(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を光電変換する撮像手段と、
上記撮像手段に被写体像を結像する結像手段と、
上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更させる走査手段とを備え、
上記結像手段、撮像手段及び走査手段を用いて上記被写体像を複数の部分に分割して撮像する撮像装置において、
上記結像手段と撮像手段の相対位置に関する情報を検出する第１情報検出手段と、
上記第１情報検出手段により検出された情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成する合成手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記走査手段により上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更したときの上記被写体像の実際の停止位置に関する情報を検出する第２情報検出手段と、
上記第１及び第２情報検出手段によりそれぞれ検出された情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成する合成手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記合成手段は、上記情報検出手段により検出された情報を用いて、各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量を算出するずれ量算出手段と、
その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置を合わせる位置合わせ手段と、
位置合わせ後の各分割画像を、それぞれ境界部分で貼り合わせるように合成する画像合成手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像手段と、この撮像手段に光像を結像する結像手段と、上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更させる走査手段とを備えた撮像装置によって複数の部分に分割して撮像された各分割画像と、上記撮像手段及び結像手段との相対位置のずれに関する情報とを用いて、各分割画像をその境界部分の位置を合わせて全体画像に合成する撮像画像の合成方法であって、
上記情報を用いて、各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量を算出し、
その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置を合わせ、
位置合わせ後の各分割画像を、それぞれ境界部分で貼り合わせるように合成することを特徴とする撮像画像の合成方法。
【請求項５】
撮像手段と、この撮像手段に光像を結像する結像手段と、上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更させる走査手段とを備えた撮像装置によって複数の部分に分割して撮像された各分割画像と、上記撮像手段及び結像手段との相対位置のずれに関する情報とを用いて、各分割画像をその境界部分の位置を合わせて全体画像に合成する画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
上記情報を用いて、各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量を算出するステップと、
その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置を合わせるステップと、
位置合わせ後の各分割画像を、それぞれ境界部分で貼り合わせるように合成するステップとを有する画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項６】
被写体像を光電変換する撮像手段と、上記撮像手段に被写体像を結像する結像手段と、上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更させる走査手段と、上記結像手段と撮像手段の相対位置に関する情報を検出する第１情報検出手段とを備え、上記結像手段及び撮像手段を用いて上記被写体像を複数の部分に分割して撮像する撮像装置と、
上記第１情報検出手段により検出された情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成する画像合成装置とを備えることを特徴とする撮像システム。
【請求項７】
前記走査手段により上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更したときの上記被写体像の実際の停止位置に関する情報を検出する第２情報検出手段を備え、
上記第１及び第２情報検出手段によりそれぞれ検出された情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成する画像合成装置とから構成されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のものにおいて、上記撮像手段は、エリアセンサであることを特徴とする。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のものにおいて、上記結像手段は、上記撮像手段の撮像面に平行な面内を移動することにより上記撮像手段との相対位置を変更することを特徴とする。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載のものにおいて、上記結像手段は、上記撮像手段が円錐体の頂点に位置するとしたときに、上記円錐体の底面上を円形状の移動軌跡を成して移動することを特徴とする。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のものにおいて、前記分割画像は、互いの境界において重なり合う部分である重ね代を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体の光像を複数の部分に分割して撮像し、各部分の撮影画像を合成して、被写体全体の画像を得る撮像装置、撮像画像の合成方法、画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び撮像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高精細な静止画像を得ることを目的として、撮像センサと撮影レンズとを用いて被写体の光像を複数の部分に分割して撮影した後、得られた分割画像を被写体全体の画像に合成する機能を備えた撮像装置が広く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の撮像装置においては、当該装置に備えられる各部材や機構の取付位置のずれ等によって、撮像センサと撮影レンズの相対位置がずれ、これにより、各分割画像にずれが発生し、各分割画像がその境界部分で重なったり、その境界部分に隙間が生じたりする場合がある。そのため、高品質な合成画像が得られるように、分割画像を合成する際に、上記のような分割画像のずれをできるだけ低減し、各分割画像間で精度よく位置合わせを行う技術が求められている。
【０００４】
特公平５−５４７５３号公報には、各分割画像間で精度よく位置合わせを行うことを目的として、走査面上に補正用パターンが描かれた補正基準チャートを原稿台に配置し、この補正基準チャートの補正用パターンを原稿とともに撮影して、この撮影された補正用パターンを用いて各分割画像の位置を合わせる技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、上記公報に記載の撮像装置にあっては、原稿台に補正基準チャートを配置する分、装置の構成が大型化することになる。また、原稿の大きさによっては上記のスケールが覆われて隠れてしまい、補正パターンを原稿とともに撮影することができなくなるという場合が生じる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、撮像装置の大型化を回避しつつ、各分割画像を精度よく合成することのできる撮像装置、撮像画像の合成方法、画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び撮像システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被写体像を光電変換する撮像手段と、上記撮像手段に被写体像を結像する結像手段と、上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更させる走査手段とを備え、上記結像手段、撮像手段及び走査手段を用いて上記被写体像を複数の部分に分割して撮像する撮像装置において、上記結像手段と撮像手段の相対位置に関する情報を検出する第１情報検出手段と、上記第１情報検出手段により検出された情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成する合成手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記走査手段により上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更したときの上記被写体像の実際の停止位置に関する情報を検出する第２情報検出手段と、上記第１及び第２情報検出手段によりそれぞれ検出された情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成する合成手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、上記合成手段は、上記情報検出手段により検出された情報を用いて、各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量を算出するずれ量算出手段と、その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置を合わせる位置合わせ手段と、位置合わせ後の各分割画像を、それぞれ境界部分で貼り合わせるように合成する画像合成手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、撮像手段と、この撮像手段に光像を結像する結像手段と、上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更させる走査手段とを備えた撮像装置によって複数の部分に分割して撮像された各分割画像と、上記撮像手段及び結像手段との相対位置のずれに関する情報とを用いて、各分割画像をその境界部分の位置を合わせて全体画像に合成する撮像画像の合成方法であって、上記情報を用いて、各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量を算出し、その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置を合わせ、位置合わせ後の各分割画像を、それぞれ境界部分で貼り合わせるように合成することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、撮像手段と、この撮像手段に光像を結像する結像手段と、上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更させる走査手段とを備えた撮像装置によって複数の部分に分割して撮像された各分割画像と、上記撮像手段及び結像手段との相対位置のずれに関する情報とを用いて、各分割画像をその境界部分の位置を合わせて全体画像に合成する画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、上記情報を用いて、各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量を算出するステップと、その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置を合わせるステップと、位置合わせ後の各分割画像を、それぞれ境界部分で貼り合わせるように合成するステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、被写体像を光電変換する撮像手段と、上記撮像手段に被写体像を結像する結像手段と、上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更させる走査手段と、上記結像手段と撮像手段の相対位置に関する情報を検出する第１情報検出手段とを備え、上記結像手段及び撮像手段を用いて上記被写体像を複数の部分に分割して撮像する撮像装置と、上記第１情報検出手段により検出された情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成する画像合成装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記走査手段により上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係を変更したときの上記被写体像の実際の停止位置に関する情報を検出する第２情報検出手段を備え、上記第１及び第２情報検出手段によりそれぞれ検出された情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成する画像合成装置とから構成されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のものにおいて、上記撮像手段は、エリアセンサであることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のものにおいて、上記結像手段は、上記撮像手段の撮像面に平行な面内を移動することにより上記撮像手段との相対位置を変更することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載のものにおいて、上記結像手段は、上記撮像手段が円錐体の頂点に位置するとしたときに、上記円錐体の底面上を円形状の移動軌跡を成して移動することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載のものにおいて、前記分割画像は、互いの境界において重なり合う部分である重ね代を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、撮像手段、結像手段及び走査手段を用いて被写体像が複数の部分に分割して撮像されると、情報検出手段により、結像手段と撮像手段の相対位置に関する情報が検出される。そして、合成手段により、上記情報検出手段によって検出された情報を用いて各分割画像が位置合わせされて合成される。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、走査手段により上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係が変更されたときの被写体像の実際の停止位置が情報検出手段によりそれぞれ検出される。その後、合成手段により、上記第１及び第２情報検出手段によってそれぞれ検出された情報を用いて各分割画像が位置合わせされて合成される。
【００２０】
請求項３、４に記載の発明によれば、合成手段により、情報検出手段により検出された情報を用いて、各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量が算出され、その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置が合わされ、位置合わせ後の各分割画像がそれぞれ境界部分で貼り合わせるように合成される。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、この記録媒体に記録された画像処理プログラムをコンピュータに読み取らせることにより、そのコンピュータで、撮像手段及び結像手段との相対位置のずれに関する情報を用いて、各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量を算出するずれ量算出処理と、その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置を合わせる位置合わせ処理と、位置合わせ後の各分割画像を、それぞれ境界部分で貼り合わせるように合成する画像合成処理とが行われる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、撮像装置内において、撮像手段、結像手段及び走査手段により被写体像が複数の部分に分割して撮像され、情報検出手段により、上記結像手段と撮像手段の相対位置に関する情報が検出される。そして、画像合成装置内において、上記情報検出手段により検出された情報を用いて各分割画像が位置合わせされて合成される。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、撮像装置内において、走査手段により上記撮像手段と上記結像手段との相対的な位置関係が変更されたときの被写体像の実際の停止位置が情報検出手段によりそれぞれ検出される。そして、画像合成装置内において、上記第１及び第２情報検出手段によってそれぞれ検出された情報を用いて各分割画像が位置合わせされて合成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る撮像装置の実施の形態について説明する。
【００２５】
図１，２に示すように、本実施形態に係る撮像装置１は、原稿（被写体）Ｑを載置する際の基準位置を示すＬ字型のストッパ部２と、このストッパ部２の適所から立設されたアーム部３と、このアーム部３の上端部に設けられたヘッド部４とを有し、上記ストッパ部２に沿って載置された原稿Ｑの像を、上記ヘッド部４に設けられた後述の結像部１０、撮像部２０、走査部３０により縦横それぞれ２分割して分割像Ｑ１〜Ｑ４を順に撮像し、その後、撮像した各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’を１つの全体画像に合成するように構成されている。
【００２６】
その場合に、撮像装置１は、分割像Ｑ１〜Ｑ４がずれて撮像された場合でも各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’が欠損しないように、各分割像Ｑ１〜Ｑ４に対し縦横それぞれ所定の幅２ｗだけ余分に多く撮像するようになっている（以下、この余分に撮像する領域を重ね代Ｔという）。したがって、撮像装置１による撮影動作において誤差が生じなければ、図２（ｂ）に示すように、各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’はそれぞれ対応する撮像領域の中央に位置することになり（以下、この位置を正規の位置という）、撮影動作に誤差が生じれば、各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’は、上記の中央位置からずれることになる。
【００２７】
図３は、ヘッド部４に配設された結像部１０及び走査部３０の斜視図である。
【００２８】
結像部１０は、ズームレンズ及びフォーカスレンズ（図示せず）からなり、図４に示すように、被写体Ｑの光像を結像部１０の上方位置に配設された撮像部２０の撮像面上に結像させるものである。結像部１０は、上記の各レンズがモータ１５（図１０参照）によって駆動されることで、撮影倍率や焦点位置の変更・調節を行うように構成されている。
【００２９】
撮像部２０は、長方形状の撮像領域を備えたＣＣＤカラーエリアセンサ（以下、ＣＣＤと略称する。）からなり、結像部１０により結像された被写体Ｑの光像を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色成分の画像信号（各画素で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換して出力するものである。なお、上記撮像部２０は、長方形状の撮像領域を備えたＣＭＯＳ型のカラーエリアセンサ等で構成されているものであってもよい。
【００３０】
走査部３０は、ロータ３１と、ＭＲ素子３３と、アクチュエータ３４とを有する。
【００３１】
図３に示すように、ロータ３１は、上記結像部１０に外嵌する略円筒形状の部材とされ、軸受３２を介してヘッド部４の内壁部（図示せず）に相対回転自在に支持されている。その場合に、結像部１０は、ロータ３１の軸心位置から偏心した位置に内嵌しているので、軸心方向から見たときの結像部１０の移動軌跡は、ロータ３１の軸心位置を中心とする円形状となり、図４に示すように、撮像部２０の配設位置を円錐体Ｓの頂点とすると、結像部１０はその円錐体Ｓの底面上を移動することになる。したがって、このことを利用し、軸Ｌを中心にしてロータ３１を回転させて、後述の各停止位置で結像部１０に撮像動作を行わせることにより、位置の異なる上記各分割像Ｑ１〜Ｑ４を撮像することができる。
【００３２】
ロータ３１の表面下部は、周方向にＳ極とＮ極とが所定のピッチで交互に着磁された磁界発生部３１ｂとされているとともに、下側の軸受３２の上面適所にＭＲ素子３３が取り付けられており、このＭＲ素子３３と磁界発生部３１ｂとを用いてロータ３１の回転角度を撮像部２０の画素ピッチと同等のオーダーで検出するようになっている。
【００３３】
ロータ３１の側方には、このロータ３１を回転軸Ｌを中心に回転させるアクチュエータ３４が配設されている。このアクチュエータ３４によりロータ３１が回転駆動されると、磁界発生部３１ｂの回転によりＭＲ素子３３を通過する磁力線の方向及びその密度が、ＭＲ素子３３に対向する磁界発生部３１ｂの磁極に応じて変化し、ＭＲ素子３３の電気抵抗が変化することから、ＭＲ素子３３に通電してその両端の電圧の変化を検出し、ＭＲ素子３３の近傍を通過した磁極の個数を検出することで、ロータ３１の回転角度を算出するようになっている。図５に示すように、結像部１０の位置において、位置アは、基準位置（初期位置）オから角度θ１だけ回転したときの位置、位置イは、基準位置オから角度θ２だけ回転したときの位置、位置ウは、基準位置オから角度θ３だけ回転したときの位置、位置エは、基準位置オから角度θ４だけ回転したときの位置であり、撮像装置１は、結像部１０が各位置ア〜エに到達したときに撮像動作を行う。
【００３４】
アクチュエータ３４は、詳細に図示しないが、例えば、直交して配置された２本の圧電素子と、その交点に設けられ、ロータ３１の周面に接触するチップ部材と、上記各圧電素子を固定するベース部材とから構成されている。上記圧電素子に所定の正弦波信号を入力することにより、チップ部材に楕円運動を行わせ、アクチュエータ３４を所定の圧力でロータ３１に押し付けることにより、チップ部材の回転運動をロータ３１に伝達し、ロータ３１を回転させるようになっている。
【００３５】
次に、本撮像装置１の撮像動作について説明する。
【００３６】
ズームレンズを所定の撮影倍率に設定し、図５に示すように、アクチュエータ３４によりロータ３１を矢印カの方向に回転駆動する。上記磁界発生部３１ｂとＭＲ素子３３とを用いて結像部１０が基準位置オに位置するときの状態からの回転角度を検出し、回転角度θ１だけ回転したときに、ロータ３１を停止させて分割像Ｑ１を撮像する（図６）。そして、再度ロータ３１を回転させ、回転角度θ２だけ回転したときに、ロータ３１を停止させて分割像Ｑ２を撮像する（図７）。再度ロータ３１を回転させ、回転角度θ３だけ回転したときに、ロータ３１を停止させて分割像Ｑ３を撮像する（図８）。再度ロータ３１を回転させ、回転角度θ４だけ回転したときに、ロータ３１を停止させて分割像Ｑ４を撮像する（図９）。
【００３７】
その場合に、上述したように、各分割像Ｑ１〜Ｑ４を撮像する際、所定の重ね代Ｔを設けて撮像する。図６〜９の網線部分は、その重ね代Ｔの領域を示す。なお、点Ａ，点Ｂ，点Ｃ，点Ｄは、各分割像Ｑ１〜Ｑ４の中心であり、正規の位置で撮像されたときの原稿上での光軸の位置である。また、図５において、点ａ，点ｂ，点ｃ，点ｄは、結像部１０が各位置ア〜エに位置するときの光軸の位置である。
【００３８】
次に、本撮像装置１の制御システムについて説明する。
【００３９】
図１０は、本撮像装置１の制御ブロック図である。
【００４０】
信号処理部４０は、上記撮像部２０から出力される画像信号（アナログ信号）に所定のアナログ信号処理を施すものである。信号処理部４０は、画像信号のノイズの低減を行なうと共に、画像信号のレベル調整を行なう。
【００４１】
ＡＤ変換部５０は、信号処理部４０から出力された画像信号の各画素信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換するものである。
【００４２】
画像処理部６０は、Ａ／Ｄ変換部５０によりＡ／Ｄ変換された画素信号（以下、画素データという。）の黒レベルを基準の黒レベルに補正し、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分の画素データのレベル変換を行ない、画素データのγ特性を補正するものである。
【００４３】
位置検出部７０は、上記磁界発生部３１ｂ及びＭＲ素子３３からなり、ロータ３１の回転角度を検出するものである。
【００４４】
操作部８０は、撮影の開始を指示するスタートボタン等からなる。
【００４５】
モータコントローラ９０は、上記結像部１０の各レンズを駆動するモータ１５の駆動制御を行うものである。
【００４６】
全体制御部１００は、操作検出部１０１と、駆動制御部１０２と、走査制御部１０３と、停止位置記憶部１０４と、誤差算出部１０５とを有する。
【００４７】
操作検出部１０１は、上記操作部８０の各種設定ボタン等の操作を検出するものである。
【００４８】
駆動制御部１０２は、上記各レンズを駆動するモータ１５の回転動作を制御するものである。
【００４９】
走査制御部１０３は、ロータ３１を回転駆動するアクチュエータ３４の動作を制御して、結像部１０を各位置ア〜エに順に移動・停止させるものである。
【００５０】
ところで、上述したように、各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’が各撮像領域の中央に位置する（図１１（ａ）の点線）ように撮像されるのが理想的であるが、当該装置１に備えられる各部材・機構の取付位置のずれ等によって撮像部２０に対する結像部１０の相対位置がずれることにより、図１１（ａ）の実線で示すように、各分割画像が正規の位置からずれる場合がある。
【００５１】
停止位置記憶部１０４は、結像部１０の実際の停止位置を記憶するものである。
【００５２】
誤差算出部１０５は、上記停止位置記憶部１０４により記憶された結像部１０の実際の停止位置が、上記の正規の停止位置に対してどれだけずれているか（ずれ量）を算出するものである。
【００５３】
図１２は、撮像装置１を上方から見たときの各部に生じるずれの関係を示す図である。
【００５４】
図１２において、結像部１０の正規の停止位置を矢印アで示す。このとき、光軸は撮像領域Ｍの中心点Ａを通り、撮像領域Ｍを撮像するものとする。また、結像部１０が正規の位置からずれて停止したときの位置を矢印イで示す。このとき、光軸は上記中心点Ａからずれた点Ａ’を通り、撮像領域Ｍ’を撮像するものとする。矢印ウで示す実線は、結像部１０の光軸の移動軌跡であり、点Ｏは、この移動軌跡の中心である。この点Ｏを中心として、撮像領域Ｍの短辺方向にＸ軸、長辺方向にＹ軸をそれぞれ設定するものとする。また、ロータ３１の半径をｒｄ，結像部１０の回転半径をｒｍ，撮影倍率を１／ｍ（ｍ＞１）とする。そして、結像部１０の光軸の位置がＥｒ（Ｘ−Ｘ’間）だけずれたことにより、位置検出部７０により検出される検出値に誤差Ｅｄ（Ｙ−Ｙ’間）が生じ、光軸が原稿面上でＥｉ（Ａ−Ａ’間）だけずれたものとする。
【００５５】
このとき、図形ＯＸＸ’と図形ＯＹＹ’とは相似の関係にあるから、
ｒｍ：Ｅｒ＝ｒｄ：Ｅｄ        …（１）
が成り立ち、結像部１０の光軸の位置誤差Ｅｒは、
Ｅｒ＝Ｅｄ×（ｒｍ／ｒｄ）    …（２）
となる。
【００５６】
また、同様に、図形ＯＸＸ’と図形ＯＡＡ’とは相似の関係にあるから、
ｒｍ：Ｅｒ＝ｒｍ×ｍ：Ｅｉ        …（３）
が成り立ち、撮影画像の位置誤差Ｅｉは、
Ｅｉ＝Ｅｒ×ｍ＝Ｅｄｍ×（ｒｍ／ｒｄ）      …（４）
となる。
【００５７】
ここで、位置誤差ＥｉのＸ軸方向の成分ＥｉｘとＹ軸方向の成分Ｅｉｙとを求めるため、図１２（ｂ）に示すように、上記点Ａ’の位置を、点Ａから当該点Ａにおける接線Ｐ方向であって、かつ上記点Ａの位置から上記位置誤差Ｅｉだけ左斜め下方向の位置Ａ”と近似し、上記接線ＰとＸ軸とのなす角度を角度θ（小さい方）とする。撮影画像のＸ方向及びＹ方向の位置誤差Ｅｉｘ，Ｅｉｙは、
Ｅｉｘ＝Ｅｉｃｏｓθ＝Ｅｄｍｃｏｓθ×（ｒｍ／ｒｄ）      …（５）
Ｅｉｙ＝Ｅｉｓｉｎθ＝Ｅｄｍｓｉｎθ×（ｒｍ／ｒｄ）      …（６）
となる。誤差Ｅｄは、検出値であり、撮影倍率の逆数ｍ，接線ＰとＸ軸とのなす角度θ，結像部１０の回転半径ｒｍ，ロータ３１の半径ｒｄは既定値である。
【００５８】
上記誤差算出部１０５は、上記の角度θを算出し、上記演算式（５），（６）にＥｄ，ｍ，θ，ｒｍ，ｒｄの値を代入して演算することにより、Ｘ方向の位置誤差ＥｉｘとＹ方向の位置誤差Ｅｉｙとを算出する。
【００５９】
画像合成部１１０は、各停止位置ア〜エで撮像された各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’を１つの全体画像に合成するものである。画像合成部１１０は、画像データを記憶するメモリ１１０ａ〜１１０ｄを備え、各停止位置ア〜エで撮像された分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’の画像データを記憶する。
【００６０】
そして、上記誤差算出部１０５により各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’についてそれぞれずれ量（Ｅｉｘ，Ｅｉｙ）が算出されると、図１１（ｂ）に示すように、各メモリ１１０ａ〜１１０ｄに記憶されている分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’の画像データについて、各画素データのアドレスをそのずれ量（Ｅｉｘ，Ｅｉｙ）分だけ変換し、このアドレス変換後の各画素データを再度メモリ１１０ａ〜１１０ｄに格納する。その後、図１１（ｃ）に示すように、各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’を１つの全体画像に合成する。
【００６１】
その場合に、上述したように、位置検出部７０の検出精度は、撮像部２０の画素ピッチと同等とされていることから、上記画素データのアドレス変換により、画素ピッチと同等のオーダーで各分割画像のずれを補正することになる。
【００６２】
次に、本撮像装置１の撮像動作を、図１３のフローチャートにしたがって説明する。
【００６３】
所定のスタートボタンにより撮影開始の指示がなされる（ステップ♯１）と、ズームレンズ及びフォーカスレンズが駆動されて撮影倍率やピントが調節された後（ステップ♯２）、ロータ３１が１回転駆動され、このとき、各停止位置が記憶される（ステップ♯３，４）。
【００６４】
そして、全ての停止位置が記憶される（ステップ♯５）と、撮影のためのロータ３１の回転駆動が開始される（ステップ♯６）。そして、結像部１０が各停止位置ア〜エで順に停止され、被写体の分割像Ｑ１〜Ｑ４が撮像・記憶され（ステップ♯７）、全ての分割像Ｑ１〜Ｑ４の撮影が終了する（ステップ♯６でＹＥＳ）と、各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’を１つの全体画像に合成する上記の画像合成処理が行われ（ステップ♯９）、所定の外部装置に出力される（ステップ♯１０）。
【００６５】
このように、本実施形態の撮像装置１においては、結像部１０の停止位置を画素ピッチと同じオーダーで検出し、結像部１０の停止位置のずれ量から、撮像した分割画像のずれ量を求め、各分割画像毎に、そのずれ量に基づいて正規のアドレスに変換してから各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’をつなぎ合わせるように構成したから、各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’がずれて撮像されても、それらの分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’を高精度に合成することができる。また、原稿の他に所定のパターンを一緒に撮影して位置合わせを行うように構成された従来の撮像装置に比べて、上記所定のパターンが描かれた部材が不要となる分、撮像装置の構成が大型化するのを回避することができる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置について説明する。本実施形態に係る撮像装置は、上記第１実施形態に対し主に画像合成処理が異なり、その他の部分については略同様であるから、上記画像合成処理についてのみ説明し、その他の部分については説明を省略するものとする。
【００６７】
本実施形態に係る撮像装置は、位置検出部７０の検出精度が画素ピッチより大きい（位置検出部７０が画素ピッチより低い分解能で検出する）構成とされたものである。この構成の場合、第１実施形態と同様に、上記位置検出部７０による検出値に基づいてずれ量を算出し、このずれ量分だけアドレス変換して各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’を合成したとしても、この算出されたずれ量に画素ピッチ以上の誤差があるため、各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’間に依然として１画素ピッチ以上のずれが残る場合がある。本撮像装置は、位置検出部７０の検出精度が画素ピッチより大きくても、画素ピッチと同等のオーダーで各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’を合成することができるように、上記位置検出部７０による検出値に基づいて算出したずれ量Ｅｉを用い、次に示すような方法で各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’の画像合成処理を行うようになっているところに特徴がある。なお、上記第１実施形態においては、重ね代Ｔは、単に、ずれが生じても撮影画像に欠損が生じないようにするためのものであるが、本実施形態においては、この重ね代Ｔの画像データを用いて画像合成処理を行うようになっている。
【００６８】
図１４は、本実施形態に係る撮像装置による画像合成処理を示すフローチャートである。
【００６９】
図１４に示すように、各分割像Ｑ１〜Ｑ４の撮像が終了されると、各分割画像Ｑ１’〜Ｑ４’についてそれぞれ誤差Ｅｉｎ（以下、ずれ量Ｅｉｎという）が算出される（ステップ♯１０１）。そして、図１５に示すように、第１撮影画像の重ね代Ｔから、輝度段差などの特徴点ＧＡが抽出される（ステップ♯１０２）。
【００７０】
ここで、上記の算出されたずれ量Ｅｉｎ（上述したようにこの値には誤差を有する）を用いて上記特徴点ＧＡに対応する第２撮影画像上の点ＧＢを探索する領域を限定する。図１５に示すように、上記特徴点ＧＡの第１撮影画像Ｑ１におけるアドレスを（Ｘ１，Ｙ１）、正規の位置で撮像された場合の点ＧＢの第２撮影画像におけるアドレスを（Ｘ２，Ｙ２）とする。このとき、位置検出部７０の検出精度をｎとすると、上記点ＧＢは、アドレス（Ｘ２＋Ｅｉｘ，Ｙ２＋Ｅｉｙ）を中心とする２ｎ四方の領域に存在するから、特徴点ＧＢの存在する領域がこの２ｎ四方の領域に設定される（ステップ♯１０３）。
【００７１】
そして、図１６に示すように、上記第２分割画像Ｑ２’のアドレス（Ｘ２＋Ｅｉｘ，Ｙ２＋Ｅｉｙ）を中心とする２ｎ四方の各画素に対し、Ｘ方向及びＹ方向に一画素ずつそれぞれずらしながら上記特徴点ＧＡに対応する点が探索される（ステップ♯１０４）。具体的には、例えば、図１７（ｂ）に示すように、まず、第２撮影画像における探索領域の左上の画素を注目画素とする。そして、この注目画素を中心とする例えば９つの画素と、（ａ）に示すように、上記第１撮影画像における特徴点ＧＡを中心とする９つの画素との一致度が相関演算により算出される。そして、（ｃ）に示すように、探索範囲内の画素を順に注目画素とおいて、各注目画素の一致度が算出され、一致度が最も高い画素が上記特徴点ＧＡに対応する画素とされる。なお、図１６，１７において、最小の四角形は画素を表す。
【００７２】
その後、そのときの両撮影画像の相対位置関係に基づいて、第２撮影画像の位置ずれを補正した後、両分割画像が合成される。以上の処理を分割画像Ｑ２’−Ｑ３’間、Ｑ３’−Ｑ４’間、Ｑ１’−Ｑ４’間についても行うことにより、１つの全体画像に合成される（ステップ♯１０６）。
【００７３】
このような分割画像の合成処理を行うことによって、次のような作用が得られる。
【００７４】
上記のような誤差（Ｅｉｘ，Ｅｉｙ）を算出・利用せずに分割画像Ｑ１’−Ｑ２’間の位置合わせを行う場合には、次のように探索する必要がある。例えば、図１７に示すように、各分割像Ｑ１，Ｑ２の周囲に幅１０（ｍｍ）の重ね代Ｔを設けて撮像しようとしたが、第１分割画像Ｑ１’が左に１０（ｍｍ）ずれ（右端に２０ｍｍの重ね代）、第２分割画像Ｑ２’が右に１０（ｍｍ）ずれた（左端に２０ｍｍの重ね代）とき（つまり、図１７における横方向において第１、第２分割画像Ｑ１’，Ｑ２’が互いに反対側にずれたとき）には、第１分割画像Ｑ１’の右端部Ｅ１と第２撮影画像の左端部Ｅ２とが横方向に一致する状態（ａ）と、第１分割画像Ｑ１’の右端部Ｅ１と第２分割画像Ｑ２’の左端部Ｅ３とが横方向に一致する状態（ｂ）との間で横方向に移動させて探索する必要がある。したがって、横方向の探索範囲が、２０（ｍｍ）となる。また、図示しないが、上記の横方向と同様に、縦方向において、両分割画像Ｑ１’，Ｑ２’が反対側にずれている場合の探索範囲も、２０（ｍｍ）となる。したがって、両分割画像が横方向及び縦方向にそれぞれ反対側にずれているときには、２０（ｍｍ）四方を探索する必要がある。
【００７５】
しかし、本実施形態のように、特徴点の位置を上記のように推定することにより、その位置の周辺で特徴点を探索すればよく、探索すべき領域を狭い領域に限定することができ、その限定された領域内で特徴点を探索すればよい。例えば、位置検出部７０の検出精度ｎがｎ＝１（ｍｍ）（＞画素ピッチ）であるとすると、上述したように、探索範囲は２×１＝２（ｍｍ）となる。したがって、本実施形態の画像合成処理により、探索範囲は、この例で言うと（２／２０）２＝１／１００に減少することになる。
【００７６】
このように、位置検出部７０の検出精度が画素ピッチより低い場合であっても、探索領域、延いては処理時間を短縮しながら、画素ピッチと同等のオーダーで各分割画像を合成することができる。また、原稿の他に所定のパターンを一緒に撮影して位置合わせを行うように構成された従来の撮像装置に比べて、上記所定のパターンが描かれた部材が不要となる分、撮像装置の構成が大型化するのを回避することができる。さらに、被写体像が複数の同一パターンからなる場合（同様の特徴点が複数ある場合）には、各分割画像が誤って位置合わせされるのを回避することができる。
【００７７】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、以下のような変形形態を採用し得る。
（１）上記実施形態においては、撮影画像の位置誤差Ｅｉを上記各演算式により演算して算出するように構成されているが、停止位置の誤差Ｅｄをパラメータとする上記位置誤差Ｅｉについてのテーブルを予め用意しておいてもよい。これにより、上記第１実施形態における画像合成処理に比べて、演算に要する時間を省略できる分、さらに処理時間を短縮することができる。
（２）位置検出部７０の精度を高めて画素ピッチより小さい分解能で位置誤差を検出し、画素データの重なり度合いに応じて画素値に重みを付け、各画素毎に平均化することにより、画素ピッチより小さなオーダーで分割画像の位置合わせができ、より高い画像品質で撮像することができる。位置検出部７０の精度を高める方法として、例えば、磁界発生部３１ｂに着磁された磁極のピッチを細かくしたり、検出値をサインカーブで内挿するなどの方法が採用可能である。
（３）本発明は、上記各実施形態のように、撮像部２０に対し結像部１０を相対的に移動させて各分割像を撮像する装置に限らず、例えば、分割像毎に撮像部２０及び結像部１０が固定的に設けられているような撮像装置においても採用可能である。
（４）上記実施形態では、結像光学系を移動させることにより被写体像を走査するように構成されているが、これに限らず、被写体像をミラー（走査手段の一例）で走査して撮像部に撮像される領域を変更することにより、被写体像を複数の部分に分割して撮影する構成、及び、光学系と撮像部とを一体化したユニットを回転させることにより、撮影方向を変更して分割撮影する構成にも本発明は適用可能である。なお、走査手段は、上記のミラーに限らず、撮像部に撮像される領域を変更することができるものであれば他のものでもよい。
（５）上記実施形態では、撮像装置内で分割画像の貼り合わせ処理、すなわち各分割画像毎に撮影画面内の正規の撮像位置からのずれ量を算出するずれ量算出処理と、その算出されたずれ量に基づいて各分割画像間の境界部分の位置を合わせる位置合わせ処理と、位置合わせ後の各分割画像を、それぞれ境界部分で貼り合わせるように合成する画像合成処理とを行うように構成されているが、分割画像と停止位置情報とを例えばパソコン等の外部装置へ出力し、外部装置で分割画像の貼り合わせ処理を行うように構成してもよい。この場合、例えば、撮像装置内で撮像手段及び結像手段との相対位置のずれに関する情報を検出し、その情報を用いて上記貼り合わせ処理を行うプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録しておき、外部装置でこの記録媒体からプログラムを読み出して上記貼り合わせ処理を実行するように構成するとよい。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、結像手段と撮像手段の相対位置に関する情報を検出し、この検出した情報を用いて各分割画像を位置合わせして合成するように構成したから、各分割画像を精度よく合成することができるとともに、従来のように、原稿の他に撮影するパターンを有する部材が不用となる分、撮像装置の構成が大型化するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の全体斜視図である。
【図２】  撮像動作を示す図である。
【図３】  結像部及び走査部の斜視図である。
【図４】  結像部と撮像部との位置関係を示す説明図である。
【図５】  ロータの各停止位置を示す説明図である。
【図６】  撮像装置の撮影動作を示す説明図である。
【図７】  同じく撮像装置の撮影動作を示す説明図である。
【図８】  同じく撮像装置の撮影動作を示す説明図である。
【図９】  同じく撮像装置の撮影動作を示す説明図である。
【図１０】  撮像装置の制御ブロック図である。
【図１１】  第１の実施形態に係る撮像装置の画像処理を説明するための説明図である。
【図１２】  撮影画像の誤差を求めるための説明図である。
【図１３】  第１の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】  第２の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】  第２の実施形態に係る撮像装置による画像合成処理を説明するための説明図である。
【図１６】  第２の実施形態に係る撮像装置による画像合成処理を説明するための説明図である。
【図１７】  第２の実施形態に係る撮像装置による画像合成処理を説明するための説明図である。
【図１８】  特徴点のアドレスの推定を行わなかった場合の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０      結像部
２０      撮像部
３１      ロータ
７０      位置検出部
１０４    停止位置記憶部
１０５    誤差算出部
１１０    画像合成部
１１０ａ〜１１０ｄ  メモリ
【図１】
0004182638.tif 000002
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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