(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
文書取込み装置によるターゲット物体平面のフレーミングを支援するためのフレーミング支援装置であって、
第１の可視光パターン（１４）を前記物体平面上に生成する第１のパターン生成器（１０）と、
第２の可視光パターン（２４）を前記物体平面上に生成する第２のパターン生成器（２０）
を備え、
前記第１と第２の可視光パターン（１４、２４）の前記物体平面上における位置関係が、前記物体平面に対する前記文書取込み装置の距離及び向きに応じて変化し、前記文書取込み装置が前記物体平面に対して予め決められた距離及び向きに配置されたときに、前記第１と第２の可視光パターン（１４、２４）が前記物体平面上において互いに所定の位置関係で少なくとも部分的に重なり合うように位置合わせされ、かつ、そのときの前記文書取込み装置の配置が前記フレーミングに適した配置とされる、フレーミング支援装置。
【請求項２】
前記第１と第２の光パターンが、前記ターゲット物体平面に集束し整列することを特徴とする請求項１に記載のフレーミング支援装置。
【請求項３】
前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）の形状が同一であり、前記文書取込み装置が前記予め決められた距離及び向きに配置されたときに、前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が、前記ターゲット物体平面上でぴったりと重ね合わされることを特徴とする請求項１に記載のフレーミング支援装置。
【請求項４】
前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が、前記ターゲット物体平面上で相補的であることを特徴とする請求項１に記載のフレーミング支援装置。
【請求項５】
前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が、前記ターゲット物体平面上で少なくとも部分的に相補的であることを特徴とする請求項１に記載のフレーミング支援装置。
【請求項６】
前記文書取込み装置の距離と向きを調整することによって、前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）を、前記ターゲット物体平面上において前記所定の位置関係で位置合わせすることができることを特徴とする請求項１に記載のフレーミング支援装置。
【請求項７】
前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）の少なくとも一方が文書取込み装置（１）の視野を画定することを特徴とする請求項１に記載のフレーミング支援装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのパターン（１４、２４）が視野境界フレームを明示的に決定することを特徴とする請求項７に記載のフレーミング支援装置。
【請求項９】
前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）の少なくとも一方が前記文書取込み装置（１）の視野内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフレーミング支援装置。
【請求項１０】
前記第１のパターン生成器が、
第１の光源（１１）と、
前記第１の可視光パターン（１４）を干渉パターンとして前記ターゲット物体平面上に投影するための第１のパターン生成要素（１３）
を備え、
前記第２のパターン生成器が、
第２の光源と、
前記第２の可視光パターン（２４）を干渉パターンとして前記ターゲット物体平面上に投影するための第２のパターン生成要素
を備えることからなる、請求項１乃至９のいずれかに記載のフレーミング支援装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２のパターン生成要素が回折光学部品であることを特徴とする請求項１０に記載のフレーミング支援装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２のパターン生成要素が少なくとも１つの平面において５０°よりも大きい扇角を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載のフレーミング支援装置。
【請求項１３】
文書取込み装置に使用されるフレーミング支援装置であって、
画像平面（４ａ）に配置されたイメージ・センサ（４）と、
前記イメージ・センサ（４）に横方向にずれて配置され、前記イメージ・センサの画像平面（４ａ）から離間されたターゲット物体平面（６ａ、７ａ、８ａ）上に可視光放射のパターンを生成するパターン生成装置（１０）と、
前記イメージ・センサ（４）を、前記パターン生成装置（１０）に対して前記横方向のうちの互いに遠ざかる方向または近づく方向のいずれかの方向に所定の量だけ、前記画像平面上を移動させる調整手段であって、前記画像平面（４ａ）から前記ターゲット物体平面（６ａ、７ａ、８ａ）までの距離に応じて、前記イメージ・センサ（４）を移動させる方向及び前記所定の量を決定し、これによって、前記イメージ・センサ（４）と前記パターン生成装置（１０）との間の視差を補正するための調整手段（９）
を備えるフレーミング支援装置。
【請求項１４】
前記画像平面（４ａ）と前記ターゲット物体平面（６ａ、７ａ、８ａ）の間の距離を決定するための距離計（３０）を設け、前記調整手段（９）が前記距離計（３０）によって決定された距離に応答することを特徴とする請求項１３に記載のフレーミング支援装置。
【請求項１５】
ターゲット物体平面上に置かれた文書（２）に対して文書取込み装置（１）を位置決めする方法であって、
第１の可視光パターン（１４）を生成するステップと、
第２の可視光パターン（２４）を生成するステップと、
前記ターゲット物体平面に対する前記文書取込み装置の距離及び向きを変えることによって、前記物体平面上における前記第１の可視光パターン（１４）と前記第２の可視光パターン（２４）が互いに所定の位置関係で少なくとも部分的に重なり合った状態で位置合わせされるように調整するステップ
を含み、
前記所定の位置関係で位置合わせされているときの前記ターゲット物体平面に対する前記文書取込み装置の配置が、前記文書のフレーミングに適した配置とされる、方法。
【請求項１６】
前記文書取込み装置（１）が、前記ターゲット物体平面に対して予め定められた距離と向きにあるときに、前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が前記ターゲット物体平面上で前記所定の位置関係で位置合わせされることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
文書取込み装置（１）を文書（２）に対して位置決めする方法であって、前記文書取込み装置が画像平面（４ａ）内に配置されたイメージ・センサ（４）を含むものにおいて、
前記画像平面（４ａ）からある距離だけ離間された物体平面（６ａ）上に投影される可視光パターンを、前記イメージ・センサ（４）に対して横方向にずらされたパターン生成装置（１０）から生成し、
前記イメージ・センサ（４）と前記パターン生成装置（１０）の少なくとも一方を前記横方向のうちの互いに遠ざかる方向または近づく方向のいずれかの方向に所定の量だけ相対的に移動させ、前記画像平面（４ａ）と前記物体平面（６ａ、７ａ、８ａ）の間の距離に応じて、前記相対的に移動させる方向及び前記所定の量を決定し、これによって、前記イメージ・センサ（４）と前記パターン生成装置（１０）との間の視差を補正することからなる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ディジタル・カメラなどの手持ち式文書取込み装置のフレーミング支援に関し、より詳細には、投影可視光放射を使用したフレーミング支援に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル・カメラなどの文書取込み装置はビューファインダを備えているが、このようなファインダは取り込む画像をフレーミングするときに目に当てていなければならない。その代わりに、カメラ本体に対して斜めにすることができるＬＣＤディスプレイなどの画像表示パネルが提供される。しかしながら、そのような従来のビューファインダを文書取込みに使用するのはきわめて難しく時間がかかる。通常の文書取込み作業では、ユーザが座ったままで机上にある文書を取り込むことが望ましい。高品位のレンズ式ビューファインダを使用した場合でも、ユーザは文書を適切にフレーミングできないないことがあり、またこの装置で文書を垂直方向から見込むことができず、それにより取込み画像に著しい遠近スキューが生じることがある。さらに、ＬＣＤ表示パネルをカメラが対象を見込む方向に対して傾けることができる場合でも、ユーザがＬＣＤ表示パネル上の画像を見てカメラを適切に移動させ位置決めすることはきわめて直感的でない。したがって、手持ち式文書取込み装置用の優れたフレーミング支援を提供することが望ましい。
【０００３】
ディジタル・カメラなどの手持ち式装置を文書取込みに使用するときは、次のような装置と文書の間の３つの関連した位置合わせ要素を検討しなければならない。
・望ましくないトリミングを回避し（またはその逆に、文書の望ましくない部分を正確にトリミングできるようにし）、また取り込まれた文書画像の解像度を最大にするために、文書を装置の視野の中に正確に配置することが望ましい。
・正確にフォーカシングを行うために、文書と装置を予め定められた距離だけ離間させることが望ましい。
・遠近スキューなどの望ましくない画像効果を最小にするために、文書の物体面と装置の画像面の向きの差を最小にすることが望ましい。
【０００４】
本発明の第１の態様において、少なくとも好ましい実施形態の意図は、高速で正確な文書取込みを支援するフレーミング支援を実現することである。本発明の少なくとも好ましい実施形態のもう１つの意図は、前述の位置合わせのための３つの要素のうちの１つまたは複数に対処し、好ましくはそれらの３つの要素すべてに同時に対処するフレーミング支援を提供することである。本発明の少なくとも好ましい実施形態のもう１つの意図は、構造と製造が簡単かつ好都合であり、使用が簡単かつ便利なフレーミング支援を提供することである。
【０００５】
本発明の第２の態様において、比較的明るい周囲光条件でも投影パターンが見えるように可視光出力を最大にすることが望ましい一方では取込み装置の電力消費を最小にすることが望ましい、という問題が生じる。本発明の第２の態様において、少なくとも好ましい実施形態の意図は、投影パターンの光を最大限に使用するパターン生成装置を提供することである。
【０００６】
本発明の第３の態様において、各種の距離で動作するフレーミング支援装置を提供することが望ましいという、もう１つの問題が生じる。たとえば、固定された画素解像度を有する取込み装置を使用し、装置を文書から色々な距離で動作させることによって、文書の比較的小さい部分を高解像度で取り込んだり文書全体を低い解像度で取り込むことができる。本発明の第３の態様において、少なくとも好ましい実施形態の意図は、文書から色々な距離で操作可能なフレーミング支援を提供することである。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、第１の可視光パターンを生成する第１のパターン生成器と、第２の可視光パターンを生成する第２のパターン生成器を含み、第１と第２の可視光パターンがターゲット物体平面上で位置合わせされている、文書取込み装置に使用されるフレーミング支援装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、第１と第２の光パターンが、ターゲット物体平面上で集束し整列する。好ましくは、第１のパターンと第２のパターンが、ターゲット物体平面上に完全に重ね合わさる。あるいは、第１のパターンと第２のパターンが、ターゲット物体平面上で相補的である。好ましくは、第１のパターンと第２のパターンは、ターゲット物体平面上で少なくとも部分的に重なり合い、ターゲット物体平面上で少なくとも部分的に相補的である。
【０００９】
好ましくは、ターゲット物体平面上で位置合わせされている第１のパターンと第２のパターンにより、文書取込み装置の距離と向きの両方が決定される。
【００１０】
好ましくは、第１のパターンと第２のパターンの少なくとも一方が、文書取込み装置の視野を決定する。好ましくは、少なくとも１つのパターンが、境界フレームを明示的に決定する。あるいは、少なくとも１つのパターンが、境界フレームを黙示的に決定する。
【００１１】
好ましくは、第１のパターンと第２のパターンの少なくとも一方が、視野境界フレーム内に配置される。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、文書取込み装置のフレーミング支援に使用されるパターン生成装置が提供され、パターン生成装置は、ターゲット物体平面上に投影される光パターンに干渉パターンを生成するための光源とパターン生成要素を含む。
【００１３】
好ましくは、パターン生成要素は回折光学素子である。パターン生成要素は、少なくとも１つの平面において５０°より大きく、より好ましくは少なくとも７５°、最も好ましくは９０°の扇角（ファンアングル、ｆａｎ  ａｎｇｌｅ）を有する。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、文書取込み装置と共に使用されるフレーミング支援装置が提供される。このフレーミング支援装置は、画像平面に配置されたイメージ・センサと、イメージ・センサに対して横方向にずらされて配置され、イメージ・センサの画像平面から離間されたターゲット物体平面上に可視光放射のパターンを生成するパターン生成装置（１０）と、画像平面からターゲット物体平面までの距離に従って、パターン生成装置とイメージ・センサの間の横方向のずれを調整する調整手段を含む。
【００１５】
フレーミング支援装置は、画像平面とターゲット物体平面との範囲を決定する距離計と、距離計によって決定された距離に応答する調整手段を含む。
【００１６】
本発明のさらに他の態様によれば、文書に対して文書取込み装置を位置決めする方法が提供される。この方法は、第１の可視光パターンを生成する段階と、第２の可視光パターンを生成する段階と、文書取込み装置がターゲット物体平面に対して予め定められた位置にあるときに第１と第２の可視光パターンが文書を含むターゲット物体平面上で合致するように文書取込み装置および／または文書を移動させる段階を含む。
【００１７】
好ましくは、文書取込み装置がターゲット物体平面に対して予め定められた距離と向きにあるときに、第１のパターンと第２のパターンがターゲット物体平面上で位置合わせされている。
【００１８】
本発明のもう１つの態様によれば、文書に対して文書取込み装置を位置決めする方法が提供される。この文書取込み装置は画像平面内に配置されたイメージ・センサを含む。本方法は、イメージ・センサに対して横方向にずらされたパターン生成装置から可視光パターンを生成し、この可視光パターンが、イメージ・センサの画像平面からある距離だけ離間された物体平面上に投影される段階と、画像平面と物体平面と間の距離に従ってパターン生成装置とイメージ・センサの相対位置を動的に調整する段階を含む。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、机などの平面上にある文書２の真上に配置され、文書取込みに理想的な位置にある文書取込み装置１を示す。文書２はターゲット物体平面上にある。通常、文書２は紙媒体であるが、文書２がきわめて様々な形態をとることができることが理解できるだろう。文書取込みとは、任意の適切な物体の画像を取り込むことを指す。たとえば、織物片または木片の画像を取り込みたい場合があるが、これらは両方とも予想された文書取込み装置使用法の範囲内にある。文書２は理想的には実質的に平面であるが、実際には文書は平面ではなくてもよい。たとえば、本を開いたとき、大きい本に綴じられたページはページ・カールを呈することがある。元の文書の非平面性は、画像の取込み後に補正することができる。満足できる画像を取り込むために、取込み装置１は、文書が取込み装置の視野内にある状態で、正確な焦点調整と露光を可能にする距離に、理想的には取込み装置１の光学軸が文書２の物体平面に垂直になるような予め定められた向きで、比較的安定に保持されることが望ましい。本発明の好ましい実施形態は、後でより詳細に説明するフレーミング支援装置に関する。
【００２０】
図２は、画像フォーカシング光学素子３とイメージ・センサ４を有するディジタル・カメラなどの文書取込み装置１を示す。ディジタル・カメラにおいて、イメージ・センサ４は、適切には、２次元ＣＣＤアレイまたはＣＭＯＳアレイである。しかしながら、イメージ・センサ４は、写真フィルムを含む任意の適切な形態をとることができる。イメージ・センサ４は画像平面上にある。電源、シャッタ、シャッタボタン機構、補助照明（フラッシュなど）、ユーザ制御部などの取込み装置のその他の要素は、本発明に直接関係せず、本明細書では詳細に説明する必要がない。
【００２１】
文書取込み装置１は、適切には、ユーザの片手または両手による支持と位置決めに適した手持ち式の装置である。しかしながら、三脚やブラケットなどの支持フレーム（図示せず）を備えていてもよい。支持フレームは、机などの支持面に乗せるように配置されると好都合であり、あるいは近くの壁などの適切な構造物で支持されてもよい。文書２または取込み装置１あるいはその両方を移動させることによって、相対位置を調整することができる。
【００２２】
図２に示したように、文書取込み装置１は、この取込み装置１が取り込む文書２の上またはそのまわりに可視光パターン１４、２４をそれぞれ生成する複数のパターン生成器１０、２０を含む。
【００２３】
図３を参照して、パターン生成器のうちの１つ１０の好ましい構成をより詳細に説明する。パターン生成器１０は、レーザ・ダイオードや可視ＬＥＤなどの光源１１とパターン生成要素１３を含む。パターン生成要素は、たとえば、光学マスクを含む任意の適切な形態をとることができる。好ましくは、パターン生成要素１３は、受け取った実質的にすべての光が構造化された光パターンとして投影されるような干渉パターンを生成する。したがって、パターン生成要素は、投影光の効率を最大にする。パターン生成要素はホログラム光学素子（ＨＯＥ）が適切であり、好ましくは回折光学素子（ＤＯＥ）である。パターン生成器１０はコリメーティング・レンズ１２などの光を平行にする光学素子を含む。パターン生成要素１３と光源フォーカシング光学素子１２は１つのユニットに組み合わせることができる。好ましい実施形態において、パターン生成要素は、少なくとも１つの平面において５０°以上、好ましくは７５°以上、理想的には約９０°の扇角を有するパターンを生成する。そのような比較的大きい扇角により、パターン生成器によって作成されたパターンは、たとえば、Ａ４文書を約３００ｍｍの距離で、また約２００ｍｍの近さでも包囲することができる。好ましい実施形態において、ターゲット物体平面に作成されるパターンは、約２２０ｍｍ×３３０ｍｍの適切なサイズにされる。パターン生成装置は好都合には構造が簡単で小型である。好ましいパターン生成要素は製造が比較的容易で安価である。パターン生成装置は本明細書で検討するフレーミング支援装置と共に使用するのに適しているが、他のフレーミング支援装置と共に使用するのにも適している。パターン生成装置を使用して、完全なパターンまたは部分的なパターンを生成することができる。パターン生成装置は、本明細書で検討する好ましいフレーミング支援装置のように、単独または複数で使用することができる。
【００２４】
適切な低コストの回折光学素子は、ホログラフィ手法、フォトリソグラフィ手法、レーザ・パターン生成器の使用、あるいは他の手段によって製造することができる。１つの適切な製造方法は、たとえば米国特許第５，２１８，４７１号（Ｓｗａｎｓｏｎ他）の″Ｈｉｇｈ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ，ｄｉｆｆｒａｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ″に記載されている。比較的大きい扇角を有する所望のパターンを生成するために、本発明の好ましい１つの実施形態は、０．２５マイクロメートルのフィーチャー寸法を解像することができる電子ビーム装置によって製造されたＤＯＥを使用する。所望のパターンのＤＯＥを作成する設計方法は、たとえば次の参考文献から得ることができる。
″Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｔｏ  ｉｍａｇｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｏ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｈｏｌｏｇｒａｍｓ″，Ｊ  Ｒ  Ｆｉｅｎｕｐ，Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９（３），１９８０，２９７−３０５″Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ；ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｑｕａｎｔｉｓｅｄ，ｂｌａｚｅｄ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ″，Ｆｒａｎｋ  Ｗｙｒｏｗｓｋｉ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ａ，ｖ７  ｎＧ，１９９０，９６１−９６９
【００２５】
図３に示したように、パターン生成器１０は、構造光パターン１４を生成する。第２の光パターン生成器２０は、図３に示した第１の光パターン生成器１０と同じような構造であり、第２の可視光パターン２４を生成する。
【００２６】
再び図２を参照すると、第１と第２の光パターン生成器１０と２０は、取込み装置１の任意の適切な位置に取り付けられる。理想的には、パターン生成器１０、２０は、取込み装置１の本体の上またはその中に取り付けられ、好ましくは横方向に離間した関係で取り付けられる。示した実施形態において、パターン生成器１０、２０は、好都合には画像フォーカシング光学素子３の両側に配置される。
【００２７】
２つのパターン生成器１０、２０は、取込み装置１上に予め定められた距離だけ離されて取り付けられる。取込み装置１が文書２から予め定められた距離と向きで配置されるときに、２つのパターン１４、２４は、ターゲット物体平面上に集束し位置合わせされる。
【００２８】
図４から図１１を参照して、パターン例を説明する。２つのパターンは、ターゲット物体平面においてパターン全体にわたって位置が合うように同一でもよい。すなわち、２つのパターンは重ね合わされ互いに完全に重なる。このようにする代わりに、２つのパターンは、パターンの一部分が予め定められた並列関係で配置された相補的なものでもよい。たとえば、２つの相補的パターンがそれぞれ、他方のパターン内の対応する点と整列して配置された点を含むことができる。さらに、パターンは、部分的には重ね合わされ、また部分的には相補的でもよい。図４から図１１のパターンは単に例示のために示されているだけであり、当業者に明らかなように、他の多くのパターンを使用することができる。
【００２９】
ユーザに明示的な視覚的フィードバックを提供するために、文書取込み装置１の視野の境界をフレームに入れることが望ましい。図４から図６は、２つのパターン１４、２４がそれぞれ明示的に視野の境界を決定する第１の好ましい実施形態を示す。所望の操作範囲によっては、これは５０°以上で約９０°以下の比較的大きい扇角を必要とすることがある。図４は、両方のパターンが完全な四角形を形成する第１の例を示す。図５は、パターンの一方が完全な四角形を形成し、他方が、十字、あるいは図示したようなＬ字型などの四隅のマーカを形成する第２の例を示す。図６は、２つの相補的な十字パターンを使用する第３の例を示す。
【００３０】
２つのパターンは、画像取込み装置１と文書２との距離を調整するための簡単でかつ便利な視覚的フィードバックをユーザに提供する。距離が適切でない場合は、２つのパターンは整列しない。さらに、取込み装置１の向きが適切でない場合は、距離が適切なときでも、パターンの一部分が合致しない。たとえば、光学軸が文書２の面に対して垂直など予め定められた向きにならないように取込み装置が回転された場合、パターンは、斜めに投影される。図４、図５および図６の大きい扇角パターンは、距離や向きの小さい誤差も強調する。
【００３１】
文書２が、机上にある１枚の用紙のように実質的に平面の場合、第１の好ましい実施形態はきわめて適切に機能する。境界フレームは、動作中、文書２のすぐ外側にあるように配置され、机などの支持面上に投影されることが好ましい。しかしながら、実際には、文書２はその周りの領域よりも高いあるいは低い位置に置かれることがある。この問題は、たとえば、厚い製本のページを取り込みたいときに生じる。この場合、境界フレームは、ページのまわりに投影され、取り込む文書のターゲット物体平面よりも近くの面および／またはターゲット物体平面よりも遠くの面で観測される。この問題は、図７から図９に関して説明される第２の好ましい実施形態によって対処される。
【００３２】
図７から図９に示した好ましい実施形態において、文書２のフレーミングは暗黙的に決定される。すなわち、文書２の内部の上で２つのパターン１４、２４を整列させることによって、取込み装置１は、予め定められた距離と向きであることが分かり、文書２はイメージ取込み装置の視野内のフィールドにフレーミングされる。視角が比較的小さいため、ユーザが文書２の中心の方に投影された比較的小さい２つのパターンに集中するのにきわめて好都合であることが分かった。さらに、２つの比較的小さいパターンは、比較的明るく、投影するのに扇角が比較的小さくなければならない。驚くべきことに、ユーザは、文書２の中心を優れた精度で見つけることができる。
【００３３】
中心に投影されたパターン１４、２４は、図７の十字または図８に示した四角形の例のように完全に重ね合わされてもよい。このようにする代わりに、図９に示したように、パターン１４、２４は、相補的なものでもよい。図９の例では、十字パターン１４の各腕が四角形パターン２４の１つの辺と近くに隣接するというように、２つのパターンが特定の並置関係にあるときに適切に位置合せされていると判定される。中心に配置されたパターンは、暗黙的な視野の決定を支援するように選択することができる。たとえば、図９の四角形パターン２４のようなパターンを長方形の文書の各縁と平行に置いてもよい。
【００３４】
第３の好ましい実施形態では、上述の両方の手法の利点を組み合わせるために、図７から図９に示したような中心に配置されたパターンが、図４から図６に示したような大きい扇角パターンと組み合わされる。図１０に示したように、第１のパターン１４は境界マーカと中心マーカの両方を含み、第２のパターン２４は相補的な中心マーカだけを含むようにすることができる。
【００３５】
図４から図１０のパターン１４、２４は、説明を容易にするために別々に示される。使用に当たって、パターンは、ターゲット物体平面上で収束し見当があった状態に整列する。図１１を参照すると、文書取込み装置１から文書２上に投影された図１０のパターン例が示される。この例において、文書２はＡ４サイズの紙媒体であり、文字および／または画像を含む。使用に当たって、取込み装置１は、構造化された光パターン１４、２４が文書２上に投影されるように、片手であるいは両手でもよいのだが、ユーザによって保持される。取込み装置１は、投影パターン１４、２４が文書２の物体平面上で位置合わせされるまで文書２に対して移動される。これは、取込み装置１と文書２の間の距離の調整、または文書２の表面に対する取込み装置の向きの調整、あるいはこれらの両方の組み合せを必要とすることがある。向きの調整としては、回転による取込み装置の平面の調整や、文書２と平行な平面内の移動などがある。
【００３６】
ユーザは、好都合には、単に投影パターン１４、２４を調べることによって取込み装置１を位置決めできる。ユーザは、手と腕の動きだけを利用し、体全体の動きは最小限で、取込み装置を位置決めすることができ、その結果、取込み作業を、机に座りながら容易に達成することができる。前述のフレーミング支援装置を使用することにより、文書取込み作業を行うのにかかる時間は、従来のビューファインダ・フレーミング方法と比較したときよりも短くなることが分かった。
本発明の実際の実施形態において、ビューファインダを完全になくすことができる。これにより、取込み装置の形態を決定する設計の自由度が大きくなる。
【００３７】
ユーザが、取込み装置１の位置に満足したとき、シャッタ・ボタン機構が操作され、文書の画像が取り込まれる。本発明の好ましい実施形態において、２段式シャッタ・ボタンが使用される。第１段では、画像フォーカシング光学素子３の自動露出やオートフォーカス調整などの他の望ましい撮像前の作業と共に、パターン１４、２４の投影が始められる。第２段では、たとえばシャッタ・ボタンをさらに押すことによって、取込みが始められる。光パターンは、文書の取込み中は消され、文書取込み作業が首尾良く完了したことをユーザが視覚的に確認できるように、取込み後すぐに再び点灯される。
【００３８】
可視光パターンは、ユーザに視覚的フィードバックを提供するだけでなく、画像取込み処理後の支援を行う要素を含むことができる。たとえば、ページ・カールなどの文書平面性を補正するために、図１０に示した直線１４ａのような画像マーカを基準点として提供することができる。すると、実際の文書画像面を比較的正確に決定することができる。本発明の好ましい実施形態は、画像内に取り込まれた原文書面を約１度以内で決定することができる画像補正方法を使用する。文書表面に関する情報は、取り込んだ画像を補正するのにきわめて有効である。したがって、基準点のある画像と基準点のない画像の２つの画像を迅速に連続して取り込むことができ、その結果、基準点付きの第１の画像から決定された情報を使用して、取り込まれた文書だけを表す第２の余計なものが入っていない画像を補正することができる。
【００３９】
以上の好ましい実施形態において、ユーザが文書取込み装置を文書に対して１つの固定位置まで移動できるように光パターンが使用される。取込み装置は、比較的簡単な構造とすることができる固定焦点とすることができると好都合である。
【００４０】
他の好ましい実施形態では、文書取込み装置１は、複数の予め定められた位置で動作可能である。複数の予め定められた距離は、視野が、たとえばＡ５サイズ、Ａ４サイズＡ３サイズの文書に適切になるように選択される。距離を調整することにより、視野を固定したままにできるので構造が簡単になる。また、イメージ・センサが固定された画素解像度を有すると仮定すると、大きい文書は小さい文書よりも低い解像度で取り込まれる。
【００４１】
以上検討したように、光パターン生成器１０、２０によって生成された光パターンは、文書２のターゲット物体平面上に集束し合致するように導かれる。１つの実施形態において、光パターンは、パターンの各部分が各々の予め定められた位置で見当が合うように生成される。すなわち、各パターンの第１の部分はＡ５サイズの文書に見当合わせされ、各パターンの第２の部分はＡ４サイズの文書に見当合わせされる。そこで、ユーザは取り込む文書のサイズに関連するパターン部分だけに集中することができる。パターンの他の部分は見当合わせがなされておらず無視することができる。しかしながら、そのように生成されたパターンは視覚的に乱雑になりがちである。従って、第２の実施形態においては、各パターン生成器１０、２０は、支持体（図示せず）に移動式に取り付けられ、その結果、文書２に関連する取込み装置１の複数の予め定められた位置に従って、パターン生成器を複数の予め定められた構成のうちの１つに移動することができる。各パターン生成装置１０、２０は、適切には、装置を複数の予め定められた角度構成に移動できるようにスピンドルなどの回転可能な支持体に取り付けられる。好ましいある実施形態では、パターン生成装置１０、２０は電子的または機械的に連結され、生成された光パターン１４、２４が予め定められた各々の位置についてターゲット物体平面上に集束し見当合わせされるように、協調して移動する。文書取込み装置は、複数の予め定められた位置のうちの選択された１つに応じて画像フォーカシング光学素子３を調整する可変合焦機構を含むことが望ましい。ある実施形態では、望ましい位置は、制御部をたとえばＡ４やＡ３などに設定することにより、ユーザが手動で選択する。別の好ましい実施形態では、オートフォーカス調節機構が使用される。さらに、オートフォーカス調整機構を使用して、取込み装置１と文書２の間のおよその距離を決定することができる。パターン生成装置１０、２０は結合されて、オートフォーカス調整機構によって決定された距離に適切な構成に移動し、ユーザは、次に、比較的わずかな調整を行って、文書取込み装置を予め定められた位置に修正する。したがって、ユーザが、文書取込み装置を大きく異なる距離まで移動させるとき、それに応じてパターン生成装置１０、２０とフォーカシング光学素子３が両方とも調整される。
【００４２】
図２に示した実施例において、パターン生成装置１０、２０は、画像フォーカシング光学素子３とイメージ・センサ４に対して横方向にずらされる。したがって、この横方向のずれのため、画像生成装置１０、２０のそれぞれと文書取込み装置の光学素子の間には視差がある。取込み装置がひとつの固定位置あるいは複数の固定位置のなかの１つに位置決めされる前述の実施形態では、視差は、パターン生成装置１０を適切に位置決めすることおよび／またはパターン１４、２４に適切な補正を行うことによって補正される。本発明のさらに他の実施形態では、ユーザが、文書取込み装置１を文書２の上の任意の適切な位置に位置決めすることができることが望ましい。すなわち、本発明のこの実施形態では、ユーザが、取込み装置１と文書２の距離を連続的に変更できることが望ましい。この実施形態は、ただ１つのパターン生成装置１０を使用して生成することができる単一の境界フレームなどの単一パターンを投影するフレーミング支援装置と共に使用するのに特に適している。
【００４３】
図１２を参照すると、画像平面４ａに取り付けられたイメージ・センサ４に対して垂直な光学軸５を有するフォーカシング光学素子３を備えた文書取込み装置１が図示されている。３つの典型的なターゲット物体平面６ａ、７ａおよび８ａの例が画像平面４ａから色々な距離に図示されている。簡潔にするため、光学軸５はターゲット物体平面６ａ、７ａおよび８ａのそれぞれと垂直であり、その結果、画像平面が物体平面と平行になる。パターン生成器１０は、ターゲット物体上に光パターンを生成するために予め定められた扇角で広がるパターンを生成する。簡潔にするため、パターン１４の１つの縁が図示されている。対応する物体平面から反射した光は、フォーカシング光学素子３を介して画像平面４ａに戻される。ここでは、ビームの例６ｂ、７ｂおよび８ｂが図示されている。
【００４４】
図１２は、反射ビーム６ｂが画像平面４ａ上のイメージ・センサ４の縁に達するように、第１の物体平面６ａに適した予め定められた距離で使用するように構成された第１の位置にある装置を示す。物体平面７ａや８ａの例のような遠い距離で物体平面から反射されたビームは、イメージ・センサ４の外側に当たる。
【００４５】
図１３に示したように、物体平面６ａよりも遠い距離で物体平面７ａに使用するように取込み装置１を構成したい場合は、イメージ・センサ４を、フォーカシング光学素子３とパターン生成器１０に対して移動する。この例では、イメージ・センサ４を、画像平面４ａ上で横方向に移動する。このようにする代わりに、イメージ・センサ４を、理想的には画像平面４ａに対して垂直な軸のまわりに回転してもよい。センサ４とパターン生成器１０の間の視差を動的に調整するためにイメージ・センサ４を移動する。
【００４６】
図１４は、取込み装置１を、第３の物体平面Ｂａに適正な距離で使用するように構成した第３の構成例を示す。これは、この横方向の移動の場合には、光学素子３とパターン生成器１０に対してイメージ・センサ４のさらなる移動を必要とする。
【００４７】
好ましい実施形態では、イメージ・センサ４は、取込み装置１の焦点機構に動的に結合された移動可能な構造物９上に支持される。取込み前距離計機能３０によって決定されたターゲット物体平面までの距離に基づいてフォーカシング光学素子３を調整するために、オートフォーカス調整機構（図示せず）が提供されることがある。移動可能な構造物９を、オートフォーカス調整機構の移動に応じて移動するように結合してもよい。他の好ましい実施形態では、光投影器１０またはフォーカシング光学素子３がセンサ４に対して移動する。
【００４８】
装置の距離と向きをユーザが迅速かつ正確に決定できるようにする手持ち式文書取込み装置に使用されるフレーミング支援装置について説明した。装置の視界のフレーミングを直接的または間接的に迅速かつ正確に行うことができる。また、簡単でコスト効率の高い構成要素を使用して比較的大きい扇角にわたって輝度構造光パターンを任意に生成するパターン生成装置について説明した。さらに、複数の固定位置を含む様々な距離で操作可能なフレーミング支援装置について説明した。さらに、連続可変距離にわたって視差を補正するように調整可能なフレーミング支援装置について説明した。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、変更と修正は、熟練者にとって明らかであり、併記の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲に含まれる。
【００５０】
以下に、本発明の実施の態様の例を列挙する。
【００５１】
〔実施態様１〕以下の（ａ）から（ｃ）を設けた文書取込み装置に使用するためのフレーミング支援装置：
（ａ）第１の可視光パターン（１４）を生成する第１のパターン生成器（１０）；
（ｂ）第２の可視光パターン（２４）を生成する第２のパターン生成器（２０）；
（ｃ）前記第１と第２の可視光パターン（１４、２４）が、ターゲット物体平面上で見当合わせされる。
【００５２】
〔実施態様２〕前記第１と第２の光パターンが、前記ターゲット物体平面に集束し整列することを特徴とする実施態様１に記載のフレーミング支援装置。
【００５３】
〔実施態様３〕前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が、前記ターゲット物体平面上で重ね合わされることを特徴とする実施態様１に記載のフレーミング支援装置。
【００５４】
〔実施態様４〕前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が、前記ターゲット物体平面上で相補的であることを特徴とする実施態様１に記載のフレーミング支援装置。
【００５５】
〔実施態様５〕前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が、前記ターゲット物体平面上で少なくとも部分的に重ね合わされるとともに、前記ターゲット物体平面上で少なくとも部分的に相補的であることを特徴とする実施態様１に記載のフレーミング支援装置。
【００５６】
〔実施態様６〕前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が、前記文書取込み装置の距離と向きを決定するために前記ターゲット物体平面上で見当合わせされることを特徴とする実施態様１に記載のフレーミング支援装置。
【００５７】
〔実施態様７〕前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）の少なくとも一方が文書取込み装置（１）の視野を定義することを特徴とする実施態様１に記載のフレーミング支援装置。
【００５８】
〔実施態様８〕前記少なくとも１つのパターン（１４、２４）が視野境界フレームを明示的に決定することを特徴とする実施態様７に記載のフレーミング支援装置。
【００５９】
〔実施態様９〕前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）の少なくとも一方が前記文書取込み装置（１）の視野内に配置されたことを特徴とする実施態様１に記載のフレーミング支援装置。
【００６０】
〔実施態様１０〕前記フレーミング支援装置が複数の予め定められた位置で使用するに適していることを特徴とする実施態様１に記載のフレーミング支援装置。
【００６１】
〔実施態様１１〕各パターン生成器（１０、２０）が、前記文書取込み装置の複数の予め定められた位置に対応する複数の予め定められた構成まで移動可能なことを特徴とする実施態様１０に記載のフレーミング支援装置。
【００６２】
〔実施態様１２〕以下の（ａ）及び（ｂ）を設け、文書取込み装置のフレーミング支援装置に使用するためのパターン生成装置：
（ａ）光源（１１）；
（ｂ）ターゲット物体平面上に投影される光パターン（１４）に干渉パターンを生成するパターン生成要素（１３）。
【００６３】
〔実施態様１３〕前記パターン生成要素（１３）が回折光学部品であることを特徴とする実施態様１１に記載のパターン生成装置。
【００６４】
〔実施態様１４〕前記パターン生成要素（１３）が少なくとも１つの平面において５０°よりも大きい扇角を有することを特徴とする実施態様１３に記載のパターン生成装置。
【００６５】
〔実施態様１５〕以下の（ａ）から（ｃ）を設け、文書取込み装置に使用されるフレーミング支援装置：
（ａ）画像平面（４ａ）に配置されたイメージ・センサ（４）；
（ｂ）前記イメージ・センサ（４）に対して横方向にずれて配置され、前記イメージ・センサの画像平面（４ａ）から離間されたターゲット物体平面（６ａ、７ａ、８ａ）上に可視光放射のパターンを生成するパターン生成装置（１０）；
（ｃ）前記画像平面（４ａ）から前記ターゲット物体平面（６ａ、７ａ、８ａ）までの距離に従って、前記パターン生成装置（１０）を前記イメージ・センサ（４）に対して移動させ、あるいはその逆に移動させるための調整手段（９）。
【００６６】
〔実施態様１６〕前記画像平面（４ａ）と前記ターゲット物体平面（６ａ、７ａ、８ａ）の間の距離を決定するための距離計（３０）を設け、
前記調整手段（９）が前記距離計（３０）によって決定された距離に応答することを特徴とする実施態様１５に記載のフレーミング支援装置。
【００６７】
〔実施態様１７〕前記調整手段（９）が、前記イメージ・センサ（４）を横方向に移動して前記センサ（４）と前記パターン生成装置（１０）の横方向のずれを調整するように構成されたことを特徴とする実施態様１５に記載のフレーミング支援装置。
【００６８】
〔実施態様１８〕以下のステップ（ａ）から（ｃ）を設け、文書（２）に対して文書取込み装置（１）を位置決めする方法：
（ａ）第１の可視光パターン（１４）を生成する；
（ｂ）第２の可視光パターン（２４）を生成する；
（ｃ）前記文書取込み装置が前記ターゲット物体平面に対して予め定められた位置にあるときに前記第１と第２の可視光パターン（１４、２４）が、前記文書を含むターゲット物体平面上で見当合わせされるように、前記文書取込み装置（１）および／または前記文書（２）を移動させる。
【００６９】
〔実施態様１９〕前記文書取込み装置（１）が、前記ターゲット物体平面に対して予め定められた距離と向きにあるときに、前記第１のパターン（１４）と前記第２のパターン（２４）が前記ターゲット物体平面上で見当合わせされることを特徴とする実施態様１８に記載の方法。
【００７０】
〔実施態様２０〕以下の（ａ）及び（ｂ）を設け、文書取込み装置（１）を文書（２）に対して位置決めする方法であって、前記文書取込み装置（２）が画像平面（４ａ）内に配置されたイメージ・センサ（４）を含む：
（ａ）前記イメージ・センサ（４）の前記画像平面（４ａ）からある距離だけ離間された物体平面（６ａ）上に投影される可視光パターンを、前記イメージ・センサ（４）に対して横方向にずらされたパターン生成装置（１０）から生成する；（ｂ）前記画像平面（４ａ）と前記物体平面（６ａ、７ａ、８ａ）の間の距離に従って前記パターン生成装置（１０）と前記イメージ・センサ（４）の相対位置を動的に調整する。
【図面の簡単な説明】
【図１】文書取込み装置と文書を示す斜視図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態によるフレーミング支援装置を含む取込み装置の正面断面図である。
【図３】好ましいパターン生成装置の概略図である。
【図４】第１の好ましい実施形態で生成されたパターン例を示す概略図である。
【図５】第１の好ましい実施形態で生成されたパターン例を示す概略図である。
【図６】第１の好ましい実施形態で生成されたパターン例を示す概略図である。
【図７】第２の好ましい実施形態において生成されたパターン例を示す概略図である。
【図８】第２の好ましい実施形態において生成されたパターン例を示す概略図である。
【図９】第２の好ましい実施形態において生成されたパターン例を示す概略図である。
【図１０】第３の好ましい実施形態において生成されたパターン例を示す概略図である。
【図１１】使用している第３の好ましい実施形態のパターン例を示す斜視図である。
【図１２】フレーミング支援装置のもう１つの好ましい実施形態の動作を示す概略図である。
【図１３】フレーミング支援装置のもう１つの好ましい実施形態の動作を示す概略図である。
【図１４】フレーミング支援装置のもう１つの好ましい実施形態の動作を示す概略図である。
【符号の説明】
１：文書取込み装置
２：文書
４：イメージ・センサ
４ａ：画像平面
６ａ、７ａ、８ａ：ターゲット物体平面
９：調整手段
１０、２０：パターン生成器
１３：パターン生成要素
１４、２４：可視光パターン
３０：距離計
【図１】
0004567227.tif 000002
【図２】
0004567227.tif 000003
【図３】
0004567227.tif 000004
【図４】
0004567227.tif 000005
【図５】
0004567227.tif 000006
【図６】
0004567227.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004567227.tif 000009
【図９】
0004567227.tif 000010
【図１０】
0004567227.tif 000011
【図１１】
0004567227.tif 000012
【図１２】
0004567227.tif 000013
【図１３】
0004567227.tif 000014
【図１４】
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