(57)【要約】【解決手段】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スキャナであって、そのプラットフォームはエッジ部分により定義され、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアを少なくとも含む。一実施形態において、スキャナは、複数のマーカーを有するプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に形成された白エリアと、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアからの対象物の連続部分画像を連続的に走査し、各連続部分画像が複数のマーカーのうちの少なくとも一つの画像を含む光手段と、各連続部分画像にある複数のマーカーのうちの少なくとも一つの画像を基準に使用して連続部分画像を結合し、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアの全走査に対応する物体のほぼ完全な画像を形成する。【選択図】図３
2007508745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光を放射する光源３０１と、
（ｂ）第１の方向１０５ａからの光を受け取り、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１上にある対象物の部分画像を走査する第２の方向１０５ｂへ光を反射し、該第２の方向１０５ｂと反対方向である第３の方向１０５ｃで前記対象物の走査部分画像を受け取り、前記対象物の走査部分画像を第１の方向１０５ａと反対方向である第４の方向１０５ｄへ反射する回転可能なミラー１０２と、
（ｃ）前記第２の方向１０５ｂで回転可能なミラー１０２から反射された光を受け取り、前記回転可能なミラー１０２と少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１の第１の走査エリア１０１ａとの間にある光路上に配置され、前記回転可能なミラー１０２からの光を前記対象物の部分画像を走査して前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１の第１の走査エリア１０１ａへ反射し、前記対象物の前記走査部分画像を受け取り、前記対象物の前記走査部分画像を前記第３の方向１０５ｃで前記回転可能なミラー１０２へ反射する固定ミラー１１０と、
（ｄ）前記対象物の走査部分画像を第４の方向１０５ｄで受け取り、前記対象物の受信走査部分画像に対応する電気信号を出力する画像センサ１０４と、
（ｅ）前記画像センサ１０４からの前記電気信号を受け取り、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１２０とを備え、
前記回転可能なミラー１０２および前記固定ミラー１１０が配置され、回転する時に、前記回転可能なミラー１０２が、前記光の前記第２の方向１０５ｂを変え、第５の方向１０５ｅで前記固定ミラー１１０から反射された対応する光は、第１の走査方向Ａにより前記第１の走査エリア１０１ａの第１のエッジ１０１ａ１から第２のエッジ１０１ａ２へと、第２の走査方向Ｂにより第２の走査エリア１０１ｂの第１のエッジ１０１ｂ１から第２のエッジ１０１ｂ２へと、前記回転可能なミラー１０２の一回以内の回転により前記対象物の連続部分画像を連続的に走査し、
前記画像処理システム１２０は、そこに保存された部分画像を結合し、前記第１の走査方向Ａおよび前記第２の走査方向Ｂのそれぞれの全走査に対応した前記対象物のほぼ完全な画像を形成し、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１が、前記第１の走査エリア１０１ａおよび前記第２の走査エリア１０１ｂを有し、前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１の前記第１の走査エリア１０１ａおよび前記第２の走査エリア１０１ｂのそれぞれは、前記第１のエッジ（１０１ａ１、１０１ｂ１）および前記第２のエッジ（１０１ａ２、１０１ｂ２）を備えることを特徴とする少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１上に置かれた対象物の画像を得るスキャナ１００。
【請求項２】
前記回転可能なミラー１０２と前記画像センサ１０４との間にある前記光路上に配置されている集光レンズ１０３をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の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スキャナ。
【請求項３】
前記回転可能なミラー１０２を回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の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スキャナ。
【請求項４】
前記回転可能なミラー１０２は、少なくとも一つの反射表面を有する平面ミラーを備えることを特徴とする請求項３に記載の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スキャナ。
【請求項５】
前記回転可能なミラー１０２は、多角形ミラーを含むことを特徴とする請求項３に記載の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スキャナ。
【請求項６】
前記固定ミラー１１０は、平面ミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の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スキャナ。
【請求項７】
前記固定ミラー１１０は、曲線状ミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の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スキャナ。
【請求項８】
前記画像センサ１０４は、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の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スキャナ。
【請求項９】
前記光源３０１は、レーザ、蛍光灯、発光ダイオードアセンブリ、タングステンランプ、タングステンハロゲンランプ、ハロゲンランプおよびキセノンランプからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の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スキャナ。
【請求項１０】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１、前記回転可能なミラー１０２および前記固定ミラー１１０が配置され、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１と前記光路との間に第１の角度α１が定義され、前記光路は、前記固定ミラー１１０の下エッジ１１０ｂと前記第１の走査エリア１０１ａの前記第１のエッジ１０１ａ１を接続し、α１は所定の閾値角度αよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の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スキャナ。
【請求項１１】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１および前記回転可能なミラー１０２が配置され、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１と前記光路との間に第２の角度α２が定義され、
前記光路は、前記第１の方向１０５ａと前記第２の方向１０５ｂとの交点、および前記第２の走査エリア１０１ｂの前記第１のエッジ１０１ｂを接続し、
α２は所定の閾値角度αよりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載の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スキャナ。
【請求項１２】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１は、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含むことを特徴とする請求項１に記載の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スキャナ。
【請求項１３】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１は、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項１２に記載の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スキャナ。
【請求項１４】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１は、透明プラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項１２に記載の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スキャナ。
【請求項１５】
（ａ）光を放射する少なくとも一つの光源と、
（ｂ）第１の方向からの光を受け取り、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上にある対象物の部分画像を走査する第２の方向へ光を反射し、第３の方向で対象物の走査部分画像を受け取り、前記対象物の走査部分画像を第４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）前記対象物の前記走査部分画像を第４の方向で受け取り、前記対象物の前記受信走査部分画像に対応する電気信号を出力する少なくとも一つの画像センサと、
（ｄ）少なくとも一つの画像センサからの前記電気信号を受け取り、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、
前記少なくとも一つの光源、前記少なくとも一つの回転可能なミラーおよび前記少なくとも一つの画像センサが配置され、
前記第１の方向と前記第４の方向とが第１の角度を定義し（１８０°−β）、前記第２の方向と前記第３の方向とが第２の角度を定義し（１８０°＋β）、βは−１５°〜１５°の範囲の値を有し、回転する時に、前記少なくとも一つの回転可能なミラーが前記光の前記第２の方向を変え、前記光は前記回転可能なミラーの一回以内の回転で、前記第１の走査方向Ａにより第１の走査エリアの第１のエッジから第２のエッジへと、前記第２の走査方向Ｂにより第２の走査エリアの第１のエッジから第２のエッジへと、前記対象物の連続部分画像を連続的に走査し、
前記画像処理システムは、そこに保存された部分画像を結合し、前記第１の走査方向Ａおよび前記第２の走査方向Ｂのそれぞれの全走査に対応した前記対象物のほぼ完全な画像を形成するスキャナであって、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームが、前記第１の走査エリアおよび前記第２の走査エリアを有し、前記第１の走査エリアおよび前記第２の走査エリアは、それぞれ第１のエッジおよび第２のエッジを備えることを特徴とする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スキャナ。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの回転可能なミラーと前記少なくとも一つの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光レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の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スキャナ。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの回転可能なミラーを回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の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スキャナ。
【請求項１８】
前記少なくとも一つの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ミラーを含むことを特徴とする請求項１７に記載の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スキャナ。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの回転可能なミラーは、多辺形ミラーを含むことを特徴とする請求項１７に記載の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スキャナ。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項１５に記載の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スキャナ。
【請求項２１】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含むことを特徴とする請求項１５に記載の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スキャナ。
【請求項２２】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項２１に記載の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スキャナ。
【請求項２３】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、透明プラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項２１に記載の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スキャナ。
【請求項２４】
（ａ）複数のマーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に白エリアを形成し、それぞれの前記マーカーが前記白エリア内の所定の位置に配置されているステップと、
（ｂ）対象物の連続部分画像を第１の走査エリアから第２の走査エリアへ連続的に走査し、それぞれの前記連続部分画像は、前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含むステップと、
（ｃ）それぞれの前記連続部分画像にある前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を基準として使用し、前記連続部分画像を結合し、前記第１の走査エリアおよび前記第２の走査エリアの全走査に対応するほぼ完全な前記対象物の画像を形成するステップとを含み、
前記部分的に透明なプラットフォームがエッジ部分により定義され、前記第１の走査エリアおよび前記第２の走査エリアを少なくとも有することを特徴とする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方法。
【請求項２５】
前記白エリアの少なくとも一部は、標準白基準に適用されることを特徴とする請求項２４に記載の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方法。
【請求項２６】
それぞれの前記複数のマーカーは、白エリアと識別することができることを特徴とする請求項２４に記載の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方法。
【請求項２７】
前記対象物の形成された画像を補正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の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方法。
【請求項２８】
前記対象物の補正画像から、前記白エリアの画像および前記複数のマーカーの画像をそれぞれトリミングし、前記対象物の画像を得るステップをさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の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方法。
【請求項２９】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含むことを特徴とする請求項２４に記載の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方法。
【請求項３０】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項２９に記載の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方法。
【請求項３１】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、透明プラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項２９に記載の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方法。
【請求項３２】
（ａ）所定の位置にそれぞれ配置されている複数のマーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に形成される白エリアと、
（ｂ）前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含む前記対象物の連続部分画像を第１の走査エリアから第２の走査エリアへ連続的に走査する光手段と、
（ｃ）それぞれの前記連続部分画像にある前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を基準として使用し、前記連続部分画像を結合し、前記第１の走査エリアおよび前記第２の走査エリアの全走査に対応するほぼ完全な対象物の画像を形成する画像処理システムとを備え、
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームが前記エッジ部分により定義され、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアを少なくとも有することを特徴とする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スキャナ。
【請求項３３】
前記白エリアの少なくとも一部は、標準白基準に適用されることを特徴とする請求項３２に記載の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スキャナ。
【請求項３４】
それぞれの前記複数のマーカーは、白エリアと識別することができることを特徴とする請求項３２に記載の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スキャナ。
【請求項３５】
前記画像処理システムは、コントローラを含むことを特徴とする請求項３２に記載の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スキャナ。
【請求項３６】
前記コントローラは、
前記対象物の形成された画像を補正するステップと、
前記対象物の補正された画像から、それぞれ前記白エリアの画像および前記複数のマーカーの画像をトリミングするステップとをさらに行うことを特徴とする請求項３５に記載の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スキャナ。
【請求項３７】
前記光手段は、少なくとも一つの画像センサを備えることを特徴とする請求項３２に記載の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スキャナ。
【請求項３８】
前記少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項３７に記載の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スキャナ。
【請求項３９】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含むことを特徴とする請求項３２に記載の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スキャナ。
【請求項４０】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項３９に記載の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スキャナ。
【請求項４１】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、透明プラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項３９に記載の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スキャナ。
【請求項４２】
（ａ）複数の走査エリアのそれぞれの対象物の連続部分画像を連続的に走査するステップと、
（ｂ）前記複数の走査エリアの全走査に対応する前記対象物のほぼ完全な画像を形成する前記連続部分画像を結合するステップとを含み、
少なくとも部分的に透明なプラットフォームが前記複数の走査エリアを有することを特徴とする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方法。
【請求項４３】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、所定の位置に配置された複数のマーカーを有することを特徴とする請求項４２に記載の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方法。
【請求項４４】
それぞれの前記連続部分画像は、前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含むことを特徴とする請求項４３に記載の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方法。
【請求項４５】
前記結合ステップは、それぞれの前記連続部分画像にある前記複数のマーカーの少なくとも一つの画像を基準として使用するステップを含むことを特徴とする請求項４４に記載の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方法。
【請求項４６】
（ａ）それぞれの複数の走査エリアからの対象物の連続部分画像を連続的に走査する光手段と、
（ｂ）前記光手段から受け取る前記連続部分画像を結合し、前記複数の走査エリアの全走査に対応する前記対象物のほぼ完全な画像を形成するステップとを含み、
少なくとも部分的に透明なプラットフォームが、前記複数の走査エリアを有することを特徴とする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スキャナ。
【請求項４７】
前記光手段は、少なくとも一つの画像センサを含むことを特徴とする請求項４６に記載の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スキャナ。
【請求項４８】
前記少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項４７に記載の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スキャナ。
【請求項４９】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、所定の位置にそれぞれ配置された複数のマーカーをさらに有することを特徴とする請求項４６に記載の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スキャナ。
【請求項５０】
それぞれの前記連続部分画像は、基準として複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含むことを特徴とする請求項４９に記載の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スキャナ。
【請求項５１】
前記処理手段は、コントローラを備えることを特徴とする請求項４６に記載の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スキャナ。
【請求項５２】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明なプラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項４６に記載の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スキャナ。
【請求項５３】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートを含むことを特徴とする請求項５２に記載の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スキャナ。
【請求項５４】
前記少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、透明なプラスチックプレートを含むことを特徴とする請求項５２に記載の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スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査装置に関し、特に高速画像走査の画像センサおよび回転可能なミラーの利用と、高速画像処理のマーク画像の利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の共有および管理の容易さ、物理的空間の節約およびデータ損失への影響など、重要な利点があることから、文書を電子的に保存することは一般的な方法となった。文書画像がコンピュータシステムに記憶されると、それら画像をマーキング、インデックス、保存、バンドルおよび検索を適切に行う多くの技術はソフトウェア形式であった。そのため、紙文書を電子式のファイルや文書へ走査するニーズは近年非常に高まっている。紙文書を電子文書へ変換する走査装置は、現在二つのタイプが市販されている。第１のタイプは、毎秒０．０３３〜０．１４３ページの速度で走査することができる、いわゆるガラス表面フラットベッドスキャナとよばれるものである。第２のタイプは、最大で毎秒３ページの速度で走査することができるシートフィードスキャナとよばれるものである。このシートフィードスキャナは、同一の物理形状を有する文書を効率的に走査することができる。走査する文書のページ数が多いとき、時間が節約できることは非常に重要である。また、シートフィードスキャナのスロットを通して、全ての文書がフィードできるわけではないので、オフィスおよび個人にとってフラットベッド装置は不可欠なものであった。例えば、病院、診療所および様々な会社の売掛金オフィスには、大量の小切手および支払説明書が日々郵送されてくる。それら紙文書は電子保存されることが望ましいが、その寸法や形状は大きく、何らかの形で折られていたり留められていたりするため、速度には限界があり、このような文書をコンピュータシステムへ走査する効率的な手段はなかった。そのため、これら紙文書の保存、マーキング、バンドルおよび検索は今日、手作業で行われている。
【０００３】
現在市販されているフラットベッドスキャナは、光源を有する走査ヘッド、ミラー、焦束レンズおよび光センサからなる。そして走査ヘッド内にある全ての部品は、走査する時に一緒に移動する。センサは、走査された文書の光信号を受け取り、その光信号を文書画像へ処理される電気信号へ変換する。
【０００４】
フラットベッド装置の走査速度を制限する要因は、特に走査ヘッドの移動速度、光センサのライン走査速度、データ転送速度および画像処理速度であった。この画像処理速度は、走査ヘッドの移動速度をはるかに上回る。データ転送速度は、選択するプロトコルにより決定される。最も一般的なユニバーサルシリアルバス（以下「ＵＳＢ」という。）ポートは、データを１．５Ｍｂｐｓ（megabyte per second）で転送することができる。これは３００ＫＢの画像ファイルを転送するのに０．２秒しかかからない。Small Computer System Interface（以下「ＳＣＳＩ」という。）などの他のプロトコルは、ＵＳＢポートよりも桁違いに速い。例えば、ＤＡＬＳＡ  ＩＴ−Ｐ１−２０４８（ダルサ社、ウォータールー、オンタリオ、カナダ（DALSA Corp., Waterloo, Ontario, Canada））などの新世代の高感度光センサは、最高で毎秒４６０００ライン走査することができる。そのため、各ページに４０００ラインある場合、センサは０．１秒未満で走査を行うことができる。従来のシートフィードスキャナおよび複写機が最大で毎分１９０ページを走査することができるという事実から、画像処理速度、データ転送速度およびセンサライン速度はいずれも速度を阻害していないことを証明している。
【０００５】
フラットベッド装置の速度を阻害しているのは動きの遅い走査ヘッドである。さらに詳細には、走査ヘッドの移動速度を制限しているのは、走査ヘッドを十分速く駆動させることができないステッピングモータではなく、走査ヘッドの前後の動きやスタート−ストップ動作であった。そのため、マイクロプロセッサ速度およびメモリ密度が近年格段に向上しているにもかかわらず、フラットベッドスキャナのフラットベッド走査速度は増大している。
【０００６】
ガラス表面フラットベッドスキャナの走査時間が毎秒０．０３３〜０．１４３ページであるのに比べ、エリアセンサを採用しているビデオカメラは文書の画像を瞬時に撮像することができる。このような画像走査システムの一例としては、特許文献１に「インターアクティブ・コピーイング・システム（Interactive Copying System）」が開示されている。また、このような画像走査システムの他の例としては、特許文献２が開示されている。さらに特許文献３では、下向きの文書の画像を撮像する上向きのエリアセンサのような装置である「カメラ・ボックス（camera box）」も開示されている。文書は、透明プラットフォームの上面に置かれるが、エリアセンサを採用しているビデオカメラは、一般のオフィス用スキャナを代替することができるほど充分な解像度を備えていなかった。そして、ガラス表面走査装置と同様に、走査を行う時に走査エリアから放射されるフラッシュ光はユーザに不快感と害を与える上、走査する文書とエリアセンサとの間の距離を充分に保つため、その装置は走査エリアを制限する一方、装置の高さが大きかった。
【０００７】
ラインセンサを採用しているカメラはライン走査カメラとよばれ、エリアセンサを採用しているビデオカメラよりも高い画像解像度を得ることができる。しかし、ライン走査カメラを文書の走査に使用することは、例えば走査する文書を上向きにする必要があるなど不便であった。さもなければ走査する文書の下方へライン走査カメラを配置するために巨大な走査装置を構築する必要があった。その上、ライン走査カメラ装置は、頻繁な撮像を行う時に人間の目を不快にする強力なスキャン光が必要であった。
【０００８】
ライン走査カメラの原理により、回転ミラーを有するスキャナはガラス表面（フラットベッド）スキャナとしての機能を有する。しかし、回転ミラースキャナが日常的に使用される人気製品になるには、解決しなければならない問題があった。その問題の一つはラインセンサと走査エリアとの間に所定の距離が必要なことであった。図１および図２は、ラインセンサおよび回転ミラーを利用したスキャナを示している。走査される文書は、走査エリア１の表面上へ下向きに置く。回転ミラー２は、原稿の画像光を先ず集光レンズ３へ反射してからラインセンサ４へ送る。この回転ミラーは軸５で回転する。このタイプの画像スキャナは、原稿を高速で走査することができるが、このタイプのスキャナは、巨大な構造であったため他の問題があった。図２に示すように、視野角α０は、原稿の画像路と走査エリアの遠端で原稿の表面平面１とで定義される。角度α０が小さくなるに従い、走査画像の歪みが除去された後でも、走査エリアの遠端近くにある原稿から撮像された画像解像度は低下した。そのため所定の解像レベルを維持するため、角度α０は、走査を行うとき常に所定の閾値よりも大きくしなければならなかった。そのため、所定サイズがＬ０である原稿を走査する場合、スキャナの高さＨ０を小さくすることはできなかった。
【０００９】
文書から回転ミラーおよび集光レンズまでの距離を縮小する様々な試みが行われている。例えば、特許文献４では魚眼レンズが使用され、特許文献５では一組のレンズが使用されている。しかし、異なるレンズを使用した場合、距離を縮小するには限界があり、撮像の歪みを増大させる副作用によりさらに複雑となった。
【００１０】
特許文献２では、二つのエリアセンサカメラにより文書の二つの部分画像を撮像する。それぞれの部分画像は、比較的小さな歪みと良好な解像度を有する。そして、それら二つの画像を結合して原稿画像を完成させる。しかし、この設計には幾つかの問題があった。デジタルカメラなどの撮像装置が採用している高価なエリアセンサには、一般のオフィス用スキャナを代替するのに充分な解像度がなかった。また、この設計では、文書を上向きに置いてカメラを下向きにする必要があるため、比較的大きな空間が必要で、頻繁に走査を行うにはフラットベッドスキャナほど便利ではなかった。撮像された画像を基に二つの部分画像を結合する方法では、高品質の結合画像を得ることができるか不確かであった。
【００１１】
また、特許文献６では、文書の完全な画像を得る複数の部分画像方法が開示されている。しかし、この画像処理は非常に複雑であったため、部分画像の位置合わせを行う品質は走査毎に変化した。その結果、この方法では部分画像を一つに結合するスピーディで安定した手段を提供することができなかった。
【００１２】
回転ミラースキャナを設計する際のもう一つの問題は、画像処理と回転ミラーの角度位置との間で調整を行う時間を合わせることにあった。例えば特許文献７では、光ビームが所定の位置にある時に、定期的に光ビームを撮像して走査位置を計測する撮像光センサの他に専用の光センサを使用する方法が開示されている。
【００１３】
特許文献８では、回転ミラーの回転を計時する複数の方法が提供されている。その第１の方法は、走査を計時するための余分なハードウェアが必要ない主走査サイクルを計算する。しかし、一つの完全な画像へ合成する前に同じ原稿の複数の画像を撮像する場合、主走査サイクルの計時を導入することは困難であった。その上、サイクル計数エラーが累積することもあった。第２の方法は、反射ミラーの角度変位を計測する方法である。しかし、この方法には余分な部品が必要であるという重大な欠点があった。第３の方法である光路距離ファインダーの使用も同様の理由から理想的ではなかった。
【００１４】
特許文献９では、回転ミラーの角度位置を検知する同期センサが使用されている。また、特許文献１０では、角度位置を検知するセンサおよびハードウェア機構が余分に使用されている。
【００１５】
回転ミラースキャナの設計における第３の問題は、不均一な発光露光により発生する画像の不均一なシェーディング補正にあった。シェーディングデータの検索や計算を行うためには、基準光強度を得る標準白基準が必要なことがスキャナの技術において知られている。シェーディング補正には、例えば、特許文献１１、１２、１３、１４、１５、１６などに開示されているように、多くの方法が開発されている。しかし、回転ミラースキャナ設計では、走査エリア全体の濃淡ムラが、一般のフラットベッドスキャナよりも大きくなることがあった。そのため、大きな「標準白基準」エリアが必要であった。
【００１６】
画像スキャナの設計における第４の問題は、先ずセンサにより撮像された生画像の歪み除去にある。撮像された生画像は、走査文書の歪みのない画像を得るために処理する必要があった。そして、この歪み除去には、例えば特許文献９、１７、１８などに開示されているように多くの方法が開発されている。
【００１７】
しかし、走査を行う時に、走査エリアから強い光が放射されるという問題が依然存在していた。高速走査を行うため、ある方法では走査エリア全体をカバーする強い光を使用していた。これは、人間オペレータの目を非常に不快にした。もう一つの方法としては、イメージング走査ラインに沿って走査エリアを走査する強くて狭い光ビームを使用する方法があった。第２の方法によると、走査を行う時に走査エリアから放射される照射光の量を最小限にすることができる。しかし、光ビームは、画像走査と完全に同期されるように走査エリアを走査しなければならなかった。そして、第２の方法には何の解決法も提供されていなかった。
【００１８】
そのため、上述した従来技術の欠点および不備を解決することが望まれていた。
【特許文献１】米国特許第５５１１１４８号明細書
【特許文献２】米国特許第６４９３４６９号明細書
【特許文献３】米国特許第６７４７７６４号明細書
【特許文献４】米国特許第６３９６６４８号明細書
【特許文献５】米国特許第６３２４０１４号明細書
【特許文献６】米国特許第５９０９５２１号明細書
【特許文献７】米国特許第６０８８１６７号明細書
【特許文献８】米国特許第５７５７５１８号明細書
【特許文献９】米国特許第５２５３０８５号明細書
【特許文献１０】米国特許第５９７３７９８号明細書
【特許文献１１】米国特許第６０６１１０２号明細書
【特許文献１２】米国特許第５７２４４５６号明細書
【特許文献１３】米国特許第６５４６１９７号明細書
【特許文献１４】米国特許第６１９５４６９号明細書
【特許文献１５】米国特許第５４５７５４７号明細書
【特許文献１６】米国特許公開第２００３／０１４２３６７号明細書
【特許文献１７】米国特許第６２３３０１４号明細書
【特許文献１８】米国特許第６２１９４４６号明細書
【発明の開示】
【００１９】
本発明は、一形態において、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スキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアを有し、少なくとも部分的に透明なプラットフォームの第１の走査エリアおよび第２の走査エリアは、それぞれ第１のエッジおよび第２のエッジを有する。
【００２０】
一実施形態において、スキャナは光を放射する光源を有する。スキャナはさらに回転可能なミラーを有し、この回転可能なミラーは、第１の方向からの光を受け取り、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上にある対象物の部分画像を走査する第２の方向へ光を反射し、第２の方向と反対方向である第３の方向で対象物の走査部分画像を受け取り、対象物の走査部分画像を第１の方向と反対方向である第４の方向へ反射する。
【００２１】
さらに、スキャナは固定ミラーを有する。この固定ミラーは、回転可能なミラーと、第２の方向で回転可能なミラーから反射された光を受け取る少なくとも部分的に透明なプラットフォームの第１の走査エリアとの間にある光路上に配置され、回転可能なミラーからの光を対象物の部分画像を走査して少なくとも部分的に透明なプラットフォームの第１の走査エリアへ反射し、対象物の走査部分画像を受け取り、対象物の走査部分画像を第３の方向で回転可能なミラーへ反射する。さらにスキャナは画像センサを有する。この画像センサは、対象物の走査部分画像を第４の方向で受け取り、対象物の受信走査部分画像に対応する電気信号を出力する。その上、スキャナは画像処理システムを有する。この画像処理システムは、画像センサからの電気信号を受け取り、電気信号をデジタルフォーマットで記録する。スキャナは、回転可能なミラーと画像センサとの間にある光路の上に配置されている集光レンズと、回転可能なミラーを回転させる回転手段とをさらに備える。
【００２２】
回転可能なミラーおよび固定ミラーの配置により、回転可能なミラーが回転すると、第２の方向の光を変え、第５の方向で固定ミラーから反射された対応する光は、第１の走査エリアの第１のエッジから第２のエッジへ向かう第１の走査方向Ａと、第２の走査エリアの第１のエッジから第２のエッジへ向かう第２の走査方向Ｂとで対象物の連続部分画像を順次走査する。なお回転可能なミラーの回転は、一回転以下であることが好ましい。画像処理システムは、ここに記録された部分画像を結合し、第１の走査方向Ａおよび第２の走査方向Ｂでの全走査に対応する対象物の画像をほぼ完全に形成する。一実施形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム、回転可能なミラーおよび固定ミラーを配置することにより、第１の角度α１は、少なくとも部分的に透明なプラットフォームと光路との間に定義される。この光路は、固定ミラーの下エッジと第１の走査エリアの第１のエッジとを接続する。第２の角度α２は、少なくとも部分的に透明なプラットフォームと光路との間に定義される。そしてこの光路は、第１の方向および第２の方向の交点と、第２の走査エリアの第１のエッジとを接続する。α１およびα２の両方は、所定の閾値角度αよりも大きい。
【００２３】
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ミラーを含む。一実施形態において、回転可能なミラーは多角形ミラーを有する。一実施形態において、固定ミラーは平面ミラーを含む。他の実施形態において固定ミラーは曲線状ミラーを含む。画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含む。一実施形態において、光源は、レーザ、蛍光灯、発光ダイオードアセンブリ、タングステンランプ、タングステンハロゲンランプ、ハロゲンランプおよびキセノンランプからなる群から選ばれる一種以上を含む。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを含む。一実施形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、ガラスプレートまたは透明プラスチックプレートを含む。
【００２４】
本発明は、他の形態において、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スキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアを少なくとも有し、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアは、それぞれ第１のエッジおよび第２のエッジを有する。
【００２５】
一実施形態において、スキャナは光を放射する少なくとも一つの光源を有する。さらに、スキャナは少なくとも一つの回転可能なミラーを有する。この回転可能なミラーは、第１の方向からの光を受け取り、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム上にある対象物の部分画像を走査する第２の方向へ光を反射し、第３の方向で対象物の走査部分画像を受け取り、対象物の走査部分画像を第４の方向へ反射する。さらにスキャナは少なくとも一つの画像センサを有する。その画像センサは、対象物の走査部分画像を第４の方向で受け取り、対象物の受信走査部分画像に対応する電気信号を出力する。その上、スキャナは画像処理システムを有する。この画像処理システムは、少なくとも一つの画像センサからの電気信号を受け取り、その電気信号をデジタルフォーマットで記録する。スキャナは、少なくとも一つの回転可能なミラーと少なくとも一つの画像センサとの間の光路上に配置されている少なくとも一つの集光レンズと、少なくとも一つの回転可能なミラーを回転させる回転手段とをさらに備える。
【００２６】
少なくとも一つの光源、少なくとも一つの回転可能なミラーおよび少なくとも一つの画像センサが配置されることにより、第１の方向と第４の方向とが第１の角度を定義し（１８０°−β）、第２の方向と第３の方向とが第２の角度を定義し（１８０°＋β）、βは−１５°〜１５°の範囲の値を有し、回転する時に、少なくとも一つの回転可能なミラーが光の第２の方向を変え、好適には回転可能なミラーの回転が一回以内に、光は第１の走査方向Ａにより第１の走査エリアの第１のエッジから第２のエッジへと、第２の走査方向Ｂにより第２の走査エリアの第１のエッジから第２のエッジへと、対象物の連続部分画像を連続的に走査する。画像処理システムは、そこに記録された部分画像を結合し、第１の走査方向Ａおよび第２の走査方向Ｂのそれぞれの全走査に対応した対象物のほぼ完全な画像を形成する。
【００２７】
本発明は、他の形態において、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スキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、エッジ部分により定義され、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアを少なくとも有する。
【００２８】
一実施形態において、この方法は以下のステップを含む。複数のマーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に白エリアを形成し、各マーカーは白エリア内の所定の位置に配置するステップ。複数のマーカーのそれぞれは、白エリアと識別することができる。一実施形態において、白エリアの少なくとも一つの部分は標準白基準に適用される。本発明は、対象物の連続部分画像を第１の走査エリアから第２の走査エリアへ連続的に走査し、それぞれの連続部分画像は、複数のマーカーの内の少なくとも一つの画像を含むステップ。さらにこの方法は、各連続部分画像中にある複数のマーカーのうちの少なくとも一つの画像を基準として使用し、連続部分画像を結合し、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアの全走査に対応する対象物のほぼ完全な画像を形成するステップを含む。このステップは、対象物の形成画像を補正するステップと、対象物の補正された画像から、白エリアの画像および複数のマーカーの画像をトリミングして対象物の画像を得るステップとをさらに含む。
【００２９】
本発明は、他の形態において、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スキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームはエッジ部分により定義され、少なくとも第１の走査エリアおよび第２の走査エリアを有する。
【００３０】
一実施形態において、スキャナは、複数のマーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームのエッジ部分の周りの少なくとも一部に白エリアを形成し、各マーカーは白エリア内の所定の位置に配置され、複数のマーカーは白エリアと識別することができる。一実施形態において、白エリアの少なくとも一つの部分は標準白基準に適用される。さらにスキャナは、対象物の連続部分画像を第１の走査エリアから第２の走査エリアへ連続的に走査し、それぞれの連続部分画像は、複数のマーカーの内の少なくとも一つの画像を含む。一実施形態において、光手段には少なくとも一つの画像センサが含まれる。少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含む。スキャナは画像処理システムをさらに有する。この画像処理システムは、各連続部分画像中にある複数のマーカーの内の少なくとも一つの画像を基準として使用し、連続部分画像を結合し、第１の走査エリアおよび第２の走査エリアの全走査に対応する対象物のほぼ完全な画像を形成する。一実施形態において、画像処理システムはコントローラを有する。このコントローラは、対象物の形成画像を補正し、対象物の補正された画像から、白エリアの画像および複数のマーカーの画像をトリミングして対象物の画像を得る。
【００３１】
本発明は、他の形態において、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方法に関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは複数の走査エリアを有する。一実施形態において、本発明は、複数の走査エリアからの対象物の連続部分画像を連続的に走査するステップを有し、複数の走査エリアの全走査に対応する物体のほぼ完全な画像を形成する連続部分画像を結合する。
【００３２】
一実施形態において、少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、所定の位置に配置されている複数のマーカーをさらに有する。それぞれの連続部分画像は、複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含む。結合ステップは、各連続部分画像を基準として複数のマーカーの少なくとも一つの画像を使用するステップを含む。
【００３３】
本発明は、他の形態において、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スキャナに関する。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは複数の走査エリアを有する。一実施形態において、スキャナは、複数の走査エリアからの対象物の連続部分画像を連続的に走査する光手段と、光手段で得た連続部分画像を結合し、複数の走査エリアの全走査に対応するほぼ完全な画像を形成する処理手段を有する。
【００３４】
一実施形態において、光手段は少なくとも一つの画像センサを含む。少なくとも一つの画像センサは、ラインセンサおよびエリアセンサからなる群から選ばれる一種以上を含む。少なくとも部分的に透明なプラットフォームは、所定の位置にそれぞれ配置された複数のマーカーをさらに有する。それぞれの連続部分画像は、基準に使用される複数のマーカーの少なくとも一つの画像を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図３〜図３５に基づいて説明する。
本発明の目的により、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スキャナに関する発明を具現的かつ広義的に説明する。なおこの対象物は、例えば文書を含む。
【００３６】
図３および図４に示すように、本発明の一実施形態によるスキャナ１００は、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１、光源３０１、回転可能なミラー１０２、固定ミラー１１０、画像センサ１０４、集光レンズ３１７および画像処理システム１２０を含む。
【００３７】
本実施例によると、プラットフォーム１０１は、第１の走査エリア１０１ａおよび第２の走査エリア１０１ｂを含む。プラットフォーム１０１の第１の走査エリア１０１ａおよび第２の走査エリア１０１ｂは、それぞれ第１のエッジ（１０１ａ１、１０１ｂ１）および第２のエッジ（１０１ａ２、１０１ｂ２）を有する。第１の走査エリア１０１ａの第１のエッジ１０１ａ１から第２のエッジ１０１ａ２への長さおよび方向は、それぞれ第１の走査長さＬ１および第１の走査方向を定義する。一方、第２の走査エリア１０１ｂの第１のエッジ１０１ｂ１から第２のエッジ１０１ｂ２への長さおよび方向は、第２の走査長さＬ２および第２の走査方向Ｂを定義する。一実施形態では、第１の走査エリア１０１ａおよび第２の走査エリア１０１ｂが重畳され、重畳された走査長さＬ３を有する重畳された走査エリア１０１ｃが形成される。そのため、プラットフォーム１０１は、走査長さがＬ＝（Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３）である実際の走査エリアを有する。走査長さＬは、スキャナ１００により撮像することのできる対象物の最大画像長さを表す。図３に示すように、プラットフォーム１０１は、複数のマーカー２０３を有するプラットフォーム１０１のエッジ部１０１ｄの周囲に少なくとも部分的に形成された白エリア２０１を含む。各マーカー２０３は、白エリア２０１の所定位置に配置されている。複数のマーカー２０３は、白エリア２０１から識別することが可能な十字形状などの単純な幾何学的形状であることが好ましい。一実施形態において、複数のマーカー２０３は十字形状のマーカーを含む。プラットフォーム１０１は、少なくとも部分的に透明な材料からなるプレートを有する。一実施形態のプラットフォーム１０１は、ガラスプレートまたは透明プラスチックプレートを有する。
【００３８】
光源３０１は、光ビーム１０５を放射するために適用される。図４に示すように、配置された光源３０１が光ビーム１０５を放射すると、光ビーム１０５は、レンズ３１９により集束されてからミラー３０６で屈折され、その後、ビームスプリッタ３１５により、回転可能なミラー１０２へ第１の方向１０５ａへ屈折される。光源３０１は、レーザ、蛍光灯、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）アセンブリ、タングステンランプ、タングステンハロゲンランプ、ハロゲンランプまたはキセノンランプの内の一つかそれらの組合せでもよい。なお蛍光灯およびキセノンランプは、それぞれ放射光を所定の方向へ集中して平行にする放物線状のフードを配置しなければならない。キセノンランプは、高出力パワーで約４００〜７００ｎｍの可視光領域内にある波長のスペクトルを有する。例えば、浜松のキセノンショートアークランプＬ２１７３およびＬ２１９３（浜松ホトニクス株式会社（Hamamatsu Photonics, K.K., Hamamatsu, Japan））は３５Ｗの出力を有する。本発明の一実施形態では、キセノンランプが使用されている。
【００３９】
回転可能なミラー１０２は、第１の方向１０５ａで光ビーム１０５を受けて第２の方向１０５ｂへ光を反射し、プラットフォーム１０１上に置いた文書などの対象物の部分画像を走査し、第３の方向１０５ｃで対象物の走査部分画像を受け取って対象物の走査部分画像を第４の方向１０５ｄへ反射する。一実施形態において、第３の方向１０５ｃは第２の方向１０５ｂと反対で、第４の方向１０５ｄは第１の方向１０５ａと反対の方向である。図４に示す実施形態では、第４の方向１０５ｄへ反射される対象物の走査部分画像は、ビームスプリッタ３１５を介して集光レンズ１０３へ導かれてから画像センサ１０４へ進む。回転可能なミラー１０２は、画像処理システム１２０へ結合された少なくとも一つの反射面を有する平面ミラーを含む。一実施形態において、回転可能なミラー１０２は多面鏡を含む。実際には、図４に示すように回転可能なミラー１０２は、回転モータなどの回転手段１０７により所定の方向１０６で一定の角速度で回転する。なおこの角速度は調整することが可能である。
【００４０】
固定ミラー１１０は、プラットフォーム１０１の回転可能なミラー１０２と第１の走査エリア１０１ａとの間の光路上に配置され、回転可能なミラー１０２から反射された光を第２の方向１０５ｂで受け取り、回転可能なミラー１０２から受け取ったその光をプラットフォーム１０１の第１の走査エリア１０１ａへ第５の方向１０５ｅで反射した後、位置１１２で対象物の部分画像を走査し、位置１１２にある対象物の走査部分画像を第５の方向１０５ｅと反対方向である第６の方向１０５ｆで受け取り、位置１１２にある対象物の走査部分画像を第３の方向１０５ｃへ反射して回転可能なミラー１０２へ送る。一実施形態において、固定ミラー１１０は平面ミラーを含む。他の実施形態において、固定ミラー１１０は曲線状ミラーを含む。
【００４１】
プラットフォーム１０１、回転可能なミラー１０２および固定ミラー１１０の配置により、回転可能なミラー１０２が回転（回転可能なミラー１０２の回転は一回転以下であることが好ましい）すると、第２の方向１０５ｂの光は、第１の走査エリア１０１ａの第１のエッジ１０１ａ１から第２のエッジ１０１ａ２へ向かう第１の走査方向Ａと、第２の走査エリア１０１ｂの第１のエッジ１０１ｂ１から第２のエッジ１０１ｂ２へ向かう第２の走査方向Ｂとで対象物の連続部分画像を順次走査する。このように配置することにより、第１の角度α１は、プラットフォーム１０１と光路１０９ａとの間に定義される。この光路１０９ａは、固定ミラー１１０の下エッジ１１０ｂと第１の走査エリア１０１ａの第１のエッジ１０１ａ１とを接続する。第２の角度α２は、少なくとも部分的に透明なプラットフォーム１０１と光路１０９ｂとの間に定義される。この光路１０９ｂは、第１の方向１０５ａおよび第２の方向１０５ｂの交点と、第２の走査エリア１０１の第１のエッジ１０１ｂ１とを接続する。この実施形態において、α１およびα２の両方は、所定の閾値角度αよりも大きい。一実施形態において、所定の閾値角度αはスキャナの画像歪みが最悪の状況に対応し、実際にはスキャナの最低高さを決定する。図３および図４に示す本発明のスキャナは、例えばＨ＜Ｈ０などのように、図１および図２に示す従来のスキャナよりも小さく、本発明のスキャナおよび従来のスキャナに同様の走査長さおよび最悪の画像歪みを提供した（つまり、α１＝α２＝α０＝αである）。
【００４２】
画像センサ１０４は、回転可能なミラー１０２により第４の方向１０５ｄで集光レンズ１０３を透過するように反射された対象物の走査部分画像を受け取り、対象物の受信走査部分画像に対応する電気信号を画像処理システム１２０へ出力する。画像センサ１０４は、ラインセンサ、エリアセンサまたはそれらの組合せでもよい。ライン画像センサを使用するスキャナにとって、ラインセンサのライン率は、スキャナの走査速度を向上するために必要不可欠なものである。例えば、日本電気株式会社（NEC Corp. Tokyo, Japan）のラインセンサμＰＤ３７４７およびμＰＤ８６７０は、それぞれ５．９５ｋＨｚのライン率へ変換される７４００画素および４４ＭＨｚのデータ出力速度を有する。これらのラインセンサは、解像度が３００ｄｐｉで毎秒一ページの走査速度で使用することができる。ダルサ社（DALSA Corp.,）のセンサであるＤＡＬＳＡ・ＩＴ−Ｐ１−２０４８は４６ｋＨｚのライン率を有し、それは解像度が６００ｄｐｉで毎秒二ページの走査速度で使用することができる。なお本発明は、その他市販されているラインセンサを使用してもよい。
【００４３】
画像処理システム１２０は、画像センサ１０４からの電気信号を受け取り、その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１２０は、第１の走査方向Ａおよび第２の走査方向Ｂそれぞれへの全走査に対応する対象物のほぼ完全な画像を形成し、そこに記録された部分画像を結合する。画像処理は、ソフトウェアまたはファームウェアにより実行され、それはスキャナと通信して物理的にスキャナの内部や外部に位置する計算装置により実行される。一実施形態において、画像処理システム１２０は、マイクロプロセッサおよびソフトウェアパッケージが内蔵されたコンピュータを含む。例えばシリコン・オプティックのｓｘＷ１／ｓｘＷ１−ＬＸ（シリコン・オプティック社、ソルトレーク市、ユタ州（Silicon Optics Inc., Salt Lake City, Utah））などの市販のマイクロプロセッサは、瞬時に画像処理を行うことができるほど十分に速い。また、画像センサ１０４から受け取った電気信号を対象物の完全な画像へ処理するため、Ｈａｌｃｏｎ社（MVTEC Software GmbH, M≡ochnchen, Germany）などのソフトウェアパッケージを使用してもよい。また、本発明を実施するため、その他のマイクロプロセッサ、ソフトウェアパッケージおよびカスタムメイドのソフトウェアを採用してもよい。
【００４４】
図５および図６（特に図５）に示すように、本発明の一実施形態において、画像処理システムは、先ず以下のステップを行う。ステップ１３０において、画像センサから受け取った対象物の走査部分画像を前処理し、孤立黒画素を白くし、孤立白画素を黒くして基準画像と呼ばれる高い勾配画像を抽出する。ステップ１３２において、基準画像を使用して画像を補正する。画像補正ステップ１３２は、画像結合ステップ１３１、画像シェーディング強度補正ステップ１３３および画像歪み除去ステップ１３５を含む。画像処理フローにおいて、これら三つのステップ１３１、１３３、１３５の順番は、実施形態により異なってもよい。しかし順番をどのようにしても、文書の走査部分画像の結合、画像のシェーディング強度の補正および画像の歪み除去を行わなければならなかった。図５は、図３および図４のスキャナの画像処理システム１２０内にある幾つかの可能な画像処理フローの一つを示したものである。
【００４５】
高速、安定および精確に部分画像を一つの完全な画像へ結合させ、回転ミラーの角度位置のタイミングに合わせて画像の歪みを除去するため、プラットフォーム１０１の白エリア上へ複数のマーカーを配置して画像処理にかかる時間を減らす。白エリアの標準白色は、シェーディング補正のシェーディング強度基準に使用する。例えば、図６に示すように、走査部分画像２０６、２０７の共通のマーカー２０４、２０５に近接する走査部分画像２０６、２０７の重畳部は、基準画像に処理される。その他の部分も基準画像に処理されてもよい。そして抽出された基準画像内にある画素と、元の走査部分画像内にある画素とを一対一に対応させる。同じ位置にある基準画像内にある画素と元の走査画像内にある画素とは対応する。基準画像の位置合わせと結合を適切に行うと、所望の元の走査部分画像の位置合わせと結合を達成することができる。基準画像の重畳部分内にある単純で所定の形状のマーカーにより、基準画像の位置合わせと結合を行う画像処理から、元の走査部分画像の位置合わせと結合を高速かつ安定的に行うことができる。上述した基準画像は、本発明の画像処理システム内では任意である。対象物の走査部分画像は、白エリア２０１上にある複数のマーカー２０３を直接使用して位置合わせと結合を行ってもよい。
【００４６】
シェーディング補正は、シェーディング強度補正ステップ１３３において実施する。部分画像は幾つか有り、部分画像の様々な部分が異なる視野角および距離で得られるため、シェーディング強度は同じか異なる部分画像内の様々な部分において異なる。一実施形態において、図６に示す複数のマーカーを有する基準白エリアを読み込むことにより得られるシェーディングデータを基に、元の部分画像からの信号を読み込む時にシェーディング強度補正を行う。濃淡ムラを発生させるのと同様に、走査部分画像のそれぞれの部分は異なる歪みを有し、その画像歪みは画像歪み除去ステップ１３５において除去されなければならない。最後に、画像トリミングステップ１３４において、処理画像から白エリアをトリミングして完全かつ所望の対象物を得ることができる。
【００４７】
フラットベッドスキャナは、画像走査を行う時に手作業で文書をスキャナへ置いたり取ったりしなければならないため、走査は中断された。このスキャナの走査時間には、手作業でスキャナへ文書を置いたりスキャナから文書を取ったりする時間が含まれる。そのため大量の文書を走査するときの平均走査速度は、文書が少ないときよりも遅くなった。例えば、本発明の一実施形態では、走査を中断することなく、連続して１０秒以内に２０ページの文書を走査したり１分間に１２０ページの文書を走査したりする。この場合、スキャナの走査速度は毎秒２ページである。しかし、スキャナが手動で約１０分間走査されて５分間中断された場合、全部で６００ページの文書しか走査することができなかった。そのため、全体として大量の文書の効果的な走査速度は、毎秒１ページとなる。なお上述の数字は仮定のものであり、それは文書が大量のとき、走査速度は文書が少ないときよりも実質上遅いことを単に表しているだけである。本発明の一実施形態において、走査部分画像がスキャナの画像処理システム内にあるメモリバッファへ一時的に保存されるとき、画像処理システムは、例えばＵＳＢポートまたは無線プロトコルを介してスキャナへ結合されているコンピュータの処理パワーを使用してもよい。またコンピュータは、スキャナへ専門に使用される必要はなく、画像処理以外の目的に使用してスキャナのコストを下げてもよい。
【００４８】
処理コストをさらに減らすため、複数のマーカーは、図６に示すような十字形状などの単純で画一的な幾何学的形状にすることが好ましい。このように構築することにより、図７および図８に示すように、マーカーおよびそのマーカーに対応する走査ラインの相対位置を認識し、例えば図３および図４に示す走査ライン１１２のように走査ラインから受け取られた実際の信号と比較し、事前に定義された少しの単純な画像信号パターンだけを画像処理システムへ保存しなければならない。そしてマーカーが単純な形状であるため、画像処理システムにおける画像認識の作業量を減らすことができる。なおマーカーは、他の形状にしてもよい。
【００４９】
走査時に回転可能なミラーの回転を計時する方法は、不正確な製造工程や長年使用されて材料が変形したなどの原因により発生するスキャナ構造の幾何学的誤差に対し非常に強い。また、回転可能なミラーを駆動するモータ（図示せず）は、走査処理に精確に協調しなくともよい。駆動モータが有する唯一の必要条件は、一定の角速度で回転することである。そのため、高価なステップモータおよび制御回路が必要ない。そのため、本発明の画像スキャナは、低コストで製造することができる上、耐久性を有する。
【００５０】
また、物理的なミラー回転と電子画像処理との間で同期を容易に行うため、一回以上の走査を行って画像を読み込んでもよい。これは、回転可能なミラーが、ユーザの予想よりも速い走査速度の回転を達成することができるからである。そのため、二回以上の走査回数により文書の走査を完了してもユーザにとっては依然として十分に高速である。そして第１の走査により、マーカーの位置を認識して画像処理を同期させる。次に第２の走査により、処理を行うため、画像を実際に読み込む。回転可能なミラーが一定の角速度で回転しているため、第１の走査が完了する時、第２の走査の開始時間を容易かつ精確に計算することができる。回転可能なミラーの物理的回転と走査画像の画像処理とは、第２の走査において同期させることができる。または任意に二つの走査を使用して走査文書の一つの画像を撮像した場合、第１の走査および第２の走査の両方は、文書の画像を撮像することができる。第１の走査において撮像された画像は、「前走査画像」として画像処理ユニットが第２の走査を撮像するために必要な調整を計算することができる。この方法には、付加的な長所がある。そして光強度の計算された調整を利用して第２の走査の照明光強度を変えることができる。例えば、ＬＥＤを光源に使用した場合、ＬＥＤはオンおよびオフをスピーディに行うことができるため、異なる電圧の電源を供給することにより、光強度をスピーディに変えることができる。これにより、第２の走査により撮像された画像の品質を向上させることができる。
【００５１】
本発明における走査ラインの位置決めおよび画像合成に使用される方法は、比較的高価なステップモータ、角度位置、速度測定および速度制御のための複雑な機構が必要ない。回転可能なミラーの回転モータは、一定の速度で回転できることが主に必要であった。回転可能なミラーの角度位置と、画像走査処理との間で同期を行う負担は、マーカーの位置を識別する走査ラインの位置にある画像処理システムにかかる。この配置により、最低数の物理的構成要素を使用して本発明によるスキャナの製造工程の精確性に対する要求を下げる。
【００５２】
走査画像を効果的に処理するマーカーの単純な形状の使用は、以下で詳しく説明する。
図７および図８を参照する。先ず図７は、白エリア２０１およびマーカー２０９を有する走査エリア１０１の部分画像、そしてｘ−ｙ座標で図７（ａ）の円状エリア２０８を拡大した図を示す。座標ｘａ、ｘｂ、ｘｃ、ｘｄおよびｘｅは、それぞれ走査ライン２１０に位置する。幅ｗ３は、白エリア２０１の幅である。幅ｗ１は、十字形状のマーカー２０９の一アームの幅である。幅ｗ２は、十字形状のマーカー２０９の十字の幅である。座標ｙ１は白エリア２０１の外縁部に位置し、座標ｙ２はマーカー２０９の水平アームの外縁部に位置し、座標ｙ３はマーカー２０９の垂直アームの外縁部に位置し、座標ｙ４はマーカー２０９の垂直アームの内縁部に位置し、座標ｙ５はマーカー２０９の水平アームの内縁部に位置し、座標ｙ６は白エリア２０１の内縁部に位置する。図８（ａ）〜（ｅ）は、図７の走査ラインｘａ、ｘｂ、ｘｃ、ｘｄ、ｘｅのＩ−Ｙ平面を示し、Ｉはシェーディング強度を示す。画像処理は位置ｙ１から始まり、ｙ軸と反対の方向へ進み、走査ラインが位置ｘａにあることを認識するのに必要な処理時間をｔ（ｒａ）とし、ここでｒａは、開始位置ｙ１と位置ｙ４との間の画素数であり、位置ｘａにおける全体の走査ライン上にある画素数よりも遥かに少ない。画像処理時間は処理する画像数に比例するため、画素が少ないほど処理時間が短い。さらに詳細には、処理システムが位置ｙ１からｙ４までの距離にある走査ラインから受け取った信号をチェックすると、処理ロジックは直ちに図７に示すように走査ラインがマーカー２０９に当たらないことを識別しなければならない。
【００５３】
図８に示すように、ｒｃ＜ｒｂ＜ｒａであるため、位置ｘｂまたは位置ｘｃにおいて走査ラインを認識する処理時間はｔ（ｒａ）よりも短かった。図７に示すように、最後の位置において走査ライン２１０がマーカー２０９に当たらず、走査ライン２１０の現在位置ｘｂにおいて、図８のｙ３からｙ１におけるＩｗからＩｂに示すように、処理が走査ライン２１０上の白から黒への信号強度変化に当たる場合、図７に示すように、処理ロジックは次に走査ラインがマーカー２０９の上端にあることを認識することができる。また走査ラインｘｃ、ｘｄ、ｘｅの位置は、類似の判定ロジックを使用して決定してもよい。
【００５４】
走査部分画像自体は、走査ラインが図３に示すような走査方向Ａ、Ｂの両方で走査エリア全体を通る時に、ラインセンサからの信号を使用しても形成される。本発明のスキャナに含まれる画像処理の量を考慮した場合、計算量を減らすことは重要である。図７および図８は、白エリア上にあるマーカー２０９を使用して走査ライン２１０の位置を探知する方法を示す。走査ライン２１０が位置ｘａにある時、走査ライン２１０全体は白エリア２０１上にある。図８（ａ）に示すように、白エリア２０１の反射面における走査ライン２１０上から得られた画像信号は、強度がＩｗの白である。
【００５５】
走査ライン２１０が位置ｘｂにある時、走査ライン２１０はマーカー２０９の一部を横切る。図８（ｂ）に示すように、白エリア２０１の反射面で走査ライン２１０から得られた信号は、マーカー２０９の幅ｗ１に等しい幅を有するダークセグメントを有する。走査ライン２１０は、位置ｘｃにおいてマーカー２０９の中央部分を横切る。図８（ｃ）に示すように、走査ライン２１０から得られた信号は、図７に示すマーカー全体の幅ｗ２に等しい幅ｗ２を有するダークセグメントを有する。図７および図８において、Ｗ３は白エリア２０１の幅を示す。図８（ｄ）に示すように、位置ｘｄにおいて、走査ライン２１０から得られた信号が、白エリア２０１のエリアへ限定されている場合、位置ｘｂにある時と同様の形状を有する。図８（ｅ）に示すように、位置ｘｅにおいて、走査ライン２１０から得られた信号が、白エリア２０１のエリアへ限定されている場合、位置ｘａにある時と同様の形状を有する。
【００５６】
マーカーの位置および形状が予め決められて画像処理システム中に保存されているため、マーカーを使用した場合、走査ライン上にある画素全てのｘ座標およびｙ座標をスピーディかつ安定的に探知することができる。さらに詳細には、マーカーに対応する走査ラインの位置が分かると、補間により、走査ライン上にある画素全ての位置を決定することができる。
【００５７】
走査ラインにある各画素の座標および走査ラインの座標が決定されると、スピーディかつ明快な処理により走査ラインは２次元画像へ結合される。２次元画像を合成する処理コストは、画像処理システムがマーカーの位置および形状を知っているため低い。
【００５８】
図９に示すように、本発明の一実施形態はスキャナで走査された二つの走査部分画像２１１、２１２は、画像処理システムによりプリアライメントされる。走査部分画像２１１は、図６に示すような重畳された走査エリア２００の対応する白エリア内にあるマーカー２０４、２０５にそれぞれ対応したマーカー画像２１４、２１５を有する。走査部分画像２１２は、図６に示すような重畳された走査エリア２００の対応する白エリア内にある同じマーカー２０４、２０５にそれぞれ対応するマーカー画像２１６、２１７を有する。走査部分画像２１１内にあるマーカー画像２１４、２１５および走査部分画像２１２内の対応するマーカー画像２１６、２１７を使用して二つの画像２１１、２１２をさらに位置合わせする。完全な位置合わせにおいては、マーカー画像２１４、２１６が完全に重畳され、マーカー画像２１５、２１７も完全に重畳されなければならない。白エリアにより包囲されているマーカーの単純な幾何学的形状および強力なカラーコントラストにより、図５に示す結合ステップ１３１は、部分画像２１１、２１２をスピーディかつ安定的に位置合わせすることができる。
図６に示すように、二つの部分画像が、マーカー２０４、２０５などの共通のマーカー画像を共有していない場合、部分画像の結合処理は同様の方法により行うことができる。
【００５９】
図１０は、図３および図４に示すようなスキャナの実施形態において文書の一回の走査サイクルから得られる一組の部分画像の結合処理を示す。走査に伴って、方向Ａ、Ｂにより示された順番で画像信号が画像処理システムに入る。言い換えると、画像走査は方向Ａ、Ｂで行われる。走査Ａ、Ｂは、回転可能なミラーが一回転すると完了する。また、個々の実施では、回転可能なミラー１０２の一回以内の回転で、Ｂの前にＡが走査されたりＡの前にＢが走査されたりしてもよい。図４に示すように、走査Ａは、回転可能なミラー１０２および平面ミラー１１０を介して画像を得る。そのため、走査Ａは、図１０（ａ）に示すように反転画像を形成する。反転画像は、図１０（ｂ）に示すように反転され、図１０（ｃ）に示すように、結合白エリア上にある１０１０、１０２０などのマーカーの助けにより、走査Ｂを介して得られたその他の部分画像と結合されなければならない。最後に、図１０（ｄ）に示すように、画像の歪みを除去する。この歪みを除去は、図５に示すように、歪み除去処理１３５において行う。
【００６０】
全般的に図１１〜図１５を参照、先ず図１１を参照する。図５のシェーディング強度補正処理１３３における赤−緑−青（以下、「ＲＧＢ」という。）モデルを提供する三つのシステムのうちの一つを示す流れ図である。図５に示す実施形態において、ラインセンサから出力される画像信号は、図５に示す画像結合処理１３１により文書の完全な走査画像へ結合される２次元画像を含む。図１１に示すように、シェーディング強度補正処理１３３は、画像認識処理２３０、走査アドレス生成処理２３２、シェーディング補正データルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」という。）２３４、座標を有するシェーディング補正データ２３８およびシェーディング処理２３６を含む。一実施形態において、画像認識処理２３０は、処理される画像上にあるマーカーおよびそれらの位置を識別する。次に、走査アドレス生成処理２３２内でマーカーの位置を使用して画像上の各画素の座標を計算する。計算された座標は、シェーディング補正データＬＴＵ２３４内のアドレスへ変換される。ルックアップシェーディング補正データは、座標を有するシェーディング補正データ２３８の座標とともにシェーディング処理ユニット２３６へ送信され、白エリアの画像からの実際のシェーディングデータを使用して必要な補正量を計算し、これにより画像のシェーディング強度を計算する。
【００６１】
図１１に示すように、文書の走査画像の信号は、シェーディング補正処理１３３においてシェーディング補正される。シェーディング補正処理の計算は、図１２〜図１５においてさらに示す。図１２（ａ）は、図３および図４に示すように本発明の一実施形態によるスキャナを示す斜視図である。図１２（ｂ）は、スキャナの走査エリア１０１内のシェーディング強度を示す略図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、位置合わせされた走査エリア１０１の領域２０６、２０７と、それに対応するシェーディング強度表面２５６、２５７との間の関係を示す。シェーディング強度表面２５６は、領域２０６内のシェーディング強度を示し、２０６のエッジにおける白エリアを含む。シェーディング強度表面２５７は、領域２０７内のシェーディング強度を示し、２０７のエッジにおける白エリアを含む。
【００６２】
図１１に示すシェーディング処理２３６のステップに含まれる計算処理は、図１３にも示されている。曲線１４０は、グラフ形状および一例として、図１１に示すシェーディング補正データＬＵＴ２３４中の保存シェーディング補正データを示す。これらデータの値は、互いに関連していることだけを意味する。言い換えると、曲線の形状は、シェーディング補正処理に有用なシェーディング補正データにより決定されるということである。曲線のシェーディング補正データが、図１１の２３４で見つけられると、曲線の端部の値は図１３の白エリア１４２の画像からの実際のシェーディング強度に合致し、それは白エリアの画像からの光強度データを図形として表す。実際のシェーディング強度は、白エリアから得られた画像から計測される。曲線１４０の全ての値は、曲線形状を維持しながら、曲線の端値に依り調整される。このように調整されたシェーディング強度補正データを表すカーブは、白エリアの画像を使用すると、１４０から１４４へと変化する。
【００６３】
図１３に示すように、個別に見つけられた曲線は、曲線の二端のシェーディング強度値を基に調整され、図１３に示す表面１４６を形成する１３１０などの曲線は、調整されたシェーディング強度補正データを表す。シェーディング補正曲線は、図１１のシェーディング補正データＬＵＴ２３４内のｘおよびｙ方向の両方から見つけることができる。曲面は、さらに処理されて滑らかにされてもよい。図１３に示すように、曲面１４６のエッジ１４８上にあるシェーディング強度は、白エリアの画像から得られた実際のシェーディングデータである。シェーディングデータ補正処理の最終ステップは、各位置（ｘ、ｙ）において、所望のシェーディング強度表面１５０と計測されたシェーディング強度１４６との違いを計算し、これらの違いにより原稿の画像のシェーディング強度を補正する。
【００６４】
図１４は、Ｉ−Ｘ面に投影された計測されたシェーディング強度表面および補正されたシェーディング強度表面を示す断面図である。さらに詳細には、図１４（ａ）は、シェーディング補正前の光強度を示す。曲線２６５、２６７は、部分画像２６３、２６４のシェーディング強度を示す。図１４（ｂ）は、シェーディング補正後のシェーディング強度を示す。
【００６５】
図１５は、図１２に示す計測されたシェーディング強度表面２５６の一部の投影を実線２０１０により表示し、補正されたシェーディング強度面を点線２０２０により表示するＩ−Ｙ面を示す。
【００６６】
図１６は、本発明の一実施形態によるマーカーを有する白エリアを使用する画像歪み除去処理を示す略図である。基準格子を歪んだ生画像へ合致させ、歪みを除去する画像処理により、走査文書の歪みがない原稿を得る画像処理システム中の基準格子のデータの生成、保存および使用する方法も知られている。説明を簡単にするため、以下の説明では、「画素」を画像上にある近似の画素サイズの小さいエリアを表すために使用し、これは画像上の実際の画素ドットに対応していてもなくてもよい。また以下の説明では、利便上歪みが全く無いか僅かだけある処理された画像を処理画像とよび、歪み除去のために処理される画像を生画像とよぶ。
【００６７】
図１６（ａ）は、基準格子の形成方法を示す。一般に１６１０などの生画像の基準格子を構成するラインは直線ラインではない。画像処理システム内にあるこれらラインのデータの形成および保存には多くの方法があるが、以下の説明ではこれらラインの形成および保存の一例を示す。
【００６８】
基準格子を形成するデータを得るため、リバースエンジニアリング方法を使用する。図１６（ｂ）に示すように、１６３０などのダークまたは反射カラーの直線の充分に細かい格子を有するスキャナ上にある白エリアと異なる白基準ボード１６２０を走査エリア上に配置する。このボードの画像は、本発明のスキャナを使用して撮像する。生画像上にある基準格子は図１６（ａ）に示されている。基準格子を構築するデータは、走査されていない白ボード上にある１６３０などの基準格子の座標と、走査された白ボードの画像上にある１６４０などの座標とを比較することにより得ることができる。
【００６９】
基準格子のデータは、複数あるうちの一つの方法により画像処理システムに保存することができる。これらの方法は、当業者がよく知っている方法である。例えば、この方法の一つは、基準格子のライン上にあるポイントの十分な数の座標を保存する。他の方法では、基準格子上のあるポイントの座標だけを、これらポイントに合致する形成カーブ（例えばスプライン曲線）のデータとともに保存する。
【００７０】
図１６（ｃ）および図１６（ｄ）は、スキャナの白エリア上にあるマーカーの助けがある走査エリアの画像上に基準格子を形成する補間処理を示す。基準格子は、速い歪み除去の画像処理システムを助けるために使用される。第１のステップにおいて、図１６（ｃ）に示すように、歪み画像上のマーカーは、比較的大きな格子サイズおよびマーカーに固定されている１６０５などの粗い基準格子を形成するラインへ接続されている。さらに詳細には、１６０５などの粗い基準格子上の画素の座標は、マーカーの知られた座標を基に補間により計算する。次に、第２のステップにおいて、図１６（ｄ）に示すように、１６１５などの細かい基準格子は、第１のステップにおいて形成された１６０５などの粗い基準格子上にある画素の座標を基に形成される。さらに詳細には、細かい基準格子上にある画素の座標は、第１のステップにおいて形成された粗い基準格子上にある画素の知られた座標からの補間により計算される。計算に必要なメモリのサイズを縮小するため、格子上のある幾らかの選択したポイントの座標だけを実際に計算して保存する。この処理は、細かい基準格子が以前のステップで形成された基準格子を基に得られていても繰り返される。以下の説明では、本発明の様々な実施形態において基準格子の二つのレベル（粗いおよび細かい）が、歪み除去を実行するために十分な精確性を提供すると仮定する。
【００７１】
歪み除去の処理を行う時に、処理画像（変形の目標）にあるマーカーの座標を先ず計算する。次に、細かい基準格子のある選択されたポイントの粗い基準格子上にある処理画像の画素座標を計算する。その後、生画像からの処理画像を高速で処理して計算する。図１６（ｅ）および図１６（ｆ）は、基準格子内の任意の画素Ｐの歪み除去に含まれる計算処理を示し、その画素は基準格子のエッジ上にない。必ずしも必要ではないが、図１６（ｅ）に示す基準格子は歪み率の与えられたレベルに十分小さいため、第２のレベル（細かいか小さいサイズである）基準格子の四つのエッジは、ほぼ直線と推定すると便利である。生画像内にある画素Ｐの位置は、ｄ１／ｄ’１、ｄ２／ｄ’２、ｄ３／ｄ’３およびｄ４／ｄ’４の比率と同様に、生画像内にある四つのコーナーポイント００、０１、１０、１１の座標により決定してもよい。図１６（ｆ）に示すように、処理画像内にある同じ画素Ｐの位置は、ｃ１／ｃ’１、ｃ２／ｃ’２、ｃ３／ｃ’３およびｃ４／ｃ’４の比率と同様に、処理画像内にある四つのコーナーポイント００’、０１’、１０’、１１’の座標により決定してもよい。その比率は歪み除去の前と後で保存される。つまりｄ１／ｄ’１＝ｃ１／ｃ’１、ｄ２／ｄ’２＝ｃ２／ｃ’２、ｄ３／ｄ’３＝ｃ３／ｃ’３、ｄ４／ｄ’４＝ｃ４／ｃ’４である。そのため、処理画像内の四つのコーナーポイントの座標を計算した後、処理画像内の画素Ｐの座標を得るための計算量は非常に小さい。格子内の画素の座標データ量が、格子の四つのコーナーの座標データ量よりも非常に大きいため、歪み除去変形の計算は非常に効率がよい。図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、上で述べた処理方法を使用して部分画像の歪み除去の処理全体を示す。
【００７２】
図１６（ｇ）は、回転可能なミラーの様々な角度位置における異なる傾斜による歪みを示す。この歪みは、上で述べた基準格子方法を使用して図１６（ａ）に示すようなその他の歪みとともに除去することができる。
【００７３】
図１６（ｈ）は、走査文書から撮像されたマーカーおよび白エリアの画像と共に、保存された基準格子の座標を歪み生画像へ合致させる処理を示す。基準格子は、上述のような記憶方法を使用して保存する。つまり、基準格子のライン上にある（補間を行う関数係数およびポイントの代わりに）十分な数のポイントを保存する。処理の説明は、歪み画像のローカルエリアのみに行うが、全体の画像を通して同じ処理が行われると理解すること。走査処理を行う時に、生画像４００は、原稿の走査を介して得ることができる。この生画像４００は、白エリア上にあるマーカー４１０、４１５、４１７の画像を含む。ライン４２０、４２２、４２４、４２６は、生画像４００上にある基準格子の生画像である。ポイント４５０は、保存基準格子上にあるポイントであり、その座標は画像処理システム内にすでに保存されている。走査処理を行う時に歪みが発生するため、ライン４２０上にあるべきであるポイント４５０は、生画像４００上のライン４２０から外れている。そのため、４５０を４２０に合わせる必要があった。フィッティング処理における第１のステップでは、図１６（ｈ）に示す矢印の方向で表示されているように、生画像４００上にあるマーカー４１０、４１５、４１７の画像の実際位置へ保存された境界マーカーポイント４３０、４３５、４３７を合わせる。このフィッティングが完了すると、マーカーの位置にあるべきである保存された基準格子の全てのポイントは、生画像上にある対応するマーカーに合致する。第２のステップにおいて、基準格子の境界にあるべきポイント４４０、４４５などの、その他のポイントの保存された座標を、基準格子４２２、４２６の境界の生画像上にある適切な位置へ合わせる。ポイント４４０、４４５が、ポイント４３０、４３５、４３７に対する相対位置を維持しているため、フィッティング処理は、生画像上のマーカー位置を基に行う。さらに図１６（ｈ）に示すように、保存された基準格子の内部ライン上にあるポイント４５０を、基準格子の形状を維持しながら、生画像（ポイント４５０がポイント４３０、４３５、４４０、４４５、４３７の相対位置を維持するため）上にある基準格子のライン４２０上の適切な位置へ合わせる。
【００７４】
図１６（ａ）〜図１６（ｈ）に示す処理は、基準格子を歪んだ生画像へ合わせ、歪みを除去して走査文書の歪みがない元の画像を得ることができる画像処理システム内に基準格子のデータを保存する複数の方法を示す。これらの方法は高速で行うことができる。また、基準格子の形成と歪んだ生画像へ基準格子を合わせるための余分な計算が必要なため、歪み除去の大量計算には、画素データの位置を一つずつ歪みのない処理画像へコピーすることが含まれている。白黒画像の画素データには、画素の座標および光強度が含まれる。カラー画像の画素データには、画素の赤、青および緑色の光強度および画素座標が含まれる。概算で、画像が１０２４×７６８画素で構成されている場合、歪み除去は７８６０００画素のコピー動作で実行される。
【００７５】
画像処理作業は、クロック速度が約１〜３ＧＨｚである今日のミッドレンジのパーソナルコンピュータを有し、スキャナに結合されて外部にある別のパーソナルコンピュータ内のソフトウェアにより実行され、大量の高解像度画像の歪み除去処理を瞬時に完了させることができる。スキャナが専用プロセッサを有する自身の計算装置を備えている場合、生画像から処理画像への画素データのコピーは、並列実行を容易に採用することのできるオペレーションタイプであるため、画像処理が並列に実行されるとき、歪み除去の実行時間をさらに減らすことができる。
【００７６】
基準格子構築および生画像のフィッティングに必要な余分な計算量は、歪み除去の必要に応じて決定される。粗い格子を基に構築された細かい格子がほぼ直線であると仮定すると、画素が基準格子内に規則的かつ直線的に充填されていると仮定されるため、細かい格子のサイズが大きくなるに従い、直線仮定を使用するエラーも大きくなる。反対に、細かい格子のサイズが大きくなるに従い、生画像上にある基準格子の構築およびフィッティングに必要な計算量は少なくなる。その結果、歪み補正を行う計算が速くなる。
歪み除去を行うために基準格子を使用する上述の方法は、画像全体へエラーが均一に分布されるため、処理画像の品質へ明らかな影響を与えないという長所を有する。
【００７７】
部分画像結合、歪み除去およびシェーディング補正計算のアルゴリズムおよびデータの両方は、スキャナの製造または調整を行う時に固定することができる。或いは、部分画像結合、歪み除去およびシェーディング補正計算のアルゴリズムおよびデータは、走査されたり前走査されたりした画像内にあるマーカーの画像および白エリアを基に、各走査を行うときに動的に選択したり補正を行ったりしてもよい。この第２の方法では、システム資源をさらに使用するため、スキャナがさらに高価になる可能性がある。しかし、第２の方法には、第１の方法で使用されるスキャナよりも変形、幾何学的誤差および光強度変化に強いという長所がある。なお、この両方の方法における計算処理は、白エリアの「基準白」を基準にし、その上にあるマーカーの位置を計算の基礎とする。
【００７８】
図１７は、本発明の一実施形態によるスキャナを示す。光源３０１は、光ビームを放射する。放射光ビームは、レンズ３１９を透過して集中された後、ミラー３０６、３０５によりそれぞれ反射される。ミラー３０５は、画像光路１０５ｄの近傍に配置されている。ミラー３０５により反射された境界１０５ａ１、１０５ａ２を定義するサイズを有する光ビームは、画像光路１０５ｄの近傍にある光路を反対方向で進む。そして、ミラー３０５により反射された後に、回転可能なミラー１０２へ達した光ビームは回転可能なミラー１０２により反射され、前の境界１０５ａ１、１０５ａ２にそれぞれ対応する境界１０５ｂ１、１０５ｂ２中を通る。この光ビームはさらにミラー１１０へ達し、ミラー１１０により反射されて前の境界１０５ｂ１、１０５ｂ２にそれぞれ対応する境界１０６ｂ１、１０６ｂ２内を通る。図１７に示すように、光ビームの幅、画像路１０５ｄへミラー３０５が接近するようにミラー３０５の角度を配置することにより、原稿全体を走査する時に、光ビームが１０６ｂ１と１０６ｂ２との間を定義し、走査エリア１０１上のエリア３０７を照射し、走査画像ライン１１２に沿って移動して走査画像ライン１１２を常にカバーする。言い換えると、走査を行う時に移動する１１２などの走査画像ラインの箇所かその箇所近くのエリアは、走査処理を行う時に照射されるということである。１０６ａを通る１１２の画像は、ミラー１１０により１０５ｃへ反射され、それは回転可能なミラー１０２により１０５ｄへ反射されて画像センサ１０４へ達する。１０５ｂ１と１０５ｃとの間を定義する角度は１８０°＋βである。１０５ａ１と１０５ｄとの間を定義する角度は１８０°−βである。角度βは、−１５°〜１５°の範囲の値である。角度βの値はほぼ０に近いことが好ましい。
【００７９】
図１８は、本発明の一実施形態によるスキャナの照射を示す略図である。照明光路１０５ｂは、走査を行う時に、画像光路１０５ｃに相対する一定角度βを有する。二つの光路は、回転可能なミラー１０２から所定距離で互いに横切る。この距離は、回転可能なミラー１０２と照明光路が走査エリア１０１の一端１４１０で走査エリアに当たるポイントとの間の距離として選択してもよい。言い換えると、走査エリア１０１の一端で走査が行われる時に、照明光路および画像光路の両方は同じ位置１４１０で走査エリアに当たる。走査が走査エリア１４５０の中央部分へ進むにつれ、二つの光路は１４２０、１４３０など、僅かに異なる位置で走査エリアに当たる。走査が走査エリアの中央部分へ近づくにつれ、走査エリア１０１に当たる二つの光路の二つの位置は離れる。
【００８０】
この現象は二つの効果を発生させる。第１の効果は、１４１０の箇所かその箇所近くの位置にある走査ラインが走査エリア１０１の１４２０、１４３０、１４５０などの中央部分に近い位置よりも良く照明されることにある。これは照明光路が、位置１４１０などの走査エリアの終端にある画像光路と精確な位置で走査エリアに当たるからである。この効果は、位置１４１０などの走査エリアの終端が、位置１４２０、１４３０、１４５０などの走査エリアの中央部分に近いエリアよりも強い照明光を必要とするため、走査エリア全体の光強度のバランスを得ることができるという長所を有する。この効果の範囲は、走査光ビームの焦点を変えたり、照明光路上にある様々な光源、ミラーおよびレンズの幾何学を変えたりすることにより調整できる。光源からのより強力に集束された光ビームは、走査エリア上にある走査ラインの周囲に、少なく集束された光ビームより狭い照明エリアを形成する。その結果、例えば、回転可能なミラーが位置１４１０などの走査エリアの終端を走査する時の走査ラインの照明強度と、回転可能なミラー１０２が位置１４２０、１４３０、１４５０などの走査エリアの中央部分を走査する時の走査ラインの照明強度との大きな違いなど、より強力に集束された走査光は上述したように強い照明バランス効果を有する。また、より少なく集束された走査光には、弱い照明バランス効果があった。
【００８１】
第２の効果は、幾何光学の原理に従い、走査を行う時のどのポイントにおいても、例えば、走査が走査エリアの中央部分や中央部分近くの箇所にある時、光源から走査エリアへ進んだ後に光センサへ帰る全ループ光路などの光路は光センサへ達しない点にある。この意味は、回転可能なミラーと走査エリアとの間にある画像光路のセグメントがほぼ垂直方向にあるのに対して、文書を支えるガラスなどの文書支持材料や文書上の光沢のある表面からの強力な反射光が光センサから漏れないことを示す。そのため、画像品質は損壊しにくい。この効果の範囲は、走査光ビームの集束、走査の角度範囲およびセンサ、光源、ミラーの位置を変えることなどにより調整することができる。
【００８２】
一方、この配置により、全体の走査処理を行う時に、照明光路は画像光路と並行にならない。「直接反射」を照射光と同じ入射角を有するスキャナの文書支持ガラス（または走査文書を支持するその他の透明材料）からの反射光と定義すると、入射角と反射角との関係に関する幾何光学により、走査エリアにある照明光反射ポイントを通過する法線の反対側（例えば対称的な位置）にあると予測できる。直接反射が回転可能なミラーに当たらない時（走査が中央領域から離れた領域にある時にこれは発生する。）、強力で望ましくない強力な輝きを含む直接反射が、光センサにおいて文書からの本当の画像光を目立たなくする可能性をなくす。直接反射が回転可能なミラーに当たらない時（これは画像光路が走査エリアに垂直かほぼ垂直な箇所にあるときに発生する。）、直接反射の光路が画像光路に平行でなく（図１８を参照）、回転可能なミラーから光センサへの長い光路により、直接反射は光センサへ達しない。このように、直接反射により輝きが発生する可能性を無くすことができる。
【００８３】
上述の約９０°の強力な輝きを除去する代替または補完的な方法としては、二つの走査光の配置において走査光をそのように配置した場合、光ビームは走査ラインの箇所またはその箇所の近傍にあり走査エリアへ垂直（つまり、走査エリアに対して約９０°である。）に走査エリア上の表面に当たり、光の反射からの輝きを完全に除去する。しかし、この方法には、走査エリアの相対サイズがスキャナの垂直寸法よりも小さいという短所があった。これは、走査エリアと回転可能なミラーとの間の画像光路のセグメントが走査エリアに対して垂直にならないからである。全てのレンズ上およびスキャナの走査エリア上にある反射防止膜は、反射を減らして画像の質を向上させることもできる。
【００８４】
図４および図１７に示すような両方の光配置は、走査が行われている時に、１１２などの走査ラインの箇所やその箇所近くにある集束された光を提供する。光源３０１と第１の反射ミラー３０６との間にあるシリンドリカルレンズまたはレンズシステム３１９を使用して光源３０１から放射される光を集束させ、１１２などの走査ラインの周囲にある高強度光のビームを狭くする。この高強度光ビームにより、スキャナは高速走査を行うことができる。
【００８５】
図１８に示す光バランス効果と比較し、代替および／または補完的な方法により走査エリアを横切る光強度を調整することを次に述べる。走査を行う時に変わる光路の長さと、走査エリアへの光路の角度とを補償することにより、光源３０１への電源供給は、回転可能なミラーの回転角度により任意に調整することができる。さらに詳細には、ロジックの制御は以下のステップで実行される。（１）回転可能なミラーの角度位置は、リアルタイムで部分的に走査された画像上にあるマーカー位置を認識することにより決定される。（２）回転可能なミラーの探知された角度位置を使用して、その時点で必要だった必要な光強度補正データを探し、次にそれを使用して光源３０１への電源供給を制御する。一般に光路が長く、走査エリアへの光路の入射角が大きい場合、光源３０１は、電源がさらに必要となる。そうでない場合、光源３０１に必要な電源は少ない。ＬＥＤ光源は、光強度がパワー供給を変えてスピーディに調整できるため、この状況で使用するのに適している。
【００８６】
上述した光バランスの二つの方法の代替または補完の他の方法によると、図１９に示すように、シェーディングフード１５１０を回転可能なミラー１０２と走査エリア１０１との間に配置する。シェーディングフード１５１０は、回転可能なミラー１０２の回転中に異なる角度で様々な程度の透明度（図示せず）を有する。そして、各角度における様々な透明度を使用して、画像センサ１０４へ戻る反射光１９１０の量とともに、走査エリアにおける光強度を調整する。
【００８７】
図２０は、本発明の一実施形態によるスキャナを示す。図２０は、スキャナ内の照明光路（光源から始まり走査エリア上の走査ラインで終わる。）と同様に、画像光路（走査エリア上の走査ラインから始まり光センサで終わる。）を示す。レンズ５０１、５０３は、光源５０７からの光を、垂直寸法が狭くて水平寸法が広い走査ラインに平行な光ビームへ集束させる。反射フード５０５は、光源５０７からの光をレンズ５０３へ集束させる。集束レンズ５２１は、走査ラインで反射されて回転可能なミラー１０２からの画像光を光センサ５２２へ集束させる。非透明シールド５３１は、走査エリア１０１から迷光が直接に放射されることを防ぐことができるため、走査エリア１０１上にある走査ラインを照射する光だけが回転可能なミラー１０２から送られる。図４と異なり、図２０に示す実施形態では、図４に示す平面ミラー１１０などのような追加のミラーがない回転可能なミラーを一つだけ使用する。回転可能なミラーを一つだけ使用すると、走査エリアをスキャナの垂直寸法よりも小さくすることができる。言い換えると、走査エリアの寸法が同じである場合、図２０に示すスキャナの垂直寸法（厚み）は比較的大きい。本発明のこの実施形態の新しい点は、図１７に説明するような光配置および白エリアおよびマーカーの使用にある。また必要に応じ、図１９に示すシェーディングフードを回転可能なミラーの上部に配置し、走査エリアを横切る光強度のバランスをとってもよい。
【００８８】
図２０に示すように、光源として蛍光灯管５０７を使用する。蛍光灯は、安価、良好な白色光のスペクトルを有し、非常に効率が良い。しかし蛍光灯には、蛍光灯管を通る変調電流から点滅が発生した。現在の蛍光灯技術は、約２５〜４０ｋＨｚの周波数である変調電流を生成することのできる高周波電子安定器を使用する。走査エリアの長さが１２インチの場合、走査解像度は６００ｄｐｉ（dots per inch）であり、スキャナが１ページを走査する時間は１秒間であり、１秒以内に走査するラインの総数は７２００本で、点滅総数は４００００回である（蛍光灯の点滅周波数を４０ｋＨｚと仮定する。）。各ラインは、それぞれ５．５回（４００００／７２００＝５．５）点滅した。蛍光灯の点滅は、走査画像の品質を下げた。しかし、画像の走査ラインを横切るように分布された点滅のランダム性は、全体の走査画像上の点滅を目立たなくする。また光源としては、例えばタングステンランプ、タングステンハロゲンランプ、キセノンランプおよびＬＥＤなど、その他のタイプのものでもよい。これら他のタイプの光源には、一般に蛍光灯にあった点滅問題がなかった。そのため、他のタイプの光源を使用した場合、蛍光灯を光源に使用するときよりも走査速度が速かった。各光源には、それぞれ長所および短所があった。ＬＥＤは、即時にオンおよびオフして集束されて指向性のある光を生成することができ、熱を発生させなかった。しかし、ＬＥＤは、一般に蛍光灯よりも効率が悪くあまり明るくなかった。キセノンランプは、良好な光スペクトルを有して非常に強力であるが、高圧電源が必要であったため高価で巨大であった。タングステンランプは効率が余り良くなく高熱も発生させた。蛍光灯およびＬＥＤ光が線光源である一方、タングステンランプは点光源であるため、点光を直線光ビームへ変換する複雑な設計の反射フードおよびレンズが必要であった。ハロゲンタングステンランプは、タングステンランプよりも僅かに効率が良いが、タングステンランプと同様の問題があった。
【００８９】
図２１は、本発明の一実施形態によるスキャナを示す。本実施形態は、スキャナの垂直寸法を小さく維持しながら、二つの回転可能なミラー、二つの光センサ、二つの光源を使用して大きな走査エリアを得ることができる。光源６０７は、反射フード６０５と共に、レンズ６０３、６０１により、走査に使用される、走査ラインに平行な強力で狭くて集束された光ビームを発生させる。光ビームは、１０２などの回転可能なミラーにより湾曲され、走査ラインの周囲にある走査エリア１０１へ投影される。集束レンズ６２１は、走査エリア上にある走査ラインから反射された画像光を光センサ６２２へ集束させる。二つの回転可能なミラーにより走査された二つの部分画像の結合は、走査エリアの周囲に配置されている白エリア上にあるマーカーの助けにより画像処理ソフトウェアで実行される。例えば両方の回転可能なミラーが適度に速く回転するなどして、二つの回転可能なミラーが適度に短時間のうちに画像を走査し、画像処理システムが二つの部分画像を適時に撮像して処理する限り、二つの回転可能なミラーの回転の間は精確に機械的同期させる必要が無い。図２１は、走査エリア１０１から始まり光センサ６２２で終わる二つの画像光路と、光源６０７から始まり走査エリア１０１で終わる二つの照射光路を示す。必要に応じ、走査エリアを横切る光強度のバランスをとるため、回転可能なミラーと走査エリアとの間にある二つの回転可能なミラーの上に、図１９に示すように二つのシェーディングフードを配置してもよい。
【００９０】
図２２は、本発明の他の実施形態によるスキャナを示す。本実施形態は、一つの回転可能なミラーおよび二つの光センサを使用する。スキャナの垂直寸法を小さく維持しながら、大きな走査エリアを得るため、二つの補助ミラー７０１、７０３を使用する。必ずしも必要ではないが、補助ミラー７０１、７０３の反射面は曲線状にすることが好ましい。補助ミラーを曲線状にすることの長所としては、光センサおよび光源の配置が単純な幾何学的配置になることと、ミラー表面が小さくなることと、スキャナの垂直寸法が全体的に低くなることとが含まれる。また必要に応じ、走査エリアを横切る光強度のバランスをとるため、回転可能なミラー１０２と二つの補助ミラー７０１、７０３との間で回転可能なミラーの下方に、図１９に示すようなシェーディングフードを配置してもよい。非透明フード７０７は、迷光が回転可能なミラー１０２から走査エリアへ直接に放射されることを防いでスキャナを使用するユーザの目を保護する。
【００９１】
図２２に示すように、曲線補助ミラーの曲率は、精確な図面によりグラフ的または手作業で決定することができため、画像処理システムは、走査画像の歪み除去、部分画像結合およびシェーディング補正を行うことが容易である。曲線ミラーの形状は独特ではない。
【００９２】
曲線補助ミラーの曲率は、計算により数学的に決定されてもよい。その計算の一例を次に挙げる。図２２および図２３に示すように、ポイントＡは回転可能なミラー１０２の回転中央２２１０にある。照射光は、ポイントＡで反射されて曲線状のミラー表面ＦのポイントＤに当たる。回転可能なミラーの直径は０でないため、この条件では小さなエラーが発生する。この小さなエラーは、回転可能なミラーの直径が十分に小さい（つまり回転可能なミラーが十分「薄くて細長い」）場合、無視することができる。Ｘ−Ｙ面上にある表面Ｆの投影を関数ｙ＝ｆ（ｘ）で表すと仮定する。ＤＢは、ポイントＤを通って、ポイントＤでｆ（ｘ）の接線に垂直なポイントＤにおける曲線ミラー表面Ｆの法線である。角度ＢＤＣ（２４２０）＝角度ＡＤＢ（２４１０）で、軸Ｘが走査エリア１０１を表すと仮定すると、ＡＤの傾斜はｔａｎ（θ１）＝ｆ（ｘ）／ｘで、ＤＢの傾斜はｔａｎ（θ２）＝−１／ｆ’（ｘ）である。θ１、θ２、ｘおよびｆ（ｘ）の間の方程式は以下の通りである。
【００９３】
（式）  1/tan(θ1)-1/tan(θ2)=x/f(x)+f'(x)
また、以下の幾何学式からも分かる。
（式）  1/tan(θ1)-1/tan(θ2)=AB/f(x)
上述した二つの方程式を組み合わせると以下の方程式が得られる。
（式）  AB/f(x)=x/f(x)+f'(x)
【００９４】
上述の方程式を整理すると、以下の通りとなる。
（式）  AB=x+f(x)f'(x)
得られた方程式の両側の微分値を取ると、以下の方程式が得られる。
（式）  d(AB)/d(θ1)=d(x)/d(θ1)+f(x)*df(x)/d(θ1)+f(x)*df(x)/d(θ1)
また上述の微分方程式は次のように記載することもできる。
（式）  d(AB)/d(θ1)=d(x)/d(θ1)+δf(x)/δx*df(x)/d(θ1)+f(x)*d(δf(x)/δx)/d(θ1)
【００９５】
設計目標として、回転可能なミラー１０２が回転すると、角度θ１が変わり線ＡＤがポイントＡの周囲を回転する。Ｘ軸上のポイントＣの移動速度ｖは定数であるか（例えばｄｖ／ｄθ1＝Ｋ１、Ｋ１は定数）、少なくとも滑らかに変化する（例えばｄ２ｖ／ｄ２θ1＝Ｋ２、Ｋ２は定数）。上述した第１の目的の算出は、ポイントＢの移動速度をθ１に対する定数にして（ｄＡＢ／ｄθ１＝Ｋ３、Ｋ３は定数）、ＡＢはＡからＢへのラインセグメントの長さを示す。
【００９６】
図２３に示すように、θ１の角速度が定数であると仮定し、ポイントＢの移動速度を定数に設定するとｄ２（ＡＢ）／ｄ２（θ１）＝０である。上述の微分方程式は、次に２階の微分方程式へ変換して曲線ミラーの所望の形状を表す関数ｆ（ｘ）を数値的に解いて得る。関数ｆ（ｘ）は、積分によるある未知定数を含む。定数は、曲線ミラー７０１、７０３の端位置を調整することにより、実際の機械的設計により決定することができる。
【００９７】
図２４は、本発明の他の実施形態によるスキャナを示す。図４と異なり、図２４に示すスキャナは、平面ミラー１１０前にある追加の平面ミラー１６０を有する。平面ミラー１６０のサイズ、形状および位置は、領域Ｌ１、Ｌ３から回転可能なミラー１０２への画像路のどの部分もブロックしない。領域Ｌ２にある走査文書の画像は、先ず平面ミラー２５１０により反射された後、続いて平面ミラー１６０により回転可能なミラーへ反射され、最終的にラインセンサ１０４へ送られる。追加の平面ミラー２５１０、１６０は、長さＬ２−Ｌ５で走査エリアを延伸させる。図２４に示すＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３−Ｌ４−Ｌ５は、図４に示すＬ１＋Ｌ２−Ｌ３に等しく（両方のスキャナは、それぞれの走査エリアにおいて同じ長さを有する。）、図４に示すα１、α２の最小値は図２４に示すγ１、γ２、γ３の最小値に等しい場合（そのためさらに処理が行われない文書は、スキャンオフされた部分画像の歪みが同じ傾斜により限定される。）、図２４に示す実施形態の高さＨを図４に示す実施形態の高さＨよりも小さくすることができる。これにより、追加の平面ミラー２５１０、１６０はスキャナの高さを低くし、本発明の画像走査装置の物理構造をより低くすることができる。画像が平面レンズ１１０により反射される時に、角度β１は回転可能なミラーの最大画角である。画像が平面ミラー２５１０、１６０により反射される時に、角度β２は回転可能なミラー１０２の最大画角である。画像が回転可能なミラーへ直接に達する時に、角度β３は回転可能なミラーの最大画角である。
【００９８】
図２５（ａ）〜（ｄ）は、図２４に示すスキャナの原稿から撮像された部分画像を完全な元の文書の正面画像にするために行う結合および転換のステップを示す。三つの部分画像の走査は、Ａ、ＢおよびＣの順番であり、走査はＡ、ＢおよびＣが記載された矢印の方向で行われる。図２５（ａ）は、走査して撮像された三つの部分画像を示す。図２５（ｂ）は、走査された部分画像１７６、１７７を逆さにして部分画像１７５、１７６、１７７の相対位置を交換した結果を示す。図２５（ｃ）は、三つの部分画像１７５、１７６、１７７を結合した状態を示す。部分画像は、位置マーカー１８０、１８１、１８２、１８３の画像の助けにより結合される。さらに詳細には、１８０は、一方が部分画像１７５上にあり、他方が部分画像１７７上にあるマーカーの二つの画像を示す。マーカーの二つの画像は、スキャナの白エリア上にある同じマーカーから撮像される。部分画像が結合される時に、マーカーの二つの画像は一画像に重畳される。同じ説明は、１８１、１８２、１８３へ適用することができる。
【００９９】
図２６は、本発明の一実施形態を示す略図である。本実施形態は、スキャナの高さＨを低く維持しながら、走査エリア１０１の長さを延伸する目的のために二つのラインセンサ１０４、２７０５を使用する。α１、α２は、反射回転可能なミラー１０２を介したラインセンサ１０４、２７０５から見たときの傾斜をそれぞれ示す。走査エリア１０１上にある走査文書の画像は、回転可能なミラー１０２により反射されてレンズ１０３で集束されてからラインセンサ１０４、２７０５に達する。回転可能なミラー１０２が回転すると走査が完了する。視角β１は、ラインセンサ２７０５により走査することができる走査エリア上の最大距離Ｌ１に対応する。視角β２は、センサ１０４により走査することができる走査エリア上の最大距離Ｌ２に対応する。図２６に示す文字Ａ、Ｂは、図２６に示す回転可能なミラーの回転方向に対応した走査方向を示す。高さＨを図２に示すものと同じに維持した場合、Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３をＬよりも大きくすることができる。図２７は、図２６のスキャナにおける原稿から撮像された部分画像を処理し、本実施形態の原稿の正面画像を完成させる処理ステップを示す。
【０１００】
図２８は、本発明の代替実施形態を示す略図である。本実施形態は、二つのラインセンサ１０４、２９０５をさらに使用する。図２６に示す実施形態と図２８に示す実施形態との違いは、走査エリアの長さをさらに延伸するために二つの余分な平面ミラー１１０、２９１０が使用されている点である。走査エリア１０１上にある領域Ｌ１、Ｌ４内の走査文書の画像の一部は、平面ミラー１１０、２９１０で反射されて回転可能なミラー１０２へ送られる。領域Ｌ２、Ｌ３内にある走査文書の画像の一部は、回転可能なミラー１０２へ直接に送られる。次に、回転可能なミラー１０２からの反射画像は、レンズ１０３を介してラインセンサ１０４、２９０５へ送られる。さらに詳細には、領域Ｌ１、Ｌ２からの画像はラインセンサ２９０５へ達し、領域Ｌ３、Ｌ４からの画像はラインセンサ１０４へ達する。角度β１は、走査エリア上の距離Ｌ１に対応した最大画角である。角度β２は、距離Ｌ２に対応した最大画角である。角度β３は、距離Ｌ３に対応した最大画角である。角度β４は、距離Ｌ４に対応した最大画角である。距離Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７は、それぞれ近傍領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の重畳領域を示す。γ１、γ２、γ３、γ４は、それぞれ領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４における画像内にある最小傾斜である。図２８に示すγ１、γ２、γ３、γ４の最小値は、図２６に示すα１、α２の最小値に等しく（ゆがみを除去する画像処理を適用する前に、文書は画像が走査される時に歪みが両方のスキャナ内に等しく限定されていることを確保する。）、図２８に示すＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ５−Ｌ６−Ｌ７は、図２７に示すＬ１＋Ｌ２−Ｌ３に等しく（両方のスキャナが走査エリアの同じ長さを有する）、図２８に示す高さＨは、図２６に示す実施形態の高さＨよりも低くすることができる。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、走査エリア１０１上にある走査ラインの進む方向を示す。回転可能なミラーが回転する時に、全体の走査エリアは、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順番で、これらの文字が示す方向へ向かって走査される。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの間の順番はこれだけに限定されるわけではなく、文書の全ての走査は必ずしも一回転で完了されなくともよい。例えば、範囲Ｌ３だけが一回転で走査され、他の回転でＬ１が走査され、さらに他の回転ではＬ２が走査され、又さらに他の回転ではＬ４が走査されてもよい。この実施例では、走査を完了するのに４回転しなければならない。
【０１０１】
図２９は、本発明の一実施形態において、部分画像の結合と歪みの除去とを行う処理を示す。さらに詳細には、図２９（ａ）において、走査により四つの歪み部分画像が撮像される。Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、例えば走査信号が画像処理システムへ入る方向などの走査方向を示す。図２９（ｂ）において、走査方向Ａ、Ｄに対応する二つの部分画像を逆さにする。図２９（ｃ）において、四つの部分画像の全ては、接合領域内にあるマーカーを使用して結合する。図２９（ｄ）では、歪みを除去する。上述したように、画像処理の順番は変えることができる。例えば、各部分画像内にある歪みを、部分画像が結合される前に除去してもよい。
【０１０２】
本発明のスキャナは、高速走査速度を有するため、大量の文書を電子方式の画像ファイルへ走査するのに適している。大量の文書を高速で走査する時に、操作の自然モードは走査エリアのカバー上へ文書を置かずに走査する。人間オペレータに不快感を与えないように、スキャナの走査エリアからの光は減らされることが望ましかった。走査が行われている時に走査光がオンされるが、走査間の走査光をブロックするある種のシャッタ装置で行ってもよい。走査処理と同期で作動するこのような走査光のシャッタ装置またはスイッチの構築は、当業者であれば分かるため、ここでは詳しく述べない。
【０１０３】
図４および図１７に示すように、第１および第２の光配置において、光路が走査エリア１０１の表面に対して垂直であるとき、走査ラインで文書を照射しようとする光ビームは、走査エリア１０１の表面から反射され、その反射光は、画像路と同じ光路を通ってセンサまで送られることがあった。これは、走査エリアの表面に対する走査光ビームの角度が９０°であるため、走査エリアの表面からの走査光ビームの強力な反射光として定義される現象である輝きを発生させた。この輝きは当初の走査画像の質を低下させた。
【０１０４】
また、図１８に示す方法の他に、この現象が発生することを防ぐために幾つかの方法がある。図３０（ａ）に示す図３および図４は、本発明のスキャナの輝きを防ぐ方法を示す第１実施形態である。最大画角β２は限定されるため、画像路がβ２で示される範囲にあるとき、光路は走査エリア１０１の表面に対して決して垂直とはならない。垂直位置は、垂直ラインＲで示される。図３０（ｂ）は、図２４に示す発明のスキャナの輝きを防ぐ方法を示す第２実施形態である。最大画角β２および平面ミラー２５１０、１６０の位置および角度が配置されるため、ミラー２５１０を通して走査の最大延伸へ達する画像路３１０５は、垂直ラインＲを横切る。図２４に示すように、Ｌ２は、画像路が走査エリアの表面に対して垂直でなくても走査される。その上、Ｌ２とＬ３との間にある接合領域は、垂直ラインＲの右側にある。そのため、この配置において、光路は走査エリアの表面に対する垂直の位置にはない。
【０１０５】
図３０（ｃ）は、図２６の本発明のスキャナの輝きを防ぐ方法を示す第３および第４実施形態である。回転可能なミラーがある程度の厚みを有するため、回転可能なミラー１０２で反射される時に、走査光５１５の進行路は５１５ａから５１５ｂへ、そして５１５ｃへと進み、Ｒ１で垂直位置となる。回転可能なミラー１０２により反射されると、走査光５２５の進行路は５２５ａから５２５ｂへ、そして５２５ｃへと進み、Ｒ２で垂直位置になる。結合領域Ｌ３は、両方の位置Ｒ１、Ｒ２を含むのに十分なほど広い。ミラー５１６および回転可能なミラー１０２で反射された走査光５１５は、角度位置Ｒ１で輝きを有する。しかし、平面ミラー５２６および回転可能なミラー１０２で反射された走査光５２５は５２５ｄで進み、位置Ｒ１に対応する走査エリアの表面には輝きがなかった。
【０１０６】
図２６および図３０（ｃ）に示すスキャナから輝きがない画像を撮像する詳細な処理は、図３１においてさらに示されている。部分画像３２０５、３２１５は、それぞれ図３０（ｃ）に示す画像エリアＬ１、Ｌ２である。位置Ｒ１の周囲にある部分画像３２０５の部分３２３０は輝きを含み、３２１５上にある対応する部分３２１０により置き換えられてもよい。同様に、位置Ｒ２の周囲にある部分画像３２１５の部分３２２０は輝きを含み、３２０５上にある対応する部分３２２５により置き換えられてもよい。置き換えた後の両方の部分画像３２０５、３２１５には、輝きがない。
【０１０７】
図４および図１７に示すように、回転可能なミラーの様々な位置における画像路の長さを変えると、画像センサ１０４上におけるレンズ１０３による画像集束は理想的でなかった。画像路を折り畳んで画像路の長さを延伸すると、この問題は軽減することができる。画像路の長さが延伸されると、最長画像路と最短画像路との長さの比率は低下する。この比率は常に１よりも大きい。仮に最長画像路が９００ｍｍで、最短画像路が７００ｍｍである場合、その比率は９００／７００＝１．２８６である。最長画像路および最短画像路の両方が３００ｍｍ延伸されると、その比率は（９００＋３００）／（７００＋３００）＝１２００／１０００＝１．２である。図３２は、画像路を延伸させる好適な実施形態である。図２４のスキャナを例として使用し、図３２に示すように、ラインセンサ１０４があった箇所にミラー７７を配置する。ラインセンサ１０４は、ミラー７７により反射された画像を受け取る。そして、ミラー７７とセンサ１０４との間にレンズ１０３を配置して反射画像を集束させる。その結果、最短画像路および最長画像路は、ミラー７７と画像センサ１０４との間の同じ距離で延伸される。
【０１０８】
図３３は、本発明の代替実施形態によるスキャナの側面を示す略図である。スキャナは、フレーム３５００、レンズ３５０５、エリアセンサ３５１０、光源３５１５および反射フード３５２０を備える。ライン３５２５は、エリアセンサ３５１０の視角の境界にある。スキャナは、走査エリア３５５０上にマーカーがある白エリアを有する。マーカーがある白エリアを使用して、エリアセンサ３５１０により撮像された部分画像を結合して画像を完成させる。スキャナの高さは、一つ以上のエリアセンサが使用されるため低い。なおこの設計では、光源からの光が人間オペレータを不快にさせる。この欠点を防止するために設計されたスキャナの他のバージョンの略図を図３４（ａ）〜（ｃ）に示す。図３４（ａ）に示すように、スキャナは、フレーム３６００、レンズ３６１０、エリアセンサ３６２０、光源３６３０および反射フード３６４０を備える。人間オペレータは、一般に光源３６３０が組み込まれたスキャナの横に立つため、オペレータの目３６５０には、光源３６３０からのフラッシュ光が直接入らない。さらに図３４（ａ）は、走査エリア３６６０およびエリアセンサ３６７０の視角の境界を示す。図３４（ｂ）は、図３４（ａ）をＢ１から見たときのスキャナ構造を示す。図３４（ｃ）は、図３４（ａ）をＢ２から見たときのスキャナ構造を示す。図３４（ｃ）は、白エリア３６８０およびマーク３６９０を示す。
【０１０９】
図３５は、固定された基準およびマークの使用に関する本発明の他の好適な実施形態を示す。マーク３７１０は、スキャナの走査エリア１０１の内部表面３７０４（その表面は、ミラーおよびカメラに向き、外部表面３７０２の反対側にある。）上へマークされる。例えばカメラ、光センサまたは走査エリア１０１の外部表面３７０２に向いた文書を見るミラーなどの撮像装置３７２０が一つ以上ある場合、撮像された文書の部分画像は、少なくともエリア３７５０内に重畳される。３７２０の視角を調整することにより、マーク３７２０の画像は、走査画像１０１の内部表面３７０４上にあり（画像路３７３０、３７４０との「接合エッジ」の間にある）、文書の最終的な処理画像にはない。
【０１１０】
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】
【０１１１】
【図１】従来のスキャナに取り付けられる回転可能なミラーを示す斜視図である。
【図２】図１のスキャナを簡単に示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるスキャナを簡単に示す斜視図である。
【図４】図３に示すスキャナの光学を簡単に示す側面図である。
【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】本発明の一実施形態による複数のマーカーを有する白エリアを含む少なくとも部分的に透明なプラットフォームを簡単に示す底面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるマーカーを使用する走査ラインの一部を認識する処理において、（ａ）マーカーを有する少なくとも部分的に透明なプラットフォームの一部を示す簡略図であり、（ｂ）異なる位置にある走査ラインを有するマーカーを示す拡大図である。
【図８】図７のマーカーの画像に対応する電気信号を示し、（ａ）〜（ｄ）は、異なる位置にあるマーカーの画像の電気信号に対応する。
【図９】本発明の一実施形態による共通のマーカーの画像を使用して二つの部分画像に対してプリアライメントを行う状態を示す略図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるスキャナにより走査された二つの部分画像を結合する処理を示す略図であり、（ａ）第１の走査方向Ａおよび第２の走査方向Ｂで走査された二つの部分画像を示し、（ｂ）プリアライメントされた部分画像を示し、（ｃ）結合された部分画像を示し、（ｄ）画像処理された部分画像を示す。
【図１１】画像のシェーディング強度補正処理を示す流れ図である。
【図１２】（ａ）本発明の一実施形態によるスキャナを示す斜視図である。（ｂ）スキャナで走査された二つの部分画像の３Ｄシェーディング強度分布を示す斜視図である。
【図１３】シェーディング強度補正処理を示す略図である。
【図１４】図１３のｘ軸に沿ってシェーディング強度分布を簡単に示す、（ａ）シェーディング強度補正処理の前と、（ｂ）シェーディング強度補正処理の後との断面図である。
【図１５】シェーディング強度分布の図１３のｙ軸に沿った断面を示す略図である。
【図１６−１】本発明の一実施形態によるマーカー画像を使用する画像歪み除去処理を示す略図であり、（ａ）は基準格子が形成される方法を示す図、（ｂ）は基準格子が形成される方法を示す図。
【図１６−２】本発明の一実施形態によるマーカー画像を使用する画像歪み除去処理を示す略図であり、（ｃ）は歪み画像上にある基準格子を再び細かくする相互処理を示す図、（ｄ）は歪み画像上にある基準格子を再び細かくする相互処理を示す図。
【図１６−３】本発明の一実施形態によるマーカー画像を使用する画像歪み除去処理を示す略図であり、（ｅ）は画像歪み除去において基準格子内にある位置Ｐの画素の座標を補正する方法を示す図、（ｆ）は画像歪み除去において基準格子内にある位置Ｐの画素の座標を補正する方法を示す図。
【図１６−４】本発明の一実施形態によるマーカー画像を使用する画像歪み除去処理を示す略図であり、（ｇ）は歪み除去が行われてない歪み画像内にある走査ライン間の不均一な距離を示す図。
【図１６−５】本発明の一実施形態によるマーカー画像を使用する画像歪み除去処理を示す略図であり、（ｈ）はマーカーおよび基準格子の保存された座標をマーカーの実際の画像および基準格子へ合わせる処理を示す図。
【図１７】本発明の一実施形態による（ａ）スキャナの側面図および（ｂ）スキャナの光学を示す幾何学的図である。
【図１８】本発明の一実施形態によるスキャナの照射を示す略図である。
【図１９】本発明の一実施形態によるシェーディングフードを有するスキャナを簡単に示す側面図である。
【図２０】本発明の一実施形態によるスキャナを示す側面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態によるスキャナを示す側面図である。
【図２２】本発明の代替実施形態によるスキャナを示す側面図である。
【図２３】図２２に示す曲線状の補助ミラーの曲率を計算する幾何学的図である。
【図２４】本発明の一実施形態のよるスキャナを示す略図である。
【図２５】本発明の一実施形態によるスキャナにより走査された三つの部分画像を結合する処理を示す略図であり、（ａ）方向Ａ、Ｂ、Ｃで走査された三つの部分画像の状態、（ｂ）プリアライメントされた部分画像の状態、（ｃ）結合された部分画像の状態、（ｄ）画像処理された部分画像の状態を示す。
【図２６】本発明の他の実施形態によるスキャナを簡単に示す側面図である。
【図２７】本発明の一実施形態によるスキャナにより走査された二つの部分画像を結合する処理を示す略図であり、（ａ）第１の走査方向Ａおよび第２の走査方向Ｂで走査された二つの部分画像の状態、（ｂ）結合された部分画像の状態、（ｃ）画像処理された部分画像の状態を示す。
【図２８】本発明の代替実施形態によるスキャナを示す簡略図である。
【図２９】本発明の一実施形態によるスキャナにより走査された四つの部分画像を結合する処理を示す略図であり、（ａ）方向Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで走査された四つの部分画像の状態、（ｂ）プリアライメントされた部分画像の状態、（ｃ）結合された部分画像の状態、（ｄ）画像処理された部分画像の状態を示す。
【図３０】本発明の様々な実施形態によるスキャナを示す略図であり、（ａ）スキャナの一実施形態、（ｂ）スキャナの他の実施形態、（ｃ）スキャナの代替実施形態の状態を示す。
【図３１】図３０（ｃ）に示すスキャナの輝き除去処理を示す略図である。
【図３２】本発明の一実施形態によるスキャナを簡単に示す側面図である。
【図３３】本発明の代替実施形態によるスキャナを簡単に示す側面図である。
【図３４ａ】本発明の様々な実施形態によるスキャナを示す略図であり、スキャナの一実施形態の側面図。
【図３４ｂ】本発明の様々な実施形態によるスキャナを示す略図であり、スキャナの他の実施形態の側面図。
【図３４ｃ】本発明の様々な実施形態によるスキャナを示す略図であり、スキャナの代替実施形態の底面図。
【図３５】本発明の他の実施形態によるスキャナを示す略図である。
【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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【図１５】
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【図１６−１】
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【図１６−２】
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【図１６−３】
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【図１６−４】
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【図１６−５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４ａ】
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【図３４ｂ】
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【図３４ｃ】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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