(57)【要約】【課題】画像読取装置の画像ゆらぎに対して、機械的、光学的な要因を明らかにでき、更に実機の読取画像を取ることなく、出力される画像の位置変化をシミュレートできるシステムを提供すること。【解決手段】本発明の画像読取装置の読取位置評価システム１は、画像読取装置５と、その反射部材３９、４１、４３の走査速度を計測する複数の速度計測装置９、９と、速度計測装置９、９で計測されたデータを記憶し、演算を行う機能を持った演算処理装置７とがネットワーク３で結ばれてデータを通信可能としてあり、演算処理装置７において画像読取装置５の画像読取位置を評価することを特徴とする。【選択図】　　図４
2004112285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の被写体を設置する被写体設置手段と、
前記被写体を照明する光源と、光源から出射した光を反射、集光する反射部材とを有した照明系と、
前記被写体を１次元に撮像する光学系と撮像素子とを有し、
前記光学系が一方の走行体と、それに設置された反射部材と、他方の走行体と、それに設置された反射部材と、結像レンズとで構成され、
前記光学系が走査して前記撮像素子に前記被写体の像が結像することで、前記被写体の画像を読み取る画像読取手段と、
前記画像読取手段より出力される信号から画像信号を生成する信号処理手段と、から構成されている画像読取装置において、
この画像読取装置と、その反射部材の走査速度を計測する複数の速度計測装置と、速度計測装置で計測されたデータを記憶し、演算を行う機能を持った演算処理装置とがネットワークで結ばれてデータを通信可能としてあり、前記演算処理装置において画像読取装置の画像読取位置を評価することを特徴とする画像読取装置の読取位置評価システム。
【請求項２】
請求項１記載の読取位置評価システムにおいて、前記演算処理装置がネットワーク経由で計測指示信号を発し、その計測指示信号を受けて前記速度計測装置によって光学系の走査速度を計測し、ネットワークを通して速度計測装置からの速度計測データを演算処理装置が読み込むことを特徴とする演算処理プログラム。
【請求項３】
請求項２の演算処理プログラムを格納した記録媒体。
【請求項４】
請求項１記載の読取位置評価システムにおいて、前記速度計測装置から得られた速度データを元に、演算処理装置が前記光学系を構成する反射部材の位置及び傾きを計算し、反射部材の傾きによる光束の反射方向と光束の伝搬経路を計算することを特徴とする画像読取装置の読取位置評価システム。
【請求項５】
請求項４に記載の読取位置評価システムにおいて、演算処理装置は、計算された光束の反射方向に対して逆方向に伝搬する光束を計算し、反射部材の影響を受けない状態の前記被写体上での光束の出射点を求め、該出射点からの主光線の伝搬経路を計算することで撮像素子上での結像位置を計算し、その位置から被写体上での読取位置の変化を計算することを特徴とする画像読取装置の読取位置評価システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の機能を持った演算処理プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の演算処理プログラムを格納した記録媒体。
【請求項８】
請求項１記載の読取位置評価システムにおいて、演算処理装置は、前記速度計測装置から得られた速度データを元に前記光学系を構成する走行体の位置及び傾きを計算し、
走行体の位置及び傾きから、走行体に設置された反射部材の傾きを計算し、
反射部材の傾きによる光束の反射方向と光束の伝搬経路を計算し、
計算された光束の反射方向に対して逆方向に伝播する光束を計算し、反射部材の影響を受けない状態の前記被写体上での光束の出射点を求め、該出射点からの主光線の伝搬経路を計算することで撮像素子上での結像位置を計算し、その位置から被写体上での読取位置の変化を計算することを特徴とする画像読取装置の読取位置評価システム。
【請求項９】
請求項８記載の機能を持った演算処理プログラム。
【請求項１０】
請求項９の演算処理プログラムを格納した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットベットスキャナの開発設計評価において有用な画像評価及びシミュレーションをおこなうシステム等に関し、特に画像読取装置の読取位置評価システム、演算処理プログラム、及びそのプログラムを格納した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像読取装置の設計を行う場合、任意の原稿画像に対して予め目標とする取得画像を決定し、その取得画像を達成するために画像読取装置を構成する各要素に対して設計仕様を算出することが理想的であるが、各構成要素ごとの設計値は取得画像品質に直結した値ではなく、統一された目標に対する設計仕様の設定は困難である。
【０００３】
例えば、走査によって本来、出力されるべき画像位置からいろいろな要因（振動など）によって画像の出力位置がずれるといった画像のゆらぎが存在するという問題がある。これは、重要な画像品質特性の１つであるが、これを補正するためには構成する光学要素の調整を行って、実機の読取画像を取得し、得られた画像を評価して、また調整を行うといった繰り返し作業が必要となっていた。
【０００４】
このような不都合に対して従来の画像読取装置の読取位置評価システムとして下記の特許文献１が公知である。この特許文献１では、光線追跡手法を用いて、結像画像の計算を行う方法が実施例のひとつとして記載されているが、その具体的な方法については記されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６８２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実機の読取画像を取ることなく、画像読取装置の画像ゆらぎに対して、実機の速度計測装置の計測データを元に被写体上での読取位置の変化を計算することができる画像読取装置の画像評価システムが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、画像読取装置の画像ゆらぎに対して、機械的、光学的な要因を明らかにでき、更に実機の読取画像を取ることなく、出力される画像の位置変化をシミュレートできるシステムを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、任意の被写体を設置する被写体設置手段と、
前記被写体を照明する光源と、光源から出射した光を反射、集光する反射部材とを有した照明系と、
前記被写体を１次元に撮像する光学系と撮像素子とを有し、
前記光学系が一方の走行体と、それに設置された反射部材と、他方の走行体と、それに設置された反射部材と、結像レンズとで構成され、
前記光学系が走査して前記撮像素子に前記被写体の像が結像することで、前記被写体の画像を読み取る画像読取手段と、
前記画像読取手段より出力される信号から画像信号を生成する信号処理手段と、から構成されている画像読取装置において、
この画像読取装置と、その反射部材の走査速度を計測する複数の速度計測装置と、速度計測装置で計測されたデータを記憶し、演算を行う機能を持った演算処理装置とがネットワークで結ばれてデータを通信可能としてあり、前記演算処理装置において画像読取装置の画像読取位置を評価することを特徴とする画像読取装置の読取位置評価システムである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の読取位置評価システムにおいて、前記演算処理装置がネットワーク経由で計測指示信号を発し、その計測指示信号を受けて前記速度計測装置によって光学系の走査速度を計測し、ネットワークを通して速度計測装置からの速度計測データを演算処理装置が読み込むことを特徴とする演算処理プログラムである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２の演算処理プログラムを格納した記録媒体である。
【００１１】
これら請求項１〜３に記載の発明では、画像読取装置とその光学系の走査速度を計測する複数の速度計測装置と、速度計測装置で計測されたデータを記憶し、演算を行う機能を持った演算処理装置とが配置され、それらがネットワークで結ばれてデータを通信可能とし、前記演算処理装置において画像読取の位置を評価できるので画像読取装置および速度計測装置と演算処理装置が同一の場所にある必要はなく、演算処理装置およびソフトウェア（プログラム）を離れた場所に設置することが可能となる。
【００１２】
これにより、同時に複数の検査を行うような検査工程で、複数の画像読取装置及び速度計測装置からネットワークを介して送られてきた検査データを演算処理装置により集中管理、集中制御することによりリアルタイムでの評価が可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の読取位置評価システムにおいて、前記速度計測装置から得られた速度データを元に、演算処理装置が前記光学系を構成する反射部材の位置及び傾きを計算し、反射部材の傾きによる光束の反射方向と光束の伝搬経路を計算することを特徴とする画像読取装置の読取位置評価システムである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の読取位置評価システムにおいて、演算処理装置は、計算された光束の反射方向に対して逆方向に伝搬する光束を計算し、反射部材の影響を受けない状態の前記被写体上での光束の出射点を求め、該出射点からの主光線の伝搬経路を計算することで撮像素子上での結像位置を計算し、その位置から被写体上での読取位置の変化を計算することを特徴とする画像読取装置の読取位置評価システムである。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の機能を持った演算処理プログラムである。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の演算処理プログラムを格納した記録媒体である。
【００１７】
これら請求項４〜７に記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置の読取位置評価システムにおいて、速度計測装置から得られた速度データを元に前記光学系を構成する反射部材の位置及び傾きを計算し、反射部材の傾きによる光束の進行方向を計算し、計算された光束の反射方向に対して逆方向に伝搬する光束を計算し、反射部材の影響を受けない状態の前記被写体上での光束の出射点を求め、該出射点からの主光線の伝搬経路を計算しているので、レンズの屈折作用を計算することなく、撮像素子上での結像位置を計算することができ、その位置から被写体上での読取位置の変化を計算することができる。
【００１８】
また、これらの機能を備えているので、専用の光線追跡ソフトウェアを使用することなく画像読取位置の評価を演算処理できる。また、計測装置との組み合わせが容易となるのでリアルタイムでの評価が可能となる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１記載の読取位置評価システムにおいて、演算処理装置は、前記速度計測装置から得られた速度データを元に前記光学系を構成する走行体の位置及び傾きを計算し、走行体の位置及び傾きから、走行体に設置された反射部材の傾きを計算し、反射部材の傾きによる光束の反射方向と光束の伝搬経路を計算し、計算された光束の反射方向に対して逆方向に伝播する光束を計算し、反射部材の影響を受けない状態の前記被写体上での光束の出射点を求め、該出射点からの主光線の伝搬経路を計算することで撮像素子上での結像位置を計算し、その位置から被写体上での読取位置の変化を計算することを特徴とする画像読取装置の読取位置評価システムである。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項８記載の機能を持った演算処理プログラムである。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９の演算処理プログラムを格納した記録媒体である。
【００２２】
これら請求項８〜１０に記載の発明は、請求項１記載の画像評価システムを用いて前記速度計測装置から得られた速度データを元に前記光学系を構成する走行体の位置及び傾きを計算し、走行体の位置及び傾きから、走行体に設置された反射部材の傾きを計算し、反射部材の傾きによる光束の反射方向と光束の伝搬経路を計算しているので、直接、反射部材の速度を計測する必要がない。
【００２３】
また、計算された光束の反射方向に対して逆方向に伝搬する光束を計算し、反射部材の影響を受けない状態の前記被写体上での光束の出射点を求め、該出射点からの主光線の伝搬経路を計算することで撮像素子上での結像位置を計算し、その位置から被写体上での読取位置の変化を計算する機能を持っている。
【００２４】
これらの機能を備えているので、専用の光線追跡ソフトウェアを使用することなく演算処理装置を構成できる。また、計測装置との組み合わせが容易となるのでリアルタイムでの評価が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明にかかる画像読取装置の読取位置評価システム１は、図４に示すように、ネットワーク３を介して画像読取装置５と、演算処理装置７と、速度計測装置９とを接続して構成されている。
【００２６】
本発明が対象とする画像読取装置５は、ネットワーク３に複数接続することができる。この画像読取装置５は、一例として、被写体である２次元原稿を１次元撮像素子によって読み取るフラットベッドスキャナであり、図１を参照して、その構造を説明する。
【００２７】
画像読取装置５は、被写体である原稿を設置する原稿設置場所１１と、当該設置場所１１を照明する照明装置１３と、照明装置を搭載し原稿設置場所を走査する一方の走行体１５と、他方の走行体１７と．一方及び他方の走行体１５、１７を駆動するモータ１９と、駆動伝達手段２１とを備えている。
【００２８】
原稿設置場所５に設置された原稿の画像は、レンズ２３によって、１次元撮像素子２５に像を結像する。一方及び他方の走行体１５、１７が原稿設置場所１１を１次元に走査することで、原稿設置場所１１に設置された原稿の画像を線状に順次に読み取り２次元画像として構成する。１次元撮像素子２５で得られた画像信号は画像信号出力ポート２７から出力される。尚、走行体の走行する方向を副走査、それと垂直で走行体の長手方向を主走査という。
【００２９】
図２はスキャナの断面図を示す。この図を参照して画像読取装置の作用を説明する。前記原稿設置場所１１は、コンタクトガラスで構成され、その上に原稿２９が設置される。照明装置１３は原稿を照明する光源であるランプ３１と反射、集光する反射部材であるリフレクター３３から構成されており、ランプ３１から発射した光はリフレクター３３で反射され、撮像領域３５に照射される。その光に照らされた原稿２９の画像は折り返しミラー３７、３７で反射し、レンズ２３を通過して、１次元撮像素子２５上で結像し、光電変換されて画像信号として取り込まれる。一方及び他方の走行体１５、１７が走査することによって原稿の全面で一連の作用が行われ２次元画像を生成する。
【００３０】
通常、撮像素子２５として１次元ＣＣＤが用いられ、レンズ２３はコンタクトガラス面に対して縮小して１次元撮像素子２５上に結像している。（縮小光学系）つまりＣＣＤの画像解像度と、フラットベットスキャナ自身の持つ画像解像度は一致しない。通常フラットベットスキャナの画像解像度はＤＰＩ（ドット／ｉｎｃｈ）で表され、３００〜８００ＤＰＩ程度である。
【００３１】
（請求項１、２、３の発明）
図３に速度計測装置の１例を示す。第１反射ミラー３９、第２反射ミラー４１、あるいは第３反射ミラー４３の両端に反射治具４５を取り付け、非接触速度計４７の測定光をその反射治具４５に当て、速度計４７に再び光が戻るようにセットする。反射治具４５はなるべく反射ミラー４１（又は３９、４３）に直接取り付けたほうがよい。また微小な反射ミラー４１（又は３９、４３）の傾きを測定するため、２つの反射治具４５、４５間はなるべく離したほうがよい。
【００３２】
非接触速度計４７としては、レーザードップラー振動計などを用いる。またレーザー測長機を用いてもよい。非接触速度計４７は、制御装置４９に接続され、制御装置４９はネットワーク３に接続され、通信および外部から制御が可能となっている。読取位置評価システム１は、前述したように、演算処理装置７と速度計測装置９と画像読取装置５とから構成され、画像読取装置５はネットワーク３に接続され、トリガ信号によって走査が可能な機能を持っている。
【００３３】
速度計測装置９は、画像読取装置５の走査によって移動する走行体の速度を計測する装置であり、その制御装置はネットワーク３に接続され、ネットワーク経由で制御、データの取得が可能な機能を持っている。演算処理装置７はコンピュータで構成され、ネットワーク３に接続されている。
【００３４】
この演算処理装置７は、ネットワーク３を通して速度計測装置９にデータ取得指令を出し、計測された速度データを受け取り、記憶する機能を持つ。また受け取られた速度データを元に演算を行い、原稿画像の読取位置を計算する機能を持つ。
【００３５】
これらの装置が接続されているネットワーク網３は、イントラネット、インターネットいずれの形態でもよい。
【００３６】
次に、このシステムのソフトウェア（プログラム）のフローを図５に示す。演算処理装置７は、画像読取装置５に駆動指令を出す（ステップＳ１）。同時に速度計測装置９に対してもデータ取得指令を出す（ステップＳ２）。画像読取装置５が走査を開始し、速度計測装置９が反射ミラー３７、３９の速度計測を開始する。演算処理装置７の走査の順番は、列カウンタによって数えられる（ステップＳ３、Ｓ４）。この列カウンタと速度計測装置９から転送された速度データ（ステップＳ５）とをペアにして演算処理装置７内の記憶装置に記憶する（ステップＳ６）。画像読取装置５が全領域を走査したら（ステップＳ７）、計測を終了する。
【００３７】
次に、演算処理装置７内で記憶された速度データを積分し、変位データに変換する。変位データと反射治具間の距離からミラー３９、４１、４３の傾き量が計算される。一方及び他方の走行体１５、１７は、同一のワイヤあるいはベルトによって駆動されているので、一方の走行体１５の速度は、他方の走行体１７の速度の２倍となる関係がある。
【００３８】
したがって、例えば、第２反射ミラー４１の計測された変位に対し、第１反射ミラー３９の変位は２倍の変位を持つ。撮像位置は反射ミラー３９、４１、４３の位置によって決まる。したがって撮像位置は走査速度と経過時間で算出することが出来る。このようにして得られたミラー間距離と傾きを元に座標変換および幾何光学的な演算を行うことで、結像位置を計算することができる。計算の詳細については以降の実施例に述べる。
【００３９】
ミラーが傾いていない理想的な結像位置を計算し、その位置とミラーが傾いたときとの結像位置の差を計算する（ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１）。この値とレンズの結像倍率から画像読取位置、つまり原稿面での読取位置の変化が計算される。
【００４０】
列カウンタの値を元に計測データの最後まで順次、この計算を行う。これらの計算は演算処理装置内に組み込まれたソフトウェア（プログラム）によって行われる。また、演算処理装置７内に記憶された列カウンタおよび速度計測装置によって得られた速度データを演算処理装置内の記憶装置に保存しておき、後から演算処理装置を用いて原稿面での読取位置の変化を計算することもできる（ステップＳ１２、Ｓ１３）。
【００４１】
（請求項４、５、６、７の発明）
ミラー３９、４１、４３の位置とミラー傾きによる結像位置変化は光線追跡手法によって計算されることが多い。しかし、光線追跡ソフトウェアは汎用のものが多く、他の計測システムと組み合わせて使用することは困難であった。そこで、反射ミラーの位置と反射ミラー傾きによる入射光束と反射ミラー面での反射光束の関係を幾何光学的な一般式にすることで光線追跡を行う。
【００４２】
図６に反射ミラーの座標変換の概念図を示す。原点５１とその原点５１を含む平面を考え、それぞれの直交座標系を図のように決める。ここで、原点平面５３は原稿面に等しいと考える。反射ミラー３９、４１、４３を反射面と考えると、画像読取装置５を構成する反射面５５はＺ軸周りにβ回転し、Ｙ軸方向にＫ２、Ｘ軸方向にＫ１平行移動したものと考えることが出来る。このとき、反射面５５は反射ミラー傾きによりＹ軸周りに微小回転する。また、Ｘ軸周りの回転も考慮する。これらは３次元のアフィン変換と考えることができる。
【００４３】
原点平面５１上のある点［ｘ，ｙ，ｚ，１］を４次の同次座標系として表現し、変換後の座標を［ｘＲ，ｙＲ，ｚＲ，１］とすると、
【００４４】
【数１】
2004112285.tif 000003
【００４５】
で表現される。ここで［　Ｃ　］は回転および並進行列であり、以下のように表現される。
【００４６】
【数２】
2004112285.tif 000004
【００４７】
次に、図７のように、原点平面上のある点Ｐ（ｘｓ，ｙｓ、ｚｓ）から出射した出射光束ベクトルが反射面のどこに当たるかを考える。出射光束ベクトルは単位ベクトルＱ方向に進行し点Ｋ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）で反射し、反射光束ベクトルＱ’方向に反射すると考える。
【００４８】
【数３】
2004112285.tif 000005
【００４９】
ここで、（６）式は反射面の方程式であり、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは定数である。
（６）式に（３），（４），（５）を代入し、整理すると以下の式が得られる。
【００５０】
【数４】
2004112285.tif 000006
【００５１】
求められたｌを（３）〜（５）式に代入することで点Ｋの座標を求めることができる。
一方、反射法線単位ベクトルＥ’は出射面の法線ベクトルＥを用いて以下のように表すことができる。
【００５２】
【数５】
Ｅ’＝Ｃ・Ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（８）
出射光束ベクトルの単位ベクトル［Ｑｘ，Ｑｙ，Ｑｚ］を用いると反射方向を示す反射光束ベクトル［Ｑ’ｘ，Ｑ’ｙ，Ｑ’ｚ］は反射行列を用いて、以下のように表すことが出来る。
【００５３】
【数６】
2004112285.tif 000007
【００５４】
次に、図８に示されるように、第１反射面５５上の点Ｋから出射した出射光束単位ベクトルＱ’が第２反射面５６のＭ点に当たって反射光束ベクトルＱ’’の方向に反射する。これは上記の（１）〜（９）の計算を行うことで反射光束ベクトルＱ’’の位置および方向を求めることができる。
【００５５】
以上のような、一連の計算を順次各反射面に対して行っていく。その実行例を図９に示す。原稿面６１の平面上の点Ｐから出射した光束は第１反射面５５上の点Ｋに当たり、反射されて、第２反射面５６上の点Ｍに当たって、Ｑ’’の方向に反射する。さらに第３反射面５８上の点Ｎに当たってＱ’’’方向に反射する。以上が請求項４の発明である。
【００５６】
次に、請求項５の発明の説明をする。図１０〜図１２は説明の便宜上、光路を直線上に配置した形で説明しているものである。図１０に示すように、第３反射面５８の点Ｎから反射した反射光単位ベクトルＱ’’’は、結像面上の点Ｐｉに結像する。このＰｉの座標を求める。
【００５７】
次に、図１１に示すように反射光単位ベクトル（６７）Ｑ’’’と逆方向に逆伝搬単位ベクトルＱ’’’を考え、第１反射面５５及び５６を取り去った状態で、原稿面６１上の出射点Ｒの座標を光線追跡によって求める。出射点Ｒからレンズ中心を通る主光線２は結像面上の点Ｐｉに結像する。すなわち反射光単位ベクトルＱ’’’と主光線２は同じ点Ｐｉに結像する。
【００５８】
これは、反射面の傾きが微小であれば結像関係が崩れないことを利用している。したがって、図１２に示されるように、出射点Ｒから出射した主光線２単位ベクトルを光線追跡し、結像位置Ｐｉを求めることで反射光単位ベクトルＱ’’’の結像位置を求めることができる。
【００５９】
図１３に計算手法を説明する図を示す。原稿面６１上の出射点６５は、原稿面６１平面の方程式と逆伝搬単位ベクトル６７から計算することができる。原稿面６１平面の方程式は以下のように得られる。
【００６０】
【数７】
2004112285.tif 000008
【００６１】
ただし、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１は定数である。
【００６２】
次に、出射点Ｒの座標を求める。
【００６３】
【数８】
2004112285.tif 000009
【００６４】
（１４）式に（１１）（１２）（１３）式を代入し整理する。
【００６５】
【数９】
2004112285.tif 000010
【００６６】
（１５）式よりｍを求め、（１１）〜（１３）式に代入することでＲ点の座標が求まる。
【００６７】
同様の手順で、出射点（ＸＲ，ＹＲ，ＺＲ）から出た主光線２ベクトル（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）が結像する結像位置（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を求めることができる。
【００６８】
【数１０】
2004112285.tif 000011
【００６９】
ただし、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２は定数である。
（１９）式に（１６）（１７）（１８）式を代入し整理する。
【００７０】
【数１１】
2004112285.tif 000012
【００７１】
（２０）式よりｎを求め、（１６）〜（１８）式に代入することで点Ｐｉの座標が求まる。
【００７２】
このようにして、最終的に結像面での座標が計算できる。このときレンズ作用は主光線のみを簡易的に考えれば結像面の像高に対して線形であると考える。結像面での座標を元にレンズの結像倍率から画像読取位置が計算される。
【００７３】
一方、ミラーが傾いていない理想的な結像位置を計算し、その座標を元にレンズの結像倍率から理想状態の画像読取位置が計算される。
【００７４】
この位置とミラーが傾いたときの画像読取位置の差を計算することで、原稿面での読取位置の変化が計算される。
【００７５】
図１４、図１５に本手法と従来の汎用光線追跡手法を用いた結像位置の計算結果の比較を示す。この結果は、第１反射面５５がＹ軸まわりにαだけ回転したときに、結像面での結像位置ＹｉおよびＺｉがどのように変化するかをプロットしている。汎用光線追跡手法は、汎用の光線追跡ツールを用いて計算を行った結果である。これらの結果から、本手法は汎用光線追跡手法に対して最大３０％の誤差範囲で結像位置を計算することが可能である。
【００７６】
（請求項８、９、１０の発明）
図７に請求項８から１０記載の読取位置評価システムの一例を示す。
非接触速度計としてはレーザードップラー振動計などを用いる。またレーザー測長機を用いてもよい。この速度計測装置６９は，制御装置４９に接続され、制御装置４９はネットワーク３に接続され、通信および外部から制御が可能となっている。ミラーの挙動を計測するためには反射ミラーに反射治具を取り付けるのが良いのであるが、実際には第２走行体１７が存在するために、反射ミラーに直接、反射治具を取り付けるのは難しい。
【００７７】
そこで、第１走行体１５もしくは第２走行体１７に反射治具４３を取り付ける。この例では、第２走行体１７に反射治具４３を取り付けている。非接触速度計４７の測定光をその反射治具４３に当て、速度計４７に再び光が戻るようにセットする。第２及び第３反射ミラー４１、４３は、第２走行体１７に取り付けられており、第２走行体１７は剛体と考えてよいので第２及び第３反射ミラー４１、４３は第２走行体１７と同じ動きをすると考えることができる。すなわち第２及び第３反射ミラー４１、４３は同位相で第２走行体１７と同じ動きをすると考えてもよい。
【００７８】
したがって、非接触速度計４７の計測数値を積分して変位データに変換し、この変位データと速度計間の距離から第２走行体１７の傾きを計算すれば、その傾き量が第２及び第３反射ミラー４１、４３の傾き量とみなすことが可能である。
【００７９】
また、走行体単体での固有モードを測定あるいは計算し、第２及び第３反射ミラー４１、４３の取り付け部分の挙動および位相から第２及び第３反射ミラー４１、４３の動きを推定することもできる。この場合は、最も振幅の大きい１次モードなどを用いれば第２及び第３反射ミラー４１，４３の相対的な挙動をつかむ事が可能になる。固有モードの挙動は有限要素解析やモーダル解析の手法を用いて捉えることができる。
【００８０】
以降の計算フローおよび計算方法は上述した請求項１，２，３の発明および請求項４，５，６，７の発明の説明と同様である。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１〜３に記載の発明によれば、画像読取装置とその光学系の走査速度を計測する複数の速度計測装置と、速度計測装置で計測されたデータを記憶し、演算を行う機能を持った演算処理装置とが配置され、それらがネットワークで結ばれてデータを通信可能とし、前記演算処理装置において画像読取の位置を評価できるので画像読取装置および速度計測装置と演算処理装置が同一の場所にある必要はなく、演算処理装置およびソフトウェア（プログラム）を離れた場所に設置することが可能となる。
【００８２】
これにより、同時に複数の検査を行うような検査工程で、複数の画像読取装置及び速度計測装置からネットワークを介して送られてきた検査データを演算処理装置により集中管理、集中制御することによりリアルタイムでの評価が可能となる。
【００８３】
請求項４〜７に記載の発明によれば、請求項１記載の画像読取装置の読取位置評価システムにおいて、速度計測装置から得られた速度データを元に前記光学系を構成する反射部材の位置及び傾きを計算し、反射部材の傾きによる光束の進行方向を計算し、計算された光束の反射方向に対して逆方向に伝搬する光束を計算し、反射部材の影響を受けない状態の前記被写体上での光束の出射点を求め、該出射点からの主光線の伝搬経路を計算しているので、レンズの屈折作用を計算することなく、撮像素子上での結像位置を計算することができ、その位置から被写体上での読取位置の変化を計算することができる。
【００８４】
また、これらの機能を備えているので、専用の光線追跡ソフトウェアを使用することなく画像読取位置の評価を演算処理できる。また、計測装置との組み合わせが容易となるのでリアルタイムでの評価が可能となる。
【００８５】
請求項８〜１０に記載の発明によれば、請求項１記載の画像評価システムを用いて前記速度計測装置から得られた速度データを元に前記光学系を構成する走行体の位置及び傾きを計算し、走行体の位置及び傾きから、走行体に設置された反射部材の傾きを計算し、反射部材の傾きによる光束の反射方向と光束の伝搬経路を計算しているので、直接、反射部材の速度を計測する必要がない。
【００８６】
また、計算された光束の反射方向に対して逆方向に伝搬する光束を計算し、反射部材の影響を受けない状態の前記被写体上での光束の出射点を求め、該出射点からの主光線の伝搬経路を計算することで撮像素子上での結像位置を計算し、その位置から被写体上での読取位置の変化を計算する機能を持っている。
【００８７】
これらの機能を備えているので、専用の光線追跡ソフトウェアを使用することなく演算処理装置を構成できる。また、計測装置との組み合わせが容易となるのでリアルタイムでの評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる画像読取装置の概略的構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す画像読取装置の断面図である。
【図３】速度計測装置の構成を示す斜視図である。
【図４】読取位置評価システムの構成図である。
【図５】読取位置評価システムの動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の計算手法におけるミラーの座標変換を説明する図である。
【図７】本発明の計算手法におけるミラーの座標変換を説明する図である。
【図８】本発明の計算手法における出射光束と反射の関係を説明する図である。
【図９】本発明の計算手法における出射光束と反射の関係を説明する図である。
【図１０】光の経路を示す模式図。
【図１１】光の経路を示す模式図。
【図１２】光の経路を示す模式図。
【図１３】光の経路を示す模式図。
【図１４】本発明により求めた結像位置の変化を従来と比較したグラフである。
【図１５】本発明により求めた結象位置の変化を従来と比較したグラフである。
【図１６】読み取りＩ本発明により求めた結象位置の変化を従来と比較したグラフである。
【符号の説明】
１　画像読取装置の読取位置評価システム
３　ネットワーク
５　画像読取装置
７　演算処理装置
９　速度計測装置
１３　照明装置（照明系）
１５　一方の走行体
１７　他方の走行体
２３　レンズ
２５　一次元撮像素子（撮像素子）
３９　第１反射ミラー（反射部材）
４１　第２反射ミラー（反射部材）
４３　第３反射ミラー（反射部材）
４７　非接触速度計
４９　制御装置
【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】
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