(57)【要約】【課題】高速画像走査および高速画像処理を行う画像走査装置を提供する。【解決手段】走査装置は、ライン画像センサ２、集束レンズ若しくはレンズアセンブリ３、固定ミラー４、遮光部６内にある回転可能なミラー５、二つの固定ミラー７、８、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９およびケース１０を備える。また、照明サブシステムは、光源１１、集束レンズ若しくはレンズアセンブリ１２、固定ミラー１３、１４、４、回転可能なミラー５および二つの固定ミラー７、８を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のエッジおよび第２のエッジをそれぞれ有する第１の走査領域および第２の走査領域を含む少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るため、
ａ）照明光を発射する少なくとも一つの光源と、
ｂ）第１の方向からの照明光を第２の方向へ反射する少なくとも一つの回転可能なミラーと、
ｃ）各前記回転可能なミラーの両側または近傍に配置され、前記回転可能なミラーを全回転させ、前記回転可能なミラーからの第２の方向の光を第１および第２の固定ミラーで連続して反射させる第１の平面状または曲面状の固定ミラーおよび第２の平面状または曲面状の固定ミラーと、
ｄ）第２の方向からの光は、前記第１および第２の固定ミラーにより第３の方向へ反射し、前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームの任意の第１および第２の走査領域上にある前記対象物の部分画像を走査し、同じ固定ミラーにより、第４の方向からの前記対象物の画像光を受け、該画像光を第５の方向へ反射し、第５の方向からの前記画像光を同じ前記回転ミラーで第６の方向へ反射し、
ｅ）第６の方向からの前記対象物の前記走査部分画像を受信し、前記対象物の受信された走査部分画像に対応した電気信号を出力する少なくとも一つの画像センサと、
ｆ）少なくとも一つの画像センサからの電気信号を受信し、該電気信号をデジタルフォーマットで記録する画像処理システムとを備えたスキャナであって、
第１の方向と第６の方向とが第１の角度（１８０°−β）を定義し、第２の方向と第５の方向とが第２の角度（１８０°＋β）を定義し、第３の方向と第４の方向とが第３の角度（１８０°−β−α）を定義し、βが−２０°〜２０°の範囲の値を有するよう、前記光源、前記回転可能なミラー、該回転可能なミラーの両側にある二つの前記固定ミラーおよび前記画像センサが配置され、
少なくとも一つの前記回転可能なミラーが回転することにより光の第３の方向を変え、この光が、第１の走査方向Ａに沿って、前記第１の走査領域の前記第１のエッジから前記第２のエッジへ前記対象物の部分画像を順次走査し、第２の走査方向Ｂに沿って、前記第２の走査領域の前記第１のエッジから前記第２のエッジへ少なくとも一つの前記回転可能なミラーが全回転して順次走査し、
第２方向と第３方向との間の光路上にある前記固定ミラーは平面状ミラーであるとき、α＝０、第２方向と第３方向との間の光路上にある前記固定ミラーが曲面状ミラーであるとき、−１０°≦α≦１０°で走査中に変化することを特徴とするスキャナ。
【請求項２】
前記回転可能なミラーと前記画像センサとの間にある光路上に配置されている少なくとも一つの集束レンズまたはレンズアセンブリをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスキャナ。
【請求項３】
前記光源から十分に狭い帯の光ビームへ照明光を集中する手段をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のスキャナ。
【請求項４】
入射角が反射角に等しいという原理により、前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面および底面で反射される照明光の強力な直接反射光の光路上に配置され、前記強力な直接反射光が前記画像センサへ入ることをブロックするブロッカーをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のスキャナ。
【請求項５】
前記回転可能なミラーを回転させる回転手段をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のスキャナ。
【請求項６】
前記回転可能なミラーは、少なくとも一つの反射面を有する平面状のミラーまたは多角形状のミラーを含むことを特徴とする請求項２に記載のスキャナ。
【請求項７】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、
少なくとも一つの層が剛性または半剛性である少なくとも部分的に透明な単一または複合の材料層からなるプレートを備えることを特徴とする請求項２に記載のスキャナ。
【請求項８】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、表面の片側または両側が反射防止膜でコーティングされていることを特徴とする請求項７に記載のスキャナ。
【請求項９】
画像走査サブシステムとして複写機またはＭＦＰ（multiple function peripheral）に組み込まれることを特徴とする請求項２に記載のスキャナ。
【請求項１０】
ｋ個の画像ヘッド（ｋ＞１）は、少なくとも一つのビームスプリッタにより同じ画像光の画像光路をｋ個の画像ヘッドへ導くｋ個の光路へ分岐することにより、走査を行うとき、前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上の全く同じ位置で画像光を受けるために使用され、
ａ）前記画像ヘッドは、それぞれ集束レンズまたはレンズアセンブリおよびライン画像センサを備え、
ｂ）前記画像ヘッドは、それぞれスキャナの少なくとも部分的に透明なプラットフォームの表面上の一部を含む最良合焦範囲を有し（以下、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面の一部は「画像ヘッドの焦点領域」といい、ｉ番目の画像ヘッドの焦点領域は「ｉ番目の焦点領域」といい、１≦ｉ≦ｋである）、
ｃ）前記スキャナの前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面の全体領域は、ｋ個の焦点領域によりカバーされて分割されることを特徴とする請求項２に記載のスキャナ。
【請求項１１】
複数の前記画像ヘッドにより得られる複数の画像が一つの画像に重ねられ、重ねられた前記画像における、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上の任意のポイントｐにおける光強度に対応する信号強度の値v(p)は、v(p)=f(v1(p),v2(p),・・・,vk(p))で計算され、ｉ=１，２，・・・，ｋに対するvi(p)は、ポイントｐにおけるｉ番目の画像ヘッドからの光強度に対応する信号強度の値であり、ｐがvi(p)に対応するｉ番目の焦点範囲中にあるとき、ｆは、vi(p)の値かそれに近い値により主に決定される滑らかな関数であることを特徴とする請求項１０に記載のスキャナ。
【請求項１２】
前記関数ｆは、v(p)=v1(p)*θ1(p)+v2(p)*θ2(p)+・・・+vk(p)*θk(p)の形をとり、θi(p)はｐの滑らかな関数であり、0≦θi(p)≦1、
ｐがvi(p)、ｉ＝１，２，・・・，ｋ、およびθ1(p)+θ2(p)+・・・+θk(p)=１に対応するｉ番目の焦点領域にあるとき、θi(p)は１に近いことを特徴とする請求項１１に記載のスキャナ。
【請求項１３】
ｋ＝２のとき、関数ｆは、v(p)=v1(p)*(1-θ1(p))+v2(p)*θ(p)の形をとり、θ(p)はｐの滑らかな関数であり、０≦θ(p)≦１、
ｐがv1(p)に対応する第１の焦点領域にあるとき、θ(p)は０または０に近く、
ｐがv2(p)に対応する第２の焦点領域にあるとき、θ(p)は１または１に近いことを特徴とする請求項１１に記載のスキャナ。
【請求項１４】
前記回転可能なミラーの遮光フードは、画像光および照明光を所定範囲の角度でフードから出入りさせる空隙だけを残して前記回転可能なミラーをカバーすることを特徴とする請求項１に記載のスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像走査装置に関し、特に高速画像走査および高速画像処理を行う、少なくとも一つの画像センサおよび少なくとも一つの回転可能なミラーを備える画像走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙文書を電子画像へ変換するには、二種類の画像走査装置が一般に使用されていた。そのうちの一つは、平面型の透明ガラスやプラスチック製のウィンドウ上に置かれた文書を走査するフラットベッドスキャナである。もう一つの種類は、スキャナの細長いスロットから一頁毎に文書のページを供給して走査を行うシートフィードスキャナである。そして、このシートフィードスキャナの画像走査を行う速度は、一般にフラットベッドスキャナよりも遥かに速かった。フラットベッドスキャナにとって、走査速度の最大の制限要素は、スキャナの走査ヘッドの機械的動作速度であった。高速で前後に動いたりスタートおよびストップを繰り返したりする走査ヘッドの動作は、振動を発生させてフラットベッドスキャナの画像品質を低下させた。また、走査ヘッドの替わりに、回転可能なミラーをフラットベッドスキャナの走査機構として使用するものもあった。
【０００３】
大きな走査面積を維持しながらフラットベッドスキャナの垂直寸法を減らしてスキャナの形状を薄くすることは、フラットベッドスキャナの量産にとって非常に重要であった。この問題の解決法の一つとしては、走査領域の異なる領域をそれぞれ走査する複数の回転可能なミラーを使用することにより、スキャナを薄く設計する方法があった。例えば、この方法は、特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、使用する回転可能なミラーは少ない数を使用することが好ましく、簡便なメカニズム構造および安価なフラットベッドスキャナを得るためには、回転可能なミラーの数は一つであることが好ましかった。
そのため、少ない数（好ましくは一つ）の回転可能なミラーを使用するフラットベッドスキャナが望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第１０／９６０７９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得る、第１のエッジおよび第２のエッジをそれぞれ有する第１の走査領域および第２の走査領域を含むスキャナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、第１のエッジおよび第２のエッジをそれぞれ有する第１の走査領域および第２の走査領域を含む少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得るため、
ａ）照明光を発射する少なくとも一つの光源と、
ｂ）第１の方向からの照明光を第２の方向へ反射する少なくとも一つの回転可能なミラーと、
ｃ）各回転可能なミラーの両側や近くに配置され、回転可能なミラーを全回転させることにより、回転可能なミラーからの第２の方向の光を第１および第２の固定ミラーで連続して反射する第１の平面状または曲面状の固定ミラーおよび第２の平面状または曲面状の固定ミラーと、
ｄ）第２の方向からの光は、第１および第２の固定ミラーにより第３の方向へ反射され、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの任意の第１および第２の走査領域上にある対象物の部分画像を走査し、
同じ固定ミラーにより、第４の方向からの対象物の画像光を受け、画像光を第５の方向へ反射し、第５の方向からの画像光を同じ回転ミラーで第６の方向へ反射し、
ｅ）第６の方向からの対象物の走査部分画像を受信し、対象物の受信された走査部分画像に対応した電気信号を出力する少なくとも一つの画像センサと、
ｆ）少なくとも一つの画像センサからの電気信号を受信し、電気信号をデジタルフォーマットで記録する画像処理システムとを備えたスキャナであって
第１の方向と第６の方向とが第１の角度を定義し（１８０°−β）、第２の方向と第５の方向とが第２の角度を定義し（１８０°＋β）、第３の方向と第４の方向とが第３の角度を定義し（１８０°−β−α）、βが−２０°〜２０°の範囲の値を有するよう、光源、回転可能なミラー、回転可能なミラーの両側にある二つの固定ミラーおよび画像センサが配置されている。
少なくとも一つの回転可能なミラーが回転することにより光の第３の方向を変え、この光が、第１の走査方向Ａに沿って、第１の走査領域の第１のエッジから第２のエッジへ対象物の部分画像を順次走査し、第２の走査方向Ｂに沿って、第２の走査領域の第１のエッジから第２のエッジへ少なくとも一つの回転可能なミラーが全回転して順次走査し、
第２方向と第３方向との間の光路上にある固定ミラーは平面状ミラーであるとき、α＝０、
第２方向と第３方向との間の光路上にある固定ミラーが曲面状ミラーであるとき、−１０°≦α≦１０°で、走査中に変化することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のスキャナであって、回転可能なミラーと画像センサとの間にある光路上に配置されている少なくとも一つの集束レンズまたはレンズアセンブリをさらに備えることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載のスキャナであって、光源から十分に狭い帯の光ビームへ照明光を集中する手段をさらに含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２に記載のスキャナであって、入射角が反射角に等しいという原理により、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面および底面で反射される照明光の強力な直接反射光の光路上に配置され、強力な直接反射光が画像センサへ入ることをブロックするブロッカーをさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２に記載のスキャナであって、回転可能なミラーを回転させる回転手段をさらに含むことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項２に記載のスキャナであって、回転可能なミラーは、少なくとも一つの反射面を有する平面状のミラーまたは多角形状のミラーを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項２に記載のスキャナであって、少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、
少なくとも一つの層が剛性または半剛性である少なくとも部分的に透明な単一または複合の材料層からなるプレートを備えることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７に記載のスキャナであって、少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、表面の片側または両側が反射防止膜でコーティングされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項９の発明は、請求項２に記載のスキャナであって、画像走査サブシステムとして複写機またはＭＦＰ（multiple function peripheral）に組み込まれることを特徴とする。
【００１３】
請求項１０の発明は、請求項２に記載の発明であって、ｋ個の画像ヘッド（ｋ＞１）は、少なくとも一つのビームスプリッタにより同じ画像光の画像光路をｋ個の画像ヘッドへ導くｋ個の光路へ分岐することにより、走査を行う際に同時に、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上の全く同じ位置で画像光を受けるために使用され、
ａ）画像ヘッドは、それぞれ集束レンズまたはレンズアセンブリおよびライン画像センサを備え、
ｂ）画像ヘッドは、それぞれスキャナの少なくとも部分的に透明なプラットフォームの表面上の一部を含む最良合焦範囲を有し（以下、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面の一部は「画像ヘッドの焦点領域」といい、ｉ番目の画像ヘッドの焦点領域はｉ番目の焦点領域といい、１≦ｉ≦ｋである）、
ｃ）スキャナの少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面の全体領域は、ｋ個の焦点領域によりカバーされて分割されることを特徴とする。
【００１４】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載のスキャナであって、複数の画像ヘッドにより得られる複数の画像が一つの画像に重ねられ、重ねられた画像における、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上の任意のポイントｐにおける光強度に対応する信号強度の値v(p)は、v(p)=f(v1(p),v2(p),・・・,vk(p))で計算され、i=1,2,・・・,kに対するvi(p)は、ポイントｐにおけるi番目の画像ヘッドからの光強度に対応する信号強度の値であり、ｐがvi(p)に対応するｉ番目の焦点範囲中にあるとき、ｆは、vi(p)の値かそれに近い値により主に決定される滑らかな関数であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載のスキャナであって、関数ｆは、v(p)=v1(p)*θ1(p)+v2(p)*θ2(p)+・・・+vk(p)*θk(p)の形をとり、θi(p)はｐの滑らかな関数であり、0≦θi (p)≦1、
ｐがvi(p)、i=1, 2,・・・, k, およびθ1(p)+ θ2(p)+・・・+θk(p)=1に対応するi番目の焦点領域にあるとき、θi (p)は１に近いことを特徴とする。
【００１６】
請求項１３の発明は、請求項１１に記載のスキャナであって、k=2のとき、関数ｆは、v(p)=v1(p)*(1-θ1(p))+v2(p)*θ(p)の形をとり、θ(p)はｐの滑らかな関数であり、0≦θ(p) ≦1、
ｐがv1(p)に対応する第１の焦点領域にあるとき、θ(p)は０または０に近く、
ｐがv2(p)に対応する第２の焦点領域にあるとき、θ(p)は１または１に近いことを特徴とする。
請求項１４の発明は、請求項１に記載のスキャナであって、回転可能なミラーの遮光フードは、画像光および照明光を所定範囲の角度でフードから出入りさせる空隙だけを残して回転可能なミラーをカバーすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上述したことから分かるように、本発明の第１のエッジおよび第２のエッジをそれぞれ有する第１の走査領域および第２の走査領域を含むスキャナは、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上に置かれた対象物の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態で述べる「スキャナ」には、フラットベッド画像スキャナ、複写機の走査機構およびオール・イン・ワン機器（スキャナ−プリンタ−コピー−ファックスなど）が含まれる。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による斜視図である。走査装置１は、ライン画像センサ２、集束レンズ若しくはレンズアセンブリ３、固定ミラー４、遮光部６内にある回転可能なミラー５（図示せず）、二つの固定ミラー７、８、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９およびケース１０を備える。
【００２０】
図２は、図１の走査装置を示す側面断面図である。図２は、本発明の一実施形態による照明サブシステムを示し、この照明サブシステムは、光源１１、集束レンズ若しくはレンズアセンブリ１２、固定ミラー１３、１４、４、回転可能なミラー５および二つの固定ミラー７、８を含む。また、図２には、ライン画像センサ２と、集束レンズまたはレンズアセンブリ３とが示されている。
【００２１】
図２に示すように、レンズ１２はシリンドリカルレンズまたはレンズアセンブリであり、レンズ３は結像レンズまたはレンズアセンブリである。
【００２２】
操作するときには、光源１１から放射された照明光が、レンズまたはレンズアセンブリ１２を透過して固定ミラー１３、１４、４により第１の方向で回転可能なミラー５へ反射される。ミラー５は、画像走査を行うときに、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９およびライン画像センサ２にほぼ平行な軸に沿って回転する。ある角度範囲において、第１の方向からの照明光は、回転可能なミラー５で反射されて第２の方向でミラー７、８の表面を走査する。ミラー７またはミラー８で反射された照明光は、第３の方向で部分的に透明なプラットフォーム９の上面７６上に置かれた対象物に到達する。
【００２３】
そして、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９の上面７６上に置かれた対象物により反射された画像光は、第４の方向で固定ミラー７または固定ミラー８に到達する。画像光は、固定ミラー７または固定ミラー８で反射され、第５の方向で回転可能なミラー５に到達した後に第６の方向で固定ミラー４に到達し、ミラー４で反射された後に集束レンズまたはレンズアセンブリ３を通って最終的にライン画像センサ２へ到達する。遮光部６は、画像走査操作を行うときに、プラットフォーム９から漏れた回転可能なミラー５の光がユーザの目に直接当たることを防ぐ。
【００２４】
狭帯状領域の画像光（以下、「画像帯領域」という。）は、走査を行うときに、常にプラットフォーム９上に位置する。また、この画像帯領域はミラー５の回転軸にほぼ平行である。照明光は、狭帯状で領域を照明（以下、「照明帯領域」という。）し、走査を行うときに、常にプラットフォーム９上に位置する。そして、ミラー５の回転に伴い、画像帯領域および照明帯領域の両方は、プラットフォーム９上でミラー５の回転軸に垂直な方向へ移動する。
【００２５】
図２に示すように、走査装置は二つの走査領域を有する。回転可能なミラー５の左側は第１の走査領域であり、回転可能なミラー５の右側は第２の走査領域である。第１の走査領域は第１のエッジおよび第２のエッジを有し、第２の走査領域は第１のエッジおよび第２のエッジを有する。第１の走査領域の第２のエッジと、第２の走査領域の第１のエッジとは僅かに重畳する。走査領域の重畳部分は、走査領域全体のほぼ中央部分で回転可能なミラー５の上方に位置する。本実施形態は、固定ミラー７、８を使用して、回転可能なミラー一つで第１の走査領域および第２の走査領域の両方を走査することができる。
【００２６】
図１および図２は、単に本発明の一実施形態を示したものであり、本発明の主旨を脱しない範囲内で変更を行ってもよい。例えば、他の実施形態では、光源１１を画像センサ２の下方に配置してもよい。さらに他の実施形態では、光源１１および画像センサ２をスキャナの中心部から離して水平な状態に配置し、ミラー７、８を光源１１および画像センサ２の位置よりも下方に配置してもよい。これにより、ミラー７、８と少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９との間の垂直距離を大きくすることができる。他の実施形態では、光源１１を回転可能なミラー５の一方へ水平に配置し、ライン画像センサ２を回転可能なミラー５のもう一方へ水平に配置してもよい。図１および図２は、様々な種類の実施形態の一つを単に示したものである。
【００２７】
固定ミラー７、８は、平面状反射面または曲線状反射面を有してもよい。走査面積が同じサイズである場合、曲面状ミラー７、８を有する走査装置は、平面状のミラー７、８を有する走査装置よりも小さい垂直面を有することができる。
ミラー１３、１４を使用して照明光路の位置合わせを行うため、それは画像光路に非常に近くなる。本発明の他の実施形態では、光源、少なくとも一つのライン画像センサおよびミラーを様々な物理的配置で配置して画像光路と照明光路とを近づけてもよい。このように配置することにより、画像光と照明光とは反対またはほぼ反対の方向となる。
【００２８】
図２は、照明光路のセグメント１４−４と画像光路のセグメント４−３−２との間に形成される角度を示す。照明光路および画像光路は、同じミラー４、５、７、８のセットを使用するため、二つの光路の間の上述角度は、光路の他のセグメントにも存在する。
図２に示すように、セグメント４−５の照明光路は第１の方向であり、セグメント５−４の画像光路は第６の方向である。図６（１）に示すように、第１の方向と第６の方向とで形成される角度は（１８０°−β）であり、βは、走査を行うときに一定値を有して−２０°〜２０°の範囲にある。光路５−７または光路５−８のセグメントにある照明光路は第２の方向であり、光路７−５または光路８−５のセグメントの画像光路は第５の方向である。図６（２）に示すように、第２の方向と第５の方向とで形成される角度は（１８０°＋β）である。ミラー７またはミラー８から対象物までの照明光路は第３の方向であり、対象物からミラー７またはミラー８までの画像光路は第４の方向である。ミラー７、８は平面状のミラーであり、第３の方向と第４の方向とで形成される角度は（１８０°−β）である。ミラー７が曲面状ミラーである場合、照明光路および画像光路は、ミラー７の表面の異なる位置に照射され、第３の方向と第４の方向とで形成される角度は（１８０°−β＋α）であり、−１０°≦α≦＋１０°、αは走査を行うときに変化することができる。
【００２９】
図７に示すように、照明光は、第２の方向で照明光路７１を通ってミラー７で反射されて光路７３に沿う第３の方向で、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９の位置７７へ到達する。照明光は、位置７７へ集中される狭帯領域（照明帯領域）を照明する。狭帯領域、画像帯領域の幅を有する照明帯領域は、プラットフォーム９上の位置７８へ集中されて照明される。そして、画像帯領域上の対象物は、照明光の一部を反射させる。この反射された光は、対象物のイメージを示す（以下、「画像光」という）。この画像光は、第４の方向で画像光路７４に沿って通り、固定ミラー７により第５の方向で画像光路７２に沿って反射される。そして、この画像光は最終的に画像センサ２へ到達する。図７は、プラットフォーム９の異なる箇所に位置する照明帯領域および画像帯領域の位置７７、７８を示す拡大模式図である。
【００３０】
図８は、照明光ビーム７１の狭帯を放射する光源アセンブリを示す。図８に示すように、フレーム８４は光源アセンブリの様々な要素を備える。光源１１から放射された光は、反射フード８５により集中されて指向性光帯が形成される。この指向性光帯は、開口８１によってレンズ８３、８２を透過し、走査する対象物を照射するための十分に狭い帯の光ビーム７１に形成される。
【００３１】
図９は、装置の光路を示す模式図である。図９は、これら光路が屈折されていない場合、つまりミラーが使用されずに光路が全部伸びている状態を示す。図９に示すように、全ての光路が同じミラーのセットを通っているため、様々な光路の位置および角度の関係の説明は、図１および図２に示すようにミラーが使用されるときの様々な光路の位置および角度の関係を表す。図９に示すように、照明光が光源１１から放射され、レンズまたはレンズアセンブリ１２を透過して照明光路７１に沿って、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの表面９２の位置９４に到達する。９２は、プラットフォーム９の上面７６または少なくとも部分的に透明なプラットフォームの底面７５でもよい。どちらの場合でも、説明は同じである。
【００３２】
表面９２上の位置９３からの画像光路は、画像光路７２に沿って、集束レンズまたはレンズアセンブリ３を透過して画像センサ２へ入る。画像光は、照明光路７１に沿って通る照射光の反射光の一部である。走査を行うときの或る位置において、照射光の方向は、表面９２に対して垂直かほぼ垂直である。図７では、光路の方向は、プラットフォーム９に対して垂直かほぼ垂直である。この位置において、位置９４からの強力な直接反射光は照射光により発生され、入射角が反射角に等しいという原理から光路９１（以下、「強力な直接反射光路」という。）に沿って通り、画像センサ２に入る。このように、強力な直接反射光が画像センサに入ることを防ぐことが好ましい。
【００３３】
集束レンズまたはレンズアセンブリ３の使用により、表面９２上にある位置９３からの画像光だけがライン画像センサ２へ鮮明に焦点が合わさる。そして、画像センサ２の小さな視野角により、強力な直接反射光路９１を通る強力な直接反射光が画像センサ２により受信される光信号を覆う効果を軽減する。
【００３４】
また、表面９２上の位置９４からの強力な直接反射光が画像センサ２へ入ることを防ぐため、強力な直接反射光路９１上に不透明なブロッカー９６を配置してもよい。図２に示すように、このブロッカー９６は、画像光路３−４または画像光路４−５の近い箇所に配置されてもよい。また図９に示すように、本実施形態のブロッカー９６は、二つのホールを有する硬くて不透明なディスクで形成されてもよく、その一方のホールは画像光を画像光路７２へ通すために使用され、その他方のホールは照明光を照明光路７１へ通すために使用されてもよい。また、他の実施形態では、ブロッカー９６を照明光路７１と画像光路７２との間に配置される硬くて不透明なバーに形成してもよい。強力な直接反射光は、照明光が表面９２に対してほぼ垂直であるときに、位置９５でブロッカーに当ててブロックする。なおブロッカー９６は、濃淡の吸収材料でコートしてもよい。他の実施形態において、ブロッカー９６は、他の形状および材料から形成されてもよい。それらの実施形態において、ブロッカー９６は照明光路７１に沿う照明光と、画像光路７２に沿う画像光とを通し、強力な直接反射光路９１に沿って通る強力な直接反射光をブロックする。
また、スキャナ上の少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９の上面または底面からの反射光の強度を低減するため、プラットフォーム９の上面または底面は反射防止膜でコートしてもよい。
【００３５】
走査する対象物の完全な画像の処理および復元を行うソフトウェアを使用するソフトキャリブレーション（software calibration）により、装置中のミラー７、８やその他様々なミラーおよびレンズの曲面製造における欠陥を補償することができる。このソフトキャリブレーションは、装置のハードウェアが製作された後に行ってもよい。実際には、走査される少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面に完全な格子線があるシートを置くことによりソフトキャリブレーションを行い、ソフト処理により、走査されて歪曲された格子線画像を回復して原稿シート上に完全な格子線を形成する。そして、処理が完了した後、後で使用するため、その処理結果をスキャナ或いはスキャナに関連するコンピュータシステムに保存する。
【００３６】
図３は、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９を示す底面図である。１６は、プラットフォーム９のエッジを実質的に取り囲んでいる白領域である。少なくとも一部の白領域１６は、画像処理におけるシェーディング補正の白基準データとしてイメージングシステムに使用される画像である基準の白色を有さなければならない。
マーカーまたは長い連続マークパターン１７の画像は、白領域１６上において影像歪みを無くしたり部分画像結合を行ったりする画像処理システムに使用される。また、シェーディング補正を行うとき、領域の位置を特定するためにマーカーを使用してもよい。
【００３７】
図４は、第１の走査領域および第２の走査領域から得られた二つの部分画像４１、４２を示す。画像処理システムは、マーカーの画像４４か部分画像の白帯の画像４３上にある長い記録パターンにより、これら部分画像を結合する。そして、画像処理が行われた後に、白領域の画像４３およびマーカーの画像４４をトリミングする。
【００３８】
図５は、本発明の一実施形態による画像処理システムの動作を示す流れ図である。図５に示すように、システムの入口５０で部分画像が走査されると、ステップ５１において、先ずシステムが部分画像から画像特徴を抽出する。この特徴には、マーカー像の位置などの情報が含まれる。そして、抽出された特徴により、システムは画像歪みの量、位置および形状を認識することができる他、走査された画像の光強度の不均一性の分布も認識することができる。そして、ステップ５２において、画像処理システムは、部分画像上のシェーディング補正および歪み除去を行う。歪みが除去され、濃淡ムラが補正された部分画像は、ステップ５３において、マーカー画像により結合される。続いて、ステップ５４において、画像全体にシェーディング補正を行って、光強度の均一性を確保する。最後に、ステップ５５において、白領域をマーカー画像に沿って画像のエッジでトリミングを行う。なお、上述の画像処理システムの流れ図には、最終的な処理画像の品質を向上させるため、異なるように配置したりその他多くのステップが含まれてもよい。
【００３９】
図２において、走査する対象物を保持するプラットフォーム９は曲面状であることが好ましいが、使用上の利便性から装置のプラットフォーム９は平面状にしてもよい。その場合、図２に示すように、プラットフォーム９、ミラー７、８、５、４、レンズ３および画像センサ２からなる光システムは、十分な深さを有するように配置され、プラットフォーム９の上面７６の全体領域が上述した光システム中に配置されなければならない。
【００４０】
図１０に示すように、ビームスプリッタ１０５は画像光路４−３上へ任意に配置されてもよい。ビームスプリッタ１０５は、画像からの光エネルギーの一部をミラー１０４へ反射し、ミラー１０４により第２の集束レンズまたはレンズアセンブリ１０３および第２の画像センサ１０２へ反射する。以下、レンズ３および画像センサ２は「画像ヘッド１０１」および「レンズ１０３」といい、画像センサ１０２は「画像ヘッド１０２」という。図１１に示すように、小さな距離誤差を考慮しない場合、曲線１１０、１１１、１１２、１１３、１１４は、画像ヘッド１０１、１０２のセンサに対し全て等しい距離を有する。曲線１１０と曲線１１４との間にある全ての対象物は、画像ヘッド１０１または画像ヘッド１０２により焦点が合わされる。画像ヘッド１０１の最良焦点距離を曲線１１１と仮定する。曲線１１０と曲線１１２との間にある全ての対象物は、画像ヘッド１０１へ十分に焦点が合わされる。言い換えると、画像ヘッド１０１のフィールド深さ内、つまり画像ヘッド１０１の最良合焦範囲内にある。画像ヘッド１０２の最良焦点距離は、曲線１１３にあると仮定する。曲線１１２と曲線１１４との間にある全ての対象物は、画像ヘッド１０２の焦点へ十分に焦点が合わされる。言い換えると、画像センサ１０２のフィールド深さ内、つまり画像ヘッド１０２の最良合焦範囲内にある。
【００４１】
二つの画像ヘッドの二つの最良合焦範囲は、互いに隣接される。少なくとも部分的に透明なプラットフォーム９の上面７６のどのポイントも、画像ヘッド１０１の最良合焦範囲か画像ヘッド１０２の最良合焦範囲内にある。そのため、全体の走査領域の上面７６はカバーされて二つの領域内に分割される。そのうちの一領域は画像ヘッド１０１の最良合焦範囲（以下、「画像ヘッド１０１の焦点領域」という。）内に位置し、もう一方の領域は画像ヘッド１０２の最良合焦範囲（以下、「画像ヘッド１０２の焦点領域」という。）内に位置する。
【００４２】
画像ヘッド１０１、１０２により受信された二つの画像は、一つの画像に合成されなければならない。これら二つの画像の合成において、走査が画像ヘッド１０１の焦点領域内にある場合、画像ヘッド１０１により受信された画像が合成画像を決定する。また、走査が画像ヘッド１０２の焦点領域内にある場合、画像ヘッド１０２により受信された画像が合成画像を決定する。
【００４３】
ｖ１（ｐ）は、プラットフォーム９上にある対象物の特定ポイントｐの画像ヘッド１０１で受信される光強度に対応する電気信号強度の数値であり、ｖ２（ｐ）は、プラットフォーム９上にある対象物の同じポイントｐの画像ヘッド１０２で受信される光強度に対応する電気信号強度の数値である。また、ポイントｐで合成画像の信号値ｖ（ｐ）を計算する数式は、ｖ（ｐ）＝ｆ（ｖ１（ｐ）、ｖ２（ｐ））であり、ｆは２変数の関数である。ｐが画像ヘッド１０１の焦点領域にあるとき、値ｖ１（ｐ）はｖ（ｐ）の値を決定し、ｐが画像ヘッド１０２の領域にあるとき、値ｖ２（ｐ）はｖ（ｐ）の値を決定する。ここで「決定」するとは、ｖ（ｐ）の値が、ｖ１（ｐ）またはｖ２（ｐ）の値に近いか等しいもので主に決定されるという意味である。ｆの実施形態は次の通りである。v(p)=v1(p)*(1−θ(p))+v2(p)*θ(p)、θ(p)はｐの関数であり、0≦θ(p) ≦1となる。ｐが画像ヘッド１０１の焦点領域にあるとき、θ(p)は０に近いか等しい。そして、ｐが画像ヘッド１０２の焦点領域にあるとき、θ(p)は１に近いか等しい。
二つの画像ヘッドを使用して得られた二つの画像を合成する方法は、装置全体の深さを効果的に二倍にすることができる。
【００４４】
他の実施形態において、二つの画像ヘッドは、回転可能なミラーの両側へ水平に配置されてもよい。
また他の実施形態においては、二つの画像ヘッドの両方は、回転可能なミラーの一方の側へ水平に配置され、光源は、回転可能なミラーの他方の側へ水平に配置されてもよい。
【００４５】
一般に、k≧1において、ｋ個の画像ヘッドを使用して同じ走査領域の画像をキャプチャし、これら画像ヘッドが上述したように画像ヘッド１０１、１０２と同様に配置されている場合、これら画像ヘッドにより得られる画像は以下のように合成される。
プラットフォーム９上の対象物の特定ポイントｐの画像ヘッドｉが受信する光強度に対応した電気信号の強度数値をｖｉ（ｐ）、ｉ＝１、２、・・・、ｋとする。また、数式により、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面上のどのポイントｐにおいても合成画像の信号値ｖ（ｐ）を計算する。v(p)=f(v1(p), v2(p),・・・, vk(p))、fはｋ変数の関数である。また、ｐが画像ヘッドｉの焦点領域にあるとき、値ｖｉ（ｐ）がｖ（ｐ）の値を決定する。ここで、「決定する」とはｖ（ｐ）の値がｖｉ（ｐ）に近いか等しい値により主に決定されることを意味する。ｆの実施形態は次の通りである。v(p)=v1(p)*θ1(p)+v2(p)*θ2(p)+・・・+vk(p)*θk(p)、θi(p)はpの関数、0≦θi (p) ≦1、ｐが画像ヘッドｉの焦点領域にあるとき、θi (p)は１に近く、i=1,2,・・・,kおよびθ1 (p)+θ2 (p)+・・・+θk(p)=1である。
【００４６】
それぞれが最良合焦範囲を有するｋ個の画像ヘッドを使用し、これら最良合焦範囲が互いに隣接するように配置される。そして、これら合成されたｋ個の画像ヘッドの最良合焦範囲の深さは、全ての画像ヘッドのフィールド深さを合計した深さにほぼ等しい。
これにより、第１の走査領域および第２の走査領域からの合成画像を完全な画像へ合成することができる。
【００４７】
画像処理システムは、走査装置中へ物理的にファームウェアとして適用してもよいし、走査装置の外部にある分離されたコンピュータシステムに配置して実行されるソフトウェアシステムとして完全または部分的に適用してもよい。
図１２は、回転可能なミラー５の不透明フード６を示す模式図である。フード６は、追加の不透明部分１２１、１２２で延伸してスキャナの散乱光の量を低減させてもよい。遮光部６および不透明部分１２１、１２２は、散乱光の量をさらに減らすために光吸収性物質で覆ってもよい。
【００４８】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態によるスキャナの回転可能なミラーを示す斜視図である。
【図２】図１の側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による複数のマーカーを有する白領域を含む少なくとも部分的に透明なプラットフォームを示す底面図である。
【図４】本発明の一実施形態による一般のマーカーの画像を利用して二つの部分画像を組み合わせた状態を示す底面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるスキャナの画像処理を示す流れ図である。
【図６】（１）光路の第１の方向と第６の方向との間の角度を示す模式図である。（２）光路の第２の方向と第５の方向との間の角度を示す模式図である。（３）光路の第３の方向と第４の方向との間の角度を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態による固定ミラー７の曲線状反射面に沿った照明光路７１−７３と画像光路７４−７２との間の位置および角度を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態による光源アセンブリを示す模式図である。
【図９】照明光路７１、強力な直接反射光路９１および画像光路７２の間の角度と、図２に示すように、強力な直接反射光路９１が光画像センサ２へ直接入らないようにするブロッカー９６とを示す模式図である。
【図１０】ビームスプリッタ１０５および半反射かつ半透明の上面１０６を使用し、同じ画像をキャプチャする異なる最良合焦範囲を有する二つの画像ヘッド１０１、１０２を示す模式図である。
【図１１】各画像ヘッドの様々な最良合焦範囲と、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの上面７６との関係を示す模式図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、回転可能なミラーのフード構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  走査装置、２  ライン画像センサ、３、１２、１０３  レンズアセンブリ、４、７、８、１３、１４  固定ミラー、５  回転可能なミラー、６  遮光部、９  プラットフォーム、１０  ケース、１１  光源、１６  白領域、１７  長い連続マークパターン、４１、４２  部分画像、４３、４４  画像、５０  入口、７１  照明光路、７２、７４  画像光路、７３、９１  光路、７５  底面、７６  上面、７７、７８、９３、９４、９５  位置、８１  開口、８２、８３  レンズ、８４  フレーム、８５  反射フード、９２  表面、９６  不透明なブロッカー、１０１  画像ヘッド、１０２  第２の画像センサ、１０３  レンズアセンブリ、１０４  ミラー、１０５  ビームスプリッタ、１０６  半反射かつ半透明の表面、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４  曲線、１２１、１２２  不透明部分
【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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