(57)【要約】【課題】簡単な構造でありながら、基台からの高さを一定にして撮像手段の平行移動が可能で、且つ、高さの設定を変更することができる画像入力装置を提供する。【解決手段】角度規制手段６を係合部材６ｃと係合部材６ｃが係合する溝部６ｂとで構成し、係合部材６ｃをアーム３ａの一端側の端部に設け、溝部６ｂを有する板状部材６ａをアーム４ｂの一端側に設ける。第１の平行リンク機構３のアーム３ａ、３ｂの回動に連動して第２の平行リンク機構４のアーム４ａ、４ｂが回動するときに、撮像手段２が取付部１ａ、１ｂからの高さを一定に保ったまま平行移動するように溝部６ｂの形状を決める。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と撮像手段を有する画像入力装置であって、
複数のアームによって第１の平行リンク機構及び第２の平行リンク機構が構成され、前記第１の平行リンク機構のアームの一端側と前記第２の平行リンク機構のアームの一端側がアーム連結部材によって連結され、前記第１の平行リンク機構のアームの他端側が前記基台の取付部に取り付けられ、前記第２の平行リンク機構のアームの他端側には前記撮像手段が取り付けられ、係合部材と前記係合部材が係合する溝部とで構成された角度規制手段が前記第１の平行リンク機構と前記第２の平行リンク機構とに関連付けて設けられ、
前記第１の平行リンク機構のアームを回動すると、前記撮像手段が前記取付部からの高さを一定に保ったまま平行移動するように前記溝部の形状が決められていることを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
前記アームの回動角度を検出するアーム角度検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項３】
前記アームの回動角度を検出するアーム角度検出手段と、前記アーム角度検出手段の検出値に基づいて前記撮像手段の位置を算出する撮影位置算出手段と、分割撮影された複数の画像の貼り合わせを前記撮影位置算出手段からの情報に基づいて行う画像処理手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項４】
前記アームの回動角度を検出するアーム角度検出手段と、前記アーム角度検出手段の検出値に基づいて前記撮像手段の位置を算出する撮影位置算出手段と、位置を変えて撮影した複数の画像から被写体の形状を算出する被写体形状算出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項５】
前記基台を前記撮像手段の撮影領域外に配置し、前記基台に重しを載せることで前記撮影手段が倒れないようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像入力装置。
【請求項６】
前記第１の平行リンク機構及び前記第２の平行リンク機構のいずれかのアーム回動軸の近傍に前記アームの回動を固定するためのアーム固定手段を取り付けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像入力装置。
【請求項７】
前記アーム固定手段は、摩擦板と、摩擦部材と、前記摩擦部材を前記摩擦板へ付勢する弾性体と、前記弾性体の付勢に抗して前記摩擦部材を前記摩擦板から離間させる解除部材と、を備えていることを特徴する請求項６記載の画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像手段を有する画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ会議システムでは、原稿などを撮影するカメラと原稿を置く台座などで構成された撮影装置が使用されている。この例としては、特開平６−１４２２６号公報の書画撮影装置、実公平８−４７７９号公報の撮像装置、特開２００１−２２３８５５公報の画像入力装置及び画像入出力システムなどがある。特開平６−１４２２６号公報の書画撮影装置及び実公平８−４７７９号公報の撮像装置では、レバーで構成されるリンク機構によって撮影カメラを書画台上の水平面内で平行移動させることができる。特開２００１−２２３８５５公報の画像入力装置及び画像入出力システムでは、レンズ駆動機構によって撮影レンズをＸ方向及びＹ方向に移動させることができる。
【特許文献１】特開平６−１４２２６号公報
【特許文献２】実公平８−４７７９号公報
【特許文献３】特開２００１−２２３８５５公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−１４２２６号公報の書画撮影装置や特開２００１−２２３８５５公報の画像入力装置及び画像入出力システムでは、撮影カメラの高さを変更できる構成とはなっていないので、例えば、撮影範囲を変えるために高さを変更したい場合があっても、これに対応することはできなかった。たとえ、高さを変更するための構造にしたとしても、装置が複雑になりコストアップを招くという問題が生じてしまう。特に、特開２００１−２２３８５５公報の画像入力装置及び画像入出力システムによって広範囲の撮影をしようとすると、撮影レンズの径を大きくする必要があり、これに伴って撮像部が大型化するという問題も生じる。これに対して、実公平８−４７７９号公報の撮像装置では、高さを変えることはできるが、高さを一定に保ちながら平行移動させることはできなかった。
そこで、本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、簡単な構造でありながら、基台からの高さを一定にして撮像手段の平行移動が可能で、且つ、高さの設定を変更することができる画像入力装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決するために、請求項１記載の発明では、基台と撮像手段を有する画像入力装置であって、複数のアームによって第１の平行リンク機構及び第２の平行リンク機構が構成され、前記第１の平行リンク機構のアームの一端側と前記第２の平行リンク機構のアームの一端側がアーム連結部材によって連結され、前記第１の平行リンク機構のアームの他端側が前記基台の取付部に取り付けられ、前記第２の平行リンク機構のアームの他端側には前記撮像手段が取り付けられ、係合部材と前記係合部材が係合する溝部とで構成された角度規制手段が前記第１の平行リンク機構と前記第２の平行リンク機構とに関連付けて設けられ、前記第１の平行リンク機構のアームを回動すると、前記撮像手段が前記取付部からの高さを一定に保ったまま平行移動するように前記溝部の形状が決められている画像入力装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記アームの回動角度を検出するアーム角度検出手段を備えた画像入力装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記アームの回動角度を検出するアーム角度検出手段と、前記アーム角度検出手段の検出値に基づいて前記撮像手段の位置を算出する撮影位置算出手段と、分割撮影された複数の画像の貼り合わせを前記撮影位置算出手段からの情報に基づいて行う画像処理手段とを備えた画像入力装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記アームの回動角度を検出するアーム角度検出手段と、前記アーム角度検出手段の検出値に基づいて前記撮像手段の位置を算出する撮影位置算出手段と、位置を変えて撮影した複数の画像から被写体の形状を算出する被写体形状算出手段とを備えた画像入力装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記基台を前記撮像手段の撮影領域外に配置し、前記基台に重しを載せることで前記撮影手段が倒れないようにした画像入力装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記第１の平行リンク機構及び前記第２の平行リンク機構のいずれかのアーム回動軸の近傍に前記アームの回動を固定するためのアーム固定手段を取り付けた画像入力装置を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明では、前記アーム固定手段は摩擦板と摩擦部材と前記摩擦部材を前記摩擦板へ付勢する弾性体と前記弾性体の付勢に抗して前記摩擦部材を前記摩擦板から離間させる解除部材とで構成した画像入力装置を主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例である画像入力装置１００の側面図である。同図に示すように、画像入力装置１００は原稿等を載せるための基台１と、動画及び静止画の撮影が可能な撮像手段（カメラ）２と、撮像手段２を移動可能に支持する第１の平行リンク機構３及び第２の平行リンク機構４と、第１の平行リンク機構３の一端側と第２の平行リンク機構４の一端側とを連結するアーム連結部材５と、第１の平行リンク機構３に対する第２の平行リンク機構４の角度を規制する角度規制手段６とを有している。
基台１は略平面状の矩形の板である。図１に示すように、基台１の隅には所定距離離間配置された２つの取付部１ａ、１ｂが設けられ、各取付部１ａ、１ｂには夫々２本のアーム３ａ、３ｂの他端側が取り付けられ、回動自在となっている。アーム３ａ、３ｂの一端側は十字形状のアーム連結部材５に取り付けられている。このように、アーム３ａ、３ｂが取付部１ａ、１ｂ及びアーム連結部材５に回動自在に取り付けられることにより、第１の平行リンク機構３が構成される。また、アーム３ａの先端はアーム連結部材５の連結部分からさらに所定長さ突出しており、後で説明する角度規制手段６を構成できるようになっている。
さらに、アーム連結部材５にはアーム４ａ、４ｂの一端側がそれぞれ連結され、各アーム４ａ、４ｂの他端側には撮像手段２が取り付けられている。これにより、第２の平行リンク機構４が構成されている。そして、図１及び図２に示すように、アーム３ａ、３ｂの回動に応じてアーム４ａ、４ｂを所定角度回動させるための角度規制手段６が第１の平行リンク機構３と第２の平行リンク機構４とに関連付けて設けられる。
角度規制手段６は曲線形状の溝部（長穴）６ｂが形成された板状部材６ａと溝部６ｂに摺動自在に係合する係合部材６ｃとで構成されている。板状部材６ａはアーム３ａの一端側端部の近傍であって、アーム４ｂの一端側に取付け固定されている。係合部材６ｃは凸状となされ、アーム３ａの一端側端部に設けられている。
溝部６ｂの形状は所定の曲線形状となされており、アーム３ａ、３ｂの回動によって、アーム４ａ、４ｂを所定角度回動させ、撮像手段２が取付部１ａ、１ｂからの高さを一定に保ったまま平行移動するように設定されている。なお、撮像手段２の高さを変更する場合は、異なる板状部材に変更することで対応している。その板状部材では、撮像手段２が所望の高さになるように、溝部の位置や形状が決められている。
【０００６】
続いて、画像入力装置１００の回路構成について説明する。図３は画像入力装置１００の回路構成を示すブロック図である。画像入力装置１００はＣＰＵ（中央演算処理装置）２１を有し、データバス２０を通じて撮像手段２、アーム角度検出手段２２、撮影位置算出手段２３、画像処理手段２４、被写体形状算出手段２５、画像記憶手段２６、記憶手段２７を制御している。
撮像手段２で撮影された静止画像は複数の静止画像データの記憶が可能な画像記憶手段２６へ送られ、必要に応じて画像処理される。アーム角度検出手段２２としてはこの例では、ポテンショメータ（図示せず）を用いており、アームの回動軸に取り付けられている。これにより、アームの回動角が検出される。検出されたデータは撮影位置算出手段２３に送られ、撮像手段２による撮影位置の算出に使用される。また、アームの角度は記憶手段２７に記憶しておくことが可能である。なお、アーム角度検出手段２２の代わりにアームを駆動するためのアーム駆動手段を取り付ければ、アームの角度検出手段を兼ねたアクチュエータとして使用することができる。さらに、力覚検出手段を設けて、アームが人や物に当たったときには駆動を中止させたり、警告を発するなどの機能を付与してもよい。
画像処理手段２４では、分割撮影された複数の画像が撮影位置の情報に基づいて貼り合わされ、複数の分割画像から高解像度の画像を得るための処理が実行される。ここでは、撮影位置算出手段２３と画像記憶手段２６から撮影位置と各撮影位置に対応する画像を受け取り、画像処理手段２４内に格納されているプログラムによって貼り合わせ作業を実行する。
被写体形状算出手段２５では、被写体の立体形状の算出と画像の歪みの補正を行うための処理が実行される。ここでは、いわゆるステレオ法を用いており、図４のように、位置をずらして撮影した複数の静止画像と各画像の撮影位置情報を画像記憶手段２６と撮影位置算出手段２３から受け取り、これに基づいて立体形状を得ている。例えば、図５のように、開いた本を撮影し、ページの曲がり具合を算出し、これをもとにページの曲がりによる画像の歪みを補正することができる。
【０００７】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図６は第２の実施例である画像入力装置２００の斜視図である。画像入力装置２００は第１の実施例で説明した画像入力装置１００の基台を撮像手段２の撮影領域外に配置し、基台に重しを載せることで平行リンク機構や撮像手段２を支えるようにしたものである。基台１１だけで撮像手段２などを支えることはないので、基台１１は軽量な薄い板状となされている。また、基台１１の広さは、例えば、図７のように、コンピュータのディスプレイ１２を載せることができる程度に設定されている。このようにすることで、撮像手段２は安定して保持される。
特に、撮像手段２が電子カメラやビデオカメラの場合、撮影画像の処理の多くをパーソナルコンピュータ（パソコン）で行うので、ディスプレイやパソコンを重しとして使用できるようにすることは作業スペースを効率よく使用するという点において非常に有効である。
【０００８】
図８は本発明の第３の実施例の概要を示す図である。この例では、第１の実施例で説明した第１の平行リンク機構３のアーム３ａと第２の平行リンク機構４のアーム４ａを同一の取付軸３１で連結し、この連結部分を固定することによって取付軸３１を中心としたアームの回動を固定するものである。なお、図８では、角度規制手段の図示は省略しているが、第１の実施例と同様に角度規制手段を設けることは可能である。もちろん、この場合の溝部の形状は係合部材と溝部の位置関係などに対応する必要がある。
取付軸３１周辺の断面図を図９に示す。同図に示すように、取付軸３１は円筒体となされ、そこには取付軸３１を中心としたアームの回動を固定するためのアーム固定手段３２が配される。アーム固定手段３２はこの例では、ボルト３２ａとナット３２ｂを指す。取付軸３１に挿通されたボルト３２ａをナット３２ｂによって締付け固定すれば、アーム３ａ、４ａの回動が固定される。
図１０は本発明の第４の実施例の要部を示す図である。この例では、第３の実施例で説明したアーム固定手段をクラッチ機構で構成したものである。図の例はアーム３ａとアーム４ａを連結する場合におけるアーム固定手段４０の構成を示している。図に示すように、アーム固定手段４０は摩擦板４１と、摩擦部材４２と、弾性体４３と、レバー４４とで構成されている。
摩擦板４１は円盤状となされ、アーム３ａの回動中心部分に取付け固定されている。摩擦部材４２は摩擦面を有する断面扇形状の部材であり、摩擦面の反対側の面にはレバー４４の先端が掛止するための掛止溝４２ａが形成されている。そして、摩擦部材４２はアーム４ａの摩擦板４１と対向する部分に穿設された取付孔４５にスライド自在に嵌め込まれる。
弾性体４３は摩擦部材４２を摩擦板４１に付勢するための板バネであり、レバー４４を回動自在に保持するための保持部４３ａを有している。弾性体４３はアーム４ａの所定位置に取付け固定される。レバー４４は摩擦板４１と摩擦部材４２の間の摩擦を解除する解除部材であり、その先端には掛止溝４２ａに掛止するための掛止部４４ａと保持部４３ａに嵌め込まれる回動軸４４ｂが設けられている。このように構成されたアーム固定手段４０の各部材は、ボルト４６によるアームの連結と共に、図１１のように組み立てられる。
【０００９】
図１１において、レバー４４を矢印の方向に押せば、レバー４４は回動軸４４ｂを中心に回動し、取付孔４５内の摩擦部材４２を弾性体４３の付勢力に抗して摩擦板４１から離間させる。このとき、アーム３ａ、４ａ間に働く摩擦力が解除されるので、アーム３ａ、４ａを自由に回動させることができる。レバー４４を離せば、摩擦部材４２は弾性体４３によって再び摩擦板４１に付勢され、アーム３ａ、４ａ間に摩擦力が発生し、回動が固定される。
このように構成された第１の実施形態に係る画像入力装置１００では、角度規制手段６が溝部６ｂが形成された板状部材６ａと係合部材６ｃだけで構成されているので、簡単な構造でありながら、基台１、１１からの高さを一定にしたまま撮像手段２を平行移動させることができる。また、板状部材６ａを構造の違うものに変えれば、高さ設定を変更することができる。
また、アームの回動角度を検出するアーム角度検出手段２２を備えているので、撮像手段２をずらした後でも、アーム角度検出手段２２の角度検出によって、再び撮像手段２を同じ位置にセットすることができる。また、撮影位置が異なる複数の画像を高さ一定で撮影し、それらの画像を撮像位置算出手段と画像処理手段によって貼り合わせることができるので、分割撮影した低解像の画像から高解像の画像を作ることができる。また、高さ一定で撮影した複数の画像を撮像位置算出手段と被写体形状算出手段によって処理し、被写体の立体形状を算出することができるので、これをもとに画像の歪みを補正することができる。
また、第２の実施例では、基台１１にディスプレイ１２などを重しとして載せることができるので、基台１１を軽くして、装置全体を軽量化することができる。また、第３の実施例では、アーム回動軸の近傍にアーム固定手段３２を設けているので、１つのアーム固定手段３２を締め付けるだけでアーム全体の回動を固定することができる。また、第４の実施例では、クラッチ機構を利用してアーム固定手段４０を構成しており、レバー４４の操作だけでアームの回動固定の解除を行うことができ、簡単にアームの角度調整を行うことができる。
なお、第１の実施例においては、係合部材６ｃを第１の平行リンク機構３に設け、溝部６ｂを有する板状部材６ａを第２の平行リンク機構４に取り付けた場合を説明したが、これに限定されることはなく、係合部材６ｃを第２の平行リンク機構４に設け、板状部材６ａを第１の平行リンク機構３に取り付けても、上述したような角度規制効果を得るようにしてもよい。
【００１０】
また、第２の実施例では、基台１１にコンピュータのディスプレイ１２を載せる例を説明したが、重しとしてはディスプレイ１２に限定されることはなく、基台１１の大きさは想定する重しに応じて設定すればよい。また、重しとしては、ディスプレイではなく、他のものを使用しても構わない。
また、第３の実施例では、第１の平行リンク機構３のアーム３ａと第２の平行リンク機構４のアーム４ａを同一の取付軸３１で連結し、この部分にアーム固定手段３２を取り付けた場合を説明したが、第１の平行リンク機構３と第２の平行リンク機構４は連動する関係にあるので、アーム固定手段の取り付け場所はアームの回動軸であればどの回動軸であってもよい。
また、第４の実施例では、弾性体４３によって付勢力を得ていたが、弾性体に限定されることはなく、例えば、電磁石を利用して通電時に摩擦部材同士が反発するようにしてもよい。また、アーム角度検出手段としてポテンショメータを使用したが、これに限定されることなく、他のセンサーを用いてもよい。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、角度規制手段が溝部が形成された板状部材と係合部材だけで構成されているので、簡単な構造でありながら、基台からの高さを一定にしたまま撮像手段を平行移動させることができる。また、板状部材を変えれば、高さ設定を変更することができる。
請求項２によれば、アーム角度検出手段を備えているので、撮像手段をずらした後でも、アーム角度検出手段の角度検出によって、再び撮像手段を同じ位置にセットすることができる。
請求項３によれば、撮影位置が異なる複数の画像を高さ一定で撮影し、それらの画像を撮像位置算出手段と画像処理手段によって貼り合わせることができるので、分割撮影した低解像の画像から高解像の画像を作ることができる。
請求項４によれば、高さ一定で撮影した複数の画像を撮像位置算出手段と被写体形状算出手段によって処理し、被写体の立体形状を算出することができるので、これをもとに画像の歪みを補正することができる。
請求項５によれば、基台にディスプレイなどを重しとして載せることができるので、基台を軽くして、装置全体を軽量化することができる。
請求項６によれば、アーム回動軸の近傍にアーム固定手段を設けているので、１つのアーム固定手段を締め付けるだけでアーム全体の回動を固定することができる。
請求項７によれば、クラッチ機構を利用してアーム固定手段を構成しており、解除部材の操作だけでアームの回動固定の解除を行うことができ、簡単にアームの角度調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像入力装置１００の側面図である。
【図２】角度規制手段６の拡大図である。
【図３】画像入力装置１００の回路構成図である。
【図４】撮影位置によって結像位置が異なる例を示した図である。
【図５】画像歪み補正の実施前と実施後を示す図である。
【図６】画像入力装置２００の斜視図である。
【図７】基台１１にディスプレイ１２を重しとして載せた状態を示す図である。
【図８】取付軸でアームを連結した場合を示す図である。
【図９】取付軸３１周辺の断面図である
【図１０】アーム固定手段４０の分解斜視図である。
【図１１】組立後のアーム固定手段４０の斜視図である。
【符号の説明】
１、　１１　基台、１ａ、１ｂ　取付部、２　撮像手段、３　第１の平行リンク機構、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ　アーム、４　第２の平行リンク機構、５　アーム連結部材、６　角度規制手段、６ａ　板状部材、６ｂ　溝部、６ｃ　係合部材、１２　ディスプレイ、２０　データバス、２１　ＣＰＵ、２２　アーム角度検出手段、２３　撮影位置算出手段、２４　画像処理手段、２５　被写体形状算出手段、２６　画像記憶手段、２７　記憶手段、３１　取付軸、３２、４０　アーム固定手段、３２ａ、４６　ボルト、３２ｂ　ナット、４１　摩擦板、４２　摩擦部材、４２ａ　掛止溝、４３　弾性体、４３ａ　保持部、４４　レバー、４４ａ　掛止部、４４ｂ　回動軸、４５　取付孔
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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