JPH11196315A - 画像読み取り装置 - Google Patents

画像読み取り装置

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JPH11196315A
JPH11196315A JP9360185A JP36018597A JPH11196315A JP H11196315 A JPH11196315 A JP H11196315A JP 9360185 A JP9360185 A JP 9360185A JP 36018597 A JP36018597 A JP 36018597A JP H11196315 A JPH11196315 A JP H11196315A
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JP
Japan
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image
area
partial
photographing
partial areas
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JP9360185A
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Shinya Matsuda
伸也 松田
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より良好な全体合成画像を合成できるように
撮影する画像読み取り装置を提供する。 【解決手段】 被写領域を分割する各部分領域の撮影範
囲Tの有効部分(画像合成に用いる部分)の奥行き方向
の距離差D’,D''を求め、距離差の半分が焦点深度よ
り小さくなるまで、分割数を増やし、部分領域による被
写領域の分割パターンを決定する。ズームレンズ16お
よび撮像素子18を有する撮像ユニットを傾け、各部分
領域の撮影範囲Tのうち有効部分の中央のピントが被写
面Sに合うようにして、各部分領域を順に撮影する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像読み取り装置
に関し、詳しくは、被写領域全体の一画像を後に合成で
きるように被写領域を複数の部分領域に分割して順に拡
大撮影する画像読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、被写領域を複数の部分領域に分割
し、各部分領域を撮像素子(たとえば、エリアセンサや
ラインセンサ)を用いて、それぞれ何回かに分けて拡大
撮影する、すなわち画像を読み取るタイプの画像読み取
り装置として、たとえばデジタルカメラやデジタルスキ
ャナが提案されている。このタイプの画像読み取り装置
は、後で各部分領域の読み取り画像をつなぎ合わせ、被
写領域全体の一画像を合成できるように、各部分領域を
撮影する。各部分領域の画像は、撮像素子全体をできる
だけ有効に用いて拡大撮影するので、高解像度となる。
したがって、このタイプの画像読み取り装置は、被写領
域全体を同じ撮像素子を用いて1回で撮影する場合に比
べて、高解像度の全体合成画像を低コストで得ることが
可能となる。
【0003】ところで、各部分領域の撮影方法として
は、各部分領域の焦点位置を固定して撮影する方法が知
られている(たとえば特開平8−26568号公報)。
【0004】しかし、このような方法では、文書画像を
至近距離で撮影する場合には、カメラの光軸移動によ
り、画面中央と周辺とで撮影距離の差が大きくなり、い
ずれかの部分でピントのぼけが発生する。また、撮影画
面を4分割、16分割など偶数に分割する場合には、撮
影画面の中央に分割線が入るため、貼り合わせによる位
置ずれや輝度の段差が目立ちやすい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
解決すべき技術的課題は、被写領域全体を複数の部分領
域に分割して順に拡大撮影する画像読み取り装置におい
て、より良好な全体合成画像を合成できるように撮影す
る画像読み取り装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用・効果】上記の
技術的課題を解決するため、本発明は、以下の構成の画
像読み取り装置を提供する。
【0007】本発明の画像読み取り装置は、被写領域全
体を複数の部分領域に分割して順に撮影する画像読み取
り装置であって、光学系および撮像素子を有し、上記各
部分領域に対向したときにその各部分領域をそれぞれ撮
影することができる変角型撮像ユニットと、この撮像ユ
ニットを上記各部分領域に所定順序で対向すべく駆動す
る走査駆動ユニットと、上記撮像ユニットおよび上記走
査駆動ユニットの動作を制御する制御手段とを備えたタ
イプのものである。画像読み取り装置は、撮影距離決定
手段と、部分領域設定手段とを備える。上記撮影距離設
定は、カメラ本体から主被写体までの撮影距離を決定す
る。上記部分領域設定手段は、上記撮影距離にある被写
面を基準として所定範囲内のデフォーカス量を満足する
上記各部分領域の撮影画像の有効部分によって上記被写
領域全体を網羅できるように、上記各部分領域による上
記被写領域の分割パターンを決定する。
【0008】上記構成において、部分領域設定手段は、
所定範囲内、たとえば焦点深度より小さい範囲内のデフ
ォーカス量である各部分領域の撮影画像の有効部分によ
って被写領域全体を網羅できるように、部分領域による
被写領域分割パターンを決定する。すなわち、部分領域
の数、大きさ、配置、各部分領域の撮影範囲のうちの有
効部分の位置および大きさを決定する。走査駆動ユニッ
トは、所定順序で、撮像ユニットを所定の部分領域に向
ける。撮像ユニットは、対向した部分領域の被写体像を
光学系を介して撮像素子の有効領域にできるだけ大きく
結像し、その部分領域をそれぞれ撮影する。このとき、
部分領域設定手段が決定した分割パターンに従って各部
分領域の有効部分の撮影画像が得られるように、ズーム
レンズのピント位置を適宜調節する。このようにして撮
影された各部分領域の撮影画像のうちデフォーカス量が
所定範囲内である有効部分を、分割パターンに従って貼
り合わせることによって、被写領域全体についてピント
が合った高精細な全体合成画像を合成することができ
る。
【0009】したがって、より良好な全体合成画像を合
成できるように撮影することができる。
【0010】上記構成の画像読み取り装置は、たとえば
撮影距離や被写領域の大きさ等に応じて、分割パターン
を適宜設定する、すなわち切り換えるが、本発明は、以
下のように、予め分割パターンを決定しておく別の構成
の画像読み取り装置をさらに提供する。
【0011】本発明の画像読み取り装置は、被写領域全
体を複数の部分領域に分割して順に撮影する画像読み取
り装置であって、光学系および撮像素子を有し、上記各
部分領域に対向したときにその各部分領域をそれぞれ撮
影することができる変角型撮像ユニットと、この撮像ユ
ニットを上記各部分領域に所定順序で対向すべく駆動す
る走査駆動ユニットと、上記撮像ユニットおよび上記走
査駆動ユニットの動作を制御する制御手段とを備えたタ
イプのものである。画像読み取り装置は、少なくとも上
記被写領域の中央に第1の上記部分領域を配置し、この
第1部の上記部分領域の両側に少なくとも一つずつの第
2および第3の上記部分領域を配置する。そして、上記
第2および第3の部分領域の撮影時には、上記第1の部
分領域の撮影時にピントを合わせた被写面と同一面内か
つその被写面の外側に隣接する撮影範囲にピントを合わ
せる。
【0012】上記構成によれば、少なくとも3つの部分
領域、すなわち、中央の第1部分領域と、その両側(上
下方向両側であっても、左右方向両側であっても、斜め
方向両側であってもよい)の第2および第3部分領域と
に分割して撮影する。第2および第3部分領域は、第1
部分領域と重複してもよい。第2および第3部分領域の
撮影画像のうち、中央の第1部分領域の撮影画像に隣接
する部分は、第1部分領域の撮影画像と同様に被写面位
置にピントが合っているので、鮮明な画像が得られる。
この部分を第1部分領域の撮影画像と貼り合わせること
によって、被写領域全体についてピントが合った高精細
な全体合成画像を合成することができる。また、全体合
成画像の中央には第1部分領域の撮影画像が来るので、
画面中央に分割線が入らないようにすることができる。
【0013】したがって、より良好な全体合成画像を合
成できるように、撮影することができる。
【0014】なお、本発明の上記各構成の画像読み取り
装置は、画像読み取り装置自体が各部分領域の撮影画像
から被写領域全体の全体合成画像を合成するように構成
しても、あるいは、単に各部分領域の撮影画像のデータ
を出力し、画像読み取り装置以外の他の機器によって被
写領域全体の全体合成画像を合成するように構成しても
よい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、図1〜図6に示した本発
明の一実施形態に係るデジタルカメラについて詳細に説
明する。
【0016】デジタルカメラ10は、図1の透視図に示
すように、大略、眼を模した撮像ユニット20および走
査駆動ユニットと、距離センサ14と、撮影開始ボタン
12とを備え、被写領域全体の一画像を後に合成できる
ように、被写領域を複数の部分領域に分割して順に拡大
撮影することができる。
【0017】撮像ユニット20は、ズームレンズ16
と、ズームレンズ16を駆動するズームモータ17と、
撮像センサ18とを備え、大略球形に一体的に構成され
ている。ズームレンズ16は、被写体像の撮影倍率を変
化させて撮像センサ18上に結像する。ズームレンズ1
6は、ズームモータ17の駆動によって撮影倍率が変化
し、また、フォーカスモータ19(図5参照)によっ
て、ピント位置が調節されるようになっている。撮影倍
率は、被写領域の分割数に応じて、被写領域の全体画面
から各部分領域の分割画面までを撮像センサ18に結像
できる倍率範囲を備えている。たとえば、被写領域を縦
3×横3の9つの部分領域に分割する場合には、3倍の
倍率範囲が必要となる。撮像センサ18は、CCDエリ
アセンサであり、被写体像の光信号を電気信号に変換す
る。
【0018】走査駆動ユニットは、図2の斜視図に示す
ように、U字状ガイド23と、上下方向に延在しU字状
ガイド23の下部を回転自在に支持する回転軸21と、
水平方向に延在しU字状ガイド23の上部に回転自在に
支持され、かつ撮像ユニット20を回転自在に支持する
回転軸25と、各回転軸21,25にそれぞれ結合され
たモータおよび角度センサ22,24とを備え、各回転
軸21,25の回転によって、撮像ユニット20の撮影
方向をX,Y方向に任意に制御できるようになってい
る。
【0019】距離センサ14は、公知の多点測距機構と
同様に構成される。詳しくは、距離センサ14は、赤外
線レーザ光のスポット光を照射する赤外線発光部14a
(図5参照)と、スポット光の照射角度を変化させる偏
向部と、被写体からの反射光を受ける受光部とを備え
る。受光部は、レンズと位置センサ14b(図5参照)
より構成されており、スポット光の反射位置を検出する
ことにより、三角測距の原理を用いて被写体までの距離
を測定する。偏向部により、スポット光の照射角度を変
化させることができ、被写体の2次元的な距離分布を測
定することが可能である。
【0020】撮影開始ボタン12は、撮影開始操作のた
めのものである。
【0021】さらに、デジタルカメラ10は、その本体
裏面に、不図示の画像表示部およびモード設定部が設け
られている。画像表示部は液晶モニタ34(図5参照)
を含み、撮影範囲、すなわち被写領域の撮影画像を表示
できるようになっている。モード設定部は、撮影モード
を設定するためのものである。
【0022】デジタルカメラ10は、本体裏面の液晶モ
ニタ34を見ながら撮影範囲と構図を決め、撮影開始ボ
タン12を押すことによって、被写領域を複数の部分領
域に分割して撮影することができる。
【0023】すなわち、撮影前には、ズームレンズ16
はワイド(短焦点距離、すなわち広角)状態であり、被
写領域全体を液晶モニタ34に表示する。撮影開始ボタ
ン12を押すと、距離センサ14により被写体までの距
離を測定し、部分領域による被写領域の分割パターンを
決定する。そして、ズームレンズ16はテレ(長焦点距
離、すなわち望遠)状態となり、分割パターンに従っ
て、各部分領域を順に走査して撮影する。
【0024】次に、被写領域を複数の部分領域に分割す
る方法について、図3および図4を参照しながら説明す
る。ここでは、被写領域を水平方向にのみ分割する簡単
な例について説明する。
【0025】撮像ユニットのズームレンズ16の撮影画
角を“θ”とすると、図3(I)に示すように、撮影光
軸に沿ってズームレンズ16から被写面までの距離をL
とすると、単一領域の撮影範囲Tの水平方向の長さX
は、次の式1で表わされる。 (式1) X=2・L・tanθ 図3(II)に示すように、角度4θの範囲の被写領域を
撮影するとき、従来の方式と同様に撮像ユニットを左右
に走査し、中央で2分割して撮影し、両撮影画像の全部
を用いて被写領域全体の一画像を合成する場合、撮影光
軸は被写面Sに対して直角から±θの角度だけ傾斜する
ので、撮影光軸に直角な平面上の撮影範囲Tの奥行き方
向の距離差Dは、式2で表わされる。 (式2) D=X・sinθ=2・L・tanθ・sinθ いま、この距離差Dを等分した位置にピントが合うよう
にピント位置を調節したとすると、撮影範囲の両端(図
3(II)の下に示した細長い全体合成画像の中央および
両端)でのデフォーカス量dは、式3で表わされる。 (式3) d=D/2=L・tanθ・sinθ
【0026】撮像ユニット20の焦点深度がこのデフォ
ーカス量dより小さい場合には、撮影範囲の両端でピン
トぼけによる画像の劣化が生じる。そのような場合、本
実施形態のカメラ10は、図4(III)に示すように、
部分領域の数、すなわち画面分割数を増やす。すなわ
ち、被写領域の中心部分でもう一画面分の撮影を行い、
この画像に左右の画像の一部を貼り合わせることによ
り、撮影範囲Tの奥行き方向の距離差を縮小する。たと
えば、撮像ユニット20を傾け、1→2→3と順次移動
させ、被写面Sを右から左へ撮影した画像を、図4(II
I)の下の図のように貼り合わせる。符号2で示した被
写領域中央の撮影時には、ピントを被写面Sに合わせ、
撮影範囲Tの奥行き方向の距離差が発生しないようにす
る。符号1,2で示した両端の撮影時には、それぞれの
撮影画像のうち外側の半分を画像合成に用いる有効部分
とし、有効部分について奥行き方向の距離差を等分する
位置に被写面Sがくるように、ピント位置を調整する。
このようにすれば、有効部分のデフォーカス量d’は式
4の通りとなる。 (式4) d’=d/2=L・tanθ・sinθ/2 つまり、分割数を2から3に増やすことにより、デフォ
ーカス量を図4(II)の2分割の場合の半分にすること
ができる。したがって、よりピントが合った鮮明な全体
合成画像を得ることができる。
【0027】焦点深度が上記のデフォーカス量d’より
もまだ小さい場合には、図4(IV)に示すように、さら
に分割数を増やし、外側の分割をより小さくする。すな
わち、被写領域全体の画像は、符号3で示したように、
被写領域中央の部分は撮影画像の全部を用い、その両側
は、符号1,2,4,5で示したように、それぞれの撮
影画像の外側の1/4ずつを用いて合成する。一般に、
画面中心を除いた両側部分の分割数を2nとし、各部分
領域の撮影画像のうち外側の1/nの部分を有効部分と
すると、最小デフォーカス量d''は以下のようになる。 (式5)d''=L・tanθ・sinθ/2n これより、 (式6) n=L・tanθ・sinθ/2d'' 焦点深度が分かれば、その値をd''に代入して式6から
分割数nを決定することができる。分割数nは整数であ
るため、少数点以下を切り上げる。撮影領域全体の分割
数、すなわち部分領域の全撮影回数は、この分割数2n
に画面中央での撮影1回を加算した(2n+1)回とな
る。焦点深度が小さいと分割数2nが増え、部分領域の
撮影画像のうち画像合成に用いることができる有効部分
の割合は小さくなる。
【0028】撮像ユニット20のデフォーカス量は、ズ
ームレンズ16の性能、撮影画角(レンズの焦点距
離)、撮影時の絞りの大きさ、解像度すなわち撮影倍
率、撮像センサの画素数などにより一義的に求まり、設
計者が決定するカメラ10の仕様値と、被写体までの距
離等の撮影条件により決定される。したがって、被写体
までの距離等の撮影条件から、分割パターン、すなわ
ち、部分領域の数、大きさ、配置等を決定することがで
きる。
【0029】上記のように焦点深度より小さくなるま
で、撮像ユニットの有効部分を1/2、(1/2)2
1/4、(1/2)3=1/8と小さくしていく代わり
に、撮像ユニットを最も外側に傾けたときに焦点深度内
となる有効部分の大きさを求め、こらから逆に内側の有
効部分を順に求めることによって、分割パターンを決定
してもよい。また、各撮影画像の外側を有効部分として
画像合成に用いる代わりに、たとえば、各撮影画像の中
央を有効部分として画像合成に用いてもよい。この場合
には、撮像ユニット20を振る角度は大きくなるが、レ
ンズ中央の明るい画像を画像合成に用いることができ
る。さらに、撮影ごとに撮影方向を変える代わりに、撮
影方向を変えずにピント位置を変え、撮影画像中の有効
部分の位置を変えながら撮影してもよい。
【0030】なお、画像合成を容易にするためには、各
部分領域は互いに多少重なり合うように撮影することが
好ましい。
【0031】次に、図5のブロック図を参照しながら、
デジタルカメラ10の構成について、さらに説明する。
デジタルカメラ10は、撮像系と制御系とに大別でき
る。
【0032】撮像系は、撮像センサ18と、撮像センサ
18からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/
D変換器42と、A/D変換器42からのデジタル信号
を蓄積して画像データを記憶する画像メモリ43と、画
像メモリ43から各部分領域の画像データを読み出して
被写領域全体の画像データを合成する画像合成器44
と、合成した画像データについて、照度、階調特性、画
像歪などの補正処理を行う画像処理器46と、補正した
画像データを記録媒体や表示装置等に出力する出力部4
8とが、直列に接続されている。
【0033】制御系は、データバスを介して、CPU3
0と、撮像センサ18の動作を制御する撮影制御部32
と、走査駆動ユニットのモータおよび角度センサ22,
24と、撮像ユニット20のズームモータ17およびフ
ォーカスモータ19と、距離センサ14の赤外線発光部
14aおよび位置センサ14bと、撮影開始ボタン12
やモード設定部等の操作部34と、画像表示部の液晶モ
ニタ36と、画像合成を制御する画像処理制御部40と
が相互に接続されている。CPU30には、レンズ性能
等のデータを記憶しておく内部メモリ38が接続されて
いる。画像処理制御部40は、撮像系の画像メモリ4
3、画像合成器44および画像処理器46に接続されて
いる。制御系は、撮像ユニット20の撮影制御、ズーム
モータ17によるズームレンズ16の倍率制御、フォー
カスモータ19によるズームレンズ16のピント位置調
整の制御、走査駆動ユニットの走査制御、距離センサ1
4の検出制御、画像データの処理・合成、撮影開始など
の操作制御を行い、これらの制御は、CPU30が統括
する。
【0034】次に、デジタルカメラ10の動作につい
て、図6のフローチャート図を参照しながら説明する。
【0035】ステップ#12において、走査駆動ユニッ
トは撮像ユニット20を撮影方向の中心、すなわちカメ
ラ本体の正面方向に向け、ステップ#14において、ズ
ームモータ17が駆動し、ズームレンズ16をワイド状
態にする。次に、ステップ#16において、撮像ユニッ
ト20は被写領域全体を撮影し、ステップ#18におい
て、その撮影画像をカメラ本体裏面の画像表示部の液晶
モニタ36に表示する。ステップ#20において、撮影
開始ボタン12が押されるのを待つ。すなわち、撮影開
始ボタン12が押されるまで、上記ステップ#16およ
び#18を繰り返す。
【0036】撮影開始ボタン12が押されると、ステッ
プ#22において、被写体までの距離を計測し、ステッ
プ#24において、所定範囲内のデフォーカス量となる
部分領域の分割数を演算し、部分領域の配置等の分割パ
ターンを決定する。
【0037】次に、ステップ#26において、ズームモ
ータ17が駆動し、ズームレンズ16をテレ状態にし、
部分領域の大きさに対応した撮影倍率にする。次に、ス
テップ#28において、走査駆動ユニットは、次に撮影
すべき部分領域の方向に撮像ユニット20を向け、ステ
ップ#30において、フォーカスモータ19が駆動し、
各部分領域の撮影画像の有効部分が鮮明になるように、
ピント位置を調整する。そして、ステップ#32におい
て、撮像ユニット20は撮影を行い、撮影した画像のデ
ータは、A/D変換されて画像メモリ43に記憶され
る。ステップ#34において、全ての部分領域の走査、
撮影が終了するまで、上記ステップ#28〜#32を繰
り返す。
【0038】全ての部分領域の撮影が終了すると、ステ
ップ#36において、記憶した各部分領域の画像データ
を読み出し、分割パターンに基づいて撮影画像の位置合
わせを行い、ステップ#38において、撮影画像を貼り
合わせ、被写領域全体の1枚の画像を合成する。最後
に、ステップ#40において、合成した画像に照度、階
調特性の補正等の画像処理を行った後、ステップ#42
において、そのデータ信号を外部に出力する。
【0039】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【0040】たとえば、本発明は、被写領域を水平方向
のみならず垂直方向にも分割する場合、すなわち上下お
よび左右に分割する場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態のデジタルカメラの透視
図である。
【図2】 図1のデジタルカメラの走査駆動ユニットの
斜視図である。
【図3】 図1のデジタルカメラの撮影動作の説明図で
ある。
【図4】 図3の続きの説明図である。
【図5】 図1のデジタルカメラのブロック構成図であ
る。
【図6】 図1のデジタルカメラの動作のフローチャー
ト図である。
【符号の説明】
10 デジタルカメラ(画像読み取り装置) 12 撮影開始ボタン 14 距離センサ(撮影距離決定手段) 14a 赤外線発光部 14b 位置センサ 16 ズームレンズ(光学系) 17 ズームモータ 18 撮像センサ(撮像素子) 19 フォーカスモータ 20 撮像ユニット 21 回転軸 22 モータおよび角度センサ 23 U字状ガイド 24 モータおよび角度センサ 25 回転軸 30 CPU(制御手段、撮影距離決定手段、部分領域
設定手段) 32 撮影制御部(制御手段) 34 操作部 36 液晶モニタ 38 内部メモリ 40 画像処理制御部 42 A/D変換器 43 画像メモリ 44 画像合成器 46 画像処理器 48 出力部 L 距離 S 被写面 T 撮影範囲 X 長さ θ 撮影画角

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写領域全体を複数の部分領域に分割し
    て順に撮影する画像読み取り装置であって、光学系およ
    び撮像素子を有し、上記各部分領域に対向したときに該
    各部分領域をそれぞれ撮影することができる変角型撮像
    ユニットと、該撮像ユニットを上記各部分領域に所定順
    序で対向すべく駆動する走査駆動ユニットと、上記撮像
    ユニットおよび上記走査駆動ユニットの動作を制御する
    制御手段とを備えた画像読み取り装置において、 カメラ本体から主被写体までの撮影距離を決定する撮影
    距離決定手段と、 上記撮影距離にある被写面を基準として所定範囲内のデ
    フォーカス量を満足する上記各部分領域の撮影画像の有
    効部分によって上記被写領域全体を網羅できるように、
    上記各部分領域による上記被写領域の分割パターンを決
    定する部分領域設定手段を備えたことを特徴とする、画
    像読み取り装置。
  2. 【請求項2】 被写領域全体を複数の部分領域に分割し
    て順に撮影する画像読み取り装置であって、光学系およ
    び撮像素子を有し、上記各部分領域に対向したときに該
    各部分領域をそれぞれ撮影することができる変角型撮像
    ユニットと、該撮像ユニットを上記各部分領域に所定順
    序で対向すべく駆動する走査駆動ユニットと、上記撮像
    ユニットおよび上記走査駆動ユニットの動作を制御する
    制御手段とを備えた画像読み取り装置において、 少なくとも上記被写領域の中央に第1の上記部分領域を
    配置し、該第1部の上記部分領域の両側に少なくとも一
    つずつの第2および第3の上記部分領域を配置し、 上記第2および第3の部分領域の撮影時には、上記第1
    の部分領域の撮影時にピントを合わせた被写面と同一面
    内かつ該被写面の外側に隣接する撮影範囲にピントを合
    わせることを特徴とする、画像読み取り装置。
JP9360185A 1997-12-26 1997-12-26 画像読み取り装置 Pending JPH11196315A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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