JPH10262173A - ラインセンサカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被写体面照度が低い場合に撮影時間を延ばすこ
となく露出不足を解消し、被写体面照度に係わらず高画
質の撮影を実現する。 【解決手段】ラインセンサと副走査機構とによって２次
元の被写体像を撮影するラインセンサカメラ１におい
て、被写体に照明光を照射する光源９１と、撮影開始要
求に呼応して光源９１を点灯し、撮影終了後に光源９１
を消灯する照明制御手段１９０と、光源９１の点灯後に
撮影を開始させる撮影制御手段７１とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラインセンサ（１
次元撮像デバイス）によって２次元像を撮影するライン
センサカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ラインセンサとミラー回転機構な
どの副走査機構とを組み合わせて撮影を行うディジタル
カメラが提案されている（特公平４−６７８３６号）。
この種のディジタルカメラはラインセンサカメラと呼称
されている。ラインセンサカメラには、エリアセンサを
使用するディジタルカメラに比べて高解像度の撮影が可
能であるという利点がある。例えば、Ａ４サイズ程度の
大きさの文書の全体を、通常の文字を判読できるように
撮影することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のラインセンサカ
メラでは、被写体面照度が低い場合に露出不足によって
画質（Ｓ／Ｎ比）が低下してしまうという問題があっ
た。特に屋内撮影においては、被写体面照度が低いほ
ど、蛍光灯に代表される照明光源のいわゆるフリッカの
影響（濃度ムラや色むら）が顕著になる。露出不足に対
しては副走査を低速化して１ライン当たりの露出時間を
延ばす対策がある。ただし、１画面の撮影時間が延びる
ので、手振れによる画像の乱れが生じ易くなる。

【０００４】なお、複写機やイメージリーダには走査期
間において照明を一定化する光量調整機能が設けられて
いるが、カメラにおいてはこの機能では外光の変動の影
響を無くすことができない。

【０００５】本発明は、被写体面照度が低い場合に撮影
時間を延ばすことなく露出不足を解消し、被写体面照度
に係わらず高画質の撮影を実現することを目的としてい
る。他の目的は、撮影中の照度変化の影響を低減するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】被写体に対する照明のた
めの光源を設け、必要に応じて撮影中に照明を行うこと
ができるようにする。被写体の明るさ・撮影距離などの
環境条件と、手動又は自動で選択されるモード（動作設
定）とを合わせた撮影条件に応じて、照明を行いながら
又は照明を行わずに被写体を撮影する。例えば、文書の
撮影においては、風景の撮影よりも手振れが生じたとき
の影響が深刻であるので、撮影時間を短くする必要があ
る。したがって、高速の副走査を行うモードが選択され
る。この場合は短い露出時間で十分な露光量が得られる
ように照明を行うのが望ましい。また、文書以外であっ
ても暗い場合には照明が有用である。

【０００７】照明の明るさを可変とすることにより、露
出状態の適正化が容易になる。光源の輝度を測定して発
光量を調整することにより、撮影期間にわたって照明の
明るさを一定化する。また、被写体の輝度を測定して発
光量を調整すれば、フリッカを含む外光の変化を打ち消
し、撮影期間にわたって被写体の明るさを安定化するこ
とができる。被写体の輝度の測定に際しては、被写体の
輝度分布に依存しないようにするため、撮影期間にわた
って一定の部位の光量を測定し、又は光拡散部材を用い
て画角内の平均光量を測定する。測定形式としては、外
部測光形式、ＴＴＬダイレクト測光形式などがある。

【０００８】ラインセンサカメラでは、エリアセンサを
用いたカメラと比べて１画面の撮影時間が長い。その撮
影時間にわたって連続的に十分な照明をするための光源
としては、キセノンランプに代表される放電管、白熱灯
などを用いることができる。ただし、発光効率、立上が
りの急峻性、コンパクト性などの上で放電管が好まし
い。放電管の光量制御は、銀塩カメラにおけるフラッフ
ュのフラット発光技術、すなわちＩＧＢＴ（Insulated
Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子を用
いて電力の供給を断続する制御手法によって実現するこ
とができる。

【０００９】請求項１の発明のカメラは、ラインセンサ
と副走査機構とによって２次元の被写体像を撮影するラ
インセンサカメラであって、被写体に照明光を照射する
光源と、撮影開始要求に呼応して前記光源を点灯し、撮
影終了後に前記光源を消灯する照明制御手段と、前記光
源の点灯後に撮影を開始させる撮影制御手段とを有して
いる。

【００１０】請求項２の発明のカメラは、撮影条件に応
じて前記光源による照明の要否を前記照明制御手段に指
示する照度設定手段を有し、前記照明制御手段が、前記
照度設定手段からの指示に従って前記光源を制御するも
のである。

【００１１】請求項３の発明のカメラは、前記光源の輝
度に応じた信号を出力する発光量検出手段を有し、前記
照度設定手段が、撮影条件に応じて前記光源の輝度を設
定して前記照明制御手段に通知し、前記照明制御手段
が、撮影の開始から終了までの期間にわたって、前記光
源の輝度を前記照度設定手段から通知された設定値に保
つように前記信号に応じて前記光源を制御するものであ
る。

【００１２】請求項４の発明のカメラは、被写体の明る
さを測定する測光手段を有し、前記照明制御手段が、撮
影条件に応じて被写体の明るさを設定して前記照明制御
手段に通知し、前記照明制御手段が、撮影の開始から終
了までの期間にわたって、被写体の明るさを前記照度設
定手段から通知された設定値に保つように前記測定手段
による測定結果に応じて前記光源を制御するものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用したラインセ
ンサカメラ１の構成を示す図である。ラインセンサカメ
ラ１はハンディタイプのカメラであり、ディジタル画像
入力手段として利用される。ハウジング１０の前面に被
写体光を内部に導くための窓１０ａが設けられており、
その後方に副走査のためのミラー１４が配置されてい
る。被写体光はミラー１４で反射し、結像のためのレン
ズユニット１７を通ってラインセンサ１１に入射する。
このようにミラー１４を結像レンズ系の前側（被写体
側）に配置することにより、ハウジング１０の前後方向
の寸法を小さくすることができる。

【００１４】ラインセンサ１１はＣＣＤアレイからなる
カラー撮像デバイスであって、被写体像が結像する位置
に固定されている。ラインセンサ１１の各画素は図中縦
方向に配列されている。ラインセンサ１１としてＣＣＤ
センサに代えて他の撮像デバイス（例えば、ＭＯＳ型撮
像デバイス）を用いることもできる。

【００１５】ミラー１４はスキャンモータ１５の回転軸
に取り付けられており、この回転軸はラインセンサ１１
の画素配列方向（主走査方向）と平行である。ミラー１
４の回転に伴って、被写体像は主走査方向と直交する副
走査方向に走査され、ラインセンサ１１の受光面に１ラ
イン分ずつ順々に投影される。つまり、ミラー１４とス
キャンモータ１５とによって副走査機構１３が構成され
ている。ラインセンサ１１は、投影された被写体像を例
えばＲ，Ｇ，Ｂの３色に分解して電気信号に変換する。
副走査方向の撮影範囲（画角）は、ミラー１４の回転角
度（回転移動量）に依存する。スキャンモータ１５に
は、回転角度及び回転速度を検知するための回転センサ
５５が取り付けられている。

【００１６】レンズユニット１７は内焦型であり、入射
光の一部がＡＦ（オートフォーカシング）に利用され
る。レンズユニット１７には電動ズーミングのためのア
クチュエータ１８が取付けられている。アクチュエータ
１８は可動レンズの位置を示すエンコーダを内蔵してい
る。ラインセンサカメラ１のファインダ１９は光学式で
ある。

【００１７】ハウジング１０の前面の上部に測光センサ
５１、測距センサ５４、及び照明のための発光ユニット
９１が組み付けられ、上面にはレリーズスイッチ６３及
びモードスイッチ６８が配置されている。モードスイッ
チ６８は、文書モードと風景モードとを含む撮影モード
の切換えに用いられる。

【００１８】図２はラインセンサカメラ１の要部の機能
ブロック図である。ラインセンサカメラ１は、適時に撮
影環境を測定する測定系４０、被写体像を画像信号に変
換する撮像系６０、画像信号を量子化する信号処理系８
０、及び被写体の明るさを最適化するための照明系９０
を有している。測定系４０は、測光センサ５１、測距セ
ンサ５４、及びラインセンサカメラ１の全体制御を担う
ＣＰＵ７１から構成されている。撮像系６０は、ライン
センサ１１、スキャンモータ１５、回転センサ５５、モ
ータ駆動回路１５０、レンズ駆動回路１８０、及び撮像
制御回路１２０からなる。信号処理系８０は、入力信号
をサンプリングホールドして増幅するアナログ処理回路
８１、Ａ／Ｄ変換器８３、及び画像補正などを行うディ
ジタル処理回路８５からなる。信号処理系８０から出力
される撮影データＤ２０が被写体の撮影情報としてイン
タフェース７５を介して外部装置へ送り出される。外部
装置としては、コンピュータシステムに代表される画像
編集装置、ＩＣカードを含む記憶媒体、プリンタ・ディ
スプレイなどの画像出力装置がある。照明系９０は、本
発明の光源としての発光ユニット９１と発光制御回路１
９０とから構成されている。

【００１９】ＣＰＵ７１は、メインスイッチ６１を含む
各種スイッチ及び各種センサからの信号に応じて、プロ
グラムで規定された処理を実行する。例えば回転センサ
５５の出力信号によってスキャンモータ１５の回転角度
及び回転速度を検知し、被写体像が所定の速度で走査さ
れるように適切な指示をモータ駆動回路１５０に与え
る。ＲＡＭ７２はＣＰＵ７１によるプログラム実行のワ
ークエリアである。

【００２０】撮像制御回路１２０は、ＣＰＵ７１からの
スタート信号に呼応してラインセンサ１１の制御を開始
し、ＣＣＤの積分（電荷蓄積）のタイミングを規定する
信号をラインセンサ１１へ出力する。ラインセンサ１１
は積分終了信号に呼応して各画素の光電変換信号をラッ
チし、画素の配列順に信号処理系８０へ出力する。この
主走査は撮影期間においてライン周期（ΔＴ）毎に繰り
返される。

【００２１】本実施形態では、ＣＰＵ７１は、撮影に先
立って測光センサ５１及び測距センサ５４の出力に基づ
いてモードに適した照明の光量（照明不要の場合は零）
を設定し、発光制御回路１９０に通知する。発光制御回
路１９０は、ＣＰＵ７１によって設定された光量を撮影
期間にわたって維持するように発光ユニット９１を制御
する。

【００２２】図３は発光ユニット９１及び発光制御回路
１９０のブロック図、図４は発光制御の一例を示す発光
波形図である。発光ユニット９１は、照明光を放つキセ
ノンランプ９２、放電エネルギーを蓄えるコンデンサ９
３、放電を誘発するトリガ回路９４、放電路を開閉する
スイッチング素子としてのＩＧＢＴ９５、及び光量モニ
タ用のフォトセンサ９６から構成されている。また、発
光制御回路１９０は、コントローラ１９１、スイッチン
グドライバ１９２、コンパレータ１９３、測光回路１９
４、及びＤ／Ａ変換器１９５から構成されている。

【００２３】コントローラ１９１には、ＣＰＵ７１から
発光量の設定値ＤＬが通知される。設定値ＤＬはコント
ローラ１９１からＤ／Ａ変換器１９５へ転送され、アナ
ログ信号の形式で測光回路１９４に与えられる。ＣＰＵ
７１から発光指示を受けると、コントローラ１９１はス
イッチングドライバ１９２及びトリガ回路９４に対して
発光の開始を指示する。まず、スイッチングドライバ１
９２によってＩＧＢＴ９５がオンされ、次にトリガ回路
９４によってキセノンランプ９２の放電が開始される。
キセノンランプ９２の発光が始まると、放射された光の
一部がフォトセンサ９６に入射し、照明光量に応じた信
号Ｓ１が測光回路１９４に入力される。測光回路１９４
は、照明光量が設定値ＤＬに達すると、コンパレータ１
９３に所定の電圧信号Ｓ２を出力する。これに呼応して
コンパレータ１９３の出力が反転し、スイッチングドラ
イバ１９２がＩＧＢＴ９５をオフする。これにより、照
明光量が設定値ＤＬよりも低下すると、電圧信号Ｓ２は
ノンアクティブとなり、再びコンパレータ１９３の出力
が反転し、スイッチングドライバ１９２がＩＧＢＴ９５
をオンする。このような放電のオンオフ制御を発光停止
指示があるまで繰り返すことにより、図４のように撮影
期間Ｔ１にわたって照明光量が設定値ＤＬの近辺の値に
維持される。

【００２４】図５はラインセンサカメラ１の概略の動作
を示すフローチャートである。バッテリーが装着されて
制御電源が投入されると、ＣＰＵ７１は各種の制御レジ
スタなどの初期設定（＃１）及び制御対象の初期調整
（＃２）を行い、スイッチ操作を待つ。

【００２５】ユーザーがメインスイッチ６１を操作する
と、メインスイッチ６１がオン状態である起動中であれ
ば、制御対象への駆動電流の供給を絶つＯＦＦ動作処理
を行い、起動中でなければ制御対象に駆動電流を供給す
るＯＮ動作処理を行う（＃３〜＃６）。起動中において
モードスイッチ６８が操作されると、循環形式でモード
設定の切換えを行う（＃７、＃８）。本実施形態では、
文字情報の記録に適した文書モードと、自然画像の記録
に適した風景モードとが設けられている。そして、ユー
ザーがレリーズスイッチ６３を操作して撮影開始を指示
すると、レリーズ動作を行う（＃９、＃１０）。

【００２６】図６は図５のレリーズ動作サブルーチンの
フローチャートである。測光センサ５１及び測距センサ
５４の出力を取り込んで消灯状態における被写体の明る
さ（照度）及び対物間距離を測定し（＃１０１）、モー
ドをチェックする（＃１０２）。文書モードの場合には
必ず照明を行うので、ステップ＃１０５へ進み、測光及
び測距の結果に応じてラインセンサ１１の露出の過不足
が生じないように発光量の設定値ＤＬを算出する。風景
モードの場合には、被写体の明るさが一定値以下であり
且つ対物間距離が一定値以下のとき、すなわち照明が必
要であるときに発光量の設定値ＤＬを算出する（＃１０
３〜＃１０５）。設定値ＤＬを算出して照明系９０のコ
ントローラ１９１に通知した後、コントローラ１９１に
発光開始を指示する（＃１０６）。なお、照明が不要で
あるきにはステップ＃１０６をジャンプする。

【００２７】続いて、モータ駆動回路１５０及び撮像制
御回路１２０に対して撮影動作の開始を指示し（＃１０
７）、所定ライン数の撮影が終了するまで撮影データＤ
２０を逐次に外部へ出力するための制御を実行する（＃
１０８、＃１０９）。撮影が終了すると、スキャンモー
タ１５及びラインセンサ１１の駆動を停止させ（＃１１
０）、その後にコントローラ１９１に発光停止を指示す
る（＃１１１）。

【００２８】図７は発光制御回路１９０の動作のフロー
チャートである。発光開始指示に呼応してＩＧＢＴ９５
をオンし（＃２０１）、トリガ回路９４を駆動してキセ
ノンランプ９２を点灯する（＃２０２）。そして、上述
したように照明光量の検出結果に応じてＩＧＢＴ９５を
オンオフする動作を発光停止指示があるまで行う（＃２
０３〜＃２０９）。ＣＰＵ７１からの発光停止指示を受
けると、ＩＧＢＴ９５をオフして待機する（＃２１
０）。

【００２９】図８は発光制御の他の例を示す発光波形図
である。図８の例は、フリッカに代表される外光の変化
を打ち消すように照明光量を制御するものである。撮影
の開始以前だけでなく、撮影中も測光センサ５１によっ
て被写体の明るさを連続的に測定し、被写体の明るさが
撮影期間にわたってほぼ一定になるように発光ユニット
９１に対するフィードバック制御を行う。例えば図３と
同様の回路構成によるときには、ＣＰＵ７１が発光量の
設定値ＤＬを外光の変化に応じてリアルタイムに変更す
る。外光の光量が増加すれば設定値ＤＬを小さくし、逆
に外光の光量が減少すれば設定値ＤＬを大きくする。こ
のとき、設定値ＤＬは実質的に被写体の明るさの目標値
であり、コントローラ１９１は間接的に測光センサ５１
の出力を発光量に反映させる。これにより、フリッカな
どの外光の変化のある環境での撮影であっても、被写体
の明るさを一定に保つことができ、照度むらのない高品
位の撮影画像が得られる。

【００３０】なお、このように外光の変化に応じて照明
光量を調整する技術はラインセンサカメラ以外の撮像手
段に適用可能である。例えば、銀塩カメラでスリット撮
影を行う場合、エリアセンサを用いたビデオカメラで撮
影を行う場合など、瞬間的ではない照明が必要な場合に
応用し、フレーム間の明るさのばらつきを防止すること
ができる。

【００３１】上述の実施形態によれば、照明手段として
キセノンランプ９２（放電管）を用いたので、白熱灯を
用いる場合と比べて小さな電源で高輝度の照明を実現す
ることができ、消費電力が小さい。また、発光の開始か
ら短時間で光量が安定するので、レリーズ操作から撮影
開始までのタイムラグが短い。

【００３２】キセノンランプ９２の近傍に配置されたフ
ォトセンサ９６によって直接に照明光量を検出するの
で、高精度の光量モニタが可能となり、照明を確実に安
定化することができる。

【００３３】光量の制御形式はスイッチング制御に限ら
れず、白熱灯を用いる場合には電圧制御を行ってもよ
い。カメラの構造、電気回路構成、動作シーケンスなど
は、本発明の主旨にそって適宜変更することができる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１乃至請求項４の発明によれば、
被写体面照度が低い場合に撮影時間を延ばすことなく露
出不足を解消し、被写体面照度に係わらず高画質の撮影
を実現することができる。

【００３５】請求項２の発明によれば、必要なときのみ
に照明を行って不要の電力消費及び露出過剰を防ぐこと
ができる。請求項３の発明によれば、より多様な状況に
おいて適正な露出の撮影が可能になる。

【００３６】請求項４の発明によれば、撮影中の外光変
化の有無に係わらず、明るさのむらのない撮影像を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したラインセンサカメラの構成を
示す図である。

【図２】ラインセンサカメラの要部の機能ブロック図で
ある。

【図３】発光ユニット及び発光制御回路のブロック図で
ある。

【図４】発光制御の一例を示す発光波形図である。

【図５】ラインセンサカメラの概略の動作を示すフロー
チャートである。

【図６】図５のレリーズ動作サブルーチンのフローチャ
ートである。

【図７】発光制御回路の動作のフローチャートである。

【図８】発光制御の他の例を示す発光波形図である。

【符号の説明】

１ ラインセンサカメラ １１ ラインセンサ １３ 副走査機構 ４０ 測定系（測光手段） ７１ ＣＰＵ（照明制御手段、照度設定手段） ９１ 発光ユニット（光源） ９６ フォトセンサ（発光量検出手段） １９１ コントローラ（照明制御手段） ＤＬ 設定値（光源の輝度の設定値） Ｓ９６ 信号 Ｔ１ 撮影期間（撮影の開始から終了までの期間）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０３Ｅ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラインセンサと副走査機構とによって２次
   元の被写体像を撮影するラインセンサカメラであって、 被写体に照明光を照射する光源と、 撮影開始要求に呼応して前記光源を点灯し、撮影終了後
   に前記光源を消灯する照明制御手段と、 前記光源の点灯後に撮影を開始させる撮影制御手段と、
   を有したことを特徴とするラインセンサカメラ。
2. 【請求項２】撮影条件に応じて前記光源による照明の要
   否を前記照明制御手段に指示する照度設定手段を有し、 前記照明制御手段は、前記照度設定手段からの指示に従
   って前記光源を制御する請求項１記載のラインセンサカ
   メラ。
3. 【請求項３】前記光源の輝度に応じた信号を出力する発
   光量検出手段を有し、 前記照度設定手段は、撮影条件に応じて前記光源の輝度
   を設定して前記照明制御手段に通知し、 前記照明制御手段は、撮影の開始から終了までの期間に
   わたって、前記光源の輝度を前記照度設定手段から通知
   された設定値に保つように前記信号に応じて前記光源を
   制御する請求項２記載のラインセンサカメラ。
4. 【請求項４】被写体の明るさを測定する測光手段を有
   し、 前記照明制御手段は、撮影条件に応じて被写体の明るさ
   を設定して前記照明制御手段に通知し、 前記照明制御手段は、撮影の開始から終了までの期間に
   わたって、被写体の明るさを前記照度設定手段から通知
   された設定値に保つように前記測定手段による測定結果
   に応じて前記光源を制御する請求項２記載のラインセン
   サカメラ。