(57)【要約】【課題】  コンパクトでありながら高付加価値な画像情報を読取可能にする画像読取装置の提供。【解決手段】  同一領域を異なる方向から読み取り、読み取った同一領域の画像間で演算した結果としての画像情報を出力させることが可能な処理演算部を有する画像読取装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元ラインセンサの配列を主走査方向、それと垂直でメカニカルに走査する方向を副走査方向とし、画像領域全域を少なくとも一つの読取モジュールを使用し、主走査方向に分割して読み取る画像読取装置において、主走査方向の同一領域について、略等しい倍率で異なる方向から重複して読み取ることが可能な構成を有し、同一領域における異なる方向からの画像データを処理することで、同一領域における所望の最終画像を形成することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像読取装置において、主走査方向の同一領域については、ラインセンサの有効画素領域の少なくとも２割以上を使用することを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像読取装置において、一つの読取モジュールを主走査方向に相対移動可能な構成を有し、第一の副走査と、主走査方向に移動後の第二の副走査により、シリアルに同一領域の読み取りを行うことを特徴とする画像読取装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像読取装置において、略同一倍率で調整された第一の読取モジュールと第二の読取モジュールよりなり、２つの読取モジュールの副走査により、同時に同一領域の読み取りを行うことを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像読取装置において、第一の読取モジュールと第二の読取モジュールとの光軸間の距離は、ふたつの一次元ラインセンサの中心画素間距離よりも小さいことを特徴とする画像読取装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像読取装置において、一つの読取モジュールは、主走査方向に相対移動可能な構成を有し、３方向以上の方向からシリアルに同一領域の読み取りを行うことを特徴とする画像読取装置。
【請求項７】
請求項１に記載の画像読取装置において、所望の最終画像とは、イメージセンサーの画素ピッチＰに対して、相対的に略Ｐ／２ずれている状態で読み取られた２つの画像から得られる画像であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像読取装置において、所望の最終画像とは、異なる周波数領域で読み取った２つの画像から得られる画像であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項９】
請求項１に記載の画像読取装置において、所望の最終画像とは、立体物から得られた視差情報を付与された画像であることを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は読取対象物を照明して、その情報を一次元ラインセンサによる主走査とメカニカルな副走査とにより読み取る画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型化を目指す低コストの画像読取装置では、照明系と結像系と一次元ラインセンサとを含む読取モジュールの大きさを小型化し、装置全体の大きさをコンパクトにするために、結像系の画角を広く設計する努力がなされてきた。その結果として、光学エレメントの複雑化や製造難易度アップによるコストアップの問題、画角の広い原稿の端部の出力低下の補正に伴う画質劣化という問題があった。
【０００３】
また、最近では読取対象として、従来の反射原稿のみならず、フィルム原稿がそのまま読み取れるよう、更なる解像力の向上が図られているばかりか、赤外画像を併用してごみ傷を除去する技術が搭載されているものもある。しかし、可視画像と赤外画像とを面順次で処理するために、スピードが非常にかかるという問題があった。
【０００４】
また、画像信号処理により、視差の画像情報から、三次元表示可能な立体視ディスプレーも様々に提案、商品化されているが、簡易的な画像生成方法がなかった。
【０００５】
その一方で、近年のメモリーのコストダウンや演算処理回路の高速化は目覚しい。それに伴い、特許文献１などで開示されている主走査分割読取方式でのばらばらに読み込んだ画像から、繋がり部分の画素を特定し、重複部分を廃棄して、継ぎ目の目立たない一枚の画像に修復する技術が容易に実現できるような環境が十分に整いつつある。
【特許文献１】特開昭５９−９９８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
読取モジュールのコンパクト化の実現と付加価値の高い信号の容易な形成を可能とする画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
コンパクトであることを達成するための手段として、読取方式としては、読取対象を主走査方向に分割して読み込む方式を採用する。
【０００８】
その際、通常の画像読取においては、従来開示されてきたつなぎ処理を搭載した全画面の読取モードにより対応する。
【０００９】
本発明の特徴として、付加価値の高い画像データを生成するための手段として、画像の同一領域について、複数の方向から同じ倍率で読み取りを行うモードを有する。
【００１０】
この同一領域の画像読取情報を演算し、同一領域の画像情報の総合信号を付加価値のある所望の最終画像信号として読取装置から出力するための画像処理回路を有する。
【００１１】
すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。
【００１２】
（１）一次元ラインセンサの配列を主走査方向、それと垂直でメカニカルに走査する方向を副走査方向とし、画像領域全域を少なくとも一つの読取モジュールを使用し、主走査方向に分割して読み取る画像読取装置において、主走査方向の同一領域について、略等しい倍率で異なる方向から重複して読み取ることが可能な構成を有し、同一領域における異なる方向からの画像データを処理することで、同一領域における所望の最終画像を形成することを特徴とする画像読取装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果は、同一領域を同じ倍率で複数の方向から読み取ることにより、コンパクトでありながら、商品形態や読取対象に応じた付加価値の高い信号を得ることが可能となるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
一次元ラインセンサの配列を主走査方向、それと垂直でメカニカルに走査する方向を副走査方向とし、画像領域全域を少なくとも一つの読取モジュールを使用し、主走査方向に分割して読み取る。この場合、一つの読取モジュールには、結像光学系が含まれていることが必要であり、通常はその結像形態は、縮小光学系である。読取モジュールには、それ以外に、一次元ラインセンサ、照明系、折り返しミラーなどの構成要素の一部、もしくは全部を含むものである。読取モジュールは、主走査方向の同一領域について、略等しい倍率で異なる方向から重複して読み取ることが可能な構成を有していれば、分割読みをするための光源やミラーは共通固定であっても、読取モジュールと一体となって移動するのでも良い。略等しい倍率というのは、同じ読取モジュールの光学系を使用した場合は、同一の倍率となるのはいうまでもなく、個別のモジュールを使用する際には、同じ仕様で製造された結像光学系であることを意味すると考えてよく、製造ばらつきでばらついた倍率分を電気的に補正可能なレベルで許容した場合などに適用するための表現である。
【００１５】
同一領域における異なる方向からの画像データとは、同じ位置を、異なる入射角度で読み取って生成された画像データのことである。従来の繋ぎ処理用のために読み取る場合であれば、全体の数％程度、多くても１０％前後の画素情報で十分であるが、本発明での同一領域とは、データを繋いだりするためのインデックスとして読み込むのではない。つなぎ処理後に重複部の信号を破棄してしまうのではなく、重複した同一領域を使用して、異なる条件で読み取りを行った画像データから付加価値の高い最終画像を総合的に形成するために特別に設定された読取領域である。それゆえ、この所望の最終出力用データを形成するためには、ラインセンサの有効画素領域の少なくとも２割以上を積極的に使用することにより、その効果がよりいっそう明確になる。そして、標準的な使用例では、装置から出力される有意な信号は、同一領域のデータ信号であり、同一領域から外れた部分の信号は廃棄されて使用されないのが、本発明のモードであり、従来の繋ぎ処理と大きく異なる点である。
【実施例１】
【００１６】
次に、本発明の第１の実施例について説明する。第１の実施例は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、請求項９について具現化した例である。
【００１７】
図１はＣＣＤなどの一次元ラインセンサ３の配列方向である主走査方向について、読取方式と出力画像の説明を行うためのものである。
【００１８】
少なくとも読取モジュール１は原稿を一次元ラインセンサに結像するための結像手段２と、結像された画像を画素ごとの電気信号に変えて出力する一次元ラインセンサ２とから構成され、それ以外の構成要素は、含んでも含まなくとも良い。第一の実施例において、読取モジュール１は主走査方向の画像読み込み領域Ｓ０の一部を読み取れる能力をもち、この一度に読み取れる領域をＳ１とする。
【００１９】
この読取モジュール１を必要に応じて、主走査方向に移動させることにより、画像読取領域Ｓ０全体の読み取りに対応する。ただし、読取対象が小さな場合は、指定もしくは検知された読取対象の最適な読取位置に移動して、一回、もしくは最少回数で読み取りを行うことも可能である画像読取装置を形成する。この系は移動機構のみで、比較的コストの安い部品のみを使用することが可能で、パソコンなどで画像を読み取るイメージスキャナ等に好適な読取系に適用した例である。
【００２０】
図１においては、付加価値として三次元画像を表示するための視差情報付のデータを取得する方法についてのべる。読取対象を照明する光源４により、主走査方向移動領域のほぼ中央付近に設定された重複読取領域Ｓに載置された立体物５が照明される。読取モジュール１は第一の方向から立体物５を縮小系レンズ２によって、一次元ラインセンサＣＣＤ３に結像し、ＣＣＤ３の配列方向とは垂直方向にメカニカルに移動して読取動作をおこなう（第一の副走査）。
【００２１】
次に読取モジュール２は、主走査方向に移動し、ＣＣＤ３の配列方向とは垂直方向にメカニカルに移動して読取動作をおこなうことで、第二の方向から立体物５を読み取る（第二の副走査）。このとき、レンズ２とＣＣＤ３とが、相対的に移動せず、読取モジュール１内で相対的に位置が固定されている場合は、最終画像出力として使用する立体物５の載置された重複読取領域Ｓは、ＣＣＤの有効画素の２割以上の領域に該当することが望ましい。これは２割未満の領域であると、読取対象物のサイズが極端に制限されてしまうからである。さらには読取モジュール１の主走査方向の移動に合せて、レンズ２とＣＣＤ３とを相対的に移動させる機構を採用すれば、重複読取領域Ｓの拡張が技術的に可能になる。立体物５は、ＣＣＤ３の異なる画素に結像されるため、この二つの画像は、主走査方向重複画像処理演算部において視差情報として処理され、使用するディスプレーの信号形式に応じて重複画像処理の演算画像出力として出力される。
【００２２】
なお、この主走査方向重複画像処理演算部は、読取装置内部に持っていてもよいし、外部に持たせてもよいのは、言うまでもない。また、上記の例では、２方向からの情報から両眼視差を与える系を説明したが、読取モジュールの移動量を細かく設定することで、より滑らかで、視認した際に疲労度の軽微な高品位の立体ディスプレー用画像も形成可能である。この場合、推奨される分解能は０．３３度刻みの視差情報が形成できるようなピッチであれば十分であることが様々な研究により知られているため、このピッチに対応して、読取モジュール１を主走査方向に移動させ、３方向以上から画像を読み取ることも可能である。
【００２３】
画像読取装置に対して、この３Ｄ情報という付加価値の位置付けが高いものである場合には、図１に示したように、光源４は読取装置の全面読取領域Ｓ０を照明した方が良い。それは読取モジュール１に付随して主走査方向に移動する場合、立体物５の照明状況に不要な変化が生じ、陰影の情報に不整合が発生してしまうためである。光源の消費電力を何よりも優先する場合には、読取モジュール１自身が一度に読み込める領域Ｓ１を照明する幅に対応した照明系を搭載することも可能である。
【００２４】
図１は、光学系を主走査方向の読み取り方式が理解しやすいように、展開して示したものであるが、画像を２次元的にスキャンするためには図１には記載されていない主走査と読取方向が垂直方向である副走査方向のメカニカルな走査方法が必要である。第一の副走査と第二の副走査の向きは、一度、第一の副走査開始位置に戻ってから同じ方向に行うのでも、そのままの副走査位置から信号を反転させて逆方向に行うのでもよい。
【００２５】
図２、図３は、実際の装置に組み込む際の副走査の方式の代表例を表したものである。
【００２６】
図２は読み取りモジュール１を固定したまま、光源４と一体で移動する第１ミラー７とハの字に対向した２枚のミラーからなる第２ミラー台８とが相対スピード２：１で走査する方法であり、複写機などでは既に広く使用されている。この際、第１ミラー７及び第２ミラー台８の主走査方向の有効領域は、全面読取領域Ｓ０に対応したものであってもよいし、読取モジュール１が一度に読み取れる領域Ｓ１に対応したもので、読取モジュール１の主走査方向の移動機構により、主走査方向に移動する構成でも良い。
【００２７】
図３は、読取モジュール１とともに一体型で副走査するもので、読取モジュールを小型化するために折り返しミラー９が使用されているものであり、イメージスキャナなどでは既に広く使用されている。この場合、折り返しミラー９は、全面読取領域Ｓ０に対応した長さに設定することで読取モジュール１の筐体を貫通させ、副走査方向にのみ読取モジュール１と一体で移動する構成であってもよい。また、読取モジュール１が一度に読み取れる領域Ｓ１に対応したものとして、読取モジュール１で一体で主走査方向に移動する構成でも良い。以上説明したように、縮小光学系を使用した読取モジュール１を主走査方向に移動させ、重複画像読取領域Ｓの読取方向を変えることにより、この領域を視差情報を含んだ信号として複合的に取り出すことが可能である。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例は、請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項７ならびに請求項８について具現化した例である。実施例２は、実施例１では説明し得なかった部分を補完するもので、付加価値情報を特定した請求項６〜８については、実施例１ならびに実施例２のいずれでも対応可能であることはいうまでもない。
【００２９】
図４はＣＣＤなどの一次元ラインセンサ３の配列方向である主走査方向について、読取方式と出力画像の説明を行うためのものである。
【００３０】
少なくとも読取モジュール１は原稿を一次元ラインセンサに結像するための結像手段２と、結像された画像を画素ごとの電気信号に変えて出力する一次元ラインセンサ２とから構成され、それ以外の構成要素は、含んでも含まなくとも良い。
【００３１】
第２の実施例において、読取モジュール１は主走査方向の画像読み込み領域Ｓ０の一部を読み取れる能力をもち、この一度に読み取れる領域をＳ１とする。この読取モジュール１を２つ以上、主走査方向に配列させ、主走査方向の画像読み込み領域Ｓ０全域をカバーし、一回のメカニカルな副走査で、読み取りを行うことも可能である画像読取装置を形成する。この際、複数の光学系は、同一の結像手段２を使用して、ほぼ同じ倍率で光学調整された光学系により画像の読み取りがなされる。焦点距離の製造バラツキなどにともなうズレは、電気的に補正したり、読取モジュール１内での光路長調整で対応可能なため、同じ倍率として取り扱う。この系は、一度の副走査で全画像領域Ｓ０が読み込めることから、画像信号の生産性を重視する複写機や原稿が流し読みされる高速のドキュメントスキャナ等に好適な読取系に適用した例である。
【００３２】
図４においては、付加価値情報として、高解像な画像情報を取得する方法についてのべる。
【００３３】
複数の読取モジュール１の数は最小構成単位の２セットとして説明する。
【００３４】
全面読取領域Ｓ０におかれた原稿は光源４により照明され、読取モジュール１Ａと１Ｂにより、それぞれＳ１領域に該当する部分が読み取られ、重複画像領域Ｓの画像から従来の繋ぎ目処理が施され、片方の重複する画像信号は、廃却されることで、繋ぎ目のない通常画像の読み取りが行われる。重複部分において、最終的な所望の画像の全てを得ることはない。
【００３５】
次に、本発明では、全面読取領域Ｓ０に設定された重複画像読取領域Ｓにおいて読み取った、異なる読取条件での画像を使用して、その画像間演算を行うことで、Ｓ０の領域の画像が所望の最終画像信号として出力されるのである。ここでいう、異なる画像読取条件とは、読み取りに使用される周波数領域であったり、その位相差であったりする。また周波数領域とは、読み取りに使用する光の周波数という場合と、解像力に対応する空間周波数という場合の２つのケースがある。この２つの異なる周波数画像を重複領域Ｓで得るためには、読取モジュール間で周波数を変更するフィルタリング処理を施せばよい。
【００３６】
さらに具体的には通常の読取動作に対して、重複読み取りを行う際にのみ、片側のみに、もしくは両側に異なるフィルター６をかけてやる。この周波数が、光の周波数であれば、赤外カットと可視カットフィルターのようなものであり、空間周波数であれば、ローパスフィルターなどである。フィルター６は、読取モジュール１に対して相対的に移動可能な構成にしてもよいし、読取モジュール１Ｂが重複読取領域Ｓを形成するために主走査方向に移動した際に、読取光束とクロスするように読取モジュール１Ａに設置しておいても良いし、機能に応じて種類を切り替えても良い。
【００３７】
また、読取サンプリングの位相を適切にずらせることで、これら２つの画像から、解像度の高い画像もしくは折り返し周波数帯を高くしてモワレ除去が可能な画像を所望の画像として得ることも可能である。
【００３８】
読取モジュールは、メカ的な干渉がおきにくく、重複読取領域を確保しやすい構成として、第一の読取モジュールと第二の読取モジュールとの光軸間の距離Ｌ２は、ふたつの一次元ラインセンサ３の中心画素間距離Ｌ３よりも小さくすることが望ましい。ただし、全面読取領域Ｓ０が十分に大きく、メカ的な干渉を配慮にせず配置可能な場合には、２つのモジュールが共通であることがコスト上からも望ましい。
【００３９】
また、この説明では読取モジュール１は固定されているとして説明するが、これらのうち、片方もしくは双方が、主走査方向に移動してもよいことは言うまでもない。また、２セットの読取モジュールの外側に別の読取モジュールがあっても構わない。いずれにしても本発明においては、一次元ラインセンサの重複読取領域Ｓを一次元ラインセンサの有効画素の２割以上に設定可能なモードが含まれ、その各々から読み込まれた画像信号を演算して出力できればよいのである。
【００４０】
また一次元ラインセンサ自身は、近接する複数のラインから構成されていても構わない。一次元ラインセンサのライン方向の画素数は、２４００画素以上が望ましい。これは、その２割の信号で、標準的な表示画素の下限値とされる４８０画素の信号を形成できるからである。設定される系の望ましい具体例としては、全面読取領域Ｓ０の７割くらいを読取モジュール１の読取可能領域Ｓ１に設定しておくのがよい。これは、原稿サイズの違いによって、片側のみの読取モジュール１で読み取ることが可能になるからである。すなわちＡ３のＳ０＝２９７ｍｍとＡ４たてのＳ１＝２１０ｍｍの関係である。片側読みでの対応は、近年特に重要視されるようになった省エネの効果が大きいというメリットがある。この場合、約１２０ｍｍ幅が重複読取可能な領域であり、ＣＣＤの有効画素の５割以上を使用可能となる。
【００４１】
この領域に、網点画像の原稿をおいて、片方の画像モジュールには、読取時のみ光学ローパスフィルターを挿入してやれば、１２０ｍｍ幅の範囲で、ローパス画像と、ローパスフィルターを経ない通常画像とが得られ、これらを画像演算することにより網点除去修復が高速に可能になる。また、ＣＣＤの画素ピッチＰに対して、２つのＣＣＤの画素位相が半画素Ｐ／２だけずれるように調整させることで、倍の解像力を有するイメージスキャナとして使用することが可能である。
【００４２】
この調整は、原稿面上でのＣＣＤ画素の空間周波数と半分の空間周波数の万線チャートを使用すれば、容易に可能である。一方の読取モジュールからのモワレ信号は、振幅を持たないように、もう一方の読取モジュールからのモワレ信号は、交点のない最大振幅になるように調整すればよい。このように重複読取可能な領域Ｓ０において、二つの異なる画像信号間で演算を施し、その画像出力結果を得ることで、高付加価値の画像情報を得ることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
通常の画像読取以外に、立体物の視差情報を取得して、３Ｄディスプレー上に表示したり、読取解像度以上の解像度を有する画像データを生成したり、読み込んだフィルム画像から、ごみ傷除去された高品位な画像データを高速に生成したりすることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１の主走査方向展開図
【図２】副走査方式の説明図
【図３】副走査方式の説明図
【図４】実施例２の主走査方向展開図
【符号の説明】
【００４５】
１    読取モジュール
２    結像手段
３    一次元ラインセンサ
４    照明光源
５    読取対象物
６    フィルター
７    第１ミラー
８    第２ミラー台
９    折り返しミラー
【図１】
2006303949.tif 000003
【図２】
2006303949.tif 000004
【図３】
2006303949.tif 000005
【図４】
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