(57)【要約】【課題】被写体が立設被写体を含む各種の被写体である場合ににおいても、これを読取可能とする画像入力装置を提供することを目的とする。【解決手段】画像入力装置１は、ヘッド部１０と、ヘッド部１０を案内する支持体２０と、支持体２０を固定する基台３とを備える。ヘッド部１０は、案内レール２２に沿って被写体を連続的に撮像しながら移動する。そして、ヘッド部１０の移動により連続的に取り込まれた画像は、画像伝送ケーブル６を介して画像取込コンピュータ２に電送される。画像取込コンピュータ２に電送された画像は、画像取込コンピュータ２において各種の画像処理を実行することにより、その補正が行われる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一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と、フォーカス機能を有し、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方向に前記被写体全体を撮像可能な距離だけ移動させる移動手段と、を備え、
前記ラインセンサーの走査面前方に配置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を特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の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に記載の画像入力装置において、
前記移動手段は、案内部材と、前記ヘッド部を前記案内部材に沿って移動させるための前記ヘッド部に付設された移動機構と、
から構成される画像入力装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像入力装置において、
前記ヘッド部は、鉛直方向に移動する画像入力装置。
【請求項５】
請求項３に記載の画像入力装置において、
前記案内部材は、曲線形状である画像入力装置。
【請求項６】
請求項４に記載の画像入力装置において、
前記案内部材は、円形状であって、
前記ヘッド部は、前記案内部材の内側領域を撮像する画像入力装置。
【請求項７】
請求項４に記載の画像入力装置において、
前記案内部材は、円形状であって、
前記ヘッド部は、前記案内部材の外側領域を撮像する画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、立体を含む各種の被写体を読み取り可能な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、被写体が上述したような立設被写体を含む各種の被写体である場合においても、これを読取可能とする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、一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と、フォーカス機能を有し、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方向に、前記被写体全体を撮像可能な距離だけ移動させる移動手段とを備え、前記ラインセンサーの走査面前方に配置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を特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の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に記載の画像入力装置において、前記移動手段は、案内部材と、前記ヘッド部を前記案内部材に沿って移動させるための前記ヘッド部に付設された移動機構とから構成される。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像入力装置において、前記ヘッド部は、鉛直方向に移動する。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の画像入力装置において、前記案内部材は、曲線形状である。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の画像入力装置において、前記案内部材は、円形状であって、前記ヘッド部は、前記案内部材の内側領域を撮像する。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の画像入力装置において、前記案内部材は、円形状であって、前記ヘッド部は、前記案内部材の外側領域を撮像する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１実施形態に係る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実施形態に係る画像入力装置１の概略図である。また、図２は、この発明の第１実施形態に係る画像入力装置１の要部を示す側面図であり、図３は、この発明の第１実施形態に係る画像入力装置１の要部を示す平面図である。
【００２０】
図１に示すように、画像入力装置１は、ヘッド部１０と、ヘッド部１０を案内する支持体２０と、支持体２０を固定する基台３とを備える。
【００２１】
支持体２０は、その両側面に平行となるように並設された直線状の一対の案内レール２２を備える。また、支持体２０は、案内レール２２の長手方向が鉛直方向を向くように基台３に立設される。ヘッド部１０は、後述するヘッド部１０の移動機構により、案内レール２２に沿って、被写体８０を連続的に撮像しながら、被写体８０全体を撮像可能な距離だけ移動する。
【００２２】
次に、ヘッド部１０の移動機構について説明する。図４は、この発明に係る画像入力装置１におけるヘッド部１０の縦断面図である。
【００２３】
ヘッド部１０は、光学系１１と、ＣＣＤラインセンサー１２と、制御基板１３と、駆動ローラー１４と、駆動モーター１５と、押さえベアリング１６とを備える。図１に示すように、このヘッド部１０は、電源ケーブル５を介して、電源４と接続されている。
【００２４】
図４に示すように、ヘッド部１０は、一対の押さえベアリング１６が案内レール２２を狭持することにより、案内レール２２上を摺動可能な状態で支持体２０と結合する。このため、ヘッド部１０は、案内レール２２に沿って安定した状態で移動することが可能となる。なお、ヘッド部１０における一対の押さえベアリング１６の幅を調節することにより、ヘッド部１０を支持体２０から取り外すことが可能である。これにより、ヘッド部１０を、他の実施形態に示すような異種の支持体２０と組み合わせることが可能となる。
【００２５】
駆動ローラー１４の周面と支持体２０の側面とは、互いに接触している。また、駆動ローラー１４の周面と支持体２０の側面とは、摩擦により互いに滑りを生じない材料となっている。そして、ヘッド部１０における駆動ローラー１４は、減速機１７を介して駆動モーター１５の回転が伝達されることにより回転する。このため、ヘッド部１０は、駆動ローラー１４が回転することにより、支持体２０の側面に沿って移動する。
【００２６】
なお、ヘッド部１０におけるＣＣＤラインセンサー１２は、一方向に列設された多数の半導体撮像素子を有するものである。また、ヘッド部１０の移動方向とは、半導体撮像素子の列設方向と直交する方向となっている。
【００２７】
被写体８０から光学系１１に取り込まれた光は、ＣＣＤラインセンサー１２に入射し、アナログ電気信号に変換される。さらに、このアナログ電気信号は、制御基板１３によりデジタル電気信号に変換され、画像伝送ケーブル６を介して画像取込コンピュータ２に電送される。
【００２８】
また、ヘッド部１０の移動により連続的に取り込まれた画像は、画像伝送ケーブル６を介して画像取込コンピュータ２に電送される。画像取込コンピュータ２に電送された画像は、画像取込コンピュータ２において各種の画像処理を実行することにより、その補正が行われる。ここで、各種の画像処理とは、色補正、ＵＳＭ補正、歪補正、倍率補正等の処理をいう。なお、これらの画像処理の一部、例えば、シェーディング補正等は、ヘッド部１０内の制御基板１３で処理するようにしてもよい。
【００２９】
このような画像の取込は、ヘッド部１０の移動とともに連続的に行われる。このため、被写体８０全体を撮像することが可能となる。
【００３０】
光学系１１は、複数のレンズから構成され、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、画像入力装置１と被写体８０との距離が一定でない場合であっても、オートフォーカス機構により被写体８０を適正に撮像することが可能となる。また、光学系１１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。
【００３１】
光学系１１の駆動系およびヘッド部１０の駆動モーター１５は、制御基板１３により制御される。ここで、光学系１１の駆動系および駆動モーター１５の制御は、例えば以下のように行われる。
【００３２】
まず、作業者が、画像取込コンピュータ２へ被写体８０の撮像範囲、倍率、解像度等の入力を行う。入力された各データは、画像取込コンピュータ２内で演算され、光学系１１の各レンズ位置およびヘッド部１０の移動範囲が決定される。この情報はデジタル信号として、図示しないケーブルを介して制御基板１３に伝送される。その後、このデジタル信号は、制御基板１３内でアナログ信号に変換され、光学系１１の駆動系および駆動モーター１５に伝達される。これにより、光学系１１の駆動系および駆動モーター１５の回転は制御される。
【００３３】
図５は、この発明の第１実施形態に係る画像入力装置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。
【００３４】
この画像入力装置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、光学系１１が上述の制御により適正に設定される。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、ヘッド部１０を駆動モーター１５の駆動によりガイドレール２に沿って移動させる。そして、図示しない光源により被写体８０を照射するとともに、被写体８０からの反射光を光学系１１を介してＣＣＤラインセンサー１２に取り込むことにより、被写体８０の画像データを得る。
【００３５】
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１２における各ＣＣＤの出力を調整する工程をいう。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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）。
【００３９】
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。
【００４０】
また、上記実施形態において、光学系１１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。
【００４１】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。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。
【００４２】
図７は、この発明の第２実施形態に係る画像入力装置１の概要図である。第２実施形態に係る画像入力装置１は、ヘッド部１０が水平方向に移動する点で上述した第１実施形態に係る立設被写体画像入力装置１と異なる。
【００４３】
この発明の第２実施形態に係る画像入力装置１においては、図７に示すように、案内レール２２は、その長手方向が水平方向となるように一対の基台３に固定される。さらに、ヘッド部１０は、ＣＣＤラインセンサー１２の列設方向が鉛直方向となり、ヘッド部１０の移動方向が水平方向となるように支持体２０と結合している。このため、第２実施形態に係る画像入力装置１によれば、被写体８０が横長のものであっても、被写体８０全体を撮像することが可能となる。
【００４４】
また、この発明の第２実施形態に係る画像入力装置１における支持体２０は、基台３に対して固定位置を変更することができる。このため、被写体８０の高さ位置が変更された場合にも、被写体８０を撮像することが可能となる。
【００４５】
さらに、この発明の第２実施形態に係る画像入力装置１においては、案内レール２２の長手方向に沿った回転軸周りに支持体２０を回転させることにより、ヘッド部１０の撮像方向を変更することができる。図８は、この発明の第２実施形態に係る画像入力装置１における支持体２０を、支持体２０の長手方向に沿った回転軸周りに、ヘッド部１０とともに９０度回転させた状態を示す概要図である。このようにして、ヘッド部１０を下方に向けることにより、被写体８０の上面を撮像することが可能となる。なお、ヘッド部１０を上方に向けることにより、被写体８０の底面を撮像するようにしてもよい。
【００４６】
図９は、この発明の第３実施形態に係る画像入力装置１の概要図である。第３実施形態に係る画像入力装置１は、案内レール２２が曲線形状を有する点で上述した第１実施形態に係る画像入力装置１と異なる。
【００４７】
この発明に係る第３実施形態に係る画像入力装置１は、案内レール２２が楕円の一部分の形状を有する。このため、ヘッド部１０を移動させながら、ヘッド部１０の向き（被写体８０の撮像方向）を変更することができる。これにより、ヘッド部１０の移動範囲が被写体８０の大きさに対応不可能な場合であっても、被写体８０全体を撮像することが可能となる。このとき、前述したように、光学系１１がオートフォーカス機構を備えることから、図９に示すように、画像入力装置１におけるヘッド部１０と被写体８０との距離が一定でない場合であっても、被写体８０を適正に撮像することが可能となる。
【００４８】
図１０は、この発明の第４実施形態に係る画像入力装置１の概要図である。第４実施形態に係る画像入力装置１は、支持体２０の一側面が円形である点で上述した第１実施形態に係る画像入力装置１と異なる。
【００４９】
この発明に係る第４実施形態に係る画像入力装置１は、円形の中空部を有する支持体２０の中空部形状に沿った円形の案内レール２２を備える。そして、ヘッド部１０が、支持体２０の内側に位置する被写体８０を撮像する方向を向き、案内レール２２に沿って被写体８０の周囲を回動する構造を有する。これにより、被写体８０をあらゆる側面から撮像することができ、被写体８０の展開画像を撮像することが可能となる。
【００５０】
図１１は、この発明の第５実施形態に係る画像入力装置１の概要図である。第５実施形態に係る画像入力装置１は、ヘッド部１０が円形の支持体２０の外側を撮像する点で述した第４実施形態に係る画像入力装置１と異なる。
【００５１】
この実施形態に係る画像入力装置１は、円形の外周面を有する支持体２０の外周面に沿った円形の案内レール２２を備える。そして、ヘッド部１０が、支持体２０の外側を撮像する方向を向き、案内レール２２に沿って回動する構造を有する。これにより、画像入力装置１の周囲をあらゆる方向から撮像することができ、画像入力装置１の周囲のパノラマ画像を撮像することが可能となる。
【００５２】
上記実施形態では、ヘッド部１０は画像伝送ケーブル６を介して画像読取コンピュータ２に接続され、また、駆動モータ１５は、電源ケーブル５を介して電源４に接続されているが、例えば、ヘッド部１０から画像読取コンピュータ２への送信をワイヤレス送信とし、ヘッド部１０内に駆動モータ１５等を起動するバッテリーを備えるようにしてもよい。この場合、ヘッド部１０には、コード類が取り付けられないため、ヘッド部１０が案内レール２２に沿って自走する際の制限を少なくすることができる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、前記ラインセンサーの走査面前方に配置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から、画像入力装置と被写体との距離が一定でない場合においても、立設被写体を含む各種の被写体全体を適正に撮像することが可能となる。
【００５４】
請求項２に記載の発明によれば、光学系は、ズームレンズを備えることから、被写体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。
【００５５】
請求項３に記載の発明によれば、ヘッド部の移動手段は、案内部材と、ヘッド部を前記案内部材に沿って移動させるためのヘッド部に付設された移動機構とから構成されることから、ヘッド部を、種々の形状の案内レールに沿って移動させる場合でも、移動機構を同一にでき、ヘッド部を案内部材から取り外すことにより、ヘッド部を異種の案内部材と組み合わせることが可能となる。
【００５６】
請求項４に記載の発明によれば、前記ヘッド部は、鉛直方向に移動することから、立設被写体を適正に撮像することが可能となる。
【００５７】
請求項５に記載の発明によれば、案内部材は、曲線形状の側面を有し、ヘッド部は、案内部材の曲線形状の側面に沿って移動することから、ヘッド部を移動させながら、撮像方向を変更することができる。これにより、ヘッド部の移動範囲が被写体の大きさに対応不可能な場合であっても、被写体全体を撮像することが可能となる。
【００５８】
請求項６に記載の発明によれば、案内部材は、円形の側面を有し、ヘッド部は、案内部材の円形の側面に沿って移動し、案内部材の内側領域を撮像することから、被写体をあらゆる側面から撮像することができ、被写体の展開画像を撮像することが可能となる。
【００５９】
請求項７に記載の発明によれば、案内部材は、円形の側面を有し、ヘッド部は、案内部材の円形の側面に沿って移動し、案内部材の外側領域を撮像することから、画像入力装置の周囲をあらゆる方向から撮像することができ、画像入力装置の周囲のパノラマ画像を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実施形態に係る画像入力装置１の概略図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る画像入力装置１の要部を示す側面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る画像入力装置１の要部を示す平面図である。
【図４】この発明に係る画像入力装置１におけるヘッド部１０の縦断面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る画像入力装置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】この発明の第１実施形態に係る画像入力装置１の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実施形態に係る画像入力装置１における支持体２０を、支持体２０の長手方向に沿った回転軸周りに、ヘッド部１０とともに９０度回転させた状態を示す概要図である。
【図９】この発明の第３実施形態に係る画像入力装置１の概要図である。
【図１０】この発明の第４実施形態に係る画像入力装置１の概要図である。
【図１１】この発明の第５実施形態に係る画像入力装置１の概要図である。
【符号の説明】
１      画像入力装置
２      画像取込コンピュータ
３      基台
４      電源
５      電源ケーブル
６      画像伝送ケーブル
１０      ヘッド部
１１      光学系
１２      ＣＣＤラインセンサー
１３      制御基板
１４      駆動ローラー
１５      駆動モーター
１６      押さえベアリング
１７      減速機
２０      支持体
２２      案内レール
８０      被写体
【図１】
2004234303.tif 000003
【図２】
2004234303.tif 000004
【図３】
2004234303.tif 000005
【図４】
2004234303.tif 000006
【図５】
2004234303.tif 000007
【図６】
2004234303.tif 000008
【図７】
2004234303.tif 000009
【図８】
2004234303.tif 000010
【図９】
2004234303.tif 000011
【図１０】
2004234303.tif 000012
【図１１】
2004234303.tif 000013