(57)【要約】【課題】被写体が立設した立体である場合においても、その読取を可能とする立設被写体用画像入力装置を提供することを目的とする。【解決手段】立設被写体用画像入力装置１は、ヘッド部１０と、ヘッド部１０を鉛直方向に移動させる移動機構４０と、筐体６０とを備える。ヘッド部１０は、ヘッド筐体と、光学部と、ハーフミラーと、３個のＣＣＤラインセンサとを備える。ＣＣＤラインセンサーは、ヘッド筐体内に、略水平方向に配置される。ヘッド筐体は、開口部を備え、被写体８０からの光を通過させることができる。ヘッド筐体内部へ進入した光は、複数のレンズにより構成され、焦点距離を変更可能とするオートフォーカス機構を備える光学部を介してＣＣＤラインセンサに進入し、画像データに変換される。また、光学部は、ズームレンズを備え、被写体の倍率を変更することができる。【選択図】        図１
2004227278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平方向に列設された多数の半導体撮像素子を有するラインセンサーと、被写体から受光した光を前記ラインセンサーに案内するフォーカス機能を有する光学系とを備えたヘッド部と、
前記ヘッド部を、前記半導体撮像素子の列設方向と直交する鉛直方向に移動させる移動機構と、を備え、
前記ラインセンサーの走査面前方の任意の位置に立設された立体状の被写体に対してフォーカス設定を行い前記ヘッド部を移動させながら連続的に撮像することにより被写体の全体像を走査撮像する立設被写体用画像入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立設被写体用画像入力装置において、
前記光学系は、ズームレンズを備える立設被写体用画像入力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の立設被写体用画像入力装置において、
装置全体を移動可能とする装置移動機構を備える立設被写体用画像入力装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の立設被写体用画像入力装置において、
前記光学系は、ハーフミラーを有し、
前記ヘッド部は、前記ハーフミラーを通過した光を受光する位置と、前記ハーフミラーで反射した光を受光する位置とに交互に配置される複数のラインセンサーを備える立設被写体用画像入力装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の立設被写体用画像入力装置において、
前記移動機構は、前記ヘッド部を直線状の移動経路に沿って案内するためのガイド部材を備え、
前記移動経路の被写体側の位置には透光板が配設されるとともに、
前記透光板と前記ガイド部材とを、鉛直方向に対して同期して傾斜させる傾斜機構を備える立設被写体用画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被写体が立設した立体である場合においても読み取り可能とする立設被写体用画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被写体が立設した立体である場合には、デジタルカメラ等の画像入力装置が使用される。しかし、一般的なデジタルカメラでは二次元撮像素子の解像度向上に限界があり（例えば、一般的なデジタルカメラでは４〜５百万画素程度）、多数の撮像素子を直線状に配設したラインセンサを用いた走査方式の方がより容易に高解像度を達成できる。
【０００３】
このようなラインセンサを使用した大型の画像入力装置として、例えば、特許文献１に記載のように、大型の地図や図面などを走査して読み取るための大型平面式の走査装置が公知である。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１６９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の平面式走査装置を利用して人間などの立体を高解像度で読み取り、ポスターなどに出力することが行われている。例えば、非特許文献１に記載のような、大日本スクリーン株式会社製の走査装置「アゼロ・オリジネータ」では、３６０ｄｐｉの解像度走査により、一般的なデジタルカメラに換算して約数億画素に相当する解像度で画像を読み取ることが可能となる。これにより、従来のデジタルカメラよりも高品質な画像が得られた。
【非特許文献１】２００２年１０月１８日付け朝日新聞朝刊第１３面
【０００６】
しかしながら、上記平面式走査装置では、被走査物を透光ガラス上に載置して走査する必要がある。このため、人物自体を走査読み取りする場合は、人物が透光ガラス上に伏せた状態で撮像を実行する必要がある。特に、上記のような走査読み取り形式では、一般的なデジタルカメラによる撮影よりも走査に時間がかかるため、無理な体勢での撮影は困難である。
【０００７】
また、上記装置を利用して、人物以外に美術品等の立体を撮像したいという要請も生じている。ところが、美術品自体を撮像する場合、美術品を透光ガラス上に載置できない場合もある。例えば、大型の彫刻や壷等の陶芸品は、その形状により、また重量や設置方法（固定されて動かせない場合）により透光ガラス上に載置できないことがある。以下、上記のように立設された美術品や立っている人物等の立体を総称して「立設被写体」という。
【０００８】
なお、例えば、特許文献２または特許文献３に記載のような、卓上スキャナなどでは、縦型に配置可能なものがある。但し、これらの装置はあくまでも平面形状物を撮像するためのスキャナを、省スペースのため縦置きにできるというものである。
【０００９】
【特許文献２】特開２００１−５３９１８号公報
【００１０】
【特許文献３】特開２００１−８３７５６号公報
【００１１】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、被写体が上述のような立設被写体である場合においても読取可能とする立設被写体用画像入力装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、略水平方向に列設された多数の半導体撮像素子を有するラインセンサーと、被写体から受光した光を前記ラインセンサーに案内するフォーカス機能を有する光学系とを備えたヘッド部と、前記ヘッド部を、前記半導体撮像素子の列設方向と直交する鉛直方向に移動させる移動機構とを備え、前記ラインセンサーの走査面前方の任意の位置に立設された立体状の被写体に対してフォーカス設定を行い前記ヘッド部を移動させながら連続的に撮像することにより被写体の全体像を走査撮像する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の立設被写体用画像入力装置において、前記光学系は、ズームレンズを備える。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の立設被写体用画像入力装置において、装置全体を移動可能とする装置移動機構を備える。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の立設被写体用画像入力装置において、前記光学系は、ハーフミラーを有し、前記ヘッド部は、前記ハーフミラーを通過した光を受光する位置と、前記ハーフミラーで反射した光を受光する位置とに交互に配置される複数のラインセンサーを備える。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の立設被写体用画像入力装置において、前記移動機構は、前記ヘッド部を直線状の移動経路に沿って案内するためのガイド部材を備え、前記移動経路の被写体側の位置には透光板が配設されるとともに、前記透光板と前記ガイド部材とを、鉛直方向に対して同期して傾斜させる傾斜機構を備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１の概要図である。
【００１８】
図１に示すように、立設被写体用画像入力装置１は、後述するヘッド部１０と、ヘッド部１０を移動させる移動機構４０と、ヘッド部１０と移動機構４０とを収納する筐体６０と、を備える。
【００１９】
移動機構４０は、略鉛直方向に配置された一対のガイドレール２と、ボールネジ３と、ボールネジ３を回転させる駆動モータ４と、ヘッド部１０に備えられた螺合部５とを備える。
【００２０】
ボールネジ３の一端に配設された第１プーリ５１と、モータ４に配設された第２プーリとは、同期ベルト５３を介して互いに連結されている。また、ガイドレール２とボールネジ３とは、共にヘッド部１０の移動方向に平行に配設される。ボールネジ３はヘッド部１０における螺合部５と螺合する。一方、ガイドレール２は、ヘッド部１０を直線状に案内する。このため、ボールネジ３が駆動モータ４により回転することにより、ヘッド部１０がボールネジ３およびガイドレール２に沿って移動する。このようにヘッド部１０を鉛直方向に走査移動させる場合、人物など縦長の立体を被写体として撮像する場合に好適である。
【００２１】
筐体６０は、ヘッド部１０の撮像方向である被写体８０（この実施形態においては人物）方向に開口部６１を有する。ここで、この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１は、被写体８０を装置上に載置する必要がなく、非接触で読み取り可能である。このため、開口部６１に透光板を備える必要はない。ただし、筐体６０の内部に塵埃等が侵入することを防止するため、透光板等を配置するようにしてもよい。
【００２２】
また、開口部６１を筐体６０の手前側としたとき、筐体６０の奥側には、ミラー６２が備えられる。このため、被写体８０として人物を撮像する時には、被写体８０自身で被写体８０を確認することができる。
【００２３】
さらに、筐体６０は、転倒防止のため、その底部に脚部７を備える。また、筐体６０の底部には、キャスター８が配設されている。これにより、立設被写体用画像入力装置１自体が移動可能となり、被写体８０が移動できない物であっても、被写体８０に対して立設被写体用画像入力装置１を適当に位置決めすることが可能となる。
【００２４】
図２は、この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１におけるヘッド部１０の構成を模式的に示す側断面図である。
【００２５】
ヘッド部１０は、ヘッド筐体１６と、光学部１８と、ハーフミラー１５と、ＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３とを備える。ＣＣＤラインセンサー１１、１２、１３は、ヘッド筐体１６内において、ヘッド部１０の移動方向と直交する略水平方向に配置される。ヘッド筐体１６は、被写体８０方向に開口部１７を備え、ヘッド筐体１６内部へ被写体８０からの光を通過させることができるように構成されている。なお、開口部１７に透光板を備えることとしてもよい。開口部１７よりヘッド筐体１６内部へ進入した光は、光学部１８を介してＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３に入射し、このＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３により画像データに変換される。
【００２６】
このとき、ヘッド部１０は、移動機構４０により移動しながら、連続的に被写体８０を撮像する。これにより、立設被写体用画像入力装置１は、被写体８０の全体像を走査撮像することが可能となる。
【００２７】
さらに、ヘッド部１０は、ヘッド部１０と共に移動可能な光源１４を備える。これにより、被写体８０の撮像領域を適正に照明することが可能となる。なお、ヘッド部１０に光源１４を備える代わりに、筐体６０内に固定式の光源を設け、この光源により被写体８０全体を照明することとしてもよい。また、外部からの照明で足りる光学設計であれば、立設被写体用画像入力装置１自体に光源を設ける必要はない。
【００２８】
光学部１８は、複数のレンズにより構成され、自動的に焦点距離を変更可能とするオートフォーカス機構を備える。これにより、立設被写体用画像入力装置１と被写体８０との距離を変更した場合においても、被写体８０を適正に撮像することが可能となる。また、光学部１８は、ズームレンズを備える。このため、被写体８０への距離に応じて撮像倍率を変更することが可能となる。
【００２９】
図３は、図２における光学部１８からＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３への光の進入の様子を示す斜視図である。
【００３０】
ＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３は、一方向に列設された多数の半導体撮像素子を有する半導体撮像素子列３０を基板上に載置したものである。ここで、半導体撮像素子列３０は、Ｒ（光の赤成分）を検知する半導体撮像素子列、Ｇ（光の緑成分）を検知する半導体撮像素子列およびＢ（光の青成分）を検知する半導体撮像素子列が並設されたものである。
【００３１】
開口部１７を通過して光学部１８により集光された光は、ハーフミラー１５により、そこを通過する光と、反射する光とに分割される。
【００３２】
ＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３のうち、ＣＣＤラインセンサ１１および１３は、ハーフミラー１５を通過した光を受光する位置に配置され、ＣＣＤラインセンサー１２はハーフミラー１５で反射した光を受光する位置に配置される。即ち、これらのＣＣＤラインセンサー１１、１２、１３は、互いに直交する方向を向けて交互に配置されることになる。
【００３３】
ＣＣＤラインセンサ１１およびＣＣＤラインセンサ１３は、ハーフミラー１５を通過した光を受光する位置に、互いの半導体素子列が直線上となるように設置される。そして、図３に示すように、ハーフミラー１５を通過した光のうちの両端部の領域の光がＣＣＤラインセンサ１１およびＣＣＤラインセンサ１３に入射しする。
【００３４】
また、ＣＣＤラインセンサ１２は、ハーフミラー１５により反射した光であって、ＣＣＤラインセンサ１１における半導体撮像素子列３０とＣＣＤラインセンサ１３における半導体撮像素子列３０との間を通過する光と等価である光を受光する位置に設置される。これにより、３個のＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３による各半導体素子列３０の撮像領域を直線状に繋ぐことが可能となる。
【００３５】
なお、この実施形態においては、大サイズで解像度を上げるためＣＣＤラインセンサを３個繋いで使用するものとしているが、ＣＣＤラインセンサの数は、３個未満であってもよい。また、更に大サイズで解像度を上げるためにＣＣＤラインセンサの数を３個以上としてもよい。また、ＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３の位置は、それぞれハーフミラー１５を通過した光を受光する位置と、ハーフミラー１５で反射した光を受光する位置とを逆にしてもよい。
【００３６】
図４は、この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【００３７】
この立設被写体用画像入力装置１は、演算処理を実行するための演算処理部７０と、各種の設定を行うための設定手段７１と、画像メモリ７３と、を備える。画像メモリ７３は、ＣＣＤラインセンサー１１、１２、１３と接続されている。また、演算処理部７０は、光学系１８の駆動系７４と接続されている。
【００３８】
この立設被写体用画像入力装置１においては、設定手段７１を利用して倍率や解像度等の設定が行われる。また、ＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３に進入した光は、光電変換およびＡ／Ｄ変換がなされた後、画像データとして画像メモリ７３に記憶される。画像メモリ７３に記憶された画像データは、設定手段７１において設定された値とともに、演算処理部７０において処理演算される。処理演算の結果、光学部１８の駆動系７４に電気的信号が送られ、光学部１８が制御される。
【００３９】
なお、記憶された画像データに対し、各種の画像処理を実行することにより、その補正を行うことも可能である。ここで、各種の画像処理とは、シェーディング補正、色補正、ＵＳＭ補正等の処理をいう。
【００４０】
図５は、この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１を用いて画像の入力を行う入力動作を示すフローチャートである。
【００４１】
この立設被写体用画像入力装置１を用いて画像入力するときには、まず、作業者により装置および被写体８０を準備する測定準備が実行される（ステップＳ１）。次に、倍率、解像度等の走査条件が入力される（ステップＳ２）。その後、この状態で走査開始の指示を待つ（ステップＳ３）。開始が指示されると、オートフォーカス動作が行われる（ステップＳ４）。このオートフォーカス動作は、後述するように、被写体８０をプレスキャンすることにより、最適フォーカス位置を決定する工程である。オートフォーカス動作により最適フォーカス位置が決まれば、光学部１８が適正に設定される。しかる後、画像を入力するためにヘッド部１０により被写体８０を走査する（ステップＳ５）。この走査工程においては、駆動モータ４の駆動によりヘッド部１０を一対のガイドレール２に沿って移動させる。そして、ヘッド部１０に付設された光源１４により被写体８０を順次照射するとともに、被写体８０からの反射光を光学部１８を介してＣＣＤラインセンサー１１、１２、１３に取り込むことにより、被写体８０の画像データを得る。
【００４２】
なお、走査工程（ステップＳ４）の前に、シェーディング補正の工程を実行してもよい。ここで、シェーディング補正工程とは、例えば、白基準板を利用してＣＣＤラインセンサー１３における各ＣＣＤの出力を調整する工程をいう。
【００４３】
また、ステップＳ４におけるオートフォーカス動作は、プレスキャンによるものには限られず、予めフォーカス動作を行うための所定位置を設定し、この所定位置における最適フォーカス位置を利用して全体のフォーカス位置として決定してもよい。
【００４４】
図６は、上述したオートフォーカス動作を示すフローチャートである。
【００４５】
オートフォーカス動作を行う際には、最初に、フォーカス位置を段階的に変更して画像データを得る（ステップＳ３１）。次に、ステップＳ３１において得た画像データから、各画素間の差分値（絶対値）の総和Ａを演算する（ステップＳ３２）。総和Ａが最大になる位置が、コントラストが最大になる位置となる。次に、ステップＳ３２の演算結果を比較し、総和Ａが最大になる位置を最適フォーカス位置として設定する（ステップＳ３３）。
【００４６】
なお、ステップＳ３２における演算は、オートフォーカス制御の演算方式の一例であって、他の演算方式であってもよい。また、被写体８０の実際位置を超音波センサー等の距離センサーで測定し、フォーカス位置を設定することとしてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態において、光学部１８は、焦点距離を変更可能とするオートフォーカス機構を備えることとしていたが、手動により焦点距離を変更するフォーカス機構を備えることとしてもよい。
【００４８】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図７は、この発明の第２実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１の概要図である。なお、上述した第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
第２実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１は、開口部６１に透光部材２０を備える点で、上述した第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置と異なる。
【００５０】
この実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１における移動機構４０は、ヘッド部１０を直線状の移動経路に沿って案内するガイドレール２を備える。また、透光部材２０と移動機構４０とは、共に鉛直方向に対して傾斜させる傾斜機構を備える可動台２１上に固定される。このため、透光部材２０とガイドレール２とは、  鉛直方向に対して同期して傾斜可能となっている。
【００５１】
なお、透光部材２０の材質として、例えば、強化ガラスや大厚の透明樹脂板等が好ましい。
【００５２】
可動台２１の一端は、回転軸２３によりベース台２２に軸支される。また、可動台２１の他端部は、その一端がベース台２２に固定される油圧シリンダー２４に連結される。このため、この油圧シリンダー２４の伸縮により、可動台２１が、回転軸２３を中心に揺動し、この可動台２１の揺動に伴って透光部材２０および移動機構４０がベース台２２に対し傾斜することが可能となる。これにより、可動台上に載置された被写体８０を透光部材２０に密着した状態で撮像することが可能となる。なお、この回転による立設被写体用画像入力装置１および可動台２１の水平面よりの傾斜角度θは、５度乃至３０度程度であることが好ましい。
【００５３】
図８は、この発明の第２実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１を使用し、吊り下げ部材２５により吊り下げられたシート状の被写体８０の画像を入力する場合の概要図である。
【００５４】
この図に示すように、吊り下げ部材２５は、透光部材２０の前面に固定される。これにより、シート状の被写体８０の画像を撮像する場合に、被写体８０を容易に透光部材２０の表面に配置することが可能となる。なお、吊り下げ部材２５として、例えば、フック、クリップ、粘着材等を使用することができる。この場合、通常のスキャナと同様に、透光部材２０上に平面状物を抑えるためのカバー部材を別途設けることとしてもよい。なお、カバー部材として、例えば、板状、蓋状、もしくはロール状のものが考えられる。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、立設被写体用画像入力装置が、立設された被写体に対してフォーカス設定を行いヘッド部を半導体撮像素子の列設方向と直交する鉛直方向に移動させる移動機構を備えることから、被写体が走査面から任意の位置にある立体である場合であっても、被写体を容易に撮像することが可能となる。
【００５６】
請求項２に記載の発明によれば、光学系が、ズームレンズを備えることから、被写体の倍率を変更することが可能となる。
【００５７】
請求項３に記載の発明によれば、装置全体を移動可能とする装置移動機構を備えることから、被写体が移動できない物であっても、被写体に対して立設被写体用画像入力装置を移動させて位置決めすることが可能となる。
【００５８】
請求項４に記載の発明によれば、光学系が、ハーフミラーを有し、ヘッド部はハーフミラーを通過した光を受光する位置とハーフミラーで反射した光を受光する位置とに交互に配置される複数のラインセンサを備えることから、複数のＣＣＤラインセンサに対して走査画像を直線状に繋ぐことが可能となり、これにより高解像度の画像を取得することが可能となる。
【００５９】
請求項５に記載の発明によれば、ヘッド部と被写体との間に透光板を備え、透光板とヘッド部の移動機構とを共に鉛直方向に対して傾斜させる傾斜機構を備えることから、容易に被写体を透光板に密着した状態で撮像することが可能となる。また、被写体が平面状物である場合においても、容易に撮像することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１の概要図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１におけるヘッド部１０の構成を模式的に示す側断面図である。
【図３】図２におけるＣＣＤラインセンサ１１、１２、１３への光の進入の様子を示す斜視図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１を用いて画像の入力を行う入力動作を示すフローチャートである。
【図６】オートフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の第２実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１の概要図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係る立設被写体用画像入力装置１によりシート状の被写体の画像を入力する場合の概要図である。
【符号の説明】
１      立設被写体用画像入力装置
２      ガイドレール
３      ボールネジ
４      駆動モータ
５      螺合部
７      脚部
８      キャスター
１０      ヘッド部
１１      ＣＣＤラインセンサー
１２      ＣＣＤラインセンサー
１３      ＣＣＤラインセンサー
１４      光源
１５      ハーフミラー
１６      ヘッド筐体
１７      開口部
１８      光学部
２０      透光部
２１      可動台
２２      ベース台
２３      回転軸
２４      油圧シリンダー
２５      吊り下げ部材
３０      半導体撮像素子列
４０      移動機構
５１      第１プーリ
５２      第２プーリ
５３      同期ベルト
６０      筐体
６１      開口部
６２      ミラー
７０      ＣＰＵ
７１      設定手段
７２      ＣＣＤラインセンサー
７３      画像メモリ
７４      駆動系
【図１】
2004227278.tif 000003
【図２】
2004227278.tif 000004
【図３】
2004227278.tif 000005
【図４】
2004227278.tif 000006
【図５】
2004227278.tif 000007
【図６】
2004227278.tif 000008
【図７】
2004227278.tif 000009
【図８】
2004227278.tif 000010