JPH1091753A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像入力装置において、構造を簡略化する。 【解決手段】 画像入力装置において、線形の領域の画
像を複数の領域に分割し、各領域を並列に再配置して撮
像素子に結像する光学系と、撮像素子により得た画像情
報を再配置して、線形の領域の画像に復元して記憶装置
に格納する手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像入力装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】紙などの原稿に印刷又は記入されたイメ
ージの入力には高い解像度が要求される。

【０００３】特に文字原稿の読み取りや認識には４００
ｄｐｉ程度の解像度が必要となる。そのため原稿読み取
り装置（イメージスキャナ）の撮像素子には、通常高解
像度のリニアセンサを用いる。リニアセンサは、例えば
解像度４００ｄｐｉ、ピクセル数３４５６ドット（Ａ４
の短辺の長さに相当）のものが一般的でありこの目的に
適している。

【０００４】従来技術に於いて、エリアセンサを用いた
画像入力装置で原稿を読み取る場合、その解像度がネッ
クとなっていた。例えば４１万画素のＣＣＤエリアセン
サ（ピクセル数６４０×６４０ドット）で、Ａ４サイズ
（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の原稿を読み取ると、約５
５ｄｐｉとなる。

【０００５】そのため原稿を複数の領域に分割して各領
域を別々に読み取り、これらを合成する方法が一般的で
ある。例えば前記のエリアセンサで４００ｄｐｉの解像
度を得るには、原稿を４０ｍｍ四方の領域に分割して読
み取ればよい。

【０００６】また、特公平４−１６５７７２号公報記載
の、撮像素子を複数個設けることにより高解像度の画像
を得る技術も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リニア
センサを用いたイメージスキャナは、原稿フィードのた
め読み取りに要する時間が長く、また焦点深度が極めて
浅いので、自然画像の撮影には向かない。そのため自然
画像の撮影用に別の画像入力装置を用意する必要があっ
た。

【０００８】エリアセンサを用いた画像入力装置で原稿
を分割読み取りする技術により、撮影と原稿読み取りを
１つの装置で行えるが、原稿の分割された各領域を撮像
素子に捕捉する為、光学系または原稿を上下と左右の２
方向に移動させなければならない。

【０００９】すなわち、モーターとギアからなる駆動装
置とその制御回路を２組必要とし、構造が複雑化しコス
トアップにつながる。特公平４−１６５７７２号公報記
載の技術は、機械的構造は単純だが撮像素子を複数有す
るので、やはり高コストとなる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の画像入力
装置は線形の領域の画像を複数の領域に分割し、各領域
を並列に再配置して撮像素子に結像する光学系と、撮像
素子により得た画像情報を再配置して、線形の領域の画
像に復元して記憶装置に格納する手段とを備えた画像入
力装置である。

【００１１】請求項２記載の画像入力装置は原稿をフィ
ードする手段を備え、原稿のフィードと撮像素子の画像
入力周期とを同期させたことを特徴とする請求項１に記
載の画像入力装置である。

【００１２】請求項３記載の画像入力装置は平面の領域
の画像を複数の領域に分割し、各領域を１つの撮像素子
に結像する光学系と、該光学系に隣接した液晶シャッタ
により特定の領域の像を選択的に透過させ、残りの領域
の像を遮蔽する手段とを備えた画像入力装置である。

【００１３】請求項４記載の画像入力装置は液晶シャッ
タの透過／遮蔽切り替えと撮像素子の画像入力周期とを
同期させたことを特徴とする請求項３に記載の画像入力
装置である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１〜図８に基
づいて説明する。

【００１５】図１で光学系２は原稿１の帯状の領域を長
手方向に分割し（例図では５分割）、並べ換えて撮像素
子３に結像する。

【００１６】光学系２はここでは複数のプリズムのアレ
イである（後述の実施例では、複数のミラーを用いた別
の構造が例示されている）。

【００１７】撮像素子３は例えば約４１万画素のＣＣＤ
エリアセンサである。撮像素子３に結像した画像は撮像
素子Ｉ／Ｆ４を介して電気信号の画像データとして出力
される。

【００１８】同期回路８は取り込み回路５とモーター制
御回路９を制御し、フィード機構１１により原稿１の帯
状の領域１つ分をフィードする度に画像データを再配置
ロジック６に転送する。再配置ロジック６は画像データ
を光学系２で並べ換えられる前の状態に復元して画像メ
モリ７に格納する。

【００１９】これにより、光学系２は、図２（Ａ）に示
す原稿１の一部、寸法２００ｍｍ×８ｍｍの細長い領域
（解像度４００ｄｐｉで３，２００ｄｏｔ×１２８ｄｏ
ｔに相当）を撮像素子３に結像する。

【００２０】このとき長手方向に５つの小区画に等分割
され（各区画の寸法は４０ｍｍ×８ｍｍ、解像度４００
ｄｐｉで６４０ｄｏｔ×１２８ｄｏｔに相当）、並列に
並べ換えられて６４０ｄｏｔ×６４０ｄｏｔの像に変換
される。

【００２１】即ち、図２（Ａ）の小区画（左から右に順
にＡ〜Ｅとする）が、図２（Ｂ）の通り上から下に順に
配置される。

【００２２】こうして得られた画像のデータは、再配置
ロジック６で元の画像に復元されてから画像メモリ７に
格納される。

【００２３】即ち、上から下に配置された小区画Ａ〜Ｅ
を再び左から右に並べ換えて、図２（Ｃ）に示す３，２
００ｄｏｔ×１２８ｄｏｔのイメージとして画像メモリ
７に格納する。

【００２４】原稿全体の画像を入力する為に、フィード
機構１１は原稿１を領域の短辺方向にフィードする。同
期回路８は、原稿１が領域の短辺の長さ分（８ｍｍ）フ
ィードされる度に画像データが取り込まれる様、取り込
み回路５とモーター制御回路９を制御する。

【００２５】図３は制御のタイミング図である。同期回
路８はまずモーター制御回路９に対して制御信号ａを出
力し、モーターを駆動させて原稿を所定量フィードす
る。

【００２６】撮像素子Ｉ／Ｆ４はシステムとは非同期に
画像信号ｃを出力し続けるが、原稿フィード中は画像信
号は無視される（図３の画像信号ｃの内Ｓ１からＳ５ま
では無効となる）。

【００２７】モーターの停止後、取り込み回路５への制
御信号ｂはＨｉｇｈとなり、画像取り込みをイネーブル
にする。

【００２８】取り込みイネーブル時に撮像素子Ｉ／Ｆ４
よりのフレーム開始信号ｄを検出すると、制御信号ｂは
再びＬｏｗとなり、これをトリガとして取り込み回路５
は画像信号ｃを入力し、再配置ロジック６にデータを転
送する（例図では画像信号ｃのＳ６が転送されることに
なる）。

【００２９】また、取り込み回路５は転送期間中を表す
ステータス信号ｅを同期回路８に返す。同期回路８はス
テータス信号ｅによりデータ転送の完了を確認すると、
再び原稿のフィード動作を行う。以降、原稿全体の入力
が完了するまでフィード動作と読み取り動作を順次反復
する。

【００３０】また、図５で光学系２は原稿１の２次元に
分割された複数の領域（例図では縦４×横４の１６領
域）を全て撮像素子３に結像する。

【００３１】例図では光学系２は複数のプリズムのアレ
イとして表現されている（レンチキュラー・レンズのア
レイ、又は単一のフレネルレンズを使用する場合もあ
る）。撮像素子３は例えば約４１万画素のＣＣＤエリア
センサである。

【００３２】撮像素子３に結像した画像は撮像素子Ｉ／
Ｆ４を介して電気信号の画像データとして出力される。
液晶シャッタ１２は原稿１の各領域の内任意の一つを透
過させ、残りをマスクする。

【００３３】同期回路８は取り込み回路５と液晶シャッ
タ制御回路１０を制御し、液晶シャッタ１２を切り替え
る度に画像データを再配置ロジック６に転送する。

【００３４】再配置ロジック６は画像データを、画像メ
モリ７の各領域に対応したアドレスに格納する。

【００３５】これにより、光学系２によって、原稿１の
１６分割された領域の画像は、全て重ね合わされ撮像素
子３に結像する。液晶シャッタ１２は各領域に１対１に
対応したセグメントＮｏ．１〜Ｎｏ．１６を持つ。

【００３６】セグメントの一つをＯＦＦ（透過状態）に
し、残りの１５セグメントを全てＯＮ（遮蔽状態）にす
ることにより、原稿１の任意の領域が撮像素子３に結像
される。

【００３７】図６（Ｂ）の様に液晶シャッタ１２のセグ
メントＮｏ．１〜Ｎｏ．１６を一つずつ順にＯＦＦ（透
過状態）にした状態で画像が取り込まれ、再配置ロジッ
ク６により図６（Ａ）に示す配置で順次画像メモリ７に
格納される。

【００３８】液晶シャッタ１２の切り替えと画像データ
取り込みのタイミングの調停の為、同期回路８は取り込
み回路５と液晶シャッタ制御回路１０を制御する。

【００３９】図７は制御のタイミング図である。

【００４０】撮像素子Ｉ／Ｆ４はシステムとは非同期に
画像信号ｃを出力し続けている。

【００４１】同期回路８は撮像素子Ｉ／Ｆ４よりのフレ
ーム開始信号ｄを検出すると、液晶シャッタ制御回路１
０に対して制御信号ａを出力し、透過セグメントを切り
替える（まずセグメントＮｏ．１が透過状態になる）。

【００４２】また、取り込み回路５への制御信号ｂをＨ
ｉｇｈにして画像取り込みをイネーブルにする。取り込
みイネーブル時に撮像素子Ｉ／Ｆ４よりのフレーム開始
信号ｄを検出すると、制御信号ｂは再びＬｏｗとなり、
これをトリガとして取り込み回路５は画像信号ｃを入力
し、再配置ロジック６にデータを転送する（例図では画
像信号ｃのＳ１が転送される）。

【００４３】また、取り込み回路５は転送期間中を表す
ステータス信号ｅを同期回路８に返す。同期回路８は、
転送期間中にフレーム開始信号ｄを検出しても液晶シャ
ッタ制御信号ａを出力しない。データ転送が完了してか
ら最初に発生したフレーム開始信号ｄにより、液晶シャ
ッタ制御信号ａを出力する。

【００４４】以降、１６領域全てを読み取り終えるまで
液晶シャッタ切り替え動作と読み取り動作を順次反復す
る。

【００４５】本発明の第１の実施例を図４に示す。

【００４６】本実施例の装置は撮像素子に４１万画素の
カラーＣＣＤエリアセンサを使用し、解像度４００ｄｐ
ｉのＡ４原稿読み取りとカメラの機能とを併せ持つ。

【００４７】本実施例に於いて光学系は複数のミラーと
レンズで構成されている（光学系を構成するミラーとレ
ンズは、実際は像の歪みを補正する特殊な形状をなして
いるが、例図では詳細な形状を省略する）。

【００４８】尚、図では回路基板、配線ケーブル等は省
略されている。

【００４９】本実施例の装置を原稿読み取りに使用する
場合は、可動ミラー１５をＡの位置に移動させる。原稿
１は装置に挿入されると、モーター１１ａ及び搬送ロー
ラー１１ｂによって８ｍｍずつフィードされる。原稿の
２００ｍｍ×８ｍｍの領域（図２（Ａ）に示す領域）は
第１ミラー２ａに面しており、光源１３で照明される。
光源はタングステンランプ等の白色灯である。

【００５０】この領域の像は第１ミラー２ａ、第２ミラ
ー２ｂ、第３ミラー２ｃ、レンズ２ｄを経て撮像素子３
に結像する。

【００５１】第１ミラー２ａは原稿上の領域の５つの小
区画（４０ｍｍ×８ｍｍ）を上下方向にずらして第２ミ
ラー２ｂに投影し、第２ミラー２ｂは各々の小区画を左
右方向にずらして第３ミラー２ｃに投影する。

【００５２】第３ミラー２ｃ、レンズ２ｄを経て撮像素
子３に結像される像は図２ｂに示す６４０ｄｏｔ×６４
０ｄｏｔのイメージとなる。このイメージは図示しない
回路基板上に搭載された再配置ロジックで元の画像のイ
メージ（図２ｃに示す３，２００ｄｏｔ×１２８ｄｏｔ
のイメージ）に復元される。

【００５３】本実施例の装置をカメラとして使用する場
合は、可動ミラー１５をＢの位置に移動させる。

【００５４】この状態では、原稿１の像は可動ミラー１
５の背面で遮蔽され、撮影用光学系１４よりの像が可動
ミラー１５を介して撮像素子３に結像する。可動ミラー
１５の位置は図示しないセンサによって検出され、Ａの
位置であれば読み取り時に再配置ロジックを有効にし、
Ｂの位置であれば無効にする。

【００５５】本発明の第２の実施例を図８に示す。

【００５６】尚、本図では回路基板、ケーブル・コネク
タ類は省略されている。本実施例の装置は撮影用ユニッ
トと原稿読取用アタッチメントから構成される。

【００５７】撮影用ユニットは４１万画素のカラーＣＣ
Ｄエリアセンサを内蔵し、単体でカメラとして機能す
る。

【００５８】撮影用ユニットを原稿読取用アタッチメン
トに接続すると、解像度４００ｄｐｉでＡ４原稿の読み
取りが可能となる。本実施例では原稿の最大寸法は３２
０ｍｍ×２４０ｍｍ（ほぼＡ４サイズ強）であり、これ
を縦８×横６の４８領域（一辺４０ｍｍ）に分けて読み
取る。

【００５９】撮影用ユニットは撮像素子３、撮影用光学
系１４、及び図示しない回路基板とコネクタより構成さ
れる。撮影用ユニット単体では風景などの通常の画像が
撮影用光学系１４によって撮像素子３に結像される。回
路基板上には再配置ロジックが搭載される。撮影用ユニ
ット単体では再配置ロジックの有効／無効が選択でき
る。再配置ロジックを有効にすれば、連続撮影した４８
枚の映像を画像メモリの異なる領域に格納できる。

【００６０】原稿読取用アタッチメントはレンズ群２
ｅ、レンズ２ｄ、液晶シャッタ１２、２本の光源１３、
及び図示しないコネクタで構成される。上部は撮影用ユ
ニットの接続部であり、コネクタにより液晶シャッタ１
２と光源１３の制御信号ライン及び電源ラインが撮影用
ユニットの回路基板と接続される。底部には原稿１がセ
ットされる。

【００６１】原稿１は２本の光源１３で全体を照明され
る。光源はタングステンランプ等の白色灯である。原稿
の４８箇所の領域は１つずつ順に液晶シャッタ１２によ
り選択的に透過状態になり、その像はレンズ群２ｅ、レ
ンズ２ｄ、及び撮影用光学系１４を経て撮像素子３に結
像する。レンズ群２ｅは原稿の４８箇所の領域全ての像
をレンズ２ｄに投影するフレネルレンズである（詳細な
構造は省略）。

【００６２】レンズ２ｄは撮影用光学系１４の焦点を原
稿の像に合わせる為の補正光学系である。

【００６３】尚、原稿読取用アタッチメントの使用時
は、再配置ロジックは常に有効である。

【００６４】

【発明の効果】請求項１乃至２記載の発明によれば、エ
リアセンサを高解像度のラインセンサとして使用するこ
とができるので、カメラ用の撮像素子１基と原稿フィー
ド機構からなる簡単な構造で原稿読み取り装置を構成す
ることができる。

【００６５】エリアセンサを採用している為、撮影装置
兼原稿読み取り装置を構築できる。

【００６６】構造的には従来のイメージスキャナ同等で
あり、原稿を１方向にフィードする機構のみ必要とし、
従来技術に於いてカメラで原稿を読み取る場合のよう
に、光学系または原稿を上下左右に移動させる機構を必
要としない。

【００６７】以上のように、簡単な構造で低コストの撮
影装置兼原稿読み取り装置が提供される。

【００６８】請求項３乃至４記載の発明によれば、光学
系と原稿をともに移動させることなく原稿を分割読み取
りできるので、モーターやギアからなる機構を持たない
小型軽量かつ低コストの原稿読み取り装置を構成でき
る。

【００６９】また、エリアセンサを採用している為、撮
影装置兼原稿読み取り装置を構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図（その１）である。

【図２】（Ａ）原稿の読み取りイメージを表す図であ
る。 （Ｂ）撮像素子への結像イメージを表す図である。 （Ｃ）画像メモリへの格納イメージを表す図である。

【図３】本発明のタイミングチャート図（その１）であ
る。

【図４】本発明の第１の実施例の構造図である。

【図５】本発明の構成図（その２）である。

【図６】（Ａ）画像の格納順序を表す図である。 （Ｂ）液晶シャッタの駆動順序を表す図である。

【図７】本発明のタイミングチャート図（その２）であ
る。

【図８】本発明の第２の実施例の構造図である。

【符号の説明】

１ 原稿 ２ 光学系 ３ 撮像素子 ４ 撮像素子Ｉ／Ｆ ５ 取り込み回路 ６ 再配置ロジック ７ 画像メモリ ８ 同期回路 ９ モーター制御回路 １０ 液晶シャッタ制御回路 １１ フィード機構 １２ 液晶シャッタ １３ 光源 １４ 撮影用光学系

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線形の領域の画像を複数の領域に分割
   し、各領域を並列に再配置して撮像素子に結像する光学
   系と、撮像素子により得た画像情報を再配置して、線形
   の領域の画像に復元して記憶装置に格納する手段とを備
   えた画像入力装置。
2. 【請求項２】 原稿をフィードする手段を備え、原稿の
   フィードと撮像素子の画像入力周期とを同期させたこと
   を特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
3. 【請求項３】 平面の領域の画像を複数の領域に分割
   し、各領域を１つの撮像素子に結像する光学系と、該光
   学系に隣接した液晶シャッタにより特定の領域の像を選
   択的に透過させ、残りの領域の像を遮蔽する手段とを備
   えた画像入力装置。
4. 【請求項４】 液晶シャッタの透過／遮蔽切り替えと撮
   像素子の画像入力周期とを同期させたことを特徴とする
   請求項３に記載の画像入力装置。