JP2004064768A - 画像読取り装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】印刷物を読取り対象とする場合にでもモアレを生じることなく良好な画質の画像として読取ることができる画像読取り装置を提供する。
【解決手段】規則的な配列の印刷ドットで画像を構成した読取り対象２を、レンズ４等の光学系を介して規則的な配列の撮像素子の集合体でセンサ５に結像させることにより前記画像を電気信号に変換する画像読取装置において、
読取り対象２からセンサ５に至る光路の途中に、トラップ点がセンサ５のサンプリング周期の二分の一以下である光学的ローパスフィルタ９を設置したものである。
【選択図】 図３
【解決手段】規則的な配列の印刷ドットで画像を構成した読取り対象２を、レンズ４等の光学系を介して規則的な配列の撮像素子の集合体でセンサ５に結像させることにより前記画像を電気信号に変換する画像読取装置において、
読取り対象２からセンサ５に至る光路の途中に、トラップ点がセンサ５のサンプリング周期の二分の一以下である光学的ローパスフィルタ９を設置したものである。
【選択図】 図３
Description
【特許請求の範囲】
【請求項１】写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上となるように構成し、
さらに前記光学的ローパスフィルタは、そのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成する一方、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るとともに、その位置がレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したことを特徴とする画像読取り装置。
【請求項２】写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上で、しかも読取り対象である印刷物の印刷ドットの周期に一致するように構成し、
さらに前記光学的ローパスフィルタは、そのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成する一方、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るとともに、その位置がレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したことを特徴とする画像読取り装置。
【請求項３】光学的ローパスフィルタは水晶フィルタで構成したことを特徴とする［請求項１］又は［請求項２］に記載する画像読取り装置。
【請求項４】光学的ローパスフィルタは回折格子で構成したことを特徴とする［請求項１］又は［請求項２］に記載する画像読取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像読取り装置に関し、特に規則的に配設した多数の印刷ドットの大きさにより濃淡を表わして画像を形成した印刷物（以下単に印刷物と称す）を読取り対象とする場合に用いて有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
写真，印刷物等からなる読取り対象の画像情報を読取って電気信号に変換する装置として画像読取り装置が知られている。
【０００３】
図９はこの種の画像読取り装置の主要部を示す構造図である。同図に示すように、この画像読取り装置は、蛍光灯等の照明手段１により読取り対象２を照明するとともに、この照明手段１により照明して得る読取り対象２の画像をミラー３及びレンズ４等の光学系を介してセンサ５に結像させる。このセンサ５は、光電変換素子であるＣＣＤからなる撮像素子の集合体であり、通常一次元のラインセンサであるため、このセンサ５とともに照明手段１、ミラー３及びレンズ４が一体となって構成される画像読取り部６がセンサ５の長手方向に対し直角方向（以下副走査方向と称す）に移動し、面状の広がりを有する読取り対象２の画像全体をスキャンして読取るように構成してある。センサが撮像素子を二次元の面状に配設したエリアセンサである場合にはスキャンをする必要がない場合もある。
【０００４】
センサ５に結像させられた画像は電気的な画像情報としてメモリに記憶するか、又は所定の補正を加えた後テレビモニタ若しくはプリンタ等に供給する。
【０００５】
読取り対象２は、その読取り面２ａがミラー３に相対向して画像をセンサ５に結像し得るよう、ガラス等の透明部材で形成した平面である読取り窓７に載置する。また、画像読取りの際の露光レベルを一定に確保するため、画像読取りに先立ち基準となる基準レベル（通常は白レベル）を決定すべく走査方向の始点位置でミラー３に相対向し得るよう基準濃度板８が配設してある。この基準濃度板８は全体を均一濃度に形成したものであり、全体を白色で形成したものを基準白板といい、通常はこれが用いられる。
【０００６】
かくして、当該画像読取り装置による画像読取りの際には、読取り対象２を、その読取り面２ａを下にして読取り窓７に載置し、画像読取り部６を副走査方向に走行させることにより、画像を逐次センサ５に取り込むとともに所定の電気的な処理を行なう。このときの電気的な処理は、読取り対象２の読取りに先立ち取り込んだ基準濃度板８のレベル（例えば白レベル）を基準にしてこの白レベルが一定になるように露光調整を行ない乍ら実行する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記画像読取り装置で印刷物を読取る場合には、この印刷物の印刷ドットの配列が規則的であると同時にセンサ５の撮像素子の配列が規則的であることに基因し、センサ５で読込んだ画像にモアレを発生する場合がある。
【０００８】
このときのモアレの発生の原理及び態様を図１０に基づき説明する。
【０００９】
図１０（ａ）は一面均一濃度の印刷物を撮像した場合におけるセンサ（ＣＣＤ）５の撮像素子５ａとこの撮像素子５ａ面における印刷物の印刷ドットＤとの関係を示す説明図である。また、図１０（ｂ）はセンサ５のサンプリング周期、図１０（ｃ）は印刷ドット周期、図１０（ｄ）はセンサ５の出力信号及び図１０（ｅ）は画像信号出力をそれぞれ示す。
【００１０】
これら図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は印刷ドットＤの周期が限界解像度の場合の例である。ここで限界解像度とはセンサ５のサンプリング周期と印刷ドットＤとの周期が一致している場合で、ここまでは印刷ドットＤを解像し得るということを表わした指標である。
【００１１】
本例の場合には印刷ドットＤの周期がセンサ５のサンプリング周期の２倍、すなわちサンプリング周波数の半分になり、印刷ドットＤが正しく解像できれば均一濃度となりモアレを発生することはない。
【００１２】
一方、図１１（ａ）は印刷ドットＤの周期が限界解像度における周期（図１０（ａ）に示す場合）よりも短い場合において図１０（ａ）と同様の関係を示す説明図である。この場合にはモアレが発生する。すなわち、この場合の印刷ドット周期、センサ５の出力信号及び画像信号出力をそれぞれ示す図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）を参照すれば明らかな通り、センサ５の出力信号が不規則になり、また９画素周期で同様の状態が繰返す。これがモアレとなる。したがって、一面均一濃度の印刷物を撮像した場合でも均一濃度にはならない。
本発明は、上記従来技術に鑑み、印刷物を読取り対象とする場合にでもモアレを生じることなく良好な画質の画像として読取ることができる画像読取り装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、次の点を特徴とする。
【００１４】
１） 写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上となるように構成し、
さらに前記光学的ローパスフィルタは、そのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成する一方、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るとともに、その位置がレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したこと。
２） 写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上で、しかも読取り対象である印刷物の印刷ドットの周期に一致するように構成し、
さらに前記光学的ローパスフィルタは、そのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成する一方、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るとともに、その位置がレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したこと。
３） 上記１）又は２）において、光学的ローパスフィルタは水晶フィルタで構成したこと。
４） 上記１）又は２）において、光学的ローパスフィルタは回折格子で構成したこと。
【００１５】
【作用】
上記構成の本発明によれば印刷物の画像を構成する各印刷ドットの光学画像が光学的ローパスフィルタを通過することにより分離され、全体として平均化され
ることにより濃淡が局部的に強調された結果発生するモアレの発生を防止する。
【００１６】
例えば、図１に示すように、光学的ローパスフィルタによる正像（図１（ａ）参照）の分離幅をセンサのサンプリング周期（図１（ｄ）参照）に一致させた場合には、その分離像は図１（ｂ）に示すようになり、正像及び分離像の合成後は図１（ｃ）に示すように平均化される。すなわち、この場合は、光学的ローパスフィルタのトラップ点が上記サンプリング周期の２倍に対応する空間サンプリング周波数の二分の一の場合に相当し、白黒の繰返し画像は、その分離像が反転するとともに合成像の白黒のコントラストは零になる。
【００１７】
したがって、上述の如く分離幅をセンサのサンプリング周期に一致させた場合には、図１１に示す印刷ドットＤの画像は、光学的ローパスフィルタ１０を通すことにより、図２（ａ）に示すように、正像に対し分離像が分離され、このときの出力信号は、図２（ｂ）に示すように平均化される。この結果モアレの発生が防止される。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図３は本発明の実施例に係る画像読取り装置の主要部を、その制御系とともに示す構造図である。本実施例の画像読取り装置は、従来の画像読取り装置に光学的ローパスフィルタ１０を追加した点が異なるが、画像読取り装置としての基本的な構造は図９に示す画像読取り装置と同様である。そこで、図９と同一部分には同一番号を付し重複する説明は省略する。
【００２０】
図３に示すように、センサ５で電気信号に変換された画像信号は、ゲインコントローラ１０でそのゲインを制御した後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換され、ディジタル化された画像信号Ｓ０ として出力される。
【００２１】
制御部１２は、従来と同様にゲインコントローラ１０及びＡ／Ｄ変換器１１とともに調光回路１３及びタイミング回路１４に対する所定の制御を行なうとともに、基準濃度板８の画像を読込んだときの画像信号Ｓ０ に基づき、これが予め定められた所定のレベルになるようにゲインコントローラ１０、調光回路１３及びタイミング回路１４等を介して露光調整を行なう。
【００２２】
このとき、調光回路１３は照明手段１の光量を制御する。タイミング回路１４はセンサ５に蓄積される電荷の読出しタイミング、すなわち露光時間を制御する。
【００２３】
光学的ローパスフィルタ９は、読取り対象からセンサ５に至る光路中、本実施例ではレンズ４とセンサ５との間に配設してある。この光学的ローパスフィルタ１０は、水晶フィルタ（複屈折板）若しくは回折格子で構成することができる。また、この光学的ローパスフィルタ９は、そのトラップ点が、センサ５の空間サンプリング周波数の二分の一以上となるように、またはセンサ５の空間サンプリング周波数の二分の一以上で、しかも読取り対象２である印刷物の印刷ドットの周期に一致するように構成してある。
【００２４】
したがって、本実施例によれば規則的に配列された印刷ドットで構成する画像を、規則的に配列された撮像素子で構成するセンサ５により読取ることに基因するモアレの発生を低減し得る。
【００２５】
次に、このモアレ低減の原理及び態様について説明する。
【００２６】
図４は各種印刷ドットとモアレとの関係を概念的に示す説明図、図５は光学的ローパスフィルタの特性図及び図６は２重構造の光学的ローパスフィルタの特性図である。これらの図中、横軸のＬＰ ／ｍｍは印刷ドットの白黒ペアの周期がセンサ５の面上の１ｍｍにいくつあるかということを示し、縦軸はレスポンスを示している。また、「使用映像帯域」とは、図１０及び図１１に示す画像出力信号の周波数帯域、「限界解像度点」とは印刷ドットＤが図１０に示す関係を有する点、センササンプリング空間周波数とは図２（図１０，図１１）に示すセンサ５の空間サンプリング周波数をそれぞれ示す。
【００２７】
したがって、センササンプリング空間周波数では白黒のラインペアがＳ個あることになる。また、限界解像度点の周波数はセンササンプリング空間周波数の二分の一で、ラインペアの数はＳ／２個である。
【００２８】
図４に示すようにモアレは印刷ドットＤの空間周波数が限界解像度以上になった場合に発生する。また、同図におけるａ〜ｇは各種印刷ドットＤがセンサ５の面上に結像させられるときの空間周波数である。したがって、光学系の縮小あるいは拡大の倍率により変化するが、ここでは全て印刷ドットＤの空間周波数がＳ／２以上、すなわちモアレ発生範囲にあるため、ａ′〜ｇ′の位置にモアレが発生することを示している。
【００２９】
図５中の特性１は水晶フィルタの特性、特性２は回折格子フィルタの特性である。同図に示すように両者のトラップ点は一致しており、Ｓ／２以上の周波数でｂ，ｃの近傍に位置するので、印刷ドットＤがｂ，ｃの空間周波数を有する場合に最も効果的にモアレが低減される。
【００３０】
なお、図５に示すように特性１と特性２とではトラップ点よりも高域の特性が異なるので、トラップ点以上の帯域も低減したい場合には特性２がより好適である。
【００３１】
図６は図４における各種の空間周波数を有する印刷ドットＤを抑圧してモアレを低減するための光学的ローパスフィルタ９を構成した場合である。光学的ＬＰＦ−Ａのトラップ点はトラップ点Ａで、Ｓ／２とＳの中間に設定している。このとき、光学的ＬＰＦ−Ａのみではトラップ点Ａと３Ｓ／２との中間部分が持ち上がってしまう。そこで、この中間部分の最も持ち上がった位置に光学ＬＰＦ−Ｂのトラップ点Ｂを設定する。この結果、総合特性は光学ＬＰＦ−Ａと光学ＬＰＦ−Ｂとの乗算となり、図６中に点線で示す特性となる。これによりトラップ点Ａ以上の帯域も十分抑圧できる。
【００３２】
一方、図６の総合特性を有する光学的ローパスフィルタを使用すれば、各種周波数の印刷ドットＤの読取りの際のモアレ防止に有効であるが、この場合には限界解像度点で約３５％の振幅特性（レスポンス）となり、その分解像度が劣化する。したがって、読取り対象２の印刷ドットＤの空間周波数が特定されている場合、例えば印刷ドットＤが図４中のｆの位置にある空間周波数のみのものであれば光学ＬＰＦ−Ｂのみを使用すれば良い。この場合、限界解像度点での振幅特性は約７５％となり、解像感の劣化が緩和される。
【００３３】
このように、光学的ローパスフィルタ９は印刷ドットＤの空間周波数に応じて適当な特性を有するものを選択するとともに、場合によっては複数種類のものを適宜組合せることによってモアレを低減すると同時に解像感の劣化も可及的に低減し得る。
【００３４】
なお、トラップ点の設定に関し、限界解像点より低い周波数に設定することは無意味（すなわちこの周波数ではモアレを発生しない）であるため、限界解像点以上に設定する。
【００３５】
以上の説明は主走査方向（副走査方向と直角方向）に着目したものであるが、副走査方向に関しても事情は同様であり、特に正方画素（センサ５のサンプリング周波数が主走査方向と副走査方向で同一）であれば全く同様である。したがって、モアレの発生を防止するためには主走査方向と副走査方向の両方に光学的ローパスフィルタが必要になる。
【００３６】
したがって、実際の光学的ローパスフィルタ９は図７（ａ），（ｂ）に示すように構成してある。図７（ａ），（ｂ）に示す光学的フィルタ９は何れも２種類のフィルタを複合したものである。特に、図７（ａ）に示す光学的フィルタ９は、主走査方向の第１のトラップ９ａ、同方向の第２のトラップ９ｂ、位相板９ｃ、９ｄ、９ｅ、副走査方向の第１のトラップ９ｆ及び副走査方向の第２のトラップ９ｇを順次重ね合わせたものである。図７（ｂ）に示す光学的フィルタ９は、一方の面に主走査方向（垂直方向）及び副走査方向（水平方向）の第１のトラップ９ｈを形成するとともに、反対側の他方の面に同様に両方向の第２のトラップ９ｉを形成したものである。
【００３７】
なお、上記実施例では、光学的ローパスフィルタ９は、固定的に設置するものとしたが、本発明はこの構成に限定するものではない。例えば光学的ローパスフィルタ９の支持部材の一点を回動可能に支持し、この一点を回動中心としてレンズ４の光軸回りに回動させることにより光学的ローパスフィルタ９を読取り対象２からセンサ５に至る光路中に選択的に挿入し得るように構成しても良いし、また複数枚の光学的ローパスフィルタ９を用意しておき、何れか一枚若しくは複数枚を前記光路中に選択的に挿入するように構成しても良い。前者の場合には、印刷ドットＤで画像を形成する印刷物以外の通常の原稿及び写真等の場合には光学的ローパスフィルタ９を使用することなく解像感が劣化することのない画像を得ることができる。すなわち、読取り対象２の種類に応じて適切にモアレ除去を行なうことができる。後者の場合には、この効果に加えて、印刷ドットＤの空間周波数等に応じて最適なフィルタ特性のものを選択できる。
【００３８】
さらに、図８に示すように、光学的ローパスフィルタ９は、レンズ４とセンサ５との間に配設するとともに、モータ１５により駆動されるスクリューシャフト１６を介してその位置をレンズ４の光軸に沿い前後に移動するように構成しても良い。この場合、光学的ローパスフィルタ９がレンズ４に接近するとトラップ周波数は低くなり解像感が劣化する。そこで、読取り対象２の種類に応じ適切に位置調整を行なう。
【００３９】
また、光学的ローパスフィルタ９を用いなくてもモアレを低減することは可能である。例えば、読取り対象２をスペーサを介して読取り窓７に載置することによりセンサ５に対する結像画像をぼかすか、若しくはセンサ５を合焦位置から若干移動させて結像画像をぼかすことによってもモアレを低減し得る。
【００４０】
【発明の効果】
以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明によれば規則的な配列のドットからなる印刷物の画像を規則的な配列を有する撮像素子の集合体であるセンサで電気信号に変換する際のモアレの発生を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光学的ローパスフィルタの作用を説明するための説明図。
【図２】本発明におけるモアレ除去の原理を示す説明図。
【図３】本発明の実施例に係る画像読取り装置を示す構造図。
【図４】各種印刷ドットとモアレの関係を概念的に示す説明図。
【図５】光学的ローパスフィルタの特性の一例を示す特性図。
【図６】光学的ローパスフィルタの特性の他の例を示す特性図。
【図７】光学的ローパスフィルタの具体的構成例を示す構造図。
【図８】本発明の他の実施例における光学的ローパスフィルタの位置調整機構を抽出して示す説明図。
【図９】従来技術を示す構造図。
【図１０】印刷ドットとセンサの撮像素子との位置関係の一例を示す説明図。
【図１１】モアレ発生の原理を概念的に示す説明図。
【符号の説明】
１ 照明手段
２ 読取り対象
４ レンズ
５ センサ
５ａ 撮像素子
７ 読取り窓
９ 光学的ローパスフィルタ
１２ 制御部
【請求項１】写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上となるように構成し、
さらに前記光学的ローパスフィルタは、そのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成する一方、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るとともに、その位置がレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したことを特徴とする画像読取り装置。
【請求項２】写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上で、しかも読取り対象である印刷物の印刷ドットの周期に一致するように構成し、
さらに前記光学的ローパスフィルタは、そのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成する一方、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るとともに、その位置がレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したことを特徴とする画像読取り装置。
【請求項３】光学的ローパスフィルタは水晶フィルタで構成したことを特徴とする［請求項１］又は［請求項２］に記載する画像読取り装置。
【請求項４】光学的ローパスフィルタは回折格子で構成したことを特徴とする［請求項１］又は［請求項２］に記載する画像読取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像読取り装置に関し、特に規則的に配設した多数の印刷ドットの大きさにより濃淡を表わして画像を形成した印刷物（以下単に印刷物と称す）を読取り対象とする場合に用いて有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
写真，印刷物等からなる読取り対象の画像情報を読取って電気信号に変換する装置として画像読取り装置が知られている。
【０００３】
図９はこの種の画像読取り装置の主要部を示す構造図である。同図に示すように、この画像読取り装置は、蛍光灯等の照明手段１により読取り対象２を照明するとともに、この照明手段１により照明して得る読取り対象２の画像をミラー３及びレンズ４等の光学系を介してセンサ５に結像させる。このセンサ５は、光電変換素子であるＣＣＤからなる撮像素子の集合体であり、通常一次元のラインセンサであるため、このセンサ５とともに照明手段１、ミラー３及びレンズ４が一体となって構成される画像読取り部６がセンサ５の長手方向に対し直角方向（以下副走査方向と称す）に移動し、面状の広がりを有する読取り対象２の画像全体をスキャンして読取るように構成してある。センサが撮像素子を二次元の面状に配設したエリアセンサである場合にはスキャンをする必要がない場合もある。
【０００４】
センサ５に結像させられた画像は電気的な画像情報としてメモリに記憶するか、又は所定の補正を加えた後テレビモニタ若しくはプリンタ等に供給する。
【０００５】
読取り対象２は、その読取り面２ａがミラー３に相対向して画像をセンサ５に結像し得るよう、ガラス等の透明部材で形成した平面である読取り窓７に載置する。また、画像読取りの際の露光レベルを一定に確保するため、画像読取りに先立ち基準となる基準レベル（通常は白レベル）を決定すべく走査方向の始点位置でミラー３に相対向し得るよう基準濃度板８が配設してある。この基準濃度板８は全体を均一濃度に形成したものであり、全体を白色で形成したものを基準白板といい、通常はこれが用いられる。
【０００６】
かくして、当該画像読取り装置による画像読取りの際には、読取り対象２を、その読取り面２ａを下にして読取り窓７に載置し、画像読取り部６を副走査方向に走行させることにより、画像を逐次センサ５に取り込むとともに所定の電気的な処理を行なう。このときの電気的な処理は、読取り対象２の読取りに先立ち取り込んだ基準濃度板８のレベル（例えば白レベル）を基準にしてこの白レベルが一定になるように露光調整を行ない乍ら実行する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記画像読取り装置で印刷物を読取る場合には、この印刷物の印刷ドットの配列が規則的であると同時にセンサ５の撮像素子の配列が規則的であることに基因し、センサ５で読込んだ画像にモアレを発生する場合がある。
【０００８】
このときのモアレの発生の原理及び態様を図１０に基づき説明する。
【０００９】
図１０（ａ）は一面均一濃度の印刷物を撮像した場合におけるセンサ（ＣＣＤ）５の撮像素子５ａとこの撮像素子５ａ面における印刷物の印刷ドットＤとの関係を示す説明図である。また、図１０（ｂ）はセンサ５のサンプリング周期、図１０（ｃ）は印刷ドット周期、図１０（ｄ）はセンサ５の出力信号及び図１０（ｅ）は画像信号出力をそれぞれ示す。
【００１０】
これら図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は印刷ドットＤの周期が限界解像度の場合の例である。ここで限界解像度とはセンサ５のサンプリング周期と印刷ドットＤとの周期が一致している場合で、ここまでは印刷ドットＤを解像し得るということを表わした指標である。
【００１１】
本例の場合には印刷ドットＤの周期がセンサ５のサンプリング周期の２倍、すなわちサンプリング周波数の半分になり、印刷ドットＤが正しく解像できれば均一濃度となりモアレを発生することはない。
【００１２】
一方、図１１（ａ）は印刷ドットＤの周期が限界解像度における周期（図１０（ａ）に示す場合）よりも短い場合において図１０（ａ）と同様の関係を示す説明図である。この場合にはモアレが発生する。すなわち、この場合の印刷ドット周期、センサ５の出力信号及び画像信号出力をそれぞれ示す図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）を参照すれば明らかな通り、センサ５の出力信号が不規則になり、また９画素周期で同様の状態が繰返す。これがモアレとなる。したがって、一面均一濃度の印刷物を撮像した場合でも均一濃度にはならない。
本発明は、上記従来技術に鑑み、印刷物を読取り対象とする場合にでもモアレを生じることなく良好な画質の画像として読取ることができる画像読取り装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、次の点を特徴とする。
【００１４】
１） 写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上となるように構成し、
さらに前記光学的ローパスフィルタは、そのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成する一方、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るとともに、その位置がレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したこと。
２） 写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上で、しかも読取り対象である印刷物の印刷ドットの周期に一致するように構成し、
さらに前記光学的ローパスフィルタは、そのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成する一方、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るとともに、その位置がレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したこと。
３） 上記１）又は２）において、光学的ローパスフィルタは水晶フィルタで構成したこと。
４） 上記１）又は２）において、光学的ローパスフィルタは回折格子で構成したこと。
【００１５】
【作用】
上記構成の本発明によれば印刷物の画像を構成する各印刷ドットの光学画像が光学的ローパスフィルタを通過することにより分離され、全体として平均化され
ることにより濃淡が局部的に強調された結果発生するモアレの発生を防止する。
【００１６】
例えば、図１に示すように、光学的ローパスフィルタによる正像（図１（ａ）参照）の分離幅をセンサのサンプリング周期（図１（ｄ）参照）に一致させた場合には、その分離像は図１（ｂ）に示すようになり、正像及び分離像の合成後は図１（ｃ）に示すように平均化される。すなわち、この場合は、光学的ローパスフィルタのトラップ点が上記サンプリング周期の２倍に対応する空間サンプリング周波数の二分の一の場合に相当し、白黒の繰返し画像は、その分離像が反転するとともに合成像の白黒のコントラストは零になる。
【００１７】
したがって、上述の如く分離幅をセンサのサンプリング周期に一致させた場合には、図１１に示す印刷ドットＤの画像は、光学的ローパスフィルタ１０を通すことにより、図２（ａ）に示すように、正像に対し分離像が分離され、このときの出力信号は、図２（ｂ）に示すように平均化される。この結果モアレの発生が防止される。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図３は本発明の実施例に係る画像読取り装置の主要部を、その制御系とともに示す構造図である。本実施例の画像読取り装置は、従来の画像読取り装置に光学的ローパスフィルタ１０を追加した点が異なるが、画像読取り装置としての基本的な構造は図９に示す画像読取り装置と同様である。そこで、図９と同一部分には同一番号を付し重複する説明は省略する。
【００２０】
図３に示すように、センサ５で電気信号に変換された画像信号は、ゲインコントローラ１０でそのゲインを制御した後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換され、ディジタル化された画像信号Ｓ０ として出力される。
【００２１】
制御部１２は、従来と同様にゲインコントローラ１０及びＡ／Ｄ変換器１１とともに調光回路１３及びタイミング回路１４に対する所定の制御を行なうとともに、基準濃度板８の画像を読込んだときの画像信号Ｓ０ に基づき、これが予め定められた所定のレベルになるようにゲインコントローラ１０、調光回路１３及びタイミング回路１４等を介して露光調整を行なう。
【００２２】
このとき、調光回路１３は照明手段１の光量を制御する。タイミング回路１４はセンサ５に蓄積される電荷の読出しタイミング、すなわち露光時間を制御する。
【００２３】
光学的ローパスフィルタ９は、読取り対象からセンサ５に至る光路中、本実施例ではレンズ４とセンサ５との間に配設してある。この光学的ローパスフィルタ１０は、水晶フィルタ（複屈折板）若しくは回折格子で構成することができる。また、この光学的ローパスフィルタ９は、そのトラップ点が、センサ５の空間サンプリング周波数の二分の一以上となるように、またはセンサ５の空間サンプリング周波数の二分の一以上で、しかも読取り対象２である印刷物の印刷ドットの周期に一致するように構成してある。
【００２４】
したがって、本実施例によれば規則的に配列された印刷ドットで構成する画像を、規則的に配列された撮像素子で構成するセンサ５により読取ることに基因するモアレの発生を低減し得る。
【００２５】
次に、このモアレ低減の原理及び態様について説明する。
【００２６】
図４は各種印刷ドットとモアレとの関係を概念的に示す説明図、図５は光学的ローパスフィルタの特性図及び図６は２重構造の光学的ローパスフィルタの特性図である。これらの図中、横軸のＬＰ ／ｍｍは印刷ドットの白黒ペアの周期がセンサ５の面上の１ｍｍにいくつあるかということを示し、縦軸はレスポンスを示している。また、「使用映像帯域」とは、図１０及び図１１に示す画像出力信号の周波数帯域、「限界解像度点」とは印刷ドットＤが図１０に示す関係を有する点、センササンプリング空間周波数とは図２（図１０，図１１）に示すセンサ５の空間サンプリング周波数をそれぞれ示す。
【００２７】
したがって、センササンプリング空間周波数では白黒のラインペアがＳ個あることになる。また、限界解像度点の周波数はセンササンプリング空間周波数の二分の一で、ラインペアの数はＳ／２個である。
【００２８】
図４に示すようにモアレは印刷ドットＤの空間周波数が限界解像度以上になった場合に発生する。また、同図におけるａ〜ｇは各種印刷ドットＤがセンサ５の面上に結像させられるときの空間周波数である。したがって、光学系の縮小あるいは拡大の倍率により変化するが、ここでは全て印刷ドットＤの空間周波数がＳ／２以上、すなわちモアレ発生範囲にあるため、ａ′〜ｇ′の位置にモアレが発生することを示している。
【００２９】
図５中の特性１は水晶フィルタの特性、特性２は回折格子フィルタの特性である。同図に示すように両者のトラップ点は一致しており、Ｓ／２以上の周波数でｂ，ｃの近傍に位置するので、印刷ドットＤがｂ，ｃの空間周波数を有する場合に最も効果的にモアレが低減される。
【００３０】
なお、図５に示すように特性１と特性２とではトラップ点よりも高域の特性が異なるので、トラップ点以上の帯域も低減したい場合には特性２がより好適である。
【００３１】
図６は図４における各種の空間周波数を有する印刷ドットＤを抑圧してモアレを低減するための光学的ローパスフィルタ９を構成した場合である。光学的ＬＰＦ−Ａのトラップ点はトラップ点Ａで、Ｓ／２とＳの中間に設定している。このとき、光学的ＬＰＦ−Ａのみではトラップ点Ａと３Ｓ／２との中間部分が持ち上がってしまう。そこで、この中間部分の最も持ち上がった位置に光学ＬＰＦ−Ｂのトラップ点Ｂを設定する。この結果、総合特性は光学ＬＰＦ−Ａと光学ＬＰＦ−Ｂとの乗算となり、図６中に点線で示す特性となる。これによりトラップ点Ａ以上の帯域も十分抑圧できる。
【００３２】
一方、図６の総合特性を有する光学的ローパスフィルタを使用すれば、各種周波数の印刷ドットＤの読取りの際のモアレ防止に有効であるが、この場合には限界解像度点で約３５％の振幅特性（レスポンス）となり、その分解像度が劣化する。したがって、読取り対象２の印刷ドットＤの空間周波数が特定されている場合、例えば印刷ドットＤが図４中のｆの位置にある空間周波数のみのものであれば光学ＬＰＦ−Ｂのみを使用すれば良い。この場合、限界解像度点での振幅特性は約７５％となり、解像感の劣化が緩和される。
【００３３】
このように、光学的ローパスフィルタ９は印刷ドットＤの空間周波数に応じて適当な特性を有するものを選択するとともに、場合によっては複数種類のものを適宜組合せることによってモアレを低減すると同時に解像感の劣化も可及的に低減し得る。
【００３４】
なお、トラップ点の設定に関し、限界解像点より低い周波数に設定することは無意味（すなわちこの周波数ではモアレを発生しない）であるため、限界解像点以上に設定する。
【００３５】
以上の説明は主走査方向（副走査方向と直角方向）に着目したものであるが、副走査方向に関しても事情は同様であり、特に正方画素（センサ５のサンプリング周波数が主走査方向と副走査方向で同一）であれば全く同様である。したがって、モアレの発生を防止するためには主走査方向と副走査方向の両方に光学的ローパスフィルタが必要になる。
【００３６】
したがって、実際の光学的ローパスフィルタ９は図７（ａ），（ｂ）に示すように構成してある。図７（ａ），（ｂ）に示す光学的フィルタ９は何れも２種類のフィルタを複合したものである。特に、図７（ａ）に示す光学的フィルタ９は、主走査方向の第１のトラップ９ａ、同方向の第２のトラップ９ｂ、位相板９ｃ、９ｄ、９ｅ、副走査方向の第１のトラップ９ｆ及び副走査方向の第２のトラップ９ｇを順次重ね合わせたものである。図７（ｂ）に示す光学的フィルタ９は、一方の面に主走査方向（垂直方向）及び副走査方向（水平方向）の第１のトラップ９ｈを形成するとともに、反対側の他方の面に同様に両方向の第２のトラップ９ｉを形成したものである。
【００３７】
なお、上記実施例では、光学的ローパスフィルタ９は、固定的に設置するものとしたが、本発明はこの構成に限定するものではない。例えば光学的ローパスフィルタ９の支持部材の一点を回動可能に支持し、この一点を回動中心としてレンズ４の光軸回りに回動させることにより光学的ローパスフィルタ９を読取り対象２からセンサ５に至る光路中に選択的に挿入し得るように構成しても良いし、また複数枚の光学的ローパスフィルタ９を用意しておき、何れか一枚若しくは複数枚を前記光路中に選択的に挿入するように構成しても良い。前者の場合には、印刷ドットＤで画像を形成する印刷物以外の通常の原稿及び写真等の場合には光学的ローパスフィルタ９を使用することなく解像感が劣化することのない画像を得ることができる。すなわち、読取り対象２の種類に応じて適切にモアレ除去を行なうことができる。後者の場合には、この効果に加えて、印刷ドットＤの空間周波数等に応じて最適なフィルタ特性のものを選択できる。
【００３８】
さらに、図８に示すように、光学的ローパスフィルタ９は、レンズ４とセンサ５との間に配設するとともに、モータ１５により駆動されるスクリューシャフト１６を介してその位置をレンズ４の光軸に沿い前後に移動するように構成しても良い。この場合、光学的ローパスフィルタ９がレンズ４に接近するとトラップ周波数は低くなり解像感が劣化する。そこで、読取り対象２の種類に応じ適切に位置調整を行なう。
【００３９】
また、光学的ローパスフィルタ９を用いなくてもモアレを低減することは可能である。例えば、読取り対象２をスペーサを介して読取り窓７に載置することによりセンサ５に対する結像画像をぼかすか、若しくはセンサ５を合焦位置から若干移動させて結像画像をぼかすことによってもモアレを低減し得る。
【００４０】
【発明の効果】
以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明によれば規則的な配列のドットからなる印刷物の画像を規則的な配列を有する撮像素子の集合体であるセンサで電気信号に変換する際のモアレの発生を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光学的ローパスフィルタの作用を説明するための説明図。
【図２】本発明におけるモアレ除去の原理を示す説明図。
【図３】本発明の実施例に係る画像読取り装置を示す構造図。
【図４】各種印刷ドットとモアレの関係を概念的に示す説明図。
【図５】光学的ローパスフィルタの特性の一例を示す特性図。
【図６】光学的ローパスフィルタの特性の他の例を示す特性図。
【図７】光学的ローパスフィルタの具体的構成例を示す構造図。
【図８】本発明の他の実施例における光学的ローパスフィルタの位置調整機構を抽出して示す説明図。
【図９】従来技術を示す構造図。
【図１０】印刷ドットとセンサの撮像素子との位置関係の一例を示す説明図。
【図１１】モアレ発生の原理を概念的に示す説明図。
【符号の説明】
１ 照明手段
２ 読取り対象
４ レンズ
５ センサ
５ａ 撮像素子
７ 読取り窓
９ 光学的ローパスフィルタ
１２ 制御部
Claims (7)
- 写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上となるように構成したことを特徴とする画像読取り装置。 - 写真，印刷物等、画像読取りの対象となる画像情報を有する読取り対象の画像を、レンズ等の光学系を介して光電変換素子である撮像素子の集合体として形成したセンサに結像させ、所定の電気的な処理を行なうことにより電気信号である画像信号を得る画像読取り装置において、
読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを設置するとともに、この光学的ローパスフィルタのトラップ点はセンサの空間サンプリング周波数の二分の一以上で、しかも読取り対象である印刷物の印刷ドットの周期に一致するように構成したことを特徴とする画像読取り装置。 - 光学的ローパスフィルタは水晶フィルタで構成したことを特徴とする［請求項１］又は［請求項２］に記載する画像読取り装置。
- 光学的ローパスフィルタは回折格子で構成したことを特徴とする［請求項１］又は［請求項２］に記載する画像読取り装置。
- 読取り対象からセンサに至る光路中に光学的ローパスフィルタを選択的に挿入し得るように構成したことを特徴とする［請求項１］〜［請求項４］に記載する何れか一つの画像読取り装置。
- 光学的ローパスフィルタはそのトラップ点等、光学的特性が異なる複数種類のもので構成するとともに、各光学的ローパスフィルタを、読取り対象からセンサに至る光路中に選択的に挿入し得るように構成したことを特徴とする［請求項１］〜［請求項４］に記載する何れか一つの画像読取り装置。
- 光学的ローパスフィルタは光学系のレンズとセンサとの間に配設し、しかもその位置をレンズの光軸に沿い前後に移動し得るように構成したことを特徴とする［請求項１］〜［請求項４］に記載する何れか一つの画像読取り装置。
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| JP2003200291A JP2004064768A (ja) | 2003-07-23 | 2003-07-23 | 画像読取り装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012230246A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Asahi Glass Co Ltd | 光学ローパスフィルタ及び撮像装置 |
-
2003
- 2003-07-23 JP JP2003200291A patent/JP2004064768A/ja active Pending
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