JP4555717B2 - 直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、比較的軽量且つ小型な各種撮影対象物についてその外観表面の全体を簡単且つスピーディに同一撮影条件下で撮影して物品の全表面を撮影する装置を提案するものである。

各種物品の外観を撮影して画像データとして利用することは広く行われているところである。特にある特定の物品についてその外観上の特徴をより良く把握してデータ化するためには、複数の方向から対象物品の撮影を行うことが常識的になされている。
また、３次元画像を撮影する技術については以下のような文献がある。
特開２００３−７８７２５号公報

特に各種の標本となる物品についてはその外観上の特徴を完全に示した画像データを準備することが望ましいが、従来は特徴的な一方向から撮影された画像データと補助的に２、３の別方向からの撮影データを付加する程度のことしかなされていなかった。

このようにして得られた複数の撮影データは各撮影条件（照明条件や撮影距離、ピントの合わせ方など）を同一化することが困難で、これらを総合しても厳密な意味で撮影対象物品の外観データを詳細且つ精密なものとして得ることはできない。

また、従来技術により複数方向からの撮影データが準備されているにしても、撮影対象物品の外観全表面について得られることは皆無であり、各種標本類の外観全表面について正確な画像データを得ることはできていないのが現状である。

さらに貴重な標本類などを撮影対象物とする場合にはできるだけ人間の手を触れず、標本自体に負担をかけない撮影手法で迅速に作業する必要があるが、このような点に十分な配慮をした方法は既存技術では提案されていない。
上記文献は３次元的に画像を撮影する技術について開示してはいるが、撮影対象の全表面を正確に画像データ化しようというような発想を示したものではない。

（１） 撮影対象物を、上底面にピンを備えた円錐台形状物からなる保持手段の前記ピンによって保持したままで該撮影対象物を所定の直線軸を中心として回転させる回転手段と前記所定の直線軸と直交する別の直線軸を中心として回転させる別の回転手段とを有しており、両直線軸の交点において前記保持手段により撮影対象物を保持した状態で両回転手段を同時に回転させることで、両直線軸の延長線上以外の任意の箇所に固定した撮影ポイントからの撮影手段による連続的撮影によって撮影対象物の全表面を撮影することを特徴とする直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。

（２） 両直線軸の交点において保持された撮影対象物に対して均一光度による照明を撮影中に維持することのできる照明手段をも備えていることを特徴とする請求項１に記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。

（３） 両回転手段による両直線軸の回転速度を等速度または相対的に異速度とする回転速度調整手段をも備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。

（４） 両回転手段による両直線軸の回転方向を任意に切り替える回転方向変更手段をも備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか1つに記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。

（５）前記保持手段は、該保持手段が影となって前記撮影対象物の全表面撮影の障害とならないような大きさの円錐台形状物からなることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか1つに記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。

（６）撮影対象物について得られた連続的な撮影データを撮影対象物全表面のソフトウェアにより静止画像としての六面図に変換する画像変換手段をも備えていることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか1つに記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。

（７）前記撮影手段を用いて固定した撮影ポイントから同一の撮影条件を維持したままで撮影対象物の全表面の撮影データを得ることで、撮影対象物の全表面の画像情報を客観的精度の高いものとしてアーカイブ化できるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか1つに記載の直交する2本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。

撮影対象物を保持手段によって保持したままで該撮影対象物を所定の直線軸を中心として回転させる回転手段と前記所定の直線軸と直交する別の直線軸を中心として回転させる別の回転手段とを有しており、両直線軸の交点において前記保持手段により撮影対象物を保持した状態で両回転手段を同時に回転させることで、両直線軸の延長線上以外の任意の箇所に固定した撮影ポイントからの撮影手段による連続的撮影によって撮影対象物の全表面を撮影することで、撮影機器を任意の箇所に固定して撮影対象物との撮影条件を一定のものとしながら撮影対象物の全表面データを適切に入手することが可能となる。

両直線軸の交点において保持された撮影対象物に対して均一光度による照明を撮影中に維持することのできる照明手段をも備えていることで、撮影対象物に対する照明条件を容易に同一のものとして維持することが可能となる。

両回転手段による両直線軸の回転速度を等速度または相対的に異速度とする回転速度調整手段をも備えていることで、必要とする撮影対象物の全表面データを適宜な回転速度調整によって最少の手間で入手したり、詳細なデータを得るために適宜な回転調整を行いながら撮影作業を行うことが可能となる。

両回転手段による両直線軸の回転方向を任意に切り替える回転方向変更手段をも備えたことで、全表面データ入手のために行う回転操作の無駄を省くと共に回転動作に必要なスペースを最小化することも可能となる。

撮影対象物の保持手段として該撮影対象物の全表面撮影の障害とならないように必要最小限の大きさのものとしていることで、本発明による撮影作業において保持手段の影となってしまい表面の画像データを適切に得られなくなることが無いようにし、あるいは最小限に制限することが可能となる。

撮影対象物について得られた連続的な撮影データを撮影対象物全表面のソフトウェアにより静止画像としての六面図に変換する画像変換手段をも備えていることにより、必ずしも正面から得ることができなかった撮影対象物の画像データであってもソフトウェア的処理によって全表面について正対した状態の画像データと同等のものを得ることができるようになる。

高精度の撮影手段を用いて固定した撮影ポイントから同一の撮影条件を維持したままで撮影対象物の全表面の撮影データを得ることで、撮影対象物の全表面の画像情報を客観的精度の高いものとしてアーカイブ化できるようにしたことで、例えば昆虫標本などのように比較的小さな物であるがその全表面について詳細な特徴を保存した画像データを得ることが望ましいものに関して、従来にない詳細な全表面画像データを入手することができるようになり、新しい画像データアーカイブを構築することが可能となる。

以上説明してきた本発明の具体的な実施形態を、添付図面等を利用しながら説明すると以下のごとくである。
すなわち、図１は本発明の全表面撮影装置１に関する全体構造の１例を示したものである。その全表面を撮影されるべき撮影対象物２は保持手段３によってその表面撮影を阻害されることができるだけ少なくなるように配慮すべきなので、保持手段３としては図示のようなピン３ａを利用した１点での保持状態を実現することが好ましい。

したがって、本発明装置１による撮影に相応しい対象物はピン３ａによる安定した保持が可能な比較的小さくて軽量な物とすべきである。すなわち、昆虫類や各種小生物類の標本等に関してその全表面を連続的に撮影して画像データ化するのに相応しいものと理解される。

もちろん、十分な強度を持った保持手段３を準備することで相当に大きくて重い撮影対象物２であっても本発明装置１によりその全表面を撮影することができる。また表面撮影の障害とはなるが、下記する２軸方向における回転操作を加えても確かな保持状態が維持できるように配慮したものであれば、例えば挟み込み保持したり、透明カプセル内の保持するといった手法を保持手段３として採用することも可能である。

本発明装置１においては、保持手段３に保持された撮影対象物２を該保持手段３としてのピン３ａの延長線である直線軸４を中心として回転動作（垂直方向）させるモータ５と、該直線軸４と直交する別の直線軸６を中心として回転動作（水平方向）させるモータ７を有しており、撮影対象物２は両直線軸４、６の交点において保持されるように位置関係を調整している（調整後の状態については図４を参照のこと。）。

撮影対象物２は二つのモータ５、７により同時に２方向（垂直および水平方向）の回転動作を受けることになり、所定の位置に固定されたカメラやビデオといった撮影手段８によりその全表面を撮影することが可能となる。ここで撮影手段８を固定的に配置する所定位置とは、保持手段３の真後ろ側と別の直線軸６の延長線上を除いたあらゆる場所が選択可能である。

すなわち、保持手段３の真後ろ側からは保持手段３そのものが撮影の邪魔になってしまい、別の直線軸６の延長線上（例えば、真上から、真下からは装置１自体が邪魔になるので当然うまく撮影できない）からでは直線軸４に貫かれている面を撮影することができないので、これらの箇所からの撮影は除かれるべきである。

本発明によれば、上記以外の場所からはどこからでも撮影手段８を固定したままで自由に撮影対象物２の全表面撮影を実行することができる。この場合、カメラやビデオといった撮影手段８と保持手段３によって保持された撮影対象物２との間の距離はモータ５、７によって２方向の回転操作を加えられていながらも一定なものとなっている。
したがって、撮影手段８と撮影対象物２との間でピントや照明条件などの撮影条件を一度設定すればそのままの条件を維持しながら撮影対象物２の全表面についての撮影作業を完結することができる。

図示の場合には保持手段３であるピン３ａを取付けた面については斜め方向からの撮影データしか入手できないが、該面に関しての複数の撮影画像データを入手することは可能であり、これらを画像編集ソフトなどで処理することでこの面についても正確な画像データを構築することが可能である。

上記したように本発明の装置１では撮影手段８を撮影対象物２に対して相当に自由に配置して撮影作業を実施できるが、それゆえに撮影対象物２に対して必ずしも正対した状態ではない画像データしか入手できない場合が生じてしまう。しかし、同一撮影条件を維持した一連の撮影作業を連続的に行うことで撮影対象物２に関する多様な方向からの画像データを得ることができるので、これらを各種の画像処理ソフトを利用して加工することで任意の面に対して正対した状態の画像データを合成することができる。

すなわち、必要な画像データさえ入手できれば撮影対象物２の全表面に関する正面図、背面図、平面図、底面図、左右側面図といった６面図の正確なデータを入手することができるのである。昆虫やその他の小動物などについての図鑑類においては、せいぜい２方向程度からの画像を示すのみであるのが通常で、標本類の全表面について同一の撮影条件による６面図を提供できるような提案は従来にはなされていなかったが、本発明によれば標本類などの画像データとして価値の高いものがその全表面について得られることになり、各種の研究・開発などにおいて貴重な画像データを提供できることになるのである。

図２は、本発明装置１と撮影手段８との配置関係の１例について、上方から眺めた状態を説明しているものである。このように撮影対象物２は２本の直線軸４、６の交点に位置せられその場で２方向（垂直および水平）の回転操作を受けることになるが、ここからも明らかなように撮影対象物２は撮影手段９との関係において相対的な距離を固定したままで２方向の回転操作を受け得ることがわかる。

照明手段は撮影条件を均一なものとして固定しておくために重要なもので、本発明装置１に一体的なものとして備付けるものとして良いが、装置１外の所定位置にあっても構わないものである。何れにしても撮影対象物２が回転操作されても照明条件を変化させず均一なまま維持できるように配慮しておく必要がある。

また、垂直および水平の２方向による回転操作はモータ５および７に対する個々のスイッチ操作によって行えばよいが、例えば、垂直方向に一回転する間に水平方向にもちょうど一回転するといったように適切に同期させて1つのスイッチで操作するものとしても構わない。

さらにモータ５、７の回転速度をそれぞれに変更操作可能なものとして撮影精度などの所望の撮影条件を満足するように適宜に調整可能なものとすることも可能であり、逆回転させるように設定することもできるものである。このような任意の操作を許容することで撮影対象物２に対する精密撮影を肌理細やかな設定をしながら実施することが可能となるのである。

保持手段３は本発明装置１から任意に取外し得るものとしておくことが好ましい。つまり、ピン３ａなどに精密に昆虫標本などの撮影対象物２を取付けることは、本発明装置１とは別なところで慎重に行い、撮影装置１への設置にはそれほどの神経を使わなくても良いようにすることができるのである。貴重な昆虫標本のように予めピン３ａなどの刺された状態の撮影対象物２であればそのピン３ａごと取外して設置することで、新たなキズ等をつける恐れがないことは勿論、まったく標本には触れずに本発明装置１による精密な撮影作業を実行することが可能となるのである。

保持手段３により固定的に保持した撮影対象物２の全表面に関する画像データを垂直および水平の回転操作を同時的に付与することで実際に取得できることを確認するために図１および図２に示した本発明装置１の保持手段３（ピン３ａ）に撮影対象物２として立方体形状のサイコロ２ａを取付けて連続的な撮影を行った。その撮影状況の説明図が図３である。

ピン３ａを「２」の面に取付け、このピン３ａの延長線が垂直方向の回転の中心となる直線軸４となる。また水平方向の回転の中心となる別の直線軸６は「６」および「１」の面の中心を貫くことになるものである。

撮影手段８としてデジタルビデオカメラ８ａを用いて一定の照明条件の下で両直線軸の交点付近にピントを合わせて連続的な撮影を行った。撮影データは画像として即座にモニター９に映し出されるようにされている。デジタルビデオカメラ８ａはサイコロ２ａの「４」と「５」の面の中間を写すように配置し、その時の撮影画像が（ａ）に示されている。

この状態から水平方向の回転を実施すると、デジタルビデオカメラ８ａは必ずある瞬間に「４」「５」「３」の各面を正面に正対して捉えることができる。「２」の面については保持手段３やモータ５の影になってしまい正面に正対して捉えることはできないが、斜め後方からの画像を異なる角度から複数枚入手することは可能であり、これらを合成加工することで擬似的に「２」の面を正対して捉えた画像データとして扱うことは何ら不都合ない。この際にはピン３ａを画像上から消去するような加工も行っておくことが好ましい。

残りの「６」および「１」の面について正面から正対した画像を取得するためには、垂直方向の回転を９０°実施した上でさらに上記した水平方向の回転操作を加えればよいことは図示から容易に理解されるところである。

また、水平方向の回転に関しては、サイコロ２ａの「２」の面は上記のように物理的に正面から正対した画像を得ることができないので完全に一回転する操作は不要である。適宜な垂直方向の回転操作と組合わせることで左右どちらかの１３５°の回転で足りることを実験的にも確認している。

何れにしてもサイコロ２ａの各６面について正面から正対した画像を取得するためには、適宜な組合せで垂直および水平方向の回転操作を実行すればそれぞれに１回転させる必要はない。しかし、より精密な画像データを抜けなく入手するためには若干の重複が生じても１回転ずつ垂直および水平方向の回転操作を行うことが望ましい。

また、撮影手段８を、撮影操作を許容する範囲内でどこに設置したにしても、水平および垂直方向の回転操作を適宜に行って準備することで、図３（ａ）の画像を取得できる状態にすることが可能であるので、本発明によれば撮影対象物２のあらゆる面に対して必ず正面に正対した画像データを入手できることになる（保持手段３を取付けたことで物理的に正対できない面を除いて）。

以上説明してきたような本発明によるときは、適切な撮影を行うために保持手段によって固定的に保持可能な撮影対象物であればどのようなものであっても、同一の撮影条件下において一連の撮影作業を行ってその全表面に関してそれぞれに正対状態としての画像データを入手することが可能である。

しかも、撮影対象物が希少価値な高い昆虫類や小生物などの標本等であっても一度セッティングすれば以降は何ら手を触れることなく均一な撮影条件によって全表面画像データを取得することが可能であって、貴重な標本類などを傷める危険性を最小限とすることができる。

さらに各種標本とされた昆虫類等の画像データとしても、従来の各種図鑑等においてはせいぜい２方向程度から眺めた状態のデータしか得られなかったのに対して、本発明を利用すればその全表面について詳細且つ精密な画像データを管理して利用することが可能な新規な画像データアーカイブを実現することが可能になる。
したがって、本発明は新規且つ有用な画像データを効率的に取得するものとして市場に普及する可能性を秘めたものであり、産業上に利用可能性において非常に優れた発明であると理解される。

本発明の全表面撮影装置１に関する全体構造の１例を示した斜視図である。 本発明の装置１と撮影手段９との配置関係の１例についての上方から眺めた状態を説明した図面である。 サイコロを撮影対象物とした場合の撮影状況の１例を説明する模式図である。 図１の全表面撮影装置１において位置関係を調整した後の状態を示した斜視図で ある。

符号の説明

１ 本発明の全表面撮影装置
２ 撮影対象物
２ａ サイコロ
３ 保持手段
３ａ ピン
４ 直線軸
５ モータ
６ 別の直線軸
７ 別のモータ
８ 撮影手段
８ａ デジタルビデオカメラ
９ モニター

Claims (7)

1. 撮影対象物を、上底面にピンを備えた円錐台形状物からなる保持手段の前記ピンによって保持したままで該撮影対象物を所定の直線軸を中心として回転させる回転手段と前記所定の直線軸と直交する別の直線軸を中心として回転させる別の回転手段とを有しており、両直線軸の交点において前記保持手段により撮影対象物を保持した状態で両回転手段を同時に回転させることで、両直線軸の延長線上以外の任意の箇所に固定した撮影ポイントからの撮影手段による連続的撮影によって撮影対象物の全表面を撮影することを特徴とする直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。
2. 両直線軸の交点において保持された撮影対象物に対して均一光度による照明を撮影中に維持することのできる照明手段をも備えていることを特徴とする請求項１に記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。
3. 両回転手段による両直線軸の回転速度を等速度または相対的に異速度とする回転速度調整手段をも備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。
4. 両回転手段による両直線軸の回転方向を任意に切り替える回転方向変更手段をも備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか1つに記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。
5. 前記保持手段は、該保持手段が影となって前記撮影対象物の全表面撮影の障害とならないような大きさの円錐台形状物からなることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか1つに記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。
6. 撮影対象物について得られた連続的な撮影データを撮影対象物全表面のソフトウェアにより静止画像としての六面図に変換する画像変換手段をも備えていることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか1つに記載の直交する２本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。
7. 前記撮影手段を用いて固定した撮影ポイントから同一の撮影条件を維持したままで撮影対象物の全表面の撮影データを得ることで、撮影対象物の全表面の画像情報を客観的精度の高いものとしてアーカイブ化できるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか1つに記載の直交する2本の直線軸の交点において保持可能な各種撮影対象物の全表面撮影装置。

Images