(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿台上に載置された原稿を光学的走査により読み取る画像読取装置において、
撮像素子と、
原稿台の側面に配置され、原稿台上に載置された原稿の側面画像を前記撮像素子へ向けて反射するミラーと、
原稿の画像とミラーによって写し出された原稿の側面画像とを前記撮像素子上に結像するレンズと、
斜め方向からの原稿読取時に生じる前記撮像素子と前記レンズの主点を結ぶ光路が原稿台と交差する位置である画像読取位置における原稿面の高さを前記側面の画像に基づいて検出する検出手段と、
前記レンズから原稿台までの距離と前記検出手段によって検出された原稿面の高さに基づいて、前記撮像素子上に投影された原稿の画像の位置と撮像素子上に投影された原稿の側面画像の位置とのずれ量を求める補正手段と
を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
原稿台上に載置された原稿を光学的走査により読み取る画像読取装置において、
撮像素子と、
原稿台の側面に配置され、原稿台上に載置された原稿の側面画像を前記撮像素子へ向けて反射するミラーと、
原稿の画像とミラーによって写し出された原稿の側面画像とを前記撮像素子上に結像するレンズと、
斜め方向からの原稿読取時に生じる前記撮像素子と前記レンズの主点を結ぶ光路が原稿台と交差する位置である画像読取位置における原稿面の高さを前記側面の画像に基づいて検出する検出手段と、
前記レンズから原稿台までの距離と前記検出手段によって検出された原稿面の高さに基づいて、前記撮像素子上に投影された原稿の画像の位置と撮像素子上に投影された原稿の側面画像の位置とのずれ量を求める第１補正手段と、
前記第１補正手段の結果に基づき原稿の読取画像の縮みを補正する第２補正手段とを備えたことを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ブック原稿等を上方から読み取る画像読取装置であって、原稿面までの距離を測定し、画像読取時の焦点合せや画像ゆがみの補正を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
書籍等の空間的に曲がった原稿を読み取る画像読取装置としては、例えば、特開昭６０−２５４８６９号公報に示されるように、原稿台上に載置された原稿面の高さを検出し、この検出に基づいて焦点合わせを行いながら原稿画像の走査を行うものが知られている。この画像読取装置は、光電変換を行うラインセンサとラインセンサに原稿画像を結像するレンズとを有するＣＣＤユニットを光軸方向に移動することで原稿面との距離を調整し、焦点合わせを行う。この焦点合わせ動作を行いながら、ＣＣＤユニットのラインセンサによって主走査を行い、同時に、このラインセンサによる主走査方向と直交する方向に原稿を移動することで副走査を行い原稿を読み取る。
【０００３】
また、特開平３−１１７９６５号公報に示されるように、原稿をエリアセンサにより主副両方向に走査を行って画像データを読み取った後、原稿の高さ検出に基づいて、継目部分等の圧縮されて歪んだ原稿の画像データの補正、即ち、画像ゆがみの補正を行うものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開昭６０−２５４８６９号公報に示される画像読取装置は、副走査方向の読み取りをレンズの光軸上で行うため、副走査を行う移動部の移動量が大きくなり、装置をコンパクトに構成することができない。一方、特開平３−１１７９６５号公報に示される画像読取装置は、レンズの光軸以外の位置においても副走査方向の読み取りを行うため、副走査のための移動部の移動量を少なくできる。しかしながら、レンズの光軸以外の位置では、原稿を斜め方向から読み取ることになり、原稿の高さが変化すると、画像データの読取位置とこの画像データを補正するための高さデータの検出位置が相違するという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、原稿台上に載置された原稿を光学的走査により読み取る画像読取装置において、撮像素子と、原稿台の側面に配置され、原稿台上に載置された原稿の側面画像を前記撮像素子へ向けて反射するミラーと、原稿の画像とミラーによって写し出された原稿の側面画像とを前記撮像素子上に結像するレンズと、斜め方向からの原稿読取時に生じる前記撮像素子と前記レンズの主点を結ぶ光路が原稿台と交差する位置である画像読取位置における原稿面の高さを前記側面の画像に基づいて検出する検出手段と、前記レンズから原稿台までの距離と前記検出手段によって検出された原稿面の高さに基づいて、前記撮像素子上に投影された原稿の画像の位置と撮像素子上に投影された原稿の側面画像の位置とのずれ量を求める補正手段とを備える。
【０００７】
さらに、本発明は、原稿台上に載置された原稿を光学的走査により読み取る画像読取装置において、撮像素子と、
原稿台の側面に配置され、原稿台上に載置された原稿の側面画像を前記撮像素子へ向けて反射するミラーと、原稿の画像とミラーによって写し出された原稿の側面画像とを前記撮像素子上に結像するレンズと、斜め方向からの原稿読取時に生じる前記撮像素子と前記レンズの主点を結ぶ光路が原稿台と交差する位置である画像読取位置における原稿面の高さを前記側面の画像に基づいて検出する検出手段と、前記レンズから原稿台までの距離と前記検出手段によって検出された原稿面の高さに基づいて、前記撮像素子上に投影された原稿の画像の位置と撮像素子上に投影された原稿の側面画像の位置とのずれ量を求める第１補正手段と、前記第１補正手段の結果に基づき原稿の読取画像の縮みを補正する第２補正手段とを備える。
【０００８】
【作用】
上記の構成によれば、撮像素子の移動により生じる原稿の読取角度の変化を元にして、読取光路上の原稿の高さを正確に求めることができる。
【０００９】
同様に撮像素子の移動により生じる原稿の読取角度の変化を元にして、光路に対する原稿の傾斜角を求めることにより、原稿の縮み補正量を求めることができる。この補正量を用いて画像のゆがみを電気的に補正することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は画像読取装置の全体構成を示す。同図において、画像読取装置の原稿台１上には書籍やファイル等の原稿が上向きに置かれ、主走査および副走査を行い原稿を読み取る読取部２が原稿を上方から読み取り可能な位置に設けられている。原稿台１と読取部２との間には、所定の間隔を有する作業空間が形成されている。また、本装置には、原稿台１の奥上方に配置され原稿を照明する照明部３と、画像読取条件等の設定を行う操作部４と、原稿台１の奥方で読み取り範囲内の端であって副走査方向に配置され、原稿１０の位置決めを行うとともに原稿の端部形状を写すミラー５と、後述する制御部が設けられている。ミラー５は、原稿の端部形状、即ち、原稿を水平方向から見た像（以下、鏡像と記す）を写すものであり、この鏡像を読取部２で読み取ることで、原稿面の高さを検出する。
【００１１】
図２、図３はそれぞれ本装置を前方及び側方から見た概略構成を示す。読取部２は、光電変換を行う撮像素子に原稿像を結像するための光学系であって自動焦点合わせ用モータにより光軸に沿って駆動されるレンズ６と、原稿像が結像される焦点面において副走査方向（図２に矢印で示す方向）に移動する撮像素子としてのＣＣＤラインセンサ（以下、ＣＣＤと記す）７からなる。このＣＣＤ７は、前述した副走査方向と直交する主走査方向にｎ個の画素が配置されたもので、ＣＣＤ７の一部はミラー５に写った原稿の端部形状の像である鏡像を読み取る。原稿台１上には載置される原稿１０は、例えば、一方端で閉じられており左右に開くと各頁が空間的に曲った柱面状となる書籍やファイル等である。ミラー５は、原稿台１の奥側で左右方向に伸びる原稿位置決め用のストッパを兼ねており、原稿台１の表面に対して４５度の角度で傾斜して設置されている。このミラー５の下端部に原稿１０の上端を当てることで、原稿１０の位置合せを行う。また、原稿台１は原稿の地肌濃度より濃い着色を施している。
【００１２】
図４は本装置の制御部の構成を示すブロック図である。ＣＣＤ７の出力はＡ／Ｄ変換器２１によりＡ／Ｄ変換された後、比較器２２に入力されるとともに、一時メモリ２９に入力される。比較器２２には、ＣＰＵ２３によって、しきい値Ｌ１が予め設定されており、比較器２２にしきい値Ｌ１を横切る出力が入力されると、カウンタ２４がセットされる。ＣＰＵ２３はこのカウンタ２４のカウント値の最小／最大値を記憶する。このカウンタ２４の出力に基づきＣＰＵ２３は原稿の高さと、原稿の左右方向の寸法を求める。これらの入力に基づき、ＣＰＵ２３はＣＣＤ７の副走査方向の移動をすべくスキャナ駆動部２５に指令を出力し、センサ７上に原稿の画像が合焦するようにレンズ６を移動すべくレンズ駆動部２６に指令を出力し、また、照明部３の点灯を制御すべく光源制御部２７に指令を出力する。
【００１３】
図５は焦点合わせを行うために原稿面の高さ検出の原理を示す図である。原稿１０をミラー５に当接させて原稿台１上に載置することで、ミラー５によって原稿１０の端部形状が写され、これによって、鏡像１１が原稿１０の像の延長線上に連続して形成される。ここで撮像素子の読取範囲を一点鎖線１２で示し、ＣＣＤ７の画素を端から順に１〜ｎで示す。
【００１４】
図６はＣＣＤ７の複数画素による主走査とＣＣＤ７の移動による副走査によって読み取った画像データを示す。同図において、ａは原稿１０、ｂは原稿台１、ｃはミラー５、ｄは鏡像１１の領域を示し、ｅはミラー５の下端で原稿１１の位置合わせの基準を示す。鏡像１１は、原稿面の高さ変化により、高い部分が図中上方にやや歪曲したように読み取られる。原稿及びその端面は照明部３により照明されており、全体に白く読み取られる。それに対して、原稿台１は原稿面よりも濃く着色されており、黒く読み取られる。また、ミラー５の鏡像１１が写っていない領域は作業空間を通じて装置手前の空間が写り、入射光量が少ないため黒く読み取られる。
【００１５】
ここで、ミラー５の角度を決定する要因について述べる。ミラー５は単に鏡像１１を得る機能だけでなく、照明部３からの照明光を原稿１０の端面に照射する機能も併せ持っている。これにより、年数を経て、用紙が黄色に変色したような原稿であっても正確に高さ検出を行うことができる。
【００１６】
図７はＣＣＤ７による主走査方向１ライン分の出力例を示す。図中、横軸はＣＣＤ７の画素数（左…奥側、右…手前側）、縦軸はセンサ面照度であり、▲１▼はミラー５上の鏡像１１が写っていない領域ｃ、▲２▼はミラー５上に写った鏡像１１の領域ｄ、▲３▼は原稿１０の領域ａ、▲４▼は原稿台１の領域ｂである。Ｌ１は原稿１０と鏡像１１の領域を他の領域から判別するためのしきい値であり、ｎ１，ｎ３はしきい値Ｌ１を横切る画素の最小値と最大値、ｎ２は原稿基準位置ｅの対応する画素（固定）である。ここで、（ｎ２−ｎ１）が原稿の高さに相当する画素数となり、（ｎ３−ｎ２−α）が原稿の前後方向の寸法に相当する画素数となる。なお、αは原稿の高さ変化に伴う原稿下端の湾曲分で、原稿高さ（ｎ２−ｎ１）により決まる値である。ＣＣＤ７が左右方向（副走査方向）に移動すると、鏡像１１に対応するｎ１の値が変化し、これにより、原稿左右方向の高さの分布を得ることができる。
【００１７】
図８はＣＣＤ７による原稿の読取位置と、読取位置における原稿の実際の高さとの関係を示す。原稿の読取位置ｘはＣＣＤ７とレンズ６の主点を結ぶ光路ｍが原稿台と交差する位置であり、原稿台１上の読取位置ｘはＣＣＤ７の位置から容易に決定される。この位置ｘの原稿の高さは、図５に示すようにミラー５によって原稿台１の等価面に写された鏡像１１に基づき検出するため、位置ｘを通る原稿台１の垂線と原稿面との交わる位置Ｃの原稿高さｈが検出される。しかしながら、読み取りを行う光路ｍが傾斜しているため、高さのある原稿に対しては読取箇所は図中左右方向に移動する。具体的に述べると、ｘの位置の画像としてＣＣＤ７で読み取った画像は、位置ｘの真上の位置Ｃにある画像ではなく、それよりも左側の位置Bにある画像となる。即ち、位置ｘの画像としてCCD７が読み取った画像データに対する原稿高さデータは、ｈではなく光路ｍと原稿が交差する位置Bの原稿高さデータｈ'を用いる必要がある。逆に、測定された原稿の高さデ−タを基準として考える場合、高さｈである位置Ｃの画像は読取位置（ｘ＋Δｘ）として読み取られる。即ち、ｈはｘの位置での高さではなく、ｘ＋Δｘの位置での高さとして取り扱う必要がある。このΔｘはレンズ６と原稿台１との距離をＬとすると以下の式によって求まる。
【００１８】
Δｘ＝ｘ×ｈ／（Ｌ−ｈ）                （１）
従って、位置ｘに対して、このΔｘを補正することにより、側面から求めた高さｈが、光路ｍに沿った読取位置に対応する。即ち、読取位置データと原稿高さデータとの関係付けを、「位置（ｘ＋Δｘ）としてCCD7で読み取った画像Ｃの原稿高さがｈである」、という関係付けに補正する。
【００１９】
図９は焦点合わせのためのレンズ移動による読取光路の変化に伴う読取位置の移動を示す。本装置のように原稿像の結像に単焦点レンズを用いるものでは、焦点合わせを行うためにレンズ自身を移動させる必要がある。ところが、原稿の高さ変化に応じてレンズ移動を行うとレンズ６の主点が移動するために読み取りを行う光路ｍが光路ｍ’に変化する。これに伴い、読取位置が左右方向に移動し、その読取位置に対してあらかじめ求めた高さデ−タと、実際の読取時の原稿の高さとが異なるという不具合が生じる。
【００２０】
図９において、Ｐ点の読取位置における原稿の高さは、ｈであり、この点の原稿に相当する点Ｑに焦点合わせを行うべく、レンズを移動すると、読取位置がΔｘ移動し、実際にはＳ点を読み取りしていることになる。この時の合焦位置はＲ点であるので、レンズの移動にともない、Δｘの位置ずれとΔｈの焦点ずれが生じることになる。従って、これらのずれを補正するには、読取位置ｘに対し、以下の式で表わすβを用い、位置（ｘ＋β）と変換すればよい。即ち、読取位置データと原稿高さデータとの関係付けを、「位置（ｘ＋β）としてCCD7で読み取った画像の原稿高さがｈである」、という関係付けに補正すればよい。
【００２１】
β＝ｃ×ｈ×ｘ                          （２）
但し、ｃは光学系により決まる定数である。
【００２２】
図１０に、原稿１０の傾斜により生じる左右方向の縮みを示す。実施例の装置ではラインセンサ７を左右方向に走査して画像の読み取りを行うため、レンズ６の光軸以外では原稿を斜めから読み取る状態となる。この状態では、原稿１０の傾斜により生じる画像の縮みに加えて、光路ｍの傾きによる縮みを補正する必要がある。レンズ６の光軸の近傍では、原稿の実際の長さｌ’は原稿の傾き角をθとするとともに、原稿表面の微小な湾曲を無視し、直角三角形で近似すると、以下の式により求められる。
【００２３】
ｌ’＝ｌ／ｃｏｓθ                      （３）
一方、光軸より離れた位置においては、光路ｍの傾きによる縮みが発生し、原稿の実際の長さｌ’は正弦定理を用いて以下の式により求められる。
【００２４】
0003821860.tif 000002
図１１は画像読取の動作を示すフローチャートである。ステップ１において読取動作のスタ−ト信号が入力されると、ＣＰＵ２３は照明部３のランプを点灯すべく光源制御部２７に指令を送る（ステップ２）。次いでステップ３において予備スキャンを開始し、原稿高さの検出を行なう。ここでは、ＣＣＤ７を一端より移動させながら、ミラ−５に写った鏡像１１の読み取りを行う。このとき、センサ７の出力はＡ／Ｄ変換器２１によってＡ／Ｄ変換されたのち、比較器２２に入力される。比較器２２にはＣＰＵ２３によって、照度のしきい値Ｌ１があらかじめ設定されている。比較器２２にしきい値Ｌ１を横切るデ−タが入力されると、カウンタ２４がセットされる。ＣＰＵ２３はこのカウンタ２４のカウント値の最小値と最大値をモリ２８に記憶する（ステップ４）。予備スキャンが終了するまで（ステップ５）、一定間隔でこの動作を繰り返すことにより、原稿左右方向の高さデータの分布を得ることができる（ステップ６）。予備スキャンの終了後カウント値の演算を行うことで得た高さデータの分布に基づいて、上述した式（１）、式（２）に従って読取光路に沿ったデータ補正１とレンズ移動によるデータ補正２を行う（ステップ７，ステップ８）。また、ステップ９では、得られた原稿の高さデ−タを元に、副走査方向に一定間隔毎の高さ分布を求め、この区間での原稿の拡大補正率を式（３）または式（４）にしたがって求め縮み補正演算を行う。この拡大補正率より、その区間での繰り返しライン数を算出し、区間内に均等に割り振る。
【００２５】
以上の補正・演算が終了するとＣＣＤ７を予備スキャンとは反対の方向に走査し、原稿を読み取りする本スキャンを行う（ステップ１０）。この時、演算で補正した高さデ−タを元に、レンズ駆動部２６を制御し焦点合わせを行うともに、Ａ／Ｄ変換した画像データを主走査１ラインを単位として、一時メモリ２９に書き込む。書き込み番地（アドレス）はＣＰＵ２３により制御され、画像データを送られてくる主走査方向の画素番号順に一時メモリ２９に書き込む。１ライン分の画像データが終了すると、次のラインの画像データを前のラインと同様に一時メモリ２９に書き込む。一方、一時メモリ２９に書き込まれた画像データを、書き込みの動作と並行して順次一時メモリ２９より読み出す。読み出し番地は、書き込みの方法と同様にＣＰＵ２３により制御し、主走査方向の画素番号順に一時メモリ２９から読み出す。副走査方向の画像データも、書き込み時と同様にライン単位に順次読み出すが、画像の縮みを補正する箇所にくると、ＣＰＵ２３がライン方向の番地の進みを止め、直前に読み出したラインの画像データをもう一度読み出す。この動作により画像を副走査方向に拡大補正を行なう。最後にランプを消灯し（ステップ１１）、画像読取動作を終了する。
【００２６】
なお、本発明は上記実施例に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、単焦点レンズを用いてレンズの移動のみで焦点合せを行うものを示したが、ズームレンズを用いて、焦点合せと同時に主走査方向の倍率を補正してもよい。また、式（１），（２）では、読取位置ｘを補正したが、位置ｘを補正する代わりに、原稿の高さｈを補正してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、書籍などの空間的に曲がった原稿を、撮像素子により走査して読み取る画像読取装置において、撮像素子の移動により生じる原稿の読取角度の変化を元にして、読取光路上の原稿の高さを求めることができる。高さデ−タを元に、レンズを移動することにより、原稿の全ての面に焦点を合わせることができる。
【００２８】
同様に撮像素子の移動により生じる原稿の読取角度の変化を元にして、光路に対する原稿の傾斜角を求めることにより、原稿の縮み補正量を求めることができる。この補正量を用いて画像のゆがみを電気的に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による画像読取装置の斜視図である。
【図２】本画像読取装置の前方から見た概略構成図である。
【図３】本画像読取装置の側方から見た概略構成図である。
【図４】本画像読取装置の制御部のブロック図である。
【図５】本画像読取装置における高さ検出の原理を示す図である。
【図６】読み取った画像データを示す図である。
【図７】撮像素子による１ライン分の出力例を示す図である。
【図８】撮像素子による原稿の読取位置と、読取位置における原稿の実際の高さとの関係を示す図である。
【図９】レンズ移動に伴う読取光路の変化による読取位置の移動を示す図である。
【図１０】原稿の傾斜により生じる左右方向の縮みを示す図である。
【図１１】読取動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  原稿台
２  読取部
５  ミラー
６  レンズ
７  ＣＣＤ
１０  原稿
２３  ＣＰＵ
【図１】
0003821860.tif 000003
【図２】
0003821860.tif 000004
【図３】
0003821860.tif 000005
【図４】
0003821860.tif 000006
【図５】
0003821860.tif 000007
【図６】
0003821860.tif 000008
【図７】
0003821860.tif 000009
【図８】
0003821860.tif 000010
【図９】
0003821860.tif 000011
【図１０】
0003821860.tif 000012
【図１１】
0003821860.tif 000013