JPH08242403A

JPH08242403A - 画像入力装置

Info

Publication number: JPH08242403A
Application number: JP7104774A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Haga; 俊一芳賀
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-01-06
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】画像入力装置において、撮像倍率の変更に伴
う光軸ずれを自動的に補正し、安定かつ高品質の撮像画
像を得る。【構成】撮像素子（９）を備え被写体原稿の画像をズ
ームレンズ（３）により撮像する撮像手段（４）と、ズ
ームレンズ（３）の所定のズーム倍率にわたって、ズー
ムレンズ（３）のズーム位置と光軸ずれの量とを関連づ
けるデータを記憶する記憶手段（２８）と、撮像素子
（９）への入射光の光軸にほぼ垂直な面内で撮像素子
（９）を移動する撮像素子移動手段（８）と、光軸ずれ
の量とズーム位置とを関連づけるデータに基づきズーム
レンズ（３）のズーム位置の変化に対応して撮像素子移
動手段（８）による撮像素子（９）の移動量を制御する
ことによりズームレンズ（３）の光軸ずれを補正する制
御手段（２８）とを備える。画素ずらし機能を併用し
て、撮像画素を高解像度化することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像入力装置に関し、
特に、撮像レンズとしてズームレンズ、多焦点レンズな
どの変倍レンズを使用した画像入力装置において、撮像
レンズの倍率を変更する際に生じる光軸ずれを自動的に
補正するとともに出力画像の高解像度化を図り、もって
安定かつ高品質の画像入力を可能にする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、印刷原稿その他の原稿像をモ
ニタテレビジョン（以下、単にモニタと称する）の画面
に画像として映し出すために、原稿像を撮像して対応す
るビデオ信号を得る画像入力装置が使用される。画像入
力装置は一般に、このような原稿などの被写体を置く原
稿台と、その原稿台の上方に取り付けられたビデオカメ
ラなどの撮像装置を備える。また、必要に応じて、原稿
の撮像面を照明する照明装置なども設けられる。

【０００３】さらに、このような画像入力装置におい
て、撮像倍率を調整しあるいはモニタ画面上にたとえば
原稿の特定部分を表示させるために、撮像レンズとして
ズームレンズまたは多焦点レンズのような変倍レンズを
使用することもできる。この場合は、オペレータは、モ
ニタ上に映し出された原稿画像を見ながら撮像レンズを
操作して、画像の大きさ、撮像範囲などを調整し、また
原稿の必要な部分を所望の大きさで映し出すことができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の画像入力装置では、撮像レンズを操作して倍
率を変える際に光軸ずれが生じ、そのため、モニタ画面
上に映し出される原稿の出力画像の位置がずれるという
問題があった。

【０００５】図１１は、撮像レンズとしてズームレンズ
を使用し、そのようなズームレンズによって生じる光軸
ずれを図式的に示したものである。この図では、原稿像
と、撮像装置のズームレンズと撮像素子を介してモニタ
画面上に表示させた出力画像との対応関係を模式的に示
している。

【０００６】原稿面１０１から出た光は、ズームレンズ
１０２を通って、撮像素子の撮像面１０３上に結像す
る。撮像面１０３に結像した原稿面１０１の像はビデオ
信号に変換され、そのビデオ信号がモニタに送られモニ
タ画面上に出力画像１０４を表示する。原稿面１０１、
撮像面１０３および出力画像１０４の位置はそれぞれ、
Ｘ軸とＹ軸を含む平面で規定されている。

【０００７】今、ズーム倍率をｎ倍からｎ′倍に変え
て、出力画像１０４のＸ軸方向とＹ軸方向の大きさを
ｎ′／ｎ倍に拡大し、出力画像１０４′を得る場合を想
定する。また、ズーム倍率がｎ倍のときは、ズームレン
ズに光軸ずれがなく、ズームレンズを移動してズーム倍
率をｎ′倍にすると光軸ずれが生じると想定する。

【０００８】ズーム倍率がｎ倍でズームレンズ１０２に
光軸ずれがないとき、原稿面１０１の点Ｏから出た光
は、ズームレンズ１０２を通って撮像面１０３の点Ｏ′
に入射し、出力画像１０４の点Ｏ″の位置に表示され
る。

【０００９】ズーム倍率をｎ′倍に変更すると、ズーム
レンズ１０２に光軸ずれが生じ、その光軸ずれのため
に、原稿面１０１の点Ｏの光は、撮像面１０３上で、Ｘ
軸の負の方向に距離δだけずれた点Ｐに入射する。した
がって、このとき撮像面１０３上に結像した原稿面１０
１の画像全体は、Ｘ軸の負の方向に距離δだけずれるこ
とになる。

【００１０】この撮像面１０３上の距離δの画像ずれ
は、出力画像１０４′では距離δ′の画面ずれに拡大さ
れる。そのため、ズーム倍率ｎ′に拡大した出力画像１
０４′は、実際には、破線で示した位置にずれて表示さ
れる。出力画像１０４がずれる距離δ′と、撮像面１０
３上で結像画像がずれる距離δとは次のように関係にな
る。 δ′＝（ｎ′／ｎ）・Ｎδ ここで、Ｎは撮像素子の撮像面の大きさに対するモニタ
画面の大きさの比である。

【００１１】つまり、ズームレンズ１０２の光軸ずれで
生じた撮像面１０３上の結像ずれは、モニタ画面上に表
示される出力画像１０４においては、ズーム倍率を高く
した分だけずれも拡大されて大きな画面ずれとしてあら
われる。

【００１２】このような出力画面のずれが生じると、必
要な画像がモニタ画面上に入らずに不十分な情報の画像
になったり、画面が見苦しくなったりする。たとえば、
原稿面の中央のある領域を拡大して表示させようとする
と、光軸ずれのため、モニタ画面上には、原稿の中央部
分の拡大画像ではなく、中央部分からずれた原稿領域の
拡大画像が表示される。そのため、オペレータは、モニ
タ画面上の出力画像のずれを修正するために、原稿の位
置を手でずらして調整しなければならない。

【００１３】光軸ずれは、たとえば、ズームレンズ固有
の精度やズームレンズ内でレンズを移動する機構部分の
誤差やガタによって生じる。したがって、光軸ずれをな
くするためには、レンズ自体やレンズの機構部分の精度
を高める必要がある。しかし、レンズ自体の精度を高め
かつ機構部分の精度を高めるために製造仕様を厳しくす
るとレンズが高価になるという不都合があった。

【００１４】したがって、本発明の目的は、撮像レンズ
としてズームレンズなどの焦点距離を変更設定可能なレ
ンズを使用する画像入力装置において、撮像レンズの倍
率変更による光軸ずれを補正してモニタ画面上に安定し
た画像を表示できるようにすることにある。

【００１５】本発明の他の目的は、撮像レンズとしてズ
ームレンズなどの焦点距離を変更可能なレンズを使用す
る画像入力装置において、撮像レンズの倍率変更による
光軸ずれを補正するとともに、撮像画像の高解像度化を
図り、もって安定かつ高品質の出力画像を得ることがで
きるようにすることにある。

【００１６】

【課題を解決しようとする手段】上記問題点の解決のた
め、本発明の画像入力装置では、少なくとも第１の焦点
距離または第２の焦点距離に焦点距離を変更設定可能な
撮像レンズと、撮像素子を備え前記撮像レンズを介して
被写体原稿の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像レン
ズの各焦点距離にわたり前記撮像レンズの焦点距離と光
軸ずれ量とを関連づけるデータを記憶する記憶手段と、
前記撮像素子への入射光の光軸にほぼ垂直な面内で前記
撮像素子を移動する撮像素子移動手段と、前記記憶手段
に記憶されたデ−タに基づき、前記撮像レンズの焦点距
離の変化に対応して、前記撮像素子移動手段による前記
撮像素子の移動量を制御することにより前記撮像レンズ
の光軸ずれを補正する制御手段とを設ける。

【００１７】また、プリセットモード時に前記撮像素子
に対してレーザ光などの基準ビームを照射する基準ビー
ム照射手段と、前記撮像レンズを各焦点距離に設定した
状態で前記基準ビームを前記撮像素子上に照射し、該基
準ビ−ムの受光位置にもとづき前記光軸ずれの量を求め
る演算手段とをさらに設けることもできる。

【００１８】さらに、前記記憶手段は前記撮像レンズの
焦点距離を該焦点距離を増大する方向に変化させる場合
および該焦点距離を低減する方向に変化させる場合の焦
点距離と光軸ずれの量とを関連づけたデータを記憶して
おり、前記制御手段は、焦点距離を変化させる方向をも
加味して、前記撮像レンズの光軸ずれ補正量を調整する
と好都合である。

【００１９】また、前記撮像素子の撮像面が複数の画素
で構成され、前記演算手段は前記撮像面に受光した基準
ビームの位置を画素の番地として得ることにより光軸ず
れの量を求めると好都合である。

【００２０】さらに、前記撮像素子移動手段が圧電素子
を含み、該圧電素子への印加電圧とその変位量との関係
を示すデータが所定の記憶手段に記憶され、前記制御手
段は該所定の記憶手段からデータを読み出して前記撮像
素子移動手段を駆動するよう構成することもできる。

【００２１】また、前記光軸ずれの量が所定の範囲内に
あるときだけ前記撮像素子を移動させて光軸ずれを補正
するよう構成すると好都合である。

【００２２】さらに、前記制御手段は、前記撮像レンズ
の焦点距離の変化による光軸ずれを補正した後、前記撮
像素子を画素ピッチの整数分の１の長さずつ水平および
／または垂直方向にシフトさせて画像入力を行ない、そ
れぞれのシフト位置で得られた画像信号を合成して入力
画像の高解像度化を行なうよう構成することもできる。

【００２３】

【作用】このような構成を有する画像入力装置では、撮
像手段によって被写体原稿の画像を撮像する際に、前記
制御装置が撮像レンズの現在の焦点距離における光軸ず
れ量に関連するデータを前記記憶装置から読み出す。そ
して、この読出されたデータに基づき、前記撮像素子移
動手段を制御し、撮像素子を光軸にほぼ垂直な面内で移
動することにより、光軸ずれを補正する。したがって、
撮像レンズの焦点距離を変更設定してモニタ画面上の出
力画像を拡大または縮小しても、出力画像が予定した領
域からずれることがなく、必要な情報が画面内に的確に
表示される。

【００２４】また、プリセットモード時にレーザ光など
の基準ビームを照射する手段によって、径を細く絞った
基準ビームを撮像素子上に結像させるとともに、撮像レ
ンズを各焦点距離に順次設定し、前記基準ビームの受光
位置から光軸ずれの量を演算して求めることにより、撮
像レンズの焦点距離と光軸ずれの量を関連付けたデータ
をより正確かつ容易に得ることができる。このようにし
て得られたデータは前記記憶手段に記憶され、画像入力
の際に光軸ずれの補正のための使用することができる。

【００２５】また、前記記憶手段により、撮像レンズの
焦点距離を増大する方向に変化させる場合および低減す
る方向に変化させる場合の両方について焦点距離と光軸
ずれの量とを関連付けたデータを記憶し、制御手段で
は、そのデータに基づいて焦点距離の変化方向を加味し
て補正を行なうことにより、焦点距離の変化方向によっ
て光軸ずれの量が異なる撮像レンズであっても、光軸ず
れを高精度に補正し、撮像画像の位置ずれをほぼ完全に
除去することが可能になる。

【００２６】なお、前記プリセットモード時に、基準ビ
ームを撮像素子上に照射して撮像面に受光した基準ビー
ムの位置を求める場合、撮像素子の撮像面が複数の画素
で構成されていることに鑑み、撮像面上に受光した基準
ビームの位置を画素の番地として得るよう構成すること
により、前記演算手段による光軸ずれ量の演算が極めて
容易に行なうことができるようになり、かつ光軸ずれ量
の精度も向上する。

【００２７】さらに、前記撮像素子移動手段は圧電素子
を含めた構成とし、かつ該圧電素子への印加電圧とその
変化量との関係を示すデータを所定の記憶手段に記憶し
ておくことにより、前記制御手段は該所定の記憶手段か
らデータを読出して撮像素子移動手段を駆動すれば良
く、簡単な構成で精密かつ的確な補正を行なうことが可
能になる。

【００２８】さらに、光軸ずれの量が所定の範囲内にあ
るときだけ補正を行なうよう構成することにより、撮像
素子移動手段によって的確に移動補正可能な範囲内で、
確実に光軸ずれを補正することができる。

【００２９】さらに、前記制御手段によって、撮像レン
ズの焦点距離の変化による光軸ずれを補正した後、撮像
素子を画素ピッチの整数分の１の長さづつ水平および／
または垂直方向にシフトさせて画像入力を行ない、それ
ぞれのシフト位置で得られた画像信号を合成して出力画
像信号とすることにより、撮像レンズの焦点距離を変化
させて撮像する場合にも、撮像画像の光軸ずれが除去さ
れしかも高解像度の撮像画像が得られる。したがって、
例えば、ある被写体の一部を精密に観察するような場
合、始めに被写体全体を撮像しておき、撮像レンズの焦
点距離を大きくして被写体の一部を拡大して観察すると
好都合であり、このような場合にも、光軸ずれがなくし
かも高解像度の撮像画像が得られるから、迅速かつ効率
的に精密な観察を行なうことが可能になる。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
説明する。

【００３１】図１は本発明の一実施例に係る画像入力装
置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図
１（ａ）において、原稿台１から上方に延びた支柱２に
撮像レンズとしてズームレンズ３を有する撮像カメラ４
が取り付けられ、その両側に照明装置５が配置されてい
る。原稿台１には、この画像入力装置に関する様々な設
定を行う操作部６が組み込まれている。なお、撮像レン
ズとしては多焦点レンズなども使用できる。例えば、広
角と望遠との２つの焦点距離に切り換え可能な２焦点レ
ンズを使用しても良い。

【００３２】さらに、図１（ｂ）に示すように、原稿台
１にはレーザなどの基準ビーム照射用の光源７が埋め込
まれ、またカメラ４の内部にある撮像素子シフト機構８
に装着されたＣＣＤなどの撮像素子９が点線で示してあ
る。光源７は、照射される光が１点鎖線に沿って撮像素
子９に入射するように位置決めされている。

【００３３】なお、図１の点線部２２はフィルム入力部
であり、フィルム画像は原稿台１上に設けたミラー２３
をフィルム入力時自動で矢印方向に回転移動することに
よって、該ミラー２３により光路変換してズームレンズ
３に入射し、カメラ４にて撮像される。ミラー２３は書
画入力時は原稿台１内に閉じられている。

【００３４】このような構成の画像入力装置において、
オペレータは原稿（不図示）を原稿台１の上に置き、操
作部６を操作してこの画像入力装置の様々な設定を行
い、カメラ４で原稿画像を撮影する。このとき、原稿の
一部分だけを拡大して表示したい場合、または原稿を縮
小して表示したい場合は、操作部６を操作してズームレ
ンズ３を作動させて撮像倍率を変更して撮影する。

【００３５】図２に、カメラ４内の撮像素子シフト機構
８と撮像素子９の構造を示す。図２（ａ）は、撮像素子
９を装着した撮像素子シフト機構８の平面図であり、
（ｂ）は（ａ）の平面図の線Ａ−Ａに沿った断面図であ
る。

【００３６】図２（ａ）において、撮像素子９は、画素
の配列の横方向がＸ軸方向、縦方向がＹ軸方向となって
いる。撮像素子シフト機構８は、ベース板Ａ１０、ベー
ス板Ｂ１１およびベース板Ｃ１２が重ね合わされて構成
され、ベース板Ａ１０に撮像素子９が接着固定されてい
る。

【００３７】ベース板Ａ１０は、３カ所に設けられたＹ
軸方向に細長い穴を介して、位置決めピン１３でベース
板Ｂ１１に対して褶動可能に取付けられている。また、
図２（ｂ）に示したように、ベース板Ａ１０とベース板
Ｂ１１はシフト素子Ａ１４で互いに結合されている。こ
のシフト素子Ａ１４は、ピエゾ素子など、印加電圧に応
じて伸縮する材料からなり、図３に示したように、圧電
材料を挟んで配置した電極板２０、２１に電圧を印加す
ることによって、Ｌ方向に伸縮する性質を有する。シフ
ト素子Ａ１４は、その伸縮によってベース板Ａ１０とベ
ース板Ｂ１１がＹ軸方向に互いにずれるような構造で、
ベース板Ａ１０とベース板Ｂ１１に取り付けられてい
る。

【００３８】さらに、ベース板Ｂ１１は、３カ所に設け
られたＸ軸方向に細長い穴を介して、位置決めピン１５
によってベース板Ｃ１２に対して褶動可能に取付けられ
ている。また図２（ｂ）に示すように、ベース板Ｂ１１
とベース板Ｃ１２は２個のシフト素子Ｂ１６で結合され
ている。このシフト素子Ｂ１６は、シフト素子Ａ１７と
同様のものでよく、ここでは、その伸縮方向がＸ軸方向
になるように取り付けられ、印加電圧に応じた量だけ、
ベース板Ｂ１１はベース板Ｃ１２に対してＸ軸方向に相
対的に移動する。

【００３９】ベース板Ｃ１２は、３カ所にあるねじ１７
によって、カメラ４の本体に固定されている。このベー
ス板Ｃ１２は、撮像素子９の光軸、焦点、回転方向の位
置などを調整して固定されている。

【００４０】このような構造で撮像素子９が撮像素子シ
フト機構８に支持されているため、シフト素子Ａ１４と
シフト素子Ｂ１６への印加電圧を制御することによっ
て、撮像素子９をＸＹ平面内で移動することができる。

【００４１】次に、図４は、本発明に係わる画像入力装
置において、光軸ずれの補正を行なうための電気的構成
を示すブロック図である。

【００４２】図４において、光源７（図１）からの基準
ビームが、ズームレンズ３を通って撮像素子９に入射
し、撮像素子９で得られた信号がサンプル／ホールド回
路２４、ウィンドコンパレータ２５、Ａ／Ｄ（アナログ
−デジタル）変換器２６を介して演算部２７に入力され
る。演算部２７は後述のように、基準ビームの入射位置
を示すデータを求めこれを記憶部２８に記憶させる。記
憶部２８にはまた、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）２９が
接続されている。撮像素子９は、シフト素子駆動回路３
０に接続されたシフト素子Ａ１４とシフト素子Ｂ１６に
より移動される。

【００４３】また、これらのサンプル・ホールド回路２
４、ウィンドコンパレータ２５、Ａ／Ｄ変換器２６、演
算部２７、記憶部２８、ＲＯＭ２９およびシフト素子駆
動回路３０は、ズーム位置検出部３１の信号に基づい
て、制御部３２により制御される。

【００４４】図４の構成によって行われる光軸ずれの補
正動作につき詳細に説明する。まず、オペレータは、最
初に操作部６（図１）を操作して、プリセットモードを
選択し、ズームレンズ３のズーム位置と光軸ずれの量に
関するデータを設定する。

【００４５】プリセット・モードにおいては、まず最初
に、撮像素子９の撮像面における光軸ずれの基準となる
位置を決める。そこで、ズーム倍率をｎ倍に設定して、
光源７から細く絞った基準ビームを、ズームレンズ３を
介して撮像素子９の撮像面に照射する。

【００４６】撮像素子９に基準ビームが結像して生じた
信号は、サンプル／ホールド回路２４で一時的に保持さ
れた後、ウィンドコンパレータ２５から撮像面の所定領
域内の所定しきい値以上の光強度のデータとして選択出
力され、Ａ／Ｄ変換器２６によりデジタル信号に変換さ
れ、演算部２７で、撮像面上のピクセル番地のデータと
して認識されて、受光ビームの位置が決定される。

【００４７】図７は、撮像素子９の撮像面に照射された
基準ビームの受光領域を、演算部２７で認識される撮像
領域３３の画素番地として表したものである。画素番地
は、撮像素子上にマトリクス状に配列された画素の位置
をＸＹ座標で表したものである。ズームレンズ３を介し
て結像した基準ビーム受光領域３４は、この例ではＸ軸
方向とＹ軸方向それぞれ３画素分の長さを有する計９画
素の領域である。演算部２７では、この基準ビーム受光
領域３４にある画素番地からビームの中心画素番地を計
算し、その画素番地を、例えば光軸ずれの量の測定時の
基準画素番地（ｘ０，ｙ０）＝（０，０）として決定
し、記憶部２８に記憶する。

【００４８】次に、ズーム位置を変化させたときの光軸
ずれを測定する。そこで、例えばズーム倍率を拡大して
ｎ′倍に変化させ、そのズームレンズ３を介して撮像素
子９に基準ビームを照射する。そのとき撮像素子９に結
像したビームの信号は、以前と同様、サンプル／ホール
ド回路２４で一時的に保持された後、ウィンドコンパレ
ータ２５から所定領域内の所定しきい値以上の光強度の
データとして選択出力され、Ａ／Ｄ変換器２６によりデ
ジタル信号に変換され、演算部２７で、撮像面上の画素
番地のデータとして認識される。

【００４９】図７に、このとき演算部２７で認識され
た、撮像領域３３の拡大ビーム受光領域３５を示す。拡
大ビーム受光領域３５は、基準ビーム受光領域３４より
も広く、結像位置は、ズームレンズ３の光軸ずれによっ
て基準画素番地（ｘ０，ｙ０）からずれている。拡大ビ
ーム受光領域３５の中心画素番地（ｘ，ｙ）は、この拡
大ビーム受光領域３５の画素位置が、Ｘ軸方向にｘ1 か
らｘ2 、Ｙ軸方向にｙ1からｙ2 までの範囲にあると
き、次の式により求めることができる。

【００５０】

【数１】（ｘ，ｙ）＝｛（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２，（ｙ1 ＋
ｙ2 ）／２｝

【００５１】この中心画素番地（ｘ，ｙ）を求めた後、
演算部２７で、すでに記憶部２８に記憶されている基準
画素番地（０、０）から、受光ビームのＸ軸方向、Ｙ軸
方向の光軸ずれの量を計算する。

【００５２】同時に、前記基準画像番地（Ｘ０，ｙ０）
を基準として中心画像番地（ｘ，ｙ）との大小比較を行
なうことにより、光軸ずれの方向を次のように判定す
る。

【００５３】

【数２】ｘ０＜ｘの場合、Ｘ軸方向の光軸ずれは正方向（＋｜Ｘ｜）ｘ０＝ｘの場合、Ｘ軸方向の光軸ずれは無しｘ０＞ｘの場合、Ｘ軸方向の光軸ずれは負方向（−｜Ｘ｜）ｙ０＜ｙの場合、Ｙ軸方向の光軸ずれは正方向（＋｜Ｙ｜）ｙ０＝ｙの場合、Ｙ軸方向の光軸ずれは無しｙ０＞ｙの場合、Ｙ軸方向の光軸ずれは負方向（−｜Ｙ｜）

【００５４】このようにして判定された光軸ずれの方向
を示すデータは前記光軸ずれ量の絶対値を示すデータと
ともに記憶部２８に記憶する。なお、前記光軸ずれ量を
絶対値ではなく、光軸ずれの方向をも加味した正負の値
で表現しかつ記憶部２８に記憶させる場合は、ずれ方向
を示すデータを独立に記憶する必要はない。

【００５５】なお、このような光軸ずれ量などのデータ
を的確に得るためにウィンドコンパレータ２５が使用さ
れる。ウィンドコンパレータ２５の機能を、図８を参照
して説明する。この図では、横軸が撮像素子９における
Ｘ軸方向の画素番地、縦軸がＣＣＤの出力電圧である。
画素番地がＸ軸方向にｘa からｘb の範囲でＣＣＤ出力
電圧がｑＶ以上のビームの信号だけを出力するように、
ウィンドコンパレータレベルＳが設定されている。また
ここでは、図７で示したような、基準画素番地（ｘ０，
ｙ０）からＸ軸の負の方向にｘ画素だけずれたビームＴ
が、撮像素子に照射された場合を示している。このビー
ムＴの画素番地ｘ１からｘ２の範囲Ｔ１の光強度は、ウ
ィンドコンパレータレベルＳより高くなっていることが
わかる。

【００５６】また、ウィンドコンパレータレベルＳの画
素番地の範囲ｘa とｘb の外側に照射された光の信号、
および画素番地の範囲ｘa からｘb の内側であってもウ
ィンドコンパレータレベルＳに満たない出力電圧は、ウ
ィンドコンパレータから出力されない。

【００５７】したがって、ウィンドコンパレータ２５に
より、撮像面において光軸ずれの補正対象とする光軸ず
れ量の範囲を限定し、同時に、撮像面に照射された補正
対象範囲外の光の信号をノイズとして除去することがで
きる。これにより、光軸ずれの補正のために撮像素子を
移動する量を必要最低限に抑えることができ、かつ基準
ビーム以外の光を検出することによる誤動作を回避でき
る。

【００５８】図４に戻ると、同図の構成によってズーム
レンズ３のズーム倍率を最小ズーム倍率と最大ズーム倍
率の間で変化させて、演算部２７で、すべてのズーム倍
率について光軸ずれの量および光軸ずれの方向を計算
し、その結果から、ズーム倍率と光軸ずれの量を関連付
けたズームレンズ３固有のテーブルを作成し記憶部２８
に格納する。

【００５９】このとき、ズームレンズ３のズーム倍率
は、ズームレンズ３のレンズの位置アドレスをズーム位
置検出部３１で検出して求められる。図５は、ズーム倍
率とズーム位置アドレスの対応関係を示し、ズーム倍率
のｎ_０倍からｎ_ｎ倍までの変化に対して、ズーム位置ア
ドレスがＮ_０からＮ_ｎまで変化し、その対応関係のデー
タはＲＯＭ２９に記憶されている。

【００６０】ズームレンズは、ズーム倍率を小さい倍率
（Ｗ）から大きな倍率（Ｔ）に変化させる拡大方向と、
逆の縮小方向では、同じズーム倍率であっても光軸ずれ
の量が異なることがある。そのため、ズーム倍率に対す
る光軸ずれの量は、拡大方向と縮小方向に変化させたと
きの２通り測定することもできる。

【００６１】図９は、ズーム倍率を拡大方向（Ｗ→Ｔ）
に変化させたときの、各ズーム位置アドレスと、光軸ず
れの量とその光軸ずれを補正するために必要なシフト電
圧との関係を示したテーブルである。ズーム位置アドレ
スは、拡大方向にＮ_０からＮ_ｎまで変化する。光軸ずれ
は、前記式１で計算した、光軸ずれしたビームの中心画
素番地の座標のＸ成分とＹ成分である。またシフト電圧
は、光軸ずれしたビームの中心画素番地の座標を（０，
０）まで移動するために必要な、Ｘ軸方向シフト用のシ
フト素子Ａ１４への印加電圧Ｖｘと、Ｙ軸方向シフト用
のシフト素子Ｂ１６への印加電圧Ｖｙを示す。

【００６２】また図１０は、ズーム倍率を縮小方向（Ｔ
→Ｗ）に変化させたときの、各ズーム位置アドレスと、
光軸ずれの量とその光軸ずれを補正するために必要なシ
フト電圧を示したテーブルである。この図９と図１０に
示したテーブルのデータは、記憶部２８に記憶される。

【００６３】光軸ずれと、その光軸ずれを補正すために
撮像素子シフト機構８（図２）に印加する電圧との関係
を、図６に示す。この図では、例として、Ｘ軸方向の画
素番地で表された光軸ずれを、シフト素子Ｂ１６に電圧
を印加して補正する場合を表している。ｘa とｘb は、
図８に示されるウィンドコンパレータ２５の最大シフト
範囲に対応している。このグラフから、光軸ずれの量
と、それを補正するための印加電圧の対応関係が明らか
になる。Ｙ軸方向についても同様の関係があり、これら
のＸ軸方向とＹ軸方向の移動画素数とシフト電圧との対
応データはＲＯＭ２９に記憶されている。

【００６４】図４に戻り、制御部３２は、ズーム位置検
出部３１からのズーム倍率のデータに基づき、ＲＯＭ２
９に記憶された移動画素数とシフト電圧の対応データ
と、ズーム倍率とズーム位置アドレスの対応データを記
憶部２８に読み出す。そして、すでに記憶部２８に記憶
されているズーム倍率と光軸ずれの量の対応データを使
って、シフト素子駆動回路３０によりシフト素子Ａ１４
とシフト素子Ｂ１６を駆動して撮像素子９を適切な量だ
け移動させ、光軸ずれを補正する。

【００６５】オペレータが実際に原稿を画像入力する際
は、操作部６（図１）で画像入力モードを選択し、ズー
ムレンズ３のズーム倍率を任意に選択すると、ピント合
わせ動作（オートまたはマニュアル）が完了後図４の構
成によって、ズームレンズ３の光軸ずれの補正が自動的
に行われる。なお、ピント合わせ動作完了状態はズーム
位置検出信号の変化がある時間内に停止したことをタイ
マなどを使用して検出し判別する。したがって、モニタ
画面上に表示される画像は、ズーム倍率を変更してもず
れることがなく、必要な情報を確実に表示することがで
きる。また、出力画像のずれを修正するために、原稿の
位置を手で修正する必要がない。

【００６６】なお、以上の実施例では、光軸ずれの量を
基準ビームを使って検出して、ズーム倍率と光軸ずれの
量の対応テーブルを作成しているが、基準ビームを用い
ずにその対応テーブルを作成することもできる。その１
つの方法として、ズームレンズを装着したまま、あるズ
ーム倍率で撮像した画像の中心パターンＰを基準画素番
地として記憶しておき、ズーム倍率を変更することによ
りずれたパターンＰの位置を、基準画素番地からの光軸
ずれの量として相対的に認識してもよい。これをすべて
のズーム倍率にわたって認識することによって、ズーム
倍率と光軸ずれの量の対応テーブルを作成することがで
きる。

【００６７】また、別の方法として、使用するズームレ
ンズのズーム位置と光軸ずれの量の対応テーブルのデー
タを、あらかじめ別の測定装置で測定しておき、そのデ
ータを画像入力装置の記憶部に取り込んでもよい。

【００６８】また、本実施例では、基準ビームの光源を
画像入力装置の原稿台部分に埋め込んであるが、基準ビ
ームの光源をカメラのレンズキャップなどに取り付け、
プリセットモード時だけカメラにレンズキャップを装着
して、撮像素子に対して基準ビームを照射するようにし
てもよい。

【００６９】上記実施例では、光軸ズレを補正する手段
として、ＣＣＤを駆動する構成を用いた。この例によれ
ば、装置構成を大きくすることなく、また、ズレ補正の
ための駆動量や駆動させる物体の質量も小さくて済むた
め、非常にコンパクトにしかも、安価に作成でき、実用
的である。

【００７０】但し、光軸ズレを補正する手段としては他
にも考えられる。例えば、ＣＣＤの代わりにズームレン
ズそのものを駆動する方法である。この駆動方法として
は、ズームレンズをＸ−Ｙ方向に移動可能に取り付け、
このズームレンズを駆動する方法と、ズームレンズに加
えてバリアングルプリズムを取り付け、このバリアング
ルプリズムを駆動する方法などである。尚、バリアング
ルプリズムとは、例えば、特開平５−２１５９９１号に
記載されているような可変傾角プリズムのことであり、
光の出射方向をシフトさせることができる。前者の場
合、ズームレンズそのものをＸ−Ｙガイドに沿ってモー
タ等で駆動することによって、達成できる。この場合、
ガイド長等を調整することによって、移動量を比較的自
由に設定できるが、被駆動物が大きくなり、装置をコン
パクトに設計することが困難である。また、バリアング
ルプリズムの場合も駆動機構が大きく複雑な構成にな
り、コンパクトにすることが難しい。

【００７１】また、ステージを用いて、原稿を移動させ
る方式によっても達成できる。しかしながら、この方式
も、原稿がステージに対してずれないように固定した上
で、移動させることが必要であり、装置を安価にかつコ
ンパクトに構成することは難しい。

【００７２】以上説明したような光軸ずれの補正機能に
加えて、撮像素子をＸ，Ｙ方向に一定量、例えば１／２
画素ピッチ、だけ移動させて得られた撮像信号を合成し
高解像度化する画素ずらし機能を併用することも可能で
ある。

【００７３】すなわち、図１２において、実線の四角形
で示される位置にある各画素によって撮像を行なった
後、撮像素子を１／２画素ピッチ（０．５Ｐ）だけＸ方
向にシフトし、点線の四角形で示される位置にある各画
素によってそつ像を行なう。そして、シフト前の撮像信
号とシフト後の撮像信号とを合成することにより、実質
的にＸ方向の解像度を２倍にすることができる。このよ
うな撮像素子のシフトはＹ方向にも行なうことができ、
かつＸ，Ｙ両方向にシフトすることもできる。そして必
要とする解像度の改善度、改善方向に応じてこれらの種
々のシフト方式を併用すればよい。なお、このような画
素ずらし機能については特開平６−３１５１５４号に開
示されている。

【００７４】このような画素ずらし動作は、例えば、前
述の光軸ずれの補正動作が完了した後に行なうことによ
って、光軸ずれのない安定したかつ高解像度の画像入力
を行なうことができる。このため、例えば画像入力装置
を使用し、ある被写体の一部を拡大して細部の観察を行
なう場合などに、きわめて効率よく的確な観察を行なう
ことが可能になる。

【００７５】なお、上記画素ずらし機能は前述の光軸ず
れの補正を行なうために使用するシフト素子Ａ１４，Ｂ
１６、シフト素子駆動回路３０、制御部３２などを使用
して行なうことができ、画素ずらしのために余分のハー
ドウェアを設ける必要はない。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、撮像レ
ンズの倍率または焦点距離と光軸ずれの量を関連づけた
データを記憶しておき、この記憶データに基づいて撮像
素子移動手段を制御することにより、設定された任意の
撮像倍率での光軸ずれに応じた量だけ撮像素子を移動し
て光軸ずれを自動的に補正することができる。したがっ
て、モニタに表示している原稿画像を撮像倍率を変更し
て表示させるときでも、原稿画像がずれることがなく、
必要な情報を画面内に的確に表示することができる。

【００７７】またさらに、レーザなどの基準ビームをビ
ーム径を絞って撮像素子に結像させ、そのビーム結像位
置を画素番地などで測定する。これによって、その測定
結果から演算手段で光軸ずれ量を画素単位で正確に求め
ることができる。したがって、光軸ずれの補正を極めて
高精度に行うことができる。

【００７８】また、記憶手段により、撮像倍率の拡大方
向と縮小方向の両方における焦点距離と光軸ずれ量の対
応データを記憶し、そのデータに基づいて光軸ずれを補
正した場合は、撮像倍率の拡大方向と縮小方向で光軸ず
れが異なる撮像レンズであっても、光軸ずれを高精度に
補正することができる。

【００７９】また、光軸ずれの量が所定の範囲内にある
ときだけ補正を行うことにより、撮像素子移動手段によ
って移動可能な範囲内で、確実に光軸ずれを補正するこ
とができる。

【００８０】さらに、光軸ずれの補正機能に前述の画素
ずらし機能を併用することにより、きわめて安定かつ高
解像度の画像を得ることができ、被写体の一部を拡大し
て観察などを行なう場合にきわめて有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像入力装置の概略の
構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る画像入力装置における
撮像素子シフト機構の構造を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面図である。

【図３】ピエゾ素子の動作を概略的に示す説明図であ
る。

【図４】本発明の一実施例に係る画像入力装置の、光軸
ずれ補正処理のための装置構成を示すブロック図であ
る。

【図５】ズームレンズのズーム倍率とズーム位置アドレ
スの対応関係を示すグラフである。

【図６】本発明の一実施例に係る画像入力装置の撮像素
子シフト機構において、光軸ずれの量とそのずれを補正
するための印加電圧との対応関係を示すグラフである。

【図７】本発明の一実施例に係る画像入力装置におい
て、撮像素子に入射したビーム位置を画素番地で決定す
る方法を示す説明図である。

【図８】本発明の一実施例に係る画像入力装置における
ウィンドコンパレータの動作を示す説明図である。

【図９】本発明の一実施例に係る画像入力装置におい
て、ズーム倍率を拡大方向に変化させたときの、ズーム
位置アドレスと光軸ずれとシフト電圧の対応関係を示す
説明図である。

【図１０】本発明の一実施例に係る画像入力装置におい
て、ズーム倍率を縮小方向に変化させたときの、ズーム
位置アドレスと光軸ずれとシフト電圧の対応関係を示す
説明図である。

【図１１】従来の画像入力装置において光軸ずれが拡大
されるようすを示す概念的な説明図である。

【図１２】本発明に係わる画像入力装置に適用可能な画
素ずらし機能を行なう場合の画素の位置関係を示す説明
図である。

【符号の説明】

１原稿台２支柱３ズームレンズ４カメラ５照明装置６操作部７光源８撮像素子シフト機構９撮像素子１０ベース板Ａ１１ベース板Ｂ１２ベース板Ｃ１３，１５位置決めピン１４シフト素子Ａ１６シフト素子Ｂ１７ねじ２０，２１電極２２フィルム原稿入力部２３ミラー２４サンプル・ホールド部２５ウィンドコンパレータ２６Ａ／Ｄ変換器２７演算部２８記憶部２９読出し専用メモリ（ＲＯＭ）３０シフト素子駆動回路３１ズーム位置検出部３２制御部３３撮像領域３４基準ビーム受光領域３５拡大ビーム受光領域１０１原稿面１０２ズームレンズ１０３撮像面１０４，１０４′出力画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦点距離を少なくとも第１の焦点距離ま
たは第２の焦点距離に変更設定可能な撮像レンズと、撮像素子を備え、前記撮像レンズを介して被写体原稿の
画像を撮像する撮像手段と、前記撮像レンズの各焦点距離にわたり、前記撮像レンズ
の焦点距離と光軸ずれ量とを関連づけるデ−タを記憶す
る記憶手段と、前記撮像素子への入射光の光軸にほぼ垂直な面内で前記
撮像素子を移動する撮像素子移動手段と、前記記憶手段に記憶されたデ−タに基づき、前記撮像レ
ンズの焦点距離の変化に対応して、前記撮像素子移動手
段による前記撮像素子の移動量を制御することにより前
記撮像レンズの光軸ずれを補正する制御手段と、を具備することを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】前記撮像素子に対して基準ビームを照射
する基準ビーム照射手段と、前記撮像レンズを各焦点距離に設定した状態で前記基準
ビームを前記撮像素子上に照射し、該基準ビ−ムの受光
位置にもとづき前記光軸ずれの量を求める演算手段と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の画像入
力装置。
【請求項３】前記記憶手段は前記撮像レンズの焦点距
離を該焦点距離を増大する方向に変化させる場合および
該焦点距離を低減する方向に変化させる場合の焦点距離
と光軸ずれの量とを関連づけたデータを記憶しており、
前記制御手段は、焦点距離を変化させる方向をも加味し
て、前記撮像レンズの光軸ずれ補正量を調整することを
特徴とする請求項１または２に記載の画像入力装置。
【請求項４】前記撮像素子の撮像面が複数の画素で構
成され、前記演算手段は前記撮像面に受光した基準ビー
ムの位置を画素の番地として得ることにより光軸ずれの
量を求めることを特徴とする請求項２または３に記載の
画像入力装置。
【請求項５】前記撮像素子移動手段が圧電素子を含
み、該圧電素子への印加電圧とその変位量との関係を示
すデータが所定の記憶手段に記憶され、前記制御手段は
該所定の記憶手段からデータを読み出して前記撮像素子
移動手段を駆動することを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項６】前記光軸ずれの量が所定の範囲内にある
ときだけ前記撮像素子を移動させて光軸ずれを補正する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
画像入力装置。
【請求項７】前記基準ビームがプリセットモード時に
点灯されるレーザ光であることを特徴とする請求項２に
記載の画像入力装置。
【請求項８】さらに、前記制御手段は、前記撮像レン
ズの焦点距離の変化による光軸ずれを補正した後、前記
撮像素子を画素ピッチの整数分の１の長さずつ水平およ
び／または垂直方向にシフトさせて画像入力を行ない、
それぞれのシフト位置で得られた画像信号を合成して入
力画像の高解像度化を行なうことを特徴とする請求項１
〜７のいずれか１項に記載の画像入力装置。