JP2000278567A

JP2000278567A - 画像入力装置

Info

Publication number: JP2000278567A
Application number: JP11086925A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Uchiyama; 行宏内山; Eiko Yanagida; 栄子柳田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】撮影者自身の画像をリアルタイムで確認しな
がら好ましい画像を入力することに適した画像入力装置
を安価に提供する。【解決手段】本発明による画像入力装置は、被写体と
しての撮影者側からの一部の光を撮影者に向かって反射
させ、かつ残りの光を透過させるハーフミラー２１と、
このハーフミラーを透過する光を受光する固体撮像素子
２４と、この固体撮像素子の受光面内に被写体の光学的
像が収まるように、ハーフミラーを透過する光を収束さ
せる光収束手段２３と、固体撮像素子の受光面に生じる
光学的像を電気的像を表す画像データとして格納する記
憶手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入力装置に係
り、特に撮影者自身の画像を撮影することに適した画像
入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近普及しつつあるデジタルスチルカメ
ラは、被写体を撮影および印刷することができるだけで
なく、画像の保存、再生、加工などを可能にしている。
画像の保存は、一般に、電気的なデータとしてメモリー
カードなどの記憶媒体に保存されるか、フロッピー（登
録商標）ディスクなどの磁気記録媒体に保存される。ま
た、印画紙に写真として印刷する前に、撮影した画像を
パーソナルコンピュータのディスプレイ、テレビなどの
表示装置上で再生し、画像を取捨選択することができ
る。

【０００３】さらに、デジタルスチルカメラにおいて
は、撮影された画像はデジタルデータとして処理される
ので、パーソナルコンピュータで利用可能な画像処理用
ソフトウエアを使用することにより、容易に加工するこ
ともできる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、自分
の顔を写真にとり、シールを作成することが広く流行し
たことからもわかるように、撮影者の顔が被写体となる
ことが少なくない。また、証明写真や履歴書用写真な
ど、自分が納得できる顔写真を必要時に手軽に撮影した
いという要望もある。

【０００５】しかし、一般に、従前のデジタルスチルカ
メラは、撮影者が自分の顔を撮影するようにはできてい
ない。また一度撮影した後に、再生して初めてどのよう
な表情の顔が撮影されたかを確認できるため、好ましい
自分の顔を撮影しようとする場合、煩雑な作業が必要と
なる。

【０００６】一部のビデオカメラにおいては、カメラレ
ンズおよび液晶表示装置（ＬＣＤ）画面を撮影者側に向
けることができるものがある。このカメラでは、撮影結
果を確認しつつ撮影することが可能である。しかし、Ｌ
ＣＤを備えることは、現在市販されているデジタルスチ
ルカメラにとっては、依然として価格を高騰させる要因
の一つになっている。

【０００７】また、入力画像をリアルタイムで確認する
ためには、ＬＣＤを常時動作させておく必要があり、そ
の消費電力は小さくない。そこで、長時間の使用を実現
するために、リチウムイオンバッテリーのような高価な
高性能電池の使用を余儀なくされてもいる。

【０００８】本発明は、以上の諸点を考慮し、撮影者自
身の画像をリアルタイムで確認しながら好ましい画像を
入力することに適した画像入力装置を安価に提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による画像入力装
置は、少なくとも一部がハーフミラー領域であるミラー
と、このハーフミラー領域を透過する光を受光する固体
撮像素子と、この固体撮像素子の受光面内に被写体の光
学的像が収まるようにハーフミラー領域を透過する光を
収束させる光収束手段と、固体撮像素子の受光面に生じ
る光学的像を電気的像を表す画像データとして格納する
記憶手段とを有することを特徴とする。

【００１０】このように構成したことにより、ミラーに
は、自分の顔の状態がリアルタイムで映し出されること
になり、これを確認しながら、画像の保存を行うことが
できる。また、被写体の画像をリアルタイムで撮影者に
提供する手段として、安価であるミラーを採択すること
により、画像入力装置を安価に提供することができる。

【００１１】また、本発明の一実施形態では、被写体の
像がミラーにおいて撮影者により観察され、かつこの撮
影者により観察される像と同等のものが縮小されて前記
固体撮像素子の受光面上に投影されるように光学系のパ
ラメータを適切に調節することにより、ミラーに写され
た像と同等の像が記憶手段に保存される。

【００１２】光収束手段は、ミラー中央のハーフミラー
領域に取り付けられた凸レンズとすることができるし、
あるいはそれ自体で凸レンズの機能を有するように少な
くとも一方の面が凸状の曲面となっているミラーを使用
するようにしても良い。

【００１３】本発明では、被写体からハーフミラー領域
を通して固体撮像素子の受光面に至る透過光の経路の途
中に設けられて、常時は被写体の像が固体撮像素子の受
光面上に形成されることを防止し、かつ撮影時に被写体
の像が固体撮像素子の受光面上に形成されることを許容
するシャッター手段を設けることができる。このように
することにより、ミラーに写った自分の顔を確認しなが
ら、適切なタイミングで所望の画像を入力することがで
きる。

【００１４】このシャッター手段は、液晶シャッターを
使用することができ、ハーフミラー領域の裏面に取り付
けることも、また固体撮像素子の表面を覆うように取り
付けることもできる。

【００１５】また、本発明の他の実施形態においては、
シャッター手段を使用せず、固体撮像素子に形成された
電気的像を所定間隔ごとに走査し、画像データとして取
り出すようにすることもできる。このような画像入力装
置は、たとえばビデオフォンの話者の顔の画像を入力手
段として適する。

【００１６】記憶手段に格納された画像データを再生す
るための処理を行う画像出力制御手段を設けて、画像再
生のためのデータを装置外に送出することもできるし、
あるいは表示装置を設けて画像出力制御手段からの画像
データに基づき、再生画像を表示するようにしても良
い。

【００１７】表示装置、たとえば、ＬＣＤを取り付ける
場合にも、画像入力時は、ミラーにより撮影画像を確認
でき、ＬＣＤは再生時のみ使用すれば良いので、消費電
力を低減することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図面中、同一部材には同一参照符
号を付している。図１は、本発明の一実施形態による画
像入力装置の概略構成を示す。図１において、画像入力
装置の本体１１，１２は、結合部材１３により、その一
部において結合されている。図には、本体１１，１２を
開いた使用状態が示されているが、持ち運ぶときには、
２つ折りにして閉じた状態とすることができるようにな
っている。

【００１９】一方の本体１１の内部には、画像入力部１
４が形成されている。この画像入力部１４は、図１のＡ
−Ａ'線断面図である図２に示すように、ミラー２１、
液晶シャッター２２、凸レンズ２３、ＣＣＤ撮像素子２
４、および回路基板２５から構成される。本実施例で
は、ミラー２１は全体がハーフミラーであるので、以下
「ミラー２１」を「ハーフミラー２１」と言う。

【００２０】ハーフミラー２１は、図２の例では平板状
をなし、本体１１の内側面に設けられて、入射光の一部
を透過させる機能と、残りの光を反射させる鏡としての
機能とを有する。

【００２１】ハーフミラー２１の裏面には、その全領域
を覆う液晶シャッター２２が設けられている。液晶シャ
ッター２２は、一般の液晶表示装置と同様の構成のもの
をシャッターとして使用するものである。すなわち、２
枚の透明な基板（ガラス基板、プラスチック基板など）
の間に液晶材料を駆動電極とともに封じ込めたものであ
り、常時は液晶分子がランダムな方向に並んでいるため
に光を透過せず、駆動電極に所定電位を与えることによ
り、液晶分子が所定方向に整列して光の透過を許容する
という原理を利用している。ここで、液晶シャッター２
２が光を透過させる状態をオン状態、液晶シャッター２
２が光を透過させない状態をオフ状態と呼ぶことにす
る。

【００２２】ハーフミラー２１の裏面側の略中央部に
は、液晶シャッター２２を挟んで、凸レンズ２３が設け
られている。この実施形態では、凸レンズ２３として、
略半球状のレンズが使用されており、凸レンズ２３の平
らな面が、ハーフミラー２１の裏面に液晶シャッター２
２を介して接合されている。凸レンズ２３は、ハーフミ
ラー２１および液晶シャッター２２を透過する光を収束
させるように働く。

【００２３】ＣＣＤ撮像素子２４は、凸レンズ２３によ
り集光された入射光を受光するように、回路基板２５上
に搭載されており、光学的な画像をいわゆる電気的な画
像に変換するための素子である。回路基板２５には、こ
のＣＣＤ撮像素子２４の他に、液晶シャッター２２を制
御するためのシャッター制御回路２６、ＣＣＤ撮像素子
２４により得られた電気的な画像に適切な処理を行う画
像処理回路２７などが搭載されている。

【００２４】次に、図３を参照して、この装置のうち画
像入力に関わる主要部の詳細な構成およびその作用につ
いて説明する。図３において、３１は、被写体であり、
典型的には観察者の顔である。被写体（観察者の顔）３
１からの光が、ハーフミラー２１に入射すると、その一
部は反射光３２として、観察者の眼に到達する。このた
め、観察者は被写体３１としての自分の顔を見ることに
なる。この点、観察者から見れば、自分の顔を鏡（ハー
フミラー２１）に写して見ていることになる。

【００２５】一方、液晶シャッター２２がオン状態の場
合、ハーフミラー２１の透過光３３は、凸レンズ２３に
より集光されて、ＣＣＤ撮像素子２４上に到達する。こ
こで、被写体３１とハーフミラー２１との間隔ｄ１、凸
レンズ２３とＣＣＤ撮像素子２４との間隔ｄ２、凸レン
ズ２３の直径Ｄおよびレンズ面の曲率半径Ｒなどからな
る光学系のパラメータを適切に選ぶことにより、凸レン
ズ２３とＣＣＤ撮像素子２４との間隔ｄ２をそれほど大
きくすることなく、観察者の顔全体の画像３４が、ＣＣ
Ｄ撮像素子２４の受光面に収まるようにすることができ
る。

【００２６】凸レンズ２３とＣＣＤ撮像素子２４との間
隔ｄ２をできる限り小さくすることは、装置の薄型化に
直接的に関係するので重要である。また、観察者の顔と
ハーフミラー２１との間隔ｄ１は、観察者自身が調節す
ることができ、観察者の顔全体がハーフミラー２１に収
まる状態のとき、ハーフミラー２１に写った像とほぼ同
等の構図の光学的画像がＣＣＤ撮像素子２４上に結像さ
れるように、前述の光学系のパラメータが選ばれる。

【００２７】図２において、シャッターボタン２８が本
体１１に取り付けられており（シャッターボタン２８の
取り付け位置は、図２に示すものに限らず、たとえば、
本体１１の図２とは反対側の位置や、本体１２の適宜の
位置であってもよい）、このシャッターボタン２８を押
すと、シャッター制御回路２６から液晶シャッター２２
の駆動電極にパルス状の駆動信号が供給されて所定電位
が与えられ、液晶シャッター２２が所定期間オン状態と
なる。被写体３１の像は、この所定期間に、ＣＣＤ撮像
素子２４に投影されることになる。すなわち、通常のカ
メラのシャッターの役割を果たすことになる。

【００２８】このようにすることにより、観察者は、自
分の顔をハーフミラー２１で確認しながら、シャッター
ボタン２８を押すことにより、その電気的画像をＣＤ撮
像素子２４を介して装置に入力することができる。従っ
て、この実施形態による画像入力装置によれば、自分の
顔の状態、たとえば表情をリアルタイムで確認しなが
ら、所望の画像を選択的に装置に入力することが可能で
ある。

【００２９】この実施形態による画像入力装置は、安価
な構成部品からなっているので、デジタルスチルカメ
ラ、デジタルビデオカメラなどの従来の画像記録装置に
比べて、格段に安価なものとすることができる。ハーフ
ミラー２１は、ガラスからなるミラーとすることもでき
るが、透明なプラスチック板に金属膜を形成することに
よっても安価に製造することができる。

【００３０】液晶シャッター２２は、単に光の透過、遮
蔽の単純なオンオフ動作をするもので足りるので、２枚
のガラス板または透明プラスチック板のそれぞれ内側面
に一様に透明電極を形成すれば良い。透明電極材料とし
ては、たとえば一般の液晶表示装置において広く使用さ
れているＩＴＯが使用できる。また、必要とされるシャ
ッター速度に応じた応答性を有する液晶材料を使用する
ことができ、安価な液晶材料を使用することができる。

【００３１】凸レンズ２３は、ガラスレンズでも良い
が、射出成型により安価に製造される透明プラスチック
製レンズが使用できる。ハーフミラー２１、液晶シャッ
ター２２、凸レンズ２３の接合は、透明な接着剤により
行うことができる。また、ＣＣＤ撮像素子２４および回
路基板２５も安価に製造することができる。

【００３２】この実施形態において、本体１２の構造
は、自由に設計することができる。たとえば、この部分
に適切な凹部を形成しておくことにより、化粧品を収納
し、化粧用コンパクトとしても使用できる画像入力装置
とすることもできる。この装置は、前述したように、安
価に製造できるので、化粧品メーカーの促販物として顧
客に配布することも可能であり、また玩具として販売す
ることも可能である。

【００３３】次に、図４〜図７を参照して、図２および
図３中のハーフミラー、液晶シャッター、および凸レン
ズの部分に関する本発明の他の実施形態について説明す
る。図４に示した実施形態において、いわゆる完全な形
の凸レンズ４１が、液晶シャッター２２から離れた位置
に設けられる。このような凸レンズ４１は、透明プラス
チック製の保持部材などを使用して適切に所定位置に保
持される。この実施形態によれば、さらに被写体からの
透過光の収束が容易になる。また、凸レンズ４１は、液
晶シャッター２２に接着するようにしても良い。

【００３４】図５に示した実施形態において、その一方
の表面が凸面に成形されたハーフミラー５１を使用す
る。このようなハーフミラー５１は、たとえば射出成型
プラスチックを使用することにより容易に製造すること
ができる。凸面状のハーフミラー５１を使用することに
より、凸レンズを必要としない。すなわち、ハーフミラ
ー５１は、図２および図３中のハーフミラー２１と凸レ
ンズ２３の両者の機能を併せ持っている。この場合に
は、本体の折り畳み時に本体１２にこの凸部が収容され
るようにする。

【００３５】図６に示した実施形態においては、ハーフ
ミラー２１の裏面に凸レンズ２３が直接的に接合され、
液晶シャッター６１がハーフミラー２１の表面に取り付
けられる。液晶シャッター６１は、常時遮光するように
動作するので、被写体から凸レンズ２３を通ってＣＣＤ
撮像素子２４に至る透過光の経路を有効に遮蔽する範囲
を覆うように設ける。液晶シャッター６１が設けられた
部分のハーフミラー２１は、常時鏡として機能しないの
で、できる限りその面積を小さくすることが望ましい。

【００３６】図７に示した実施形態においては、ハーフ
ミラー２１の裏面に液晶シャッターを設ける代わりに、
ＣＣＤ撮像素子２４の表面に液晶シャッター７１を設け
る。このようにすれば、小さな面積の液晶シャッター７
１により、常時ＣＣＤ撮像素子２４への入射光を遮蔽す
ることができる。この場合においても、ハーフミラー２
１の裏面に凸レンズ２３が直接的に接合される。また、
図６の実施形態における不具合、すなわちハーフミラー
２１の表面の鏡としての機能が部分的に損なわれるとい
う不具合が解消される。

【００３７】図６および図７に示された実施形態におい
て、ハーフミラー２１の裏面に凸レンズ２３が直接的に
接合される構成としたので、ハーフミラー２１と凸レン
ズ２３とを一体成形することにより、さらなるコストダ
ウンが可能となる。この場合、凸レンズ２３の局面部分
にもハーフミラーとしての処理を施しても、施さなくて
も良い。凸レンズ２３が小さい場合には、凸レンズ２３
の局面部分のハーフミラー処理の有無は、観察者にとっ
てあまり気にならない。

【００３８】次に、回路基板２５に搭載される回路の一
例について、図８を参照して説明する。図８において、
画像入力制御部８１は、ＣＣＤ撮像素子２４に接続され
ており、ＣＣＤ撮像素子２４のマトリックス状に配置さ
れた多数の画素を順に走査して、ＣＣＤ撮像素子２４に
蓄積された電気的画像データを取り出す。

【００３９】シャッター制御部８２は、シャッターボタ
ン２８の押下を検出し、液晶シャッター２２の駆動電極
に駆動信号を供給し、これを所定時間オン状態すなわち
光透過状態とする。画像入力制御部８１は、シャッター
ボタン２８の押下のたびに起動され、更新されたＣＣＤ
撮像素子２４上の電気的画像データを取り出す。

【００４０】画像記憶部８３は、たとえばメモリから構
成され、画像入力制御部８１からのデータを保存する。
画像出力制御部８４は、画像の出力要求に応じて、画像
出力端子８５から画像再生のためのデータを出力する。
この画像出力端子８５をパーソナルコンピュータに接続
することにより、そのディスプレイ上で再生画像を見る
ことができ、また画像処理ソフトウエアを使用して、画
像を適宜加工することができる。また、この画像出力端
子８５をプリンタに接続することにより、再生画像を印
刷することができる。なお、プリンタに直接接続する場
合には、画像出力制御部８４において、プリンタの出力
フォーマットに適合したデータに変換する必要がある。

【００４１】画像記憶部８３をメモリーカードとして、
画像入力装置から取り外し可能とし、これをパーソナル
コンピュータまたはプリンタに使用し、該カードに格納
された画像データを再生またはプリントアウトするよう
にしても良い。この場合には、画像出力制御部８４は不
要となる。

【００４２】以上の実施形態においては、画像入力の機
能のみを備えた装置について説明したが、たとえば本体
１１のハーフミラー２１が形成されていない側の面（す
なわち、本体１１の裏面）に、液晶表示装置を設け、保
存された画像を観察者が確認することができるようにし
ても良い。この場合には、画像再生制御回路および液晶
表示装置用駆動回路を回路基板２５上に設けるようにす
る。

【００４３】このようにすれば、画像入力装置をプリン
タに接続し、再生画像を確認しながら、必要な画像を印
刷することも可能となる。なお、この場合にも、画像入
力時は、撮影画像の確認は、ハーフミラー２１に写され
た像によりおこなわれるので、液晶表示装置を駆動する
必要がない。したがって、画像入力時の消費電力を低減
することができ、バッテリーによる使用時間を長くする
ことが可能となる。

【００４４】この場合の回路基板２５の構成を、図９を
参照して説明する。図９において、図８と異なる点は、
画像出力制御部８４の出力がＬＣＤ駆動回路９１に与え
られることである。ＬＣＤ駆動回路９１は、液晶表示装
置９２を構成するマトリックス状に配列された画素を順
次走査し、画像出力制御部８４からの画像データを書き
込んでいくことにより、再生画像を表示する。

【００４５】以上の実施形態では、液晶シャッターを使
用して、シャッターボタンを押したタイミングでのみ画
像を入力するようにしたが、シャッターを使用せずに、
撮影者の顔からの入射光が絶えずＣＣＤ撮像素子２４上
に到達するようにしても良い。すなわち、たとえば図１
に示したものから液晶シャッター２４を取り除いた構成
とする。

【００４６】このような装置をビデオフォンに対する画
像入力装置に応用した例を説明する。ビデオフォンであ
るから、話者の画像が相手方に送られなければならな
い。この画像入力装置により得られた話者の画像が、電
話回線を介して、その音声と共に相手方に送られる。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、撮
影者自身の画像をリアルタイムで確認しながら好ましい
画像を入力することに適した画像入力装置を安価に提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による画像入力装置の外観
の一例を示す概略図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【図３】本発明の一実施形態による画像入力装置の画像
入力部の拡大図である。

【図４】本発明の一実施形態による画像入力装置のハー
フミラー、光収束手段、液晶シャッターの配置の一例を
示す図である。

【図５】本発明の一実施形態による画像入力装置のハー
フミラー、光収束手段、液晶シャッターの配置の他の例
を示す図である。

【図６】本発明の一実施形態による画像入力装置のハー
フミラー、光収束手段、液晶シャッターの配置のさらに
他の例を示す図である。

【図７】本発明の一実施形態による画像入力装置のハー
フミラー、光収束手段、液晶シャッターの配置のさらに
また他の例を示す図である。

【図８】本発明の一実施形態による画像入力装置の回路
基板に搭載される電子回路の一例を示す図である。

【図９】本発明の一実施形態による画像入力装置の回路
基板に搭載される電子回路の他の一例を示す図である。

【符号の説明】

１１，１２本体１３結合部１４画像入力部２１ハーフミラー２２液晶シャッター２３凸レンズ２４固体撮像素子２５回路基板２６シャッター制御回路２７画像処理回路２８シャッターボタン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/781 Ｈ０４Ｎ 5/781 ５１０Ｄ 5/907 Ｆターム(参考） 2H088 EA25 EA33 EA62 HA22 MA20 5B047 AA07 AB02 BB04 BC05 BC06 BC09 BC23 CA23 5C022 AA13 AC03 AC32 AC42 AC52 AC54 AC69 AC78 5C052 AA17 DD02 EE02 EE03 EE08 GA02 GA03 GA05 GA07 GB01 GC00 GE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一部がハーフミラー領域であ
るミラーと、前記ハーフミラー領域を透過する光を受光する固体撮像
素子と、前記固体撮像素子の受光面内に被写体の光学的像が収ま
るように、前記ハーフミラー領域を透過する光を収束さ
せる光収束手段と、前記固体撮像素子の受光面に生じる光学的像を、電気的
像を表す画像データとして格納する記憶手段とを有する
画像入力装置。
【請求項２】被写体の像が前記ミラーにおいて撮影者
により観察され、かつこの撮影者により観察される像と
同等のものが縮小されて前記固体撮像素子の受光面上に
投影されることを特徴とする請求項１記載の画像入力装
置。
【請求項３】前記光収束手段が、前記ミラー中央に形
成したハーフミラー領域に取り付けられた凸レンズであ
ることを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項４】前記光収束手段が、それ自体で凸レンズ
の機能を有するように少なくとも一方の面が凸状の曲面
となっていることを特徴とする請求項１記載の画像入力
装置。
【請求項５】被写体からハーフミラー領域を通して固
体撮像素子の受光面に至る透過光の経路の途中に設けら
れて、常時は被写体の像が固体撮像素子の受光面上に形
成されることを防止し、撮影時には被写体の像が固体撮
像素子の受光面上に形成されることを許容するシャッタ
ー手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像入
力装置。
【請求項６】前記シャッター手段が、前記ミラーのハ
ーフミラー領域の裏面に取り付けられた液晶シャッター
であることを特徴とする請求項５記載の画像入力装置。
【請求項７】前記シャッター手段が、前記固体撮像素
子の表面を覆うように取り付けられた液晶シャッターで
あることを特徴とする請求項５記載の画像入力装置。
【請求項８】前記固体撮像素子に形成された電気的像
を所定間隔ごとに走査し、画像データとして取り出すよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の画像入力装
置。
【請求項９】前記記憶手段に格納された画像データを
再生するための処理を行う画像出力制御手段を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項１０】前記画像出力制御手段からの画像デー
タに基づき、再生画像を表示する表示装置を有すること
を特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項１１】前記表示装置がプリンタであることを
特徴とする請求項１０記載の画像入力装置。