JP2001094727A - イメージセンサのネイティブ解像度を増大する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡単な方法によりイメージングアセンブリの
ネイティブ解像度を増大させる。 【解決手段】 第１の走査掃引時（ステップ４６）に
は、イメージングアセンブリの少くとも一部を走査軸に
沿って移動させ、ネイティブ解像度を有し走査対象オブ
ジェクトを表す第１のイメージデータセットを生成しメ
モリに格納する（ステップ４８）。次に例えば第１走査
時の開始位置と反対の終端位置から第１走査時の走査方
向と反対方向に、イメージアセンブリの少くとも一部を
走査軸に沿って移動させ（ステプ５０）、その時のアセ
ンブリ内のイメージセンサの位置が、スキャナ装置の機
械的遊びの分だけ、第１走査時のイメージセンサの対応
位置から変位した第２のイメージデータセットを生成し
てメモリに格納する（ステップ５２）。第１及び第２の
イメージデータセットを組合せ、より高解像度のイメー
ジデータセットを生成する（ステップ５４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に光学スキャ
ナに関し、特に光学スキャナのネイティブ解像度(nativ
e resolution)を増大させる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラットベッドスキャナ等の光学スキャ
ナ装置は、当業界で周知のものであり、マシンにより読
み出すことが可能なイメージデータ信号（写真や印刷さ
れたテキストページ等の走査されたオブジェクト（即ち
対象物）を表す信号）を生成する。典型的なスキャナ用
途では、スキャナにより生成されたイメージデータ信号
は、パーソナルコンピュータにより用いられて、走査さ
れたオブジェクトのイメージをＣＲＴ又はプリンタとい
った適当な表示装置上に再生させることが可能である。

【０００３】典型的なフラットベッドスキャナは、オブ
ジェクトの走査を達成するための照明系及び光学系を備
えている。照明系は、オブジェクトの一部（一般に「走
査領域」と呼ばれる）を照射し、一方、光学系は、該照
射された走査領域による反射光を収集し、照射された走
査領域のうちの小さな領域（一般に「走査線」と呼ばれ
る）を、スキャナ内に位置決めされた光検出器の表面に
集束させる。次いで、オブジェクト全体にわたり走査線
を掃引することにより（通常はイメージングアセンブリ
（即ち、照明装置、光学装置、及びセンサ装置）をオブ
ジェクトに対して移動させることにより）、オブジェク
ト全体を表すイメージデータが得られる。スキャナによ
っては、イメージングアセンブリの一部（例えば原稿支
持プラテン又はミラーアセンブリ）のみを移動させるも
のがある。また、イメージングアセンブリ全体を移動さ
せるスキャナもある。

【０００４】一例として、照明系は、光源（例えば、蛍
光灯もしくは白熱灯または発光ダイオード（LED）アレ
イ）を備えることが可能である。光学系は、照射された
走査線のイメージを検出器の表面上に集束させるレンズ
及び／又はミラーアセンブリを備えることが可能であ
る。

【０００５】光学系により集束されたイメージ光を検出
するために使用される光検出器は、電荷結合素子（CC
D）、又はコンタクトイメージセンサ（CIS）等の他の光
センサ装置とすることが可能である。典型的なCCDは、
個々のセル又は「ピクセル」のアレイから構成され、該
ピクセルの各々が、その露光に応じて電荷を収集し又は
構築する。あらゆる所与のセル又はピクセルで蓄積され
た電荷の量は、露光の強度及び時間に関係し、このた
め、CCDは、各ピクセル上に集束されたイメージ部分の
明暗を表す電子的なデータを生成するために使用するこ
とができる。

【０００６】フラットベッドスキャナ及びその様々な構
成要素については、David Wayne Boydの米国特許第4,92
6,041号「光学スキャナ(Optical Scanner)」、Kent J.
Vincentの米国特許第4,709,144号「新規の三色ビームス
プリッタ及びフォトセンサを利用したカラーイメージ形
成装置(Color Imager Utilizing Novel TrichromaticBe
am Splitter And Photosensor)」、Kent J. Vincent及
びHans D. Neumanの米国特許第4,870,268号「色合成装
置及び分解装置ならびに実施(Color Combiner And Sepa
rator And Implementations)」、Boyd等の米国特許第5,
038,028号「光学スキャナアパーチャ及び光源アセンブ
リ(Optical Scanner Aperture And LightSource Assemb
ly)」、Elder等の米国特許第5,227,620号「カラー光学
スキャナの構成要素の組立装置(Apparatus For Assembl
ing Components of Color OpticalScanners)」に開示さ
れている。なお、上記引用をもってその開示内容の全て
を本書中に組み込んだものとする。

【０００７】ほとんどの光学スキャナの応用例では、CC
Dの個々のピクセルは、その一端から他端まで一直線に
配列され、このため線形アレイを形成している。走査中
の任意の時点で、CCDアレイの各ピクセルは、照射され
た走査線の関連するピクセル部分に対応する。線形光セ
ンサアレイにおける個々のピクセルは一般に、「交差」
方向、即ち、オブジェクトを横切る照射された走査線の
移動方向（「走査方向」としても知られる）と直交する
方向に整列される。このため、線形光センサアレイの各
ピクセルは、交差方向で測定された長さと、走査方向で
測定された幅とを有する。ほとんどのCCDアレイでは、
ピクセルの長さと幅とは等しく、典型的にはそれぞれ１
ミクロン程度である。

【０００８】交差方向のセンサの解像度は、CCDの個々
のセルの数の関数となる。例えば、低価格スキャナで一
般に使用されるCCD光センサアレイは、十分な数の個々
のセル又はピクセルを備えており、約300ピクセル又は
ドット/インチ（ppi又はdpi）という交差方向の解像度
が可能となる。これを本書では交差方向の「ネイティブ
解像度」と称することとする。

【０００９】走査方向の解像度は、走査線の掃引速度と
CCDの露光時間（即ちサンプリング間隔）との積に逆に
関係するものとなる。したがって、走査方向の解像度
は、走査線の掃引速度を低下させ、若しくはCCDの露光
時間を短縮し、又はその両方を行うことによって増大さ
せることが可能である。逆に、走査方向の解像度は、走
査線の掃引速度を速くし、若しくはCCD露光時間を長く
し、又はその両方を行うことによって低下させることが
可能である。所与の露光時間についての「走査方向の最
小解像度」は、最大の走査線掃引速度で走査を行うこと
により達成される解像度である。例えば、約8.46cm(3.3
3インチ)/秒の最大走査線掃引速度及び約5ミリ秒の最大
露光時間では、約60dpiの走査方向の最小解像度が得ら
れる。

【００１０】交差方向の解像度は、様々なデータ補間技
術を使用して交差方向の有効解像度を増大させることに
より、交差方向のネイティブ解像度以上に増大させるこ
とが可能である。例えば、CCDの交差方向のネイティブ
解像度がたった300dpiの場合に、幾つかのデータ補間技
術を使用して交差方向の有効解像度を600又は1200dpiに
さえ増大させることが可能である。

【００１１】上述したように、走査方向の解像度は、走
査線掃引速度及びCCD露光時間の関数となる。したがっ
て、走査方向の解像度は、走査線掃引速度もしくはCCD
露光時間またはその両方を変更することにより変えるこ
とが可能である。なお、所与の最大走査線掃引速度及び
最大CCD露光時間に対応する走査方向の解像度は、一定
であり、走査方向の最小解像度を表すものであることに
留意されたい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述の技術は、交差方
向及び走査方向の両方向の解像度を増大させるのに有用
であるが、それ自体に問題がないわけではない。例え
ば、交差方向の解像度を増大させるために用いられる補
間技術は、かなりの量のプロセッサタイム及び／又はメ
モリを必要とする可能性があり、このため、走査動作の
実行に一層多くの時間が必要となり、また全走査時間に
悪影響を及ぼすことなく一層高い解像度を達成する場合
には一層高速なプロセッサ及び／又はメモリが必要とな
る。同様に、走査方向の解像度を増大させる場合には、
掃引速度の低速化、CCD露光時間の短縮、あるいはその
両方が必要となる可能性がある。掃引速度の低速化は、
走査の実行に要する時間を長くし、一方、CCD露光時間
の短縮は、イメージ品質を低下させ、またかかる短い露
光時間でイメージ品質を維持する場合には一層高感度の
CCDアレイが必要となる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、オブジェクト
を表すイメージデータを生成するためのスキャナ装置で
使用されるイメージングアセンブリのネイティブ解像度
を増大させる方法であって、前記イメージングアセンブ
リの少なくとも一部を走査軸に沿って移動させることに
より第１の走査掃引を開始して、前記ネイティブ解像度
を有し走査中の前記オブジェクトを表す第１のイメージ
データセットを生成し、前記イメージングアセンブリの
少なくとも一部を前記走査軸に沿って移動させることに
より第２の走査掃引を開始して、前記ネイティブ解像度
を有し走査中の前記オブジェクトを表す第２のイメージ
データセットを生成し、前記第２の走査掃引時における
前記イメージングアセンブリの前記少なくとも一部の位
置が前記第１の走査掃引時における対応する位置から変
位しており、前記第１のイメージデータセットと前記第
２のイメージデータセットとを組み合わせて、前記ネイ
ティブ解像度よりも高い解像度を有する高解像度イメー
ジデータセットを生成する、という各ステップを有する
方法である。

【００１４】本発明の例証となる現時点での好適な実施
形態を添付図面に示す。

【００１５】

【発明の実施の形態】イメージセンサのネイティブ解像
度を増大させる方法10を図１に示す。該方法10は図２に
示すフラットベッドスキャナ12において実施することが
可能である。以下で詳述するように、該方法10は、２回
の走査掃引を別々に開始して２つの対応するイメージデ
ータセットを生成するステップを含む。その後、該２つ
の対応するイメージデータセットを組み合わせて一層高
解像度のイメージデータセットを生成することが可能と
なる。しかし、該方法10の説明及び理解を容易にするに
は、まず該方法を実施することが可能なフラットベッド
スキャナ12について説明するのが好都合である。該解像
度の増大方法は、フラットベッドスキャナ12と共に用い
る場合には、その説明及び理解が一層容易となる。

【００１６】ここで図２ないし図４を参照する。フラッ
トベッドスキャナ12は、透明プラテン16を有する全体的
に矩形のハウジング14を備えており、該透明プラテン16
上に、テキスト22が書き込まれた原稿20等のオブジェク
ト18（図７）が載置される。スキャナ12はまた、イメー
ジセンサ24（図５及び図６）を備えており、該イメージ
センサ24は、走査中のオブジェクト18により反射された
イメージ光（図示せず）に応じてイメージデータ（図示
せず）を生成する。本明細書及び図面に記載の実施形態
では、該イメージセンサ24は、透明プラテン16の下方に
配置された可動キャリッジアセンブリ26に取り付けられ
る。該可動キャリッジアセンブリ26は、マウント機構28
（図３）に固定され、該マウント機構28によりキャリッ
ジアセンブリ26が走査軸30に沿って前後に移動すること
が可能となる。キャリッジアセンブリ26と動作可能に連
係するキャリッジ駆動機構32（図３）は、該キャリッジ
アセンブリ26を走査軸30に沿って適当な速度で前後に移
動させて透明プラテン16上に載置されたオブジェクト18
の走査を達成するために使用される。フラットベッドス
キャナ12はまた、イメージセンサ24により生成されたイ
メージデータ（図示せず）を受信し該イメージデータを
方法10に従って処理するイメージ処理装置34を備えるこ
とができる。イメージ処理装置34のプロセッサは、フラ
ットベッドスキャナ12の他の様々な機構（例えばキャリ
ッジ駆動機構32）を操作するために使用することも可能
である。

【００１７】本書で図示及び説明する実施形態では、キ
ャリッジアセンブリ26及びマウント機構28は、所定量の
機械的な「遊び(free play)」が存在するよう構成され
る。かかる機械的な遊びは、全ての機械機構にある程度
存在するものであり、これを排除することは一般に不可
能である。本発明の一実施形態では、機械的な遊びによ
り、キャリッジアセンブリ26が第１の角度方向に小さな
角度「a」だけ傾斜した中心軸CCを有することになり、
該角度「ａ」は、キャリッジアセンブリが第１の走査方
向42に移動している際に、走査軸30と直交する軸PPに対
して例えば0.1°〜10°、好ましくは約2°未満とするこ
とができる。かかる遊びにより、キャリッジアセンブリ
は、スキャナキャリッジが走査方向43に移動している際
に、「a」と反対の角度方向で小さな角「b」だけ傾斜す
ることになる。かかる遊びの性質に依存して、キャリッ
ジの様々な部分が、第１の走査方向におけるそれぞれの
位置に対して、第２の走査方向への移動中に横方向へ多
少オフセットされ、また傾斜されることがある。キャリ
ッジアセンブリ26の向きが異なる結果として、第１の走
査方向で生成されたイメージデータセットから構成され
るイメージが、第２の走査方向で生成されたイメージデ
ータセットから構成されるイメージに対して傾斜するこ
とになる。例えば、図７を参照すると、方向42での第１
の走査掃引時にイメージセンサ24により捕捉される走査
線36は、方向43での第２の走査掃引時に捕捉される走査
線36'に対して角度(a＋b)だけ一般に傾斜することにな
る。換言すれば、第２の走査掃引時に捕捉される第２の
走査線36'は、第１の走査掃引時に捕捉される第１の走
査線36の対応する位置から変位されることになる。同様
に、第１の走査掃引時に捕捉されるｎ番目の走査線38
は、第２の走査掃引時に捕捉される対応するｎ番目の走
査線38'に対して変位されることになる。

【００１８】図７に示すキャリッジアセンブリ26に関す
る機械的な遊びは、駆動ベルトにより引っ張られたキャ
リッジの端部（本実施形態では左端）が各走査方向42,4
3での走査中に僅かに他端部に先行して移動する際に生
じる類のものである。この種の遊びでは、連続する走査
掃引（例えば第１の走査掃引及び第２の走査掃引）の際
に、対応する走査線（例えば36及び36'）のピクセル間
の変位又はシフトが、交差方向（矢印40で示す）及び走
査方向（矢印42,43で示す）の両方で生じる可能性があ
る。更に、該変位の大きさが、対応する走査線上の様々
なピクセル間で一致している必要はない。例えば、図７
に示す状況では、走査線36の左端のピクセルと対応する
走査線36'の左端のピクセルとの互いに対する操作方向
及び交差方向における変位は、各走査線の右端に位置す
るピクセルよりも小さくなる。

【００１９】次に再び図１を参照する。ネイティブ走査
解像度を増大させる方法10は、オブジェクト18の第１の
走査掃引を開始させる第１のステップ44を含むことがで
きる。概して言えば、第１の走査掃引は、図３に最もよ
く示すように、キャリッジアセンブリ26を初期位置又は
ホーム位置46に配置することにより開始される。該ホー
ム位置46から、キャリッジ駆動機構32は、キャリッジア
センブリ26を走査軸30に沿って最終位置82へ向かって移
動させる。キャリッジアセンブリ26が移動される際に、
イメージセンサ24が、複数の走査線（例えば図７の符号
36,38）に関するイメージデータを収集する。その結果
として得られたイメージデータは、ステップ48で、イメ
ージ処理機構34に関連する適当な記憶装置（図示せず）
に格納される。ステップ48の終了時に、キャリッジ駆動
機構32は、キャリッジアセンブリ26をホーム位置46に戻
す。この時点で、イメージ処理機構34に関連する記憶装
置（図示せず）は、第１の走査掃引時に捕捉されたオブ
ジェクト18を表す第１のイメージデータセットを格納し
ていることになる。該第１のイメージデータセットは、
所与の解像度又はネイティブ解像度（例えば300ピクセ
ル/インチ（ppi））を交差方向に有すると共に、所与の
解像度又はネイティブ解像度（例えば300ppi）を走査方
向に有するものとなる。

【００２０】次いでステップ50で第２の走査掃引が開始
される。該第２の走査掃引は、第１の走査掃引と類似し
ているが方向が逆のものであり、即ち、キャリッジアセ
ンブリ26が、最終位置82（図３）から開始し、走査軸30
に沿って方向43（図７）にホーム位置46に向かって移動
されて、オブジェクト18の走査が達成される。該第２の
走査掃引の結果として第２のイメージデータセットが生
成され、その後、該イメージデータセットが、ステップ
52でイメージ処理機構34に関連する記憶装置（図示せ
ず）に格納される。該第２の走査掃引中に収集された第
２のイメージデータセットもまた、第１のイメージデー
タセットと同じ所与の解像度又はネイティブ解像度を交
差方向及び走査方向に有するものとなる。例えば、本書
で図示及び説明する実施形態では、交差方向及び走査方
向の所与の解像度又はネイティブ解像度は約300ppiとす
ることが可能である。しかし、上述のように、キャリッ
ジマウント機構28に伴う機械的な遊びにより、第２の走
査掃引時に、キャリッジアセンブリ26ひいてはイメージ
センサ24が、第１の走査掃引時の対応する走査線位置か
ら僅かに変位することになる。例えば、第２の走査掃引
時に捕捉される走査線36'は、第１の走査掃引時に捕捉
される対応する走査線36に対して角度(a＋b)だけ傾斜す
ることになる（図７参照）。その結果、第２の走査掃引
中に収集された第２のイメージデータセットは、第１の
走査掃引中に収集されたものと比較してオブジェクト18
の僅かに異なる部分を表すものとなる。

【００２１】第１及び第２のイメージデータセットの収
集後、該方法10は、ステップ54へと進み、第１及び第２
のイメージデータセットを組み合わせて高解像度のデー
タセットを生成する。概して言えば、該高解像度のデー
タセットは、第１及び第２のイメージデータセットより
も高い（おそらくはそれらの２倍程度の）交差方向及び
走査方向の解像度を有するものとなる。例えば、本書で
図示及び説明する実施形態では、高解像度のデータセッ
トは、交差方向の解像度が増大されて300ppiを上回り、
また走査方向の解像度が増大されて300ppiを上回ること
になる。イメージセンサのネイティブ解像度の増大は、
連続する走査間の走査線（例えば36,36'）の変位又はシ
フトに起因するものである。同一のオブジェクトを表す
異なるイメージデータセットを組み合わせて解像度の改
善を達成する方法は当業界で公知のものである。例え
ば、Michael Elad及びArie Feuerの「Restoration of a
Single Super Resolution Image from Several Blurre
d, Noisy and Under SampledMeasured Images)」（IEEE
Transactions on Image Processing, Vol.6, No.12、1
997年12月）を参照されたい。なお、本引用をもってそ
の開示内容を本書中に組み込んだものとする。上記文献
に記載の方法又はその他の方法をイメージ結み合わせス
テップ54に採用することも可能である。

【００２２】イメージセンサのネイティブ解像度を増大
させる方法10、及びその重要な特徴及び利点の幾つかを
手短に説明してきたが、次に、イメージセンサのネイテ
ィブ解像度を増大させる方法の様々な実施形態について
詳細に説明する。しかし、詳細な説明に入る前に、該方
法は、１種類のフラットベッドスキャナと併用できると
して本明細書中で説明されているが、如何なる特定の種
類又は形式のスキャナ又は如何なる特定の機械的な遊び
の生成源との併用に限定されるものではないことに留意
されたい。実際、該方法は、オブジェクト及びイメージ
ングアセンブリ又はそれらの一部を互いに対してある程
度の機械的遊びを持たせて移動させるマウント機構を利
用する現在公知の若しくは将来開発され得る広範な電子
スキャナ装置の如何なるものでも使用することが可能で
ある。したがって、本発明の方法は、本書で図示及び説
明する特定の用途及び状態に限定されるものとみなされ
るべきではない。

【００２３】以上の考慮事項を念頭におき、イメージセ
ンサのネイティブ解像度を増大させる方法10の一実施形
態の様々な処理ステップを図１に示す。上記で概説した
ように、該方法10は、図２に示すフラットベッドスキャ
ナ12において実施可能なものとして本書中で図示及び説
明されるが、上述のように、該方法10は、現在公知の又
は将来開発され得る他のタイプのスキャナとも併用する
ことが可能である。

【００２４】ここで図２ないし図４を主に参照する。該
方法10を実施することが可能なフラットベッドスキャナ
12は、フラットベッドスキャナ12の様々な構成要素を収
容及び支持するようなサイズに形成された全体的に矩形
のシャシ又はハウジング14を備えている。例えば、本書
で図示及び説明する実施形態では、ハウジング14には、
スキャン対象となるオブジェクト18を受容するのに適し
た透明プラテン16が設けられている。該透明プラテン16
は、ガラス又はプラスチック等広範な透明材料の任意の
もので構成され、目的とする用途に適するように構成さ
れる。一般に、走査動作中にプラテン16を覆うようなサ
イズに形成されたカバー56がスキャナ12に設けられてい
ることが好ましいが、これは不可欠ではない。周知のよ
うに、かかるフラットベッドスキャナ12によって任意の
広範なオブジェクト18を走査することが可能である。例
えば、本書で図示及び説明する実施形態では、オブジェ
クト18は、テキスト22が書き込まれた原稿20とすること
が可能であるが、それ以外のオブジェクト18を走査する
ことも可能である。

【００２５】スキャナ12はまた、イメージセンサ24（図
５）も備えており、本書で図示及び説明する実施形態で
は、該イメージセンサ24は可動キャリッジアセンブリ26
内に収容することが可能である。イメージセンサ24は、
走査されるオブジェクト18により反射されたイメージ光
（図示せず）に応じて、該イメージ光を表すイメージデ
ータ（図示せず）を生成する。オブジェクトからのイメ
ージ光をイメージセンサに向けるために、一般に２種類
のイメージング機構、即ち、コンタクトイメージセンサ
機構（CIS機構）及び投射（projection）機構が使用さ
れる。コンタクトイメージセンサ（CIS）機構は、次第
に普及しつつあり、一般に屈折率分布型レンズ（例えば
60）を利用して、コンタクトイメージセンサとして知ら
れるイメージセンサの表面上にイメージ光を向けて集束
させるものである。投射機構は、典型的には別個のレン
ズからなるアセンブリと１つ又は２つ以上のミラーを使
用してイメージセンサ（典型的にはCCD）へとイメージ
光を向ける。本発明による方法は、何れのタイプのイメ
ージング機構と共に使用することも可能であるが、本実
施形態ではCISイメージング機構55を採用している。

【００２６】ここで図５を参照する。本発明の好ましい
一実施形態で使用されるキャリッジアセンブリ26は、CI
Sイメージング機構55を収容するようなサイズに形成さ
れた全体的に細長いハウジング58を備えることが可能で
ある。また、該CISイメージング機構55は、イメージセ
ンサ24、屈折率分布型レンズアレイ60、及び光源アセン
ブリ62を備えることが可能である。それらは、光源アセ
ンブリ62により生成された照射光（図示せず）が、ハウ
ジング58内に設けられた細長い溝又はアパーチャ64を通
過した後にオブジェクト18（図５では図示しないが図７
に図示する）に入射するよう配置される。光源アセンブ
リ62からの光により照射されるオブジェクト18上の領域
を本書では「照射走査領域」と称することもある。オブ
ジェクト18（即ち照射走査領域）により反射されたイメ
ージ光（図示せず）は、アパーチャ64を通過した後、屈
折率分布型レンズアレイ60によってイメージセンサ24に
向けられて集束される。その後、イメージセンサ24は、
一般に「走査線」と呼ばれる照射走査領域の一部を表す
イメージデータ（図示せず）を生成する。幾つかの異な
る走査線を図７に走査線36,36',38,38'として概略的に
示す。

【００２７】可動キャリッジアセンブリ26に収容される
CISイメージングセンサ機構55の様々な構成要素は、当
業界で公知の又は将来開発され得るあらゆる広範な構成
要素及び素子から構成することが可能である。例えば、
好ましい一実施形態では、光源アセンブリ62は、走査対
象となるオブジェクト18上の走査領域を照射するのに十
分な明るさの光を生成する発光ダイオード（LED）66の
アレイを備えることが可能である。代替的には、白熱光
源又は蛍光光源等の他の種類の光源を使用することも可
能である。イメージセンサ24の表面上にイメージ光を向
けて集束させるために使用される屈折率分布型レンズア
レイ60は、日本板硝子株式会社の登録商標である「SELF
OC」の名称で販売される種類の屈折率分布型レンズアレ
イから構成するのが好ましいが、不可欠ではない。代替
的に、他の種類の屈折率分布型レンズアレイを使用する
ことも可能である。更に別の代替的な構成では、上述の
ように、他の種類のイメージング機構、例えば１つ又は
２つ以上のミラー及びレンズアセンブリを利用した投射
イメージング機構等を使用して、照射走査領域からのイ
メージ光をイメージセンサ24に向けることが可能であ
る。したがって、本発明は、本書で図示及び説明する特
定のイメージング機構（例えばCISイメージング機構5
5）に限定されるものとみなされるべきでない。

【００２８】ここで図４を参照する。イメージセンサ24
は、線形アレイを形成するよう配列された複数の感光セ
ルを有する線形CIS光センサアレイを備えることができ
る。かかる光センサアレイは、当業界で周知のものであ
り、広範な「ネイティブ解像度」（即ち単位長さあたり
の感光セルの数）を有するものである。したがって、本
発明は、特定のネイティブ解像度を有する特定種類のイ
メージセンサに限定されるものとみなされるべきではな
い。しかし、一例として、好ましい一実施形態では、イ
メージセンサ24は、300ppi（１ピクセル/インチ）のネ
イティブ解像度を有する線形CIS光センサアレイを備え
ている。

【００２９】CISイメージング機構55を収容するキャリ
ッジアセンブリ26は、ハウジング14内に収容されるマウ
ント機構28に固定することが可能である。該マウント機
構28は、走査軸30に沿ってプラテン16の下方でキャリッ
ジアセンブリ26が前後に移動することを可能にする。広
範なマウント機構及び構成の如何なるものを使用するこ
とも可能であるが、当業者には自明であるように、好ま
しい一実施形態では、マウント機構28は、スキャナハウ
ジング14の対向側に隔置されて互いにほぼ平行な関係で
配置された一対のガイドバー又はレール70,72を備える
ことが可能である（図３を参照）。キャリッジアセンブ
リ26には、前記ガイドバー又はレール70,72と摺動可能
に係合するよう形成された一対のガイドブッシュ（図示
せず）を設けることが可能であり、これにより、キャリ
ッジアセンブリ26を走査軸30に沿って前後方向（即ち矢
印74で示す方向）に移動させることが可能となる。

【００３０】キャリッジアセンブリ26が移動可能である
ため、該キャリッジアセンブリ26内に収容されたCISイ
メージング機構55を構成する様々な構成要素を、ハウジ
ング14の側面に取り付けられたイメージ処理機構34に対
して電気的に接続することを可能にする、何らかの手段
を設けることが必要である。当業界で公知であり商業的
にも容易に入手可能な広範にわたる適当な接続機構及び
素子のあらゆるものを使用してCISイメージング機構55
の様々な構成要素をイメージ処理機構34に接続すること
が可能であるが、一例として、好ましい一実施形態で
は、リボンケーブル76により、CISイメージング機構55
の様々な構成要素をイメージ処理機構34に接続してい
る。

【００３１】可動キャリッジアセンブリ26は、キャリッ
ジ駆動機構32により、マウント機構28のガイドレール又
はバー70,72に沿って前後に移動させることが可能であ
る（図３を参照）。該キャリッジ駆動32は、当業界で公
知のものであり、当業者により容易に提供され得る種類
の広範な駆動機構のあらゆるもの（例えば、ケーブル駆
動機構、リードスクリュー駆動機構等）を備えることが
可能である。結果的に、本発明は特定の種類又は形式の
キャリッジ駆動機構に限定されるものとみなされるべき
ではない。しかし、一例として、好ましい一実施形態で
は、キャリッジ駆動機構32は、駆動ケーブル78とモータ
80とを用いてキャリッジアセンブリ26をガイドレール7
0,72に沿って移動させるケーブルタイプの駆動機構を備
えることが可能である。キャリッジ26の一端にはベルト
78が取り付けられる。該ベルト78によりキャリッジ26に
非対称の力が加えられる結果として、キャリッジマウン
トアセンブリに遊び（例えば、軸受けとレールとの間、
軸受けとキャリッジとの間、又は軸受けアセンブリ自体
の「隙間(slop)」等）が存在する場合には、該ベルトに
取り付けられた一端28が、両移動方向において他端29を
僅かに先行することになる。キャリッジ駆動機構32は、
本発明の教示を熟知した当業者には容易に提供可能なも
のとなるため、またかかる駆動機構の詳細な説明は本発
明の理解又は実施のために必要なものではないため、本
発明の好ましい一実施形態に用いる特定のキャリッジ駆
動機構32についてはこれ以上説明しないこととする。

【００３２】上記で概説したように、キャリッジアセン
ブリ26を支持するために使用されるマウント機構28は、
ある程度の機械的な遊びを含むものであり、該遊びによ
り、走査方向42に移動する際にキャリッジアセンブリ26
が交差軸PPに対して第１の方向に傾斜し、また走査方向
43に移動する際にキャリッジアセンブリ26が交差軸PPに
対して第２の方向に傾斜することになる。このため、一
般に、方向42での走査掃引時にイメージセンサ24により
捕捉される走査線36（図７）は、方向43での走査掃引時
にイメージセンサ24により捕捉される対応する走査線3
6'とは厳密に一致しなくなる。同様に、方向42での走査
掃引時に捕捉されるｎ番目の走査線38は、方向43での走
査掃引時に捕捉される対応するｎ番目の走査線38'に対
して幾分変位することになる。

【００３３】キャリッジマウント機構28及びキャリッジ
駆動機構32に関する機械的な遊びは、連続する走査掃引
時の対応する走査線（例えば36と36'又は38と38'）の間
の変位又はシフトを交差方向40及び走査方向42の両方で
生じさせることが可能なものである。更に、その変位の
大きさは、様々な走査掃引時に捕捉される様々な走査線
（例えば36,36'又は38,38'）の間で一致している必要は
ない。

【００３４】概して言えば、キャリッジマウント機構28
及びキャリッジ駆動機構32に関する遊びの量は、大きい
必要はなく、例えば、交差方向40又は走査方向42におい
て１ピクセルの数分の一以下とすることが可能である
が、特に使い古され又は「隙間の多い(sloppy)」機構で
は、一層大きな変位の偏差が生じる可能性がある。一例
として、一実施形態では、任意の２回の連続する走査間
の走査線の最小変位量は、１ピクセルの約1／4〜約3／4
の範囲となる。キャリッジマウント機構28及びキャリッ
ジ駆動機構32に関する遊びの厳密な量にかかわらず、連
続する走査間の変位量が各走査線のピクセルの全てにつ
いて厳密に１ピクセル又は１ピクセルの整数倍（例えば
１,２,３,４又はそれ以上のピクセル）でない限り、本
発明は良好に動作する。統計的には、キャリッジアセン
ブリ26が走査全体において厳密に１ピクセル又はその整
数倍だけ変位する可能性はほぼ無限小である。即ち、傾
斜した変位が存在する場合には特に、連続する走査時に
おける複数のキャリッジ位置間の単なる交差方向又は長
手方向の変位とは異なり、キャリッジアセンブリ26が走
査線の全長に沿って厳密に１ピクセル又はその整数倍だ
け変位する状態が存在することは稀である。しかし、か
かる状態が展開する可能性は極めて低く、無視しても安
全である。

【００３５】一般に、フラットベッドスキャナ12は、イ
メージセンサ24により生成されたイメージデータ（図示
せず）を受信し、及び該イメージデータを本発明の方法
10に従って処理するのに適したイメージ処理機構34を設
けることが好ましいが、不可欠なものではない。代替的
な実施形態では、イメージ処理機構34は、スタンドアロ
ン装置（例えばパーソナルコンピュータ）に設けること
が可能である。しかし、イメージ処理機構34を備えたフ
ラットベッドスキャナを提供することは好都合である。
イメージ処理機構34は、本明細書で図示及び説明する方
法10に従ってイメージデータを操作し処理すると共にフ
ラットベッドスキャナ12の他の構成要素（例えば、キャ
リッジ駆動機構32、光源アセンブリ62等）を動作させる
よう設計された特定用途向け集積回路（ASIC）から構成
することが可能である。代替的には、イメージ処理機構
34は、当業界で公知であり商業的にも容易に入手可能な
汎用プログラマブルマイクロプロセッサシステムから構
成することも可能である。

【００３６】イメージ処理機構34には、イメージセンサ
24により生成されたイメージデータを格納するのに適し
たランダムアクセスメモリ（RAM）システム等の記憶装
置（図示せず）を配設することも可能である。代替的に
は、磁気又は光ディスク記憶システム等の大容量データ
記憶システムを、イメージデータの格納のために使用し
て、スキャナの一部として配設し、又は関連するPC等に
配設することが可能である。しかし、かかる記憶装置は
当業界で周知のものであって当業者により容易に提供可
能なものであり、このため、本発明の好ましい一実施形
態において使用される記憶装置（図示せず）についての
詳細な説明は省略する。

【００３７】ここで図１を参照する。ネイティブ走査解
像度を増大させる方法10はステップ44で開始され、同ス
テップ44において、第１の走査掃引を開始するようイメ
ージ処理機構34に命令する。第１の走査掃引は、キャリ
ッジアセンブリ26が図３に示す初期位置又はホーム位置
46に配置された状態で開始されるのが一般に好ましいが
不可欠ではない。この時点で、イメージ処理機構34は、
光源アセンブリ62を駆動し、走査軸30に沿ったキャリッ
ジアセンブリ26の移動を開始させる。該キャリッジアセ
ンブリ26の移動に伴い、イメージセンサ24が、ステップ
48で、複数の走査線（例えば図７の36,38）に関するイ
メージデータを収集し、該イメージデータを記憶装置
（図示せず）に格納する。この第１の走査掃引中に収集
されたイメージデータを本書では第１のイメージデータ
セットと称す。該第１のイメージデータセットは、交差
方向40に所与の解像度又はネイティブ解像度（例えば30
0ppi）を有すると共に、走査方向42に所与の解像度又は
ネイティブ解像度（例えば300ppi）を有するものとな
る。勿論、交差方向40及び走査方向42における解像度
は、該方法を用いる特定の種類のスキャナに応じて、ま
た解像度の選択肢が提供される場合にはユーザにより選
択された特定の走査解像度に応じて、変更することが可
能である。

【００３８】次いでステップ50で第２の走査掃引が開始
される。該第２の走査掃引は、上述の第１の走査掃引と
類似したものであり、キャリッジアセンブリ26で開始す
るが、この場合には端部位置82で開始される。キャリッ
ジ26は、反対方向即ち逆方向に移動されて、イメージデ
ータを収集する。第２の走査掃引の結果として、ステッ
プ52において、第２のイメージデータセットが生成さ
れ、その後、イメージ処理機構34に関連する記憶装置
（図示せず）に格納される。第２の走査掃引時に捕捉さ
れた第２のイメージデータセットもまた、第１のイメー
ジデータセットの場合と同様に、交差方向40及び走査方
向42における同一の所与の解像度又はネイティブ解像度
を有するものとなる。例えば本書で図示及び説明する実
施形態では、交差方向40及び走査方向42における所与の
解像度又はネイティブ解像度は約300ppiであるが、上述
のように他の解像度も可能である。

【００３９】キャリッジマウント機構28及びキャリッジ
駆動機構32に関する機械的な遊びにより、キャリッジア
センブリ26ひいてはイメージセンサ24が、第１の走査掃
引と第２の走査掃引とで僅かに変位されることになる。
例えば、走査方向43への移動時に捕捉された走査線36'
は、方向42への走査掃引時に捕捉された走査線36から角
度a＋角度bに等しい角度だけ傾斜することになる（図７
を参照）。上述のように、対応する走査線（例えば36と
36'）における任意の２つのピクセルの間の変位は、１
ピクセルの数分の一から数ピクセルという範囲になる可
能性がある。該変位が走査線全体にわたり０ピクセル又
は１ピクセルの整数倍（例えば１、２、３、４又はそれ
以上のピクセル）でない限り、本発明の方法は、イメー
ジセンサ24のネイティブ解像度を増大させるのに有効な
ものとなる。

【００４０】第１及び第２の走査掃引に対応する第１及
び第２のイメージデータセットの収集が完了した後、該
方法10は、ステップ54へと進み、第１及び第２のイメー
ジデータセットを組み合わせて１つの高解像度のデータ
セットを生成する。該高解像度のデータセットは、その
交差方向40及び走査方向42における解像度は両方とも、
第１及び第２のイメージデータセットに関するそれぞれ
の解像度よりも高くなる。

【００４１】本書で説明した本発明の思想は、他の態様
で様々に実施可能なものであり、特許請求の範囲は、従
来技術による制限を受けない限り本発明の代替的な実施
形態を包含するものであると解釈されることが意図され
ている。

【００４２】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．オブジェクト(18)を表すイメージデータを生成する
ためのスキャナ装置(12)で使用されるイメージングアセ
ンブリのネイティブ解像度を増大させる方法(10)であっ
て、前記イメージングアセンブリの少なくとも一部を走
査軸(30)に沿って移動させることにより第１の走査掃引
(46)を開始して、前記ネイティブ解像度を有し走査対象
となる前記オブジェクト(18)を表す第１のイメージデー
タセット(48)を生成し、前記イメージングアセンブリの
少なくとも一部を走査軸(30)に沿って移動させることに
より第２の走査掃引(50)を開始して、前記ネイティブ解
像度を有し走査対象となる前記オブジェクト(18)を表す
第２のイメージデータセット(52)を生成し、前記第２の
走査掃引時における前記イメージングアセンブリの前記
少なくとも一部の位置が、前記スキャナ装置(12)の構成
要素間の機械的な遊びの分だけ、前記第１の走査掃引時
における前記イメージングアセンブリの対応する位置か
ら変位しており、前記第１のイメージデータセットと前
記第２のイメージデータセットとを組み合わせて、前記
ネイティブ解像度よりも高い解像度を有する高解像度イ
メージデータセット(54)を生成する、という各ステップ
を有する、イメージングアセンブリのネイティブ解像度
を増大させる方法(10) ２．前記イメージングアセンブリのイメージセンサ(24)
部分を、機械的な遊びを有する可動キャリッジアセンブ
リ(26)に取り付け、該可動キャリッジアセンブリ(26)の
前記機械的な遊びにより、該可動キャリッジアセンブリ
(26)に取り付けられた前記イメージセンサ(24)が、前記
第２の走査掃引時に、前記第１の走査掃引時の該イメー
ジセンサ(24)の対応する位置から変位される、前項１に
記載の方法。 ３．前記第２の走査掃引が前記第１の走査掃引と反対方
向(42,43)である、前項１に記載の方法。 ４．前記第２の走査掃引が前記第１の走査掃引と反対方
向(42,43)である、前項２に記載の方法。 ５．オブジェクト(18)を表すイメージデータを生成する
ためのスキャナ装置(12)で使用されるイメージセンサ(2
4)のネイティブ解像度を増大させる方法(10)であって、
前記イメージセンサ(24)に関連するイメージングアセン
ブリの少なくとも一部を第１の走査掃引時に走査軸(30)
に沿って移動させて、前記ネイティブ解像度を有し走査
対象となる前記オブジェクト(18)を表す第１のイメージ
データセット(48)を生成し、前記イメージセンサ(24)に
関連するイメージングアセンブリの少なくとも一部を第
２の走査掃引時に前記走査軸(30)に沿って移動させて、
前記ネイティブ解像度を有し走査対象となる前記オブジ
ェクト(18)を表す第２のイメージデータセット(52)を生
成し、前記第２の走査掃引時における前記イメージセン
サ(24)の位置が、前記スキャナ装置(12)における機械的
な遊びの分だけ、前記第１の走査掃引時における前記イ
メージセンサ(24)の対応する位置から変位しており、前
記第１のイメージデータセットと前記第２のイメージデ
ータセットとを組み合わせて、前記ネイティブ解像度よ
りも高い解像度を有する高解像度イメージデータセット
を生成する、という各ステップを有する、イメージセン
サ(24)のネイティブ解像度を増大させる方法(10)。 ６．前記イメージセンサ(24)が、機械的な遊びを有する
可動キャリッジアセンブリ(26)に取り付けられ、該可動
キャリッジアセンブリ(26)の前記機械的な遊びにより、
該可動キャリッジアセンブリ(26)に取り付けられた前記
イメージセンサ(24)が、前記第２の走査掃引時に、前記
第１の走査掃引時の前記イメージセンサ(24)の対応する
位置から変位される、前項５に記載の方法。 ７．前記第１の走査掃引と前記第２の走査掃引との前記
イメージセンサ(24)の変位が１ピクセルの整数倍に等し
くない、前項６に記載の方法。 ８．前記第１の走査掃引が第１の走査方向(42,43)にあ
り、前記第２の走査掃引が前記第１の走査方向(42,43)
と反対の第２の走査方向(42,43)にある、前項６に記載
の方法。 ９．a．機械的な遊びを有する少なくとも１つの走査方
向に変位可能な構成要素(24)を備えたイメージングアセ
ンブリであって、 i．前記変位可能な構成要素(24)が、第１の走査方向(4
2,43)での変位時に走査軸(30)に対して第１の向きを有
し、 ii．前記変位可能な構成要素(24)が、前記第１の走査方
向(42,43)と反対の第２の走査方向(42,43)での変位時に
前記走査軸(30)に対して第２の向きを有し、 iii．前記第１の向きが前記機械的な遊びによって前記
第２の向きに対して変位される、イメージングアセンブ
リと、 b．前記構成要素(24)の前記第１の走査方向(42,43)での
変位時に生成されるイメージデータセットを、前記構成
要素(24)の前記第２の走査方向(42,43)での変位時に生
成されるイメージデータセットと組み合わせるデータプ
ロセッサ(34)とを備えている、走査装置(12)。 10．オブジェクト(18)を走査して第１の方向(42,43)へ
の移動時に第１のイメージデータセットを生成し、及び
第２の方向(42,43)への移動時に第２のイメージデータ
セットを生成する、機械的な遊びを有する走査手段(26)
であって、前記第２のイメージデータセットが前記機械
的な遊びにより前記第１のイメージデータセットから変
位される、走査手段(26)と、前記第１及び第２のイメー
ジデータセットを組み合わせて前記第１又は第２のイメ
ージデータセットよりも高い解像度を有する第３のイメ
ージデータセットを生成する手段とを備えている、走査
装置(12)。

【図面の簡単な説明】

【図１】スキャナのネイティブ解像度を増大させる方法
を示すフローチャートである。

【図２】ネイティブ走査解像度を増大させるために図１
の方法を使用するフラットベッドスキャナを示す斜視図
である。

【図３】可動キャリッジアセンブリが見えるようプラテ
ンを省略した状態で図２のフラットベッドスキャナを示
す平面図である。

【図４】可動キャリッジアセンブリが見えるよう一部を
切り欠いてフラットベッドスキャナを示す側面図であ
る。

【図５】可動キャリッジアセンブリの側面を拡大して示
す断面図であり、屈折率分布型レンズアレイ、イメージ
センサ、及び光源の各アセンブリの相対的な位置が示さ
れている。

【図６】本発明の一好適実施形態で使用可能なイメージ
センサを拡大して示す平面図である。

【図７】走査される原稿を示す平面図であり、可動キャ
リッジアセンブリに関する機械的な遊びの結果として生
じる原稿に沿った様々な位置における異なる走査からの
走査線の変位が誇張した態様で示されている。

【符号の説明】

12 スキャナ 18 オブジェクト 24 イメージセンサ 26 可動キャリッジアセンブリ 30 走査軸 34 イメージ処理機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オブジェクト(18)を表すイメージデータを
   生成するためのスキャナ装置(12)で使用されるイメージ
   ングアセンブリのネイティブ解像度を増大させる方法(1
   0)であって、 前記イメージングアセンブリの少なくとも一部を走査軸
   (30)に沿って移動させることにより第１の走査掃引(46)
   を開始して、前記ネイティブ解像度を有し走査対象とな
   る前記オブジェクト(18)を表す第１のイメージデータセ
   ット(48)を生成し、 前記イメージングアセンブリの少なくとも一部を走査軸
   (30)に沿って移動させることにより第２の走査掃引(46)
   を開始して、前記ネイティブ解像度を有し走査対象とな
   る前記オブジェクト(18)を表す第２のイメージデータセ
   ット(48)を生成し、前記第２の走査掃引時における前記
   イメージングアセンブリの前記少なくとも一部の位置
   が、前記スキャナ装置(12)の構成要素間の機械的な遊び
   の分だけ、前記第１の走査掃引時における前記イメージ
   ングアセンブリの対応する位置から変位しており、 前記第１のイメージデータセットと前記第２のイメージ
   データセットとを組み合わせて、前記ネイティブ解像度
   よりも高い解像度を有する高解像度イメージデータセッ
   トを生成する、という各ステップを有する、イメージン
   グアセンブリのネイティブ解像度を増大させる方法(10)