(57)【要約】【課題】「ひずみ」「色ずれ」を抑制した高精細画像が非接触で得られる大型撮像装置、特に大型の文化財を非接触で撮影できる大型撮像装置を提供する。【解決手段】レンズ系及びイメージセンサからなる撮像部と、撮像部を保持する２本の橋絡部及び橋絡部の両端に固着された橋脚部からなる橋部と、レール及びラックを備えた本体フレームとからなり、レールに対応する凹部及びラックに対応する歯車と歯車を駆動するステッピングモータを備えた支持板が橋脚部の中間に固着されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形状の枠をなして水平に置かれた本体フレームと、前記本体フレームを跨いで前記本体フレームの長手方向に移動可能な橋部とを含み、
前記本体フレームは、その両長辺上に各々に沿って設けられた１対のレールと、その一方の長辺上に前記レールに平行に設けられたラックとを備え、
前記橋部は、本体フレームの短手方向に延びる橋絡部と、前記橋絡部の両端から垂直に延びる２組の橋脚部とからなり、前記橋絡部にはレンズ系及びイメージセンサを有する撮像部が設置されている大型撮像装置において、
前記撮像部は、レンズ系及びイメージセンサのみを有し、
前記橋絡部は、離隔して設けられた２本の橋絡部からなり、前記撮像部は前記２本の橋絡部の間隙に前記レンズ系の開口部が臨むように設置され、
前記２組の橋脚部には各々、前記レールに摺動可能に嵌合される凹部を備えた支持部が固着され、
前記支持部の一方は、さらに前記ラックに噛み合わされる歯車と前記歯車を駆動するステッピングモータを備え、
前記橋部は、前記支持部を介して前記本体フレームに載置されることを特徴とする大型撮像装置。
【請求項２】
前記橋脚部の下方には両橋脚部を結ぶように２組の照明部が設置され、前記２組の照明部の間隙に前記レンズ系の開口部が臨むように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の大型撮像装置。
【請求項３】
前記橋絡部が第２の１対のレールと、第２のラックを備え、前記撮像部が、前記第２の１対のレールに摺動可能に嵌合される凹部と、前記ラックに噛み合わされる歯車と前記歯車を駆動するステッピングモータを備えた第３の支持部を介して前記橋脚部上に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の大型撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大型撮像装置に係り、特に貴重な大型平面文化財（以下、被写体という）に対して、非接触で損傷を与えることなく、高精細な撮像を可能にする大型撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
襖、屏風、絵画、等の大型の文化財は、ひずみの生じない高い寸法精度、忠実な色再現性に加えて、貴重な文化財を非接触で傷つけずに撮像することが必須であるが、この目標を達成することは困難であった。
例えば特許文献１にはこのような目的に合わせて開発された大型撮像装置が記載されている。
【０００３】
しかしながら、このような大型撮像装置には構造上の問題から撮像条件に拘わらず、「ひずみ」「色ずれ」が観測されるという問題があった。
一般に、画像の「ひずみ」とは、撮像用のイメージセンサヘッドが被撮像物上を走査する際に、撮像時に生じる振動や副走査線方向の非線形性、非平行などにより撮像した画像に主走査方向へのずれが生じる現象である。また、「色ずれ」とは撮像速度が不均一になることなどで、各色での画素ずれが生じ正しく元の色が再現できない現象である。
【０００４】
これらの不具合の原因を特許文献１に記載された大型撮像装置に即して検討した結果、下記の３つの問題点が判明した。即ち、
（１）撮像部が、その中央部のみで単一の橋絡部（案内部材）により保持されているので、振動し易い。
（２）撮像部が走査に際して、同期ベルトにより駆動されるので、振動し易く、かつ走査方向にずれが生じ易い。
（３）さらに、撮像部に、撮像制御機能及び撮像データの処理・蓄積機能を持たせて装置としての独立性を高めた場合、撮像部の重量・容積が増加するだけでなく、装置の外部とのインタフェースケーブルの重量が増し、撮像部が振動し易く、かつ走査方向にずれが生じ易くなる。
【特許文献１】特開２００７−８２０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような、大型撮像装置、特に文化財を非接触で撮影する大型撮像装置に係る諸問題を解決するためになされた本発明の目的は、「ひずみ」「色ずれ」を抑制した高精細画像が非接触で得られる大型撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明による大型撮像装置は、長方形状の枠をなして水平に置かれた本体フレームと、前記本体フレームを跨いで前記本体フレームの長手方向に移動可能な橋部とを含み、前記本体フレームは、その両長辺上に各々に沿って設けられた１対のレールと、その一方の長辺上に前記レールに平行に設けられたラックとを備え、前記橋部は、本体フレームの短手方向に延びる橋絡部と、前記橋絡部の両端から垂直に延びる２組の橋脚部とからなり、前記橋絡部にはレンズ系及びイメージセンサを有する撮像部が設置されている大型撮像装置において、前記撮像部は、レンズ系及びイメージセンサのみを有し、前記橋絡部は、離隔して設けられた２本の橋絡部からなり、前記撮像部は前記２本の橋絡部の間隙に前記レンズ系の開口部が臨むように設置され、前記２組の橋脚部には各々、前記レールに摺動可能に嵌合される凹部を備えた支持部が固着され、前記支持部の一方は、さらに前記ラックに噛み合わされる歯車と前記歯車を駆動するステッピングモータを備え、前記橋部は、前記支持部を介して前記本体フレームに載置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明を適用した大型撮像装置によれば、大型の被写体に対して「ひずみ」「色ずれ」を抑制した高精細画像データを非接触で得ることができる。
【０００８】
また、この効果によりただ高精細な画像データを得ることができるだけでなく、被写体を分割撮像して得られた複数のデータを、修正を加えることなくつなぎ合わせることが可能となる。これにより、従来では撮像することが困難であった大型の文化財など、例えば６双の屏風を直接撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態と効果を、図１ないし図７に従って具体的に説明する。図１はこの発明を適用する大型撮像装置の上面図であり、図２はその側面図、また図３は正面図である。
【実施例】
【００１０】
この大型撮像装置は、長方形状の枠をなして水平に置かれた本体フレーム１１と、本体フレームを跨いで本体フレームの長手方向に移動可能な橋部を含む。
被写体９０は、本体フレーム１１の枠の下方に水平に置かれる。
橋部は、本体フレームの短手方向に延びる橋絡部１３と、橋絡部１３の両端から垂直に延びる橋脚部１６、１７と、からなり、橋絡部１３には撮像部１２が設置され、一方橋脚部の下方には両橋脚部１６、１７を結ぶように照明部３１が設置される。
このようにして、橋部を本体フレームの長手方向に移動すると、撮像部１２と照明部３１とは同期して被写体９０に表面と平行に移動しながら走査できる。
【００１１】
ここで、撮像部１２は重量・体積を削減するため、レンズ系１２ａ及びイメージセンサ１２ｂだけのユニットとし、より具体的にはイメージセンサとしてＣＣＤカメラを使用した。ただし、イメージセンサとしてＣＭＯＳカメラを使用してもよい。
撮像データの処理・蓄積機能、及び装置全体の撮像制御機能については、撮像部１２に持たせず、装置の外部の機器（図示せず）に委託した。このようにして撮像部１２と外部の機器を結ぶ配線は、重く且つ嵩張る同軸ケーブルではなく、軽く且つ嵩張らないフラットケーブル（図示せず）にすることができ、これらの結果、問題点（３）を解決できた。
【００１２】
撮像部１２を保持する橋絡部１３は、実際には離隔して設けられた２本の橋絡部１３ａ、１３ｂからなり、撮像部は橋絡部１３ａ、１３ｂの間隙に撮像部のレンズ系１１ａの開口部が臨むように設置される。従って撮像部１２、即ちレンズ系１２ａとイメージセンサ１２ｂが橋絡部１３ａ、１３ｂ上で安定することで、問題点（１）を解決できた。
【００１３】
２本の橋絡部１３ａ、１３ｂに対応して、橋脚部１６、１７も各々２本ずつ、即ち１６ａ、１６ｂと、１７ａ、１７ｂからなり、橋脚部１６ａ・１６ｂは橋脚部１６ａ・１６ｂの中間部位に固着された支持部２７を介して、橋脚部１７ａ・１７ｂは橋脚部１７ａ・１７ｂの中間部位に固着された支持部２８を介して各々、本体フレーム１１の長辺に搭載される。
一方、照明部３１も、離隔して置かれた２本のランプ系３１ａ、３１ｂからなり、吊り板３３、３４を介して橋脚部１６、１７の下方に固着される。
２本のランプ系３１ａ、３１ｂの間隙は、撮像部のレンズ系の開口部の直下に当たる。
【００１４】
橋部を本体フレーム１１に搭載する際には、より具体的には、本体フレームの対抗する長辺は各々その上部にレール２５とレール２６を備え、支持部２７、２８は各々レール２５と２６に対応する凹部を備えてレール２５、２６に摺動可能に嵌合される。凹部にはさらに潤滑油及びベアリング（図示せず）の一方又は双方を備えて摺動の際の摩擦を抑制する。
撮像部を含む橋部全体を本体フレーム上で移動させるために、本体フレーム１１の長辺の一方はさらにラック２１を備え（図１にラックの歯溝列２１ａを２点鎖線で示す）、対応する支持部２７はさらにラック２１に噛み合う歯車２３と歯車２３を駆動するステッピングモータ２２を備える。これにより、撮像部の機構が被写体に対して移動し、長手方向に走査できる。ラックと歯車による移動はデジタルであるので走査方向・速度共に均一にでき、ベルト駆動のような振動・ずれがない。
その結果、問題点（２）を解決できた。
なお、撮像部に対して被写体が移動する機構にしてもよいが、被写体がある程度以上大型であるとその移動精度を向上するのは困難になる。
【００１５】
以上の本体フレーム１１に対する橋部の搭載・移動機構をより明確に示すため、本体フレームと橋部を分離して図示する。
図４はこの発明を適用する大型撮像装置の移動機構を示す本体フレーム１１の正面図であり、図５は大型撮像装置の移動機構を示す橋部の正面図である。
なお、図１、図５に記載したように、橋部の下辺には強化フレーム２９を設けると橋部の剛性が一層強固になり、橋部の変形・振動を抑制できる。
その場合、強化フレーム２９の中央にはスリット２９ａ（図１）を設け、被写体の撮像を可能にする。
また、図２に示したように、第１支持アームに設置した黒基準板１５、及び第２支持アーム４４に設置した白基準板４５は共に、被写体の撮像に先立って撮像部の較正に用いるためのものである。
また、図２、３、４に示したように、本体フレーム１１は長辺、短辺共にトラス構造にして、剛性を確保してある。
【００１６】
以下、本発明により実際にどの程度「ひずみ」「色ずれ」が改善されたかを説明する。
従来の構造による大型撮像装置で撮像し２０００ｍｍスケールを高さ方向に１０％圧縮した画像を図６に示す。また、同様に本発明を適応する大型撮像装置で撮像し１０００ｍｍスケールを高さ方向に１０％圧縮した画像を図７に示す。図６から従来の構造による大型撮像装置では、主走査方向へのひずみが、副走査方向２０００ｍｍの撮像に対して最大１．６ｍｍ生じていることがわかる。これに対し、図７から本発明を適応する大型撮像装置では、主走査方向へのひずみが、副走査方向７００ｍｍの撮像に対して０．１ｍｍ以下に改善されたことがわかる。
また、そのほかにも本発明を適用する大型撮像装置では色ずれなどの現象も改善された。
【００１７】
撮像部１２のイメージセンサとしてラインセンサを用いる場合、橋部の特定の位置に対応して短手方向一列分の画素が順次撮像されることになる。
その際、短手方向一列分全体の画素を一回の撮影で取り込めるか否かは解像度に関係する。
例えば、短手方向の長さが１メータで画素が４０μの場合、全体を２００ｂｐｉ程度の解像度で取り込めた。
しかしながら、６００ｂｐｉ程度の高画質を要する場合は、撮像部１２の橋絡部１３上での位置を変更して、３回に分けて撮影しなければならない。
撮像部１２は橋絡部１３ａ、１３ｂの各々に設けた目盛付きレール上にネジ止め（図示せず）してあるので、比較的容易に橋絡部１３に対する固着位置を変更できる。
特に、短手方向のサイズが大きい場合には、橋絡部にレールとラックを設け、各々に対応する凹部と歯車を備えた支持部を介して撮像部を搭載して、撮像部の短手方向の位置を正確に自動制御することが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明による大型撮像装置は、このように従来に比べ画像の「ひずみ」「色ずれ」を改善したことで高精細に撮像することができるので、文化財を撮像しデジタルアーカイブへ保存する手段として特に有効に利用可能である。
【００１９】
また、大型の被写体を高精細に取得できるという点を考慮すれば、文化財以外にも高精細に撮像したい大型構造物などへのニーズに応えることができる。たとえば、最近大型化が進んでいるディスプレイなどの表示システムの検査装置にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明を適用する大型撮像装置の上面図である。
【図２】この発明を適用する大型撮像装置の側面図である。
【図３】この発明を適用する大型撮像装置の正面図である。
【図４】この発明を適用する大型撮像装置の本体フレームの正面図である。
【図５】この発明を適用する大型撮像装置の橋部の正面図である。
【図６】従来の構造による大型撮像装置で撮像し２０００ｍｍスケールを高さ方向に１０％圧縮した画像である。
【図７】本発明を適用する大型撮像装置で撮像し１０００ｍｍスケールを高さ方向に１０％圧縮した画像である。
【符号の説明】
【００２１】
１１      本体フレーム
１２      撮像部
１２ａ      レンズ系
１２ｂ      イメージセンサ
１３（１３ａ、１３ｂ）      橋絡部
１４      第１支持アーム
１５      黒基準板
１６（１６ａ、１６ｂ）、１７（１７ａ、１７ｂ）      橋脚部
２１      ラック
２１ａ    歯溝列
２２      （ステッピング）モータ
２３      歯車
２５、２６      レール
２７、２８      支持部
２９      強化フレーム
２９ａ    スリット
３１      照明部
３１ａ、３１ｂ      ランプ系
３３、３４      吊り板
４４      第２支持アーム
４５      白基準板
９０      被写体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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