JP2001144911A

JP2001144911A - 画像入力装置

Info

Publication number: JP2001144911A
Application number: JP32435999A
Authority: JP
Inventors: Shinya Matsuda; 伸也松田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2001-05-25
Also published as: US6891643B1

Abstract

(57)【要約】【課題】平面的な被写体を複数の部分に分割して撮像
し、各部分の画像データを張り合わせて高解像度の全体
画像を得る画像入力装置において、画像貼り合わせを容
易にし、かつ装置全体を小型化する。【解決手段】撮像素子２０を被写体に対してほぼ平行
に保持し、撮像レンズ２１をその光軸Ｌが撮像素子２０
の中心を通る法線Ｎを中心として半径Ｄ１の円を描くよ
うに移動させ、撮像素子２０の中心ｘと撮像レンズ２１
の主点ｐを結び撮像光学系の光軸Ｌｘを被写体の各領域
Ａ〜Ｄの撮像中心点ａ〜ｄを向くように停止させ、被写
体の各領域Ａ〜Ｄを撮像するので、被写体と撮像素子２
０の平行関係が維持され、画像のぼけや歪みはほとんど
生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿や写真等の平
面的な被写体を複数の部分に分割して撮像し、得られた
画像データを貼り合わせて高解像度の全体画像を得る画
像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被写体を複数の部分に分割し
て撮像し、画像データを貼り合わせる画像入力装置とし
て、撮像光学系の一部にミラーを配置し、ミラーをスキ
ャンさせるもの（特開平７−８７６８６号公報参照）、
撮像光学系及び撮像素子を含む撮像ユニット全体をスキ
ャンさせるもの（特開平５−１９８７８５号公報参
照）、撮像光学系を被写体に対して固定し撮像素子（エ
リアセンサ）をスキャンさせるもの（特開平７−１０７
３７９号公報参照）等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ミラーをスキャンさせ
る場合、撮像光学系の光軸に対するミラーの傾斜角度が
随時変化し、光線を反射する位置が変化するため、走査
範囲に応じて一定以上のミラーの面積を必要とする。ま
た、撮像光学系中にミラーが回転するためのスペースを
必要とするため、画像入力装置全体が大型化する。さら
に、ミラーの回転に伴って被写体が撮像素子に対して平
行でなくなり、いわゆる「あおり」状態となる。その結
果、撮像素子上に結像される画像にぼけや歪みが生じ
る。さらに、ミラーを２次元的にスキャンさせるために
は、ミラーを２軸回りに回転させる必要があり、画像入
力装置全体がさらに大型化すると共に、画像のぼけや歪
みも大きくなる。

【０００４】撮像ユニット全体をスキャンさせる場合も
同様に、撮像ユニットの旋回に伴い、被写体が撮像素子
に対して平行でなくなり、撮像素子上に結像される画像
にぼけや歪みが生じる。さらに、撮像ユニットを２次元
的にスキャンさせるためには、撮像ユニットを２軸回り
に回転させる必要があり、画像入力装置全体が大型化す
る。

【０００５】撮像素子をスキャンさせる場合、撮像素子
を同一平面上で平行移動させる必要があるが、実際には
歯車のバックラッシ等による駆動機構のガタを完全に除
去することは困難である。従って、駆動機構のガタに起
因して撮像素子が撮像光学系の光軸回りに若干回転し、
相対的に、得られた画像が他の画像に対して回転してい
る。画像が回転していると、複数の画像を張りあわせる
際、画像データの位置補正を行わなければならず、撮像
素子又は画像の回転量の検出や画像データの補正が非常
に複雑かつ困難となる。

【０００６】従って、上記従来の各構成によれば、画像
入力装置全体が大型化したりコストが高くなると共に、
画像張り合わせの際の処理が複雑になるという問題点を
有していた。

【０００７】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、画像の貼り合わせ処理が容
易で、小型でかつ低コストでありながら高解像度の画像
が得られる画像入力装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像入力装置は、撮像素子と、被写体像を
前記撮像素子上に結像する撮像レンズと、前記撮像レン
ズをその光軸に直交する方向に走査させる走査機構とを
具備し、撮像レンズを複数点で停止させて被写体を分割
撮像することを特徴とする。

【０００９】上記構成において、前記走査機構は、前記
撮像レンズの光軸が前記撮像素子の中心を通る法線を中
心とする円を描くように前記撮像レンズを旋回走査させ
ることが好ましい。

【００１０】また、前記撮像レンズはズームレンズであ
り、前記走査機構は撮像レンズの撮影倍率に応じて前記
円の半径を調節することが好ましい。

【００１１】さらに、前記撮像素子の受光面と平行な被
写体保持用のテーブルと、前記被写体の位置決め用のス
トッパーをさらに具備し、前記ストッパーは撮像レンズ
の撮像開始位置を基準として所定の位置に設けられてい
ることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の画像入力装置の一実施形
態について説明する。まず、本実施形態に係る画像入力
装置の外観構成を図１に示す。画像入力装置１は、被写
体を保持するためのテーブル１０と、テーブルの２辺に
当接し、その筺体が被写体の位置決めストッパーとして
も機能すると共に内部に制御回路を設けた本体部１１
と、本体部１１から垂直上方に直立すると共にテーブル
１０の中心部に向かって略水平に折れ曲がった支柱１２
と、支柱１２の先端に設けられ、テーブル１０の中心Ｏ
に対向する撮像ユニット１３等で構成されている。

【００１３】撮像ユニット１３の内部には。例えばＣＣ
Ｄ(Charge Coupled Device)等の２次元撮像素子（エリ
アセンサ）２０と、撮像レンズ２１と、撮像レンズ２１
を走査するための走査機構（図２参照）等が設けられて
いる。なお、撮像素子２０の中心を通る法線Ｎがテーブ
ル１０の中心を通る法線と一致するように、支柱１２の
長さや撮像ユニット１３の取り付け位置が調節されてい
る。また、制御回路は、撮像素子２０により得られた画
像データ（アナログ信号）をディジタル信号に変換した
り、画像データの輝度や階調特性等を補正したり、ある
いは後述する画像データの貼り合わせを行う。

【００１４】本発明の画像入力装置は、撮像素子２０は
テーブル１０の中心Ｏに対して固定され、撮像レンズ２
１が走査されることにより、テーブル１０上に載置され
る被写体を複数の部分（領域Ａ〜Ｄ）に分割して撮像す
るものである。

【００１５】図２に走査機構の詳細を示す。走査機構３
０は、撮像素子２０の中心を通る法線Ｎを回転軸とする
円盤状のロータ３１と、ロータ３１を回転駆動するアク
チュエータ３２と、ロータ３１の回転角度を検出するた
めの位置センサ３３等で構成されている。撮像レンズ２
１は、その光軸Ｌが上記法線Ｎに対して平行で、かつ所
定距離Ｄ１だけ偏心するようにロータ３１上に取り付け
られている。すなわち、ロータ３１を法線Ｎを中心とし
て回転させると、撮像レンズ２１は、その光軸Ｌが法線
Ｎを中心とする半径Ｄ１の円を描くように旋回（走査）
される。なお、ロータ３１の上端部近傍は、撮像ユニッ
ト１３の本体に固定された環状の軸受け３１３に軸支さ
れている。

【００１６】アクチュエータ３２として、例えばトラス
型圧電アクチュエータを用いている。トラス型圧電アク
チュエータは、変位素子として２つの圧電素子３２１及
び３２２を用い、各圧電素子３２１と３２２をそれらの
変位方向が所定角度（例えば９０度）をなすように配置
し、その交点に駆動部材として機能するチップ部材３２
３を設けたものである。各圧電素子３２１と３２２をそ
れぞれ所定の位相差を有する正弦波信号等の駆動信号で
駆動することにより、チップ部材３２３が楕円軌道又は
円軌道を描くように駆動される。このアクチュエータ３
２をロータ３１の側壁３１１に向かって所定圧力で付勢
すると、チップ部材３２３が楕円軌道又は円軌道を描い
て駆動される際に、間欠的にロータ３１の側壁３１１に
当接する。その間、側壁３１１とチップ部材３２３との
間に作用する摩擦力によりロータ３１がチップ部材３２
３と共に所定方向に駆動される。各圧電素子３２１及び
３２２に繰り返し駆動信号を印加することにより、チッ
プ部材３２３が連続して駆動され、ロータ３１は所定方
向に微小角度ごとに間欠的に駆動される。結果的に、ロ
ータ３１は法線Ｎを中心として回転駆動される。

【００１７】位置センサ３３として、例えば磁気抵抗素
子（ＭＲ：Magnetic Resistive素子）等の磁気センサを
用いている。ロータ３１の下端部の外周面３１２には、
例えばＮ極とＳ極が交互に着磁されており、位置センサ
３３はその前方をＮ極及びＳ極が通過した回数等からロ
ータ３１の回転角度を検出する。本体部１１に設けられ
た制御回路は、位置センサ３３からの検出信号に基づい
てアクチュエータ３２を制御し、撮像レンズ２１を任意
の位置に停止させることができる。

【００１８】次に、撮像素子２０，撮像レンズ２１及び
テーブル１０上に載置された被写体の位置関係を図３に
示す。本実施形態の場合、テーブル１０上の被写体をＡ
〜Ｄの４つの領域に分割し、各領域Ａ〜Ｄの画像を撮像
し、各領域の画像データを貼り合わせて被写体全体の画
像データを作成する。そのため、撮像レンズ２１は、撮
像素子２０の中心点ｘと撮像レンズの主点ｐとを結ぶ軸
（被撮像領域の中心と撮像素子の中心とを結ぶ撮像光学
系の光軸）Ｌｘが各領域Ａ〜Ｄの撮像中心点ａ〜ｄを通
る（向く）位置で停止される。

【００１９】前述のように、撮像レンズ２１は、その光
軸Ｌが法線Ｎを中心とする半径Ｄ１の円を描くように駆
動されるので、撮像光学系の光軸Ｌｘと被写体との交点
の軌跡は、法線Ｎを中心とする半径Ｄ２の円を描く。な
お、半径Ｄ１と半径Ｄ２の関係は幾何光学的関係から求
まる。一方、各領域Ａ〜Ｄの撮像中心点ａ〜ｄは、それ
ぞれこの画像入力装置１で入力可能な被写体の最大寸
法、換言すればテーブル１０の大きさによって決定され
る。また、撮像レンズ２１の焦点距離又は撮像倍率は、
上記領域Ａ〜Ｄの大きさと撮像素子２０の撮像可能面積
によって決定される。従って、各領域Ａ〜Ｄの撮像中心
点ａ〜ｄが法線Ｎを中心とする同一円周上に位置しなけ
ればならないことから半径Ｄ２が決定され、次に、撮像
レンズ２１の焦点距離等から半径Ｄ１が決定される。な
お、後述するように、撮像レンズ２１は、それぞれ画像
貼り合わせの際の同一画像データの判別等のために、各
領域Ａ〜Ｄよりも若干広い範囲を撮像する。そのため、
各領域Ａ〜Ｄの撮像中心点ａ〜ｄは、各領域Ａ〜Ｄの物
理的な中心点とは一致していない。

【００２０】次に、撮像レンズ２１により、例えば領域
Ａ又はＤを撮像する場合の光路を図４に示す。図４中、
実線で示す光線Ｌ１及びＬ２は、撮像光学系の光軸Ｌｘ
が撮像中心点ａ又はｄを通るように撮像レンズ２１を停
止させたときに、撮像素子２０の撮像可能領域の両端に
入射する光線を示している。同様に、一点鎖線で示す光
線Ｌ３及びＬ４は、撮像光学系の光軸Ｌｘが撮像中心点
ｂ又はｃを通る（向く）ように撮像レンズ２１を停止さ
せたときに、撮像素子２０の撮像可能領域の両端に入射
する光線を示している。

【００２１】図４からわかるように、撮像素子２０は各
領域Ａ〜Ｄよりも広い領域を撮像しており、光線Ｌ２よ
りも左側で、かつ光線Ｌ４よりも右側の部分はオーバー
ラップして撮像される。この関係は、領域Ａと領域Ｂ及
び領域Ｄと領域Ｃの間だけでなく、領域Ａと領域Ｄ及び
領域Ｂと領域Ｃの間にも当てはまる。本体部１１に設け
られた制御回路は、各領域Ａ〜Ｄを撮像した画像データ
のうちオーバーラップする部分の画像データの輝度分布
等を比較し、パターンが同一の部分を検索する。そし
て、パターンの同一部分が重なるように４つの画像デー
タを貼り合わせる。この画像データの貼り合わせ手法の
詳細については、例えば特開平５−１９８７８５号公報
等に記載されているので、ここではその説明を省略す
る。

【００２２】図１から図４を参照してわかるように、撮
像素子２０はテーブル１０及びその上に載置された被写
体に対して固定されており、撮像レンズ２１がその光軸
Ｌに直交する平面上を旋回走査する。従って、図４に示
すように、被写体である各領域Ａ〜Ｄと撮像素子２０上
に結像されるそれらの像とは互いに平行であり、像のぼ
けや歪みは非常に小さくなる。また、図２に示すよう
に、走査機構３０は、撮像レンズ２１を撮像素子２０の
中心を通る法線Ｎに対して距離Ｄ１だけ偏心させるだけ
でよく、撮像ユニット１３全体を走査させる場合等と比
較して走査機構３０の構成が簡単かつ小型になる。ま
た、画像入力装置１の全体も小型化及び低コスト化され
る。

【００２３】図１に示すように、被写体の位置決めスト
ッパーとしても機能する本体部１１は、領域Ａの２辺と
当接するように設けられている。従って、この画像入力
装置の一般的な使用方法としては、原稿や写真等の平面
的な被写体を本体部１１に当接させるようにしてテーブ
ル１０上に載置する。そして、最初は撮像光学系の光軸
Ｌｘが撮像中心点ａに位置するように撮像レンズ２１を
停止させ（この状態を撮像開始位置とする）、領域ａを
撮像する。以下、撮像光学系の光軸Ｌｘが撮像中心点
ｂ、ｃ、ｄの順に位置するように撮像レンズ２１を停止
させ、各領域Ｂ、Ｃ、Ｄを撮像する。なお、テーブル１
０の中心Ｏを基準として被写体を位置決めしてもよい。

【００２４】被写体の大きさが各領域Ａ〜Ｄとほぼ等し
いかそれよりも小さい場合、被写体を位置決めストッパ
ーである本体部１１に当接させ、撮像レンズ２１を走査
させずに、撮像レンズ２１を撮像開始位置に停止させた
状態で、撮像素子２０により１回だけ撮像する。この場
合、画像データの貼り合わせは行わない。

【００２５】次に、本実施形態の画像入力装置１のブロ
ック構成を図５に示す。図５中、撮像素子２０、アクチ
ュエータ３２及び位置センサ３３を除く他の要素が制御
回路を構成する。制御回路は、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／
Ｄ変換部）等のアナログ的要素の他、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等のディジタル的要素を含み、同一のＣＰＵ等が
複数の機能を行うように構成されている。

【００２６】全体制御部１００は、画像入力装置１の全
体的な動作を制御する。撮像制御部１０１は、撮像素子
２０による撮像開始及び撮像した画像データの出力開始
等を制御する。走査制御部１０２は、アクチュエータ３
２の駆動及び停止の制御等を行う。本実施形態の場合、
アクチュエータ３２としてトラス型圧電アクチュエータ
を用いているので、所定の位相差を有する２つの正弦波
駆動信号の発生開始及び停止を制御する。なお、本実施
形態では、被写体の各領域Ａ〜Ｄの撮像順序があらかじ
め決められているので、アクチュエータの駆動方向の切
替を行う必要はないが、被写体の形状が縦長又は横長の
場合は、アクチュエータの駆動方向を任意に切り替えて
効率良く撮像するように構成してもよい。

【００２７】Ａ／Ｄ変換部１０３は、撮像素子２０から
のアナログ画像データを所定のディジタル画像データに
変換し、画像処理部１０４に出力する。画像処理部１０
４は、画像処理制御部１０６からの制御信号に従って、
変換されたディジタル画像データに対して所定の補正を
行い、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の各色のフィル
タの透過率や各色に対する撮像素子２０の感度等のばら
つきを補正し、出力信号のレベルを調節する。画像処理
部１０４により補正されたディジタル画像データは、画
像合成部１０５に入力され、各領域Ａ〜Ｄに対応する画
像データが揃うまで一時的にＲＡＭ等に記憶される。画
像合成部１０５は、各領域Ａ〜Ｄの画像のうち、オーバ
ーラップする部分のディジタル画像データの輝度分布等
を比較して同一のパターンの部分を検索し、その同一部
分が重なるように各領域Ａ〜Ｄに対応するディジタル画
像データを張り合わせ、１つの全体の画像データを作成
する。

【００２８】画像処理制御部１０６は、位置センサ３３
からの出力信号や撮像制御部１０１からの撮像素子２０
の制御信号等に基づいて画像処理部１０４及び画像合成
部１０５の動作タイミングを制御すると共に、画像処理
部１０４によるディジタル画像データの補正の場合、あ
らかじめキャリブレーションにより求められ、ＲＯＭ等
に記憶されている補正係数を読み出し、画像処理部１０
４に出力する。操作制御部１０７は、例えば本体部１１
等に設けられたスイッチに接続され、ユーザーによる画
像入力動作の開始信号等が入力されたか否かを判断す
る。

【００２９】次に、本実施形態の画像入力装置１による
画像入力動作について、図６に示すフローチャートを用
いて説明する。

【００３０】画像入力装置１の本体部１１等に設けられ
ているメインスイッチ（図示せず）がオンされると、走
査制御部１０７はユーザーにより画像入力開始信号が入
力されたか否かを判断する（ステップ＃１０１）。画像
入力開始信号が入力されると、（ステップ＃１０１でＹ
ＥＳ）、走査制御部１０２は撮像光学系の光軸Ｌｘが撮
像開始位置すなわち領域Ａの撮像中心点ａを向いている
か否かを判断する（ステップ＃１０３）。撮像光学系の
光軸Ｌｘが撮像開始位置を向いていない場合（ステップ
＃１０３でＮＯ）、走査制御部１０２は位置センサ３３
からの出力信号をモニタしながら所定の駆動信号を発生
し、アクチュエータ３２に印加することにより、撮像光
学系の光軸Ｌｘが撮像開始位置を向くように撮像レンズ
２１を所定の位置に移動させる（ステップ＃１０５）。

【００３１】撮像光学系の光軸Ｌｘが最初から撮像開始
位置を向いている場合（ステップ＃１０３でＹＥＳ）及
びステップ＃１０５で撮像レンズ２１が所定の位置に移
動された場合、撮像制御部１０１は撮像素子２０を制御
して領域Ａの画像を撮像する（ステップ＃１０７）。撮
像素子２０による撮像が完了すると、Ａ／Ｄ変換部１０
３によるアナログ画像データのディジタル画像データへ
の変換及び画像処理部１０４によるディジタル画像デー
タの補正などの画像処理が行われ（ステップ＃１０
９）、処理されたディジタル画像データはＲＡＭ等に一
時的に記憶される（ステップ＃１１１）。

【００３２】次に、全体制御部１００は全領域Ａ〜Ｄに
ついての撮像が終了したか否かを判断する（ステップ＃
１１３）。ここでは、領域Ａについてだけしか撮像して
いないので（ステップ＃１１３でＮＯ）、ステップ＃１
０５に戻って、走査制御部１０２により位置センサ３３
の出力信号をモニタしながら、撮像光学系の光軸Ｌｘが
領域Ｂの撮像中心点Ｂを向くように撮像レンズ２１を移
動させる。その後ステップ＃１０７〜＃１１１の手順に
従い領域Ｂについてのディジタル画像データを得る。同
様にして領域Ｃ及びＤについてのディジタル画像データ
を得る。

【００３３】全領域Ａ〜Ｄについてのディジタル画像デ
ータが得られると（ステップ＃１１３でＹＥＳ）、画像
合成部１０５は、ＲＯＭ等に記憶されている全領域Ａ〜
Ｄについてのディジタル画像データを読み出し（ステッ
プ＃１１５）、各ディジタル画像データのうちオーバー
ラップする部分の輝度分布等を比較し、画像の重複する
部分を検索し、画像の貼り合わせを行う（ステップ＃１
１７）。さらに、必要に応じて種々の画像処理を行った
後、プリンタ等に合成された１つの画像データを出力し
（ステップ＃１１９）、画像入力動作を終了する。

【００３４】次に、上記実施形態の変形例について説明
する。上記実施形態では、走査機構３０のロータ３１に
対して撮像レンズ２１をその光軸Ｌが撮像素子２０の中
心を通る法線Ｎに対して所定距離Ｄ１だけ偏心するよう
に固定したが、これに限定されるものではない。例えば
図７に示す変形例では、撮像レンズ２１をズームレンズ
又は２焦点レンズとし、法線Ｎに対するその光軸Ｌの偏
心量Ｄ１を可変としている。

【００３５】具体的には、ロータ３１上にさらに回転軸
Ｓを中心として旋回可能なレンズホルダ４０及びレンズ
ホルダ４０を旋回させるための旋回機構４１を設け、レ
ンズホルダ４０上に撮像レンズ２１及び撮像レンズ２１
の焦点距離を変更する駆動機構４２を搭載している。こ
のような構成により、レンズホルダ４０の旋回角度によ
り撮像レンズ２１の光軸Ｌとロータ３１の回転軸、すな
わち撮像素子２０の中心を通る法線Ｎに対する偏心量Ｄ
１を可変とすることができる。特に、レンズホルダ４０
の回転軸Ｓを中心として撮像レンズ２１の光軸Ｌが描く
円弧状軌跡が法線Ｎを通り、かつ光軸Ｌが法線Ｎと一致
し得ることが好ましい。すなわち、撮像レンズ２１の光
軸Ｌを撮像素子２０の中心を通る法線Ｎと一致可能とす
ることにより、図８に示すような様々な画像入力方法の
バリエーションが可能となる。

【００３６】図８（ａ）は、図３に示す基本例と同様
に、テーブル１０上に載置可能なほぼ最大寸法の被写体
を４つの領域Ａ〜Ｄに分割して比較的高解像度で撮像す
る場合を示している。このとき、撮像する領域Ａ〜Ｄの
面積は比較的大きく、撮像中心点ａ〜ｄを通る円の半径
Ｄ２は長いので、撮像レンズ２１の焦点距離を短く（撮
像倍率は小さく）し、偏心量Ｄ１を大きくする。

【００３７】一方、図８（ｂ）は、テーブル１０の中央
部に小さな被写体を載置し、被写体をさらに小さな４つ
の領域Ａ’〜Ｄ’に分割し、超高解像度で撮像する場合
を示している。このとき、撮像する領域Ａ’〜Ｄ’の面
積は小さく、撮像中心点ａ〜ｄを通る円の半径Ｄ２’は
短いので、撮像レンズ２１の焦点距離を長く（撮像倍率
は大きく）し、偏心量Ｄ１を短くする。図８（ａ）と
（ｂ）を比較して、各距離Ｄ１の比の逆数が撮像レンズ
の焦点距離の比にほぼ一致する。

【００３８】図８（ｃ）は、テーブル１０上に載置可能
なほぼ最大寸法の被写体を８つの領域Ａ〜Ｈに分割して
超高解像度で撮像する場合を示している。このとき、撮
像する領域Ａ〜Ｈの面積は相当小さいので、撮像レンズ
２１の焦点距離を長く（撮像倍率は大きく）して固定す
る。また、各領域Ａ〜Ｈの撮像中心点ａ〜ｈは同一円周
上にはなく、半径Ｄ２及びＤ２’の２つの円周上に位置
するので、偏心量Ｄ１を長短２段階に変化させて撮像す
る。

【００３９】図８（ｄ）は、テーブル１０上に載置可能
なほぼ最大寸法の被写体を６つの領域Ａ〜Ｆに分割して
超高解像度で撮像する場合を示している。このときも、
撮像する領域Ａ〜Ｆの面積は比較的小さいので、撮像レ
ンズ２１の焦点距離を若干長く（撮像倍率は大きく）し
て固定する。また、各領域Ａ〜Ｆの撮像中心点ａ〜ｆも
同一円周上にはなく、半径Ｄ２及びＤ２’の２つの円周
上に位置するので、偏心量Ｄを長短２段階に変化させて
撮像する。

【００４０】図８（ｅ）は、テーブル１０上に載置可能
なほぼ最大寸法の被写体を９つの領域Ａ〜Ｉに分割して
超高解像度で撮像する場合を示している。このとき、撮
像する領域Ａ〜Ｉの面積は相当小さいので、撮像レンズ
２１の焦点距離を長く（撮像倍率は大きく）して固定す
る。また、各領域Ａ〜Ｆの撮像中心点ａ〜ｉも同一円周
上にはなく、半径Ｄ２、Ｄ２’、Ｄ２”の３つの円周上
及びテーブル１０の中心Ｏ上に位置するので、偏心量Ｄ
１を長中短及び０の４段階に変化させて撮像する。

【００４１】図８（ｆ）は、撮像レンズ２１の光軸Ｌを
撮像素子２０の中心を通る法線Ｎに一致させ、撮像レン
ズ２１の焦点距離を適宜調節して、テーブル１０の中心
に載置された被写体を１回の撮像動作により撮像する場
合を示している。被写体の大きさが小さく複数の領域に
分割して撮像する必要がない場合やさほど高解像度が必
要ない場合に、撮像に要する時間を短縮することができ
る。

【００４２】なお、この変形例における撮像レンズ２１
の移動方法は、回転軸Ｓを中心とするレンズホルダ４０
の旋回動作に限定されず、レンズホルダ４０による法線
Ｎを通る直線的な動きであってもよい。撮像レンズ２１
が２焦点レンズの場合、撮像レンズ２１がとり得る撮像
倍率はあらかじめわかっており、それに対応する撮像レ
ンズ２１の光軸Ｌと法線Ｎとの距離（偏心量）Ｄ１も一
義的に決定される。そのため、レンズホルダ４０の旋回
位置制御も、ストッパを設ける等の比較的簡単な機構と
することができる。一方、撮像レンズ２１がズームレン
ズの場合、撮像レンズ２１は任意の撮像倍率をとること
ができ、それに応じてレンズホルダ４０も所定の旋回位
置に停止させなければならない。この場合、例えばカム
等を用いて撮像レンズ２１の焦点距離及びレンズホルダ
４０の旋回位置を１つのモータで制御するように構成し
てもよい。

【００４３】また、上記実施形態では、アクチュエータ
３２としてトラス型圧電アクチュエータを用いたが、こ
れに限定されるものではなく、サーボモータやステッピ
ングモータその他のアクチュエータを用いることができ
る。また、位置センサ３３も磁気センサに限定されるも
のではなく、光学式センサその他のセンサを用いること
ができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像入力
装置によれば、撮像素子と、被写体像を前記撮像素子上
に結像する撮像レンズと、前記撮像レンズをその光軸に
直交する方向に走査させる走査機構とを具備し、撮像レ
ンズを複数点で停止させて被写体を分割撮像するので、
被写体の大きさに対する撮像素子の見かけの画素数を多
くすることができ、分割撮像された画像を張り合わせて
得られる画像の解像度を高くすることができる。

【００４５】特に、撮像素子を被写体に対して固定し、
光軸に対して性能が回転対称な撮像レンズを被写体及び
撮像素子に対して走査させているので、撮像素子上に結
像される被写体の像は回転せず、画像の貼り合わせの際
の補正が容易になる。さらに、被写体を撮像素子上に結
像するための撮像光学系の光軸は傾斜するが、被写体と
撮像素子の平行は維持されるため、撮像素子上に結像さ
れる被写体の像のぼけや歪みは非常に小さくなる。さら
に、画像貼り合わせの際の画像処理が容易になり、画像
処理速度を速くすることも可能である。

【００４６】さらに、撮像レンズの移動量（走査量）
は、実際に被写体上を光軸が移動する距離に対して撮像
レンズの撮像倍率に比例するので、非常に小さくなり、
結果的に走査機構や画像入力装置全体を小型化すること
が可能となる。

【００４７】また、前記走査機構により、前記撮像レン
ズの光軸が前記撮像素子の中心を通る法線を中心とする
円を描くように前記撮像レンズを旋回走査させることに
より、走査機構の構成の小型化、簡略化及びコストダウ
ンが可能となる。

【００４８】また、前記撮像レンズをズームレンズと
し、前記走査機構に撮像レンズの撮影倍率に応じて前記
円の半径を調節させることにより、被写体の大きさや要
求される画像の解像度等に応じて、様々なバリエーショ
ンで画像を入力することができる。その結果、超高解像
度の画像を得ることも可能である。

【００４９】さらに、前記撮像素子の受光面と平行な被
写体保持用のテーブルと、前記被写体の位置決め用のス
トッパーをさらに設け、前記ストッパーを撮像レンズの
撮像開始位置を基準として所定の位置に設けることによ
り、被写体の大きさが分割された１つの撮像領域とほぼ
同じ大きさかそれ以下の場合に、画像の貼り合わせを行
うことなく、短時間での画像入力を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像入力装置の一実施形態の外
観構成を示す斜視図図である。

【図２】上記実施形態における走査機構の詳細を示す
斜視図である。

【図３】上記実施形態における撮像素子、撮像レンズ
及びテーブル上に載置された被写体の位置関係を示す図
である。

【図４】上記実施形態において、撮像レンズにより所
定の領域を撮像する場合の光路を示す図である。

【図５】上記実施形態に係る画像入力装置のブロック
構成を示す図である。

【図６】上記実施形態に係る画像入力装置の画像入力
動作を示すフローチャートである。

【図７】上記実施形態における走査機構の変形例を示
す平面図である。

【図８】上記変形例による画像入力方法のバリエーシ
ョンを示す図である。

【符号の説明】

１：画像入力装置１０：テーブル１１：本体部１２：支柱１３：撮像ユニット２０：撮像素子２１：撮像レンズ３０：走査機構３１：ロータ３２：アクチュエータ３３：位置センサ

フロントページの続きＦターム(参考） 5B047 AA01 AB02 BA02 BB04 BC05 BC16 CA12 CA14 CA17 CB10 CB12 CB23 5C072 AA01 BA01 BA02 BA09 BA10 BA16 BA20 DA02 EA08 LA12 RA06 RA12 UA06 5C076 AA36 AA40 BA02 BA04 BA06 BB32 CA03 CA08 CB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子と、被写体像を前記撮像素子上
に結像する撮像レンズと、前記撮像レンズをその光軸に
直交する方向に走査させる走査機構とを具備し、撮像レ
ンズを複数点で停止させて被写体を分割撮像することを
特徴とする画像入力装置。
【請求項２】前記走査機構は、前記撮像レンズの光軸
が前記撮像素子の中心を通る法線を中心とする円を描く
ように前記撮像レンズを旋回走査させることを特徴とす
る請求項１記載の画像入力装置。
【請求項３】前記撮像レンズはズームレンズであり、
前記走査機構は撮像レンズの撮影倍率に応じて前記円の
半径を調節することを特徴とする請求項２記載の画像入
力装置。
【請求項４】前記撮像素子の受光面と平行な被写体保
持用のテーブルと、前記被写体の位置決め用のストッパ
ーをさらに具備し、前記ストッパーは撮像レンズの撮像
開始位置を基準として所定の位置に設けられていること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像入
力装置。