラインイメージセンサ１，２を２列に並べたときの２つの読取り画像を１つの画像に合成する場合、読取り画像に影響を与える因子としては次の４点が挙げられる。
【００１８】
まず、第１点として、用紙の画像は第１，第２のラインイメージセンサ１，２によってそれぞれ読み取られた分割読取りデータとして画像記録部に入力されるので、分割されている画像の継ぎ目部分の画像が不連続となったり、段差を含むように現れる場合がある。したがって、分割画像の継ぎ目部分のデータについては補正が必要となる。
【００１９】
第２点として、第１，第２のレンズ３，４は倍率誤差を含むので、Ａ，Ｂの領域において用紙の全く同じ画像を読み取った場合でも、倍率誤差に相当して読取り画像データの大きさも異なってくる。したがって、第１，第２のラインイメージセンサ１，２への結像倍率を一様化するため、第１，第２のレンズ３，４による倍率補正が必要となる。
【００２０】
第３点として、第１，第２のラインイメージセンサ１，２を光学ユニット１２に組み込むときの組立て誤差によって、一直線上に正確に配列されるように調整することはほとんど不可能であり、２つの第１，第２のラインイメージセンサ１，２は相互の姿勢に傾きやずれを伴い読取り精度が変わってくる。したがって、第１，第２のラインイメージセンサ１，２の相互の位置関係のアライメント補正が必要となる。
【００２１】
更に、第４点として、画像読取りの場合、用紙の明るさは主走査方向に常に一様ではなく異なった分布であり、単独の光源１３ａからの光の照射であっても明るさは走査方向に連続的に変化する。また、第１，第２のレンズ３，４の透過率や第１，第２のラインイメージセンサ１，２の感度もそれぞれに固有のものなので、第１，第２のラインイメージセンサ１，２の出力レベルにも差ができる。このため、継ぎ目部分を挟んで画像の明るさも変化することになり、同じ明るさの部分を走査しても同一の明るさの画像データが得られず、明るさを正規化するためのシェーディング補正が必要となる。
【００２２】
これらの走査時の継ぎ目部分のデータ補正，倍率補正，アライメント補正及びシェーディング補正は、アナログ式でボリューム調整したりの機械的な精度の調整で実行することもできる。しかしながら、これらの調整方法では、コストがかかるし精度的にも限界がある。そこで、本発明は、検査用の基準チャートを用いて全ての補正を画像処理によって実行できるようにし、高精度の補正により良好な画像データを得るようにしたものである。以下、それぞれの補正の方法について順に説明する。
【００２３】
図３及び図４は継ぎ目部分のデータ補正及び倍率補正を示すための概略図である。
【００２４】
図３において、継ぎ目及び倍率補正のための専用の用紙を基準チャートＰとして予め準備する。この基準チャートＰはたとえば幅がＬ（＝８４１ｍｍ）のＡ０判の用紙を用い、その画像読取り面に予め決められた間隔Ｄの大きさで正確に２本の基準線Ｘ，Ｙを描いたものである。これらの基準線Ｘ，Ｙは、図２で説明した第１，第２のラインイメージセンサ１，２のそれぞれの読取り可能な領域Ａ，Ｂが重なり合う部分に含まれるように描いたものとする。なお、この位置関係のときには、基準チャートＰの幅方向の左右の両端はそれぞれ第１，第２のラインイメージセンサ１，２の領域Ａ，Ｂの中に含まれている。
【００２５】
基準チャートＰを第１，第２のラインイメージセンサ１，２の順に走査していき基準線Ｘ，Ｙを読み取らせると、これらの基準線Ｘ，Ｙに対応するラインイメージセンサ１，２の画素がデータ信号を出力する。
【００２６】
ここで、基準チャートＰの左端に相当する第１のラインイメージセンサ１の画素を第１番目の画素としたとき、図４において第１のラインイメージセンサ出力として示すように、基準線Ｘに対してａ1番目の画素がピーク値に対応し、基準線Ｙに対して（ａ1＋ｂ1）番目の画素がピーク値に対応し、基準チャートＰの右端に対して（ａ1＋ｂ1＋ｃ1）番目の画素が対応したデータ信号が得られたとする。このとき、基準線Ｘ，Ｙどうしの間隔Ｄに対応する画素数はｂ1である。
【００２７】
一方、第２のラインイメージセンサ２によるデータ信号も同様に基準線Ｘ，Ｙに対応して２つのピーク値を持つ出力となるが、たとえば第１のレンズ３の倍率のほうが第２のレンズ４よりも小さい場合には、図４において第２のラインイメージセンサ出力として示すように、ピーク値の間が小さくなる。すなわち、第２のラインイメージセンサ２で捉えた画像データでは、基準線Ｘの画素から第ｂ2番目のものが基準線Ｙに対応したピーク値であり、ｂ1＞ｂ2の関係にある。したがって、第１，第２のラインイメージセンサ１，２では、２本の基準線Ｘ，Ｙを順に走査していくときに、この基準線Ｘ，Ｙの間の間隔Ｄに対応する画素数がそれぞれ異なった状態で画像が読み取られる。
【００２８】
このように、基準線Ｘ，Ｙの間隔Ｄについて、第１，第２のラインイメージセンサ１，２で出力される画像データの間の画素数は、それぞれの光学系に含む第１，第２のレンズ３，４の倍率の差に起因する。したがって、この例では、第１のラインイメージセンサ１による画像データを標準として、解像度変換によって図４において第２のラインイメージセンサ出力倍率補正として示すように、第２のラインイメージセンサ２による画素数ｂ2がｂ1となるように補正する。これにより、第１，第２のレンズ３，４の倍率の差があっても、第２のラインイメージセンサ２による画像データを第１のラインイメージセンサ１による出力と合わせることができ、継ぎ目部分を境とした画像の大きさの不一致が解消される。
【００２９】
また、たとえば基準チャートＰの左端に対応する第１のラインイメージセンサ１の画素を０番目とした座標系とし、基準線Ｘに対応する画素をｎ番目とするとき、第２のラインイメージセンサ２による基準線Ｘに対応する画素もｎ番目として座標変換する。これにより、第２のラインイメージセンサ２では基準線Ｘより右側の領域Ｂの全範囲の画素について、第１のラインイメージセンサ１と共通の座標系に対応したデータに変換される。したがって、第１，第２のラインイメージセンサ１，２はそれぞれが重なり合った部分で互いの画素を連続させるように共通の座標系に含ませることができ、領域Ａから領域Ｂまでの全域で継ぎ目が実質的に存在しない画像の読取りが可能となる。
【００３０】
図５は第１，第２のラインイメージセンサ１，２のアライメント補正を説明するための平面図である。
【００３１】
第１，第２のラインイメージセンサ１，２による読取りの領域Ａ，Ｂは図２及び図３に示したとおりであり、第１，第２のラインイメージセンサ１，２が正しく位置調整されていればこれらの領域Ａ，Ｂは主走査方向に一直線上に配列できる。一方、通常の組立て精度の場合であったりしても、このような配列は先に説明したようにきわめて難しく、領域Ａ，Ｂは互いに交差するような関係となる場合が殆どである。
【００３２】
図５の例では、図示による説明を簡単にするために、給紙方向と直交する姿勢で第１のラインイメージセンサ１の領域Ａが位置し、第２のラインイメージセンサ２による読取りの領域Ｂは傾斜した状態として示している。そして、アライメント補正で使用する基準チャートＰは、用紙の幅方向の全長に給紙方向と直交する基準線Ｚを描いたものを使用する。
【００３３】
第１，第２のラインイメージセンサ１，２による読取りの領域Ａ，Ｂが図示のような関係であるとき、まず第１のラインイメージセンサ１が図中の矢印方向に搬送される基準チャートＰの基準線Ｚを読み取って画像データを出力する。なお、図示の例ではスポット的な出力としているが、領域Ａが基準線Ｚと完全に一致すれば全ての画素からの出力となることは無論である。
【００３４】
次いで、第２のラインイメージセンサ２では、その給紙方向に対する傾きによって２点での出力が時間差を持って現れる。このとき、２点の位置は第２のラインイメージセンサ２の中心を通る線分Ｃから等しい距離にあり、２点の位置の間の距離はそれぞれの出力画素の間の画素数をカウントすることで知ることができ、距離ｄとして得られる。また、基準チャートＰは給紙機構によって一定の送り速度で給紙されるので、たとえば第１のラインイメージセンサ１による信号出力があった時刻から第２のラインイメージセンサ２による第１番目の信号出力があった時刻までの時間を計測することで、図中の距離ｓ1が得られる。同様にして、第２番目の信号出力があったときにも距離ｓ2を計算することができる。
【００３５】
これらのｄ，ｓ1，ｓ2によって、給紙方向と直交姿勢となっている領域Ａに対する領域Ｂの傾きΔθは、微小角度であることからラジアンでΔθ＝（ｓ2−ｓ1）／ｄとして近似できる。したがって、領域Ｂの中央に対応する画素を中心としてこのΔθだけ回す画像変換を行うと、領域Ｂが領域Ａに平行な位置関係となった画像が得られる。
【００３６】
このような回転による画像変換の後には、第１，第２のラインイメージセンサ１，２のそれぞれの出力信号をラインメモリに格納する。そして、領域Ｂは（ｓ1＋ｓ2）／２だけ領域Ａに対してずれているので、これに相当して領域Ｂをオフセットして領域Ａの画像データに重ね合わせる。これにより、第１，第２のラインイメージセンサ１，２のアライメントについての補正が行われる。
【００３７】
図６はシェーディング補正を第１，第２のラインイメージセンサ１，２の出力レベルによって説明するための概略図である。
【００３８】
第１，第２のラインイメージセンサ１，２の読取りの領域Ａ，Ｂが重なり合っている部分は用紙の同じ領域を走査する。このとき、用紙からの光の強さは同一であるが、第１，第２のラインイメージセンサ１，２による感度に応じてそれぞれの出力レベルが一致しなくなる。したがって、第１，第２のラインイメージセンサ１，２のそれぞれで読み取られる画像データの光量についての差が現れ、画像の色の明るさにずれが発生してしまう。
【００３９】
これに対して、たとえば第１のラインイメージセンサ１の出力レベルを基準としておき、第２のラインイメージセンサ２の出力レベルの相対的なずれをこの基準に合わせるシェーディング補正をすれば、出力レベル差のない画像データとして得られる。このシェーディング補正には、たとえば白の無地模様の用紙を基準チャートとして用い、第１，第２のラインイメージセンサ１，２による走査によって図６に示すそれぞれの出力レベルＶ1，Ｖ2の波形が得られる。この出力レベルＶ1，Ｖ2は、各画素による出力信号である。
【００４０】
出力レベルＶ1，Ｖ2が重なり合っている部分は、第１，第２のラインイメージセンサ１，２の重なり領域に一致するもので、この領域に含まれている画素のうちｎ点をサンプリングしてそれぞれの荷重平均Ｖ1-me＝ΣＶ1i／ｎ，Ｖ2-me＝ΣＶ2i／ｎを演算する。
【００４１】
これらのＶ1-meとＶ2-meの値の比は、比較対象とした重なり領域での出力レベルＶ1，Ｖ2の全ての値についての相対的な大きさの比とほぼ同値である。したがって、第１のラインイメージセンサ１の出力レベルＶ1を基準とする場合、この基準に対して第２のラインイメージセンサ２の出力レベルＶ2を正規化するのに（Ｖ1-me／Ｖ2-me）を補正係数として用いることができる。すなわち、重なり合っている領域に含まれる第２のラインイメージセンサ２の全ての画素すなわちＣＣＤの出力レベルについて（Ｖ1-me／Ｖ2-me）を補正係数として乗じれば、基準として設定した第１のラインイメージセンサ１の出力レベルＶ1のピーク値に第２のラインイメージセンサ２の出力レベルＶ2ピーク値を図中の一点鎖線で示すように近似または一致させることができる。なお、第２のラインイメージセンサ２の出力レベルＶ2を基準として第１のラインイメージセンサ１の出力レベルＶ1を補正する要領としてもよい。
【００４２】
このように、読取り領域の重なり合っている部分での複数の画素に基づいて、まず隣り合う光学系の継ぎ目・倍率補正を行い、その後ラインイメージセンサのアライメント補正及び第１，第２のラインイメージセンサ１，２についてのシェーディング補正を行うため、複数の光学系間の特性のばらつきを補正して最良の画像データが得られる。
【００４３】
なお、本実施の形態を応用すれば、２本以上のラインイメージセンサを用いた装置への適用も可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明では、複数のラインイメージセンサを用いる読取り画像装置において、読取り領域を重ね合わせるそれぞれのラインイメージセンサによる出力信号を有効に利用することによって、継ぎ目補正，倍率補正，ラインイメージセンサのアライメント誤差補正及び明るさの補正ができ、信頼度の高い画像読取り装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読取り装置の要部を示す側面縦断面図
【図２】第１，第２のラインイメージセンサと読取り領域の関係を示す概略図
【図３】継ぎ目及び倍率補正を説明するための基準チャートと読取り領域の関係を示す概略図
【図４】倍率補正の要領を画素の出力によって説明する図
【図５】アライメント補正を示す説明図
【図６】シェーディング補正を示すための画素の出力レベルの波形図
【符号の説明】
１  第１のラインイメージセンサ
２  第２のラインイメージセンサ
３  第１のレンズ
４  第２のレンズ
１１  本体
１１ａ  給紙部
１２  光学ユニット
１２ａ〜１２ｄ  ミラー
１３  読取り部
１３ａ  光源
【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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