JPS604366A - 図面読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紙等に描かれた図面を自動的に読取って記憶す
る図面読取装置に関する。

図面読取装置は、ドラム又は平板上に貼盾された図面を
読取ヘッドで検出し、検出されたデータ全蓄積し、この
蓄積されたデータに基づいて図面を認識し、これを記憶
する構成となっている。以下、その構成の概略を図によ
り説明する。

８ｇ１図は従来の図面読取装置の系統図である。

凶で、１はドラム、２はドラム１上に貼着された図面、
３は図面２を照明する白熱ランプ、４は図面２上の反射
光を集光するレンズ、５はレンズ４により集光された光
を受光してその受光量に応じた（ｉ号全出力するイメー
ジセンサである。６はランプ３、レンズ４およびイメー
ジセンサ５を含む読取ヘッドを示す。７はイメージセン
サ５Ｑ）、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ
　／　Ｄ変換器、８はこのディジタル信号を記憶する第
１の記憶部、９は第１の記憶部に記憶された信号が基準
値以上か基準値未満かを判定する判定部、】０は判定部
９において判定された結果を記憶する第２の記憶部、１
１は第２の記憶部１０に記憶されたデータに基づいて図
面２上に描かれた図形を認識する認識部、１２は認識部
１１で認識された結果を記憶する第３の記憶部である。

第１の記憶部８乃至詔３の記憶部１２は例えばマイクロ
コンビーータ１３で構成されている。

イメージセンサ５は読取ヘッド６内において多数個（例
えば２０４８個）横方向に一列に配置され、ドラム１は
、横方向に配列されたイメージセンサ５に対して図面を
縦方向に移動させるように回転せしめられる。図面２上
にインク、鉛筆等で描かれた線は横方向に等間隔に配列
された複数のランプ３の光の反射光の光量の大小の形で
イメージセンサ５により読取られ、各イメージセンサ毎
の出力は順次Ａ／Ｄ変換器７を経てディジタル値として
第１の記憶部８に記憶される。記憶されたディジタル値
はそれぞれ判定部９で基準値と比較されて基準値以上（
値「０」）と基準値未＃（値［１Ｊ　＞Ｋ分けられて第
２の記憶部１０に記憶される。

即ち、判定部９では各イメージセンサ５で検出された受
光量が、ある定められた基準受光量以上か未満かをみて
、そのイメージセンサ５で検出した集められ、認識部１
１において、これらデータの全体に基つき、描かれた図
形のベクトル又は輪郭が認識される。この認識は、読取
られた図形のある部分はある座標から他の座標に引かれ
た直線であるという形で行なわれる。このように認識さ
れた図形は、上記の例では２つの座標値および直線の３
つのデータで表わされて第３の記憶部１２に記憶される
。この第３の記憶部１２に記憶されたデータにより、図
面２上に描かれた図形をそのまま査生したり、これに適
宜変更を加えることが可能になる。

ところで、このような従来の図面読取装置において最も
不安定な部分はランプ３、レンズ４およびイメージセン
サ５による読取部分である。その理由を以下に詳述する
。第１に、イメージセンサ５による検出を正確に行なう
ためには相当な光量が必要である。そして、従来の光源
は、タングステンフィラメントの丸球ランプ（第１図）
を２列に横方向に等間隔に配列するが、又はタングステ
ンフィラメントの直線状ランプを使用していた。

ところが、これらタングステンフィラメントランプにお
いては、その発光スペクトルが紫外がら赤外までの広範
囲に及ぶため、イメージセンサ５に必要な反射光量を得
ようとすると必然的にランプの発熱量増大を伴なってい
た。そして、この発熱量の増大は図面の用紙を加熱して
その紙質を劣化させるばかりでなく、読取ヘッド６の機
構全体を加熱してその読取の相変を着るしく低下させる
ものである。この発熱量を抑制するためには、読取ヘッ
ド６に放熱器を取付けることが考えられるが、放熱器を
取付けると読取ヘッド６の寸法および重量が増大し、読
取ヘッド６の移動時の速度が低下するとともに、重量の
増大と、この重量の増大のため読取へツードロを支持す
るビームの機械共振点が低下することにより、読取ヘッ
ド６の移動時の加速度も低下し、この加速度低下を防止
するため防振装置を取付ければ、読取ヘッド６の寸法、
１董は益々増大するという事態を生じる。さらに、読取
ヘッド６の寸法の増加は読取ヘッド６の移動ストローク
に制限を生じ、必要な読取範囲を確保するには読取装置
の周辺を大きくしなければならず、全体構造が太ピくな
るという問題を生じる。

一方、イメージセンサ５に到達する光ｉを増大させるた
め、レンズ４の明るさを大きくする、即ちレンズのＦ数
を下げることも考えられるが、この場合には、レンズの
加ニー特性上、レンズ４の周辺部の曲率が大きくなり、
この部分の來光性が着しく低下する。又、この集光性の
低下を防止するためレンズを数枚組合せてレンズ系を構
成する手段もあるが、これは読取ヘッド６の寸法の増加
につながると共に価格も大きく上昇し、採用し得ないも
めである。

ランプ３、レンズ４およびイメージセンサ５による読取
部分が不安定になる麺２の理由は、イメージセンサ５の
受光量の不均一性である。図面２上に描かれた線は、こ
れを拡大してみると、鎖車で描かれた線はカーボンの粗
い点の集合よりなる線であり、又、インクで描かれた線
は゛インクのにじんだ部分が存在する線であって、明確
に白か黒か判別できない部分が多い。そして、イメージ
センサ５の検出はこのように拡大された状態で行なわれ
る。ところが、前述の判定部９の機能から明らかなよう
に、イメージセンサ５の受光量はある基準受光量以上か
未満かのいずれかに区分されるのであるから、図面２上
に描かれた同一濃度の線分に対し部分的に受光量のバラ
ツキがあると、ある部分では黒と判断される線分が他の
部分では白と判断される事態が生じる。これ全第２図を
参照してさらに説明する。

第２図は第１１１Ａに示すイメージセンサの受光量を示
す波形図である。凶で、横軸には図面２上の位置が、縦
軸には受光量がとっである。Ｈは高レベルの受光量を示
し、Ｌは低レベルの受光量を示す。したがって、受光量
が高レベルＨにある位置には線分が描かれておらず、受
光量が低レベルＬにある位置には線分が描かれているこ
とになる。

そして、両者の中間には前述のようにカーボン粒子が粗
く付着している部分又はインクかにじんだ部分が存在し
ているので、レベルＨとレベルＬは図のように曲線で連
結される。今、仮に位ｆｉｔ、　Ｐ　＋から位置Ｐ、ま
での部分が、位置Ｐ、から右側の部分に比較して受光量
が低下しているものとする。この場合、図の実線による
曲線Ａは均一の受光値における曲線を示し、点線による
曲線Ｂは低１した受光量における曲線を示す。基準受光
量ｔレベルＳで示すと、曲線がレベルＳ以上の部分は白
、レベルＳ未満の部分は黒（線分が存在する）と判断さ
れる。そこで、位置Ｐ２についてみると、受光量が曲線
Ａにしたがう場合は白、曲線Ｂにしたがう場合は黒と判
断され、同一位置の同一・状態について全く逆の結果を
生じることになる。

このような判断の相違は当然ながら図面読取装置の読取
精度を低下させることになり装置の信頼性を着るしく阻
害する。そして、上記受光量の不均一性は、横方向に配
列又は配置されたランプの端部における発光量の不足お
よびレンズ４の周辺部の受光性の低下に起因するものと
考えられる。

以上述べたように、図面読取装置における読取部分の不
安定は、大部分ランプで構成される光源に関連して生じ
るものである。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、読取ヘッドの寸法および重量を増大させ
ることなく光源の発熱量を低くすルコトができ、かつ、
レンズで集光された光量を均一とすることができる図面
読取装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、図面を照明する照
明用光源として、最大発光量を示すスペクトルが図面か
らの光を受光する受光素子の最大受光量を示すスペクト
ルとほぼ一致するものを選定し、さらに、レンズで集光
された光量を均一とする光量均一化手段を設けたことを
特徴とする。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第３図は本発明の一実施例に係る図面読取装置の照明用
光源の配置図である。図で、１５ａ、〜１５ａ、。

１５ｂ、〜１５ｂ４は読取ヘッドに設けられる図面の照
明用光源、１６ａ、１６ｂは光源１５ａ、　〜１５ａ、
、　１５ｂ、　−１５ｂ、　’に固定する光源保持具、
１７は光源保持共１６ａと光源保持具１６ｂとを一体に
結合する結合部材である。なお、光源以外については第
１図に示すものと同じである。

光源１５ａ、　−１５ａ、　、　１５ｂ、　〜１５ｂ４
　としては、第４凶（ｂ）に示すようなスペクトル特性
ｋｉする光源が用いられる。ここで、第４図について説
明１−る。第４凶（ａ）はイメージセンサのスペクトル
特性、第４凶（ｂ）は光源のスペクトル特性である。

凶において、横軸にはスペクトル成分が、縦軸には光量
がとっである。イメージセンサはスペクトル成分λ１に
おいて光量吸収がピークとなり、その両側のある範囲の
スペクトル成分の光を吸収する特性ケ有する。これに対
して光源１５ａ、〜１５ａ５．１５ｂ、〜１５ｂ４はス
ペクトル成分λｔにおいて発光がピークとなり、その両
側のある範囲のスペクトル成分の光を発光する特性を有
し６、スペクトル成分λ２はスペクトル成分λ１とほぼ
一致するものが選定される。

本実施例における光源は、上記のように選定されている
ので、光に１５ａ、　〜１５ａ、、　１５ｂ、　−１５
ｂ、の図面からの反射光は効果的にイメージセンサに吸
収される。即ち、従来のタングステンフィラメントラン
プの発光スペクトルは前述のように紫外から赤外までの
範囲にわたって存在するので、イメージセンサに吸収さ
れる光量は全発光量のうちの僅かの部分にすぎず、残り
の光量は熱エネルギとして放出されることになり、発熱
量を増大する結果を招いていたのであるが、本実施例の
光源は、その特性が前述のように選定されているので、
イメージセンサに吸収されない余分の光量を発光するこ
とはなく、全体の発光量は僅かであり、発熱はほとんど
生じない。したがって、発熱に伴なう前述の問題点も４
４升考慮する必要はなく、読取ヘッドを小型に４＝＋４
成することができる。このようなイメージセンサおよび
光源の一例として、電荷結合素子（ＣＣＤ）および赤色
の発光ダイオードを挙げることができる。両者はともに
近赤外のスペクトル成分において光量のピーク値を有す
る。なお、上記とは逆に、光源の特性を基準としてイメ
ージセンサを選定することもできる。

さて、このような特性を有する光源１５ａ、〜１５ａ、
。

１５ｂ、〜１５ｂ４は、第３図に示すように配列されて
いる。即ち、光源１５　ａ　、〜　１５ａ１１の配列に
１６いて、光源１５ａ、〜１５ａ、の間隔は等間隔りと
され、両端の光源１５ａ、　、　１５８６のそれぞれの
隣接光源１５ａ２．１５ａ４との間隔は間隔りよりも短
い間隔ｔとされている。又、光＋２’ｉ’　１５　ｂ　
＋〜１５ｂ、の配列は、各光諒丁べて等間隔りとされて
おり、かつ、光源１５ａ、〜１５ａ、の各光源の中間に
対向して、いわゆる千鳥状に位置せしめられたものとな
っている。各光源の発光の放散角は１５°〜３０°であ
る。

光源をこのような配列とした場合の図面の照射光量につ
いてみると、光源配列中間部に面した図面部分では、対
向する光源の発光が互いに重り合うことによりほぼ同一
レベルの照射光量となる。

一方、光源端部に面した図面部分では、光源１５ａ、。

１５ａ、が短縮された間隔ｔで配列されているので、光
源配列中間部に面した図面部分とほぼ同一レベルの照射
光量となり、均一した光量を得ること力１できる。

なお、光源の数、間隔り、ｔは種々の条件により適宜決
定されるものであり、又、配列σ）両側の端部光源の配
列間隔を短縮してもよい。さらに、間隔１＜より一層短
縮すれば端部における照射光景は中間部の照射光量より
増太し、レンズ周辺部の集光性が低い場合には、その低
集光性を袖なうことができる。

このように、本実施例では、光源として、その発光量の
ピーク値のスペクトルが、イメージセンサの吸収光景の
ピーク値のスペクトルとほぼ一致する特性を有する・も
のを選定し、光源の配列を、端部における光源の間隔を
短縮した配列としたので、読取ヘッドの寸法および重量
を増大させすに光源の発熱量全像くすることができ、又
、レンズで集光された光ｉｔ均一とすることができる。

第５図は本発明の他の実施例に係る図面読取装置の照明
用光源の回路図である。図で、第３−に示す部分と同一
部分には同一符号が付しである。

１８は各光源１５ａ、　〜１５ａ、　、　１５ｂ、　〜
１５ｂ、の電源、１９．２０は可変抵抗器である。可変
抵抗器１９は光源１５ａ。

−１５ａ４．１５ｂ、　〜１５ｂ４に接続され、可変抵
抗器側は端部の光源１５ａｌ、　１５ａ、、に接続され
ている。なお、光＃１５ａｌ　−１５ａ、　、　１５ｂ
１−１５ｂ４はさきの実施例のものと同一の光源であり
、又、これら光源相互の間隔はすべて等間ｌｌ１１ＡＩ
Ｌとされている。

各司袈抵抗器１９．２０を調整することにより、各光源
に印加される電圧を調整することができ、これにより各
光源の発光量も調整することかでさる。

そこで、可変抵抗器１９．２０を調整して、光源１５ａ
□１５ａ、に他の光源より高い電圧が印加されるように
すると、端部の光源１５ａｌ、１５ａ、の発光は増太し
、端部における図面照射光量の低下を防止し、これを均
一なものとすることができる。なお、レンズ周辺部の集
光性を補うためには、光源１５ａ、　、　１５ａ。

の印加電圧をさらに増加させればよい。

このように、本実施例では、光源として、その発光量の
ピーク値のスペクトルが、イメージセンサの吸収光量の
ピーク値のスペクトルとほぼ一致する特性を崩するもの
を選定し、端部に配置ｕされた光源に対して中間部に配
置された光源に印加する′電圧よりも大きな電圧を印加
するようにしたので、さきの実施例と同じ効果を奏する
ものである。

以上述べたように、本発明では、光源として、その最大
発光量を示すスペクトルが受光素子の最大吸収光量を示
すスペクトルとほぼ一致する特性を有するものを選定し
、図面端部に照射される光量を増加するような手段を設
けたので、読取ヘッドの寸法および一１ｉｉ金増大させ
ることなく光源の発熱社を低くすることができ、又、レ
ンズで集光された光量を均一とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の図面読取装置の系統図、第２凶は第１図
に示すイメージセンサの受光量を示す波形図、第３凶は
本発明の一実施例に係る図面読取装置の照明用光源の配
置図、第４凶（ａ）、（ｂ）はイメージセンサおよび光
源のスペクトル特性図、第５図は本発明の他の実施例に
係る図面読取装置の照明用光源の回路図である。 １・・・・・　ドラム、２・・・・・・図面、４・・・
・・・レンズ、５・・・・・・イメージセンサ、１５ａ
、　〜１５ａ５　、１５ｂ、　〜１５ｂ。 ・・・・・・光源、１８・・・・・・電源、１９，２０
・・・・・・可変抵抗器。 第３図 ６ａ 第４図 Ｊ５ＷＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）図面設置部と、この図面設置部に設置された図面
   からの光を集光するレンズと、このレンズで集光された
   光を受光して受光量に応じた信号を出力する受光素子と
   、この受光素子の最大受光量を示すスペクトルとその最
   大発光量を示すスペクトルとがほぼ一致する特性を有す
   る前記図面の照明用光源と、前記レンズで集光された光
   量を均一とする光量均一化手段とを設けたことを特徴と
   する図面読取装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記光量均一化
   手段は、前記光源の配列が端部において密となる構成で
   あることを特徴とする図面読取装置。 （３）％許請求の範囲第１項において、前記光量均一化
   手段は、端部に配列された光源に印加される電圧を中間
   部に配列された光源に印加される電圧より大きくする回
   路構成であることを特徴とする図面読取装置。