JP2015087428A - Multi-focus image photograph method, multi-focus image photograph device and digital pen - Google Patents

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Takahiro Namikoshi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-focus image photograph method and device that allow an in-focus image to be always obtained without depending upon a change in distance between an imaging device and a subject.SOLUTION: An image pickup element 11 and an image formation lens 12 are positioned so as to focus on a subject P1 at a prescribed distance A0. Between the subject and the image formation lens 12, mirrors B1 and B2 are disposed that fold an optical path. For the subject P1 located at a position of the distance A0, out of images formed by the image pickup element 11, a part of an image formed through an optical path A is selected, while for a subject P3 located at a position of a shorter distance B0 than the distance A0, out of the images formed on the image pickup element 11, by selecting a part of an image formed through an optical path B passing though the mirrors B1, B2 and the image formation lens 12 is selected, and a sharper image can be obtained.

Description

本発明は、撮像素子から異なる距離にある複数の被写体の画像を近接撮影する多焦点画像撮像方法および多焦点画像撮像装置と、多焦点画像撮像装置を搭載したデジタルペンに関する。   The present invention relates to a multifocal image capturing method, a multifocal image capturing apparatus, and a digital pen equipped with the multifocal image capturing apparatus for capturing close-up images of a plurality of subjects at different distances from an image sensor.

1回の撮像操作によって、対物レンズと被写体との距離が異なる複数の画像を撮影する多焦点撮像装置が、下掲の特許文献1に開示されている。   A multifocal imaging device that captures a plurality of images with different distances between an objective lens and a subject by one imaging operation is disclosed in Patent Document 1 listed below.

また、携帯可能な装置を手で把持して自らの画像を撮影するような近接撮影を行う場合に、広角レンズを用いることなく撮影することができる撮像装置が、下掲の特許文献2に開示されている。   Further, Patent Document 2 listed below discloses an image pickup apparatus that can take an image without using a wide-angle lens when performing close-up photography such as taking a picture of itself by holding a portable device by hand. Has been.

特許文献1の多焦点撮像装置では、対物レンズを通った光がビームスプリッタの分光面で、透過光と反射光とに二分され、二分されたそれぞれの光の光路長を異らせた後に、撮像装置に到達するように構成されている。これにより、3次元形状を持った微細な部品のような被写体の異なる位置に焦点が合った画像が1回の撮像操作で得られると、特許文献1に記載されている。   In the multifocal imaging device of Patent Document 1, the light passing through the objective lens is divided into transmitted light and reflected light on the spectral surface of the beam splitter, and after the optical path length of each of the divided light is made different, It is configured to reach the imaging device. As a result, Patent Document 1 discloses that an image focused on different positions of a subject such as a fine part having a three-dimensional shape can be obtained by one imaging operation.

また、携帯可能な装置を手で把持して自らの画像を撮影するような近接撮影を行う場合に、広角レンズを用いることなく撮影することができる撮像装置が、下掲の特許文献2に開示されている。   Further, Patent Document 2 listed below discloses an image pickup apparatus that can take an image without using a wide-angle lens when performing close-up photography such as taking a picture of itself by holding a portable device by hand. Has been.

特許文献2の撮像装置は、1つの撮像素子に画像光がそれぞれ入射する第一の光路と第二の光路とを有している。これら2つの光路のうち、何れか一方の光路中に、画像を反射させる複数のミラーが設けられている。これにより、2つの光路を入射する撮像素子が小さくても、第一の光路と第二の光路とを物理的に離すことが可能になり、広角レンズを用いなくても、被写体を全体的に撮像することが可能になると、特許文献2に記載されている。   The imaging device of Patent Document 2 has a first optical path and a second optical path through which image light is incident on one imaging element. A plurality of mirrors for reflecting an image are provided in any one of these two optical paths. As a result, the first optical path and the second optical path can be physically separated even if the imaging device that enters the two optical paths is small, and the subject can be entirely separated without using a wide-angle lens. Patent Document 2 describes that it is possible to capture an image.

特開2008−59121号公報(2008年3月13日公開)JP 2008-59121 A (published March 13, 2008) 特開2003−69867号公報(2003年3月7日公開)JP 2003-69867 A (published March 7, 2003)

しかしながら、上記の従来技術では、いずれも、撮像装置を被写体に近づけたり、被写体から遠ざけたりしたときに、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことはできないという問題がある。   However, in each of the above conventional techniques, when the imaging device is brought close to or away from the subject, it is impossible to focus at high speed in accordance with the change in the distance between the imaging device and the subject. There is.

特許文献1の多焦点撮像装置の場合、被写体距離が異なる複数の被写体に対して撮像装置を静止させた状態で、1回の撮像が行われる。したがって、撮像装置を被写体に近づけたり、被写体から遠ざけたりしたときには、それぞれ撮像装置側でピント合わせが必要になる。マニュアルのピント合わせは言うに及ばず、オートフォーカスによるピント合わせであっても、ピント合わせにある程度の時間を要する。   In the case of the multifocal imaging device of Patent Literature 1, one imaging is performed with the imaging device being stationary with respect to a plurality of subjects having different subject distances. Therefore, when the imaging apparatus is brought close to or away from the subject, it is necessary to focus on the imaging apparatus side. Needless to say manual focusing, a certain amount of time is required for focusing even with autofocusing.

また、特許文献2の撮像装置の場合、第一の光路と第二の光路とを介して、人物の顔のような同一の被写体を撮影し、各光路を介して得た画像を1つの画像に合成することが主眼なので、被写体距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことは全く意図されていない。   Further, in the case of the imaging device of Patent Document 2, the same subject such as a human face is photographed through the first optical path and the second optical path, and images obtained through the respective optical paths are converted into one image. Therefore, it is not intended to focus at high speed in accordance with changes in the subject distance.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができる多焦点画像撮像技術を提案することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to propose a multi-focus image imaging technique capable of performing high-speed focusing in accordance with a change in the distance between the imaging device and the subject. It is in.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る多焦点画像撮像方法は、
(1)像側主点と撮像素子の受光面との距離を一定に保持した結像レンズ系を介して、被写体の像を撮像素子に合焦状態で結像させるために、
(2)上記被写体と上記結像レンズ系の被写体側主点との実距離が、相対的に長い場合には、上記撮像素子の受光面と上記被写体との距離である撮影距離が一定となるように、上記被写体の撮影を行う一方、
(3)上記実距離が、相対的に短い場合には、上記一定の撮影距離と同じ光路長となるように、物理的に曲折させた光路を介して上記被写体の撮影を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a multifocal image capturing method according to an aspect of the present invention includes:
(1) In order to form an image of a subject in focus on the image sensor through an imaging lens system that keeps the distance between the image side principal point and the light receiving surface of the image sensor constant,
(2) When the actual distance between the subject and the subject-side principal point of the imaging lens system is relatively long, the shooting distance that is the distance between the light-receiving surface of the image sensor and the subject is constant. While taking a picture of the subject,
(3) When the actual distance is relatively short, the subject is photographed through an optical path that is physically bent so as to have the same optical path length as the fixed photographing distance. To do.

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る多焦点画像撮像装置は、
(1)撮像素子と、
(2)被写体の像を上記撮像素子に結像させる結像レンズ系と、
(3)上記被写体から上記結像レンズ系の被写体側主点までの光路を物理的に曲折させる光路折り曲げ手段とを備え、
(4)上記被写体と上記結像レンズ系の被写体側主点との実距離が、相対的に長い場合には、上記光路折り曲げ手段を介さずに一定の撮影距離にて上記被写体の像を上記撮像素子に合焦状態で結像させるように、上記撮像素子および上記結像レンズ系が配置されている一方、
(5)上記実距離が、相対的に短い場合には、上記一定の撮影距離と同じ光路長となるように、物理的に曲折させた光路を介して上記被写体の像を上記撮像素子に合焦状態で結像させるように、上記撮像素子および上記結像レンズ系に対して、上記光路折り曲げ手段が配置されていることを特徴とする。
In order to solve the above problem, a multifocal image capturing device according to an aspect of the present invention includes:
(1) an image sensor;
(2) an imaging lens system that forms an image of a subject on the imaging device;
(3) optical path bending means for physically bending the optical path from the subject to the subject-side principal point of the imaging lens system;
(4) When the actual distance between the subject and the principal point on the subject side of the imaging lens system is relatively long, the image of the subject is captured at a fixed shooting distance without using the optical path bending means. While the imaging element and the imaging lens system are arranged so as to form an image in the focused state on the imaging element,
(5) When the actual distance is relatively short, the image of the subject is combined with the image sensor through a physically bent optical path so that the optical path length is the same as the fixed shooting distance. The optical path bending means is arranged with respect to the imaging element and the imaging lens system so as to form an image in a focused state.

本発明の上記一態様によれば、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができるという効果を奏する。   According to the above aspect of the present invention, there is an effect that focusing can be performed at high speed in accordance with a change in the distance between the imaging device and the subject.

本発明の実施形態1から3に係る多焦点画像撮像装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the multifocal image pick-up device which concerns on Embodiment 1 to 3 of this invention. 上記多焦点画像撮像装置が具備する撮像素子の受光面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the light-receiving surface of the image pick-up element which the said multifocal image imaging device comprises. 本発明の実施形態4に係る多焦点画像撮像装置において、被写界深度の重なりを示す模式図である。In the multifocal image pick-up device concerning Embodiment 4 of the present invention, it is a mimetic diagram showing overlap of depth of field. 本発明の実施形態5に係る多焦点画像撮像装置において、撮像装置と被写体との距離を変えるミラーユニットの構成例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a mirror unit that changes a distance between an imaging device and a subject in a multifocal image capturing device according to Embodiment 5 of the present invention. 上記デジタルペンの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the said digital pen. (a)は紙繊維模様の画像を示す図であり、(b)は当該画像に特徴点抽出処理を施した後の画像を示す図である。(A) is a figure which shows the image of a paper fiber pattern, (b) is a figure which shows the image after performing the feature point extraction process to the said image. 上記多焦点画像撮像装置が近接カメラとして搭載された本発明の実施形態6に係るデジタルペンにおいて、筆跡データの生成に関わる構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure in connection with the production | generation concerning handwriting data in the digital pen which concerns on Embodiment 6 of this invention with which the said multifocal image imaging device was mounted as a proximity camera. 上記デジタルペンにおける筆跡データの生成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the production | generation process of the handwriting data in the said digital pen. (a)は1つの文字を書くときの上記デジタルペンの軌跡を示す説明図であり、(b)は上記近接カメラで撮影した隣接する2つのフレーム画像を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the locus | trajectory of the said digital pen when writing one character, (b) is explanatory drawing which shows two adjacent frame images image | photographed with the said proximity camera.

〔実施形態1〕
(多焦点画像撮像方法の要点)
初めに、本発明の実施形態に係る多焦点画像撮像方法の要点を図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る多焦点画像撮像装置10の構成を示す説明図である。本多焦点画像撮像方法は、撮像素子11に被写体(紙P1,P2,P3)の像を結像させる結像レンズ系(結像レンズ12)の被写体側主点(主点M)から被写体までの距離が10mmオーダー程度の近接撮影に適している。
Embodiment 1
(Key points of multifocal imaging method)
First, the main points of the multifocal image capturing method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a multifocal image capturing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. In this multifocal image capturing method, from the subject side principal point (main point M) of the imaging lens system (imaging lens 12) that forms an image of the subject (paper P1, P2, P3) on the image sensor 11 to the subject. Is suitable for close-up photography with a distance of about 10 mm.

かつ、本多焦点画像撮像方法は、結像レンズ系の像側主点(主点M)と撮像素子11との距離を一定値に固定し、被写体側主点から被写体までの実距離を変化させた撮影に対応する方法である。なお、以降の説明において、上記実距離は、被写体のある点から、結像レンズ系の被写体側主点を含み、かつ結像レンズ系の光軸に垂直な平面に至る垂線を引いたときに、その垂線の長さを意味する。   In addition, this multifocal image capturing method fixes the distance between the image side principal point (principal point M) of the imaging lens system and the image sensor 11 to a constant value, and changes the actual distance from the subject side principal point to the subject. This is a method corresponding to the selected shooting. In the following description, the actual distance is obtained by drawing a perpendicular from a certain point of the subject to a plane that includes the subject-side principal point of the imaging lens system and is perpendicular to the optical axis of the imaging lens system. , Meaning the length of the perpendicular.

例えば、紙P1から結像レンズ系を経て撮像素子11に至る光路Aは直線光路である。一方、紙P1の実距離を変化させ、被写体としては同一の紙P2から結像レンズ系を経て撮像素子11に至る光路Cは、紙P1から上記被写体側主点までの光路L1を物理的に曲折させた光路である。また、紙P1の実距離を変化させ、紙P2の実距離とも異なるが、被写体としては同一の紙P3から結像レンズ系を経て撮像素子11に至る光路Bは、上記直線光路L1を、光路Cと異なる折り曲げ方によって物理的に曲折させた光路である。ただし、光路A,B,Cの光路長は全て等しい。   For example, the optical path A from the paper P1 through the imaging lens system to the image sensor 11 is a straight optical path. On the other hand, the actual path of the paper P1 is changed, and the optical path C from the same paper P2 to the image sensor 11 through the imaging lens system as the subject physically follows the optical path L1 from the paper P1 to the subject side principal point. It is a bent optical path. Further, although the actual distance of the paper P1 is changed and is different from the actual distance of the paper P2, as an object, the optical path B from the same paper P3 through the imaging lens system to the image pickup device 11 follows the straight optical path L1. The optical path is physically bent by a different bending method from C. However, the optical path lengths of the optical paths A, B, and C are all equal.

このように、本多焦点画像撮像方法によれば、被写体から結像レンズ系の被写体側主点までの光路を物理的に折り曲げることによって、前記実距離を変えることができる。この結果、実距離の変化に関わらずピントの合った(合焦状態の)画像を得ることができるので、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができる。   Thus, according to the present multifocal image capturing method, the actual distance can be changed by physically bending the optical path from the subject to the subject side principal point of the imaging lens system. As a result, an in-focus (in-focus) image can be obtained regardless of changes in the actual distance, and focusing can be performed at high speed in accordance with changes in the distance between the imaging device and the subject.

(多焦点画像撮像装置の構成)
上記多焦点画像撮像方法を実施するための多焦点画像撮像装置10の構成について、以下説明する。なお、本実施形態1として、ミラー(反射鏡)C1,C2を備えた構成について説明し、ミラーB1,B2をさらに備えた構成については実施形態2として後述する。
(Configuration of multifocal imaging device)
A configuration of the multifocal image capturing apparatus 10 for performing the multifocal image capturing method will be described below. As the first embodiment, a configuration including mirrors (reflecting mirrors) C1 and C2 will be described, and a configuration further including mirrors B1 and B2 will be described later as a second embodiment.

図1に示すように、多焦点画像撮像装置10は、基本構成として、撮像素子11と、被写体としての紙P1,P2の像(後述する紙繊維模様の像)を撮像素子11に結像させる結像レンズ12と、紙P1から結像レンズ12の主点Mまでの光路L1を物理的に曲折させる光路折り曲げ手段としてのミラー(反射鏡)C1,C2とを備えている。   As shown in FIG. 1, the multifocal image capturing apparatus 10 forms, as a basic configuration, an image sensor 11 and images of paper P1 and P2 (paper fiber pattern images described later) as subjects on the image sensor 11. The imaging lens 12 and mirrors (reflecting mirrors) C1 and C2 as optical path bending means for physically bending the optical path L1 from the paper P1 to the principal point M of the imaging lens 12 are provided.

なお、結像レンズ12は単レンズなので、被写体側主点と像側主点とは一致し、主点Mとなる。主点Mは、結像レンズ12の光軸上における結像レンズ12の中心位置によって表される。結像レンズ12を、収差の解消を図った結像レンズ系としての組合せレンズに置き換えてもよい。組合せレンズの場合、被写体側主点と像側主点とは一致せず、主点間距離を持つ。   Since the imaging lens 12 is a single lens, the subject side principal point and the image side principal point coincide with each other and become the principal point M. The principal point M is represented by the center position of the imaging lens 12 on the optical axis of the imaging lens 12. The imaging lens 12 may be replaced with a combination lens as an imaging lens system that eliminates aberrations. In the case of a combination lens, the subject side principal point and the image side principal point do not coincide with each other and have a distance between principal points.

結像レンズ12の主点Mから紙P1までの実距離A0(被写体距離に等しい)をa、主点Mと撮像素子11の受光面との距離(像距離)をbとする。また、紙P1から結像レンズ12を経て、撮像素子11に至る光路A(第1光路)は直線状である。光路Aは、紙P1から主点Mまでの光路L1と、主点Mから撮像素子11の受光面までの光路L2とに分けて考えることができる。光路L1の光路長は上記距離aに等しくなっている。また、光路L2の光路長は上記距離bに等しくなっている。したがって、光路A全体の光路長はa+bである。   The actual distance A0 (equal to the subject distance) from the principal point M of the imaging lens 12 to the paper P1 is a, and the distance (image distance) between the principal point M and the light receiving surface of the image sensor 11 is b. Further, the optical path A (first optical path) from the paper P1 through the imaging lens 12 to the image sensor 11 is linear. The optical path A can be divided into an optical path L1 from the paper P1 to the principal point M and an optical path L2 from the principal point M to the light receiving surface of the image sensor 11. The optical path length of the optical path L1 is equal to the distance a. The optical path length of the optical path L2 is equal to the distance b. Therefore, the optical path length of the entire optical path A is a + b.

なお、撮像素子11の受光面と被写体との距離(図1の形態ではa+bに等しい)は、撮影距離と呼ばれている。結像レンズ12の代わりに組合せレンズを用いた場合には、光路長a+bには、被写体側主点と像側主点との間の主点間距離が含まれる。   Note that the distance between the light receiving surface of the image sensor 11 and the subject (equal to a + b in the form of FIG. 1) is called a photographing distance. When a combination lens is used instead of the imaging lens 12, the optical path length a + b includes the distance between the principal points between the subject side principal point and the image side principal point.

一方、紙P2から結像レンズ12を経て、撮像素子11に至る光路C(第2光路)において、紙P2から主点Mまでの光路は、上記ミラーC1,C2によって物理的に折り曲げられている。言い換えると、紙P2から主点Mまでの光路は、上記光路L1を物理的に折り曲げたのと同等になっている。ただし、光路Cの光路長は、光路Aの光路長と同じであり、a+bである。   On the other hand, in the optical path C (second optical path) from the paper P2 through the imaging lens 12 to the image sensor 11, the optical path from the paper P2 to the principal point M is physically bent by the mirrors C1 and C2. . In other words, the optical path from the paper P2 to the principal point M is the same as when the optical path L1 is physically bent. However, the optical path length of the optical path C is the same as the optical path length of the optical path A, and is a + b.

ここで、重要なことは、紙P1の実距離はaであるのに対して、紙P2の実距離は、光路を曲折させたことによって、aより小さくなっていることである。したがって、撮像素子11は、被写体が相対的に遠くに位置していても、相対的に近くに位置していても、いずれも鮮明に撮像することができる。また、撮像素子11は、相対的に遠くに位置する被写体と、相対的に遠くに位置する被写体とを、いずれも鮮明に、かつ同時に撮像することもできる。   Here, what is important is that the actual distance of the paper P1 is a, whereas the actual distance of the paper P2 is smaller than a by bending the optical path. Therefore, the imaging device 11 can capture a clear image regardless of whether the subject is located relatively far or relatively close. In addition, the image sensor 11 can capture both a subject located relatively far away and a subject located relatively far away clearly and simultaneously.

(光路折り曲げ手段の詳細な構成)
折れ曲がった光路Cを形成するミラーC1,C2の構成についてより詳細に説明する。ミラーC1は、逆V字形状をなす2つのミラーによって構成され、上記逆V字の頂部と紙P2とが対向している。ミラーC1を構成する一方のミラーは、紙P2からの光を最初に受け、ミラーC1を構成する他方のミラーへ反射する。当該他方のミラーは、入射した光をミラーC2へ反射する。
(Detailed configuration of optical path bending means)
The configuration of the mirrors C1 and C2 that form the bent optical path C will be described in more detail. The mirror C1 is composed of two mirrors having an inverted V shape, and the top of the inverted V shape is opposed to the paper P2. One mirror constituting the mirror C1 receives light from the paper P2 first and reflects it to the other mirror constituting the mirror C1. The other mirror reflects incident light to the mirror C2.

なお、ミラーC1を構成する上記一方のミラーが、他方のミラーに対してなす角度は、調整可能になっている。その調整手段としては、例えば圧電素子を採用することができる。これにより、上記一方のミラーに対する紙P2からの光の入射角を変えることができ、その結果、光路Aに対して、光路Cを近づけたり遠ざけたりして、光路間の間隔を変えることができる。紙P1からの光を上記一方のミラーが受けるように、上記一方のミラーの角度を調整することもできる。この場合には、撮像素子11は、光路Aおよび光路Cを介して、ほぼ同じ画像を撮像することができる。   In addition, the angle which the said one mirror which comprises the mirror C1 makes with respect to the other mirror is adjustable. As the adjusting means, for example, a piezoelectric element can be adopted. Thereby, the incident angle of the light from the paper P2 with respect to the one mirror can be changed, and as a result, the distance between the optical paths can be changed by moving the optical path C closer to or away from the optical path A. . The angle of the one mirror can be adjusted so that the one mirror receives the light from the paper P1. In this case, the image sensor 11 can capture substantially the same image via the optical path A and the optical path C.

ほぼ同じ画像を撮像することのメリットは、多焦点画像撮像装置10を搭載した後述するデジタルペンにおいて、時間的に連続するフレーム画像間の同じ特徴点を同定する処理の精度を高めることができる点である。その理由については、実施形態6のところで詳述する。   The merit of capturing substantially the same image is that, in a digital pen (to be described later) equipped with the multifocal image capturing apparatus 10, the accuracy of processing for identifying the same feature point between temporally continuous frame images can be improved. It is. The reason will be described in detail in the sixth embodiment.

ミラーC2は、V字形状をなす2つのミラーによって構成され、ミラーC2を構成する一方のミラーは、ミラーC1の上記他方のミラーによって反射された光を受け、ミラーC2を構成する他方のミラーへ反射する。ミラーC2の当該他方のミラーは、入射した光を結像レンズ12へ向けて反射する。   The mirror C2 is constituted by two V-shaped mirrors, and one mirror constituting the mirror C2 receives light reflected by the other mirror of the mirror C1, and is directed to the other mirror constituting the mirror C2. reflect. The other mirror of the mirror C2 reflects the incident light toward the imaging lens 12.

上記の構成によれば、紙P2から結像レンズ12の光軸と平行(ただし、平行には限定されない)に進む光は、光路L10および光路L11を経てミラーC1に達し、ミラーC1を構成する2つのミラーによって反射されるごとに、進行方向が折り曲げられる。この結果、光路L10および光路L11を経た光の進行方向は、ミラーC1によって光路L12を経て逆転され、光路L13を経て、ミラーC2に達する。   According to the above configuration, the light traveling parallel to (but not limited to) the optical axis of the imaging lens 12 from the paper P2 reaches the mirror C1 through the optical path L10 and the optical path L11, and configures the mirror C1. Each time the light is reflected by the two mirrors, the traveling direction is bent. As a result, the traveling direction of the light passing through the optical path L10 and the optical path L11 is reversed by the mirror C1 through the optical path L12, and reaches the mirror C2 through the optical path L13.

さらに、ミラーC2に達した光は、ミラーC2を構成する2つのミラーによって反射されるごとに、進行方向が再び折り曲げられる。この結果、光路L13を経た光の進行方向は、ミラーC2によって光路L14を経て再び逆転され、光路L15を経て、結像レンズ12に達する。結像レンズ12に達した光は、結像レンズ12によって光路L16を経て撮像素子11に集光され、撮像素子11に紙P2の像が結像される。   Furthermore, every time the light reaching the mirror C2 is reflected by the two mirrors constituting the mirror C2, the traveling direction is bent again. As a result, the traveling direction of the light passing through the optical path L13 is reversed again via the optical path L14 by the mirror C2, and reaches the imaging lens 12 via the optical path L15. The light that has reached the imaging lens 12 is collected by the imaging lens 12 through the optical path L16 onto the image sensor 11, and an image of the paper P2 is formed on the image sensor 11.

光路Cに含まれた光路L10〜L16の各光路長の合計は、光路Aの光路長(a+b)に等しい。   The total of the optical path lengths of the optical paths L10 to L16 included in the optical path C is equal to the optical path length (a + b) of the optical path A.

光路L10〜L16の各光路長の合計が、光路Aの光路長に等しいので、結像レンズ12が、紙P1の鮮明な像を撮像素子11に結像させる場合、上記実距離を変化させた紙P2の鮮明な像もまた撮像素子11に結像させることができる。   Since the total of the optical path lengths of the optical paths L10 to L16 is equal to the optical path length of the optical path A, when the imaging lens 12 forms a clear image of the paper P1 on the imaging device 11, the actual distance is changed. A clear image of the paper P2 can also be formed on the image sensor 11.

図2は、多焦点画像撮像装置10が具備する撮像素子11の受光面を示す説明図である。図2に示すように、撮像素子11の受光面は、異なる実距離の種類数に応じた複数の受光領域に分かれている。図2は、実距離の種類数を3つにする後述の実施形態2の場合を示しているが、本実施形態では、実距離の種類数が2つなので、受光面は2分割されていればよい。それぞれの受光領域から、対応する実距離を持つ光路を経て撮像した像を表す信号が出力される。   FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a light receiving surface of the image sensor 11 included in the multifocal image capturing apparatus 10. As shown in FIG. 2, the light receiving surface of the image sensor 11 is divided into a plurality of light receiving regions corresponding to different types of actual distances. FIG. 2 shows a case of Embodiment 2 described later in which the number of types of actual distances is three. In this embodiment, since the number of types of actual distances is two, the light receiving surface may be divided into two. That's fine. From each light receiving area, a signal representing an image taken through an optical path having a corresponding actual distance is output.

(撮像の例)
図1に示すように、光路Aを経て撮像素子11に鮮明な像が結像される場合の実距離A0を例えば50mmとし、光路Cを経て撮像素子11に鮮明な像が結像される場合の実距離C0を例えば30mmとする。被写界深度は、光路Aおよび光路Cによらず一定となるが、一例として±7mmとする。
(Example of imaging)
As shown in FIG. 1, when a clear image is formed on the image sensor 11 through the optical path A, the actual distance A0 is, for example, 50 mm, and a clear image is formed on the image sensor 11 through the optical path C. Is set to 30 mm, for example. The depth of field is constant regardless of the optical path A and the optical path C, but is set to ± 7 mm as an example.

この場合、多焦点画像撮像装置10は、被写界深度の±7mmをはるかに超えて、前記実距離に20mmの差があるように実距離を変化させた場合であっても、被写体を鮮明に撮像することができる。   In this case, the multifocal image capturing apparatus 10 clearly displays the subject even when the actual distance is changed so that there is a difference of 20 mm in the actual distance far exceeding ± 7 mm of the depth of field. Can be imaged.

より具体的に説明すると、例えば、被写体が同一平面上に置かれた紙P1および紙P2であって、光路A上に配された紙P1の実距離A0が、光路C上に配された紙P2の実距離C0の30mmに等しかったとする。この場合には、紙P2の鮮明な像が撮像素子11に結像されるが、紙P1については、鮮明な像が結像されない。   More specifically, for example, the paper P1 and the paper P2 on which the subject is placed on the same plane, and the actual distance A0 of the paper P1 arranged on the optical path A is the paper arranged on the optical path C. It is assumed that the actual distance C0 of P2 is equal to 30 mm. In this case, a clear image of the paper P2 is formed on the image sensor 11, but a clear image is not formed on the paper P1.

一方、多焦点画像撮像装置10を紙P1および紙P2から離し、紙P1の実距離A0と紙P2の実距離C0とがともに50mmになったとすると、今度は、紙P1の鮮明な像が撮像素子11に結像されるが、紙P2については、鮮明な像が結像されない。   On the other hand, if the multifocal image capturing apparatus 10 is separated from the paper P1 and the paper P2, and the actual distance A0 of the paper P1 and the actual distance C0 of the paper P2 are both 50 mm, a clear image of the paper P1 is captured this time. An image is formed on the element 11, but a clear image is not formed on the paper P2.

このように、複数の被写体が同一平面上に置かれている場合には、多焦点画像撮像装置10を上記平面に対して近づけたり遠ざけたりすることによって、鮮明な像と鮮明ではない像とを同時に得ることができる。したがって、実距離の変化に応じて、常に鮮明な像を選択することによって、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができる。この撮像の仕方は、後述するように、多焦点画像撮像装置10を搭載したデジタルペンによって、筆跡データを生成する用途に適合している。   As described above, when a plurality of subjects are placed on the same plane, a clear image and a non-clear image can be obtained by moving the multifocal imaging device 10 closer to or away from the plane. Can be obtained at the same time. Therefore, by always selecting a clear image according to the change in the actual distance, it is possible to focus at high speed in accordance with the change in the distance between the imaging device and the subject. As will be described later, this image capturing method is suitable for use in generating handwriting data by a digital pen equipped with the multifocal image capturing apparatus 10.

以上のように、撮像素子11は、被写体が相対的に遠くに位置する場合にも、相対的に近くに位置する場合にも、いずれも鮮明に撮像することができる。しかも、基準となる光路を物理的に曲折させるには、単純に光の反射を利用すればよいので、ビームスプリッタを用いた場合のような光の減衰を避けることができる。   As described above, the image sensor 11 can capture a clear image both when the subject is located relatively far and when the subject is located relatively close. Moreover, in order to physically bend the optical path serving as a reference, it is only necessary to use reflection of light, so that it is possible to avoid light attenuation as in the case of using a beam splitter.

よって、本多焦点画像撮像方法および多焦点画像撮像装置10によれば、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができる。   Therefore, according to the multifocal image capturing method and the multifocal image capturing apparatus 10, focusing can be performed at high speed in accordance with a change in the distance between the image capturing apparatus and the subject.

なお、上記多焦点画像撮像方法および多焦点画像撮像装置10は、複眼レンズのような特殊なレンズを使用しないので、光学的な調整も容易であり、かつ低コストである。また、複数種類の実距離に対応するために、レンズなどを可動させる構成が必要ないので、複数種類の実距離に対応した撮像の切り換えを高速に行うことができる。   Since the multifocal image capturing method and the multifocal image capturing apparatus 10 do not use a special lens such as a compound eye lens, optical adjustment is easy and the cost is low. In addition, since it is not necessary to move the lens or the like in order to cope with a plurality of types of actual distances, it is possible to switch imaging corresponding to a plurality of types of actual distances at high speed.

〔実施形態2〕
実施形態1では、2種類の実距離に対応した多焦点画像撮像装置10について説明した。本実施形態では、3種類の実距離に対応した多焦点画像撮像装置10について、図1を参照しながら説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the multifocal image capturing apparatus 10 corresponding to two types of actual distances has been described. In the present embodiment, a multifocal image capturing apparatus 10 corresponding to three types of actual distances will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る多焦点画像撮像装置10は、光路折り曲げ手段として、ミラーB1,B2をさらに備え、被写体としての紙P3から光を受けるミラーB1と紙P3との距離を、前記紙P2とミラーC1との距離と異ならせている。なお、ミラーB1と紙P3との距離を変えるのではなく、ミラーB1とミラーB2との距離を変える(例えば、ミラーB2を結像レンズ12から遠ざける)ようにしてもよい。   The multifocal image pickup apparatus 10 according to the present embodiment further includes mirrors B1 and B2 as optical path bending means, and determines the distance between the mirror B1 and the paper P3 that receives light from the paper P3 as a subject, and the paper P2 and the mirror. The distance from C1 is different. Instead of changing the distance between the mirror B1 and the paper P3, the distance between the mirror B1 and the mirror B2 may be changed (for example, the mirror B2 is moved away from the imaging lens 12).

これによって、紙P3からミラーB1,B2および結像レンズ12を経て、撮像素子11に至る光路Bが形成され、かつ鮮明な像が結像される実距離B0は、実距離A0とも実距離C0とも異なる40mmになっている。被写界深度については、光路Aおよび光路Cと同じであり、一例としての±7mmになっている。   As a result, the optical path B from the paper P3 through the mirrors B1 and B2 and the imaging lens 12 to the image sensor 11 is formed, and the actual distance B0 at which a clear image is formed is both the actual distance A0 and the actual distance C0. The difference is 40 mm. The depth of field is the same as the optical path A and the optical path C, and is ± 7 mm as an example.

ミラーB1,B2の構成および作用は、ミラーC1,C2の構成および作用と同様である。   The configuration and operation of the mirrors B1 and B2 are the same as the configuration and operation of the mirrors C1 and C2.

このように、被写体と光路折り曲げ手段との距離が相違するように設けた光路折り曲げ手段の設置数に対応して、複数の実距離に対応した多焦点画像撮像装置10を得ることができる。   Thus, the multifocal image pickup apparatus 10 corresponding to a plurality of actual distances can be obtained in correspondence with the number of installed optical path bending means provided so that the distance between the subject and the optical path bending means is different.

本実施形態のような構成の長所は、後述するように、多焦点画像撮像装置10を搭載したデジタルペンによって、筆跡データを生成する場合に発揮される。例えば、ユーザがデジタルペンを用いて紙に文字などを書こうとする場合、デジタルペンを紙に接触させる動作と、デジタルペンを紙から浮かせる動作とを繰り返すことになる。   The advantages of the configuration as in the present embodiment are exhibited when handwriting data is generated by a digital pen equipped with the multifocal image capturing apparatus 10 as will be described later. For example, when a user attempts to write characters on paper using a digital pen, the operation of bringing the digital pen into contact with the paper and the operation of floating the digital pen from the paper are repeated.

筆跡データを生成するためには、後述するように、上記2つの動作のどちらも追跡する必要がある。これに対して、1種類の実距離に対応した固定焦点画像撮像装置では、被写界深度は±5mm程度なので、紙からデジタルペンを5mm以上浮かせると、ピントの合った画像を取得できなくなる。このため、筆跡データを生成するためには、少なくとも2種類の実距離に対応した多焦点画像撮像装置が必要になる。   In order to generate handwriting data, it is necessary to track both of the two operations as described later. On the other hand, in a fixed focus image pickup apparatus corresponding to one type of actual distance, the depth of field is about ± 5 mm, so that if the digital pen is lifted by 5 mm or more from paper, a focused image cannot be acquired. For this reason, in order to generate handwriting data, a multifocal image pickup device corresponding to at least two types of actual distances is required.

しかし、デジタルペンを紙から浮かせる動作には個人差があるので、2種類の実距離に対応した多焦点画像撮像装置では、デジタルペンを紙から浮かせる動作をうまく追跡できない場合が起こり得る。このため、3種類以上の実距離に対応した多焦点画像撮像装置を構成した場合には、デジタルペンを紙から浮かせる動作の個人差に対応することができる。   However, since there are individual differences in the operation of floating the digital pen from the paper, there may occur a case where the multi-focal image pickup apparatus corresponding to two kinds of actual distances cannot track the operation of floating the digital pen from the paper well. For this reason, when a multifocal imaging device corresponding to three or more types of actual distances is configured, it is possible to deal with individual differences in the operation of lifting the digital pen from the paper.

なお、光路折り曲げ手段の設置数は、設置スペースの制約を受ける。設置スペースに限りがあり、光路折り曲げ手段の設置数が1基に限定される場合であっても、次の実施形態3の構成によって、複数の実距離に対応した多焦点画像撮像装置10を得ることができる。   The number of installed optical path bending means is limited by the installation space. Even when the installation space is limited and the number of installed optical path bending means is limited to one, the multifocal imaging device 10 corresponding to a plurality of actual distances is obtained by the configuration of the following third embodiment. be able to.

〔実施形態3〕
本実施形態に係る多焦点画像撮像装置10は、図1に示すように、逆V字の頂部と紙P2とが対向したミラーC1を、結像レンズ12の光軸に平行に進退させる伸縮ユニットCUを備えている。ミラーC1に対応したミラーB1においても同様に伸縮ユニットBUを設けることは可能である。
[Embodiment 3]
As shown in FIG. 1, the multifocal image capturing apparatus 10 according to the present embodiment is a telescopic unit that advances and retracts a mirror C <b> 1 with the inverted V-shaped top and the paper P <b> 2 facing each other in parallel with the optical axis of the imaging lens 12. CU is provided. In the mirror B1 corresponding to the mirror C1, the telescopic unit BU can be similarly provided.

上記の構成により、ミラーC1をミラーB1と同じ位置、すなわち結像レンズ12の光軸上の同じ位置に相当する位置に移動させれば、実距離C0を30mmから40mmへと変更することができるので、ミラーB1,B2の設置を省略することができる。   With the above configuration, the actual distance C0 can be changed from 30 mm to 40 mm by moving the mirror C1 to the same position as the mirror B1, that is, the same position on the optical axis of the imaging lens 12. Therefore, the installation of the mirrors B1 and B2 can be omitted.

しかも、光路折り曲げ手段の設置数を1基として、省スペース化を図りつつ、上記デジタルペンを使用するユーザの個人差にも対応することができる。   In addition, it is possible to cope with individual differences of users who use the digital pen while saving space by setting the number of optical path bending means as one.

〔実施形態4〕
次に、図3に基づいて、複数の実距離に対応可能な多焦点画像撮像装置10において、複数の実距離の各被写界深度同士に重なりを持たせた実施形態について、以下に説明する。図3は、本発明の実施形態4に係る多焦点画像撮像装置10において、被写界深度の重なりを示す模式図である。
[Embodiment 4]
Next, in the multifocal image capturing apparatus 10 capable of dealing with a plurality of real distances, an embodiment in which the depths of field at a plurality of real distances are overlapped will be described based on FIG. . FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the overlap of the depth of field in the multifocal image capturing apparatus 10 according to the fourth embodiment of the present invention.

図3の(b)に示すように、実距離A0,B0,C0の各被写界深度は、いずれも±7mmとなっているが、実距離A0,B0同士、および実距離B0,C0同士の各被写界深度は、結像レンズ12の光軸方向に重なりを持っている。言い換えると、光軸上の位置を表す座標を考えたときに、実距離A0の被写界深度の上記座標が取り得る範囲と、実距離B0の被写界深度の上記座標が取り得る範囲とに重なりがある。実距離B0,C0同士についても同様である。   As shown in FIG. 3B, the depths of field at the actual distances A0, B0, C0 are all ± 7 mm, but the actual distances A0, B0 and between the actual distances B0, C0. Each of these depths of field has an overlap in the optical axis direction of the imaging lens 12. In other words, when the coordinates representing the position on the optical axis are considered, the range that the coordinates of the depth of field at the actual distance A0 can take, and the range that the coordinates of the depth of field at the actual distance B0 can take. There is an overlap. The same applies to the actual distances B0 and C0.

このようにすると、異なる実距離同士の境界値付近で被写体を撮影し、ピントが合う方の実距離で撮像しようとするときに、実距離の切り換え目標値に幅を持たせたヒステリシス制御を行うことが可能になる。ヒステリシス制御を行うことにより、異なる実距離同士の境界値付近で、図2に示した受光領域からの出力信号のうち、ピントが合っている受光領域の出力信号を選択する動作が、頻繁に切り替わること(チャタリング)を防ぐことができる。   In this way, when the subject is photographed in the vicinity of the boundary value between different real distances and an attempt is made to capture the image at the actual distance that is in focus, the hysteresis control is performed with a wider range for the actual distance switching target value. It becomes possible. By performing the hysteresis control, the operation of selecting the output signal of the light receiving region in focus among the output signals from the light receiving region shown in FIG. 2 is frequently switched around the boundary value between different actual distances. (Chattering) can be prevented.

また、図3の(a)に示す従来の固定焦点カメラの実距離(50mm±7mm)と比較すると、多焦点画像撮像装置10の実距離は、実質的に、30mm−7mmから50mm+7mmまでの範囲に拡張できていることがわかる。   In addition, when compared with the actual distance (50 mm ± 7 mm) of the conventional fixed focus camera shown in FIG. 3A, the actual distance of the multifocal image capturing apparatus 10 is substantially in a range from 30 mm−7 mm to 50 mm + 7 mm. It can be seen that it can be expanded.

〔実施形態5〕
次に、図4を参照して、実距離を変えるミラーユニットの新たな構成例について、以下に説明する。図4は、本発明の実施形態5に係る多焦点画像撮像装置において、実距離を変えるミラーユニットの構成例を示す説明図である。
[Embodiment 5]
Next, a new configuration example of the mirror unit that changes the actual distance will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a mirror unit that changes the actual distance in the multifocal image capturing device according to the fifth embodiment of the present invention.

図4の(a)に示すように、本実施形態に係る多焦点画像撮像装置は、多角柱状の筐体を備えたミラーユニット30と、ミラーユニット30内に全体の半分が収容され、撮像素子が2分割されたカメラモジュール31とを備えている。   As shown in FIG. 4A, the multifocal image capturing apparatus according to this embodiment includes a mirror unit 30 having a polygonal columnar housing, and half of the whole is accommodated in the mirror unit 30. Is provided with a camera module 31 divided into two.

上記多角柱状の筐体は、複数(例えば7つ)の側面を有している。そのうち、カメラモジュール31の受光面に対向した側面は、被写体からの光がミラーユニット30内に入るように開放され、カメラモジュール31に内蔵された結像レンズの光軸に対して傾斜した側面については、各内面がミラー面になっている。   The polygonal columnar casing has a plurality of (for example, seven) side surfaces. Among them, the side surface facing the light receiving surface of the camera module 31 is opened so that light from the subject enters the mirror unit 30, and the side surface is inclined with respect to the optical axis of the imaging lens built in the camera module 31. The inner surface is a mirror surface.

図4の(b)に示すように、内面がミラー面になった複数の側面は、上記光軸に対し様々な角度で傾斜し、その傾斜角度は、筐体に入射した光がカメラモジュール31の周囲を巡るように反射され、最終的にはカメラモジュール31に入射するように設定されている。   As shown in FIG. 4B, the plurality of side surfaces whose inner surfaces are mirror surfaces are inclined at various angles with respect to the optical axis, and the inclination angle is determined by the light incident on the housing from the camera module 31. It is set so that it will be reflected so that it may go around and may inject into the camera module 31 finally.

上記の構成によれば、ミラーユニット30外に露出したカメラモジュール31は、被写体の直接撮影を行うとともに、ミラーユニット30内に収容されたカメラモジュール31は、ミラーユニット30によって曲折された光路を経て、直接撮影の場合よりも実距離を短くした撮影を行うことができる。例えば、直接撮影の場合の実距離A0を前記のように50mmとし、ミラーユニット30を介した撮影における実距離C0を前記のように30mmに設定することができる。   According to the above configuration, the camera module 31 exposed outside the mirror unit 30 directly captures a subject, and the camera module 31 accommodated in the mirror unit 30 passes through the optical path bent by the mirror unit 30. It is possible to perform shooting with a shorter actual distance than in direct shooting. For example, the actual distance A0 in direct photographing can be set to 50 mm as described above, and the actual distance C0 in photographing through the mirror unit 30 can be set to 30 mm as described above.

したがって、本実施形態に係るミラーユニット30を備えた多焦点画像撮像装置は、2焦点画像撮像装置であるということができる。   Therefore, it can be said that the multifocal image capturing apparatus including the mirror unit 30 according to the present embodiment is a bifocal image capturing apparatus.

カメラモジュール31は、ミラーユニット30と合体しているので、図1に示す撮像素子11とミラーC1,C2とを別体とした組み合わせと比較すると、2焦点画像撮像装置の省スペース化を図ることができる。   Since the camera module 31 is united with the mirror unit 30, compared with a combination in which the image sensor 11 and the mirrors C 1 and C 2 shown in FIG. Can do.

なお、内面がミラー面になった複数の側面の傾斜角度を変えることによってミラーユニット30による反射の仕方を変えると、上記光軸に平行な光路の長さが変わるので、実距離を変更することができる。したがって、内面がミラー面になった複数の側面の傾斜角度を変更可能に構成することによって、3種類以上の実距離に対応し、かつ省スペース化を図った多焦点画像撮像装置を提供することができる。   In addition, if the way of reflection by the mirror unit 30 is changed by changing the inclination angle of a plurality of side surfaces whose inner surfaces are mirror surfaces, the length of the optical path parallel to the optical axis changes, so that the actual distance is changed. Can do. Therefore, by providing a configuration in which the angle of inclination of a plurality of side surfaces whose inner surfaces are mirror surfaces can be changed, a multifocal image pickup device that supports three or more types of actual distances and saves space is provided. Can do.

〔実施形態6〕
(デジタルペンへの応用)
(1.デジタルペンの特徴)
前記実施形態1〜5に係る多焦点画像撮像装置の応用例の1つは、ボールペンに類似した形状を持ち、ボールペンのように筆記具として使用できるデジタルペンへの搭載である。このデジタルペンのメインコンセプトは、「従来のペンと同様に、普通紙にインクで書くという利便性を有している上に、ユーザが書いた文字または絵などの筆跡をデジタルデータに変換するペン」というものである。
[Embodiment 6]
(Application to digital pen)
(1. Features of the digital pen)
One application example of the multifocal image pickup apparatus according to the first to fifth embodiments is mounting on a digital pen that has a shape similar to a ballpoint pen and can be used as a writing instrument like a ballpoint pen. The main concept of this digital pen is, “As with conventional pens, it has the convenience of writing on plain paper with ink, and it is a pen that converts handwritten characters or pictures written by the user into digital data. ".

さらに、上記デジタルペンの具体的な特徴として、以下の4点を挙げることができる。
(1)デジタイザを構成するタブレットのようなセンシング機器が不要、あるいはデジタルペン専用紙が不要であり、ペン先からインクが出るので、デジタルペン1本だけで、いつでも、どこでも文字などを書くことができる。
(2)文字などを書く紙の種類にも、紙のサイズにも制約が無い。
(3)ユーザが紙に書いた文字または絵などの筆跡を実際に視認することができ、それと同時にそのときの筆跡が、ユーザの癖も含めて、そのままデジタルデータに変換され、デジタルペンに保存される。
(4)筆跡のデジタルデータは、さらにJPEG方式などの画像データにも変換され、デジタルペンに保存される。したがって、ユーザが書いた文字または絵などの筆跡をディスプレイに表示するために、専用ソフトウェアを必要としないので、パーソナルコンピュータまたはスマートフォンを表示機器として使用できる。デジタルペンから表示機器へ、ユーザが確認したい画像データが選択的に転送され、表示機器の画面において、ユーザが書いた文字または絵などを簡単に確認することができる。
Furthermore, the following four points can be given as specific features of the digital pen.
(1) A sensing device such as a tablet that makes up the digitizer is not required, or paper for digital pens is not required, and ink is drawn from the pen tip, so characters can be written anytime, anywhere with only one digital pen. it can.
(2) There are no restrictions on the type of paper on which characters and the like are written and the size of the paper.
(3) Handwriting such as letters or pictures written on paper by the user can be actually visually recognized. At the same time, the handwriting at that time, including the user's eyelids, is directly converted into digital data and stored in the digital pen. Is done.
(4) The handwritten digital data is further converted into image data such as JPEG format and stored in the digital pen. Therefore, since dedicated software is not required to display handwriting such as letters or pictures written by the user on the display, a personal computer or a smartphone can be used as a display device. Image data that the user wants to confirm is selectively transferred from the digital pen to the display device, and characters or pictures written by the user can be easily confirmed on the screen of the display device.

なお、筆跡のデジタルデータからテキストデータを生成し、テキストデータを表示機器へ送り、文字の確認のみならず、文字の編集を行えるようにしてもよい。また、デジタルペンのペン機能は、ボールペンによって実現される構成に限るものではなく、例えば、ボールペンに代えて、あるいはボールペンに加えて、万年筆、メカニカルペンシルなどを備えていてもよい。   Note that text data may be generated from handwritten digital data, and the text data may be sent to a display device so that not only character confirmation but also character editing can be performed. The pen function of the digital pen is not limited to the configuration realized by the ballpoint pen. For example, a fountain pen, mechanical pencil, or the like may be provided instead of or in addition to the ballpoint pen.

(2.デジタルペンの外観)
図5は、デジタルペンの外観図である。図5に示すように、デジタルペン1は、先端部2、本体部3、クリップ部4、キャップ部5を備えている。
(2. Appearance of digital pen)
FIG. 5 is an external view of the digital pen. As shown in FIG. 5, the digital pen 1 includes a distal end portion 2, a main body portion 3, a clip portion 4, and a cap portion 5.

本体部3(ペン構成部)には、通常のボールペンと同様のインクカートリッジが収納され、先端部2から、インクカートリッジと一体になったペン先が進退する。ペン先の進退は、クリップ部4またはキャップ部5に対するユーザのノック操作と連動している。さらに、ペン先を進退させるユーザのノック操作は、デジタルペン1の電源をオンオフさせるスイッチ操作にもなっている。なお、インクカートリッジは交換可能である。   In the main body 3 (pen component), an ink cartridge similar to a normal ballpoint pen is accommodated, and a pen tip integrated with the ink cartridge advances and retreats from the tip 2. The advancement / retraction of the pen tip is linked to the user's knocking operation on the clip unit 4 or the cap unit 5. Further, the knocking operation of the user for moving the pen tip forward / backward is also a switch operation for turning on / off the power of the digital pen 1. The ink cartridge can be replaced.

また、先端部2は開口しているので、上述のようにペン先の進退を可能にするとともに、被写体からの光Lを取り込むことができる。   Since the tip 2 is open, the pen tip can be advanced and retracted as described above, and the light L from the subject can be taken in.

本体部3には、さらに、近接カメラとしての上記多焦点画像撮像装置10と、上記撮像素子11の出力から後述のように筆跡データを生成するデータ処理部20(図7参照)と、生成された筆跡データを保存するメモリと、電源としての充電式電池とが内蔵されている。   The main body 3 is further generated with the multifocal image capturing device 10 as a proximity camera, and a data processing unit 20 (see FIG. 7) that generates handwriting data from the output of the image sensor 11 as described later. A memory for storing handwritten data and a rechargeable battery as a power source are incorporated.

キャップ部5には、例えばマイクロUSBコネクタが設けられ、上記メモリに保存された筆跡データを、マイクロUSBコネクタを介して、外部の表示機器へ出力することができる。なお、マイクロUSBコネクタの代わりに、あるいはマイクロUSBコネクタに加えて、外部の表示機器とデジタルペン1との間で筆跡データを送受信する通信部が、デジタルペン1に内蔵されていてもよい。   The cap unit 5 is provided with, for example, a micro USB connector, and handwriting data stored in the memory can be output to an external display device via the micro USB connector. Note that a communication unit that transmits and receives handwriting data between an external display device and the digital pen 1 may be incorporated in the digital pen 1 instead of or in addition to the micro USB connector.

(3.デジタルペンの被写体)
ここで、デジタルペン1にとって、被写体とは、図6の(a)に示すように、文字または絵などが書かれる紙の繊維が織りなす模様である。この模様のことを、以下、紙繊維模様と呼ぶ。
(3. Digital pen subject)
Here, for the digital pen 1, as shown in FIG. 6A, the subject is a pattern woven by paper fibers on which characters or pictures are written. This pattern is hereinafter referred to as a paper fiber pattern.

紙は、木材パルプを原料とした細かい繊維(一般に、太さ4〜70μm、長さ0.25〜50mm程度の繊維)がランダムに絡み合って作られている。太さも長さも様々な紙の繊維が絡み合うパターンの数は、無限といってもよい。したがって、紙繊維模様は、1枚の紙であっても、紙面上の位置によって変化し、紙が変われば、また別の模様となるといったように、同じ紙繊維模様が出現することは無きに等しい。   Paper is made by tangling fine fibers (generally fibers having a thickness of 4 to 70 μm and a length of about 0.25 to 50 mm) made of wood pulp at random. The number of patterns in which paper fibers of various thicknesses and lengths are intertwined may be infinite. Therefore, even if a paper fiber pattern is a single sheet of paper, the same paper fiber pattern will not appear so that it will change depending on the position on the paper surface, and if the paper changes, it will become another pattern. equal.

デジタルペン1は、このような微細な紙繊維模様を接写し、図6の(b)に丸印を付して示すように、紙繊維模様の画像から特徴点を抽出するので、性能として高精細な撮像および高解像度を必要とする。   Since the digital pen 1 is close-up of such a fine paper fiber pattern and extracts feature points from the paper fiber pattern image as shown in FIG. Requires fine imaging and high resolution.

(4.筆跡データを生成する構成)
図7は、上記デジタルペン1において、筆跡データの生成に関わる構成を示す機能ブロック図である。
(4. Configuration to generate handwriting data)
FIG. 7 is a functional block diagram showing a configuration relating to generation of handwriting data in the digital pen 1.

上記多焦点画像撮像装置10の出力、すなわち、撮像素子11の出力は、上記データ処理部20に送られる。データ処理部20は、判定手段21、フレームメモリ22および生成手段23を備えている。   The output of the multifocal image capturing apparatus 10, that is, the output of the image sensor 11 is sent to the data processing unit 20. The data processing unit 20 includes a determination unit 21, a frame memory 22, and a generation unit 23.

多焦点画像撮像装置10は、少なくとも2種類の実距離に対応した画像光Li1およびLi10を受光し、画像光Li1に基づいた画像信号Q1と、画像光Li10に基づいた画像信号Q10とを判定手段21に出力する。例えば、画像光Li1は紙P1に対応し、画像光Li10は紙P2に対応している。   The multifocal imaging device 10 receives image light Li1 and Li10 corresponding to at least two types of actual distances, and determines an image signal Q1 based on the image light Li1 and an image signal Q10 based on the image light Li10. To 21. For example, the image light Li1 corresponds to the paper P1, and the image light Li10 corresponds to the paper P2.

判定手段21は、画像信号Q1および画像信号Q10から、それぞれ紙P1および紙P2の紙繊維模様の画像データを生成し、焦点がより合っている方の画像データ(例えば、コントラストが相対的に高い方の画像データ)を判定して1フレームずつ出力する。判定手段21が出力する連続した2フレームの画像データのうち、先に出力されたフレームの画像データは、フレームメモリ22に出力され、後に出力されたフレームの画像データは、生成手段23に出力される。   The determination unit 21 generates image data of the paper fiber pattern of the paper P1 and the paper P2 from the image signal Q1 and the image signal Q10, respectively, and the image data that is more focused (for example, the contrast is relatively high) Image data) is output frame by frame. Of the two consecutive frames of image data output by the determination unit 21, the image data of the frame output first is output to the frame memory 22, and the image data of the frame output later is output to the generation unit 23. The

生成手段23は、判定手段21が出力する連続した2フレームの画像データを受け取り、後述するように、筆跡データを生成して出力する。   The generation unit 23 receives the continuous two frames of image data output from the determination unit 21, and generates and outputs handwriting data as will be described later.

(5.筆跡データを生成する処理の概要)
図8は、紙繊維模様の画像から筆跡データを生成する処理(筆跡データ生成処理)の概要を示すフローチャートである。当該筆跡データ生成処理は、具体的には、下記のS1〜S5の処理を含んでいる。
S1:1/30秒の周期(フレームレート)で、上記多焦点画像撮像装置10によって、実距離が異なる複数の紙繊維模様を同時に1フレームずつ撮影する。同時に撮影された複数の紙繊維模様の画像のうち、最もコントラストが高い画像を判定手段21が特定する。
S2:生成手段23は、S1で特定された紙繊維模様の画像から、特徴点を検出し抽出する。この処理のアルゴリズムとして、SIFT(Scale−Invariant Feature Transform)、SURF(Speed−Up Robust Features)、ORB(Oriented−BRIEF)等が知られている。
S3:生成手段23は、前フレームと現フレームとの間で、紙繊維模様の特徴点のマッチングを検証する。
S4:生成手段23は、一致した特徴点の動きから、近接カメラ(デジタルペン1)の移動方向および移動距離を算出する。
S5:生成手段23は、算出した移動方向および移動距離をデジタルペン1のストローク情報として保存したあと、S1の処理へ戻る。
(5. Overview of processing to generate handwriting data)
FIG. 8 is a flowchart showing an outline of processing (handwriting data generation processing) for generating handwriting data from a paper fiber pattern image. Specifically, the handwriting data generation process includes the following processes S1 to S5.
S1: A plurality of paper fiber patterns having different actual distances are simultaneously photographed frame by frame by the multifocal image capturing apparatus 10 at a period (frame rate) of 1/30 seconds. The determination means 21 specifies the image with the highest contrast among the images of the plurality of paper fiber patterns photographed at the same time.
S2: The generation unit 23 detects and extracts feature points from the paper fiber pattern image specified in S1. As algorithms for this processing, there are known SIFT (Scale-Invariant Feature Transform), SURF (Speed-Up Robust Features), ORB (Oriented-BREF) and the like.
S3: The generation unit 23 verifies the matching of the feature points of the paper fiber pattern between the previous frame and the current frame.
S4: The generation unit 23 calculates the moving direction and moving distance of the proximity camera (digital pen 1) from the movement of the matched feature points.
S5: The generation unit 23 stores the calculated movement direction and movement distance as stroke information of the digital pen 1, and then returns to the process of S1.

以上の処理を繰り返すことにより、ストローク情報が蓄積される結果、ユーザが書いた文字または絵などに対応した筆跡データを生成することができる。   By repeating the above processing, as a result of accumulating stroke information, handwriting data corresponding to a character or a picture written by the user can be generated.

なお、上記S3の処理、すなわち時間的に連続するフレーム画像間の同じ特徴点を同定する処理の精度を高めるには、実施形態1において触れたように、例えばミラーC1を構成する上記一方のミラーが、他方のミラーに対してなす角度を調整し、撮像素子11が、光路Aおよび光路Cを介して、ほぼ同じ画像を撮像することができるようにするとよい。その理由は次のとおりである。   In order to improve the accuracy of the process of S3, that is, the process of identifying the same feature point between temporally consecutive frame images, as described in the first embodiment, for example, the one mirror constituting the mirror C1 However, it is preferable to adjust the angle formed with respect to the other mirror so that the image sensor 11 can capture substantially the same image via the optical path A and the optical path C. The reason is as follows.

例えば、光路Aの撮像領域と光路Cの撮像領域とが異なっている場合、特徴点のマッチングは、それぞれの領域における前フレーム画像と現在フレーム画像との比較によってしか行うことができない。これに対し、光路Aの撮像領域と光路Cの撮像領域とがほぼ同じ、あるいは同じ場合には、同じ撮像領域の前フレーム画像と現在フレーム画像との比較に加えて、光路Aの撮像領域の前フレーム画像と光路Cの撮像領域の現在フレーム画像との比較、および光路Aの撮像領域の現在フレーム画像と光路Cの撮像領域の前フレーム画像との比較を行うことができる。したがって、比較パターンを増やすことができるので、特徴点のマッチング処理の精度を向上させることができる。さらに、光路Bの撮像領域も光路Aの撮像領域とほぼ同じにすれば、比較パターンがさらに増えるため、精度は一層高まる。   For example, when the imaging area of the optical path A and the imaging area of the optical path C are different, the feature point matching can be performed only by comparing the previous frame image and the current frame image in each area. On the other hand, when the imaging area of the optical path A and the imaging area of the optical path C are substantially the same or the same, in addition to the comparison between the previous frame image and the current frame image of the same imaging area, It is possible to compare the previous frame image with the current frame image of the imaging area of the optical path C, and compare the current frame image of the imaging area of the optical path A with the previous frame image of the imaging area of the optical path C. Therefore, since the number of comparison patterns can be increased, the accuracy of the feature point matching process can be improved. Furthermore, if the imaging area of the optical path B is made substantially the same as the imaging area of the optical path A, the number of comparison patterns increases, and the accuracy is further increased.

(6.筆跡データを生成する処理の補足1)
図9の(a)は、文字「あ」を書くときのデジタルペン1の軌跡を示す説明図であり、図9の(b)は、近接カメラで撮影した隣接する2つのフレーム画像を示す説明図である。
(6. Supplement 1 for processing to generate handwriting data)
FIG. 9A is an explanatory diagram showing the trajectory of the digital pen 1 when the character “A” is written, and FIG. 9B is an explanatory diagram showing two adjacent frame images taken by the proximity camera. FIG.

図9の(a)に示すように、ユーザが1つの文字を紙に書こうとする場合、ある画(ストローク)から次の画(ストローク)へデジタルペン1を移動させるときに、デジタルペン1は紙面から浮き上がった状態になる。浮き上がった状態のデジタルペン1の軌跡を、図9の(a)では点線で示している。   As shown in FIG. 9A, when the user tries to write one character on paper, when the digital pen 1 is moved from one image (stroke) to the next image (stroke), the digital pen 1 Will be lifted from the page. The locus of the digital pen 1 in a lifted state is indicated by a dotted line in FIG.

デジタルペン1が浮き上がった状態で移動している間にも、多焦点画像撮像装置10は、デジタルペン1の軌跡に沿って、紙繊維模様の撮影を継続している。なぜなら、浮き上がった状態のデジタルペン1の軌跡も軌跡データとして取得しておかなければ、1つの文字全体の筆跡データを生成することはできないからである。言い換えると、浮き上がった状態のデジタルペン1の軌跡を軌跡データとして取得しないとすると、生成手段23による紙繊維模様の特徴点のマッチングが途切れるため、ある画(ストローク)と次の画(ストローク)との位置関係を生成手段23が認識できなくなる。こうなると、例えば文字「あ」を表すひとまとまりの筆跡データを生成することができなくなり、上記次の画(ストローク)は、別の文字の別の筆跡データとして出力されてしまう。   While the digital pen 1 is moving in a lifted state, the multifocal image capturing apparatus 10 continues to capture the paper fiber pattern along the trajectory of the digital pen 1. This is because it is not possible to generate handwriting data for one entire character unless the locus of the digital pen 1 in a floating state is acquired as locus data. In other words, if the locus of the raised digital pen 1 is not acquired as the locus data, the matching of the feature points of the paper fiber pattern by the generating means 23 is interrupted, so that one image (stroke) and the next image (stroke) are The generation means 23 cannot recognize the positional relationship. In this case, for example, it is impossible to generate a batch of handwriting data representing the character “A”, and the next image (stroke) is output as another handwriting data of another character.

また、デジタルペン1を速く動かし過ぎた場合にも、1つの文字を表すひとまとまりの筆跡データを生成することができなくなる。なぜなら、デジタルペン1が紙面から浮いているかいないかにかかわらず、デジタルペン1の軌跡を追跡するためには、図9の(b)に示すように、隣接する2つのフレーム画像F1およびF2同士に、1フレームの画像面積に対する比率として、ある閾値(例えば75%程度)以上の重なりが必要だからである。つまり、隣接する2つのフレーム画像F1およびF2の重なりが閾値未満になると、一連の筆跡に対する認識が途切れ、新たな筆跡(例えば、新たな文字)の認識が開始されることになる。   In addition, even when the digital pen 1 is moved too quickly, it is impossible to generate a batch of handwriting data representing one character. This is because, in order to track the trajectory of the digital pen 1 regardless of whether the digital pen 1 is floating or not, as shown in FIG. 9B, two adjacent frame images F1 and F2 are connected to each other. This is because an overlap of a certain threshold (for example, about 75%) or more is necessary as a ratio to the image area of one frame. That is, when the overlap between two adjacent frame images F1 and F2 becomes less than the threshold, recognition of a series of handwriting is interrupted, and recognition of a new handwriting (for example, a new character) is started.

なお、図9の(b)に示すように、1つのフレーム画像を取得するにあたって、近接カメラが撮影する紙面上の範囲は、およそ4mm角である。   As shown in FIG. 9B, when acquiring one frame image, the range on the paper surface taken by the proximity camera is about 4 mm square.

以上のように、多焦点画像撮像装置10は、デジタルペン1が被写体に接して、軌跡を描く場合でも、デジタルペン1が被写体から浮いた状態で軌跡を描く場合でも、被写体面(例えば紙面)を明るく高精細に撮影することができる。   As described above, the multifocal imaging device 10 has a subject surface (for example, a paper surface) regardless of whether the digital pen 1 is in contact with the subject and draws a locus, or when the digital pen 1 is drawn from a subject in a floating state. Can be taken brightly and with high definition.

このとき、多焦点画像撮像装置10は、結像レンズ12の主点Mと紙面との実距離が相違する撮像を同時に行っているので、デジタルペン1が紙面に接しているときの紙繊維模様の画像(近画像と呼ぶ)と、デジタルペン1が紙面から浮いているときの紙繊維模様の画像(遠画像と呼ぶ)とを即座に得ることができる。   At this time, since the multifocal imaging device 10 simultaneously performs imaging with different actual distances between the principal point M of the imaging lens 12 and the paper surface, the paper fiber pattern when the digital pen 1 is in contact with the paper surface. Image (referred to as a near image) and a paper fiber pattern image (referred to as a far image) when the digital pen 1 is floating from the paper surface can be obtained immediately.

したがって、オートフォーカス制御によってレンズを物理的に動かし、近画像と遠画像とを切り換えるよりも遥かに高速に、近画像と遠画像とを切り換えることができるので、生成手段23は、デジタルペン1の速い動きに正確に追随した高精度の筆跡データを生成することができる。   Therefore, since the lens can be physically moved by autofocus control and the near image and the far image can be switched much faster than switching between the near image and the far image, the generation means 23 can be used for the digital pen 1. It is possible to generate highly accurate handwriting data that accurately follows a fast movement.

しかも、多焦点画像撮像装置10は、3種類以上の実距離に対応可能な構成を有しているので、デジタルペン1を紙面から浮かせる仕方の個人差にもデジタルペン1を適合させることができる。   In addition, since the multifocal imaging device 10 has a configuration that can handle three or more types of actual distances, the digital pen 1 can be adapted to individual differences in how the digital pen 1 is lifted from the paper surface. .

(7.筆跡データを生成する処理の補足2)
上述した例では、デジタルペン1が紙面に接しているときの近画像と、デジタルペン1が紙面から浮いているときの遠画像とを即座に切り換えて得るために、つまり焦点がより合っている画像を選択するために、コントラストの判定処理を用いた。
(7. Supplement 2 for processing to generate handwriting data)
In the above-described example, the near image when the digital pen 1 is in contact with the paper surface and the far image when the digital pen 1 is floating from the paper surface are obtained by switching immediately, that is, the focus is better. In order to select an image, a contrast determination process was used.

しかし、この方法に限らず、以下のような他の方法を採用することもできる。
○ペン先に圧力センサを付けて、紙に接しているかどうかを示す圧力センサの出力に基づいて、近画像と遠画像とを切り替える。
○ペン先に、距離センサ(赤外線など)を付けて、距離で近画像と遠画像とを判断する。
○紙繊維模様の画像の特徴点を抽出する際に、その特徴点がより多く抽出できたほうを近画像または遠画像として採用する。
However, the present invention is not limited to this method, and other methods as described below can be adopted.
○ A pressure sensor is attached to the pen tip, and the near image and the far image are switched based on the output of the pressure sensor indicating whether or not the pen tip is in contact with the paper.
○ Attach a distance sensor (infrared rays, etc.) to the pen tip, and determine near and far images by distance.
○ When extracting feature points of a paper fiber pattern image, the one with more feature points extracted is adopted as a near image or a far image.

なお、コントラストの判定処理、または特徴点抽出処理を利用する方法は、センサをデジタルペンに設ける方法と比べて、デジタルペンの小型化およびコストダウンの点において有利である。   Note that a method using contrast determination processing or feature point extraction processing is advantageous in terms of downsizing and cost reduction of a digital pen, compared to a method of providing a sensor in a digital pen.

〔まとめ〕
本発明の態様1に係る多焦点画像撮像方法は、
(1)像側主点(主点M)と撮像素子11の受光面との距離を一定に保持した結像レンズ系結像(レンズ12)を介して、被写体の像を撮像素子に合焦状態で結像させるために、
(2)上記被写体と上記結像レンズ系の被写体側主点(主点M)との実距離が、相対的に長い場合(実距離A0の場合)には、上記撮像素子の受光面と上記被写体との距離である撮影距離が一定(a+b)となるように、上記被写体の撮影を行う一方、
(3)上記実距離が、相対的に短い場合(実距離B0またはC0の場合)には、上記一定の撮影距離と同じ光路長となるように、物理的に曲折させた光路(BまたはC)を介して上記被写体の撮影を行うことを特徴とする。
[Summary]
A multifocal image capturing method according to aspect 1 of the present invention includes:
(1) The image of the subject is focused on the image sensor through the imaging lens system imaging (lens 12) that keeps the distance between the image side principal point (principal point M) and the light receiving surface of the image sensor 11 constant. In order to form an image in the state,
(2) When the actual distance between the subject and the subject-side principal point (principal point M) of the imaging lens system is relatively long (actual distance A0), the light-receiving surface of the image sensor and the above-mentioned While shooting the subject so that the shooting distance, which is the distance to the subject, is constant (a + b),
(3) When the actual distance is relatively short (in the case of the actual distance B0 or C0), the optical path (B or C) that is physically bent so as to have the same optical path length as the fixed photographing distance. ), The subject is photographed.

上記の構成において、実距離とは、被写体のある点から、結像レンズ系の被写体側主点を含み、かつ結像レンズ系の光軸に垂直な平面に至る垂線を引いたときに、その垂線の長さを意味する。また、上記被写体の撮影を行うときには、撮像素子に合焦状態で結像された被写体の画像が得られる。   In the above configuration, the actual distance is defined as a perpendicular line extending from a certain point of the subject to a plane including the subject-side principal point of the imaging lens system and perpendicular to the optical axis of the imaging lens system. It means the length of perpendicular. When the subject is photographed, an image of the subject imaged in the focused state on the image sensor is obtained.

上記の方法によれば、上記一定の撮影距離にて被写体を撮影する場合には、物理的に曲折させた光路(以下、曲折光路と呼ぶ)を介さない。このときの上記実距離をA0とする。これに対し、上記一定の撮影距離と同じ光路長となるように、曲折光路を介して被写体を撮影する場合の実距離をB0とすると、光路を折り曲げることによる当然の結果として、実距離B0は実距離A0より小さくなる。   According to the above method, when photographing a subject at the fixed photographing distance, a physically bent optical path (hereinafter referred to as a bent optical path) is not used. The actual distance at this time is A0. On the other hand, if the actual distance when the subject is photographed through the bent optical path is set to B0 so that the optical path length is the same as the above-mentioned fixed photographing distance, the actual distance B0 is a natural result by bending the optical path. It becomes smaller than the actual distance A0.

したがって、実距離が実距離A0または実距離B0に変化しても、それぞれ、撮像素子に合焦状態で結像された被写体の画像を得ることができる。すなわち、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができる多焦点画像撮像方法を提供することができる。   Therefore, even when the actual distance changes to the actual distance A0 or the actual distance B0, it is possible to obtain an image of the subject that is imaged in the focused state on the image sensor. That is, it is possible to provide a multifocal image capturing method capable of performing high-speed focusing in accordance with a change in the distance between the imaging device and the subject.

なお、変化させることが可能な実距離は2通りに限られない。光路の折り曲げ方を異ならせた2通り以上の曲折光路を用意することによって、実距離を3通り以上に変化させることができる。   The actual distance that can be changed is not limited to two. By preparing two or more bent optical paths with different ways of bending the optical path, the actual distance can be changed to three or more.

また、上記結像レンズ系は、複数種類のレンズから構成された組合せレンズでもよいし、単レンズのみでもよい。上記結像レンズ系を単レンズのみで構成した場合、被写体側主点と像側主点とは同じになり、その主点は単レンズの光軸上の中心位置によって表される。   The imaging lens system may be a combination lens composed of a plurality of types of lenses, or may be a single lens only. When the imaging lens system is composed of only a single lens, the subject side principal point and the image side principal point are the same, and the principal point is represented by the center position on the optical axis of the single lens.

本発明の態様2に係る多焦点画像撮像装置10は、
(1)撮像素子11と、
(2)被写体(紙P1、P2)の像を上記撮像素子に結像させる結像レンズ系(結像レンズ12)と、
(3)上記被写体から上記結像レンズ系の被写体側主点(主点M)までの光路を物理的に曲折させる光路折り曲げ手段(ミラーC1,C2)とを備え、
(4)上記被写体と上記結像レンズ系の被写体側主点との実距離が、相対的に長い場合(実距離A0の場合)には、上記光路折り曲げ手段を介さずに一定の撮影距離(a+b)にて上記被写体の像を上記撮像素子に合焦状態で結像させるように、上記撮像素子および上記結像レンズ系が配置されている一方、
(5)上記実距離が、相対的に短い場合(実距離B0またはC0の場合)には、上記一定の撮影距離と同じ光路長となるように、物理的に曲折させた光路を介して上記被写体の像を上記撮像素子に合焦状態で結像させるように、上記撮像素子および上記結像レンズ系に対して、上記光路折り曲げ手段が配置されていることを特徴とする。
A multifocal image capturing apparatus 10 according to aspect 2 of the present invention includes:
(1) the image sensor 11;
(2) an imaging lens system (imaging lens 12) that forms an image of the subject (paper P1, P2) on the imaging element;
(3) optical path bending means (mirrors C1, C2) for physically bending the optical path from the subject to the subject side principal point (principal point M) of the imaging lens system;
(4) When the actual distance between the subject and the subject-side principal point of the imaging lens system is relatively long (actual distance A0), a fixed photographing distance (without the optical path bending means) While the imaging element and the imaging lens system are arranged so that the image of the subject is focused on the imaging element in a + b),
(5) When the actual distance is relatively short (in the case of the actual distance B0 or C0), the optical path is physically bent so as to have the same optical path length as the fixed shooting distance. The optical path bending means is arranged with respect to the imaging element and the imaging lens system so that an image of a subject is focused on the imaging element in a focused state.

上記の構成において、光路折り曲げ手段によって、上記実距離を変化させることができることは、上記多焦点画像撮像方法について既に説明したとおりである。   In the above configuration, the actual distance can be changed by the optical path bending means, as already described for the multifocal image capturing method.

上記の構成によれば、上記実距離が長い場合および短い場合の2通りに変化しても、撮像素子と上記結像レンズ系との相互配置を変えることなく、それぞれ、撮像素子に合焦状態で結像された被写体の画像を得ることができる。撮像素子と上記結像レンズ系との相互配置を変える必要が無く、かつ、光路折り曲げ手段を介するか介さないかだけで済むということは、オートフォーカスのような合焦状態の調整時間が不要ということである。したがって、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができる多焦点画像撮像装置を提供することができる。   According to the above configuration, even when the actual distance is long and short, the image sensor is in focus without changing the mutual arrangement of the image sensor and the imaging lens system. It is possible to obtain an image of the subject imaged in step. The fact that there is no need to change the mutual arrangement of the image sensor and the imaging lens system, and that only the optical path bending means is not required means that it is not necessary to adjust the focusing state such as autofocusing. That is. Therefore, it is possible to provide a multifocal image capturing apparatus capable of performing high-speed focusing in accordance with a change in the distance between the image capturing apparatus and the subject.

本発明の態様3に係る多焦点画像撮像装置10の上記光路折り曲げ手段は、上記態様2において、複数の反射鏡(ミラーC1,C2)の組み合わせによって構成されていてもよい。   In the aspect 2, the optical path bending means of the multifocal image capturing apparatus 10 according to aspect 3 of the present invention may be configured by a combination of a plurality of reflecting mirrors (mirrors C1, C2).

これにより、被写体(紙P1)から撮像素子11までの、光路折り曲げ手段を介さない光路とは異なる上記曲折光路、すなわち被写体側主点(主点M)と被写体(紙P2)との実距離を近づけた光路を、ビームスプリッタを用いた場合のような光の減衰を回避しながら形成することができる。   Thus, the bending optical path from the subject (paper P1) to the image sensor 11 is different from the optical path that does not pass through the optical path bending means, that is, the actual distance between the subject side principal point (main point M) and the subject (paper P2). The close optical path can be formed while avoiding light attenuation as in the case of using a beam splitter.

本発明の態様4に係る多焦点画像撮像装置10の上記複数の反射鏡(ミラーC1,C2)は、上記態様3において、上記結像レンズ系(結像レンズ12)の光軸に沿って移動可能に構成されていてもよい。   In the aspect 3, the plurality of reflecting mirrors (mirrors C1, C2) of the multifocal image capturing device 10 according to aspect 4 of the present invention move along the optical axis of the imaging lens system (imaging lens 12). It may be configured to be possible.

これにより、上記光軸に沿った上記複数の反射鏡を移動させた位置に応じて、上記被写体側主点と被写体との実距離を多様に変えることができる。   As a result, the actual distance between the subject-side principal point and the subject can be variously changed according to the position where the plurality of reflecting mirrors are moved along the optical axis.

なお、上記被写体側主点と被写体との実距離が変わっても、光路長は常に上記一定の撮影距離と同じ光路長に維持されているので、上記複数の反射鏡の位置によらず、ピントの合った画像を常に得ることができる。すなわち、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができる効果を変わりなく得ることができる。   Even if the actual distance between the subject-side principal point and the subject changes, the optical path length is always maintained at the same optical path length as the fixed shooting distance, so that the focus is not affected by the position of the plurality of reflecting mirrors. You can always get the right image. That is, it is possible to obtain the same effect that enables high-speed focusing in accordance with the change in the distance between the imaging device and the subject.

本発明の態様5に係る多焦点画像撮像装置10は、上記態様3または4において、上記複数の反射鏡のうち、少なくとも、上記被写体からの光を最初に受ける反射鏡は、角度が変更可能に構成されていてもよい。   In the multifocal imaging device 10 according to the aspect 5 of the present invention, in the aspect 3 or 4, the angle of at least the first reflecting mirror that receives light from the subject can be changed among the plurality of reflecting mirrors. It may be configured.

上記の構成によれば、被写体からの光を最初に受ける反射鏡に対する被写体からの光の入射角を変えることができる。その結果、光路折り曲げ手段を介さない光路に対して、光路折り曲げ手段を介した光路を近づけたり遠ざけたりして、両光路の間隔を変えることができる。また、両光路を介して、被写体のほぼ同じ、または同じ部位の画像を撮像素子が撮影するようにすることもできる。この場合、両光路を介して得た2枚の画像間の同じ特徴点を同定する処理の精度を高めることができる。   According to said structure, the incident angle of the light from a to-be-photographed object with respect to the reflective mirror which receives the light from a to-be-photographed first can be changed. As a result, the distance between the optical paths can be changed by moving the optical path through the optical path bending means closer to or away from the optical path not through the optical path bending means. In addition, the image sensor can capture images of substantially the same or the same part of the subject via both optical paths. In this case, it is possible to improve the accuracy of the process of identifying the same feature point between two images obtained through both optical paths.

本発明の態様6に係るデジタルペン1は、
(1)筆記具のペンとして機能し、ペン型の筐体(本体部3)を具備したペン構成部を備えたデジタルペンであって、
(2)ペン先(先端部2)から入光した被写体からの光を撮るように、上記筐体内に搭載された上記態様2から5のいずれかに記載の多焦点画像撮像装置10と、
(3)ユーザが上記デジタルペンを使用した筆跡を表す筆跡データを、上記撮像素子11の出力信号に基づいて生成する生成手段23とを備えたこと
を特徴とする。
A digital pen 1 according to an aspect 6 of the present invention includes:
(1) A digital pen that functions as a pen of a writing instrument and includes a pen component having a pen-shaped housing (main body 3),
(2) The multifocal image pickup device 10 according to any one of the above aspects 2 to 5 mounted in the casing so as to capture light from a subject incident from the pen tip (tip portion 2);
(3) It is characterized by comprising generating means 23 for generating handwriting data representing a handwriting using the digital pen by a user based on an output signal of the image sensor 11.

上記の構成によれば、デジタルペン1に搭載された多焦点画像撮像装置10は、撮像装置と被写体との距離の変化に合わせて高速に合焦を行うことができる。さらに、デジタルペン1は生成手段23を備えているので、多焦点画像撮像装置10に備えられた撮像素子11の出力信号に基づいて、ユーザが上記デジタルペンを使用した筆跡を表す筆跡データを生成することができる。   According to said structure, the multifocal image imaging device 10 mounted in the digital pen 1 can focus at high speed according to the change of the distance of an imaging device and a to-be-photographed object. Furthermore, since the digital pen 1 includes the generation unit 23, the user generates handwriting data representing the handwriting using the digital pen based on the output signal of the image pickup device 11 provided in the multifocal image pickup apparatus 10. can do.

このとき、多焦点画像撮像装置10は、デジタルペン1が被写体に接して、軌跡を描く場合でも、デジタルペン1が被写体から浮いた状態で軌跡を描く場合でも、被写体面(例えば紙面)にピントの合った撮影をすることができる。   At this time, the multifocal image capturing apparatus 10 focuses on the subject surface (for example, a paper surface) regardless of whether the digital pen 1 is in contact with the subject and draws a locus, or when the digital pen 1 is drawn while the digital pen 1 is floating from the subject. You can shoot with

一般的に、ユーザがペンなどの筆記具によって、例えば文字を紙に書く場合、文字の1画目を書いた後、2画目を書く前に、筆記具を一度紙から浮かせる。つまり、1つの文字は、筆記具が紙に接したり、離れたりを繰り返すことによって、紙面に書かれる。   In general, when a user writes a character on paper with a writing tool such as a pen, for example, the writing tool is lifted from the paper once after writing the first stroke of the character and before writing the second stroke. That is, one character is written on the paper surface as the writing instrument repeatedly touches or leaves the paper.

したがって、ユーザがデジタルペン1を使用したときの筆跡(例えば1つの文字)に対応した筆跡データを生成手段23が生成するためには、デジタルペン1が被写体に接しているときの被写体面と、デジタルペン1が被写体から浮いているときの被写体面との両方を合焦状態で撮像する必要がある。   Therefore, in order for the generating means 23 to generate handwriting data corresponding to handwriting (for example, one character) when the user uses the digital pen 1, the subject surface when the digital pen 1 is in contact with the subject, It is necessary to image both the subject surface and the subject surface when the digital pen 1 is floating from the subject in a focused state.

この要求に上記多焦点画像撮像装置10は極めて速やかに応えることができる。   The multifocal imaging device 10 can respond to this request very quickly.

本発明の態様7に係るデジタルペン1の上記多焦点画像撮像装置10は、上記態様6において、上記デジタルペン1を用いて筆記する紙の紙繊維模様を撮像するように構成されていることが好ましい。   The multifocal image capturing device 10 of the digital pen 1 according to the aspect 7 of the present invention is configured to capture the paper fiber pattern of paper to be written using the digital pen 1 in the aspect 6. preferable.

紙繊維模様は、前述したように、紙が変われば変化し、同じ紙であっても、紙面上の位置が変われば変化する。したがって、紙繊維模様を撮影して得た画像の変化を追跡することによって、筆跡を表すベクトルを検出することができる。   As described above, the paper fiber pattern changes when the paper changes, and even if the paper is the same, the paper fiber pattern changes when the position on the paper surface changes. Therefore, a vector representing a handwriting can be detected by tracking a change in an image obtained by photographing a paper fiber pattern.

このとき、多焦点画像撮像装置10は、結像レンズ系の被写体側主点と紙面との実距離が相違する撮像を同時に行っているので、デジタルペン1が紙面に接しているときの紙繊維模様の画像(近画像と呼ぶ)と、デジタルペン1が紙面から浮いているときの紙繊維模様の画像(遠画像と呼ぶ)とを即座に得ることができる。   At this time, since the multifocal image capturing apparatus 10 simultaneously performs imaging with different actual distances between the subject-side principal point of the imaging lens system and the paper surface, the paper fiber when the digital pen 1 is in contact with the paper surface. A pattern image (referred to as a near image) and a paper fiber pattern image (referred to as a far image) when the digital pen 1 is floating from the paper surface can be obtained immediately.

したがって、オートフォーカス制御によって近画像と遠画像とを切り換えるよりも遥かに高速に、近画像と遠画像とを切り換えることができるので、生成手段23は、デジタルペン1の速い動きに正確に追随した高精度の筆跡データを生成することができる。   Therefore, since the near image and the far image can be switched at a much higher speed than switching between the near image and the far image by the autofocus control, the generation unit 23 accurately follows the fast movement of the digital pen 1. Highly accurate handwriting data can be generated.

本発明の態様8に係るデジタルペン1は、上記態様6または7において、上記撮像素子11が、上記光路折り曲げ手段を介して撮像することによって生成された上記被写体の画像データと、上記光路折り曲げ手段を介さずに撮像することによって生成された上記被写体の画像データとのうち、相対的に焦点が合っている方の画像データを判定し、上記生成手段23に出力する判定手段21を備え、上記生成手段は、相対的に焦点が合っている方の画像データを、上記筆跡データの生成に使用することが好ましい。   The digital pen 1 according to aspect 8 of the present invention is the digital pen 1 according to aspect 6 or 7, wherein the image sensor 11 generates image data of the subject generated by the imaging device 11 through the optical path bending means, and the optical path bending means. A determination unit 21 that determines the image data that is relatively in focus among the image data of the subject that is generated by imaging without passing through the image and outputs the image data to the generation unit 23; Preferably, the generation means uses image data that is relatively focused on for generating the handwriting data.

これにより、結像レンズ系の被写体側主点と被写体との実距離が相違する撮像を多焦点画像撮像装置10が異なる光路を介して同時に得た複数の画像データのうち、相対的に焦点が合っている方の画像データを判定手段21が選択する。したがって、生成手段23が筆跡データを生成するのに使用する画像データの切り換えを高速に行うことができる。   As a result, among the plurality of image data obtained simultaneously by the multifocal image capturing apparatus 10 via different optical paths, the focal point is relatively focused, in which the actual distance between the subject-side principal point of the imaging lens system and the subject is different. The determination means 21 selects the image data that matches. Therefore, it is possible to switch the image data used by the generating unit 23 to generate handwriting data at high speed.

本発明の態様9に係る多焦点画像撮像装置10は、上記態様2から5のいずれかにおいて、上記実距離が相違する複数の被写体ごとの被写界深度は、上記結像レンズ系の光軸に平行な方向において、互いに部分的に重なりを持つように、上記複数の被写体ごとの上記実距離が設定されていてもよい。   The multifocal imaging device 10 according to the ninth aspect of the present invention is the multifocal imaging device 10 according to any one of the second to fifth aspects, wherein the depth of field for each of the plurality of subjects having different actual distances is an optical axis of the imaging lens system. The actual distances for each of the plurality of subjects may be set so as to partially overlap each other in a direction parallel to.

上記の構成によれば、異なる実距離同士の境界値付近で、撮像素子の実距離に対応した受光領域からの信号出力のうち、ピントが合っている受光領域の信号出力を選択する動作が、頻繁に切り替わること(チャタリング)を防ぐことができる。   According to the above configuration, the operation of selecting the signal output of the light receiving region in focus among the signal outputs from the light receiving region corresponding to the actual distance of the image sensor near the boundary value between different real distances, It is possible to prevent frequent switching (chattering).

本発明の態様10に係る多焦点画像撮像装置10の上記態様2において、上記光路折り曲げ手段は、多角柱状で、上記撮像素子の一部および結像レンズ系を内部に収容した筐体を有し、かつ複数の側面の内面がミラー面になっているミラーユニットとして構成され、上記ミラー面になっている複数の側面は、上記結像レンズ系の光軸に対し異なる傾斜角度を有し、上記筐体に入射した光が、上記撮像素子および結像レンズ系の周囲を巡るように反射され、最終的には結像レンズ系に入射するように、上記傾斜角度が設定されていてもよい。   In the above-described aspect 2 of the multifocal image capturing apparatus 10 according to the aspect 10 of the present invention, the optical path bending means has a polygonal columnar shape and has a housing that accommodates a part of the image sensor and the imaging lens system therein. And the inner surface of the plurality of side surfaces is configured as a mirror unit, and the plurality of side surfaces serving as the mirror surfaces have different inclination angles with respect to the optical axis of the imaging lens system, and The tilt angle may be set so that light incident on the housing is reflected around the imaging element and the imaging lens system, and finally enters the imaging lens system.

上記の構成によれば、光路折り曲げ手段を介さない直接撮影と、曲折された光路を経て実距離を短くした撮影とを行う2焦点画像撮像装置を提供することができる。さらに、撮像素子および結像レンズ系がミラーユニットの内部に収容されているので、多焦点画像撮像装置の小型化を図ることができる。   According to the above configuration, it is possible to provide a bifocal image pickup device that performs direct shooting without using the optical path bending means and shooting with a reduced actual distance through the bent optical path. Furthermore, since the image pickup element and the imaging lens system are housed inside the mirror unit, the multifocal image pickup apparatus can be reduced in size.

本発明の態様11に係る多焦点画像撮像装置10は、上記態様2から5のいずれかにおいて、上記光路折り曲げ手段(ミラーB1,B2,ミラーC1,C2)を少なくとも2基備え、上記実距離を3通りに異ならせてもよい。   The multifocal imaging device 10 according to the aspect 11 of the present invention includes the optical path bending means (mirrors B1, B2, mirrors C1, C2) according to any one of the aspects 2 to 5, and the actual distance is the same. It may be different in three ways.

上記の構成によれば、多焦点画像撮像装置10が光路折り曲げ手段を具備する基数と同数の曲折された光路であって、上記被写体側主点と被写体との実距離が相違する2つ以上の光路を、光路折り曲げ手段を介さない光路とは別に形成することができる。   According to the above configuration, the multifocal imaging device 10 has the same number of bent optical paths as the radix provided with the optical path bending means, and the actual distance between the subject-side principal point and the subject is different. The optical path can be formed separately from the optical path not through the optical path bending means.

なお、光路折り曲げ手段の設置基数は、光路折り曲げ手段の設置の許容スペースによって制限される。この点を考慮すると、光路折り曲げ手段の設置基数を1基とし、かつ、光路折り曲げ手段を構成する複数の反射鏡を、上記結像レンズ系の光軸に沿って移動可能に構成することが、多焦点画像撮像装置の省スペース化にとって有利になる。つまり、光路折り曲げ手段の設置スペースを最小限にしながら、上記被写体側主点と被写体との実距離を様々に変えることができる。   The number of installation bases of the optical path bending means is limited by the allowable space for installing the optical path bending means. In consideration of this point, it is possible to configure the number of installation bases of the optical path bending means to be one, and the plurality of reflecting mirrors constituting the optical path bending means to be movable along the optical axis of the imaging lens system. This is advantageous for space saving of the multifocal image pickup apparatus. That is, the actual distance between the subject-side principal point and the subject can be changed variously while minimizing the installation space for the optical path bending means.

なお、上記態様6から8に係るデジタルペンは、上記態様9から11に係る多焦点画像撮像装置10のいずれかを備えていてもよい。   The digital pen according to the above aspects 6 to 8 may include any of the multifocal image capturing apparatuses 10 according to the above aspects 9 to 11.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.

本発明は、複数の被写体距離に対応して撮像する用途に利用することができ、特に、デジタルペンの筆跡データの生成に好適に利用することができる。   The present invention can be used for an application of imaging corresponding to a plurality of subject distances, and can be particularly preferably used for generating handwriting data of a digital pen.

1 デジタルペン
2 先端部(ペン先)
3 本体部(筐体、ペン構成部)
10 多焦点画像撮像装置
11 撮像素子
12 結像レンズ(結像レンズ系)
21 判定手段
23 生成手段
30 ミラーユニット
31 カメラモジュール(撮像素子および結像レンズ系)
B1,B2,C1,C2 ミラー(光路折り曲げ手段、反射鏡)
M 主点(被写体側主点および像側主点)
P1 紙(被写体)
P2 紙(被写体)
P3 紙(被写体)
L1,L2,L10,L11,L12,L13 光路
1 Digital Pen 2 Tip (Pen Tip)
3 Main body (housing, pen component)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Multifocal image pick-up device 11 Image pick-up element 12 Imaging lens (imaging lens system)
21 determination means 23 generation means 30 mirror unit 31 camera module (imaging device and imaging lens system)
B1, B2, C1, C2 mirrors (optical path bending means, reflecting mirrors)
M principal point (subject principal point and image principal point)
P1 paper (subject)
P2 paper (subject)
P3 paper (subject)
L1, L2, L10, L11, L12, L13 Optical path

Claims (8)

像側主点と撮像素子の受光面との距離を一定に保持した結像レンズ系を介して、被写体の像を撮像素子に合焦状態で結像させるために、
上記被写体と上記結像レンズ系の被写体側主点との実距離が、相対的に長い場合には、上記撮像素子の受光面と上記被写体との距離である撮影距離が一定となるように、上記被写体の撮影を行う一方、
上記実距離が、相対的に短い場合には、上記一定の撮影距離と同じ光路長となるように、物理的に曲折させた光路を介して上記被写体の撮影を行うこと
を特徴とする多焦点画像撮像方法。
In order to form an image of a subject in focus on the image sensor through an imaging lens system that maintains a constant distance between the image side principal point and the light receiving surface of the image sensor,
When the actual distance between the subject and the subject side principal point of the imaging lens system is relatively long, the shooting distance, which is the distance between the light receiving surface of the image sensor and the subject, is constant. While shooting the above subject,
When the actual distance is relatively short, the subject is photographed through an optical path that is physically bent so as to have the same optical path length as the fixed photographing distance. Image capturing method.
撮像素子と、
被写体の像を上記撮像素子に結像させる結像レンズ系と、
上記被写体から上記結像レンズ系の被写体側主点までの光路を物理的に曲折させる光路折り曲げ手段とを備え、
上記被写体と上記結像レンズ系の被写体側主点との実距離が、相対的に長い場合には、上記光路折り曲げ手段を介さずに一定の撮影距離にて上記被写体の像を上記撮像素子に合焦状態で結像させるように、上記撮像素子および上記結像レンズ系が配置されている一方、
上記実距離が、相対的に短い場合には、上記一定の撮影距離と同じ光路長となるように、物理的に曲折させた光路を介して上記被写体の像を上記撮像素子に合焦状態で結像させるように、上記撮像素子および上記結像レンズ系に対して、上記光路折り曲げ手段が配置されていること
を特徴とする多焦点画像撮像装置。
An image sensor;
An imaging lens system for forming an image of a subject on the image sensor;
Optical path bending means for physically bending the optical path from the subject to the subject-side principal point of the imaging lens system;
When the actual distance between the subject and the subject-side principal point of the imaging lens system is relatively long, the image of the subject is transferred to the image sensor at a fixed shooting distance without using the optical path bending means. While the imaging element and the imaging lens system are arranged so as to form an image in a focused state,
When the actual distance is relatively short, the image of the subject is focused on the image sensor through the optical path that is physically bent so that the optical path length is the same as the fixed shooting distance. A multifocal image pickup apparatus, wherein the optical path bending means is arranged with respect to the image pickup element and the image forming lens system so as to form an image.
上記光路折り曲げ手段は、複数の反射鏡の組み合わせによって構成されていること
を特徴とする請求項2に記載の多焦点画像撮像装置。
The multi-focus image capturing apparatus according to claim 2, wherein the optical path bending means is configured by a combination of a plurality of reflecting mirrors.
上記複数の反射鏡は、上記結像レンズ系の光軸に沿って移動可能に構成されていること
を特徴とする請求項3に記載の多焦点画像撮像装置。
The multi-focus image capturing apparatus according to claim 3, wherein the plurality of reflecting mirrors are configured to be movable along an optical axis of the imaging lens system.
上記複数の反射鏡のうち、少なくとも、上記被写体からの光を最初に受ける反射鏡は、角度が変更可能に構成されていること
を特徴とする請求項3または4に記載の多焦点画像撮像装置。
5. The multifocal image capturing apparatus according to claim 3, wherein among the plurality of reflecting mirrors, at least a reflecting mirror that first receives light from the subject is configured to be capable of changing an angle. .
筆記具のペンとして機能し、ペン型の筐体を具備したペン構成部を備えたデジタルペンであって、
ペン先から入光した被写体からの光を撮るように、上記筐体内に搭載された請求項2から5のいずれか1項に記載の多焦点画像撮像装置と、
ユーザが上記デジタルペンを使用した筆跡を表す筆跡データを、上記撮像素子の出力信号に基づいて生成する生成手段とを備えたこと
を特徴とするデジタルペン。
A digital pen that functions as a pen of a writing instrument and includes a pen component having a pen-shaped housing,
The multifocal image pickup device according to any one of claims 2 to 5, which is mounted in the housing so as to take light from a subject incident from a pen tip,
A digital pen comprising: generation means for generating handwriting data representing a handwriting using the digital pen by a user based on an output signal of the imaging device.
上記多焦点画像撮像装置は、上記デジタルペンを用いて筆記する紙の紙繊維模様を撮像するように構成されていること
を特徴とする請求項6に記載のデジタルペン。
The digital pen according to claim 6, wherein the multifocal image capturing device is configured to capture a paper fiber pattern of paper to be written using the digital pen.
上記撮像素子が、上記光路折り曲げ手段を介して撮像することによって生成された上記被写体の画像データと、上記光路折り曲げ手段を介さずに撮像することによって生成された上記被写体の画像データとのうち、相対的に焦点が合っている方の画像データを判定し、上記生成手段に出力する判定手段を備え、
上記生成手段は、相対的に焦点が合っている方の画像データを、上記筆跡データの生成に使用すること
を特徴とする請求項6または7に記載のデジタルペン。
Among the image data of the subject generated by the image pickup device imaging through the optical path bending means and the image data of the subject generated by imaging without passing through the optical path bending means, A determination unit that determines image data of a relatively focused image and outputs the image data to the generation unit;
8. The digital pen according to claim 6, wherein the generation unit uses image data that is relatively focused on for generating the handwriting data.
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