JP2005277643A

JP2005277643A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2005277643A
Application number: JP2004086302A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sato; 佐藤　　賢一; Takao Sasaki; 敬雄佐々木
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】携帯電話機等に内蔵されたカメラを用いて、二次元バーコード等を精度よく読み取る。
【解決手段】撮像素子２５が設けられたカメラ１９には、固定枠２６と、前レンズ枠２７及び後レンズ枠２８が設けられている。フィルタ保持枠３３は、撮像素子２５に入射する光を特定波長域の光に制限する波長選択フィルタ３２を保持している。マクロリング２９を所定方向に回動させると、前レンズ枠２７が前方側へ移動して至近距離にある被写体にピントが合うと同時に、波長選択フィルタ３２が撮影光路上に位置する。一方、マクロリング２９を逆方向に回動させると、前レンズ枠２７が後方側へ移動して比較的遠方にある被写体にピントが合うと同時に波長選択フィルタ３２が撮影光路から退避する。波長選択フィルタ３２が撮影光路上にあるときはモノクロ撮影が行われて色収差の影響がなくなり、二次元バーコード等の二値画像を精細に記録できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、二次元バーコード等の二値画像からなるデジタル情報の読み取りに好適な撮像装置に関する。

近年、撮像技術及び画像処理技術の進歩により、携帯の可能な小型の電子機器に撮像装置を内蔵させることが一般化している。例えば、カメラ付き携帯電話機は、撮像装置を内蔵した通信機器として現在広く普及しており、その通信機能を用いて撮影画像の送受信が簡単に行える。また、カメラ付き携帯電話機は、内蔵される撮像素子の高画素化が進み、従来よりも情報量の大きい画像を取り扱うことが可能となり、娯楽的な写真撮影を目的とする他に、書類等の文字を記録したり、二次元バーコードのように二値画像として符号化された情報を記録するという新たな用途が提案されている。

特開２００２−３５９６７８公報

しかしながら、携帯型の電子機器に内蔵される撮像装置は、そのコンパクト性を損なうことのないように、被写体光を結像させるレンズの構成が簡素にならざるを得ず、残存する収差は、カメラ用レンズ等に比べて大きくなる。特に、倍率色収差は、非球面レンズを利用しても補正することができず、上述した二次元バーコード等の符号化された画像情報や、色情報の不要な文字等を記録する場合には鮮鋭度や解像度の低下を招き、これらの情報を正確に読み取れなくなるという不都合が生じる。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、カラー撮影が行えると同時に、符号化された画像情報や文字情報等の二値画像を正確に読み取れるようにした撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、画素を構成する受光素子上にオンチップカラーフィルタを有する撮像素子によりカラー撮影が可能な単板式の撮像装置であって、撮像素子に被写体光を結像させる光学系と、被写体光の特定の波長域の光を透過させる波長選択フィルタと、撮像素子に被写体光を入射させる撮影光路から退避する退避位置と光路中に進入する進入位置との間で波長選択フィルタを移動させ、撮像素子に入射する被写体光を例えば単色光と通常光とに切り替える切替え手段とを備えたことを特徴とする。

また、近距離の被写体に対してピントが合う第１の領域と、遠距離の被写体に対してピントが合う第２の領域との間で前記光学系の少なくとも一部をその光軸に沿って移動させるピント変更手段と、前記切替え手段により前記波長選択フィルタが前記進入位置に移動したときに前記光学系の少なくとも一部を前記第１の位置に移動させる連動手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、紙面上の文字や二次元バーコード等の符号化された二値画像等を記録する際に、光学系に入射する光又は撮像素子に入射する光を特定の波長域に制限しているから、解像度低下の原因となる色収差の影響を排除して文字や二値画像等を高精度に記録することができる。

また、波長選択フィルタを光軸上に移動させると同時に、近距離撮影に適したピント位置に光学系を動かしているから、近接撮影の選択によってモノクロ撮影が自動的に選択され、文字や二値画像等の記録時に別途ピント調節を行う手間が必要なく便利である。

図１において、携帯電話機１０は、ヒンジ部１１を介して回動自在に連結された受話部１２と送話部１３とからなる。受話部１２は、通話先の電話番号や画像等を表示する液晶表示装置１４と、受話用スピーカー１５とを前面に備え、背面にはアンテナ１６が設けられている。送話部１３には、電話番号や五十音、アルファベット等の入力が可能な操作部１７と、送話用マイク１８が設けられている。

図２において、携帯電話機１０は、受話用スピーカー１５と送話用マイク１８とを向かい合わせにして受話部１２と送話部１３とが折りたたまれることにより、不使用状態となる。この不使用状態では、液晶表示装置１４と操作部１７は内側に隠される。受話部１２にはカメラ１９が内蔵されており、受話部１２の背面から撮影レンズ２０が露呈されている。受話部１２の側縁部分には、ピント切替えレバー２１が設けられている。ピント切替えレバー２１は、受話部１２に内蔵されたカメラ１９を使用して、例えば被写体が２０ｃｍ〜５０ｃｍの至近距離にあるマクロ撮影と、被写体から１ｍ以上の距離をおいた標準撮影とを切替えるときに操作される。

図３において、受話部１２に内蔵されたカメラ１９には、例えばＣＣＤイメージセンサからなる撮像素子２５が設けられている。撮像素子２５は、画素となる受光素子がマトリクス状に配列されており、各受光素子上に入射光を色分解するカラーフィルタが設けられている。このカラーフィルタには、入射光を例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に色分解するための３種類のフィルタがあり、各受光素子ではＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの光が検出され、撮像素子２５から色情報を含む画像信号が出力される。

撮像素子２５は、固定枠２６の後部に固定されている。固定枠２６には、前レンズ枠２７と、後レンズ枠２８と、マクロリング２９とが取付けられている。前レンズ枠２７には、撮影レンズ２０を構成する第１レンズ２０ａ、第２レンズ２０ｂが固定されている。後レンズ枠２８には、第３レンズ２０ｃが固定されている。第１レンズ２０ａ〜第３レンズ２０ｃは、入射した被写体光を撮像素子２５の撮像面上で結像させる。マクロリング２９は、固定枠２６に対して所定角度の範囲で回動自在に設けられており、ピント切替えレバー２１の操作力が伝達されることにより回動する。

レンズカバー３０は、受話部１２の外装体の開口部分に嵌め込まれた無色の透明板からなり、第１レンズ２０ａ等に汚れやホコリ等が付着したり、傷がつくことを防ぐ。バネ３１は、前レンズ枠２７と固定枠２６とを連結する。前レンズ枠２７は、固定枠２６の内部で撮影レンズ２０の光軸Ａ１に沿って移動自在に設けられ、バネ３１は前レンズ枠２７を撮像素子２５が設けられた後方側（像面側）に向けて付勢する。

レンズカバー３０と第１レンズ２０ａの間には、波長選択フィルタ３２が保持されたフィルタ保持枠３３が設けられている。波長選択フィルタ３２は、撮像素子２５の画素に設けられたＧのカラーフィルタと同じ光透過特性を有しており、レンズカバー３０からの入射光のうち、その波長が約５００ｎｍ〜６００ｎｍの緑光のみを選択的に透過させる。フィルタ保持枠３３は、ピント切替えレバー２１を介してマクロリング２９が操作されることにより変位する。このとき、フィルタ保持枠３３は、固定枠２６に嵌合した軸３３ａを中心に回動し、レンズカバー３０と第１レンズ２０ａの間の撮影光路内に進入する位置と、両者の間から抜け出して撮影光路の外に退避する位置との間で移動する。波長選択フィルタ３２が、レンズカバー３０と第１レンズ２０ａの間に位置する時は、レンズカバー３０から入射した被写体光は上記波長域以外の光がカットされ、緑の被写体光のみが撮影レンズ２０を透過して撮像面上で結像する。

図４において、前レンズ枠２７には、マクロリング２９と対面する背面に、三角柱形状の３つの突起３５が同一円周上に１２０度ごとに設けられている。また、マクロリング２９には、同様にして１２０度ごとに四角柱形状の３つの突起３６が設けられている。ピント切替えレバー２１の操作によりマクロリング２９が回動したとき、突起３６は、前レンズ枠２７の後面を摺接して突起３５の上をそれぞれ移動する。突起３６が突起３５の斜面の上を移動すると、固定枠２６に対して前レンズ枠２７が光軸方向に移動する。すなわち、第１レンズ２０ａと第２レンズ２０ｃとが撮像素子２５から離れる前方側（被写体側）と撮像素子２５に近づく後方側（像面側）へと移動する。前レンズ枠２７が前方側へ移動すると、至近距離の撮影時に撮像素子２５の撮像面にピントを合わせることができマクロ撮影が可能となる。なお、突起３６が突起３５の斜面の低い位置に向かって移動するときには、２つのバネ掛け部３７に取付けられるバネ３１の弾性力により前レンズ枠２７が後方側へ移動する。

図５において、マクロリング２９には、ピント切替えレバー２１の操作力が伝達される伝達部４０と、マクロリング２９が回動したときにフィルタ保持枠３３の被押圧部４１を押圧する押圧部４２とが設けられている。押圧部４２は、マクロリング４２の略半径方向に突出した部分からマクロリング２９の回転方向に沿って延びた略Ｌ字形状を有する。フィルタ保持枠３３は、マクロリング２９が回動して押圧部４１が被押圧部４０を押圧したときに軸３３ａを中心に回動し、波長選択フィルタ３２を撮影光路から退避する位置に変位させる。被押圧部４１の作用点から軸３３ａまでの距離は、押圧部３８の作用点からマクロリング２９の回動中心までの距離より短く、マクロリング２９の回動する角度に対してフィルタ保持枠３３の回動する角度は大きくなる。押圧部４２は、被押圧部４１との接触位置の変化に対応できるように、その先端隅の部分を切欠いた形状をしている。バネ４３は、被押圧部４１と押圧部４２の間に設けられている。押圧部４２が被押圧部４１から離れる方向にマクロリング２９が回転したとき、バネ４３は伸長してその弾性力により被押圧部４１を引っ張ってフィルタ保持枠３３を回動させ、撮影光路から退避した位置にある波長選択フィルタ３２を撮影光路に進入する位置に変位させる。

図６において、マイクロコンピュータからなるシステムコントローラ４５は、通話機能、撮影機能を制御するプログラムに基いて携帯電話機１０の各部の動作を電気的に管理し、操作部１７の入力操作に従って電話モードとカメラモードの切替え等を行う。画像信号処理回路４６は、カメラモードの作動時に撮像素子から出力される画像信号に対し、増幅処理、ノイズ処理、カラー調節処理等を行うとともに、デジタル変換処理を行う。内蔵メモリ４７は、撮影された画像データ、電話番号や通話履歴等の情報を記憶する。通信インターフェース４８は、アンテナ１６から受信した電波の復調、送信する信号の変調を行う。音声処理回路４９は、受話用スピーカー１５と送話用マイク１８に入出力される音声信号の処理を行う。

バーコード解析部５０は、内蔵メモリ４７に記憶された画像データが二次元バーコードである場合に、バーコードを解析して符号化された情報を取り出し、これをテキストデータとして内蔵メモリ４７に記憶する。センサ５１は、ピント切替えレバー２１の操作位置を検出し、システムコントローラ４５にピント切替えレバー２１の状態を入力する。ピント切替えレバー２１がマクロ撮影を示す位置にあるとき、システムコントローラ４５は、撮像素子２５から出力されるカラー情報をもった画像信号をグレースケールの画像信号に変換する命令を画像信号処理回路４６に送る。

次に、携帯電話機１０の作用について説明する。操作部１７に設けられたキーを適宜入力操作することにより、携帯電話機１０を電話モードとカメラモードとに切替えることができる。携帯電話機１０をカメラモードに設定し、風景や人物等を撮影するときには、ピント切替えレバー２１を通常撮影用の位置に操作する。このとき、カメラ１９では、ピント切替えレバー２１の操作に対応してマクロリング２９が回動し、フィルタ保持枠３３の被押圧部４１がマクロリング２９の押圧部４２に押圧される。フィルタ保持枠３３はレンズカバー３０と第１レンズ２０ａの間から波長選択フィルタ３２を退避させ、撮影光路の外に移動させる。

システムコントローラ４５は、撮像素子２５を駆動させる。撮影レンズ２０には被写体光が入射し、撮像素子２５の撮像面上で被写体光が結像する。撮像素子２５は撮像面上に形成された被写体像を光電変換し、カラー情報をもった画像信号を画像信号処理回路４６に送る。画像信号処理回路４６では、画像信号に対して各種の信号処理が行われる。システムコントローラ４５は画像信号を液晶表示装置１４に送り、液晶表示装置１４に被写体の画像が表示される。操作部１７に設けられたシャッタキーを操作すると、システムコントローラ４５に入力された画像信号が取り込まれて圧縮処理等が行われ、内蔵メモリ４７に画像データとして記憶される。

一方、至近距離で撮影を行う際には、ピント切替えレバー２１をマクロ撮影用の位置に操作する。ピント切替えレバー２１の操作によって、押圧部４２が被押圧部４１から離れる方向にマクロリング２９が回動する。バネ４３は伸長し、その弾性力でフィルタ保持枠３３を回動させる。これにより、波長選択フィルタ３２が、レンズカバー３０と第１レンズ２０ａとの間に差し込まれる。また、マクロリング２９の回動により、マクロリング２９の突起３６が前レンズ枠２７の突起３５の上に移動し、前レンズ枠２７が光軸Ａ１に沿って前方側へ移動するので、被写体が至近距離にある場合でも撮像面上で像のピントが合うようになる。

波長選択フィルタ３２により、撮影レンズ２０に入射する被写体光は緑色光のみに制限され、撮像素子２５では緑色の被写体像が撮像される。システムコントローラ４５は、センサ５１からの入力信号を受けて画像信号処理回路４６に命令信号を送り、画像信号処理回路４６は撮像素子２５によって撮像された画像をグレースケール画像に変換する処理を行う。撮影操作がなされると、内蔵メモリ４７にはグレースケール形式に変換された画像データが記憶される。バーコード解析部５０では、内蔵メモリ４７に記憶された画像データを二値化して二次元バーコードを撮影した画像であるか否かが識別される。二次元バーコードが検出されると、その解析処理が行われ、符号化された情報をテキストデータに変換し、これを内蔵メモリ４７に記憶させる。

以上のようにして、被写体を至近距離で撮影する際には、撮像面上に被写体像のピントを合わせるための撮影レンズ２０の移動と同時に、波長選択フィルタ３２によって入射光が単色光に制限され、撮影された白黒画像から二次元バーコードを識別する処理と、その解析が自動的に行われる。また、被写体と距離をおいた撮影をする際には、撮像面にピントの合う位置に撮影レンズ２０が移動すると同時に、波長選択フィルタ３２が撮影光路上から退避してカラー撮影を行うことができる。

なお、上記実施形態では、撮影レンズ２０を光軸方向に移動させるための操作と、波長選択フィルタ３２を撮影光路に対して出し入れするための操作を共通化しているが、これらの操作は別々に行えるようにしてもよい。波長選択フィルタ３２は、撮影レンズ２０の最も物体側に配置されることに限られず、複数のレンズの間に配置してもよい。結像光学系としてズームレンズを備えた撮像装置では、ズーミングに連動して波長選択フィルタ３２を撮影光路上に出し入れできるようにしてもよい。

本発明は、携帯電話機の他、ＰＤＡ等の情報端末機器、携帯可能な小型の電子機器に内蔵させて用いることができる。

携帯電話機の斜視図である。携帯電話機の不使用状態の斜視図である。カメラの断面図である。前レンズ枠とマクロリングの背面側斜視図である。カメラの正面図である。携帯電話機の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０携帯電話機
１９カメラ
２０撮影レンズ
２１ピント切替えレバー
２５撮像素子
２７前レンズ枠
２８後レンズ枠
２９マクロリング
３２波長選択フィルタ
３３フィルタ保持枠

Claims

各画素に被写体光を色分解する色分解フィルタが設けられた撮像素子と、撮像素子に被写体光を結像させる光学系と、被写体光の特定の波長域の光を透過させる波長選択フィルタと、撮像素子に向かって被写体光が入射する撮影光路から退避する退避位置と撮影光路中に進入する進入位置との間で波長選択フィルタを移動させ、撮像素子に入射する被写体光を切り替える切替え手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
近距離の被写体に対してピントが合う第１の位置と、遠距離の被写体に対してピントが合う第２の位置との間で前記光学系の少なくとも一部をその光軸に沿って移動させるピント変更手段と、前記切替え手段により前記波長選択フィルタが前記進入位置に移動したときに前記光学系の少なくとも一部を前記第１の位置に移動させる連動手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。