機械制御センサとして使用されるスキャンモジュールＣＣＤ - 特開２００３－２０９６６８

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	【発明の名称】	機械制御センサとして使用されるスキャンモジュールＣＣＤ
	【発明者】	【氏名】カールジョーゼフテサヴィス【氏名】ジョーゼフティーオレシック【氏名】ジェイムズアールパンパー【氏名】マークエイバートン
	【課題】ＣＣＤカメラの動作及び用紙給送を制御するセンサの数が少ないスキャナを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の１つの面によれば、スキャナは文書を動かす搬送機構を含む。センサは文書の前縁及び後縁を検出する。センサは文書の前縁が検出されると駆動機構をオフとする。文書の後縁が検出されると駆動機構が開始される。カメラは文書をスキャンし、文書の前縁及び後縁の歪み角度を検出する。フロントエンド・コントローラは、カメラからディジタル信号を受信し、所定の画素範囲内でカメラの視野内の文書を検出する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】文書を動かす搬送機構と、上記文書の前縁及び後縁を検出し、上記文書の前縁が検出されると駆動機構を停止させ、上記文書の後縁が検出されると駆動機構を始動させるセンサと、上記文書をスキャンし、上記文書の前縁の歪み角度及び後縁の歪み角度を検出するカメラと、上記カメラからディジタル信号を受信し、所定の画素範囲内で上記カメラの視野内の上記文書を検出するフロントエンド・コントローラとを含む、スキャナ。
【請求項２】上記カメラ視野内に上記文書がある間のみ画像捕捉のためのカメラを作動させるマイクロコントローラを含む、請求項１記載のスキャナ。
【請求項３】上記フロントエンド・コントローラ及び上記カメラは単一のユニットである、請求項１記載のスキャナ。
【請求項４】上記フロントエンド・コントローラは、ハードウエア及びソフトウエアから構成される、請求項２記載のスキャナ。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概してスキャナに係り、特にスキャナカメラの動作及び用紙給送を制御するスキャナ中のセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタルスキャナは、スキャナの自動給紙（ＡＤＦ）部を通る紙の動きとプラテン部中のカメラの動きを制御するために多数の透過型又は反射型の電気光学センサを使用する。典型的なシートフィード（sheet-fed）スキャナでは、搬送機構の中にシートが存在するかを検出する第１のセンサがある。この第１のセンサは、シートがセンサの前を通るとフィーダのモータを停止し、シートがセンサを通過したときにフィーダのモータを再び作動させる。一般的には、給紙機構中の文書の歪みを検出する直線状に並べられた５つの更なるセンサがある。文書歪み情報は、歪んだ文書の部分がスキャン処理中に失われないよう、いつカメラをオンとするかを決定するために必要である。これら６つのセンサは、スキャナの製造に追加的な費用を加えるものである。
【０００３】この問題を解決するための他の従来技術は、完全にうまくいくものではなかった。電荷結合素子（ＣＣＤ）を使用する技術（例えば、特許文献１）では、多周波数検出を行いＣＣＤを使用することによってプラテン上の文書の歪みを検出する。しかしながら、かかる技術（特許文献１）では、紙は移動していない。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，３８４，６２１号明細書【発明が解決しようとする課題】低ボリューム量産スキャナの市場では、製品に競争力をもたせるためにユニットの製造費用を最小限とする必要がある。主な費用推進要因は、センサの個数である。自動給紙部の紙の動きとスキャナのプラテン部のカメラを制御するため、多数のセンサに対する要件がある。使用されるセンサの個数が少ないスキャナを提供することによりスキャナの費用を削減することが望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの面によれば、スキャナは文書を動かす搬送機構を含む。センサは、文書の前縁と後縁を検出する。センサは、文書の前縁が検出されると駆動機構をオフとする。駆動機構は、文書の後縁が検出されると開始される。カメラは文書をスキャンし、文書の前縁及び後縁の歪みの角度を検出する。フロントエンド・コントローラは、カメラからディジタル信号を受信し、特定の画素範囲内のカメラの視野中の文書を検出する。
【０００６】本発明によれば、スキャナは、ＣＣＤカメラをスキャナ及びセンサの両方として使用することにより給紙及び文書の撮像を制御する。スキャナは、超音波ダブル文書センサ、並びに、フロントエンド・コントローラ撮像視野プログラマブル・ゲート・アレイ（以下ＦＰＧＡ）によって与えられる特殊なレジスタ及び割込みによって与えられる限られた検知能力を有する。フロントエンド・コントローラ（ＦＥＣ）のＦＰＧＡの特別な特徴により、カメラのＣＣＤによって捕捉される画素データのリアルタイムの検知が行われ、超音波文書検出サブシステム（ＵＤＤＳ）に加えて、第２の検知手段を使用可能とする。
【０００７】本発明は、多数の個々のセンサ、センサに関連付けられる制御電子部、及びセンサの費用の代わりに、カメラのスキャナのＣＣＤを使用する独自の方法を提供する。これは、カメラからデータを受け取るフロントエンド・ハードウエアにロジックを追加し、スキャナのファームウエア中でそのハードウエアを制御することによって行われる。このロジックは、制御ファームウエアに、自動給紙部内のカメラのＣＣＤのところへ入る紙を検出し、低ボリュームスキャナのプラテン部の下側の対照的な特徴を検出する可能性を与える。この検出の能力は、スキャナの機構が最小限の個数の追加的なセンサによって制御されることを可能とする。画像の内容に基づくセンサのイベントを逃さず、文書間の隙間を維持するために、ＡＤＦ部分には１つの追加的なセンサのみが必要とされる。
【０００８】本発明の１つの実施例によれば、スキャナのスキャンモジュールのＣＣＤ（カメラとも称する）はセンサとしても動作し、フィーダからスキャンモジュールまでの機械的なずれ、並びに、ホームからガラスプラテンのスキャン領域への機械的なずれの位置を見つけ、測定するために使用される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、特に、本発明による装置の部分をなす要素又は直接的に協働する要素に関連する。特に図示又は説明しない要素は、当業者によって周知の種々の形式をとりうると理解されるべきである。
【００１０】図１を参照するに、フロントエンド・コントローラ（ＦＥＣ）１の検知能力は、マイクロコントローラから一連のレジスタを用いてプログラム可能である。ＦＥＣ１は、２つの種類の検知を行うことを可能とする。一般的には、モトローラ社（Motorola Corporation）製のパワーＰＣ１５といったマイクロコントローラが使用されうる。マイクロコントローラは、超音波文書検出システム（ＵＤＤＳ）１６、ＦＥＣ１、及びモータコントローラ１９からの入力を受信しそれらへの出力を制御する。いずれの種類の検知機能（１次検知機能及び２次検知機能）についても、開始カラムレジスタ６及び終了カラムレジスタ７はＣＣＤの開始画素位置及び終了画素位置を示すよう設定される必要があり、これらの画素位置はセンサが遷移を検出したか否かを判定するためにロジックによって考慮に入れられる。低から高への遷移は、画素数レジスタ８中にプログラムされた数以上の幾つかの画素が閾値レジスタ５中の値よりも大きくなったときに生ずる。対応する高から低への遷移は、この幾つかの画素の値が閾値レジスタ５の値以下になったときに生ずる。いずれの遷移の場合でも、ＦＥＣ内部信号である内部エッジ検出信号は、画素検出ロジックの現在の状態を反映する。画素数レジスタ８、開始カラムレジスタ６、終了カラムレジスタ７、及び閾値レジスタ５の値は、それらの値をＦＥＣ１レジスタ中に設定することによってプログラム可能である。遷移が生ずると、パワーＰＣのＣＰＵ（ＰＰＣ）１５上に割込みが発生する。画像のどこでエッジが検出されるかを追跡する自走ラインカウントレジスタ９がある。パワーＰＣ１５は、ＦＥＣ１の割込み状態レジスタ４を読み出すことにより割込みの原因を決定する。
【００１１】この感知機能は、１次及び２次センサの形で実施される。ＦＥＣの１次センサは、内部エッジ検出信号、入力１次センサイネーブル信号（ＰＳＥ）１３、有効ページ強制信号（ＶＰ強制：ＶＰＦ）１１を使用して、出力有効ページ信号（ＶＰ）１８を発生する。有効ページ信号の遷移により、ＦＥＣ１からパワーＰＣ１５への割込み（ＦＥＴｉｎｔ）１２が生ずる。２次センサは、エッジ検出の際に有効ページ信号を発生するのではなく、ＦＥＣエッジ検出信号の任意の状態変化によりパワーＰＣのＣＰＵに対する割込みが生ずること以外は、１次センサと同じ機能を有する（尚、その名前が示す通り、有効ページ強制信号は、有効ページ信号を常に強制的に高とする）。１次センサは、画像をイメージバッファ中に格納するためのスキャナ機構を制御するリアルタイムイベントを与えるために設けられるものであり、ＡＤＦモードで使用される。２次センサは、上述に定義したように遷移を検出し、画像をイメージバッファに格納しないという可能性のあるリアルタイム検知機能を与えるために設けられる。これは主にプラテン動き制御とＡＤＦプリンタゾーン検出のために使用される。
【００１２】スキャナは、２つの主なモードで動作する。まず、ＡＤＦモードの制御要件について説明する。一般的に、ＦＥＣ１は、スキャナのＡＤＦ部３４を通じて給紙される文書について、それらがＣＣＤに対してまっすぐに給紙されていなくとも、パワーＰＰＣ１５が文書の画像を捕捉することが可能であるような機能を与えねばならない。これは、早く（ＵＤＤＳからＣＣＤへの距離を移動する時間の前に）到着する画像からの画素を捕捉すること（７０）が可能であることを示す。ＦＥＣは、ＵＤＤＳ信号によって示されるとともに１次カメラセンサイネーブル（ＰＳＥ）信号に反映されるように文書が存在することがわかっているときに、画像内容によって有効なページが誤って取り除かれないよう、この状態をラッチせねばならない。次に、ＦＥＣは、後縁の文書の歪みによりＣＣＤのビューに遅くまで留まる画素７１を捕捉する手段を提供せねばならない。換言すれば、画像データを殆ど又は全く失わずに画像を正確に捕捉する手段が必要である。画像データが失われる可能性があるのは、遅い画素が捕捉されている小さい時間ウィンドウ中のみであり、そしてその短い期間にＦＥＣエッジ検出ロジックをだますような普通でない画像内容５８が存在するときのみである。
【００１３】スキャナがＡＤＦスキャンモードにあるとき、文書とそれらの対応する画像という２つの実体を取り扱わねばならない。ＡＤＦモードでは、図２に示すように、文書（紙片）は、給紙トレイ４０からイメージングシステムを通って排紙トレイ３３へ自動的に動かされる。このために、多数の機構と電子装置が協働する必要がある。フィーダクラッチは、作動されると、給紙トレイ４０から文書を取り出し、これをＡＤＦ３４のローラに噛ませる。文書は、ＡＤＦ３４の中に入ると上側及び下側ＣＣＤの間を一定速度で動かされ、排出トレイに出される。ＣＣＤ２６と２９の間を通して紙を動かすのは、文書の表面と裏面の画像のディジタルバージョンを捕捉するためである。画像データは、ＦＥＣのＦＰＧＡ１のロジックによって制御される。予測可能なスループットが維持されるようこのプロセスを制御するには、センサからのリアルタイムのフィードバックが必要である。図３のタイミング図は、２つの文書を動かし撮像に必要な信号の調整を示す。
【００１４】まず、フィーダクラッチ５１は、文書がＵＤＤＳ信号５２によって検出されフィーダクラッチ５１がオフとされるまで、ＰＰＣによって作動される。ＵＤＤＳ信号５２は、ＰＰＣ１５によって受信され、文書がＵＤＤＳ２８を出るまで（５９）イネーブルのままとされる。文書が一定速度で動いておりＵＳＳＤ２８がＣＣＤアパーチャから既知の距離３９にある場合、ＰＰＣは、いつ文書がＣＣＤ２６及び２９に入るかを決定するためにタイマを始動させうる。
【００１５】１次センサイネーブル（ＰＳＥ）信号５３は、アクティブであるとき、ＦＥＣのエッジ検出ロジック１がＦＥＣ制御レジスタ４乃至１０に書き込まれる値ごとにＣＣＤにある画素を検出することによって文書の有無を認識することを可能とする。この能力は、ＣＣＤに対してまっすぐに給紙されない文書のために必要である。この場合、文書の歪みによって画像データが失われてしまうのを防止するために、タイマイベントよりも前に画像データを捕捉する手段が設けられねばならない。図５の参照番号５４を、図６の参照番号７０と比較されたい。
【００１６】エッジ検出５４によって示されるように、ＦＥＣの１次センサ１３が画素を検出した時点で、有効ページ信号が設定され、撮像用のハードウエア及びイメージバッファ１７が画像６６、６７を処理し捕捉することが可能となる。同じ時点で、ＦＥＣはＰＰＣ１５に対して割込みを発生し（５７及び１２）、ＰＰＣ１５は画像が処理されていると決定することが可能となる。
【００１７】文書がまっすぐに給紙されている場合、文書はタイマが時間切れとなる時点でＣＣＤ５４に到達する。この時点で、有効ページ信号がまだ発生されていないのであれば、ＦＥＣ１に有効ページ信号（１８及び５５）を発生させることを強制する有効ページ強制信号５５がＰＰＣによってアクティブとされる。まっすぐに給紙された文書の場合、ＦＥＣ１次センサもまた同じ時点（５４）で画素を検知し、何れの場合も有効ページ（ＶＰ）（５６）割込みが発生される。エッジ検出ロジックが閾値を検出しない性質の画像内容を有する文書もある。有効ページ強制信号（１１及び５５）は、そのような画像内容を有する文書について画像が捕捉されるようにし、ＣＣＤ２６及び２９には見えないものであっても画像が失われるのを防止する。
【００１８】エッジ検出ロジックが画像を認識する（５４）か、ＰＳＥ信号がイネーブル（５３）とされているときに有効ページ強制信号がイネーブルとされる（５５）と、ＦＥＣロジック１は状態を変え、有効ページ信号を高にラッチする（５６）。この状態では、ＦＥＣ１は有効ページ信号５６中でエッジ検出信号５８を反映しない。ＦＥＣは、文書がＵＤＤＳ５９＋（距離３９を進む時間）６０を出る時点でＰＰＣ１５によって１次センサイネーブル信号が低に設定される（６０）までこの状態のままである。文書がＣＣＤに対してまっすぐに給紙される場合、エッジ検出信号はだいたい同じ時間６１に非アクティブとなる。この遷移をラッチすることにより、センサ閾値から一定に下回る画像内容を有する文書が正しく処理され、ＣＣＤ５８と平行な濃い線といったＦＥＣ１の画素検出ロジックをだますことがある特徴を無視することが可能となる。ＰＰＣは、ＰＳＥ信号が非アクティブとなるまで６０＋（文書が距離３９及び２を進むのにかかる時間）６４まで有効ページ強制信号５５をアクティブのままとするためにタイマを使用する。この時間期間は、遅く出現する画素が捕捉される期間（７１）である。遅く生ずる画素の例としては、歪んだ文書７２、７３の図６の参照番号７１に示す後縁がある。
【００１９】タイミング図はまた、必要とされる全体の期間とイメージバッファ中の所与の自由空間を保つため、フィーダクラッチは先行する文書画像が完全に捕捉される（６５）前に次の文書を給紙するよう作動される必要があることを示す。
【００２０】プラテン４１モードは、スキャナのＡＤＦ部３４を通しては給紙したくない文書をスキャンする機能をユーザに与える。例えば、文書が上述したようなおかしな特徴を有するか、自動的に給紙するには繊細又は価値が高いときのためである。
【００２１】この動作モードは、少なくとも２つのフェーズ、即ちスキャンフェーズとホームフェーズとを有する。これらのいずれのフェーズも、ＦＥＣのＦＰＧＡ１の２次センサとモータ・コントローラ・インタフェースとを使用する。最初に、ＰＰＣは、ホームから図８の参照番号８０に示すように指定の解像度について必要とされる速度でスキャン方向の動きの長さ３８に等しいステップで下部のカメラを動かすようプラテンモータにコマンドを与える。モータコントローラ１９インタフェースもまた、移動コマンドに対するパラメータを与え、これは中間イベント８１へ報告するための移動のステップ数を示す。このイベントは、モータコントローラのＣＰＵがその中間の数のステップだけ動いたことを検出した時点においてＰＰＣに対する割込み８１を発生する。モータコントローラ１９は、その速度を変化させずにカメラの動きを維持しつつこれを行う。これは、誤ったＦＥＣ割込み１２をトリガした可能性のあるプラテンの下側の特徴を予め無視しつつ、パワーＰＣが２次センサ１４をプラテン種別ラベル３０に到達する直前にイネーブルしうるよう必要とされる。ＰＰＣは、このイベントを受信すると（８１）、２次センサ１４に関連するＦＥＣ１のレジスタ４乃至１０を設定し、エッジ検出イベント８３が割込み８４をトリガするよう２次カメラセンサイネーブル（ＳＳＥ）信号８２をイネーブルとする。上述のように、ＳＳＥがセットアップされた状態でカメラがプラテン種別ラベルに到達すると、ＦＥＣ１２によって発生されるＰＰＣによって割込みが受信され、これにより有効ページ信号８６が発生され、撮像用ハードウエアはイメージバッファ１７及び１８中の画像を捕捉し始める。これは、スキャナの幾つかの特徴の寸法が所与であり、特定の許容誤差範囲内であることが知られているときに可能である。これらは、例えば、白いパッチ２１及び２３の寸法と、プラテンラベル４２－４７及び４９の寸法と、それらのイメージング領域４８及びホーム３５及び３６に対する位置とを含む。
【００２２】典型的なプラテン種別ラベルを図４に示す。プラテン種別ラベルは、スキャナシステムがその画像を捕捉することによって、取り付けられたプラテンの種別及びサイズを識別し、既知の値、並びに、イメージング領域の位置及びサイズと比較したときの画像の特徴を分析することを可能とする。モータコントローラ１９のＣＰＵは、最終的には動きの終わりの近くの点を認識し（８７）、割込みを通じて減速しようとしているところであることをＰＰＣに対して通知する（８８）。ＰＰＣは有効ページ強制信号及びＳＳＥ８２を非アクティブとし、ＦＥＣ１は有効ページ信号を低くし（８９）、画像捕捉は終了する。
【００２３】この時点で、パワーＰＣ１５は、カメラをホーム方向へ高速で距離に亘って動かすようモータコントローラ１９に命令し（９０）、これによりカメラは、下側の白いパッチ２７の直前にホームに近くまで動かされる。この動きが完了すると、モータコントローラ１９はこのイベントを示すモータコントロール（ＭＣ）９１に割込みを与える。この時点で、ＰＰＣはＦＥＣ１の２次センサ１４をセットアップし、下側の白いパッチ２７の縁を検出するため、ＳＳＥ９５をイネーブルとする。次にＰＰＣ１５はホーム方向９２へのステップをゆっくりとするようモータコントローラ１９に命令し、白いパッチラベルが検出されるとＦＥＣ９３からの割込みを受信する。その時点でＰＰＣ１５は、モータコントローラ１９に対してプラテンモータを停止するよう命令する。ここで下側カメラは、白いパッチ２１の幅に比例してホームから既知のステップ数のところにあり、ＰＰＣはモータコントローラにそのステップ数だけステップをゆっくりするよう命令する（９６）。モータコントローラ１９は、この動きが完了すると（９７）ＰＰＣに割込みを出し、カメラはホームに戻りプラテンスキャンが完了する。
【００２４】本発明について、幾つかの望ましい実施例を特に参照して詳述したが、本発明の範囲内で変更及び変形が可能であることが理解されよう。

【出願人】	【識別番号】５９００００８４６【氏名又は名称】イーストマンコダックカンパニー
【出願日】	平成１４年１１月６日（２００２．１１．６）
【代理人】	【識別番号】１０００７０１５０【弁理士】【氏名又は名称】伊東忠彦（外２名）
【公開番号】	特開２００３－２０９６６８（Ｐ２００３－２０９６６８Ａ）
【公開日】	平成１５年７月２５日（２００３．７．２５）
【出願番号】	特願２００２－３２２５５０（Ｐ２００２－３２２５５０）