(57)【要約】【課題】立体的な被写体を忠実に撮影しデジタル化することができるデジタル撮影装置を提供する。【解決手段】被写体の分割部位を光学系から光電変換素子に投影させて撮像し、撮像した各分割撮影部位のデジタル画像を結合させて被写体の画像データとするデジタル撮影装置において、被写体に対しレンズ２の光軸３を固定する光軸固定部４と、読取部によって所定範囲をラインスキャンするラインスキャナ７と、光軸３に対して垂直でありレンズ２による結像位置に配置される固定フレームと、レンズ２と固定フレームとを遮光した状態でつなぐ蛇腹６と、この固定フレームに設けられ、ラインスキャナ７が装着される装着部と、装着部を固定フレーム内で二次元方向にスライド移動させるスライド機構と、ラインスキャナ７によって読み取られたデジタル画像を結合させる画像処理装置を備えてなることを特徴とする。【選択図】図１
2009015383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の分割部位を光学系により光電変換素子に投影させて撮像し、撮像した各分割撮影部位のデジタル画像を結合させて上記被写体の画像データとするデジタル撮影装置において、
被写体に対し光学系の光軸を固定する光軸固定部と、
読取部によって所定範囲をラインスキャンするラインスキャナと、
上記光軸に対して垂直であり上記光学系による結像位置に配置される固定枠部と、
上記光学系と上記固定枠部とを遮光した状態でつなぐ遮光部と、
上記固定枠部に設けられ、上記ラインスキャナが装着される装着部と、
上記装着部を上記固定枠部内で二次元方向にスライド移動させるスライド機構と、
上記ラインスキャナによって読み取られたデジタル画像を結合させる画像処理装置とを備えてなることを特徴とするデジタル撮影装置。
【請求項２】
上記スライド機構として、上記固定枠部の内側に嵌め込まれ縦方向に移動する縦方向移動枠と、この縦方向移動枠の内側に嵌め込まれ横方向に移動する横方向移動枠とを有し、この横方向移動枠に上記装着部が設けられている請求項１記載のデジタル撮影装置。
【請求項３】
上記スライド機構として、上記固定枠部の内側に嵌め込まれ横方向に移動する横方向移動枠と、この横方向移動枠の内側に嵌め込まれ縦方向に移動する縦方向移動枠とを有し、この縦方向移動枠に上記装着部が設けられている請求項１記載のデジタル撮影装置。
【請求項４】
上記縦方向移動枠の移動範囲は、上記固定枠から引き出しまたは格納される遮光膜によって遮蔽され、上記横方向移動枠の移動範囲は、上記縦方向移動枠から引き出しまたは格納される遮光膜によって遮蔽されている請求項２または３記載のデジタル撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルアーカイブに好適なデジタル撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
文化財や社会的資料等をデジタル化し、原寸複製可能なデータとして保存するデジタルアーカイブが進みつつあり、撮影対象に応じてデジタルカメラを用いた静止画、またはハイビジョンカメラを用いた動画としてデータが蓄積されている。
【０００３】
デジタル処理によれば、色、階調、形、濃度、コントラストの各情報を高い精度で取得することができ、デジタル技術で直接撮影したものをデジタル技術で復元することがデータの保存、活用形態として最も優れているからである。
【０００４】
広域地域情報通信ネットワーク整備促進モデル構築事業実施要綱に基づき、郵政省の委託を受けて２０００年３月から５月にかけて、本願出願人は文化財のデジタルアーカイブ事業を他に先駆けて実施し、以来、デジタル技術による高画質高品質のデータ蓄積を追求している。
【０００５】
デジタルアーカイブの品質は、例えば静止画であればデジタルカメラの解像度、具体的にはＣＣＤセンサの画素数に支配され、原寸に対して３００〜４００ｄｐｉの解像度を一般に高精細画像と呼んでいる。原寸サイズ（被写体）が大きくなると、当然、サイズに応じた解像度が要求されることになるが、現状、業務用デジタルカメラのハイエンド機の画素数は１２，６００万画素が限度である。
【０００６】
そこで、サイズの大きな被写体を撮影してデジタル化する場合、被写体を多数の撮影エリアに分割し、各撮影エリア毎にデジタルカメラを移動させて撮影を行ない、撮影された多数枚の画像を画像合成処理技術によりパソコン画面上で繋ぎ合わすという作業がこれまで行なわれている。
（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−６２５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、彫刻や仏像のように三次元形状の被写体をデジタルカメラで分割撮影すると、光軸が移動するので、写し出される被写体分割部分の形状が変化し、立体物については忠実に合成することができないという問題があった。また、立体物に生じる陰影等を忠実に撮影することができないという問題もある。
【０００８】
文化財のアーカイブでは、実物を忠実に記録することが重要である。それ故、文化財を撮影する場合、画像情報として高い解像度（３００〜４００ｄｐｉ）が求められる。特に、被写体のサイズが大きい場合は上記したように分割撮影によって撮影を行うことになるが、繋ぎ合わせにおいてはさらに以下の点が問題となる。
【０００９】
（1）光軸が移動するため、光沢、陰影が各画像ごとに異なり補正が困難であること、(2)画像の繋ぎ目を合せるために歪補正を行う必要があること、(3)画像を繋ぎ合わせる際に品質劣化が避けられないこと、(4)繋ぎ目を正確に合致させる必要があること、(5)繋ぎ目部分の情報が欠落する虞れがあること。
【００１０】
また、立体物以外の障壁画のような平面的な文化財についても、その障壁画表面には凹凸があり金箔の風合いや絵のディティール感が微妙に変化しており、取得しなければならない情報量が多い。
【００１１】
したがって、上記した三次元の被写体および平面的な文化財について、情報を復刻可能な程度に確実に記録するには、作為的な補正に頼らずにデジタル化できるようにすることに加え、撮影対象のディティール感までも忠実にデジタル化できる解像度が撮影デバイスに要求される。
【００１２】
本発明は以上のような従来のデジタルアーカイブにおける課題を考慮してなされたものであり、立体物を忠実に撮影してデジタル化することができ、また、取得すべき情報量が多い平面的な文化財についても忠実にデジタル化することができるデジタル撮影装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、被写体の分割部位を光学系により光電変換素子に投影させて撮像し、撮像した各分割撮影部位のデジタル画像を結合させて上記被写体の画像データとするデジタル撮影装置において、
被写体に対し光学系の光軸を固定する光軸固定部と、
読取部によって所定範囲をラインスキャンするラインスキャナと、
上記光軸に対して垂直であり上記光学系による結像位置に配置される固定枠部と、
上記光学系と上記固定枠部とを遮光した状態でつなぐ遮光部と、
この固定枠部に設けられ、上記ラインスキャナが装着される装着部と、
上記装着部を上記固定枠部内で二次元方向にスライド移動させるスライド機構と、
上記ラインスキャナによって読み取られたデジタル画像を結合させる画像処理装置とを備えてなるデジタル撮影装置である。
【００１４】
本発明において、上記スライド機構として、上記固定枠部の内側に嵌め込まれ縦方向に移動する縦方向移動枠と、この縦方向移動枠の内側に嵌め込まれ横方向に移動する横方向移動枠とを有する場合、この横方向移動枠に上記装着部を設けることができる。
【００１５】
本発明において、上記スライド機構として、上記固定枠部の内側に嵌め込まれ横方向に移動する横方向移動枠と、この横方向移動枠の内側に嵌め込まれ縦方向に移動する縦方向移動枠とを有する場合、この縦方向移動枠に上記装着部を設けることができる。
【００１６】
本発明において、上記縦方向移動枠の移動範囲は、上記固定枠から引き出しまたは格納される遮光膜によって遮蔽し、上記横方向移動枠の移動範囲は、上記縦方向移動枠から引き出しまたは格納される遮光膜によって遮蔽することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のデジタル撮影装置によれば、分割撮影に際し光軸が移動しないため、立体的な文化財を分割撮影する場合において、歪のない撮影が可能になり、陰影等についても忠実に記録することができるようになる。
【００１８】
また、表面に凹凸があり取得すべき情報量が多い平面的な文化財についても忠実にデジタル化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るデジタル撮影装置（以下、撮影装置と略称する）の構成を撮影方向から見た斜視図である。
【００２１】
1.  撮影装置の基本構成
同図において、撮影装置１は、被写体からの光を集光する光学系としてのレンズ２を有し、このレンズ２の光軸３を被写体に対して固定する光軸固定部４が備えられている。
【００２２】
また、光軸固定部４と離間して、光軸３に対して垂直でありレンズ２による結像位置に固定枠部５が配置され、レンズ２と固定枠部５とは蛇腹６によって遮光されている。
【００２３】
上記固定枠部５には、ラインスキャナ７が装着されるとともにそのラインスキャナ７の読取範囲が開口している装着部（後述する）が設けられている。
【００２４】
また、この装着部を上記固定枠部５内で上下左右方向にスライド移動させるスライド機構が備えられている。
【００２５】
以下、装置各部の構成について説明する。
【００２６】
1.1  レンズ
上記レンズ２は、１０×１２インチ版撮影用のイメージサークルの広い、例えば、Ｇ−クラロン  ３５５ｍｍ／ｆ９  シュナイダー社製のレンズを使用している。このようにイメージサークルの広い（直径４４４ｍｍ）レンズを使用すれば、分割撮影を可能にさせるという利点がある。
【００２７】
1.2  光軸固定部
上記光軸固定部４は、レンズ２装着用のレンズ取付孔を中央に設けた光軸固定盤８を有し、この光軸固定盤８の下部からポスト９が垂下され、このポスト９を支持している支持ブロック１０がモノレール１１に対し、前後方向に移動可能に固定されている。なお、上記光軸固定盤８に装着されたレンズ２の光軸３は水平方向に向けて固定される。
【００２８】
モノレール１１の後部には固定台１２から垂下されたポスト１３が前後方向に移動可能に固定され、この固定台１２に上記固定枠部５が設けられている。
【００２９】
1.3  スライド機構
図２および図３は上記固定枠部５の構成を示したものである。
【００３０】
図２(ａ)は固定枠部５を外側から見た正面図、同図(ｂ)は右側面図、同図(ｃ)は図２(ａ)のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００３１】
また、図３(ａ)は固定枠部５を内側から見た正面図、同図(ｂ)は底面図、同図(ｃ)は図２(ａ)のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【００３２】
まず、図２について説明する。
【００３３】
固定枠部５は、８×１０版用のカメラバックを装着するための既存のフレームを利用しており、カメラバックを取り外し、撮影エリアとなる窓部を固定枠部５内で上下左右にスライド移動させることができる構成となっている。
【００３４】
なお、上記窓部とはラインスキャナ７の読取範囲と一致するように開口されたものである。
【００３５】
上記窓部をスライド移動させるスライド機構は、窓枠状の固定フレーム（固定枠部）２０と、この固定フレーム２０の内側に配置され、上下方向に移動できるように構成された窓枠状の縦移動フレーム（縦方向移動枠）２１と、この縦移動フレーム２１の内側に配置され、左右方向に移動できるように構成された窓枠状の横移動フレーム（横方向移動枠う）２２とから主として構成されている。
【００３６】
1.3.1  縦移動フレーム
縦移動フレーム２１は、固定フレーム２０内側の左右に配置された一対の縦ガイドレール２０ａおよび２０ｂに案内されて矢印Ｂ方向に移動することができ、図２(ａ)は最下端に移動した状態を示している。
【００３７】
縦移動フレーム２１の移動は、回転つまみ２３を時計方向または反時計方向に操作することにより行なわれる。
【００３８】
回転つまみ２３は固定フレーム２０上に設けられたギヤボックス２４に設けられており、回転つまみ２３の回転軸に設けられたウオーム２３ａが、固定フレーム２０に水平軸まわりに回転可能に設けられたギヤ２５の第一の歯２５ａに歯合し、ギヤ２５の第二の歯２５ｂが縦移動フレーム２１の側面に形成されたラック２１ａと歯合するようになっている。
【００３９】
また、縦移動フレーム２１からは被写体方向（矢印Ｃ方向）に向けてスカート部２１ｂ角筒状に形成されている（図２(ｃ)参照）。
【００４０】
このスカート部２１ｂの上下方向の一方端部２１ｃには、第１ロール２６から巻き解かれた金属薄膜からなる帯状の遮光膜２７が接続されており、他方端部２１ｄには第２ロール２８から巻き解かれた同じく金属薄膜からなる帯状の遮光膜２９が接続されており、両膜２７および２９にはテンションが付与されている。なお、第１ロール２６および第２ロール２８は固定フレーム２０に設けられている。
【００４１】
上記遮光膜２７および２９は、光を遮断することができる、例えばステンレス製の薄膜フィルムから構成することができる。
【００４２】
それにより、縦移動フレーム２１が上下に移動しても固定フレーム２０とその縦移動フレーム２１との間にできる空間は上記遮光膜２７および２９で遮蔽されるようになっている。
【００４３】
1.3.2  横移動フレーム
横移動フレーム２２は、縦移動フレーム２１の内側上下に配置された一対の横ガイドレール２１ｅおよび２１ｆに案内されて矢印Ｄ方向に移動することができる。図２(ａ)では縦移動フレーム２１の左右方向中央に横移動フレーム２２が位置している状態を示している。
【００４４】
横移動フレーム２２の移動は、回転つまみ３０を時計方向または反時計方向に操作することにより行なわれる。
【００４５】
回転つまみ３０は縦移動フレーム２１上に設けられたギヤボックス３１に設けられており、回転つまみ３０の回転軸に設けられたウオーム３０ａが、縦移動フレーム２１に水平軸まわりに回転可能に設けられたギヤ３２の第一の歯３２ａに歯合し、ギヤ３２の第二の歯３２ｂが横移動フレーム２２の側面に形成されたラック２２ａと歯合するようになっている。
【００４６】
また、横移動フレーム２２からは被写体方向（矢印Ｃ方向）に向けてスカート部２２ｂ角筒状に形成されている。
【００４７】
図３(ｃ)に示すように、スカート部２２ｂの左右方向の一方端部２２ｃには、第３ロール３３から巻き解かれた遮光膜３４が接続されており、他方端部２２ｄには第４ロール３５から巻き解かれた遮光膜３６が接続されており、両膜３４および３６にはテンションが付与されている。なお、上記遮光膜３４および３６は、上記した遮光膜２７と同じ材質から構成されている。
【００４８】
それにより、横移動フレーム２２が左右に移動しても横移動フレーム２２と縦移動フレーム２１の間にできる空間は上記遮光膜３４および３６で遮蔽されるようになっている。
【００４９】
なお、図３(ａ)における縦ガイドレール２０ａおよび２０ｂに沿って縦移動フレーム２１が移動し、縦移動フレーム２１の横ガイドレール２１ｅおよび２１ｆに沿って横移動フレーム２２が移動し、その横移動フレーム２２内に撮影エリアＳが区画されている。
【００５０】
1.4  ラインスキャナ
図４は上記横移動フレーム２２に取り外し可能に装着されるラインスキャナ７の外観図を示したものである。
【００５１】
同図において、ラインスキャナ７は、長方形のケース本体７ａを有し、横移動フレーム２２取付け側の面に、矩形状に切り取られた開口７ｂが形成されている。
【００５２】
この開口７ｂは読取範囲に相当し、この読取範囲内でＣＣＤラインセンサ７ｃが矢印Ｆ方向に移動することにより、被写体がスキャニングされるように構成されている。
【００５３】
ＣＣＤラインセンサ７ｃのスキャニングにより上記読取範囲から縦×横：12,600ピクセル×10,500ピクセル、すなわち１００ｍｍ×８４ｍｍの範囲についてデータを取得することができる。
【００５４】
上記ラインスキャナ７は、横移動フレーム２２の左右両側に配設された装着部としての取付金具２２ｅおよび２２ｆに差し込むようにして取り付けられ、それにより、開口７ｂが横移動フレーム２２の枠内に位置するようになっている。
【００５５】
上記構成を有する撮影装置１は画像合成処理を行なうためのコンピュータと接続されるようになっており、７ｄは、その接続されるコンピュータのＩＥＥＥ１３９４ポートに対しケーブルで接続するためのＩＥＥＥ１３９４ポートである。
【００５６】
それにより、ＣＣＤラインセンサ７ｃによってスキャニングしたデータはケーブルを介して画像処理装置としてのコンピュータに転送される。
【００５７】
2.  撮影手順
次に、上記撮影装置１を用いた撮影手順について説明する。
【００５８】
なお、図５では説明を簡単にするため、ラインスキャナの矩形状の読取範囲Ｇを円で示している。また、被写体を４分割した第１〜第４区画を撮影する場合について説明する。
【００５９】
また、撮影を行なう前の調整として、レンズの周辺光量が低下する分について濃度の均一化を図り、照明むらを解消している。
【００６０】
図５(ａ)において、まず、撮影対象の略中央にレンズ２の光軸が位置するように撮影装置１の位置決めを行なう。
【００６１】
次いで、光軸固定部４を前後方向に移動させて被写体にピントを合わせ、ピントが合った位置で光軸固定部４をモノレール１１に固定する。
【００６２】
2.1  第１区画
次に、回転つまみ２３を操作して縦移動フレーム２１を固定フレーム２０内の上端まで移動させ、さらに、回転つまみ３０を操作して横移動フレーム２２を縦移動フレーム２１内の左端まで移動させる。それにより、読取範囲Ｇは左上端に移動する。
【００６３】
この状態でラインスキャナ７のＣＣＤラインセンサ７ｃによってスキャニングを行ない、左上の撮影エリアについてデータを取得する。
【００６４】
2.2  第２区画
左上の撮影エリアについてスキャニングが終了すると、次に、回転つまみ３０を操作して横移動フレーム２２を固定フレーム２０内の右端まで移動させる。それにより、読取範囲Ｇが右上端に移動する。
【００６５】
この状態でラインスキャナ７による２回目のスキャニングを開始する。
【００６６】
2.3  第３区画
２回目のスキャニングが終了すると、次に、回転つまみ２３を操作して縦移動フレーム２１を固定フレーム２０の下端まで移動させる。それにより、読取範囲Ｇを右下端に移動する。
【００６７】
この状態でラインスキャナ７による３回目のスキャニングを開始する。
【００６８】
2.4  第４区画
３回目のスキャニングが終了すると、次に、回転つまみ３０を操作して横移動フレーム２２を固定フレーム２０の左端まで移動させる。それにより、読取範囲Ｇは左下端に移動する。
【００６９】
この状態でラインスキャナ７による４回目のスキャニングを開始する。
【００７０】
このように、被写体を４分割した各撮影エリアについて、左上端→右上端→右下端→左下端の順番に読取部Ｇを移動させ、各位置でＣＣＤラインセンサ７ｃによるスキャニングを行なえば、イメージサークル内の被写体画像を４分割で取得することができる。
【００７１】
なお、上記実施形態では被写体を４分割で撮影する例について説明したが、分割数については被写体のサイズに応じ４分割以下であっても良く、また４分割を超える分割数であってもよい。
【００７２】
2.5  画像結合処理
また、隣接する読取範囲Ｇ同士に所定量の重ね合わせ代（上下方向および左右方向）を共有するように、固定フレーム２０内での縦移動フレーム２１および縦移動フレーム２１内での横移動フレーム２２の移動範囲が設定されている。
【００７３】
そのため、固定フレーム２０内でスライド移動する縦フレーム２１および横フレーム２２の誤差は０．０２ｍｍ以下に抑えている。このように、スライド機構における機械的な誤差（ハード上の誤差）を極力抑えることで、ソフトウエアによる画像合成処理を極力、少なく且つ簡便にしている。換言すれば、被写体を忠実にデジタル化することを可能にしている。
【００７４】
また、画像データの合成では、コンピュータのモニタ画面上に、例えば撮影した画像データを左右に並べて表示させ、一方の画像データの重ね合わせ代に他方の画像データの重ね合わせ代を重ね合わせて一致させることで二つの画像データの合成が簡単に行なえるようになっている。
【００７５】
なお、二つの画像データの間で角度のずれがある場合は一方の画像データの上部を固定し、微小角度について図形回転を行なうことにより他方の画像データに一致させる。このような合成作業を、撮影した４枚の画像データについて行なえば、一枚の画像データを簡便に作成することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、光軸が固定されたイメージサークル内で撮影エリアを複数に分割し撮影を行なっているため、光軸を移動させて撮影を行なう従来の分割撮影方法のように撮影条件が変化することがない。
【００７７】
また、撮影によって得られた各分割部位のデジタル画像について濃度補正を行なう等、補間技術を使用しないため、画像合成処理時に解像度の劣化が発生しないという利点がある。
【００７８】
本実施形態によれば、一台のラインスキャナ７でスキャニングできる解像度は約１億３千万画素であり、上記重ね合わせ代に使用される画素分（２０万ピクセル×２０万ピクセル）を減じたとしても、画像データを４枚合成した分、すなわち５億画素超の高解像度で被写体を撮影することが可能になる。
【００７９】
また、本発明のデジタル撮影装置においては、光軸を一本にして１つのイメージサークルを形成し、同一のイメージサークル内で分割撮影を行うようにしているため、撮影された各画像においてレンズ収差による歪が発生せず、したがって、その歪を補正をすることなく画像を繋ぎ合せることが可能になった。
【００８０】
また、上記歪を補正せずに繋ぎ合わせが可能になることで画像品質が劣化せず、さらには画像の繋ぎ合わせに費やす作業工程も簡素化できるため、画像合成に要する作業時間を大幅に短縮することができる。
【００８１】
また、繋ぎ合わせた画像は、光軸の移動がないため一定方向からの光による光沢／陰影が再現され、繋ぎ目も歪むことなく奇麗に繋ぎ合わせることができ、完全な画像が得られる。
【００８２】
それにより、立体的な文化財を撮影する場合においても立体物に生じる陰影等を忠実に再現することが可能になる。また、撮影対象が障壁画のように大面積であっても、金箔のような複雑な質感までも情報を漏らさず取得することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係るデジタル撮影装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す固定枠部の構成を外側から示したものであり、(ａ)は正面図、(ｂ)は右側面図、(ｃ)は図２(ａ)のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１に示す固定枠部の構成を内側から示したものであり、(ａ)は正面図、(ｂ)は底面図、(ｃ)は図２(ａ)のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図４】図１に示すラインスキャナの構成を示す外観斜視図である。
【図５】(ａ)〜(ｄ)は本発明のデジタル撮影装置を用いた撮影手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    撮影装置
２    レンズ
３    光軸
４    光軸固定部
５    固定枠部
６    蛇腹
７    ラインスキャナ
７ａ  ケース本体
７ｂ  開口
７ｃ  ＣＣＤラインセンサ
８    光軸固定盤
９    ポスト
１０    支持ブロック
１１    モノレール
１２    固定台
１３    ポスト
２０    固定フレーム
２１    縦移動フレーム
２２    横移動フレーム
２３    回転つまみ
２４    ギヤボックス
２６    第１ロール
２７    遮光膜
２８    第２ロール
２９    遮光膜
３０    回転つまみ
３１    ギヤボックス
３３    第３ロール
３４    遮光膜
３５    第４ロール
３６    遮光膜
【図１】
2009015383.tif 000003
【図４】
2009015383.tif 000004
【図５】
2009015383.tif 000005
【図２】
2009015383.tif 000006
【図３】
2009015383.tif 000007