JPS6247789A - 撮像装置 - 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】 （産業上の利用分野〕 この発明は撮像装置、とくに画像走査の高速化と高解像
度走査の両方が可能となるものに関するものである。

〔従来の技術〕

ＯＡやＦＡ　（Ｆａｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
）等の分野では。

シート状や書籍状の読取原稿（書類・図面など）を機械
番こ都合の良い読取り空間にセットして走査する通常の
イメージスキャナの他に、　ＴＶカメラのようにどのよ
うな空間１こある被写体（以下、読取原稿と記す。）で
も撮像できる画像入力装置、即ち撮像装置が望まれる場
合があり、しかも通常のＴＶカメラの解像度（５１２画
素×５１２ライン程度）よりもずっと高い解像度（例え
ば２０４８画素ｘ　２０４８ライン）での入力が要求さ
れることが多い。このような高解像度の撮像装置を実現
するため一次元撮像素子と何らかの副走査機構系を組合
わせて構成する方法が従来より行われている。

第４図は１例えば特開１１５８−６９１７８号公報に示
され１コ、このような従来の撮像装置の構成例を示す概
略構成図であり、図において（１）はレンズ、（４）は
一次元撮像素子、（７）はリニアスライド機構、（５）
は画像メモリ、（６）は表示装置、０４は読取原稿であ
る。この従来装置の動作は次のようである。レンズ（１
）が読取原稿Ｑｌの二次元像を結像面に作り、この結像
面におかれた一次元撮像素子（４）が同素子（４）を固
定したリニアスライド機構により副走査機構系に動かさ
れながら撮像を行うことにより得られる画像信号が、画
像メモリ（５）辺順次記憶され、記憶内容の一部が表示
装置（６）により画像として表示される。

また第５図は１例えば特開昭５６−８４２７９号公報１
乙示された従来の撮像装置の構成の他の例を示す概略構
成図であり１図において（１）はレンズ、（ト）は多面
反射鏡（即ちポリゴンミラー）　、　（４）は一次元撮
像素子、（５）は画像メモリ、（６）は表示袋Ｒ％αｑ
は読取原稿である。この従来装置の動作は次のようであ
る。レンズ（１）が読取原稿Ｑ（）の二次元像を作ろう
とする光路上に、一定速度で回転する多面反射鏡勿があ
り、多面反射鏡帥の回転につれて、読取原稿（１１）Ｊ
：の回転軸に平行な線状の部分が１１Ｃ次に一次元撮像
素子（４）上に結像する。このような多面反射鏡（至）
の回転による副走査と一次元撮像素子（４）の撮像動作
による主走査によって画像信号が得られる。画像メモリ
（５）と表示装置（６）の動作は第４図の例の場合と同
様である。

し発明が解決しようとする問題点フ 上記のような従来の撮像装置では、撮像における走査速
度と、画像内容の表示の即時性と一覧性に問題がめった
。例えば第４図で説明した従来の做像装置では、リニア
スライド機構（７）が十分な機械的精度を保ちながら副
走査を行なえる速度が最大１０ｍｍ／秒程度であり、一
次元撮像素子（４）の画素間距離が１８μｍで、副走査
の結像面上の走査線間隔もこれに等しくすると％７６９
ライン／秒が最大の走査速度であるから少なくとも１画
面全体（例えば２０４８ライン）の走査は２．６６秒か
かることになる。ところがテレビジョン等でよく知られ
ているように１画像をＣＲＴなどのリフレッシュを要す
る通常の表示装置（６）を表示して観察する場合は、画
面全体を３０画面／秒程度で繰返さなければちらつきな
どの問題が生じるから、上記のリニアスライド機構■に
よる走査速度は全く不十分であり、画像信号を画像メモ
リ（５）に一旦記憶してそれを高速に読出すことにより
表示する。また通常の表示装置（６）では画像メモ１月
５）を大容量として２０４８画素ｘ　２０４ｇラインの
画像信号を記憶しても、その全内容を画像として一覧表
示することはできず、一覧表示には非常に高価な高解像
度の表示装置を必要とする問題がある。このｔこめ、通
常の表示装置を用いる場合は、画像メモリ（５）の記憶
内容をいくつかの部分に分割して順次に表示せざるを得
なかつｔ二。結局、第４図で説明した従来の撮像装置で
は、撮像中の画像は２．６６秒に１回、それも部分毎に
しか観察スることができず、撮像範囲の設定や焦点調整
など撮像装置の操作上で著しい不便があった。

一方、第５図で説明した従来の撮像装置では。

走査速度の点では、多面反射鏡（ト）を十分高速で回転
させることができるので問題がないが、その場合は、一
次元撮像素子（４）の動作速度をこ上限があるため撮像
走査線数が減少して高解像度では撮像することができな
い。逆に高解像度で撮像しようとすれば、多面反射鏡（
イ）の回転数を小さくせざるを得す、その都合は第４図
で説明した撮像装置と同様に走査の周期が長すぎること
と、通常の表示装置では部分毎にしか観察できないとい
う問題が生じる。

更に、　ＯＡやＦＡにおける応用では、読取原稿全体の
像を常に入力するだけではなく、読取原稿全体の中の注
目すべき領域（以下これを関心領域と呼ぶ）を特定して
高解像度で走査入力できれば有利な場合が多い。しかし
第４図のような従来の撮像装置では、走査周期が大きく
、また部分毎にしか画像表示されないので、関心領域を
特定するには操作性が悪く非常に手間がかかる。また特
定した後１こ関心領域へ走査範囲を移動させるアクセス
時間も無視できない。一方、第５図のような従来の撮像
装置では、多面反射鏡（ト）を高速回転すれば関心領域
の特定は容易になるが、逆に関心領域を高解像度で読み
取ることはできなくなる。また一般に多面反射鏡■は、
質量が大きいので、高速回転状態から急激に回転速度を
低下させて、関心領域を高解像度で走査するよう番こコ
ントロールすることは困難であり、読取原稿に対して走
査範囲と解像度を可変として走査を行う動作には不向き
である。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、読取原稿を高速に走査して全体を即時的に一覧す
ることも、また読取原稿の中の関心領域を特定して関心
領域を高解像度で入力することも容易に行える撮像装置
を得ることを目的とする。

Ｌ問題点を解決する１こめの手段フ この発明に係る撮像装置は、一次元撮像素子、回転によ
り被写体の像を上記一次元撮像素子に頌次送る回転走査
鏡、この回転走査鏡を駆動する駆動装置、と記回転走査
鏡の回転角を検出する検出器、上記回転角に対応するア
ドレスに上記一次元撮像素子の出力画像信号を記憶する
画像メモリ。

上記被写体上の走査対象範囲を特定する位置信号を出力
する位置指示手段、及び上記位置信号を基に、上記回転
走査鏡の回転角を上記駆動装置に指示し、走査範囲を特
定すると共に０回転のステップサイズを変えて解像度を
可変にするコントローラを備え１こものである。

（作用） この発明においては１回転走査鏡とこの回転走査鏡の回
転角を検出する検出器とコントローラによって、読取原
稿上の走査可能範囲内であれば任意の副走査位置に高速
ｆこアクセスすることが可能であり、しかも回転走査鏡
の回転角を微小にステップ状に変えるようにコントロー
ラで制御することにより線順次走査も可能である。また
これを利用して、比較的高速に線順次走査して読取原稿
を即時的にかつ一覧できるよう辺表示して関心領域を特
定しｆ：　リ、更に特定された関心領域を高解像度で入
力する１こめの走査がコントローラにより容易に実現で
きる。

し実施例フ 第１図はこの発明の一実施例にょる撮像装置を示す概略
構成図であり、第４図及び第５図と同一符号は同−又は
相当部分を示す。（２）は回転により被写体α０（読取
原稿）の像を一次元撮像素子（４）に鴫次送る回転走査
鏡１でガルバノミラ−である。（３）は回転走査鏡（２
）を駆動する駆動装置、（７）は回転走査鏡（２）の回
転角を検出する回転角検出器、（８）は回転走査鏡（２
）の回転角を指示する信号を駆動装置（３）番こ与え、
走査範囲を特定すると共心１回転のステップサイズを変
えて解像度を可変ｌζするコントローラ、（６）及び（
９）は走査対象範囲を特定する位置信号を出力する位置
指示手段であり、表示装置（６）とこの表示装＠（６）
に表示された画像上で走査対象範囲を特定する位置指示
具（９）、この場合ライトペンにより構成される。αη
はサブサンプリング回路で、一次元撮像素子（４）の出
力画像信号を所定解像度になるように画素数削減を行っ
て画像メモリ（５）に記憶するものである。

上記のよう【こ構成された撮像装置において、レンズ（
１）によって作られる読取原稿ＣＡＱの二次元的像が回
転走査鏡（２）で反射されて一次元撮像素子（４）上に
結像する。回転走査鏡（２）はコントローラ（８）から
駆動装置（３）に対して発生される回転走査鏡の回転角
を指定するディジタル符号またはアナログ電圧の信号に
より、指定の回転角に傾斜するので、読取原稿ＱＱ上の
任意の位置を撮像素子（４）に結像させることができ、
これを副走査に利用して線順次走査を行うこともできる
。回転角検出器（７）は機械式や化学式のロータリエン
コーダであって、回転走査鏡（２）の現時点の回転角を
検出してその信号を出力しコントローラ（８）が指定す
る回転角と現時点の回転角との差を計算できるようにす
る。図示しない撮像素子駆動回路によって駆動される一
次元撮像素子（４）は副走査と同期して撮像動作を行い
、その出力である画像信号は１画像メモリ（５）に記憶
され、記憶内容は画像として表示装置（６）に表示され
る。

通常の線順次走査はコントローラ（８）により読取原稿
ａＱ内の走査対象範囲の境界に、回転走査鏡（２）、の
回転角を設定後、コントローラ（８）から回転角を微小
量ずつステップ的に変えてゆくように定速で回転角指定
信号を発生することにより可能である。

この際、走査対象範囲の副走査方向の大きさは。

回転走査鏡（２）の回転角の範囲に対応し、走査解像度
は回転角の微小ステップサイズに対応する。また画像メ
モリ（５）内の記憶アドレスは、この回転角範囲と回転
角の微小ステップサイズから定まる走査線の総数と各走
査線に含まれる画像信号の量即ち走査線当りの画素数に
よって、各走査線と対応づけられている。これによって
回転角の微小ステップサイズを大きくすれば比較的高速
の走査が行われて、低解像度の画像信号が画像メモリ（
５）に記憶され、逆に回転角の微小ステップサイズを小
さくすれば走査所要時間は大きくなるが高解像度の画像
信号が画像メモリ（５）に記憶されることになり。

解像度を可変量とすることができる。

また１回転走査鏡（２）は軽量であり回転走査鏡の駆動
装置（３）！こよりコントローラ（８）で指定される回
転角へ高速に到達することができるので、任意の走査対
象範囲へのアクセスが短時間で済むし、走査対象範囲を
繰返し走査するために走査対象範囲の最初の境界へ毎回
戻る時間も小さい。このため、走査対象範囲を可変とす
る走査を容易に実現することができる。

＠２図はこの発明の一実施例に係るコントローラ（８）
の動作の概略を示すフローチャートである。

動作モードとしては走査と関心領域の特定の２つのモー
ドに大別することができ１図示しないスイッチ等により
切替えられるものとする（ステップ１５１１　）。走査
モードにおいて、コントローラ（８）は読取原稿αＱの
走査対象範囲に対応してステップ畷及びステップ關によ
り回転走査鏡（２）のとるべき回転角の範囲とステップ
サイズを設定する。例えば高速で読取原稿Ｃ１Ｏの全体
を走査する場合や関心領域を高解像度で走査する場合は
それぞｎ異なっ１こ回転の始角・終角・ステップサイズ
を設定する。

ま１こステップ圓においては、サブサンプリング回路回
に対して、サブサンプルの割合や画像メモリ（５）に記
憶すべき信号の有効範囲を示す信号を出力する。以上の
設定がなされた後で、まず回転走査鏡（２）がとるべき
回転角の目標値としてステップ■で走査対象範囲の始端
に相当する始角を設定し。

ステップ圀でその目標角を指定する信号を駆動装置（３
）に与える。これにより回転走査鏡（２）は目標の回転
角をとるべく回転を行うので、ステップＱ５７１で回転
角検出器（７）の出力である現在の回転角を入力し、ス
テップ州でこれが目標角と一致することを確認するまで
回転角指定信号を出力する。現在角が目標角と一致すれ
ば、ステップ−でそれが走査対象範囲の終端に相当する
終角と一致するかを調べる。もし一致しなければステッ
プ１で次の目標角を現在角にステップサイズを加算する
ことにより設定し、ステップ■へ戻る。これを繰返すこ
とにより走査対象範囲の始端から終端までを所定のステ
ップサイズで順次に走査することになる。なおステップ
サイズそのものは走査を行なっている間で必ずしも一定
であるとは限らず、回転走査鏡（２）の回転を読取原稿
ａｏ上の一定ステップサイズの走査とするために回転角
のステップサイズハ回転角の絶対値に従って微小量ずつ
変化させる必要がある場合もある。そのような場合はコ
ントローラ（８）は回転角のステップサイズをテーブル
として記憶したり、或は計算を行なったりしてステップ
圀で記憶値や計算値を用いて次の目標角を設定する等の
方法をとること【こなる。

ステップ四で現在角が終角に達していることがわかれば
、ステップ旬で走査を繰返し実行するような動作モード
であればステップ■に戻って再び始角から同様の走査を
実行し、走査繰返しの動作モードでなければその走査を
終了する。なお図中破線で囲まれた部分は回転走査鏡（
２）を用いた走査位置へのアクセス動作に相当し、この
部分を利用してランダムアクセス的な動作を行うことも
可能である。

領域特定の動作モードでは、コントローラ（８）はステ
ップゆで位置指示具（９）から走査範囲を指定する２つ
の座標値を入力し、ステップ關でこの座標値から回転走
査鏡（２）の回転走査範囲である始角・終角を計算する
。

ところで、読取原稿αＯ内の関心領域を走査対象範囲と
して特定するには、読取原稿α０上ま１こは表示装置（
６）に表示された画像上で走査対象範囲の境界を指示す
るための位置指示手段が必要である〇第１図の実施例で
は、この位置指示手段として、表示装置（６）及びライ
トペン（９）を用いる場合の例を示している。この場合
の装置の動作を以下に第８図を用いて説明する。

第８図はこの発明の一実施例による撮像装置の動作を説
明する説明図であり、第３図（３月よ読取原稿αＱの全
体を比較的高解像度で線順次走査し１画像メモリ（５）
を介して表示装置（６）に表示した画像を示している。

この走査では第８図（ｂ）　ｉこ示すように回転走査鏡
（２）の回転角の微小ステップサイズを大きめにとり、
コントローラ（８ンからの回転角指定信号発生の速度も
、撮像素子（４）で撮像が可能な限り高速にする。もし
、この走査がちらつきを生じない程度に高速に繰返すＣ
とができれば１画像メモリ（５）を介さずに直接表示装
置（６）に画像信号を入力して表示させることも可能で
あるが、それ程高速でなくても、撮像範囲内で読取原稿
Ｃ１Ｏを動かしたり焦点調整を行なったりするのに差支
えない程度の即時性を得る走査速度であれば十分であり
、これを画像メモリ（５）を介してちらつきのない状態
で観察可能である。なおこの表示画像は当然通常の表示
装置で表示できる低解像度の画像であり、読取原稿Ｏｑ
の内容が完全に判読できるとは限らないが、関心領域の
位置を指示するには問題がない。

従って、この表示画像上でライトペン（９）によす関心
領域の２つの対角点（財）弼を指示することにより。

関心領域Ｑを特定することは容易である。この対角点＠
四の位置はコントローラ（８）により読取原稿０１）上
の位置に対応づけられ、更に読取原稿←ｑ全全体の比率
から走査対象範囲に対応する回転走査鏡（２）の回転角
に換算される。

以との動作に引き続いて、コントローラ（８）は回転走
査鏡（２）の回転角を指定して関心領域ｑの上下端を走
査対象範囲の境界に設定して・第８図（ｃＪ　ｉこ示す
ように関心領域を高解像度で走査し、画像信号を画像メ
モ１月５）に記憶し、更に記憶内容を図示しないデータ
メモリやファイルメモリへ転送して入力を完了する。こ
の関心領域の走査は回転角の微小ステップサイズを小さ
くして１回だけ行なう。

この走査により、第３図（ｄ）のように高速走査時より
も高い解像度で関心領域を入力することができろ。

第８図（ｅ）及び（ｆ）はそれぞれｔ記高速走査時と高
解像度走査時の画像メモ１月５）内の画像信号の記憶状
態の例を示している。高速走査時は、読取原稿００の全
体を５１２ラインで走査しており、１ライン５１２画素
に対応する５１２アドレスを単位として画像メモリ（５
）内に整然と記憶されているので、この記憶内容を所定
表示速度で読出すことにより表示装置（６）に画像とし
て表示される。なお、ｌラインの画素数は本来一次元撮
像素子（４）のもつ絵素数によってきまり、２０４８絵
素をもつ撮像素子（４）を使えばｌラインに２０４８画
素が画像信号として出力されるが、高速走肴時には副走
査方向の解像度にほぼ相等する主走査方向解像度があれ
ば十分な場合が多い。第１図に示されるサブサンプリン
グ回路ａｎはこのような場合に画像信号中の画素を間引
くことにより、１ライン内の画素数を適量まで削減する
ものである。第３図（ｅ）の例では撮像素子（４）の出
力２０４８画素から４画素に１画素の割合でサブサンプ
ルすること番こより５１２画素を画像メモリ（５）（こ
記憶している。この場合、関心領域（至）が読取原稿全
体に比して縦１５１５１２　　横２５／６４の大きさで
あるとすると、関心領域そのものは２００画素×６０ラ
インで走査されていることになる。

高解像度走査時に副走査解像度を４倍にして走査し１こ
場合は、関心領域Ｑは２４０ラインの走査線で走査され
、対応する横方向画素数は８００となるので、第８図Ｃ
ｆ）のようＥこ、５１２アドレスの単位には整然とは入
らず、２単位を１ラインに割当てて記憶している。この
解像度は読取原稿αＱの横方向を撮像素子（４）の２０
４８絵素全てを使って撮像した場合に相当しているので
、サブサンプリング回路σ刀では何画素かに１画素かを
とる間引きではなく。

画像信号中で関心領域以外の部分Ｆこ相当する画素を切
り捨てることにより、画傅メモリ（５）に関心領域内の
８００画素だけを伝達する。このライン中の領域内に入
る画素の位置を示す信号及び必要な間引きの割合を示す
信号は、コントローラ（８）によりサブサンプリング回
路αυに与えられ、サブサンプリング回路回はこの信号
を受信して通常周知の方法で上記動作を行う。これによ
り第８図（ｆ）で画像メモ１月５）中の５１２アドレス
の２単位毎に後の方のアドレスに空きが生じているが、
この記憶内容は表示装置（６）に表示する対象ではなく
画像信号として入力しているだけなので、ライン毎の区
切りが規則的になるような記憶方法をとっている。

なお上記実施例の説明では、一次元搬像素子（４）の絵
素数や読取原稿θ０及び関心領域幻の大きさ、更に画像
メモ１月５）の大きさ等に具体的数値を挙げたが、これ
らの数値は上記具体例に限られず一般化できることは言
うまでもない。

また、上記実施例では、関心領域（ハ）を特定するため
の位置指示手段として表示装置（６）及び表示画像上の
位置を指示するライトペン（９）を挙げて説明したが、
位置指示は表示画像上でなく読取原稿αＱをタブレット
とにおいて読取原稿上の点をタブレットのスタイラスペ
ンで指示する。（但し、走査対象範囲とタブレット座標
が予め対応づけられているものとする。）などの方法で
、読取原稿上で指示を行なってもよく、また位置指示の
具体的装置もマウスやジョイスティックなど拙々の装置
を使用できることは勿論である。

また上記実施例においては、関心領域□□□を走査する
際、読取原稿αｑ全全体横方向を撮像素子（４）の全絵
素数を使って撮像する場合を説明したが、この場合が関
心領域を走査する最大の解像度であるとは限らず、読取
原稿αＱの一部を撮像素子（４）の全絵素数を使って撮
像するようにレンズ（１）の焦点等を調整すればより高
解像度の走査が可能であることは当然である。更に一般
的には、画像メモリ（５）に十分な容量があれば読取原
稿ａｑ内に設定される走査対象範囲に対して走査解像度
を独立な可変量として走査を行なうことができることは
容易にわかる。

これと同様に、上記実施例では、サブサンプリング回路
ａ漫により、読取原稿ＱＯま１こは関心領域−を走査す
る副走査解像度にほぼ相当する主走査方向解像度を得る
ように撮像素子（４）の出力画像信号から間引きや切り
捨てにより画素数を削減する場合を説明し１こが、これ
は１画像メモｉ月５）の記憶容量を小さく保つためにな
される処理であり、画像メモリ（５）に十分な容量があ
り、かつ画低メモリ読出し時のサブサンプリング等によ
り表示装置（６）への表示が可能であれば必要ではなく
なる。またサブサンプルを行う場合でも、必ずしも副走
査解像度に相当する程度まで画素数を削減する必要はな
く、画像メモリ（５）の容量の許す範囲でサブサンプル
の程度を独立にすることができる。

（発明の効果〕 以とのように、この発明によれば、一次元撮像素子１回
転により被写体の像を上記一次元撮像素子に順次送る回
転走査鏡、この回転走査鏡を駆動する駆動装置、上記回
転走査鏡の回転角を検出する検出器、上記回転角に対応
するアドレスに上記−θ、′元撮像素子の出力画像信号
を記憶する画像メモリ、上記被写体上の走査対象範囲を
特定する位置信号を出力する位置指示手段、及び上記位
置信号を基に、上記回転走査鏡の回転角をｔ記駆動装置
に指示し、走査範囲を特定すると共に、回転のステップ
サイズを変えて解像度を可変にするコントローラにより
撮像装置を構成したので、高速走査と高解像度走査の両
方が可能なものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例による撮像装置を示す概略
構成図％＠２図はこの発明の一実施例に係るコントロー
ラの動作を示すフローチャート、第８図はこの発明の一
実施例による撮像装置の動作を説明する説明図、並びに
第４図及び第５図は各々従来の撮像装置を示す概略構成
図である。 （１）・・・レンズ、（２）・・・回転走査鏡、（３）
・・・駆動装置、（４）・・・一次元撮像素子、（５）
・・・画像メモリ、（６）・・・表示装置、（７）・・
・回転角検出器、（８）・・・コントローラ％（９）・
°・ライトペン、ＯＯ・・・読取原稿、α刀・・・サブ
サンプリング回路 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一次元撮像素子、回転により被写体の像を上記一
   次元撮像素子に順次送る回転走査鏡、この回転走査鏡を
   駆動する駆動装置、上記回転走査鏡の回転角を検出する
   検出器、上記回転角に対応するアドレスに上記一次元撮
   像素子の出力画像信号を記憶する画像メモリ、上記被写
   体上の走査対象範囲を特定する位置信号を出力する位置
   指示手段、及び上記位置信号を基に、上記回転走査鏡の
   回転角を上記駆動装置に指示し、走査範囲を特定すると
   共に、回転のステップサイズを変えて解像度を可変にす
   るコントローラを備えた撮像装置。
2. （２）位置指示手段は、画像メモリに記憶された画像信
   号を表示する表示装置、及びこの表示装置に表示された
   画像上で走査対象範囲を特定する位置指示具よりなる特
   許請求の範囲第１項記載の撮像装置。
3. （３）サブサンプリング回路を備え、一次元撮像素子の
   出力画像信号を所定解像度になるように画素数削減を行
   つて画像メモリに記憶する特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の撮像装置。