JP2809220B2 - 画像入力合成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入力合成装置
に関し、特にカメラ等の画像入力装置の座標と回転角を
検出する機能を有する画像入力合成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、座標検出方法としては、タッチパ
ネルやデジタイザ、マウスなどを利用するのが一般的で
ある。また回転角の検出については装置本体に磁気セン
サなどを取り付けて検出する方法や複数のボールをもっ
たマウスにより検出する方法が提案されている。

【０００３】マウスなどの簡易座標検出装置における回
転角の検出方法として、特開平５−３２４１９０号公報
の「リアクションマウス」にみられるように、回転角を
検出するセンサをマウス内に装備したものがある。

【０００４】また、特開平５−０６１６００号公報の
「位置入力装置」に示されているように、回転角検出に
専用のセンサを使用するのではなく、書面上を回転する
球体を２個装備することによって間接的に回転角が検出
可能な装置がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の座標検
出方法において、タッチパネルやデジタイザを用いる場
合、画面上の絶対位置を認識できるが、カメラ等の画像
入力装置を文書の上で移動させながら複数の位置で撮像
し、得られる複数の画像を合成することを想定した場
合、画像入力装置を持つ手の一部がタッチパネルに触れ
ると、正確な座標検出ができないという問題点があり、
また装置の回転角を認識することはできない。

【０００６】またマウスと同じ座標検出機構を画像入力
装置に取り入れた場合、これはマウスに装備された球体
が回転することによって座標を検出するため、マウスを
一旦持ち上げてしまうと座標がずれ、認識した座標の位
置が実際とは異なるという問題点がある。特に簡易的な
画像入力装置として、マウスに接続したカメラで文書画
像を入力できる装置があるが、これは書面の座標検出を
市販のマウスで行うため、複数の画像を合成する場合、
手の動かし方によりマウスが回転した場合に合成画像が
つなぎ目で歪むという問題点がある。

【０００７】一方、画像入力装置の回転角を検出する方
法については、角度センサとして磁気センサを組み込ん
だ方法が考えられるが、周囲の磁力線により精度が悪化
するという欠点がある。更に球体を２個有するマウスに
ついても操作中に画像入力合成装置が浮いたりすると、
相対座標検出の誤差発生により回転角の検出も不可能に
なるという問題点がある。

【０００８】従って、本発明の目的は画像入力装置の座
標と回転角度を精度高く検出することのできる画像入力
合成装置を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被写体が記載される基準面を持つ基準台
と、上記被写体を撮像する画像入力手段と、上記画像入
力手段に設けられた発光手段と、複数の受光素子が上記
基準面上の基準軸に沿って配列された受光手段と、上記
受光手段における上記複数の受光素子のうち上記発光手
段からの光信号を受光した受講素子からの信号に基づい
て上記画像入力手段の座標と回転角を計算する計算手段
と、上記画像入力手段から得られる画像を処理する画像
処理手段とを設けている。

【００１０】また、上記基準軸をＸ、Ｙ軸上に複数個設
定し、これに応じて上記発光手段及び受光手段をそれぞ
れ複数個設けるようにしてよい。

【００１１】また、上記発光手段を回転させる回転駆動
手段を設けると共に、上記計算手段が、上記画像入力手
段による撮像時に上記発光手段からの光信号を受光した
受光素子からの信号と、その後発光手段が回転した時に
各受光素子から得られる信号のうち最大の信号と、上記
回転開始から上記最大の信号の受光までの時間とに基づ
いて計算を行うようにしてよい。

【００１２】また、上記画像処理手段が、上記画像入力
手段が移動しながら複数の位置で撮像して得られる複数
の画像を上記計算手段の計算結果に基づいて接続合成す
るようにしてよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１４】図１は本発明の第１の実施の形態による画
像入力合成装置の構成を示す概略図である。図１におい
て、本発明の画像入力合成装置は、画像入力装置１と書
面台２と処理部１３とで構成される。そして画像入力し
ようとする被写体としての書面３を書面台２の上に置
き、画像入力装置１を手で走査（移動）しながら複数の
位置で撮像を行うことによって書面の複数の画像が入力
され、処理部１３において画像合成処理を行う。画像入
力装置１は画像入力を行う撮像部４と座標取得部５とで
構成され、更に座標取得部５にはＸ方向発光部（例え
ば、フォトダイオードを設置）６と、Ｙ方向左発光部７
と、Ｙ方向右発光部８との３つの光学的信号発生器を持
っている。

【００１５】一方、書面台２は、画像入力装置１から発
光された光を受光する手段として、Ｘ方向上受光部９
と、Ｘ方向下受光部１０と、Ｙ方向左受光部１１と、Ｙ
方向右受光部１２とが書面台２の４辺に設置されてお
り、１辺の受光部は連続的に配列した多数の受光素子
（例えば、フォトトランジスタ）１４で構成されてい
る。画像入力装置１内に設置された３つの発光部６、
７、８から発せられた光信号は、書面台２に設置された
４つの受光部９〜１２のうちの３つの受光部にある受光
素子１４に到達するようになされている。

【００１６】図２は本発明の第１の実施の形態による画
像入力合成装置の回路ブロック図である。画像入力装置
１内の座標取得部５は、Ｘ方向発光部６、Ｙ方向左発光
部７、Ｙ方向右発光部８を駆動する発光素子ドライブ回
路２２を有している。処理部１３は、画像入力装置１の
撮像部４からの画像を入力し、これに合成処理を行う画
像処理部２１と、上記発光素子ドライブ回路２２を制御
する発光制御部２０と、書面台２に設置された各受光部
９〜１２からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコ
ンバータ１８と、Ａ／Ｄコンバータ１８によってデジタ
ル化されたデータから画像入力装置１の座標と回転角度
を計算する座標・角度計算部１９とで構成される。

【００１７】また、書面台２は、上記Ｘ方向上受光部
９、Ｘ方向下受光部１０、Ｙ方向左受光部１１、Ｙ方向
右受光部１２の構成要素である受光素子１４と、受光素
子１４を駆動させる受光素子ドライブ回路１６と、受光
信号を増幅するアンプ１５と、アンプ１５によって増幅
された信号を切り替えてＡ／Ｄコンバータ１３へ伝達す
るマルチプレクサ１７とで構成される。

【００１８】このように画像入力装置１の発光部６、
７、８から発せられた３つの光信号は、書面台２に設置
された受光部９〜１２の中の受光素子１４が感知し、こ
れを処理部１３で検出、計算するように構成されてい
る。画像入力装置１の発光部６、７、８からの光信号に
よって、隣り合う複数の受光素子１４が反応するが、Ａ
／Ｄコンバータ１８による信号変換によって、このうち
最も出力が高い受光素子、即ち発光部６、７、８からの
光信号の方向に最も一致した受光素子１４を検出するこ
とが可能である。このようにして、画像入力装置１の３
方向の光から、この方向にある３つの受光素子１４を特
定することができる。

【００１９】図３は上記のように構成された画像入力合
成装置における座標と角度の計算方法を示した図であ
る。本発明の座標検出方法によって、書面台２のＸ方向
上受光部６とＹ方向左受光部７とＹ方向右受光部８とに
おいて、上記特定された受光素子１４Ａ、１４Ｂ、１４
Ｃによってそれぞれ点Ａ、点Ｂ、点Ｃが特定できたとす
る。書面台２はそのまま基準面のＸＹ座標系とみなすこ
とができるので、まず点Ａと点Ｂを通る直線を求めるこ
とができる。次に画像入力装置１の中心点である点Ｅ
は、直線ＣＥが直線ＡＢと直角に交差することから特定
可能である。また点Ｅが求められると、点Ｅを通るＹ軸
に平行な直線ＤＥも求まるので、点Ｄが特定できる。

【００２０】上記の計算から線分ＣＥと線分ＤＥの長さ
が求まり、角ＣＤＥが９０度であることから、画像入力
装置１のＹ軸に対する回転角度θが求められる。以上の
計算により、画像入力装置１の座標と回転角度が認識で
きる。

【００２１】図４は本発明の第２の実施の形態による画
像入力合成装置の構成を示す概略図である。図４におい
て、本発明の画像入力合成装置は、第１の実施の形態と
同様に、画像入力装置２９と書面台３０と処理部２４と
で構成される。装置の使用方法は第１の実施の形態と同
じであるが、画像入力装置２９と書面台３０と処理部２
４における構成は異なっている。

【００２２】第２の実施の形態による画像入力合成装置
は、画像入力を行う撮像部４と座標取得部３１とで構成
される。座標取得部３１は発光部（例えば、フォトダイ
オードを設置）２５を有し、この発光部２５は正確に回
転することが可能である。また、書面台３０は画像入力
装置２９から発光された光を受光する手段として、書面
台３０のＸ方向の１辺に受光部２３を有している。この
受光部２３は連続した受光素子（例えば、フォトトラン
ジスタ）１４で構成されている。

【００２３】図５は本発明の第２の実施の形態による画
像入力合成装置の回路ブロック図である。画像入力装置
２９は、撮像部４と座標取得部３１とで構成され、座標
取得部３１は、発光部２５とこの発光部２５を発光させ
る発光ドライブ回路２６と、この発光部２５を回転させ
る発光部回転駆動部（例えば、モータで構成）２７を有
している。

【００２４】処理部２４は、画像入力装置２９の撮像部
４からの画像を入力し、これに合成処理を行う画像処理
部２１と、上記発光素子ドライブ回路２６を制御する発
光制御部２０と、上記発光部回転駆動部２７を制御する
回転制御部２８と、書面台３０に設置された受光部２３
からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ
１８と、Ａ／Ｄコンバータ１８によってデジタル化され
たデータから画像入力装置２９の座標と回転角度を計算
する座標・角度計算部１９とで構成される。

【００２５】また、書面台３０は、受光部２３と、受光
部２３の構成要素である受光素子１４と、受光素子１４
を駆動させる受光素子ドライブ回路１６と、受光信号を
増幅するアンプ１５と、アンプ１５によって増幅された
信号を切り替えて処理部２４のＡ／Ｄコンバータ１８へ
伝達するマルチプレクサ１７とで構成される。

【００２６】このように、画像入力装置２９から発せら
れた光信号は書面台３０に設置された受光部２３の中の
受光素子１４が感知し、これを処理部２４で検出、計算
する構成になっている。画像入力装置２９の発光部２５
からの光信号によって、隣り合う複数の受光素子１４が
反応するが、Ａ／Ｄコンバータ１８による信号変換によ
って、このうち最も出力が高い受光素子、即ち発光部２
５からの光信号の方向に最も一致した受光素子１４を検
出することが可能である。

【００２７】画像入力装置２９内の発光部２５は最初画
像入力した段階で一旦発光を行い、この時受光部２３を
構成する受光素子１４の中で最大の出力を示した受光素
子１４の位置を記録しておく。次に発光部２５を１回転
させる。書面台３０の受光部２３を構成する受光素子１
４は回転に伴い、順次反応するが、この回転中に最も出
力の大きかった受光素子１４の位置を検出する。

【００２８】この検出された受光素子１４の位置は、画
像入力装置２９の発光部２５から最短距離に位置するも
のであり、この受光素子１４と画像入力装置２９の発光
部２５とを結ぶ直線は、書面台３０のＹ軸方向に平行で
ある。これによって書面台３０のＸ方向の２点が特定さ
れる。また回転角度は一定の角速度で発光部２５が回転
するため、回転開始から最大出力を示す受光素子を検出
するまでの時間を計測することによって、容易に求める
ことができる。

【００２９】図６は上記のように構成された画像入力合
成装置における座標と角度の計算方法を示した図であ
る。上記検出された受光素子１４Ａ、１４Ｂにより点Ａ
と点Ｂが特定されると、線分ＡＢの長さが分かる。回転
角θは計算により求められており、角ＡＢＣは９０度で
あるから、２角と１辺が特定されるので、三角形ＡＢＣ
の各辺の長さも特定できる。このようにして、回転角度
と画像入力装置２９の座標が求められる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
画像入力手段に発光手段を設けると共に、被写体が載置
される基準面上の基準軸に沿って複数の受光素子が配列
された受光手段を設け、上記受光素子からの信号に、基
づいて画像入力手段の位置と回転角とを計算するように
構成したことにより、上記位置と回転角を精度高く検出
することができる。

【００３１】また基準軸としてＸ、Ｙ軸を設定し、これ
に応じて発光手段及び受光手段をそれぞれ複数個設ける
ことにより、さらに精度の良い検出を行うことができ
る。

【００３２】また、撮像時における受光素子からの信号
と、その後発光手段を回転させた時の各受光素子からの
最大の信号及びそれを受光するまでの時間とに基づいて
上記の計算を行うことにより、簡単な構成で精度の高い
上記検出を行うことができる。

【００３３】さらに画像入力手段が複数の位置で撮像し
て得られる複数の画像を上記計算結果に基づいてつなぎ
合わせることにより、高い精度で検出された位置と回転
角を用いて各画像を正確につなぎ合わせることができる
ので、歪みのない合成画像を得ることができる。特に、
文書等を撮像する場合は、元の文書から正確に必要な部
分のみを使用者に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施の形態における回路ブロッ
ク図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における座標と角度
の計算方法を示す構成図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態における回路ブロッ
ク図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態における座標と角度
の計算方法を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 画像入力装置 ２ 書面台 ３ 書面 ６ Ｘ方向発光部 ７ Ｙ方向左発光部 ８ Ｙ方向右発光部 ９ Ｘ方向上受光部 １０ Ｘ方向下受光部 １１ Ｙ方向左受光部 １２ Ｙ方向右受光部 １３ 処理部 １４ 受光素子 １９ 座標・角度・計算部 ２１ 画像処理部 ２３ 受光部 ２４ 処理部 ２５ 発光部 ２７ 発光部回転駆動部 ２８ 回転制御部 ２９ 画像入力装置 ３０ 書面台

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体が載置される基準面を持つ基準台
   と、 上記被写体を撮像する画像入力手段と、 上記画像入力手段に設けられた発光手段と、 複数の受光素子が上記基準面上の基準軸に沿って配列さ
   れた受光手段と、 上記受光手段における上記複数の受光素子のうち上記発
   光手段からの光信号を受光した受光素子からの信号に基
   づいて上記画像入力手段の座標と回転角を計算する計算
   手段と、 上記画像入力手段から得られる画像を処理する画像処理
   手段とを備えた画像入力合成装置。
2. 【請求項２】 上記基準軸は、Ｘ、Ｙ軸上に複数個設定
   され、これに応じて上記発光手段及び受光手段がそれぞ
   れ複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載
   の画像入力合成装置。
3. 【請求項３】 上記発光手段を回転させる回転駆動手段
   を設け、上記計算手段は、上記画像入力手段による撮像
   時に上記発光手段からの光信号を受光した受光素子から
   の信号と、その後発光手段が回転した時に各受光素子か
   ら得られる信号のうち最大の信号と、上記回転開始から
   上記最大の信号の受光までの時間とに基づいて計算を行
   うことを特徴とする請求項１記載の画像入力合成装置。
4. 【請求項４】 上記画像処理手段は、上記画像入力手段
   が移動しながら複数の位置で撮像して得られる複数の画
   像を上記計算手段の計算結果に基づいて接続合成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像入力合成装置。