(57)【要約】【課題】光沢や凹凸のある撮影対象であっても、撮影画像の白とび、影の発生、明るさや色の変動、歪みを低減する。【解決手段】画像取得装置は、撮影対象の画像を取得するイメージセンサ１２１と、イメージセンサ１２１が撮影対象の端部においても正面から見た画像が得られるよう配置されたレンズ群１２２と、指向性のある光を照射する照明部１１と、照明部１１からの光を偏光する偏光フィルタ１４１と、照明部１１からの光のうち偏光フィルタ１４１を透過してきた光の一部を反射させて撮影対象に対し垂直方向に入射させ、当該撮影対象からの反射光の一部を透過させるハーフミラー１３と、偏光フィルタ１４１と直交する位置に設置され、ハーフミラー１３を透過してきた撮影対象からの反射光を偏光する偏光フィルタ１４２とを備え、レンズ群１２２は、偏光フィルタ１４２を透過してきた光をイメージセンサ１２１に入射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象の画像を取得するイメージセンサと、
前記イメージセンサが前記撮影対象の端部においても正面から見た画像が得られるよう配置されたレンズ群と、
指向性のある光を照射する照明部と、
前記照明部からの光を偏光する第１の偏光フィルタと、
前記照明部からの光のうち前記第１の偏光フィルタを透過してきた光の一部を反射させて前記撮影対象に対し垂直方向に入射させ、当該撮影対象からの反射光の一部を透過させるハーフミラーと、
前記第１の偏光フィルタと直交する位置に設置され、前記ハーフミラーを透過してきた前記撮影対象からの反射光を偏光する第２の偏光フィルタとを備え、
前記レンズ群は、前記第２の偏光フィルタを透過してきた光を前記イメージセンサに入射すること、
を特徴とする画像取得装置。
【請求項２】
前記照明部は、照射光に指向性を与えるフィルタを備えること、
を特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影の対象物に凹凸や光沢があると、画像取得装置のセッティングによっては、影、白とび、明るさや色の変動が生じることがあった。
【０００３】
例えば、撮影対象に凹凸があると、図５（ａ）に示すように、光源の位置によっては撮影した画像に影が生じることがある。また、撮影対象の表面に光沢があると、例えば、図５（ｂ）に示すように、撮影対象の鏡反射光がカメラに入射してしまい、撮影した画像に白とびが生じることがある。さらに、光源の位置によっては、図５（ｃ）に示すにように、撮影した画像の明るさや色の変動が生じることがある。例えば、図５（ｃ）の位置Ａと位置Ｂとで撮影した画像の明るさや色にむらが生じることがある。また、図５（ｄ）に示すように、撮影した画像の中心部の撮影対象（例えば、ＩＣ等の部品）には歪みが生じないが、撮影した画像の周辺部には歪みが生じ、撮影対象の側面等が隠れてしまうことがある。例えば、撮影対象がＩＣ等の部品である場合、ＩＣのピンの一部が隠れてしまうことがある。
【０００４】
また、画像取得装置には様々な種類があるが、原稿等の撮影（読み取り）に用いられるスキャナがある。スキャナは、被写界深度の深いＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサを用いることで、光源とイメージセンサの位置関係の固定や光源の移動による照明を均一化し、対象物の撮影画像の影や白とび、明るさや色の変動を低減している。また、スキャナは、ＣＣＤイメージセンサを移動させながら対象物の画像を撮影することで、対象物の撮影画像の歪みを低減している。その結果、スキャナは、デジタルカメラ等で撮影するよりも、撮影画像の影や白とび、明るさや色の変動、歪みを低減している。しかし、スキャナで撮影する対象物に凹凸や光沢があると、影や白とび、明るさや色の変動が生じてしまう。
【０００５】
また、ＣＣＤラインセンサ等を用いたスキャナはスキャンの進行方向の歪みは低減できるが、進行方向と直角な方向（図６に示す歪み方向）の歪みは残る。このことを、図６を用いて説明する。ＣＣＤラインセンサ等を用いたスキャナの撮影範囲は、図６に示す撮影範囲の端から端までというわけではなく、中央周辺に設置されたＣＣＤラインセンサの本来の撮影範囲をレンズ等で拡大している。そのため、例えば、図６に示す撮影対象Ａ，Ｂ，Ｃが同じ形状の直方体であったとしても、撮影範囲の端に位置する撮影対象（撮影対象Ｂ，Ｃ）は、斜め方向から撮影することになる。また、レンズの歪曲収差の影響もあり、図６に示す撮影範囲の端に位置する撮影対象（撮影対象Ｂ，Ｃ）に歪みが生じる。さらに、上記のように撮影対象を斜め方向から撮影すると影も生じやすくなる。
【０００６】
上記のような撮影画像の問題を解決するため、偏光フィルタを照明とカメラそれぞれに装着し、それらを９０度ずらして撮影することで白とびを低減する方法も提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】偏光フィルタの効果、[online]、[平成26年12月8日検索]、インターネット<URL：http://www.sensor.co.jp/gazo/technique/tech05.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記の偏光フィルタを用いる方法は、白とびは低減できるものの、撮影対象に凹凸があった場合、凸部の周辺は影となるか、影とならないまでも凸部により光源からの入射光が減少する。このため、凸部の周囲に本来同じ色である部分が存在しても、凸部の周辺は相対的に暗い撮影画像となってしまう。つまり、上記の偏光フィルタを用いる方法であっても、撮影時における影、明るさや色の変動の問題は依然として解決されておらず、また歪みの問題も解決されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、光沢や凹凸のある対象物の撮影画像の白とび、影の発生、明るさや色の変動、歪みを低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するため、本発明は、撮影対象の画像を取得するイメージセンサと、前記イメージセンサが前記撮影対象の端部においても正面から見た画像が得られるよう配置されたレンズ群と、指向性のある光を照射する照明部と、前記照明部からの光を偏光する第１の偏光フィルタと、前記照明部からの光のうち前記第１の偏光フィルタを透過してきた光の一部を反射させて前記撮影対象に対し垂直方向に入射させ、当該撮影対象からの反射光の一部を透過させるハーフミラーと、前記第１の偏光フィルタと直交する位置に設置され、前記ハーフミラーを透過してきた前記撮影対象からの反射光を偏光する第２の偏光フィルタとを備え、前記レンズ群は、前記第２の偏光フィルタを透過してきた光を前記イメージセンサに入射すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光沢や凹凸のある対象物の撮影画像の白とび、影の発生、明るさや色の変動、歪みを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、画像取得装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、照明部を説明する図である。
【図３】図３は、撮影部を説明する図である。
【図４】図４は、ハーフミラーを説明する図である。
【図５】図５は、従来技術の問題点を説明する図である。
【図６】図６は、従来技術の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、本発明は本実施形態に限定されない。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の画像取得装置は、照明部１１と、撮影部１２と、ハーフミラー１３と、偏光フィルタ（第１の偏光フィルタ）１４１と、偏光フィルタ（第２の偏光フィルタ）１４２とを備える。
【００１５】
照明部１１は、指向性の強い所定の波長領域の光を照射する光源を面的または線的に配置したものである。照明部１１は、ハーフミラー１３を介し、撮影対象に光を照射する。この照明部１１は、指向性の強い光を照射する。また、この照明部１１からの光の色は、撮影した画像においてコントラストを得たい色で、かつ、単色性に優れた光源であることが好ましい。
【００１６】
この照明部１１を、図２を用いて詳細に説明する。照明部１１は、光源１１１と指向性フィルタ１１２とを備える。光源１１１は、例えば、所定の波長の光を照射するＬＥＤ（発光ダイオード）照明や蛍光灯を面的または線的に並べたものを用いる。
【００１７】
指向性フィルタ１１２は、光源１１１からの光のうち、所定の指向性を持つ光を透過させる。例えば、指向性フィルタ１１２は、図２（ａ）に示すように光源１１１に対し、所定の方向（垂直または垂直方向に近い方向）に設置された筒の集合体により構成される。この指向性フィルタ１１２により、光源１１１からの様々な方向の光のうち、所定の指向性を持つ光を透過させることができる。これにより、撮影対象への入射光について指向性を持たせることができるので、例えば、図２（ｂ）に示すように撮影対象に凹凸があった場合でも、符号２０１に示す領域における影の発生を低減させることができる。
【００１８】
また、指向性フィルタ１１２の筒の断面の形状は、図２（ｃ）に示すような四角形でもよいし、ハニカム構造でもよい。ハニカム構造の場合、材質は特に限定しないが、内側面は吸収面（反射率の低い材料）が好ましい。なお、この指向性フィルタ１１２の１つの筒の断面積が小さく、筒の長さが長いほど透過光の指向性がよくなる。また、照明部１１は上記のような指向性フィルタ１１２以外でも高指向性を持つ光が得られる手段であれば他の手段を用いてよい。
【００１９】
図１の撮影部１２は、撮影範囲の端部に対しても垂直方向の光を取得し、撮影対象の撮影（画像の取得）を行う。この撮影部１２は、イメージセンサ１２１と、レンズ群１２２とを備える。イメージセンサ１２１は、撮影対象の画像を撮影（取得）する手段であり、例えば、一次元イメージセンサを用いる。なお、イメージセンサ１２１はＣＣＤイメージセンサ等の被写界深度が深いものを用いるのが好ましい。レンズ群１２２は、イメージセンサ１２１が撮影対象の画像のピント合わせ等に用いられる。
【００２０】
この撮影部１２は、例えば、図３（ａ）に示すように撮影範囲（撮影対象）の端部に対しても垂直方向の光が取得できるよう、撮影範囲の幅以上の長さとなるよう複数のカメラを一方向に設置したものが考えられる。また、撮影部１２は、図３（ｂ）に示すように、撮影対象とレンズ群１２２との間にレンズ１２３をさらに設置するようにしてもよい。このレンズ１２３は、撮影範囲をカバーする大きさのレンズであれば、円形以外の形状であってもよい。例えば、撮影部１２による撮影範囲がライン状である場合、細長い楕円形であってもよい。撮影部１２がレンズ１２３を用いることで、撮影範囲の幅よりも小さいイメージセンサ１２１およびレンズ群１２２を用いる場合でも、撮影範囲（撮影対象）の端部に対しても垂直方向の光が取得できる。
【００２１】
つまり、図３（ｃ）に示すように従来のＣＣＤイメージセンサ等を用いたスキャナでは、撮影範囲（撮影対象）の端部に対して斜め方向の光を取得して撮影するので（つまり斜め上から見た画像を撮影するので）歪みが生じるが、本実施形態の画像取得装置の撮影部１２によれば撮影範囲（撮影対象）の端部に対しても垂直方向の光が取得できるので、端部の歪みを低減できる。
【００２２】
図１のハーフミラー１３は、照明部１１からの光のうち、偏光フィルタ１４１を透過してきた照射光の一部を反射させて撮影対象に対し垂直に照射する。また、ハーフミラー１３は、撮影対象から反射される照射光の一部を透過させ、偏光フィルタ１４２を介して撮影部１２に入射する。
【００２３】
なお、このハーフミラー１３は、図４に示すように、照明部１１からの光の一部を反射して撮影対象に照射し、かつ、この撮影対象から反射されてくる光の一部を撮影部１２へ透過させる位置に設置される。つまり、ハーフミラー１３は、照明部１１と撮影部１２とが互いに邪魔しないように同じ光軸上に設置される。
【００２４】
図１の偏光フィルタ１４１は、照明部１１とハーフミラー１３との間に設置され、照明部１１からの照射光を偏光する。また、偏光フィルタ１４２は、撮影部１２とハーフミラー１３との間で、かつ、偏光フィルタ１４１と直交する位置に設置される。この偏光フィルタ１４２は、ハーフミラー１３を透過してきた照射光を偏光する。つまり、画像取得装置は、照明部１１の前と撮影部１２の前それぞれに偏光フィルタを直交するように設置する。これにより、撮影部１２は、撮影対象から鏡面反射されてきた光を除去することができ、その結果、撮影時における白とびを低減できる。
【００２５】
このことを、図１を用いて説明する。照明部１１から照射された光（指向性を持つ光）は、偏光フィルタ１４１により偏光される。これにより所定の偏光（例えば、図１の（Ａ）に示す方向の偏光）がハーフミラー１３に入射する。ハーフミラー１３に入射した偏光は一部反射され、例えば、図１の（Ｂ）に示す方向の偏光となり、撮影対象に入射する。撮影対象に入射した偏光は反射される。なお、ここでの反射光は鏡面反射光と散乱光であり、鏡面反射光は偏光が有るが、散乱光は偏光が無い。この後、反射光は再びハーフミラー１３に入射され、入射された一部の光が透過し、偏光フィルタ１４２に入射される。
【００２６】
ここで、偏光フィルタ１４２に入射された光のうち撮影対象からの散乱光については、偏光フィルタ１４２の偏光性を持った光（つまり、図１（Ａ）に示す方向の偏光）は偏光フィルタ１４２を透過するが、その他の光（例えば、図１（Ｂ）に示す方向の偏光）は偏光フィルタ１４２を透過しない。また、偏光フィルタ１４２に入射された光のうち撮影対象からの鏡面反射光については撮影対象に入射されたときの偏光を維持する。つまり、偏光フィルタ１４２に入射された鏡面反射光は、図１（Ｂ）に示す方向の偏光であるので偏光フィルタ１４２を透過しない。これにより撮影部１２のレンズ群１２２は、偏光フィルタ１４２で偏光された光（つまり、図１（Ａ）に示す方向の偏光）を受けとり、これによりイメージセンサ１２１は撮影対象の画像を取得する。すなわち、レンズ群１２２は鏡面反射光が除去された状態の光を受けとるので、イメージセンサ１２１は光沢のある撮影対象であっても撮影画像の白とびを低減できる。
【００２７】
（効果）
本実施形態の画像取得装置によれば、光沢や凹凸のある撮影対象であっても、撮影画像の白とび、影の発生、明るさや色の変動、歪みを低減することができる。特に撮影対象が凹凸のあるもの（例えば、部品等）の場合、従来技術では撮影画像に影や明るさや色の変動が生じたり、撮影対象の端部に歪みが生じたり、撮影対象を斜め上から見た画像となってしまっていたが、本実施形態の画像取得装置によれば、撮影画像の影の発生、明るさや色の変動、撮影対象の端部の歪みを低減し、撮影対象を斜め上から見た画像となりにくい。
【００２８】
（その他の実施形態）
なお、画像取得装置は、照明部１１および撮影部１２を固定した状態で撮影対象の画像取得を行ってもよいし、撮影対象が比較的大きなものであるときは、照明部１１および撮影部１２を移動させながら、撮影対象の画像を取得するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１１    照明部
１２    撮影部
１３    ハーフミラー
１１１  光源
１１２  指向性フィルタ
１２１  イメージセンサ
１２２  レンズ群
１２３  レンズ
１４１，１４２  偏光フィルタ
【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６】
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【図５】
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