(57)【要約】【課題】撮影ミラー及び投影ミラーを互いに干渉することなく位置調整することができると共に、装置サイズを小型化することができる画像読取装置を提供する。【解決手段】本発明に係る画像読取装置１００は、載置面上の読取範囲内に載置された被写体を、撮影ミラー１５を介して撮像する撮像部１３と、投影ミラー１６を介して読取範囲内に画像を投影する投影部１４と、を備え、投影部１４から読取範囲の中心に至る投影中心光線と載置面との成す角度と、読取範囲の中心から撮像部１３に至る撮影中心光線と載置面との成す角度と、が互いに異なることを特徴とする。【選択図】図１
2016192713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置面上の読取範囲内に載置された被写体を、撮影ミラーを介して撮像する撮像部と、
投影ミラーを介して前記読取範囲内に画像を投影する投影部と、を備え、
前記投影部から前記読取範囲の中心に至る投影中心光線と前記載置面との成す角度と、前記読取範囲の中心から前記撮像部に至る撮影中心光線と前記載置面との成す角度と、が互いに異なることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記投影部から出射し前記投影ミラーで反射され前記読取範囲の中心に入射する光線である前記投影中心光線の光路の前記投影ミラーとの交点と、前記読取範囲の中心から前記撮影ミラーで反射され前記撮像部に入射する光線である前記撮影中心光線の光路の前記撮影ミラーとの交点と、を結ぶ線分の中点と、前記読取範囲の中心とを含む前記載置面に垂直な第１の面に対して、前記投影中心光線の光路のうちの前記読取範囲と前記投影ミラーとの間の光路を前記第１の面に投影して得られる第１の線の前記載置面と成す角度をαＰ、前記撮影中心光線の光路のうちの前記読取範囲と前記撮影ミラーとの間の光路を前記第１の面に投影して得られる第２の線の前記載置面と成す角度をαＲとしたとき、αＰとαＲが互いに異なること、を特徴とする、請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記撮影ミラーを前記第１の面に投影したときの前記載置面と平行な方向における最大幅をＤＲ、前記投影ミラーを前記第１の面に投影したときの前記載置面と平行な方向における最大幅をＤＰ、前記撮影中心光線の光路と前記撮影ミラーとの交点から前記載置面への垂線の距離をＨＲ、前記投影中心光線の光路と前記投影ミラーとの交点から前記載置面への垂線の距離をＨＰとしたとき、
【数１】
2016192713.tif 000007
【数２】
2016192713.tif 000008
を満たすことを特徴とする、請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記撮影ミラーおよび前記投影ミラーのうちの一方が凸ミラーで、他方が凹ミラーであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記撮影ミラーは、凹ミラーであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置に関するものであり、具体的には、高解像度プロジェクターで被写体に情報を表示しつつ、高解像度で被写体画像の読み取りを行う画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターとカメラを組み合わせた画像読取装置が知られている。
【０００３】
例えば、非特許文献１に示される画像読取装置では、Ｗｅｂカメラで原稿を撮影し、得られた画像の特徴と似通っているあらかじめ登録されている画像データを検索する。そして、検索結果として得られた画像データには、投影すべきボタンや注釈などの情報を付随させることができる。そのような情報をモバイルプロジェクタによって実際に原稿上に投影することで、ユーザーは、原稿の情報に加えて、より多くの情報を得ることができるようになる。
【０００４】
図５に示すような、従来の画像読取装置５００（構成の詳細については後述）では、カメラミラー５５及びプロジェクターミラー５６の位置調整機構５７が互いに干渉しやすい。すなわち、カメラミラー５５及びプロジェクターミラー５６を互いに近づけすぎると、位置調整機構５７を使用することができなくなり、読取・表示画質が劣化してしまう。
また、両ミラーの間隔を狭めることができないと、筐体５２の幅Ｗも狭くすることができない。幅Ｗと共に高さＨも小さくできないと、ユーザーに圧迫感を与えやすくなってしまう。
従って、画像読取装置においては、読取・表示画質の向上とともに、筐体の大きさ、特に筐体の幅Ｗを狭くする小型化対策が求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】プロジェクタを用いた情報投影による印刷文書へのインタラクティブ性の付加、電子情報通信学会技術研究報告．ＰＲＭＵ、パターン認識・メディア理解、Ｖｏｌ．１１１（３１７）、６９−７４ページ、２０１１年１１月１７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、撮影ミラー及び投影ミラーを互いに干渉することなく位置調整することができると共に、装置サイズを小型化することができる画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像読取装置は、載置面上の読取範囲内に載置された被写体を、撮影ミラーを介して撮像する撮像部と、投影ミラーを介して読取範囲内に画像を投影する投影部と、を備え、投影部から読取範囲の中心に至る投影中心光線と載置面との成す角度と、読取範囲の中心から撮像部に至る撮影中心光線と載置面との成す角度と、が互いに異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る画像読取装置によれば、撮像部用ミラー及び投影部用ミラーを互いに干渉することなく位置調整することができると共に、装置サイズを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態に係る画像読取装置の斜視図。
【図２】第一実施形態に係る画像読取装置の側断面図。
【図３】第二実施形態に係る画像読取装置の斜視図。
【図４】第二実施形態に係る画像読取装置の側断面図。
【図５】従来の画像読取装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る画像読取装置について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
【００１１】
図５は、従来の画像読取装置５００の斜視図を示している。
【００１２】
画像読取装置５００は、載置台５１、筐体５２、カメラ５３、プロジェクター５４、カメラミラー５５及びプロジェクターミラー５６を備えている。
載置台５１上に筐体５２が固定されており、載置台５１の載置面上の共通読取・投影範囲内には、不図示の原稿等の被写体が載置される。
筐体５２の内部にカメラ５３、プロジェクター５４、カメラミラー５５及びプロジェクターミラー５６が格納されている。
カメラ５３、プロジェクター５４、カメラミラー５５及びプロジェクターミラー５６は、不図示のフレームに支持固定されている。
【００１３】
プロジェクター５４から出射した光線は、プロジェクターミラー５６によって反射され、載置台５１上の共通読取・投影範囲内に照射される。カメラ５３には、カメラミラー５５によって反射された共通読取・投影範囲からの光線が入射する。これにより、プロジェクター５４は、載置台５１上の共通読取・投影範囲内に画像を投影し、カメラ５３は、載置台５１上の共通読取・投影範囲内の被写体及び／又は投影された画像を撮影する。
【００１４】
カメラミラー５５及びプロジェクターミラー５６は、大きい形状で設計する必要があるため、各ミラーの反射面の形状を高精度に成形することが難しい。そのため、各ミラーの位置を微調整するための位置調整機構５７が、画像読取装置５００に設けられている。
例えば、図５に示されるように、位置調整機構５７は、各ミラーの反射面以外の各面に取り付けられる、マイクロメータやビス等である。
これにより、カメラミラー５５及びプロジェクターミラー５６を押引することによって、ｘ、ｙ、ｚの各方向に対して位置を微調整することが可能となる。
ここで、ｚ方向は載置台５１の載置面に垂直な方向、ｘ及びｙ方向は、ｚ方向に垂直な面内において互いに垂直な方向であるとする。
【００１５】
図１は、第一実施形態に係る画像読取装置１００の斜視図を示している。
【００１６】
画像読取装置１００は、載置台１１、筐体１２、カメラ（撮像部）１３、プロジェクター（投影部）１４、カメラミラー（撮影ミラー）１５及びプロジェクターミラー（投影ミラー）１６を備えている。
載置台１１上に筐体１２が固定されており、載置台１１の載置面上の共通読取・投影範囲内（読取範囲内）には、不図示の原稿等の被写体が載置される。
筐体１２の内部にカメラ１３、プロジェクター１４、カメラミラー１５及びプロジェクターミラー１６が格納されている。
カメラ１３、プロジェクター１４、カメラミラー１５及びプロジェクターミラー１６は、不図示のフレーム（支持部材）に支持固定されている。
【００１７】
カメラ１３は、不図示の撮像レンズを含むレンズ群、エリアセンサ（撮像素子）等によって構成されている。
プロジェクター１４は、不図示の投影レンズを含むレンズ群、液晶などの画像表示素子、照明部等によって構成されている。
プロジェクター１４から出射した光線は、プロジェクターミラー１６によって反射され、載置台１１上の共通読取・投影範囲内に照射される。そして、カメラ１３は、カメラミラー１５によって反射された共通読取・投影範囲からの光線を、受光する。これにより、プロジェクター１４は、載置台１１上の共通読取・投影範囲内に画像を投影し、カメラ１３は、載置台１１上の共通読取・投影範囲内の被写体及び／又は投影された画像を撮影する。
【００１８】
カメラ１３が備えるレンズ群及びプロジェクター１４が備えるレンズ群は共に、絞りを少なくとも一つ備えている。
カメラミラー１５及びプロジェクターミラー１６はそれぞれ、カメラ光学系及びプロジェクター光学系を広角仕様にする作用があり、各光学系から載置台１１までの光路長を短縮する作用を有する。それにより、筐体１２の高さＨを低くすることができ、ユーザーに与える圧迫感を低減することができる。
【００１９】
ここで、ｚ方向は載置台１１の載置面に垂直な方向、ｘ及びｙ方向は、ｚ方向に垂直な面内において互いに垂直な方向であるとする。
【００２０】
図２は、第一実施形態に係る画像読取装置１００の側断面図を示している。
【００２１】
ここで、プロジェクター１４から出射し、プロジェクターミラー１６の反射面で反射され、載置台１１上の共通読取・投影範囲の中心に入射する光線を、投影中心光線と呼ぶ。また、共通読取・投影範囲の中心からの光線で、カメラミラー１５の反射面で反射され、カメラ１３の入射面に入射する光線を、撮影中心光線と呼ぶ。
【００２２】
投影中心光線の光路のプロジェクターミラー１６の反射面との交点と、撮影中心光線の光路のカメラミラー１５の反射面との交点と、を結ぶ線分の中点と、共通読取・投影範囲の中心とを含み載置面に垂直な平面（第１の面）が、ｙおよびｚ方向と平行となるように座標系が定義されているものとする。図２に示すように、投影中心光線の光路のうちの共通読取・投影範囲とプロジェクターミラー１６との間の光路を載置台１１の載置面に垂直な第１の面（ｙｚ面）に投影して得られる第１の線が載置面に対して成す角度をαｐとする。また、撮影中心光線の光路のうちの共通読取・投影範囲とカメラミラー１５との間の光路を第１の面（ｙｚ面）に投影して得られる第２の線が載置面に対して成す角度をαＲとする。
【００２３】
本実施形態に係る画像読取装置１００では、角度αＰ及びαＲが互いに異なるように、各光学系が設計されている。これにより、カメラミラー１５及びプロジェクターミラー１６をｙ方向にずらして配置することができるため、両ミラーをｘ方向に近接させても、両ミラーの位置調整機構１７が互いに干渉することなく使用することができる。
従って、本実施形態に係る画像読取装置１００では、両光学系を近接させることによって、筐体１２のｘ方向の幅Ｗを小さくすることができ、ユーザーに与える圧迫感を低減することができる。
【００２４】
なお、本実施形態に係る画像読取装置１００では、角度αＲ及びαＰを互いに異ならせるために、カメラミラー１５には凹ミラーを採用し、プロジェクターミラー１６には凸ミラーを採用している。
一方のミラーを凸ミラー、他方のミラーを凹ミラーにすることで、共通読取・投影範囲の中心からカメラ１３及びプロジェクター１４に至るそれぞれの光路を互いに離間しても、カメラ１３及びプロジェクター１４の配置位置は並列に維持することができる。そのため、筐体１２内に組み込まれる不図示の電気基板や放熱ファン等を高い自由度で配置することができる。
【００２５】
本発明人は、角度αＲ及び角度αＰが以下の式（１）及び（２）を満たすことで、両ミラーの位置調整機構１７を互いに干渉することなく使用することができることを見出した。
【００２６】
【数１】
2016192713.tif 000003
【数２】
2016192713.tif 000004
【００２７】
式（１）及び（２）において、ＤＲはカメラミラー１５を第１の面（ｙｚ面）に投影したときのｙ方向における最大幅、ＤＰはプロジェクターミラー１６を第１の面（ｙｚ面）に投影したときのｙ方向における最大幅である。また、ＨＲは撮影中心光線の光路のカメラミラー１５での反射点から載置台１１の載置面までの距離（反射点から載置面への垂線の長さ）である。さらに、ＨＰは投影中心光線の光路のプロジェクターミラー１６での反射点から載置台１１の載置面までの距離（反射点から載置面への垂線の長さ）である。
【００２８】
式（１）は、両ミラーの位置調整機構１７を互いに干渉することなく使用可能にするための条件式である。
式（１）の左辺は、両ミラーのｙ方向の幅に関する量であり、ＤＲ及びＤＰを小さくするほど、式（１）を満たしやすくなる。しかしながら、光学設計上の性能の観点から、小さくすることには限界がある。
式（１）の右辺は、両ミラーの共通読取・投影範囲の中心に対する位置、すなわち角度及び高さに関する量であり、両ミラーの間の角度差が大きいほど、式（１）を満たしやすくなる。
【００２９】
もし、角度αＲ及び角度αＰの間に角度差がある場合、図２に示されているように、載置台１１の載置面から両ミラー側にＦだけ離れた平行面と第１の線及び第２の線それぞれとの交点が、距離δＦだけ離間する。
すなわち、被写体が、厚みがＦだけある本等であったときには、被写体上の撮影画像の位置と投影画像の位置との間にδＦだけのズレが生じてしまう。
そして、角度αＲ及び角度αＰの間の角度差が大きくなるほど、距離δＦは大きくなる。距離δＦが大きくなると、被写体上の所望の位置に画像を投影することが困難となる。すなわち、被写体上の所望の位置にボタンや注釈等の画像を投影するという用途を達成できなくなる。
そのため、距離δＦを小さくするために、角度αＲ及び角度αＰの間の角度差は小さくすることが好ましい。
従って、本実施形態では、式（２）に示すように、角度αＲ及び角度αＰの間の角度差｜αＲ―αＰ｜を２０°以下とすることとしている。なお、角度差｜αＲ―αＰ｜を１５°以下にすると、さらに好ましい。
【００３０】
第一実施形態に係る画像読取装置１００における各数値を、以下の表１において示す。
【００３１】
【表１】
2016192713.tif 000005
【００３２】
表１の値を式（１）及び（２）にそれぞれ代入すると、第一実施形態に係る画像読取装置１００は、式（１）及び（２）に係る条件を満たしていることがわかる。
【００３３】
従って、第一実施形態に係る画像読取装置１００では、カメラミラー１５及びプロジェクターミラー１６を互いに干渉することなく位置調整することができると共に、装置サイズを小型化することができる。
【００３４】
図３は、第二実施形態に係る画像読取装置２００の斜視図を示している。また、図４は、第二実施形態に係る画像読取装置２００の側断面図を示している。
本実施形態に係る画像読取装置２００では、第一実施形態に係る画像読取装置１００に設けられたカメラミラー１５及びプロジェクターミラー１６の代わりに、カメラミラー２５及びプロジェクターミラー２６を設けている。それ以外については、第一実施形態に係る画像読取装置１００に設けられている部材と同一の部材が設けられているため、同一の符番を付して説明を省略する。
【００３５】
第二実施形態に係る画像読取装置２００における各数値を、以下の表２において示す。
【００３６】
【表２】
2016192713.tif 000006
【００３７】
第一実施形態に係る画像読取装置１００と比較すると、本実施形態に係る画像読取装置２００では、更なる高画質化のために、カメラ１３とカメラミラー２５の間の距離及びプロジェクター１４とプロジェクターミラー２６の間の距離をより広げている。それにより、設計自由度を高めている。
光学系内の距離が広がると、各光学要素は大型化するため、カメラミラー２５及びプロジェクターミラー２６はそれぞれ、カメラミラー１５及びプロジェクターミラー１６よりも大きくなっている。すなわち、第一実施形態に係る画像読取装置１００と比較して、本実施形態に係る画像読取装置２００の方が、ＤＲ及びＤＰが大きくなっている。
【００３８】
また、第一実施形態に係る画像読取装置１００では、カメラミラー１５及びプロジェクターミラー１６を同じ高さ、すなわちＨＲ＝ＨＰ、になるように配置していた。しかし、本実施形態に係る画像読取装置２００では、カメラミラー２５及びプロジェクターミラー２６を異なる高さ、すなわちＨＲ≠ＨＰ、になるように配置している。
【００３９】
本実施形態に係る画像読取装置２００では、角度αＰ及びαＲが互いに異なるように、各光学系が設計されている。これにより、カメラミラー２５及びプロジェクターミラー２６をｙ方向にずらして配置することができるため、両ミラーをｘ方向に近接させても、両ミラーの位置調整機構１７が互いに干渉することなく使用することができる。
従って、本実施形態に係る画像読取装置２００では、両光学系を近接させることによって、筐体１２のｘ方向の幅Ｗを小さくすることができ、ユーザーに与える圧迫感を低減することができる。
【００４０】
なお、本実施形態に係る画像読取装置２００では、角度αＲ及びαＰを互いに異ならせるために、カメラミラー２５には凸ミラーを採用し、プロジェクターミラー２６には凹ミラーを採用している。
一方のミラーを凸ミラー、他方のミラーを凹ミラーにすることで、共通読取・投影範囲の中心からカメラ１３及びプロジェクター１４に至るそれぞれの光路を互いに離間しても、カメラ１３及びプロジェクター１４の配置位置は並列に維持することができる。そのため、筐体１２内に組み込まれる不図示の電気基板や放熱ファン等を高い自由度で配置することができる。
【００４１】
表２の値を式（１）及び（２）にそれぞれ代入すると、第二実施形態に係る画像読取装置２００は、式（１）及び（２）に係る条件を満たしていることがわかる。
【００４２】
従って、第二実施形態に係る画像読取装置２００では、カメラミラー２５及びプロジェクターミラー２６を互いに干渉することなく位置調整することができると共に、装置サイズを小型化することができる。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
例えば、光学系として、曲面ミラーが１枚のみ設けられている構成に限定されるものではなく、複数枚のミラー、又はレンズが設けられていても良い。その場合、本発明によれば、最も拡大側に配置されるミラー又はレンズの位置調整を容易に行うことができる。
また、本発明では、カメラミラー及びプロジェクターミラーのうち一方を凸ミラー、他方を凹ミラーとしたが、これに限定されるものではない。例えば、カメラミラー及びプロジェクターミラーとして、互いに曲率が異なる２枚の凸ミラー又は凹ミラーを用いても構わない。
【符号の説明】
【００４４】
１３  カメラ（撮像部）
１４  プロジェクター（投影部）
１５  カメラミラー（撮影ミラー）
１６  プロジェクターミラー（投影ミラー）
１００  画像読取装置
【図１】
2016192713.tif 000009
【図２】
2016192713.tif 000010
【図３】
2016192713.tif 000011
【図４】
2016192713.tif 000012
【図５】
2016192713.tif 000013