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JP3687339B2 - Image reading device - Google Patents

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JP3687339B2
JP3687339B2 JP09967098A JP9967098A JP3687339B2 JP 3687339 B2 JP3687339 B2 JP 3687339B2 JP 09967098 A JP09967098 A JP 09967098A JP 9967098 A JP9967098 A JP 9967098A JP 3687339 B2 JP3687339 B2 JP 3687339B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブツク原稿等を上方から撮影する画像読み取り装置にあって、原稿の高さを検出し、自動的に焦点合わせを行う機構を備えた画像読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の画像読み取り装置すなわち、フェイスアップスキャナの分野では、例えば、特開平5−316302号公報に示されるように、移動中のラインセンサに被写体像がラインセンサ上に合焦するように一定間隔毎に焦点調整を行うものや、特開平7−254970号公報に示されるように、ラインセンサの走査の一定ライン(1ライン毎又は数ライン毎)に高さ検出手段の出力に基づきレンズの移動速度を制御するものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のフェイスアップスキャナでは、原稿の読み取り速度(ラインセンサの移動速度)が速くなると、原稿の高さ変化が急激な場合 、1ライン毎のピント合わせではモータが追従できないという問題があった 。また、上述の問題に対応するために、数ライン毎にピント合わせをおこなった場合、ピント合わせの精度が低下するという問題もあった。
本発明の目的は、読み取り速度が速く、かつ原稿の高さ変化が急激な場合においては、焦点調整を行うための駆動モータの性能の範囲内で適切にピント合わせを行い、また、高さ変化が緩やかな場合においては、高い分解能で適正なピント合わせを行うことができる画像読み取り装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の画像読み取り装置は、撮像センサを走査することによって被写体を撮影する画像読み取り装置において、前記被写体の高さを検出する高さ検出手段と、前記被写体を前記撮像センサ上に結像させる撮影光学系と、前記撮像センサを前記被写体に相対的に移動させる移動手段と、前記撮影光学系を駆動して焦点調整を行う焦点調整手段と、前記移動手段による前記撮像センサの移動距離を複数の区間に分割して、前記高さ検出手段によって得られる高さ情報を基に、前記焦点調整手段による焦点調整を行うよう制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記高さ検出手段によって得られる高さ情報を基に、前記被写体の高さの変化が緩やかな場合は、前記被写体の高さ変化が急な場合に比して、前記区間の距離を短く設定するものである。
【0005】
本発明においては、被写体として、例えば原稿の高さ変化が緩やかな場合には、細かい分解能(高さ情報の最小ピッチ、例えば1mmピッチ毎)でピント合わせ動作を行い、読み取り速度が速く、かつ原稿の高さ変化が急な場合、つまり焦点調整用モータが原稿高さに追従できないような場合には、粗い分解能(例えば、高さ情報の最小ピッチ×n毎)でピント合わせを行うことができる。上記分解能を決める“n”は、原稿の高さ変化の勾配および焦点調整用モータの性能より適正な値が設定される。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施例について図面を参照して説明する。図1は画像読み取り装置(ブックスキャナ)1 の外観を示す斜視図、図2はブックスキャナ1 の使用状態の一例を示す図である。ブックスキャナ1 は、電気回路などを収納する本体ハウジング10、原稿を支持する暗色の原稿台20、原稿画像を電気信号に変換する撮像ユニット30、及び原稿の照明を担うランプユニット40を備えている。原稿台20は本体ハウジング10の前面側に配置されている。撮像ユニット30は、原稿台20の上方に配置され、本体ハウジング10の上面から上方に延びた支柱12によって片持ち形式で支持されている。ランプユニット40は、撮像ユニット30の下面側に配置され、支柱12に固定されている。原稿台20と撮像ユニット30との間の空間80は装置外の自由空間に対して開放されており、ブック原稿のセッティングに十分な広さを有している。原稿台20と撮像ユニット30との距離は30cm以上である。
【0007】
本体ハウジング10の前面の上端側に操作パネルOPが設けられており、下端側に原稿面の高さを検出するための測距板16(高さ検出手段)が固定されている。測距板16の前面側の表面は光沢性の平面であり、原稿台20の上面に対する45°の傾斜面となっている。この測距板16の上端面は、シェーディング補正のための白色板18として機能する。本体ハウジング10における操作パネルOPに向かって右側の側面には、メインスイッチ51が設けられている。原稿台20の左右方向の両側には、ユーザが読み取りの開始を指示するためのスタートキー52が1つずつ設けられている。また、原稿台20の前面側には、アームレスト25が設けられている。
撮像ユニット30は、CCD アレイからなるラインセンサ31(撮像センサ)、結像レンズ32(撮影光学系)、およびミラー33を有している。ミラー33と結像レンズ32とによって、原稿画面がラインセンサ31の受光面に投影される。結像レンズ32は、前後方向に移動可能に設けられており、図示しないAF機構(焦点調整手段)によって位置決めされる。ラインセンサ31は、図示しない走査機構の可動体に取り付けられており、CCD 素子の配列方向を上下に保った状態で左右方向(副走査方向)M2に沿って平行移動する。この平行移動によって2次元の原稿画像の撮像が行われる。
【0008】
以上の構成のブックスキャナ1 は、ブック原稿の読み取りに好適な画像入力手段である。ブックスキャナ1 とデジタル複写機とを組み合わせることにより、各種の原稿に適合する総合的な複写システムを構成することができる。
ブックスキャナ1 の使用に際して、ユーザは、図2に示すように原稿台20の上にブック原稿BDを見開いた状態で上向きに置く。その時、測距板16の下端にブック原稿BDを押し当てて位置決めを行う。つまり、測距板16と原稿台20との境界が原稿のセッティングの基準線となっている。その基準線の中央が基準位置P0(図3参照)である。原稿台20は左右独立に上下移動可能に構成されている。これにより、見開いた時の左右のページの高さをほぼ同一にすることができる。
【0009】
ブックスキャナ1 では同一の原稿に対して2回の走査(原稿読み取り)が行われる。ブック原稿BDでは、シート原稿と違って原稿面が湾曲しているので、湾曲状態に応じて撮像のピント調整を行う必要がある。輝度の差異を補う処理も必要である。このため、1回目の走査(以下、予備スキャンという)で湾曲状態が検出され、その検出結果に基づいて2回目の走査(以下、本スキャンという)で必要な処理が行われる。外部装置への画像出力は本スキャン時におこなわれる。読み取りモードには、左右の両ページを一括して読み取るモード(シート原稿と同様の走査形態)と、左右の各ページを別々に読み取るモードとがある。どちらのモードにおいても、各ページに対して予備スキャンと本スキャンとが実施される。
【0010】
図3はブック原稿BDの読み取りの一例を示す平面図である。図3(A )は原稿台20上にブック原稿BDがセッティングされた状態を示し、図3(B )は読み取り画像G0を示している。読み取り画像G0は、ブック原稿BDの読み取り対象面の像G1、原稿台20の像G20 、及び測距板16に写った像G18 から構成されている。像G18 の内の像G181、G182は、見開いた状態のブック原稿BDにおける端面(書籍における「天」と呼称される部分)の形状を示している。像G18 の内の像G181、182 以外の部分は、測距板16に写った背景像である。像G18 と像G20 との境界は上述の基準線に対応し既知であるので、その境界と像G181、182 の輪郭線との距離(画素数)から原稿面の高さを算定することができる。像G1と像20との境界は、原稿面の下地色と原稿台20の色との差異を利用して容易に判別することができる。
なお、像G1の上端縁及び下端縁が湾曲しているのは、原稿面の高さが一定ではないからである。つまり、撮像面に近い被写体は遠くの被写体よりも大きく撮像される。本スキャン時には、予備スキャン時に得た原稿面の高さ情報に基づいて、湾曲した像G1を原稿面の高さが一定である場合の像に補正する画像処理が行われる。
【0011】
図4はブックスキャナ1 の信号処理系100 のブロック図である。ラインセンサ31の出力は、AD変換部102 によって例えば8 ビットの画像データD102に変換される。予備スキャン時には、画像データD102は、一時メモリ104 に一旦格納され、CPU101(制御手段)を経由して輝度検出部112 に転送される。輝度検出部112 は、副走査方向の所定ライン毎に各画素の輝度を集計して輝度ヒストグラムを作成し、下地輝度及び画像の有無の判定のためのしきい値を算出する。計数部113 は、輝度ヒストグラムに基づいて、輝度がしきい値以下の画素の個数をカウントする。位置検出部114 は、撮像面における走査位置を指し示す。CPU101は、下地輝度、画像に対応した画素の度数、走査位置の3 つの情報に基づいて、原稿面の高さを算出する。また、CPU101は高さデータに基づいてAF制御のためのデータ生成を行う。AF機構の駆動源であるAFモータ36は、その生成されたデータに基づいて、結像レンズ32を駆動して焦点調整を行う。
【0012】
本スキャン時には、AD変換部102 から画像処理部103 へ画像データD102が送られる。画像処理部103 は、原稿面の湾曲に起因する画像ひずみの補正、濃度補正、原稿を押さえたユーザの手の像を消去するマスキングなどの処理を担う。所定の画像処理を受けた画像データが複写機やプリンタなどの外部装置へ出力される。なお、CPU101は、メモリ内のプログラムに従って、ランプ制御部45及びセンサ駆動部35(移動手段)を含む駆動系を制御する。センサ駆動部35は、ラインセンサ31に対して所定のクロック信号を供給する。
【0013】
図5は画像読み取り動作のフローチャートである。
ブックスキャナ1 は、スタートキー52のオンに呼応して(#1・YES)、ランプユニット40の光源を点灯し(#2)、予備スキャンを開始する(#3)。予備スキャンにおいては、上述したような原稿面の高さなどを測定する(#4)。予備スキャンの終了後(#5・YES)、AF制御情報の作成などを行い(#6)、その後、本スキャンを開始する(#7)。本スキャンにおいては、所定の画像処理や、後述するラインセンサ31の走査に合わせたAF動作を行い(#8)、処理後の画像データを逐次外部装置へ出力する。本スキャンが終了すると(#9・YES)、ランプユニット40の光源を消灯し(#10)、新たなスタート指示を待つ。
【0014】
次に、AFモータ36によるAF動作の制御方法について、図6乃至図8を参照して説明する。まず、原稿の高さ情報について図8により説明する。原稿の高さ情報は予備スキャン時に一定の周期(例えば1mm ピッチ毎)でサンプリングされる。説明のため、この高さ情報の間隔(ここでは1mmピッチ)を区間「H 」とし、i番目の区間をH[i]とする。また、H[i]での高さ変化をパルス数に換算したものをP(H[i]) とする。また、区間H をラインセンサが読み取る時間(以下、基準ピッチの読み取り時間という)をtとする。tは読み取り倍率や読み取り密度により決定される読み取り速度より求められ、スキャン中は一定である。AFモータ36はステッピングモータを使用する。
【0015】
本スキャン時のAFモータ36の制御は、予備スキャンで高さ情報が得られた後、本スキャンでの駆動パターンを事前に算出し、本スキャン時にこのデータを用いてAFモータ36を駆動制御する。ここでピント合わせをする区間をKとし、j番目の区間をK[j]とする。また、区間K[j]で出力するパルス数をP(K[j]) とする。
本スキャン時に利用するデータは、ピント合わせを行う間隔( K[j] での上記区間H の数、これをn(K[j]) とする)と、その区間( n(K[j])個のH 区間)内に出力するパルス数P(k[j]) 、及び各パルスのパルスレートからなる。
AFモータ36の駆動は加減速駆動を実施する。例えば、加減速を11ステップで以下のように行うとする。
【0016】
【表1】
1) 230 pps (4.3479 msec)
2) 463 pps (6.5062 msec)
3) 600 pps (8.1716 msec)
4) 710 pps (9.5787 msec)
5) 805 pps (10.8199 msec)
6) 890 pps (11.9430 msec)
7) 967 pps (12.9763 msec)
8) 1039 pps (13.9385 msec)
9) 1106 pps (14.8425 msec)
10) 1169 pps (15.6977 msec)
11) 1200 pps (16.5310 msec)
【0017】
AFモータ36の加減速駆動は上記のパルスレートを1 パルスずつ順次出力することで行う。カッコ内は停止状態からその速度(パルスレート)に達するまでの時間を示している。例えば1200pps まで加速する場合は、11パルスを必要とし、その時間は16.5310msec かかる。なお、本実施例では11ステップで上記のような加減速を行うが、加減速のパターンは他のパターンでも構わない。
【0018】
AF制御のためのデータ生成は、まず原稿の各副走査位置における(1mm ピッチでの)高さ情報をレンズ移動量に変換し、これをさらにAFモータ36のパルス数に変換する。次に、各区間K[j]のn(K[j])と出力パルス数P(K[j]) 及び各パルスのパルスレートを求める。
【0019】
以下にその手順を図6(A) (B) (C) 、及び図7のフローチャートを参照して説明する。図6(A) (B) (C) は副走査位置に対する原稿の高さに対応したAF制御のためのパルス数を求める方式を示した図であり、(A)は基準ピッチ(1mmピッチ)で区間K[j],K[j+1]内の加減速が可能であると仮定した場合の図、(B)は基準ピッチで加減速が不可能な場合に区間の設定を変更(区間K[j+1]を変更すると仮決定)した場合の図、(C)は出力パルス数P(K[j])を本決定する場合の図である。
1) n(K[j]) を1 として、P(K[j]) を得る(#11−#13)。n(k[j]) =1であるので、P(K[j]) = P(H[i]) である(図6(A) 参照)。
【0020】
2) n(K[j+1])とP(K[j+1]) を求める。
まず、n(K[j+1]) =1として(決定ではない)、P(K[j+1]) を得る(#14,#15)。ここに、n(K[j+1]) =1であるのでP(K[j+1]) = P(H[i+1]) である(図6(A) 参照)
この時、停止状態からP(K[j+1]) パルス出力するのに必要な時間が t×n(K[j+1]) より大きいかを判定して(#16)(tは基準ピッチの読み取り時間)、この判定がYESの場合は、n(K[j+1]) 区間内に停止状態から、P(K[j+1]) パルス出力できるので、区間K[j]内の出力パターンを設定する(#18)。ところが、上記#16の判定がNOの場合、つまりn(K[j+1]) 区間内に停止状態から、P(K[j+1]) パルス出力できない場合は、n(K[j+1]) を1 増やし(#20)、新たなP(K[j+1]) を得る(#15)。今度は、n(K[j+1]) = 2となるので、P(K[j+1]) = P(H[i+1]) + P(H[i+2]) となる(図6(B) 参照)。このように、停止状態からP(K[j+1]) パルス出力可能となるまでn(K[j+1])を1ずつ増やす。
【0021】
3) P(K[j]) の出力パターン(各パルスのパルスレート)を決定する(#17,図6(B) (C) 参照)。ここに、本実施形態では、動作の円滑化のため、及び停止動作を確実に行えるようにするため、各区間での開始パルスレートは、前回の区間K[j-1]での終了パルスレートとし、終了パルスレートは上記2)で求めたP(K[j+1]) +1ステップ以下のパルスレートとする。P(K[j+1])+1ステップとは、例えば、P(K[j+1]) = 5 の場合、上述の加減速ステップの6 番目のパルスレート(890 pps )のことである。これは、次の次(第j+2番目)の出力パルスP(K[j+2]) がゼロとなる、つまり区間K[j+1]で停止する、言い換えれば区間K[j+1]は最低パルスレート(本実施例では230pps)で終了させる可能性があるので、そのような場合にも対応できるように、P(K[j]) の出力パターン設定では、P(K[j+1]) +1ステップ以下で終了するものとしている。しかして、P(K[j+1])+1ステップ以下で終了すれば、K[j+1]ではP(K[j+1]) パルスで最低パルスレート(230 pps )まで減速可能となり、次の区間では確実に停止することができる。
【0022】
上述のようなP(K[j]) の出力パターン(パルスレート)設定において、上記#16の判定がYESとなっても、区間K[j]のパルスレート設定において、P(K[j])が大きくて、t×n(K[j])以内にパルス出力が行えない場合は(#18・NO)、n(K[j])を1増やし(#21)、#13に戻り、新たなP(K[j]) を求め、パルス出力が行えるよう(設定OK)になるまで、上記2)以降の処理を繰り返す。
【0023】
上記の設定が可能となれば(#18・YES)、全区間の処理終了かをみて(#19)、全区間処理終了でなければ、j = j+1として(#22)、#12に戻り、上記の処理を繰り返し、全区間処理終了となれば処理を終える。
【0024】
このようにして全区間を処理し、AF制御情報として「区間数n(K[j])」「区間内出力パルス数P(K[j]) 」「各出力パルスのパルスレート」を得る(j=1〜最終区間)(図6(C) 参照)。本スキャン時には、ラインセンサの読み取りと同期させて、上記のAF制御情報を基に順次パルス出力しAF制御を行う。図6(C)では、n(K[j]) =3,n(K[j+1]) =2で、区間K[j]のパルスレート設定が可能になってP(K[j]を本決定したことを示している。続いて、H[i+3]区間を開始区間として、図6(A)に戻って同様な処理を繰り返し、全区間のAF制御情報を作成する。なお、図6(C)の例では、区間K[j+1]のパルスP(K[j+1])を最低パルスレートとすることで、次の区間で停止させなければならないようなことがあっても確実に停止可能となる。
【0025】
図8には、上記のようにして作成された区間毎のAFモータ36のパルス数を示し、j番目の区間K[j]においては、n(K[j])=3であり、n(K[j])×t時間内でP(K[j])パルスを出力する。また、本実施形態においては、上述したように動作するので、原稿の高さ変化が緩やかな場合は細かい分解能(高さ情報の最小ピッチ、例えば基準の1mmピッチ毎)でピント合わせ動作を行い、読み取り速度が速く、かつ原稿の高さ変化が急な場合で、AFモータ36が原稿高さ変化に追従できないような場合には、粗い分解能(基準ピッチ×n毎)でピント合わせを行うことができる。つまり、ピント合わせの動作の単位が可変であって、原稿の高さ変化の勾配およびAFモータ36の性能に応じて適正な焦点調整動作が得られる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、焦点調整制御(ピント合わせ)の分解能を可変としたので、様々な勾配を持つ原稿に対して常に適正なピント合わせが行え、かつ高速読み取りにも適切に対応可能なAF制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態によるブックスキャナの外観を示す斜視図。
【図2】 ブックスキャナの使用状態の一例を示す図。
【図3】 ブック原稿の読み取りの一例を示し、(A)は原稿台にブック原稿がセッティングされた状態の平面図、(B)は 読み取り画像を示す図。
【図4】 ブックスキャナの信号処理系のブロック図。
【図5】 読み取り動作のフローチャート。
【図6】 (A)(B)(C)はAF制御区間の設定方法を説明するための図。
【図7】 AF制御情報作成のフローチャート。
【図8】 高さ情報、AF制御区間の概要図。
【符号の説明】
1 ブックスキャナ
16 測距板(高さ検出手段)
20 原稿台
30 撮像ユニット
31 ラインセンサ(撮像センサ)
32 結像レンズ(撮影光学系)
35 センサ駆動部(移動手段)
36 AFモータ(焦点調整手段)
101 CPU(制御手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image reading apparatus for photographing a book document or the like from above, and an image reading apparatus provided with a mechanism for detecting the height of the document and automatically performing focusing.
[0002]
[Prior art]
In the field of this type of conventional image reading apparatus, that is, a face-up scanner, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 5-316302, the subject image is focused on the line sensor by the moving line sensor. A lens that adjusts the focus at regular intervals, or a lens based on the output of the height detection means for every line (one line or several lines) of scanning of the line sensor, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-254970. Some have been proposed to control the movement speed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional face-up scanner described above, if the document reading speed (line sensor movement speed) is increased, the height of the document changes rapidly, and the motor cannot follow the focus for each line. there were . In addition, in order to cope with the above-described problem, when focusing is performed every several lines, there is a problem that the accuracy of focusing is lowered.
The object of the present invention is to focus properly within the range of the performance of the drive motor for adjusting the focus when the reading speed is high and the height change of the document is abrupt. In the case where the image quality is moderate, an object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of performing proper focusing with high resolution.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, an image reading apparatus of the present invention, the in the image reading apparatus for photographing an object by scanning the image pickup sensor, a height detecting means for detecting the height of the subject, the subject An imaging optical system that forms an image on an imaging sensor, a moving unit that moves the imaging sensor relative to the subject, a focus adjustment unit that drives the imaging optical system to perform focus adjustment, and the moving unit Control means for dividing the moving distance of the imaging sensor into a plurality of sections and controlling the focus adjustment by the focus adjustment means based on height information obtained by the height detection means. The means is based on the height information obtained by the height detection means, when the change in the height of the subject is gradual, compared with the case where the change in the height of the subject is abrupt. It is to set shorter the distance between.
[0005]
In the present invention , for example, when the change in height of a document is gentle as a subject , a focusing operation is performed with fine resolution (minimum pitch of height information, for example, every 1 mm pitch), the reading speed is high, and the document is If the height variation of the steep, that is, if the focus adjusting motor that can not follow the original height, it is possible to perform focusing in coarse resolution (e.g., a minimum pitch × every n of the height) . “N” that determines the resolution is set to an appropriate value based on the gradient of the height change of the document and the performance of the focus adjustment motor.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an image reading apparatus (book scanner) 1, and FIG. 2 is a view showing an example of a usage state of the book scanner 1. The book scanner 1 includes a main body housing 10 that stores an electric circuit, a dark original platen 20 that supports an original, an imaging unit 30 that converts an original image into an electric signal, and a lamp unit 40 that illuminates the original. . The document table 20 is disposed on the front side of the main body housing 10. The imaging unit 30 is disposed above the document table 20 and is supported in a cantilever manner by a column 12 extending upward from the upper surface of the main body housing 10. The lamp unit 40 is disposed on the lower surface side of the imaging unit 30 and is fixed to the support column 12. A space 80 between the document table 20 and the imaging unit 30 is open to a free space outside the apparatus, and has a sufficient area for setting a book document. The distance between the document table 20 and the imaging unit 30 is 30 cm or more.
[0007]
An operation panel OP is provided on the upper end side of the front surface of the main body housing 10, and a distance measuring plate 16 (height detection means) for detecting the height of the document surface is fixed on the lower end side. The surface of the distance measuring plate 16 on the front side is a glossy flat surface and is inclined at 45 ° with respect to the upper surface of the document table 20. The upper end surface of the distance measuring plate 16 functions as a white plate 18 for shading correction. A main switch 51 is provided on the right side surface of the main body housing 10 toward the operation panel OP. One start key 52 is provided on each side of the platen 20 in the left-right direction for the user to instruct the start of reading. An armrest 25 is provided on the front side of the document table 20.
The imaging unit 30 includes a line sensor 31 (imaging sensor) made of a CCD array, an imaging lens 32 (imaging optical system), and a mirror 33. The document screen is projected onto the light receiving surface of the line sensor 31 by the mirror 33 and the imaging lens 32. The imaging lens 32 is provided so as to be movable in the front-rear direction, and is positioned by an AF mechanism (focus adjustment means) (not shown). The line sensor 31 is attached to a movable body of a scanning mechanism (not shown), and translates along the left-right direction (sub-scanning direction) M2 while keeping the arrangement direction of the CCD elements up and down. A two-dimensional document image is picked up by this parallel movement.
[0008]
The book scanner 1 having the above configuration is an image input unit suitable for reading a book document. By combining the book scanner 1 and the digital copying machine, it is possible to configure a comprehensive copying system suitable for various kinds of documents.
When the book scanner 1 is used, the user places the book document BD upward on the document table 20 as shown in FIG. At that time, the book original BD is pressed against the lower end of the distance measuring plate 16 for positioning. That is, the boundary between the distance measuring plate 16 and the document table 20 is a reference line for setting the document. The center of the reference line is the reference position P0 (see FIG. 3). The document table 20 is configured to be movable up and down independently on the left and right. Thereby, the height of the left and right pages when the pages are opened can be made substantially the same.
[0009]
In the book scanner 1, the same original is scanned twice (original reading). In the book original BD, unlike the sheet original, the original surface is curved. Therefore, it is necessary to adjust the imaging focus according to the curved state. Processing to compensate for the difference in luminance is also necessary. Therefore, the curved state is detected in the first scan (hereinafter referred to as preliminary scan), and necessary processing is performed in the second scan (hereinafter referred to as main scan) based on the detection result. Image output to an external device is performed during the main scan. The reading mode includes a mode for reading both the left and right pages at once (scanning form similar to that of a sheet document) and a mode for separately reading the left and right pages. In either mode, a preliminary scan and a main scan are performed for each page.
[0010]
FIG. 3 is a plan view showing an example of reading a book document BD. 3A shows a state where the book original BD is set on the original table 20, and FIG. 3B shows the read image G0. The read image G0 includes an image G1 of the reading target surface of the book document BD, an image G20 of the document table 20, and an image G18 reflected on the distance measuring plate 16. Images G181 and G182 in the image G18 indicate the shape of the end surface (portion called “heaven” in the book) of the book document BD in a spread state. The part of the image G18 other than the images G181 and 182 is a background image reflected on the distance measuring plate 16. Since the boundary between the image G18 and the image G20 corresponds to the above-mentioned reference line and is known, the height of the document surface can be calculated from the distance (number of pixels) between the boundary and the contour lines of the images G181 and 182. . The boundary between the image G1 and the image 20 can be easily determined using the difference between the background color of the document surface and the color of the document table 20.
Note that the upper edge and the lower edge of the image G1 are curved because the height of the document surface is not constant. That is, a subject close to the imaging surface is imaged larger than a distant subject. During the main scan, image processing for correcting the curved image G1 to an image when the height of the document surface is constant is performed based on the height information of the document surface obtained during the preliminary scan.
[0011]
FIG. 4 is a block diagram of the signal processing system 100 of the book scanner 1. The output of the line sensor 31 is converted into, for example, 8-bit image data D102 by the AD converter 102. During the preliminary scan, the image data D102 is temporarily stored in the temporary memory 104 and transferred to the luminance detection unit 112 via the CPU 101 (control means). The luminance detection unit 112 aggregates the luminance of each pixel for each predetermined line in the sub-scanning direction to create a luminance histogram, and calculates a threshold for determining the background luminance and the presence / absence of an image. The counting unit 113 counts the number of pixels whose luminance is not more than a threshold value based on the luminance histogram. The position detection unit 114 indicates the scanning position on the imaging surface. The CPU 101 calculates the height of the document surface based on three pieces of information: background luminance, the number of pixels corresponding to the image, and the scanning position. Further, the CPU 101 generates data for AF control based on the height data. An AF motor 36 that is a driving source of the AF mechanism drives the imaging lens 32 based on the generated data to perform focus adjustment.
[0012]
During the main scan, the image data D102 is sent from the AD conversion unit 102 to the image processing unit 103. The image processing unit 103 performs processing such as correction of image distortion caused by the curvature of the document surface, density correction, and masking for erasing the image of the user's hand holding the document. Image data that has undergone predetermined image processing is output to an external device such as a copying machine or a printer. The CPU 101 controls the drive system including the lamp control unit 45 and the sensor drive unit 35 (moving means) according to the program in the memory. The sensor driving unit 35 supplies a predetermined clock signal to the line sensor 31.
[0013]
FIG. 5 is a flowchart of the image reading operation.
In response to the start key 52 being turned on (# 1, YES), the book scanner 1 turns on the light source of the lamp unit 40 (# 2) and starts a preliminary scan (# 3). In the preliminary scan, the height of the document surface as described above is measured (# 4). After the preliminary scan is completed (# 5 YES), AF control information is created (# 6), and then the main scan is started (# 7). In the main scan, predetermined image processing and AF operation in accordance with scanning of the line sensor 31 described later are performed (# 8), and the processed image data is sequentially output to an external device. When the main scan is finished (# 9, YES), the light source of the lamp unit 40 is turned off (# 10), and a new start instruction is awaited.
[0014]
Next, an AF operation control method by the AF motor 36 will be described with reference to FIGS. First, document height information will be described with reference to FIG. The height information of the document is sampled at a constant cycle (for example, every 1 mm pitch) during preliminary scanning. For the sake of explanation, the interval of the height information (here, 1 mm pitch) is set as a section “H”, and the i-th section is set as H [i]. Further, P (H [i]) is a value obtained by converting the height change at H [i] into the number of pulses. Further, t is a time for reading the section H by the line sensor (hereinafter referred to as a reference pitch reading time) . t is obtained from the reading speed determined by the reading magnification and the reading density, and is constant during scanning. The AF motor 36 uses a stepping motor.
[0015]
The AF motor 36 is controlled during the main scan. After the height information is obtained in the preliminary scan, the drive pattern in the main scan is calculated in advance, and the AF motor 36 is driven and controlled using this data during the main scan. . Here, an interval for focusing is K, and a j-th interval is K [j]. Also, let P (K [j]) be the number of pulses output in the interval K [j].
The data used during the main scan consists of the focusing interval (number of sections H in K [j], which is n (K [j])) and the section (n (K [j]) The number of pulses P (k [j]) to be output in the H section) and the pulse rate of each pulse.
The AF motor 36 is driven by acceleration / deceleration. For example, assume that acceleration / deceleration is performed in 11 steps as follows.
[0016]
[Table 1]
1) 230 pps (4.3479 msec)
2) 463 pps (6.5062 msec)
3) 600 pps (8.1716 msec)
4) 710 pps (9.5787 msec)
5) 805 pps (10.8199 msec)
6) 890 pps (11.9430 msec)
7) 967 pps (12.9763 msec)
8) 1039 pps (13.9385 msec)
9) 1106 pps (14.8425 msec)
10) 1169 pps (15.6977 msec)
11) 1200 pps (16.5310 msec)
[0017]
The acceleration / deceleration driving of the AF motor 36 is performed by sequentially outputting the above pulse rate one pulse at a time. The time between the stop state and the speed (pulse rate) is shown in parentheses. For example, when accelerating to 1200 pps, 11 pulses are required, which takes 16.5310 msec. In the present embodiment, the above acceleration / deceleration is performed in 11 steps, but the acceleration / deceleration pattern may be another pattern.
[0018]
In data generation for AF control, first, height information (at a pitch of 1 mm) at each sub-scanning position of a document is converted into a lens movement amount, which is further converted into the number of pulses of the AF motor 36. Next, n (K [j]) of each section K [j], the number of output pulses P (K [j]), and the pulse rate of each pulse are obtained.
[0019]
The procedure will be described below with reference to FIGS. 6A, 6B and 6C and the flowchart of FIG. 6A, 6B, and 6C are diagrams showing a method for obtaining the number of pulses for AF control corresponding to the height of the document with respect to the sub-scanning position, and FIG. 6A is a reference pitch (1 mm pitch). (B) shows the case where acceleration / deceleration in the sections K [j] and K [j + 1] is possible. (C) is a diagram in the case where the number of output pulses P (K [j]) is finally determined.
1) Taking n (K [j]) as 1, P (K [j]) is obtained (# 11- # 13). Since n (k [j]) = 1, P (K [j]) = P (H [i]) (see FIG. 6A).
[0020]
2) Find n (K [j + 1]) and P (K [j + 1]).
First, n (K [j + 1]) = 1 is set (not determined), and P (K [j + 1]) is obtained (# 14, # 15). Here, since n (K [j + 1]) = 1, P (K [j + 1]) = P (H [i + 1]) (see FIG. 6A).
At this time, it is determined whether the time required to output the P (K [j + 1]) pulse from the stop state is longer than t × n (K [j + 1]) (# 16) (t is the reference (Pitch reading time) If this determination is YES, P (K [j + 1]) pulses can be output from the stop state within n (K [j + 1]) interval, so within interval K [j] Is set (# 18). However, if the determination of # 16 is NO, that is, if the P (K [j + 1]) pulse cannot be output from the stop state within the n (K [j + 1]) section, n (K [j + 1]) is increased by 1 (# 20), and a new P (K [j + 1]) is obtained (# 15). This time, n (K [j + 1]) = 2, so P (K [j + 1]) = P (H [i + 1]) + P (H [i + 2]) ( See FIG. 6 (B)). In this way, n (K [j + 1]) is incremented by 1 from the stop state until P (K [j + 1]) pulse output is possible.
[0021]
3) The output pattern (pulse rate of each pulse) of P (K [j]) is determined (see # 17, FIGS. 6B and 6C). Here, in the present embodiment, the start pulse rate in each section is set to the end pulse rate in the previous section K [j-1] in order to facilitate the operation and to ensure the stop operation. The end pulse rate is set to the pulse rate of P (K [j + 1]) + 1 step or less obtained in 2) above. The P (K [j + 1]) + 1 step is, for example, the sixth pulse rate (890 pps) of the above acceleration / deceleration step when P (K [j + 1]) = 5. This is because the next (j + 2) th output pulse P (K [j + 2]) becomes zero, that is, stops in the interval K [j + 1], in other words, the interval K [j + 1] Since there is a possibility of termination at the minimum pulse rate (230 pps in this embodiment), P (K [j + 1) is set in the output pattern setting of P (K [j]) so that it is possible to cope with such a case. ]) It shall be finished in +1 step or less. Therefore, if it ends in P (K [j + 1]) + 1 steps or less, K [j + 1] can be decelerated to the lowest pulse rate (230 pps) with P (K [j + 1]) pulses. It is possible to stop reliably in the next section.
[0022]
In the output pattern (pulse rate) setting of P (K [j]) as described above, even if the determination of # 16 is YES, P (K [j] ) Is large and pulse output cannot be performed within t × n (K [j]) (# 18 · NO), n (K [j]) is increased by 1 (# 21), and the process returns to # 13. A new P (K [j]) is obtained, and the processes from 2) onward are repeated until pulse output can be performed (setting OK).
[0023]
If the above setting is possible (# 18, YES), it is checked whether the processing of all sections is finished (# 19). If all sections are not finished, j = j + 1 is set (# 22) and # 12 is reached. Returning, the above processing is repeated, and the processing is ended when the processing of all sections is completed.
[0024]
In this way, all the sections are processed, and “number of sections n (K [j])”, “number of output pulses in section P (K [j])”, and “pulse rate of each output pulse” are obtained as AF control information ( j = 1 to last section) (see FIG. 6C). At the time of the main scan, in synchronization with the reading of the line sensor, AF control is performed by sequentially outputting pulses based on the above AF control information. In FIG. 6C, when n (K [j]) = 3 and n (K [j + 1]) = 2, the pulse rate of the section K [j] can be set and P (K [j] the indicates that the present decision. Subsequently, as start section the H [i + 3] interval, repeating the same process returns to FIG. 6 (a), create an AF control information for all sections 6C, the pulse P (K [j + 1]) in the section K [j + 1] is set to the minimum pulse rate , so that it must be stopped in the next section. Even if something happens, it can be stopped reliably.
[0025]
FIG. 8 shows the number of pulses of the AF motor 36 for each section created as described above. In the j-th section K [j], n (K [j]) = 3, and n ( P (K [j]) pulse is output within K [j]) × t time. In this embodiment, since the operation is performed as described above, when the change in the height of the document is gentle, a focusing operation is performed with a fine resolution (minimum pitch of height information, for example, every reference 1 mm pitch). If the reading speed is high and the document height changes suddenly and the AF motor 36 cannot follow the document height change, focusing can be performed with coarse resolution (reference pitch x every n). it can. That is, the unit of the focusing operation is variable, and an appropriate focus adjustment operation can be obtained according to the gradient of the height change of the document and the performance of the AF motor 36.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the resolution of the focus adjustment control (focusing) is made variable, it is possible to always perform proper focusing on a document having various gradients and is also suitable for high-speed reading. AF control compatible with is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a book scanner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a usage state of a book scanner.
FIGS. 3A and 3B show an example of reading a book document, where FIG. 3A is a plan view of a book document set on a document table, and FIG. 3B is a diagram showing a scanned image.
FIG. 4 is a block diagram of a signal processing system of a book scanner.
FIG. 5 is a flowchart of a reading operation.
6A, 6B, and 6C are diagrams for explaining a method for setting an AF control section. FIG.
FIG. 7 is a flowchart for creating AF control information.
FIG. 8 is a schematic diagram of height information and AF control sections.
[Explanation of symbols]
1 Book scanner
16 Distance plate (height detection means)
20 Document table
30 Imaging unit
31 Line sensor (imaging sensor)
32 Imaging lens (imaging optics)
35 Sensor drive (moving means)
36 AF motor (focus adjustment means)
101 CPU (control means)

Claims (2)

撮像センサを走査することによって被写体を撮影する画像読み取り装置において、
前記被写体の高さを検出する高さ検出手段と、
前記被写体を前記撮像センサ上に結像させる撮影光学系と、
前記撮像センサを前記被写体に相対的に移動させる移動手段と、
前記撮影光学系を駆動して焦点調整を行う焦点調整手段と、
前記移動手段による前記撮像センサの移動距離を複数の区間に分割して、前記高さ検出手段によって得られる高さ情報を基に、前記焦点調整手段による焦点調整を行うよう制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記高さ検出手段によって得られる高さ情報を基に、前記被写体の高さの変化が緩やかな場合は、前記被写体の高さ変化が急な場合に比して、前記区間の距離を短く設定することを特徴とする画像読み取り装置。
In an image reading apparatus for photographing a subject by scanning an image sensor,
A height detecting means for detecting the height of the object,
An imaging optical system for forming the object onto the image sensor,
Moving means for moving the image sensor relative to the subject;
Focus adjusting means for adjusting the focus by driving the imaging optical system;
Control means for controlling the focus adjustment by the focus adjustment means based on the height information obtained by dividing the movement distance of the imaging sensor by the movement means into a plurality of sections; and With
The control means, based on the height information obtained by the height detection means, when the change in the height of the subject is gradual, compared with the case where the change in the height of the subject is abrupt. The image reading apparatus is characterized in that the distance is set short .
前記被写体は、原稿面が湾曲している原稿であることを特徴とする請求項1に記載の画像読み取り装置。  The image reading apparatus according to claim 1, wherein the subject is a document having a curved document surface.
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