JPH117518A - 画面の撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】撮像対象画面を撮像するカメラを備える画面の
撮像装置において、正反射の影響を受けず、撮像対象画
面の像と撮像面に結像される像とが相似形になり、撮像
面全面にピントの合った画像が得られる画面の撮像装置
を実現する。 【解決手段】撮像対象画面１に垂直な軸Ａと、カメラの
レンズ２の光軸Ｂと、撮像面３に垂直な軸Ｃとがすべて
平行で、撮像対象画面１の中心とレンズ２の物体側節点
Ｋとを結ぶ直線ａと、レンズ２の像側節点Ｋ′と撮像面
３の中心とを結ぶ直線ａ′が、平行であり、かつ、これ
らの直線ａ，ａ′とレンズ２の光軸Ｂとのなす角θが、
０°＜θ＜９０°の関係を満たす一定の角度θになるよ
うに、撮像対象画面１と、レンズ２と、撮像面３との位
置と角度が決定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル、液晶
パネル用カラーフィルタ、ＣＲＴ用シャドーマスク等の
撮像対象画面を撮像する画面の撮像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルに用いるカラーフィルタ（Ｃ
Ｆパネル）は、赤、青、緑の長方形の３つのフィルタを
含む正方形の画素で構成されている。また、テレビに用
いられるシャドーマスクは、数１０μｍ径の孔の配列に
より構成されている。液晶パネルやカラーフィルタ等の
撮像対象画面を撮像装置で撮像する場合、撮像対象画面
と撮像装置の撮像面（例えばＣＣＤ撮像面）との正反射
を防ぐため、撮像対象画面の真上から撮像するのではな
く、図１に示すように、撮像装置２１を斜めに傾けて撮
像することが行われている。

【０００３】しかし、この方法では、撮像対象画面２５
と撮像面２３とが平行にならず、撮像対象画面２５の像
が長方形であっても、撮像面２３に結像される像は台形
になる。このため、撮像対象画面２５の画素のピッチ
が、部分的に撮像面２３の画素（またはこの整数倍）の
ピッチとずれ、モアレが発生して画像の質が悪くなる。
このため、撮像対象画面２５に対してレンズの光軸を傾
け、かつ撮像対象画面２５と撮像面２３ａとが平行にな
るように撮像面２３ａの角度を調整することのできる光
電変換カメラが知られている（特許第２５２９０７０号
公報参照）。

【０００４】この構成によれば、図２に示すように、撮
像対象画面２５と撮像面２３ａとが平行になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この構成における、レ
ンズ２４と撮像対象画面２５と撮像面２３ａとの配置を
描いたのが、図３である。図３の配置では、撮像対象画
面２５の像面２３ｂは、原理上、撮像対象画面２５が光
軸に対して傾いている角度と逆の角度で、光軸に対して
傾いて形成される。したがって、撮像対象画面２５と撮
像面２３ａとが平行である限り、撮像面２３ａと実際の
像面２３ｂとは一致しない。このため、撮像面２３ａに
結像される像のピント外れによるボケは、依然として残
ることになる。

【０００６】そこで、本発明は、撮像対象画面を撮像す
るカメラを備える画面の撮像装置において、正反射の影
響を受けず、撮像対象画面の像と撮像面に結像される像
とが相似形になり、撮像面全面にピントの合った画像が
得られる画面の撮像装置を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画面の撮像装置
は、図４に示すように、撮像対象画面１に垂直な軸Ａ
と、カメラのレンズ２の光軸Ｂと、撮像面３に垂直な軸
Ｃとがすべて平行で、撮像対象画面１の中心とレンズ２
の物体側節点Ｋとを結ぶ直線ａと、レンズ２の像側節点
Ｋ′と撮像面３の中心とを結ぶ直線ａ′が、平行であ
り、かつ、これらの直線ａ，ａ′とレンズ２の光軸Ｂと
のなす角θが、０°＜θ＜９０°の関係を満たす一定の
角度θになるように、撮像対象画面１と、レンズ２と、
撮像面３との位置と角度が決定されているものである。

【０００８】なお、本発明ではレンズ２は、その形式に
は限定されず、薄肉レンズ、厚肉レンズ又は組合せレン
ズ等のいずれのレンズであってもよい。薄肉レンズとし
て近似できるときは、レンズ２の物体側節点Ｋとレンズ
２の像側節点Ｋ′とを同じ点（レンズ２と光軸Ｂとの交
点）とみなしてもよいことはいうまでもない。この発明
の構成によれば、像を光軸Ｂからずれた位置に結像させ
るため、正反射を防ぐことができるとともに、撮像対象
画面１と撮像面３とが平行なので、撮像対象画面１の像
と撮像面３に結像される像とは相似形になる。また、撮
像面３は、レンズ２により形成される撮像対象画面１の
像面とほぼ一致するので、全面にピントの合った画像が
得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図５は、画面の
撮像装置の全体構成図であり、画面の撮像装置は、撮像
対象画面１１を撮像するＣＣＤカメラ１３と、ＣＣＤカ
メラ１３とは独立して用意されるレンズ１２と、ＣＣＤ
カメラ１３を支持するカメラ支持枠１３ａ及びレンズ１
２を支持するレンズ支持枠１２ａと、これらの支持枠を
一方向に動かすガイド部材１５と、撮像対象画面１１を
設置する設置台１４とを備えている。なお、ＣＣＤカメ
ラ１３の筐体の中には、ＣＣＤカメラ１３によって撮像
された画像信号を処理する処理部（図示せず）が格納さ
れている。

【００１０】前記ガイド部材１５と設置台１４とは、と
もに地面又は床に対して固定されている。また、設置台
１４の撮像対象画面１１を設置する面は水平になってい
る。前記ガイド部材１５の中には、図示しないが、ウォ
ームギアが格納されていて、それをハンドル１５ａで回
転させることにより、カメラ支持枠１３ａ及びレンズ支
持枠１２ａを往復移動させる仕組みになっている。この
カメラ支持枠１３ａ及びレンズ支持枠１２ａを往復移動
させる方向は、設置台１４に設置された撮像対象画面１
１の中心とレンズ１２の物体側節点とを結ぶ直線、及び
レンズ１２の像側節点とＣＣＤ撮像面１３ｂの中心とを
結ぶ直線に沿った方向である。この移動方向と、垂直方
向とのなす角度をθで表す。角度θは、１５°から３０
°程度である。

【００１１】図６は、カメラ支持枠１３ａにより支持さ
れたＣＣＤカメラ１３及びレンズ支持枠１２ａにより支
持されたレンズ１２を示す拡大図である。レンズ１２及
びＣＣＤカメラ１３は、ともに垂直下方を向いた状態
で、レンズ支持枠１２ａ及びカメラ支持枠１３ａにより
支持されている。レンズ支持枠１２ａ及びカメラ支持枠
１３ａは、前述したとおり、直線に沿って往復移動可能
になっているが、焦点調節のため、カメラ支持枠１３ａ
と切り離してレンズ支持枠１２ａのみを移動させること
もできる。このレンズ支持枠１２ａの移動は、レンズ支
持枠１２ａに設けられた調整ナット１２ｂを回すことに
よって行う。

【００１２】図７は、本発明の画面の撮像装置の光路図
であり、撮像対象画面１１の中心とレンズ１２の物体側
節点Ｋとを結ぶ直線ａと、レンズ１２の像側節点Ｋ′と
ＣＣＤ撮像面１３ｂの中心とを結ぶ直線ａ′が、平行で
あり、かつ、これらの直線ａと直線ａ′との距離が記号
δで表されている。直線ａと直線ａ′との距離δが０で
ないのは、レンズ１２の厚みを考慮したからであり、も
しレンズ１２が非常に薄ければ、この距離δは０に近づ
く。

【００１３】この図７に基づいて、撮像対象画面１１と
レンズ１２とＣＣＤ撮像面１３ｂとの位置調整方法を説
明する。液晶パネルやカラーフィルタ等の撮像対象画面
１１を撮像する場合、撮像対象画面１１の画素のピッチ
が、部分的にＣＣＤ撮像面１３ｂの画素のピッチとずれ
ることにより発生するモアレを防ぐため、ＣＣＤ撮像面
１３ｂの１画素に、撮像対象画面１１の画素の整数倍が
対応するように、撮像対象画面１１とレンズ１２とＣＣ
Ｄ撮像面１３ｂとの位置関係を調整する必要がある。

【００１４】そこで、撮像対象画面１１の画素のサイズ
をＰ、ＣＣＤ撮像面１３ｂの画素のサイズをＰｃとす
る。さらに図７に示すように、撮像対象画面１１とレン
ズ１２の物体側節点（物体側主点に等しい）との距離を
ａ、レンズ１２の像側節点（像側主点に等しい）とＣＣ
Ｄ撮像面１３ｂとの距離をｂ、レンズ１２の焦点距離を
ｆとすると、幾何光学の結像公式より、 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ が成り立つ。撮像対象画面１１の画素のサイズＰが、Ｃ
ＣＤ撮像面１３ｂの画素サイズＰｃのｎ個分（ｎ＝0.5,
1, 1.5, 2, 2.5,‥‥）の大きさで結像するとすると、 ｂ／ａ＝ｎＰｃ／Ｐ となる。以上の２つの式より、 ａ＝ｆ（１＋Ｐ／ｎＰｃ） ｂ＝ｆ（１＋ｎＰｃ／Ｐ） が得られる。したがって、レンズ１２の焦点距離ｆと画
素のサイズと倍率ｎが決まれば、撮像対象画面１１とレ
ンズ１２の物体側節点との距離ａと、レンズ１２の像側
節点とＣＣＤ撮像面１３ｂとの距離ｂが簡単に求められ
るので、これらの距離ａと距離ｂとを実現するように、
カメラ支持枠１３ａ及びレンズ支持枠１２ａを移動させ
れば、所定の倍率ｎで、ピントの合った画像を得ること
ができる。

【００１５】図８は、画面の撮像装置の他の実施形態を
示す全体構成図である。図５の構成図と違うところは、
ミラー１６を設置して、撮像対象画面１１からＣＣＤ撮
像面１３ｂに至る光路を折り曲げたところである。撮像
対象画面１１からＣＣＤ撮像面１３ｂまでの距離は、ミ
ラー支持枠１６ａとカメラ支持枠１３ａ及びレンズ支持
枠１２ａとを一体に固定し、これらをガイド部材１５に
沿って上下移動可能にすることによって任意に設定でき
るようにしている。レンズ１２とＣＣＤ撮像面１３ｂと
の距離は、図６を用いて説明したのと同様、レンズ支持
枠１２ａの調整ナット１２ｂを使って調整可能である。
この構成によれば、光路を折り曲げているので、撮像対
象画面１１からガイド部材１５までの距離を短くするこ
とができ、したがって、全体をコンパクトに作ることが
できる。

【００１６】なお、本発明は、前記に掲げた実施形態に
制限されるものではない。例えば、前記の実施形態で
は、ＣＣＤカメラ１３とレンズ２とは、独立して設けら
れていたが、これらを１つの箱の中に設け、レンズ２の
位置を前後に調整するようにしてもよい。その他、本発
明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明の画面の撮像装置に
よれば、正反射を防ぐことができるとともに、歪みのな
い、全面にピントの合った画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来周知の撮像方法を示す説明図である。

【図２】先行技術に係る撮像方法を示す説明図である。

【図３】先行技術に係る撮像方法における、レンズ１２
と撮像対象画面１１とＣＣＤ撮像面１３ｂとの配置図で
ある。

【図４】本発明の画面の撮像装置の光路図である。

【図５】実施例に係る画面の撮像装置の全体構成図であ
る。

【図６】カメラ支持枠１３ａにより支持されたＣＣＤカ
メラ１３及びレンズ支持枠１２ａにより支持されたレン
ズ１２の配置を示す拡大図である。

【図７】実施例に係る画面の撮像装置の光路図である。

【図８】画面の撮像装置の他の実施形態を示す全体構成
図である。

【符号の説明】

１１ 撮像対象画面 １２ レンズ １２ａ レンズ支持枠 １３ ＣＣＤカメラ １３ａ カメラ支持枠 １４ 設置台 １５ ガイド部材 １６ ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像対象画面を撮像するカメラとを備える
   画面の撮像装置であって、 撮像対象画面に垂直な軸と、カメラのレンズの光軸と、
   撮像面に垂直な軸とがすべて平行で、 撮像対象画面の中心とレンズの物体側節点とを結ぶ直線
   と、レンズの像側節点と撮像面の中心とを結ぶ直線が、
   平行であり、かつ、これらの直線とレンズの光軸とのな
   す角θが、０°＜θ＜９０°の関係を満たす一定の角度
   θになるように、撮像対象画面と、レンズと、撮像面と
   の位置と角度が決定されていることを特徴とする画面の
   撮像装置。
2. 【請求項２】設定された倍率ｎ及びレンズの焦点距離ｆ
   とに基づいて、撮像対象画面と、レンズと、撮像面との
   位置関係が決められていることを特徴とする請求項１記
   載の画面の撮像装置。