JP5228889B2 - 読取装置 - Google Patents
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Description
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記導光部材が自重により回転する機構を備えている。
請求項4に係る発明によれば、結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸に対する、照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸の移動量として、一定量を確保することができる。
請求項6に係る発明によれば、反射光に基づいた被読取画像を表す信号を生成することができる。
図1は、本実施形態に係るシステムの構成の一例を示す図である。図において、電子ペン60は、紙等の媒体50に対して文字や図形を筆記する機能を備えるとともに、媒体50に形成されたコードパターン画像(被読取画像)を読み取る機能を備えた読取装置の一例である。情報処理装置10は、例えばパーソナルコンピュータであり、電子ペン60から出力される信号に応じて筆記内容を表す筆記情報を生成する筆記情報生成装置の一例である。
以下では、この画像のことを「文書画像」というが、これには、テキストを含む文書を表す画像に限らず、例えば、絵、写真、図形等の画像や、その他の画像が含まれる。画像形成装置は、コードパターン画像を形成するときはK(黒)のトナーを用いて画像形成を行う一方、文書画像を形成するときはC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)のトナーを用いて画像形成を行う。媒体50には、文書画像とコードパターン画像とが重畳されて形成される。このようにコードパターン画像と文書画像とで分光反射特性の異なる材料を用いて形成することで、電子ペン60は選択的にコードパターン画像のみを読み取るように設定することができる。
なお、本実施形態における「媒体」は、いわゆる紙に限定されるものではなく、例えばOHPシートなどのプラスチックシートや、その他の材質のシート等であってもよい。また、表示内容を電気的に書き換え可能ないわゆる電子ペーパーであってもよい。要は、媒体50は、画像形成装置等によって少なくともコードパターン画像が形成されたものであればよい。
スイッチ75は、各種設定を切り替える切替手段である。これら各部は、制御部61に接続されている。
まず、制御部61の照明制御部614は、照射部80をパルス点灯させるための照明制御信号(図5(A))を照射部80に対して送信し、照射部80をパルス点灯させる。
次に、ペンチップ69と光学系ユニット70の構成の一例について、図面を参照しつつ説明する。図7は、電子ペン60の特徴部分を模式的に示す断面図、図8(a)は図7中の要部を拡大して示す拡大図、図8(b)は図8(a)を左側面から見た側面図である。
ペンチップ69は、電子ペン60の筐体となるペン本体60A内に設けられ、用紙面への筆記を行うためのものである。電子ペン60の先端部のペンチップ69の近傍には可視光を遮断し近赤外光を透過する窓部60Bが設けられており、その後方に光学系ユニット70が設けられる。この光学系ユニット70は、照射部80、結像部63および撮像部64とを有する。ここで、便宜上、照射部80から照射される光の光軸を照射軸a、結像部63の結像光学系の中心軸を受光軸bと呼ぶ。ここでいう受光軸bの方向とは、要するに受光面の向きであり、典型的には、受光面と中心と、結像部63によって結像されて撮像部64によって撮像される媒体50上の領域(以下、撮像範囲と呼ぶ)の中心とを結ぶ方向である。したがって、受光軸bの方向は、電子ペン60の筐体の長手方向とほぼ平行となっている。
撮像部64は、電子部品が実装された基板64Aと、この基板64A上に実装された撮像素子64Bとを備える。撮像素子64Bは、結像部63により結像された被読取面の反射光に基づいてコードパターン画像を撮像し、撮像したコードパターン画像を表す信号を出力する。ここでは、撮像素子64Bは、近赤外領域に感度があるCMOSイメージセンサであって、全画素において同一のタイミングで撮像した画像信号を生成できるグローバルシャッタ方式のCMOSイメージセンサが用いられる。撮像素子64Bは、70fps〜100fps(frame per second)程度の画像取込周期(フレームレート)に従って画像を撮像する。ここで、照射部80は、消費電力を抑制するために、撮像素子64Bへの画像取込周期に同期してパルス点灯するように構成されている。なお、ここでは、撮像素子としてCMOSイメージセンサを用いるが、撮像素子はCMOSイメージセンサに限定されるものではなく、CCDイメージセンサ等の他の撮像素子を使用してもよい。
次に、この実施形態による電子ペン60の動作について説明する。ユーザが、電子ペン60による筆記を開始すると、ペンチップ69に接続された圧力センサ62が筆記動作を検出する。これにより、制御部61は、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。まず、照明制御部614は、照射部80をパルス点灯されるための照明制御信号を照射部80に対して送信し、照射部80をパルス点灯させる。また、電子ペン60の撮像制御部615は、照射部80に送信するパルス点灯に同期した画像取込信号を、撮像部64に供給する。撮像部64は、撮像制御部615から供給される画像取込信号に応じて、結像部63で結像される反射光に基づいてコードパターン画像を撮像し、撮像したコードパターン画像を表す出力画像信号をコード検出部612へ出力する。
次に、この実施形態の具体的な動作の一例について図面を参照しつつ説明する。ユーザが、媒体50上を電子ペン60で指示し、ペン先69aを媒体50に押し付けることにより、ペンチップ69に接続された圧力センサ62が筆記動作を検出し、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。
本実施形態による電子ペン60では、結像部63に対する照射部80の取付構造から、電子ペン60のペン先が地面に対して真下の垂直方向(重力方向)に向いている場合を除き、電子ペン60をユーザが保持している角度に応じ、照射部80の光源80Cが、自重により受光軸bを回転中心として下側に移動する。ここで、一般的に媒体50に対してペン等で筆記を行う場合、すなわち、媒体50が机などの平面上に設置される場合には、媒体50は地面に対し平行な面で保持されている。この媒体50上に電子ペン60でユーザが筆記動作を行う状態において、結像部63に照射部80から媒体50に照射された光の正反射光が入ってしまう条件は、結像部63の光軸bと照射部80の照射軸aが媒体50の面の法線に対しほぼ対称な方向にある場合に限られる。したがって、ユーザが媒体50の面の法線方向(地面と垂直な方向)から傾いた状態で電子ペン60を保持した場合、照射部80はその自重により下方、すなわち、媒体50の面の法線方向に対し、結像部63の光軸よりさらに倒れた角度方向から光を照射することになる。すなわち、照射部80および結像部63の位置関係が、結像部63で結像される反射光に光源80Cからの正反射光成分が入らなくなる状態となるため、撮像部64における画像の読取精度を高めることができる。
図9に示すように、紙などの媒体の表面において、ある角度からの入射光に対しては、指向性が高い正反射光と、指向性が低い拡散反射光が発生し、正反射成分の反射光は、入射光の入射角度と等しい反射角度で反射した反射光となる。そして、入射光の照射軸a上に光源、正反射成分の軸線上に結像部83が配置された場合、即ち図10(a)に示すように、媒体50に対する法線hと、光源80Cの照射軸aと結像部83の受光軸bとが交わる点において、各軸のなす角度を二分にした中心軸cとがほぼ一致した場合には、結像部83では正反射成分(媒体表面の光沢成分)が結像されることになり、媒体上の画像(拡散反射成分)を正確に読み取ることができなくなる。
次に、実施形態による照射部80の他の具体例について、図12および図13に基づいて説明する。図12は、電子ペン60の特徴部分を模式的に示す断面図、図13(a)は図12中の要部を拡大して示す拡大図、図13(b)は図13(a)を左側面から見た側面図である。なお、この具体例では、前述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
この具体例による光学系ユニット70は、撮像部64、結像部63および照射部81とを有する。
ここで、照射部81は、基板64Aに実装された光源81Aと、この光源81Aからの光を導光して媒体に向けて照射軸aに沿って照射させるための導光部材81Bと、光源81Aからの光が周辺に漏れないようにするための遮光カバー(図示せず)とを有する。導光部材81Bは「L」字状に形成され、図13(a)に示すような光路を形成し、先端が光照射部81B1となる。
そして、導光部材81Bの起端側は、断面三角形状の固定部81Cに固定され、この固定部81Cは基板64Aに固定されるフランジ81Dに軸部81Eによって回転可能に支持される。この軸81Eは、受光軸bの延長線上に配置される。この固定部81C、フランジ81Dおよび軸部81Eは、光軸移動手段の一例である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその例を示す。なお、以下の各態様を組み合わせてもよい。
(1)上述した実施形態では、照射軸aを受光軸bを回転中心として回転移動させる構成としたが、本発明はこれに限らず、照射軸aと受光軸bとが交わる点において、各軸のなす角度を変更する構成であればよい。
なお、実施形態の動作例では媒体50上に文字などを筆記する場合の動作例について説明したが、これに限らず、例えば、媒体50上に設けられたソフトボタンを選択するなどの、表示面上の位置を単に指定する場合にも、本実施形態の電子ペン60は有効である。
また、画像形成装置は、電子写真方式に限らず、インクジェット方式等のその他の如何なる方式を用いてもよい。
Claims (6)
- 読取対象となる被読取画像が形成された媒体に光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって光が照射された前記媒体からの反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸に対して、前記照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸を前記照射手段の自重によって移動させる光軸移動手段と、を具備する
ことを特徴とする読取装置。 - 請求項1記載の読取装置において、
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記照射手段が自重により回転する機構を備えている
ことを特徴とする読取装置。 - 請求項1記載の読取装置において、
前記照射手段は、光源と、前記光源から発せられた光を前記媒体の方向に導く導光部材と、を備え、
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記導光部材が自重により回転する機構を備えている
ことを特徴とする読取装置。 - 請求項2または3記載の読取装置において、
前記回転の角度は、180度以上である
ことを特徴とする読取装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1に記載の読取装置において、
前記照射手段には錘が設けられる
ことを特徴とする読取装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1に記載の読取装置において、
前記結像手段によって結像された反射光に応じた、前記被読取画像を表す信号を生成する生成手段を備える
ことを特徴とする読取装置。
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