JP2011109396A

JP2011109396A - 書画カメラ

Info

Publication number: JP2011109396A
Application number: JP2009262156A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Fujimaki; 憲一藤巻
Original assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Current assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2011-06-02

Abstract

【課題】カメラ部の位置調整を簡単あるいは不用にし、固体撮像素子と回路基板との接続線を断続する必要をなくし、組立てや調整作業の能率を向上させる。
【解決手段】本体ケース２４上面の透明原稿台２６の上に書画原稿５の原稿面を下向きに載置し、書画原稿５を原稿台２６に設定した原稿撮影範囲Ａ内で原稿台２６の下方から読取る書画カメラ２０において、撮影レンズ８と固体撮像素子９とが一体に固着され本体ケース２４に固定されて原稿台２６の原稿撮影範囲Ａより広い範囲Ｂを撮影するカメラ部７と、カメラ部７が出力する画像データから原稿撮影範囲Ａ以外の画像データをトリミング処理する画像処理部１０２と、を備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、被写体である書画原稿を透明な原稿台に下向きに載置して、固体撮像素子を持つカメラ部により下方から撮影する書画カメラに関するものである。

書画原稿の画像をＣＣＤなどの固体撮像素子で読取り、読取った画像データをメモリに蓄積したり、プロジェクタから拡大投影するために用いる書画カメラが従来よりある。書画原稿の上方にカメラ部を保持するものが例えば特許文献１に示されている。このようにカメラ部が書画原稿を上方から撮影するものでは、書籍の原稿では、原稿の保持が面倒であり、全体が大型化するという問題がある。

また書画原稿を下向きにして透明な原稿台の上に載置し、原稿台の下方から撮影するものが、特許文献２、３に示されている。これらは原稿台の下面を略逆四角錐形の遮光板（あるいは光拡散板）からなる遮光箱体で囲み、内部に照明光を導入して原稿を照明する一方、撮像レンズとＣＣＤとを持つカメラ部を遮光箱体の底部頂点に固定したものである。

特開平１０−２２９５１５

特開２００４−２４６０９８

特開２００２−１９９２５３

図５はこの従来の書画カメラを示す側断面図である。この図５において符号１は箱状の本体ケース、２はこの本体ケース１の上面に固定した四角形かつ透明な原稿台である。３はこの原稿台２の下方を覆う遮光箱体であり、４枚の略三角形の遮光板を接合して略逆四角錐型に形成したものである。この遮光箱体３については前記特許文献２、３に示されているので詳細な説明はしない。

この遮光箱体３の中には陰極管（ＨＣＦＬ、ＣＣＦＬなど）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの照明光源４から照明光が導入され、原稿台１に載せた書画原稿５を下から照明する。なお原稿台２の上面隅には、原稿５を位置決めするためのストッパ６が固定されている。すなわちこのストッパ６を基準として、例えばＡ４の用紙サイズに対応する範囲Ａ（後記する図１参照）を画像撮影範囲とする。

７は遮光箱体３の底部頂点に固定されたカメラ部であり、広角固定焦点の撮像レンズ８と固体撮像素子としてのＣＣＤ９とを一体に固定したものである。なお実際には、レンズ８を保持するレンズ筒１０にＣＣＤ９は固定されている。ここに撮像レンズ８は、固定絞り（図示せず）を内蔵して被写界深度を極めて深く（ピントを深く）したものである。一般に広角レンズは望遠レンズに比べて被写界深度が深い。またＣＣＤ９はフィルムカメラのフィルムに比べて受光部に厚みがあるため被写界深度が深くなる。この結果絞り付き広角固定焦点レンズ８とＣＣＤ９を組合せたカメラ部７は、被写界深度が極めて深くなり、原稿台に載せた平面状の原稿５に限らず立体物であっても高解像度に精度良く読取ることができる。

原稿台２の下方にカメラ部７を有する従来の書画カメラでは、カメラ部７を遮光箱体３に固定してその出力をそのまま画像データとしていたため、カメラ部７を高精度に位置決めしておく必要があった。すなわちカメラ部７の画像撮影範囲Ａが、ストッパ６を基準とする所定用紙サイズ（例えばＡ４版サイズ）に一致するように、カメラ部７の位置や光軸（特に光軸回りの傾き）を調整しておく必要があった。

この調整のために、所定位置（原稿撮影範囲Ａ）に載せた原稿５をカメラ部７で実際に撮影し、ＣＣＤ９の出力画像を確認してから遮光箱体３を本体ケース１から外し、カメラ部７の固定位置（固定角度・傾き）を調整する必要があった。このためカメラ部の位置調整に手間が掛かり能率が悪いという問題があった。

またＣＣＤ９は遮光箱体３側にある一方、画像処理などを行う電子回路基板は本体ケース１側にあるため、両者を配線ケーブル（フラットケーブルなど）で電気的に接続する必要がある。遮光箱体３は前記のようにカメラ部７の位置調整のために着脱する必要があるから、その度にＣＣＤ９と回路基板とをカップラなどを介して断続する必要が生じ面倒であるという問題もあった。

この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、カメラ部の位置（角度・傾き）調整を簡単あるいは不用にでき、また固体撮像素子と回路基板との接続線を断続する必要がなくなり、組立てや調整作業の能率を大幅に向上させることができる書画カメラを提供することを目的とする。

この発明によればこの目的は、本体ケースの上面に位置する透明な原稿台の上に書画原稿の原稿面を下向きに載置し、前記書画原稿を前記原稿台に設定した原稿撮影範囲内で前記原稿台の下方から読取る書画カメラにおいて、撮影レンズと固体撮像素子とが一体に固着され前記本体ケースに固定されて前記原稿台の原稿撮影範囲より広い範囲を撮影するカメラ部と、前記カメラ部が出力する画像データから前記原稿撮影範囲以外の画像データをトリミング処理する画像処理部と、を備えることを特徴とする書画カメラ、により達成される。

絞り付き広角固定焦点レンズと固体撮像素子とを用いたカメラ部は、前記したように被写界深度が極めて深くなる。発明者はこの点に着目し、レンズと固体撮像素子とを一体的に予め固定しておけば、このカメラ部を遮光箱体に固定してカメラ部と原稿台の距離を厳密に管理せずに本体ケース側に固定しても十分に高解像度の良好な画像を読み取れることを知った。そこでカメラ部の撮影範囲を原稿台に予め設定した原稿撮影範囲Ａより大きく設定し、読取った画像データのうち原稿撮影範囲以外のデータをトリミング（除去）し、残った原稿撮影範囲の画像データを出力するようにした。

このためカメラ部は本体ケースに一度固定すればその後の位置調整は不用であり、組立・調整が簡単になり、その作業の能率を向上させることができる。またカメラ部は本体ケースに固定するので、カメラ部の固体撮像素子と本体ケースに固定した回路基板との電気接続は一度組立てた後は断続する必要が無く、簡単にすることができる。

本発明に係る書画カメラを用いた書画カメラ一体型プロジェクタの外観斜視図その内部構成を示す平面図同じく電気回路構成を示すブロック図ここに用いる書画カメラの側断面図従来の書画カメラを示す側断面図

画像処理部は、トリミング処理と共に、カメラ部が撮影した原稿台の縁の画像から撮影した画像の傾き、すなわちカメラ部の光軸回りの回転角度の修正量を検出して画像データを正立位置に回転させる傾き補正処理を行うものとするのがよい（請求項２）。この処理を行うことにより、固体撮像素子がその光軸回りの固定角度が不正確であっても画像処理によりソフトウェアで修正し、固定撮像素子が出力する画像データを正立位置にすることができる。このためカメラ部の固定精度を一層下げて組立性をさらに向上できる。

カメラ部は、原稿台の下方を覆う略逆四角錐型の遮光箱体の底部頂点に設けた開口から原稿台を指向するように本体ケースに固定することができる（請求項３）。このような遮光箱体を用いれば、原稿台とカメラ部との距離を小さくすることによりカメラ部の光軸の傾きに許容され得る変動幅を拡大でき、例えば約３．０６°の光軸のずれも許容可能になる。すなわち原稿台とカメラ部との距離が大きいとカメラ部光軸の僅かな変化により撮影範囲が大きく変化するのに対し、この距離を小さくすれば撮影範囲の変化が小さくなるからである。このため本体ケースに固定するカメラ部の光軸調整が簡単あるいは不用になる。

図１〜４に示す実施例は、書画カメラ２０とプロジェクタ２２とを一体化して、共通のやや偏平な箱型本体ケース２４に収容したものである。この本体ケース２４は前記図５に示した書画カメラの本体ケース１に対応するものである。

本体ケース２４の上面は透明な原稿台２６であり、その下方に書画カメラ２０が収容されている。この書画カメラ２０については前記図５と同一部分に同一符号を付したのでその説明は繰り返さない。図４において図５のものと主として異なるのは、カメラ部７を本体ケース２４の底面に固定した点と、カメラ部７の撮影範囲Ｂを原稿台２６に予め設定した原稿撮影範囲Ａよりも十分広く設定した点である。すなわち撮影範囲Ｂは原稿台２６の全範囲を含むのが望ましく、少なくともこの原稿台２６の原稿撮影範囲Ａの全体を含みこれより全外周方向にやや大きくする。

次にプロジェクタ２２を図２、３を用いて説明する。３０は光源ランプであり、水銀ランプなどで形成される。このプロジェクタ２２は、単板ＤＬＰ（デジタル・ライト・プロセッシングの略称であり、テキサス・インストルメント社の商標）カラーホイール色分離方式のものである。これは多数のミラーの傾きを変化させることにより反射した光の量を調整するＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイスの略称であって、テキサス・インストルメント社の商標）を用いる。

図２で３２はカラーホイールであり、光源ランプ３０の光はＵＶ／ＩＲカットフィルタ（図示せず）を通してこのカラーホイール３２の所定の色領域に入射し、さらに投射光学系３４に入る。投射光学系３４は、ロッドインテグレーター３６で、光をまっすぐな状態とし、さらにリレーレンズ群３８で光をＤＭＤ４０の大きさに一致する大きさにする。そして反射ミラー４２でＤＭＤ４０に導き、このＤＭＤ４０による反射で得られた画像が投影レンズ４４から射出されスクリーン（図示せず）に投影される。

図２で４６は電源部、４８はバラスト部、５０は制御部である。５２、５４、５６は冷却ファンであり、それぞれ光源ランプ３０、ＤＭＤ４０、電源部４６に外気を送りこれらを空冷するものである。なお５８は排気口、６０、６２は吸気口である。

次に図３に基づいて制御系を説明する。この制御系は図２の制御部５０に収容され、回路基板（図示せず）に設けた電子回路部品や回路パターンなどによって形成される。図３で１００はＡ／Ｄ変換部であって、ＣＣＤ９で読取ったアナログ信号をデジタル信号に変換する。１０２は画像処理部であり、デジタル化した画像データに所定の画像処理を施してフレームメモリ１０４に送り、ここに記憶させる。画像処理部１０２では、公知のコントラスト補正、ガンマ補正、シェーディング補正などを行う処理部を有する一方、本実施例に特有なトリミング処理部１０２Ａと画像回転処理部１０２Ｂを有する。

この発明ではカメラ部７は本体ケース２４の中央付近の底面に固定され、撮像レンズ８のレンズ筒１０の上部は遮光箱体３の底に設けた開口３Ａ（図４）から原稿台２６の下面を指向している。そしてカメラ部７の撮影範囲Ｂは少なくとも原稿撮影範囲Ａを含みこれより全周囲に広く設定されている。

画像処理部１０２のトリミング処理部１０２ＡではＣＣＤ９で読取った画像データから、不要な画像データを除去する。すなわちＣＣＤ９で読取った画像データは撮影範囲Ｂに対するものであるから、ここから原稿撮影範囲Ａに対応する画像データだけを抽出し、それ以外の画像データを消去するものである。

ＣＣＤ９は原稿撮影範囲Ａに対して光軸Ｘ（図４）回りの回転角度の精度は高いのが望ましいのは勿論であるが、この実施例ではこの精度が低くても画像処理によりソフトウェア的に角度を精度よく合わせることができる。この角度補正（すなわち傾き補正）は画像回転（傾き補正）処理部１０２Ｂで行う。

図３で１０６は画像信号変調回路である。この回路１０６はフレームメモリ１０４から画像データを取込んで変調し、ＤＭＤ駆動回路１０８へそのデータを送り、またランプ駆動回路１１０、モータ駆動回路１１２に同期信号を送る。

カラーホイール３２は４色または６色に分割され、同期信号に応じて駆動されるモータにより一定回転数で回転する。ランプ３０から放射された光は、カラーホイール３２を通過することによって順次赤、緑、青などの波長の光に時間的に分別され、投射光学系３４を介してＤＭＤ４０に入射し、ここで反射されて投影レンズ４４から投影される。

３遮光箱体
４照明光源
５書画原稿
６ストッパ
７カメラ部
８撮影レンズ
９ＣＣＤ（固体撮像素子）
２０書画カメラ
２２プロジェクタ
２４、１本体ケース
２６、２原稿台
１０２画像処理部
１０２Ａトリミング処理部
１０２Ｂ画像回転（傾き補正）処理部

Claims

本体ケースの上面に位置する透明な原稿台の上に書画原稿の原稿面を下向きに載置し、前記書画原稿を前記原稿台に設定した原稿撮影範囲内で前記原稿台の下方から読取る書画カメラにおいて、
撮影レンズと固体撮像素子とが一体に固着され前記本体ケースに固定されて前記原稿台の原稿撮影範囲より広い範囲を撮影するカメラ部と、
前記カメラ部が出力する画像データから前記原稿撮影範囲以外の画像データをトリミング処理する画像処理部と、
を備えることを特徴とする書画カメラ。
画像処理部は、トリミング処理を行うと共に、カメラ部が撮影した原稿台の縁の画像から撮影した画像の傾きを検出して画像データを正立位置に回転させる傾き補正処理を行う請求項１の書画カメラ。
原稿台の下方を覆う略逆四角錐型の遮光箱体と、この遮光箱体の中に原稿の照明光を導入する照明光源とを備え、カメラ部は前記遮光箱体の底部頂点に設けた開口から原稿台を指向する請求項１または２の書画カメラ。