JP4123563B2

JP4123563B2 - 撮像装置の調整方法

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Publication number: JP4123563B2
Application number: JP11650298A
Authority: JP
Inventors: 正仁小澤; 竜二横倉
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2018-04-27
Also published as: JPH11306330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、スキャナや光学式文字読取装置（以下、ＯＣＲという）等で用いられ、帳票等の画像パターンを光学的に検知する撮像装置の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＯＣＲ等において、帳票の画像パターンを光学的に検知する撮像装置（例えば、光学パターン検知部）は、帳票の被撮像面の主走査方向と直交する副走査方向に、該帳票に対して相対的に移動しつつ該主走査方向にライン状の出射光を照射する光源を有している。光源からのライン状の光は、帳票の被撮像面の主走査方向に照射される。この帳票を透過又は反射したライン状の光は反射鏡で反射され、この反射光がレンズで撮像手段（例えば電荷結合素子、以下、これをＣＣＤという）の受光面に集光される。受光面に集光された反射光は、ＣＣＤで主走査方向に走査されて画像パターンが検知される。
【０００３】
この光学パターン検知部を製作する場合、反射鏡の取付け方向、ＣＣＤの取付け方向及び倍率が設計値になるように組立てることは、殆ど不可能である。そのため、製作終了後、反射鏡の取付け方向、ＣＣＤの取付け方向及び倍率の調整を行う必要がある。これらの調整を行う場合、帳票の代わりに調整の基準になる調整用治具を用い、ＣＣＤの出力信号をオシロスコープ等で観測しながら試行錯誤的に行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光学パターン検知部の調整方法では、次の（i）〜（iv）のような課題があった。
（i）倍率を調整する場合、調整用治具を用いて試行錯誤的に調整しているので、調整に時間がかかり、調整誤差が発生しやすい。
（ii）反射鏡の角度を調整する際に調整用治具の位置をずらしながら、試行錯誤的に調整しているので、調整に時間がかかり、調整誤差が発生しやすい。
（iii）ＣＣＤの受光面の方向が主走査方向になるように調整する際、ＣＣＤの各素子から同時に出力が得られるように、調整用治具の位置をずらしながら試行錯誤的に調整しているので、調整に時間がかかり、調整誤差が発生しやすい。
（iv）調整用治具の材質に紙を用いる場合、この調整用治具の劣化による調整誤差が発生する。
本発明は、前記課題のうちの特に前記（ ii ）の課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透光型又は光反射型の撮像対象物の被撮像面から所定間隔隔てた位置に設けられ、該被撮像面の主走査方向と直交する副走査方向に、該撮像対象物に対して相対的に移動しつつ該主走査方向にライン状の出射光を照射する光源と、前記撮像対象物から透光又は反射されたライン状の透過光又は反射光を所定方向に反射してライン状の反射光を出射する出射方向調整可能な反射手段と、前記反射手段から出射された前記ライン状の反射光を受光する位置に設けられ、該反射光を集光して前記被撮像面から所定の距離の結像位置に像面を結像する結像手段と、前記結像位置に受光面が設けられ、前記結像手段で集光された反射光を該受光面で受光し、該反射光を前記主走査方向に走査することによって１画素毎の電気信号に変換する撮像手段と、前記主走査方向及び副走査方向における前記電気信号に対して１画素毎に所定の演算処理を行う演算手段と、を備えた撮像装置において、次のような処理を行うようにしている。
【０００６】
前記主走査方向及び副走査方向における所定の領域に形成された前記光源の出射光に対する透光部又は反射部と、該透光部内又は該反射部内において該副走査方向における任意の位置且つ該主走査方向の所定の領域に形成された該出射光に対する遮光部又は非反射部と、を有する調整用被撮像物を前記撮像対象物として用いる。そして、前記透光部内における前記遮光部を除いた領域を透過した透過光又は前記反射部内における前記非反射部を除いた領域で反射した反射光を前記反射手段及び前記結像手段を順次経由して前記撮像手段に受光させ、該撮像手段から出力された前記電気信号の波形に対して閾値を設定し、該電気信号の波形と該閾値とが交わる画素の位置の値を、画素位置として検出し、該画素位置を基に、前記演算手段により、前記透光部の中央の第１の位置及び前記遮光部の中央の第２の位置、又は、前記反射部の中央の第１の位置及び前記非反射部の中央の第２の位置を求め、該第１及び第２の位置が不一致のときは、該第１及び第２の位置が一致するように前記反射手段の出射方向を調整するようにしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態の撮像装置の調整方法を実施するための撮像装置の構成図である。
この撮像装置は、撮像対象物（例えば、調整シート）ＳＨの被撮像面から所定間隔隔てた位置にライン状の光源１が設けられている。光源１は、調整シートＳＨの被撮像面の主走査方向（即ち、図１の面に対して垂直方向）と直交する副走査方向に該調整シートＳＨと相対的に移動しつつ該主走査方向にライン状の出射光を照射するものである。調整シートＳＨは、筐体２の位置決め部２ａ，２ｂによって位置が固定されている。調整シートＳＨから透光されたライン状の透過光ｐｈ１は、筐体２の透過窓２ｂを透過して反射手段（例えば、ミラー）３及び４に順次入射するようになっている。ミラー３，４は、透過光ｐｈ１を所定方向に反射してライン状の反射光ｐｈ４を出射するものである。
【００１３】
反射光ｐｈ４を受光する位置には結像手段（例えば、レンズ）５が設けられている。レンズ５は、反射光ｐｈ４を集光して調整シートＳＨの被撮像面から所定の距離の結像位置に像面を結像するものである。この結像位置に受光面が位置するように、撮像手段（例えば、ＣＣＤ）６が設けられている。ＣＣＤ６はＣＣＤドライブ回路等を備えた制御基板７に取付けられ、レンズ５で集光された反射光ｐｈ４を受光面で受光し、制御基板７の制御に基づいて反射光ｐｈ４を主走査方向に走査することによって１画素毎の電気信号Ｓ６に変換するものである。ＣＣＤ６の読取り可能範囲は、レンズ５によって結像した時に、主走査方向の視野範囲及び製造誤差によるずれ量よりも大きく設定されている。ミラー４とレンズ５との距離は、可変できる構造になっており、レンズ５とＣＣＤ６とを副走査方向に移動することによって、倍率を調整できる構造になっている。
電気信号Ｓ６は、演算手段（例えば、演算部）９に入力されるようになっている。演算部９は、主走査方向及び副走査方向における電気信号Ｓ６に対して１画素毎に所定の演算処理を行い、処理結果を表す出力信号Ｓ９を出力するものである。演算部９の出力側には、処理結果を表示する図示しない表示装置が接続されている。
【００１４】
図２は、図１の撮像装置の拡大平面図である。
ミラー３は筐体２に対して回転可能な軸３ａ，３ｂを有し、固定金具３ｃとねじ３ｄとからなる調整機構部によって筐体２に固定されている。
図３は、図２中の調整機構部の構成図である。
固定金具３ｃは調整用穴３ｅを有し、軸３ａ，３ｂに固定されている。
図４は、図１の撮像装置の拡大右側面図である。
制御基板７は取付位置の調整用穴７ａ，７ｂを有し、ねじ８ａ，８ｂによって筐体２に固定されている。
【００１５】
図５は、図１中の調整シートＳＨの拡大構成図である。
この調整シートＳＨは、光を遮光する剛性部材（例えば、薄い鉄板や樹脂等）で形成され、光源１の出射光を透過する透光部１１，１２，１３と、筐体２の位置決め部２ａ，２ｂに嵌合する位置決め穴１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂとを有している。これらの各透光部１１，１２，１３及び各位置決め穴１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂには、光が拡散しやすい紙等の媒体が貼付されている。透光部１１は、主走査方向Ｇの視野範囲Ｌ１の長さの部分で光を透過させるものであり、位置決め穴１４ａ，１４ｂが位置決め部２ａ，２ｂに嵌合された場合に、筐体２の透過窓２ｂの位置に配置されるようになっている。透光部１２は、主走査方向Ｇの端部からの距離Ｌ２で且つ副走査方向Ｎの位置Ｑで光を遮光する遮光部１２ａを有し、他の部分で光を透過させるものであり、位置決め穴１５ａ，１５ｂが位置決め部２ａ，２ｂに嵌合された場合に、透過窓２ｂの位置に配置されるようになっている。透光部１３は、主走査方向Ｇの長さＬ３及び副走査方向Ｎの長さＬ４で形成され、光源１の出射光のラインの方向の主走査方向Ｇに対する傾きの調整範囲の角度θが、
θ＝Ｔａｎ^-1（Ｌ４／Ｌ３）
で規定されるものであり、位置決め穴１６ａ，１６ｂが位置決め部２ａ，２ｂに嵌合された場合に、透過窓２ｂの位置に配置されるようになっている。
【００１６】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図５中の透光部１２と図１中の出力信号Ｓ９との関係を示す図であり、同図（ａ）には、透光部１２と読取り位置Ａ，Ｂ，Ｃとの関係が示され、同図（ｂ），（ｃ），（ｄ）には、読取り位置Ａ，Ｂ，Ｃにおける出力信号Ｓ９がそれぞれ示されている。図７は、誤差角度θを説明する図である。
これらの図６，７を参照しつつ、図１の撮像装置におけるミラー３の角度の調整方法を説明する。
【００１７】
調整シートＳＨの位置決め穴１５ａ，１５ｂを位置決め部２ａ，２ｂに嵌合させた状態で、光源１を発光させる。光源１の出射光は、調整シートＳＨの透光部１２を透過して透過光ｐｈ１として出射される。透過光ｐｈ１は、ミラー３，４で順次反射されてレンズ５で集光され、ＣＣＤ６の受光面に結像される。
ここで、出力信号Ｓ９の閾値であるスライス値ｓｌを設定し、このスライス値ｓｌと出力信号Ｓ９の波形とが交わる画素の位置の値を、画素位置ｉａ，ｉｂ，ｉｃ，ｉｄとする。この時の透光部１２の中央の第１の位置Ｌｃは、次式（１）で表される。
Ｌｃ＝（ｉａ＋ｉｄ）／２・・・（１）
又、遮光部１２ａの中央の第２の位置Ｌ１ｃは、次式（２）で表される。
Ｌ１ｃ＝（ｉｂ＋ｉｃ）／２・・・（２）
図６（ｂ）に示すように、読取り位置が位置Ａにある場合、
Ｌｃ＝Ｌ１ｃ・・・（３）
となり、ミラー３の角度は調整不要である。
【００１８】
図６（ｃ）に示すように、読取り位置が位置Ｂにある場合、
Ｌｃ＜Ｌ1c ・・・（４）
となり、読取り位置が位置Ａになるように、ミラー３の角度を調整する。この場合、ＣＣＤ６の電気信号Ｓ６を読取り、演算部９で次式（５）に示す演算を行って演算結果を表示装置で表示し、Ｌｍが０になるようにミラー３の角度を調整する。
Ｌｍ＝Ｌｃ−Ｌ1c ・・・（５）
或いは、調整角度θ0 を次式（６），（７），（８）を用いて計算し、結果を表示装置で表示させて調整してもよい。
【００１９】
ＢからＡまでの距離をｙ1 とすると、
ｙ１＝（ｙ／ｘ）Ｌｍ・δ ・・・（６）
但し、
δ；１画素の長さ
図７中の誤差角度θは、次式（７）で表される。
θ＝Ｔａｎ^-1（ｙ1 ／ｚ）・・・（７）
よって、調整角度θ0 は、次式（８）で表される。
θ0 ＝θ／２＝（１／２）Ｔａｎ^-1（ｙ・Ｌｍ・δ／ｘｚ）・・・（８）
図６（ｄ）に示すように、読取り位置が位置Ｃにある場合、式（５）〜式（８）と同様の演算を行い、ミラー３の角度を調整する。
以上のように、この第１の実施形態では、ＣＣＤ６の電気信号Ｓ６を基にした演算によってミラー３の調整角度を求めるようにしたので、撮像装置の正確な調整を行うことができる。更に、調整シートＳＨを鉄板等の剛性部材で形成したので、従来のように紙を使用した場合に比較して、温度、湿度による影響を受けにくい。そのため、安定した調整を行うことができる。
【００２０】
第２の実施形態
図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第２の実施形態を示す図５中の透光部１３と図１中の出力信号Ｓ９との関係を示す図であり、同図（ａ）には、透光部１３と読取り位置Ａ，Ｂとの関係が示され、同図（ｂ），（ｃ）には、読取り位置Ａ，Ｂにおける出力信号Ｓ９がそれぞれ示されている。
本実施形態では、図１の撮像装置におけるＣＣＤ６の傾きの角度の調整方法を説明する。
調整シートＳＨの位置決め穴１６ａ，１６ｂを位置決め部２ａ，２ｂに嵌合させた状態で、光源１を発光させる。光源１の出射光は、調整シートＳＨの透光部１３を透過して透過光ｐｈ１になる。透過光ｐｈ１は、ミラー３，４で順次反射されてレンズ５で集光され、ＣＣＤ６の受光面に結像される。ここで、出力信号Ｓ９のスライス値ｓｌを設定し、このスライス値ｓｌと出力信号Ｓ９の波形とが交わる画素の位置の値を、画素位置ｉａ，ｉｂとする。
【００２１】
読取り位置が位置Ａにある場合、
（ｉｂ−ｉａ）・δ＝Ｌ４
になり、ＣＣＤ６の受光面の方向を調整する必要はない。
読取り位置が位置Ｂにある場合、
（ｉｂ−ｉａ）・δ＜Ｌ４
になり、ＣＣＤ６の受光面の方向を調整する必要がある。この時のＣＣＤ６の傾き角度Ψは、次式（９）で表される。
【００２２】
Ψ＝Ｔａｎ^-1（Ｌ３／（ｉｂ−ｉａ）・δ）・・・（９）
式（９）によって演算された値を表示装置に表示させ、この値に基づいてＣＣＤ６の傾きの角度を調整する。
以上のように、この第２の実施形態では、ＣＣＤ６の電気信号Ｓ６を基にした演算によってＣＣＤ６の傾きの調整角度Ψを求めるようにしたので、撮像装置の正確な調整を行うことができる。
【００２３】
第３の実施形態
図９は本発明の第３の実施形態を示すレンズ５による反射光ｐｈ４の集光を説明する図、及び図１０は図１中の演算部９の出力信号Ｓ９を示す図である。
本実施形態では、図１の撮像装置における倍率の調整方法を説明する。
調整シートＳＨの位置決め穴１４ａ，１４ｂを位置決め部２ａ，２ｂに嵌合させた状態で、光源１を発光させる。光源１の出射光は、調整シートＳＨの透光部１１を透過して透過光ｐｈ１になる。透過光ｐｈ１は、ミラー３，４で順次反射されてレンズ５で集光され、図９に示すようにＣＣＤ６の受光面に結像される。この時の演算部９の出力信号Ｓ９は、図１０に示すような値になる。
【００２４】
出力信号Ｓ９のスライス値ｓｌを設定し、スライス値ｓｌを超える値が画素ｉから画素ｉ＋ｊまである場合、ＣＣＤ６に集光された光の範囲ＬCCD は、次式（１０）で表される。
ＬCCD ＝（ｉ−（ｉ＋ｊ））・δ＝ｊδ ・・・（１０）
但し、
ｊ；画素数
δ；１画素の長さ
設計上の光の範囲をＬCCD0（＝ｋδ）とすると、以下の方法で、倍率が求められる。
【００２５】
設計上の倍率Ｍｄは、次式（１１）で表される。
Ｍｄ＝ＬCCD0／Ｌ１・・・（１１）
実際の倍率Ｍｅは、次式（１２）で表される。
Ｍｅ＝ＬCCD ／Ｌ１・・・（１２）
レンズ５及びＣＣＤ６の移動距離ΔＬは、次式（１３）で表される。
ΔＬ＝ｆ・（１／Ｍｄ−１／Ｍｅ）＋ｆ・（Ｍｄ−Ｍｅ）・・・（１３）
但し、
ｆ；レンズ５の焦点距離
ｆ・（１／Ｍｄ−１／Ｍｅ）；調整シートＳＨからレンズ５までの光学距離
ｆ・（Ｍｄ−Ｍｅ）；レンズ５からＣＣＤ６までの光学距離
通常、ＬCCD0＜＜Ｌ１なので、
ｆ・（１／Ｍｄ−１／Ｍｅ）＞＞ｆ・（Ｍｄ−Ｍｅ）
になり、ｆ・（Ｍｄ−Ｍｅ）の項は無視できる。従って、式（１３）は次式（１４）のように表すことができる。
ΔＬ≠ｆ・（１／Ｍｄ−１／Ｍｅ）
＝ｆ・Ｌ1 ・（ＬCCD −ＬCCD0）／（ＬCCD ・ＬCCD0）
＝ｆ・Ｌ1 （ｊ−ｋ）／δ・ｊ・ｋ・・・（１４）
式（１４）により、レンズ５及びＣＣＤ６の移動距離ΔＬが演算され、表示装置で表示される。この移動距離ΔＬだけレンズ５とＣＣＤ６を一緒に移動することにより、倍率を調整する。
【００２６】
以上のように、この第３の実施形態では、ＣＣＤ６の電気信号Ｓ６を基にした演算によってレンズ５及びＣＣＤ６の移動距離ΔＬを求めるようにしたので、撮像装置の正確な調整を行うことができる。
【００２７】
第４の実施形態
本実施形態では、第３の実施形態における倍率調整後、調整シートＳＨの位置決め穴１４ａ，１４ｂを位置決め部２ａ，２ｂに嵌合させた状態で光源１を発光させ、図１０に示す出力信号Ｓ９を得る。出力信号Ｓ９のスライス値ｓｌを設定し、スライス値ｓｌを超える値が画素ｉから画素ｉ＋ｊまである場合、これらの画素ｉから画素ｉ＋ｊまでを不揮発性記憶手段に保持させておき、画素ｉの位置を調整シートＳＨの読込み開始位置として使用する。そのため、ＣＣＤ６の主走査方向Ｇの位置の調整を行う必要がない。
【００２８】
以上のように、この第４の実施形態では、ＣＣＤ６の位置を主走査方向Ｇに調整せずに、ＣＣＤ６の電気信号Ｓ６を基にした演算によって読込み開始位置及び終了位置を求めるようにしたので、撮像装置の正確な調整を行うことができる。尚、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次のようなものがある。
（ａ）図１中のミラー３，４は、必要に応じて数を増減してもよい。
（ｂ）図１中のレンズ５は、ロッドレンズアレイ等の他の結像手段でもよい。
（ｃ）実施形態では、撮像装置は、光源１が筐体２の外部にある透光型として説明したが、この光源１を筐体２の内部に設定した光反射型にしても、上記実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる。この場合、反射部及び非反射部を有する調整用被撮像物を使用する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、透光部又は反射部と遮光部又は非反射部とを有する調整用被撮像物を撮像対象物として用い、撮像手段から出力される電気信号の波形に対して閾値を設定し、該電気信号の波形と閾値とが交わる画素の位置の値を、画素位置として検出し、当該画素位置を基に、演算手段により、透光部の中央の第１の位置及び遮光部の中央の第２の位置、又は、反射部の中央の第１の位置及び非反射部の中央の第２の位置を求め、該第１及び第２の位置が不一致のときは、該第１及び第２の位置が一致するように反射手段の出射方向を調整するようにしている。
このように、本願発明では、結像手段による結像位置に、透光部及び遮光部の差、又は、反射部及び非反射部の差が、明らかな波形として出るように調整用被撮像物の加工を施しており、第１及び第２の位置を合わせるだけで調整ができるようにしているので、反射手段の出射方向の微調整が容易に行え、その結果、撮像装置の正確な調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成図である。
【図２】図１の撮像装置の拡大平面図である。
【図３】図２中の調整機構部の構成図である。
【図４】図１の撮像装置の拡大右側面図である。
【図５】図１中の調整シートＳＨの拡大構成図である。
【図６】図５中の透光部１２と図１中の出力信号Ｓ９との関係を示す図である。
【図７】誤差角度θを説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の図５中の透光部１３と図１中の出力信号Ｓ９との関係を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態のレンズ５による集光を説明する図である。
【図１０】図１中の出力信号Ｓ９を示す図である。
【符号の説明】
１光源
３，４ミラー
５レンズ
６ＣＣＤ
９演算部
１１，１２，１３透光部
１２ａ遮光部
ＳＨ調整シート
ｐｈ１透過光
ｐｈ４反射光
Ｇ主走査方向
Ｎ副走査方向

Claims

透光型又は光反射型の撮像対象物の被撮像面から所定間隔隔てた位置に設けられ、該被撮像面の主走査方向と直交する副走査方向に、該撮像対象物に対して相対的に移動しつつ該主走査方向にライン状の出射光を照射する光源と、
前記撮像対象物から透光又は反射されたライン状の透過光又は反射光を所定方向に反射してライン状の反射光を出射する出射方向調整可能な反射手段と、
前記反射手段から出射された前記ライン状の反射光を受光する位置に設けられ、該反射光を集光して前記被撮像面から所定の距離の結像位置に像面を結像する結像手段と、
前記結像位置に受光面が設けられ、前記結像手段で集光された反射光を該受光面で受光し、該反射光を前記主走査方向に走査することによって１画素毎の電気信号に変換する撮像手段と、
前記主走査方向及び副走査方向における前記電気信号に対して１画素毎に所定の演算処理を行う演算手段と、を備えた撮像装置において、
前記主走査方向及び副走査方向における所定の領域に形成された前記光源の出射光に対する透光部又は反射部と、該透光部内又は該反射部内において該副走査方向における任意の位置且つ該主走査方向の所定の領域に形成された該出射光に対する遮光部又は非反射部と、を有する調整用被撮像物を前記撮像対象物として用い、
前記透光部内における前記遮光部を除いた領域を透過した透過光又は前記反射部内における前記非反射部を除いた領域で反射した反射光を前記反射手段及び前記結像手段を順次経由して前記撮像手段に受光させ、該撮像手段から出力された前記電気信号の波形に対して閾値を設定し、該電気信号の波形と該閾値とが交わる画素の位置の値を、画素位置として検出し、該画素位置を基に、前記演算手段により、前記透光部の中央の第１の位置及び前記遮光部の中央の第２の位置、又は、前記反射部の中央の第１の位置及び前記非反射部の中央の第２の位置を求め、該第１及び第２の位置が不一致のときは、該第１及び第２の位置が一致するように前記反射手段の出射方向を調整することを特徴とする撮像装置の調整方法。