JP2008131300A - 書画カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】載置面上における被写体の位置調整を容易にかつ高精度に実施でき、被写体を良好に撮影できる書画カメラを提供する。
【解決手段】書画カメラ１を構成する撮影部３は、被写体を照明するための照明用光束を射出する光源３１１と、撮像面３２１Ａ上に結像された被写体の像を撮像して電気信号を出力する撮像素子３２１と、光源３１１から載置面２Ｂに向かう光束の照明光路Ｌ１、および載置面２Ｂから撮像素子３２１に向かう光束の撮影光路Ｌ２の双方に共通する光路中に配設され、光源３１１から射出された照明用光束を集光し被写体に照射するとともに、照明用光束にて照明され被写体にて反射される光束を集光し被写体の像を撮像面３２１Ａ上に結像させる照明結像光学系３５とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、書画カメラに関する。

従来、書画等の被写体が載置される載置面を有する載置部と、被写体を撮影する撮影部とを備え、撮影部にて撮影した画像に応じた信号（映像信号）を外部に出力する書画カメラが知られている。
このような書画カメラは、例えば、外部のプロジェクタやディスプレイ装置等に接続して映像信号を出力する構成とすれば、映像信号に基づく画像がプロジェクタやディスプレイ装置等により表示画像（プロジェクタではスクリーン上に投影された画像、ディスプレイ装置ではディスプレイ（画面）に表示された画像）として大画面で表示される。すなわち、書画カメラで被写体を撮影しながら被写体に基づいてプレゼンテーションをすることができる。
このように書画カメラを用いてプレゼンテーションをする場合、発表者は、表示画像において、被写体が意図通りに表示されているか否かを確認する必要がある。例えば、表示画像において、被写体が載置面上の撮影領域からはみ出して被写体の一部のみが表示されてしまっている場合や、被写体が所望の方向から傾いて表示されている場合等には、発表者は、表示画像を注視しながら手探りで載置面上の被写体の位置や傾きを調整する。しかしながら、表示画像を注視しながら手探りで載置面上の被写体の位置や傾きを調整する際、慣れていないと所望の調整方向に調整することが難しく、意図通りの表示状態に被写体を位置付けるまでに多くの時間が掛かることが多い。

そして、従来、載置面上における被写体の位置調整を容易とする書画カメラ（ドキュメントカメラ）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の書画カメラでは、被写体を結像させる結像光学系と、この結像光学系で結像された像を電気信号に変換する撮像素子とを備えた撮像ヘッド内に光フレーム投影器を一体に形成し、光フレーム投影器から結像光学系の入射光軸に沿って、撮影領域を表す光フレームを載置面上に投影している。

特開平９−１３５４３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の書画カメラでは、光フレームが撮影領域に近接していると、被写体のみならず光フレームまでもが撮影され、表示画像に被写体の他、光フレームも含まれてしまう、という問題がある。この問題を回避するために、光フレームを撮影領域から離間した位置に投影するように構成した場合には、載置面上における被写体の位置調整精度が低下してしまう、という問題がある。
このため、載置面上における被写体の位置調整を容易にかつ高精度に実施でき、被写体を良好に撮影できる技術が要望されている。

本発明の目的は、載置面上における被写体の位置調整を容易にかつ高精度に実施でき、被写体を良好に撮影できる書画カメラを提供することにある。

本発明の書画カメラは、被写体が載置される載置面を有する載置部と、前記被写体を撮影する撮影部とを備え、前記撮影部にて撮影した画像に応じた信号を外部に出力する書画カメラであって、前記撮影部は、前記被写体を照明するための照明用光束を射出する光源と、撮像面上に結像された前記被写体の像を撮像して電気信号を出力する撮像素子と、前記光源から前記載置面に向かう光束の照明光路、および前記載置面から前記撮像素子に向かう光束の撮影光路の双方に共通する光路中に配設され、前記光源から射出された照明用光束を集光し前記被写体に照射するとともに、前記照明用光束にて照明され前記被写体にて反射される光束を集光し前記被写体の像を前記撮像面上に結像させる照明結像光学系とを備えていることを特徴とする。

本発明では、書画カメラを構成する撮影部は、光源と、撮像素子と、照明結像光学系とを備えているので、以下に示すように、載置面上に載置された被写体を撮影することができる。
すなわち、光源を点灯させることで、光源から射出された照明用光束は、照明結像光学系により集光され、載置面に向けて照射され、載置面上の所定の照明領域内（被写体）が照明される。また、載置面上の所定の撮影領域内において、照明用光束にて照明され被写体にて反射された光束は、照明結像光学系により集光され撮像素子の撮像面上に被写体の像が結像される。そして、撮像素子は、撮像面上に結像された被写体の像を光電変換して電気信号を出力する。例えば、書画カメラと外部のプロジェクタやディスプレイ装置等とを接続して撮像素子から出力される電気信号をプロジェクタやディスプレイ装置等に出力する構成とすれば、書画カメラにて撮影された画像がプロジェクタやディスプレイ装置等により表示画像として大画面で表示される。

以上のような構成では、光源から射出された照明用光束を集光して載置面上の所定の照明領域に照射させる光学系と、載置面上の所定の撮影領域内における被写体にて反射された光束を集光して撮像素子の撮像面に被写体の像を結像させる光学系とを、共通の照明結像光学系で構成しているので、載置面上の照明領域と撮影領域とを略同一の領域に設定できる。このため、照明用光束の照射により載置面上に形成される照明領域を確認し、照明領域に対する所望の位置に被写体を位置付ける簡単な操作（例えば、照明領域の少なくとも一部の縁部に被写体の少なくとも一部の縁部を合わせる）で、被写体を撮影領域に対する所望の位置に位置付けることができる。すなわち、上記のように載置面上において被写体を位置付けることで、表示画像において、被写体が載置面上の撮影領域からはみ出して被写体の一部のみが表示されてしまったり、被写体が所望の方向から傾いて表示されてしまったりすることを防止できる。
したがって、載置面上における被写体の位置調整を容易にかつ高精度に実施でき、従来のように被写体のみならず光フレームまでも撮影することがなく、被写体を良好に撮影でき、本発明の目的を達成できる。

ところで、従来の書画カメラでは、周囲が暗い環境内では、撮像素子に入射する光量が少ないため、被写体を良好に撮影することができない。そして、被写体を良好に撮影するために、載置面（被写体）を照明する照明装置を載置部上の所定位置に別途、設けることが考えられる。しかしながら、このような構成では、載置面上に被写体を載置する際に、照明装置が邪魔になったり、ぶつかって照明装置を破損させてしまう恐れがある。
本発明によれば、光源から射出された照明用光束を集光して載置面上の所定の照明領域に照射させる光学系と、載置面上の所定の撮影領域内における被写体にて反射された光束を集光して撮像素子の撮像面に被写体の像を結像させる光学系とを、共通の照明結像光学系で構成しているので、撮像素子と光源とを例えば筺体内部にそれぞれ配置して一体的に構成できる。このため、載置面上に被写体を載置する際に、光源（照明装置）が邪魔になったり、ぶつかって光源を破損させてしまう恐れもない。また、撮像素子と光源とを一体的に構成できるため、上述した照明装置を別途、設ける構成と比較して、書画カメラの小型化が図れる。

本発明の書画カメラでは、前記照明結像光学系は、複数のレンズを備え、前記複数のレンズの相対位置を変更可能に構成され、前記複数のレンズの相対位置を変更することで、前記載置面上の照明領域、および前記載置面上の撮影領域を変更可能とすることが好ましい。
ところで、従来の書画カメラにおいて、上述した照明装置を別途、設ける構成とするとともに、結像光学系に載置面上の撮影領域を変更可能とするズーム機能を持たせた構成とした場合には、以下の問題が生じる。
結像光学系により載置面上の撮影領域を変更し、被写体の一部をズームアップして撮影した際には、照明装置による載置面上の照明領域が変化しないため、被写体の一部をズームアップする前と比較して、撮像素子に入射する光量は少なくなる。すなわち、ズームアップに伴い、プロジェクタやディスプレイ装置等により表示される表示画像が暗く低いコントラストの画像となり、良好に表示画像が表示されない。

本発明では、照明結像光学系は、複数のレンズの相対位置を変更可能に構成され、載置面上の撮影領域を変更可能とするズーム機能を有している。また、照明結像光学系は、載置面上の所定の撮影領域内における被写体にて反射された光束を集光して撮像素子の撮像面に被写体の像を結像させる機能の他、光源から射出された照明用光束を集光して載置面上の所定の照明領域に照射させる機能を有している。このため、照明結像光学系により載置面上の撮影領域を変更した場合には、撮影領域の変更に伴って載置面上の照明領域も変更されることとなる（撮影領域が拡大した場合には照明領域が拡大し、撮影領域が縮小した場合には照明領域が縮小する）。したがって、照明結像光学系により載置面上の撮影領域を変更し、被写体の一部をズームアップして撮影した際には、載置面上の照明領域も撮影領域の変更とともに縮小される（照明用光束が集光される）ため、被写体の一部をズームアップする前と比較して、撮像素子に入射する光量が少なくなることがない。すなわち、ズームアップした場合であっても、プロジェクタやディスプレイ装置等に表示される表示画像が暗く低いコントラストの画像となることがなく、良好に表示画像を表示できる。

本発明の書画カメラでは、前記撮影部は、前記光源から射出された光束を前記照明結像光学系に導くとともに、前記被写体にて反射され前記照明結像光学系を介した光束を前記撮像素子に導く導光部を備えていることが好ましい。
ここで、導光部としては、入射光束を反射する反射ミラー、入射光束を反射する側面を有するプリズム、入射光束の一部の光束を反射し他の光束を透過するハーフミラー等が例示できる。
本発明によれば、撮影部は、導光部を備えているので、光源および撮像素子を種々の位置に配置することが可能となり、撮影部の設計の自由度が向上する。

本発明の書画カメラでは、前記導光部は、入射光束を反射する側面を有する断面略三角形状のプリズムで構成されていることが好ましい。
ところで、載置面上の照明領域と撮影領域とを同一の領域に設定するためには、撮影部を以下に示すように、構成する必要がある。
先ず、照明光路を辿る光束のうち照明結像光学系に入射する光束の光軸（以下、第１の光軸）と、撮影光路を辿る光束のうち照明結像光学系から射出される光束の光軸（以下、第２の光軸）とのなす角度が０°となるように撮影部を構成する。
また、照明光路を辿る光束が照明結像光学系を透過する有効透過領域（以下、第１の有効透過領域）と、撮影光路を辿る光束が照明結像光学系を透過する有効透過領域（以下、第２の有効透過領域）とが同一の領域となるように撮影部を構成する。

本発明によれば、導光部が断面略三角形状のプリズムで構成されているので、載置部（載置面）、照明結像光学系、および導光部を同一軸上に配設し、入射光束を反射する各側面側にそれぞれ光源および撮像素子を配設すれば、第１の光軸と第２の光軸とがなす角度を十分に小さい角度に設定し、かつ、第１の有効透過領域と第２の有効透過領域とを略同一の領域に設定できる。すなわち、断面略三角形状のプリズムを用いる簡素な構成で、載置面上の照明領域と撮影領域とを略同一の領域に設定できる。
また、第１の光軸と第２の光軸とがなす角度を十分に小さい角度に設定し、かつ、第１の有効透過領域と第２の有効透過領域とを略同一の領域に設定するために、導光部を用いずに、照明結像光学系と光源および撮像素子とを十分に大きい離間距離に設定することが考えられるが、このような構成では撮影部が大型化してしまうところ、本発明によれば、断面略三角形状のプリズムを用いる簡素な構成で、撮影部の大型化を回避できる。

本発明の書画カメラでは、前記導光部は、入射光束の一部の光束を反射し、他の光束を透過するハーフミラーで構成されていることが好ましい。
本発明によれば、導光部がハーフミラーで構成されているので、載置部（載置面）、照明結像光学系、導光部、および光源を同一軸上に配設するとともに、導光部を前記軸上において、傾斜した状態で配設し、撮影光路を辿る光束が照明結像光学系を介し導光部にて反射される方向に撮像素子を配設すれば、第１の光軸と第２の光軸とを合致させ各光軸のなす角度を０°に設定し、かつ、第１の有効透過領域と第２の有効透過領域とを合致させ同一の領域に設定できる。すなわち、ハーフミラーを用いる簡素な構成で、載置面上の照明領域と撮影領域とを合致させ同一の領域に設定できる。

なお、載置部（載置面）、照明結像光学系、導光部、および撮像素子を同一軸上に配設するとともに、導光部を前記軸上において、傾斜した状態で配設し、光源から射出される照明用光束が導光部にて照明結像光学系に向けて反射するように光源を配設した場合も、上記同様の効果を奏する。
また、第１の光軸と第２の光軸とがなす角度を十分に小さい角度に設定し、かつ、第１の有効透過領域と第２の有効透過領域とを略同一の領域に設定するために、導光部を用いずに、照明結像光学系と光源および撮像素子とを十分に大きい離間距離に設定することが考えられるが、このような構成では撮影部が大型化してしまうところ、本発明によれば、ハーフミラーを用いる簡素な構成で、撮影部の大型化を回避できる。

[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔書画カメラの主な構成〕
図１は、第１実施形態における書画カメラ１の概略構成を模式的に示す斜視図である。
書画カメラ１は、載置面上に載置された文字や絵が書かれた紙（書画）や、より立体的な物等の被写体Ｏ（図１）を撮影し、撮影した画像に応じた信号を外部（例えば、プロジェクタやディスプレイ装置等の画像表示装置）に出力するものである。この書画カメラ１は、図１に示すように、載置部２と、撮影部３とを備える。

載置部２は、書画カメラ１全体を支持するとともに、被写体Ｏが載置される部分である。この載置部２は、図１に示すように、略直方体形状を有する。そして、載置部２の下面は、書画カメラ１を机等の設置面上に設置した際に、前記設置面に当接する支持面２Ａとして機能する。また、載置部２の上面は、被写体Ｏが載置される載置面２Ｂとして機能する。
また、載置部２の後方側側面には、図１に示すように、上方側に延出し、撮影部３を支持する支持部材２１が形成されている。
なお、支持部材２１としては、載置面２Ｂに向けて折り畳み可能に構成しても構わない。例えば、支持部材２１において、上方側部分と下方側部分とを別部材で構成し、下方側部分に対して上方側部分を載置面２Ｂに向けて回動可能に構成する。このように構成すれば、書画カメラ１を使用しない状態において、支持部材２１を折り畳んでおくことで、書画カメラ１をコンパクトに纏め、書画カメラ１の持ち運びを容易とする。

図２は、撮影部３の構成を模式的に示す図である。
撮影部３は、載置面２Ｂ上に載置された被写体Ｏを照明するとともに、被写体Ｏを撮影する部分である。この撮影部３は、図２に示すように、照明光学系３１と、撮影光学系３２とを備え、これら照明光学系３１および撮影光学系３２が筺体３３内に収納されて一体的に構成されている。
照明光学系３１は、載置面２Ｂ上に載置された被写体Ｏを照明する部分である。この照明光学系３１は、図２に示すように、光源３１１と、導光部３４と、照明結像光学系３５とを備える。

光源３１１は、被写体Ｏを照明するための照明用光束を射出する光源である。この光源３１１としては、例えば、放電発光型の光源ランプや、レーザダイオード、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)、有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子等が例示できる。
導光部３４は、図２に示すように、断面略三角形状を有するプリズムで構成され、平坦状の一側面３４Ａが光源３１１から射出された照明用光束を反射する反射面として機能し、光源３１１から射出された照明用光束を反射して照明結像光学系３５に導く。

図３は、載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒおよび撮影領域ＣＡｒを示す図である。
照明結像光学系３５は、光源３１１から射出され導光部３４の一側面３４Ａにて反射された照明用光束を集光し、載置面２Ｂ上の所定の照明領域ＬＡｒ（図１〜図３）に照射し、照明領域ＬＡｒ（被写体Ｏ）を照明する。
ここで、照明結像光学系３５は、具体的な図示は省略するが、複数のレンズを備え、複数のレンズの相対位置を変更可能に構成されている。すなわち、筺体３３における照明結像光学系３５に対応する位置に開口部が形成され、開口部を介して、複数のレンズの相対位置を変更するためのレバーが突出し、筺体３３外部からレバーを操作可能に構成されている。そして、複数のレンズの相対位置を変更することで、図３に示すように、載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒを例えば、Ａ３サイズの照明領域ＬＡｒ１、Ａ５サイズの照明領域ＬＡｒ２、Ａ６サイズの照明領域ＬＡｒ３等に変更可能とする。

撮影光学系３２は、照明光学系３１により照明された被写体Ｏを撮影する部分である。この撮影光学系３２は、図２に示すように、撮像素子３２１と、集光レンズ３２２と、導光部３４と、照明結像光学系３５とを備える。
すなわち、照明光学系３１および撮影光学系３２において、導光部３４および照明結像光学系３５は、共通の部材を用いている。
そして、照明結像光学系３５は、上述した照明光学系３１における機能の他、載置面２Ｂ上の所定の撮影領域ＣＡｒ（図１〜図３）において、被写体Ｏにて反射された光束を集光し、被写体Ｏの像を集光レンズ３２２とともに撮像素子３２１の撮像面３２１Ａ上に結像させる機能を有する。

上述したように、照明結像光学系３５は、複数のレンズを備え、複数のレンズの相対位置を変更可能に構成されているため、複数のレンズの相対位置を変更することで、図３に示すように、照明領域ＬＡｒの例えば照明領域ＬＡｒ１，ＬＡｒ２，ＬＡｒ３等への変更に応じて、載置面２Ｂ上の撮影領域ＣＡｒを例えば撮影領域ＣＡｒ１，ＣＡｒ２，ＣＡｒ３等へと変更可能とする。
また、導光部３４は、上述した照明光学系３１における機能の他、一側面３４Ａとは別の平坦状の側面３４Ｂが照明結像光学系３５を介した光束を反射する反射面として機能し、照明結像光学系３５を介した光束を反射して集光レンズ３２２（撮像素子３２１）に導く。

撮像素子３２１は、撮像面３２１Ａ上に結像された被写体Ｏの像を光電変換して電気信号を出力する。例えば、書画カメラ１と外部のプロジェクタやディスプレイ装置等とを接続して撮像素子３２１から出力される電気信号をプロジェクタやディスプレイ装置等に出力する構成とすれば、書画カメラ１にて撮影された画像がプロジェクタやディスプレイ装置等により表示画像として大画面で表示される。この撮像素子３２１は、例えば、エリアセンサであるＣＣＤ(Charge Coupled Device)で構成されている。なお、撮像素子３２１としては、ＣＣＤに限らず、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)センサ等の他の撮像素子を採用しても構わない。

以上説明した書画カメラ１は、図２に示すように、載置面２Ｂ、照明結像光学系３５、および導光部３４が鉛直方向に延びる所定の垂直軸ＶＡｘ上に位置するように配設されている。より具体的に、照明結像光学系３５は、そのレンズ光軸が垂直軸ＶＡｘに合致するように配設されている。また、導光部３４は、各側面３４Ａ，３４Ｂが垂直軸ＶＡｘを中心として鏡面対称となるように配設されている。さらに、光源３１１と、撮像素子３２１および集光レンズ３２２とは、図２に示すように、垂直軸ＶＡｘを挟んで対向するように配設されている。すなわち、照明結像光学系３５は、図２に示すように、光源３１１から載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒに向かう照明光路Ｌ１と、載置面２Ｂ上の撮影領域ＣＡｒから撮像素子３２１に向かう撮影光路Ｌ２の双方に共通する光路中に配設されている。

以上のような構成により、図２に示すように、照明光路Ｌ１を辿る光束のうち照明結像光学系３５に入射する光束の光軸Ａｘ１（以下、第１の光軸Ａｘ１）と、撮影光路Ｌ２を辿る光束のうち照明結像光学系３５から射出される光束の光軸Ａｘ２（以下、第２の光軸Ａｘ２）とのなす角度θが十分に小さいものとなる。また、図２に示すように、照明光路Ｌ１を辿る光束が照明結像光学系３５を透過する有効透過領域Ａｒ１（以下、第１の有効透過領域Ａｒ１）と、撮影光路Ｌ２を辿る光束が照明結像光学系３５を透過する有効透過領域Ａｒ２（以下、第２の有効透過領域Ａｒ２）とが略同一の領域となる。

上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、書画カメラ１を構成する撮影部３は、光源３１１から射出された照明用光束を集光して載置面２Ｂ上の所定の照明領域ＬＡｒに照射させる光学系と、載置面２Ｂ上の所定の撮影領域ＣＡｒ内における被写体Ｏにて反射された光束を集光して撮像素子３２１の撮像面３２１Ａに被写体Ｏの像を結像させる光学系とを共通の照明結像光学系３５で構成しているので、載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒと撮影領域ＣＡｒとを略同一の領域に設定できる。このため、例えば、被写体ＯをＡ４サイズの書画とし、照明結像光学系３５により撮影領域ＣＡｒ（照明領域ＬＡｒ）を最大広角の撮影領域ＣＡｒ１（照明領域ＬＡｒ１）に設定した場合には、図３に示すように、照明用光束の照射により載置面２Ｂ上に形成される照明領域ＬＡｒ１を確認し、照明領域ＬＡｒ１の上下縁部に被写体Ｏの上下縁部を合致させる簡単な操作で、被写体Ｏを撮影領域ＣＡｒ１に対する所望の位置（傾きのない位置）に位置付けることができる。また、例えば、被写体ＯをＡ４サイズの書画とし、照明結像光学系３５により撮影領域ＣＡｒ（照明領域ＬＡｒ）を変更して（ズームアップして）撮影領域ＣＡｒ２（照明領域ＬＡｒ２）に設定した場合には、図３に示すように、照明用光束の照射により載置面２Ｂ上に形成される照明領域ＬＡｒ２を確認し、照明領域ＬＡｒ２の左右縁部に被写体Ｏの左右縁部を合致させる簡単な操作で、被写体Ｏを撮影領域ＣＡｒ２に対する所望の位置（傾きのない位置）に位置付けることができる。すなわち、上記のように載置面２Ｂ上において被写体Ｏを位置付けることで、プロジェクタやディスプレイ装置により表示される表示画像において、被写体Ｏが載置面２Ｂ上の撮影領域ＣＡｒからはみ出して被写体Ｏの一部のみが表示されてしまったり、被写体Ｏが所望の方向から傾いて表示されてしまったりすることを防止できる。また、被写体ＯをＡ４サイズの書画とし、照明結像光学系３５により撮影領域ＣＡｒ（照明領域ＬＡｒ）を変更して（ズームアップして）撮影領域ＣＡｒ２（照明領域ＬＡｒ２）あるいは撮影領域ＣＡｒ３（照明領域ＬＡｒ３）に設定した場合には、図３に示すように、照明用光束の照射により載置面２Ｂ上に形成される照明領域ＬＡｒ２あるいは照明領域ＬＡｒ３を確認し、Ａ４サイズの書画で拡大表示したい部分を照明領域ＬＡｒ２あるいは照明領域ＬＡｒ３に合わせるのみの簡単な方法で、拡大表示した部分を確実に撮影することできる。
したがって、載置面２Ｂ上における被写体Ｏの位置調整を容易にかつ高精度に実施でき、従来のように被写体のみならず光フレームまでも撮影することがなく、被写体Ｏを良好に撮影できる。

また、光源３１１から射出された照明用光束を集光して載置面２Ｂ上の所定の照明領域ＬＡｒに照射させる光学系と、載置面２Ｂ上の所定の撮影領域ＣＡｒ内における被写体Ｏにて反射された光束を集光して撮像素子３２１の撮像面３２１Ａに被写体Ｏの像を結像させる光学系とを共通の照明結像光学系３５で構成しているので、撮像素子３２１と光源３１１とを筺体３３内にそれぞれ配置して一体的に構成できる。このため、載置面２Ｂ上に被写体Ｏを載置する際に、光源３１１が邪魔になったり、ぶつかって光源３１１を破損させてしまう恐れもない。また、撮像素子３２１と光源３１１とを一体的に構成できるため、例えば、撮影部３内の光源３１１（照明装置）を撮影部３外部に設け、照明装置により被写体Ｏを照明する構成と比較して、書画カメラ１の小型化が図れる。

また、照明結像光学系３５は、複数のレンズの相対位置を変更可能に構成され、載置面２Ｂ上の撮影領域ＣＡｒを変更可能とするズーム機能を有している。また、照明結像光学系３５は、載置面２Ｂ上の所定の撮影領域ＣＡｒ内における被写体Ｏにて反射された光束を集光して撮像素子３２１の撮像面３２１Ａに被写体Ｏの像を結像させる機能の他、光源３１１から射出された照明用光束を集光して載置面２Ｂ上の所定の照明領域ＬＡｒに照射させる機能を有している。このため、照明結像光学系３５により載置面２Ｂ上の撮影領域ＣＡｒを変更した場合には、撮影領域ＣＡｒの変更（例えば撮影領域ＣＡｒ１〜ＣＡｒ３への変更）に伴って載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒも変更（例えば照明領域ＬＡｒ１〜ＬＡｒ３への変更）されることとなる。

したがって、照明結像光学系３５により載置面２Ｂ上の撮影領域ＣＡｒを撮影領域ＣＡｒ１から撮影領域ＣＡｒ２あるいは撮影領域ＣＡｒ３に変更し、被写体Ｏの一部をズームアップして撮影した際には、載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒも撮影領域ＣＡｒの変更とともに照明領域ＬＡｒ１から照明領域ＬＡｒ２あるいは照明領域ＬＡｒ３に縮小される（照明用光束が集光される）ため、被写体Ｏの一部をズームアップする前と比較して、撮像素子３２１に入射する光量が少なくなることがない。すなわち、ズームアップした場合であっても、プロジェクタやディスプレイ装置等に表示される表示画像が暗く低いコントラストの画像となることがなく、良好に表示画像を表示できる。例えば、撮影領域ＣＡｒ１（照明領域ＬＡｒ１）から撮影領域ＣＡｒ２（照明領域ＬＡｒ２）に変更した場合には、照明領域ＬＡｒ２の明るさは照明領域ＬＡｒ１の明るさに比べて約４倍に増加するため、十分明るい照明下でコントラストの向上した表示画像を表示できる。同様に、例えば、撮影領域ＣＡｒ１（照明領域ＬＡｒ１）から撮影領域ＣＡｒ３（照明領域ＬＡｒ３）に変更した場合には、照明領域ＬＡｒ３の明るさは照明領域ＬＡｒ２の明るさよりも増加するため、天井灯や窓からの外光（自然光）等が存在していても撮影領域ＣＡｒ３を容易に確認でき、被写体Ｏの位置調整を容易に実施できるとともに、一層コントラストの向上した表示画像を表示できる。
なお、撮影領域ＣＡｒ（照明領域ＬＡｒ）を撮影領域ＣＡｒ１（照明領域ＬＡｒ１）から撮影領域ＣＡｒ２（照明領域ＬＡｒ２）あるいは撮影領域ＣＡｒ３（照明領域ＬＡｒ３）に変更した場合には、撮像素子３２１に入射する光量は増加するが、撮像素子３２１の撮像面３２１Ａに形成される被写体Ｏの像の面積には何ら変化がないので、撮像素子３２１の入力光に対するダイナミックレンジへの影響はない。

また、撮影部３は、導光部３４を備えているので、光源３１１や撮像素子３２１を種々の位置に配置することが可能となり、撮影部３の設計の自由度が向上する。

ところで、載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒと撮影領域ＣＡｒとを同一の領域に設定するためには、第１の光軸Ａｘ１と第２の光軸Ａｘ２とのなす角度が０°となり、かつ、第１の有効透過領域Ａｒ１と第２の有効透過領域Ａｒ２とが同一の領域となる必要がある。
本実施形態では、導光部３４が断面略三角形状のプリズムで構成され、載置面２Ｂ、照明結像光学系３５、および導光部３４が垂直軸ＶＡｘ上に配設され、導光部３４の各側面３４Ａ，３４Ｂ側に光源３１１および撮像素子３２１がそれぞれ配設されているので、第１の光軸Ａｘ１と第２の光軸Ａｘ２とがなす角度θを十分に小さい角度に設定し、かつ、第１の有効透過領域Ａｒ１と第２の有効透過領域Ａｒ２とを略同一の領域に設定できる。すなわち、断面略三角形状のプリズムを用いる簡素な構成で、載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒと撮影領域ＣＡｒとを略同一の領域に設定できる。

また、第１の光軸Ａｘ１と第２の光軸Ａｘ２とがなす角度θを十分に小さい角度に設定し、かつ、第１の有効透過領域Ａｒ１と第２の有効透過領域Ａｒ２とを略同一の領域に設定するために、導光部３４を用いずに、照明結像光学系３５と光源３１１および撮像素子３２１とを十分に大きい離間距離に設定することが考えられるが、このような構成では、撮影部３が大型化してしまうところ、本実施形態によれば、断面略三角形状のプリズムを用いる簡素な構成で、撮影部３の大型化を回避できる。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図４は、第２実施形態における撮影部３０の構成を模式的に示す図である。
前記第１実施形態では、導光部３４としてプリズムを採用している。
これに対して第２実施形態では、導光部３４０としてハーフミラーを用いている。導光部３４０をハーフミラーとした点以外の構成は、前記第１実施形態と同様のものである。

導光部３４０は、入射した光束の一部を反射するとともに、他の光束を透過するハーフミラーで構成されている。そして、導光部３４０は、光源３１１から射出された光束の一部を透過して照明結像光学系３５に導くように機能するとともに、照明結像光学系３５を介した光束の一部を反射して集光レンズ３２２（撮像素子３２１）に導くように機能する。このような導光部３４０としては、５０％以上の透過率（５０％以下の反射率）を有するハーフミラーを用いることが好ましく、９０％程度の透過率（１０％程度の反射率）を有するハーフミラーを用いることがより好ましい。

以上説明した書画カメラ１は、図４に示すように、載置面２Ｂ、照明結像光学系３５、導光部３４０、および光源３１１が鉛直方向に延びる所定の垂直軸ＶＡｘ上に位置するように配設されている。より具体的に、光源３１１は、その照明光軸が垂直軸ＶＡｘに合致するように配設されている。また、照明結像光学系３５は、そのレンズ光軸が垂直軸ＶＡｘに合致するように配設されている。さらに、導光部３４０は、垂直軸ＶＡｘに対して略４５°傾斜した状態で配設されている。さらにまた、撮像素子３２１および集光レンズ３２２は、垂直軸ＶＡｘに対して略９０°で交差する所定の水平軸ＨＡｘ上に位置するように配設されている。すなわち、照明結像光学系３５は、図４に示すように、光源３１１から載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒに向かう照明光路Ｌ１と、載置面２Ｂ上の撮影領域ＣＡｒから撮像素子３２１に向かう撮影光路Ｌ２の双方に共通する光路中に配設されている。

以上のような構成により、図４に示すように、照明光路Ｌ１を辿る光束のうち照明結像光学系３５に入射する光束の第１の光軸Ａｘ１と、撮影光路Ｌ２を辿る光束のうち照明結像光学系３５から射出される光束の第２の光軸Ａｘ２とが合致する。また、図４に示すように、照明光路Ｌ１を辿る光束が照明結像光学系３５を透過する第１の有効透過領域Ａｒ１と、撮影光路Ｌ２を辿る光束が照明結像光学系３５を透過する第２の有効透過領域Ａｒ２とが合致して同一の領域となる。

上述した第２実施形態においては、前記第１実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、導光部３４０がハーフミラーで構成され、載置面２Ｂ、照明結像光学系３５、導光部３４０、および光源３１１が垂直軸ＶＡｘ上に配設されるとともに、導光部３４０が垂直軸ＶＡｘに対して４５°傾斜して配設され、撮影光路Ｌ２を辿る光束が照明結像光学系３５を介し導光部３４０にて反射される方向（水平軸ＨＡｘ上）に撮像素子３２１が配設されている。このことにより、第１の光軸Ａｘ１と第２の光軸Ａｘ２とを合致させ各光軸Ａｘ１，Ａｘ２のなす角度を０°に設定し、かつ、第１の有効透過領域Ａｒ１と第２の有効透過領域Ａｒ２とを合致させ同一の領域に設定できる。すなわち、ハーフミラーを用いる簡素な構成で、載置面２Ｂ上の照明領域ＬＡｒと撮影領域ＣＡｒとを合致させ同一の領域に設定できる。したがって、前記第１実施形態と比較して、載置面２Ｂ上における被写体Ｏの位置調整をより高精度に実施できる。

また、第１の光軸Ａｘ１と第２の光軸Ａｘ２とがなす角度θを十分に小さい角度に設定し、かつ、第１の有効透過領域Ａｒ１と第２の有効透過領域Ａｒ２とを略同一の領域に設定するために、導光部３４０を用いずに、照明結像光学系３５と光源３１１および撮像素子３２１とを十分に大きい離間距離に設定することが考えられるが、このような構成では撮影部３０が大型化してしまうところ、本実施形態によれば、ハーフミラーを用いる簡素な構成で、撮影部３０の大型化を回避できる。

ここで、導光部３４０としてハーフミラーを用いた場合には、前記第１実施形態の構成と比較して、光源３１１から射出される照明用光束のうち一部の光束が導光部３４０にて反射され照明領域ＬＡｒに照射されないため、光の利用効率が低下してしまう。このため、例えば、導光部３４０として透過率の十分に高い（例えば、透過率が９０％）ハーフミラーを採用すれば、光源３１１から射出された照明用光束の大部分の光束を導光部３４０にて透過させ照明領域ＬＡｒに照射させることができ、光の利用効率の大幅な低下を抑制できる。また、撮影光路Ｌ２を辿る光束のうち大部分の光束が導光部３４０を透過して撮像素子３２１に到達しないこととなるが、撮像素子３２１として光束の検出感度の高い撮像素子を採用することで、撮影光路Ｌ２を辿る光束のうち導光部３４０にて反射される少ない光量の光束でも撮像素子３２１にて検出できるため、プロジェクタやディスプレイ装置等にて表示される表示画像を良好に表示できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、撮影部３，３０は、導光部３４，３４０や集光レンズ３２２を備えていたが、これに限らず、導光部３４，３４０や集光レンズ３２２を省略しても構わない。また、撮影部３，３０において、光源３１１と導光部３４，３４０との間に、光源３１１から射出された光束を集光して射出する集光レンズを配設した構成としても構わない。さらに、照明結像光学系３５は、複数のレンズの相対位置を変更可能としズーム機能を有する構成としていたが、例えば、単体のレンズで構成し、該単体のレンズの位置を変更することで撮影領域ＣＡｒ（照明領域ＬＡｒ）を変更する構成や、ズーム機能を有さない構成としても構わない。

前記各実施形態において、導光部３４，３４０として、プリズムやハーフミラー等を採用していたが、これに限らず、その他の構成、例えば、全反射ミラーを組み合わせた構成等を採用しても構わない。
前記各実施形態において、照明結像光学系３５による撮影領域ＣＡｒ（照明領域ＬＡｒ）の変更は、撮影領域ＣＡｒ１〜ＣＡｒ３（照明領域ＬＡｒ１〜照明領域ＬＡｒ３）に限らず、その他の領域に変更可能とするものである。また、照明結像光学系３５による撮影領域ＣＡｒ（照明領域ＬＡｒ）の変更を所定の領域（例えば、撮影領域ＣＡｒ１〜ＣＡｒ３（照明領域ＬＡｒ１〜ＬＡｒ３）のみに段階的に変更可能とする構成としても構わない。

前記各実施形態において、載置面２Ｂ上に、撮影領域ＣＡｒ（照明領域ＬＡｒ）の変更位置を示すマーキングを施しても構わない。例えば、載置面２Ｂ上に、Ａ３，Ａ５，Ａ６サイズの領域を示すマーキングを施しても構わない。
前記第１実施形態では、導光部３４の各側面３４Ａ，３４Ｂは、平坦状に形成されていたが、これに限らず、その他の形状、例えば、球面形状や非球面形状に形成しても構わない。

前記第２実施形態では、導光部３４は、垂直軸ＶＡｘに対して４５°に傾斜した状態で配設されていたが、これに限らず、傾斜角度はその他の角度でも構わない。
前記第２実施形態において、光源３１１と撮像素子３２１（集光レンズ３２２を含む）との配設位置を逆に設定しても構わない。この際、導光部３４０として、５０％以下の透過率（５０％以上の反射率）を有するハーフミラーを用いることが好ましく、１０％程度の透過率（９０％程度の反射率）を有するハーフミラーを用いることがより好ましい。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、載置面上における被写体の位置調整を容易にかつ高精度に実施でき、被写体を良好に撮影できるため、書画カメラとして利用できる。

第１実施形態における書画カメラの概略構成を模式的に示す斜視図。 第１実施形態における撮影部の構成を模式的に示す図。 第１実施形態における載置面上の照明領域および撮影領域を示す図。 第２実施形態における撮影部の構成を模式的に示す図。

符号の説明

１・・・書画カメラ、２・・・載置部、２Ｂ・・・載置面、３，３０・・・撮影部、３４，３４０・・・導光部、３５・・・照明結像光学系、３１１・・・光源、３２１・・・撮像素子、３２１Ａ・・・撮像面、ＣＡｒ，ＣＡｒ１〜ＣＡｒ３・・・撮影領域
Ｌ１・・・照明光路、Ｌ２・・・撮影光路、ＬＡｒ，ＬＡｒ１〜ＬＡｒ３・・・照明領域、Ｏ・・・被写体。

Claims (5)

1. 被写体が載置される載置面を有する載置部と、前記被写体を撮影する撮影部とを備え、前記撮影部にて撮影した画像に応じた信号を外部に出力する書画カメラであって、
   前記撮影部は、
   前記被写体を照明するための照明用光束を射出する光源と、
   撮像面上に結像された前記被写体の像を撮像して電気信号を出力する撮像素子と、
   前記光源から前記載置面に向かう光束の照明光路、および前記載置面から前記撮像素子に向かう光束の撮影光路の双方に共通する光路中に配設され、前記光源から射出された照明用光束を集光し前記被写体に照射するとともに、前記照明用光束にて照明され前記被写体にて反射される光束を集光し前記被写体の像を前記撮像面上に結像させる照明結像光学系とを備えている
   ことを特徴とする書画カメラ。
2. 請求項１に記載の書画カメラにおいて、
   前記照明結像光学系は、
   複数のレンズを備え、前記複数のレンズの相対位置を変更可能に構成され、前記複数のレンズの相対位置を変更することで、前記載置面上の照明領域、および前記載置面上の撮影領域を変更可能とする
   ことを特徴とする書画カメラ。
3. 請求項１または請求項２に記載の書画カメラにおいて、
   前記撮影部は、
   前記光源から射出された光束を前記照明結像光学系に導くとともに、前記被写体にて反射され前記照明結像光学系を介した光束を前記撮像素子に導く導光部を備えている
   ことを特徴とする書画カメラ。
4. 請求項３に記載の書画カメラにおいて、
   前記導光部は、
   入射光束を反射する側面を有する断面略三角形状のプリズムで構成されている
   ことを特徴とする書画カメラ。
5. 請求項３に記載の書画カメラにおいて、
   前記導光部は、
   入射光束の一部の光束を反射し、他の光束を透過するハーフミラーで構成されている
   ことを特徴とする書画カメラ。

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