JPH1155478A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】動体撮影の品質を高めるとともに、静止撮影の
許容照度範囲を拡げる。 【解決手段】ラインセンサ１１と被写体光を偏向する副
走査手段とを備え、ライン順次に被写体像を走査する撮
影装置１において、副走査手段として回転多面ミラー機
構１４を設け、被写体の照度を測定する手段５１と、測
定された照度が設定値以下のときに複数回の走査を行う
ようにラインセンサ１１及び回転多面ミラー機構を制御
する手段９０と、複数回の走査で得られた撮影データの
平均値を出力情報として算出する手段８５と、を設け
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、ラインセンサ（１
次元イメージセンサ）によって２次元の光学像を画像信
号に変換する撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラインセンサと機械式の副走査機構とに
よって２次元の撮影を行う装置は、エリアセンサで撮影
を行うものと比べて高解像度の撮影が可能であり、主に
各種ドキュメントの読取りに用いられている。この種の
装置のうち、特にディジタルカメラやフィルムスキャナ
などの小型のものでは、副走査機構としてミラー回転機
構が組み込まれている。ミラー回転機構は、ラインセン
サを移動させる機構よりも小型化が容易で電気配線が簡
便であり、しかも高速性に優れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ラインセン
サによる撮影では、エリアセンサによる撮影と比べて１
画素当たりの光電変換時間（露光時間）が短いので、被
写体が暗い場合にＳＮ比が悪くなって画像品質が低下す
るという問題があった。素早く動く物体や動画像を撮影
するために走査を高速化すると、ますます画像品質が低
下してしまう。また、撮像の所要時間が長いので、主に
屋内撮影において、蛍光灯に代表される脈流照明光源の
輝度変動の影響が撮影像に現れてしまうという問題もあ
った。つまり、商用交流電圧の変動にともなって撮影途
中で露光条件が変化することから、縞状のムラが生じ
た。

【０００４】なお、ＳＮ比の改善策として、ラインセン
サの冷却、マイクロレンズの装着によってセンサ感度を
高める手法が提案されている。しかし、現状では改善効
果は小さい（ＳＮ比で２倍以下）。脈流照明の対策とし
て複数のラインセンサを適当なタイミングで駆動する方
法がある（特開平７−１１１５５６号）。この方法で
は、ラインセンサの配置に高精度が要求され、装置の低
価格化が困難である。

【０００５】本発明は、動画撮影の品質を高めるととも
に、静止画撮影の許容照度範囲を拡げることを目的とし
ている。他の目的は、被写体の照度変動の影響を軽減す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の装置
は、ラインセンサと被写体光を偏向する副走査手段とを
備え、ライン順次に被写体像を走査する撮影装置であっ
て、前記副走査手段として回転多面ミラー機構が設けら
れ、前記被写体の照度を測定する手段と、測定された照
度が設定値以下のときに、前記被写体に対して複数回の
走査を行うように前記ラインセンサ及び前記回転多面ミ
ラー機構を制御する手段と、前記被写体に対する複数回
の走査で得られた撮影データの平均値を出力情報として
算出する手段と、を有したものである。

【０００７】請求項２の発明の装置は、前記被写体の照
度の変動周期を測定する手段と、測定された変動周期に
応じて、前記被写体に対する複数回の走査の周期を設定
する手段と、を有している。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用したラインセ
ンサカメラ１の構成を示す図、図２は撮像光学系の模式
図である。

【０００９】ラインセンサカメラ１はハンディタイプの
撮影装置であって、高解像度ディジタル画像入力手段と
して利用される。ハウジング１０の前面に被写体光を内
部に導くための窓１０ａが設けられており、その後方に
結像のためのレンズ１２が配置されている。レンズ１２
を通過した被写体光Ｌは、ポリゴンミラー１５の表面で
反射してラインセンサ１１に入射する。ハウジング１０
の前面には測光センサ５１が組み付けられ、上面にはレ
リーズスイッチ６３が配置されている。

【００１０】レンズ１２は図示しないフォーカシング用
アクチュエータを有している。ラインセンサ１１はＣＣ
Ｄ撮像デバイスであって、被写体像が結像する位置に固
定されている。ラインセンサ１１として他の撮像デバイ
ス（例えば、ＭＯＳ型撮像デバイス）を用いることもで
きる。

【００１１】ポリゴンミラー１５は、４個の側面のそれ
ぞれが反射面１５１〜１５４となる正四角柱状の光学部
材であり、モータ１６の回転軸と同心に連結されてい
る。この回転軸はラインセンサ１１の画素配列方向（主
走査方向）と平行である。ポリゴンミラー１５の回転に
伴って、図２のように被写体光が副走査方向に偏向さ
れ、被写体像が１ライン分ずつ順々にラインセンサ１１
の受光面に投影される。つまり、ポリゴンミラー１５と
モータ１６とによって、副走査手段としての回転ミラー
機構１４が構成されている。１回の撮影（１フレーム分
の走査）には１個の反射面が係わる。言い換えれば、ポ
リゴンミラー１５を３６０°回転させることによって４
回の撮影を行うことができる。モータ１６には、回転角
度及び回転速度を検知するための回転センサ５５が取り
付けられている。

【００１２】図３はラインセンサカメラ１の機能ブロッ
ク図である。ラインセンサカメラ１は、上述のようにラ
インセンサ１１と回転ミラー機構１４とによってライン
順次に被写体像を走査する撮像系１ａ、所定形式の撮影
データを出力するための信号処理系１ｂ、及びマイクロ
プロセッサを備えたＣＰＵ９０を中心に構成される制御
系１ｃを有している。

【００１３】ＣＰＵ９０は、スイッチ群６０からの操作
情報と各種センサからの検出情報とに応じて、ＣＣＤ駆
動回路９１・レンズ駆動回路９２・ミラー駆動回路９４
などの制御対象に適切な指示を与える。この制御のワー
クエリアとして制御メモリ９８が用いられる。ＣＣＤ駆
動回路９１は、ＣＰＵ９０からのスタート要求に呼応し
てＣＣＤの積分（電荷蓄積）のタイミングを規定する信
号をラインセンサ１１へ出力する。ラインセンサ１１
は、積分終了信号に呼応して各画素の電荷をラッチし、
画素の配列順に光電変換信号Ｓ１１として信号処理系１
ｂへ出力する。この主走査は、一定の周期（＝撮影時間
Ｔ／ライン数ｎ）で繰り返される。

【００１４】信号処理系１ｂにおいて、光電変換信号Ｓ
１１はＡＤ変換器８１で画素クロックに同期してサンプ
リングホールドされ、所定ビット数（例えば８ビット）
の撮影データＤＧに変換される。撮影データＤＧは、逐
次に画像メモリ８２に格納され、後述のように被写体照
度に応じて設定される回数の撮影が終了した後に、画素
配列順に画像処理回路８３へ転送される。複数回の撮影
が行われる場合には、加算演算回路８５によって画素毎
に複数回分の撮影データＤＧの平均値ＤＧ’が算出さ
れ、画像処理回路８３に処理対象の撮影データＤＧとし
て転送される。画像処理回路８３は、１回のみの撮影を
行う場合と複数回の撮影を行う場合とに係わらず、入力
された撮影データＤＧに対して画質補正を含む所定の画
像処理を行う。処理後の撮像データはインタフェース８
４を介して外部装置へ出力される。外部装置としては、
コンピュータシステムに代表される画像編集装置、ＩＣ
カードを含む記憶媒体、プリンタ・ディスプレイなどの
画像出力装置がある。なお、記憶媒体を内蔵し、ライン
センサカメラ１において撮影情報を蓄積するようにして
もよい。その場合には、適宜にデータ通信又は記録媒体
の受渡しによって外部装置に蓄積情報が転送される。

【００１５】以上の構成のラインセンサカメラ１におい
ては、被写体の照度に応じて撮影の回数を変更する本発
明に特有の機能を有している。以下、この機能を説明す
る。図４は被写体の照度に応じた撮影回数の設定の一例
を示す図である。

【００１６】晴れた日の戸外での撮影のように、被写体
が十分に明るい場合、すなわち測光センサ５１で測定し
た被写体の平均的な照度が設定値Ｌｔｈである２０００
ｌｘ以上の場合には、１回のレリーズ操作に呼応して１
回のみの撮影が行われる。この場合の撮影時間は、一般
のビデオカメラと同じ１／６０ｓであって、この時間で
所定画角の副走査を行うようにポリゴンミラー１５の回
転が制御される。副走査が従来よりも高速であるので、
書類やフィルムなどの静止した被写体だけでなく、動く
物体やディスプレイ表示された動画像についてもブレの
ない撮影像が得られる。なお、照度に変動のある場合に
は、副走査方向に画像の濃淡が生じるので、これを補正
することが望ましい。例えば、最大照度におけるデータ
値を基準として、照度の低いラインのデータ値に所定の
係数を乗ずることにより均一に補正する。つまり、従来
より知られている主走査方向のシェーディング補正を副
走査（時間軸）方向に応用するのである。ラインセンサ
１１の入射光量が多くＳＮ比が大きいので、係数倍演算
で十分な補正が可能である。

【００１７】これに対して、照度が２０００ｌｘより小
さい場合には、ＳＮ比を高めるために１画素当たりの積
分時間を増加させる。ただし、ポリゴンミラー１５の回
転を遅くするのではない。すなわち、１回の撮影の時間
Ｔを上述の場合と同じ１／６０ｓとし、この速度の撮影
を照度に応じた回数だけ繰り返す。そして、上述したと
おり複数回分の撮像データＤＧを平均化して１つの出力
画像を得る。繰り返し回数Ｎは任意に設定することがで
きるが、本実施形態では、装置仕様上の許容最低限の照
度（ここでは２０００ｌｘ）を測定照度で除した値以上
の最も小さい整数が設定される。例えば、測定照度が７
００ｌｘのときには、２．８５（＝２０００÷７００）
以上の最も小さい整数は３であるので、３回の撮影が連
続的に行われる。このように連続撮影を行う場合には、
動く物体や動画像の撮像品質は低下するものの、静止し
た被写体については、照度不足による画像品質の低下を
防ぐことができる。

【００１８】図５は照度変動と撮影タイミングとの関係
を示す図である。照度が２０００ｌｘより小さく且つ照
度が変動する場合には、変動周期Ｔｘに応じて連続撮影
の周期Ｔｓを変更する。図５の例示では、測定照度を６
００ｌｘ、照度の変動周期Ｔｘを１／４５ｓとする。２
０００÷６００≒３．３３であるので、撮影の繰り返し
回数Ｎは４である。また、上述したとおり１回の撮影時
間Ｔは１／６０ｓである。

【００１９】周期Ｔｓは次の式で表される。 Ｔｓ＝Ｔｘ＋Ｔｘ／Ｎ 周期Ｔｓで撮影を繰り返すと、各回の撮影開始時点にお
ける照度変動の位相が変動周期ＴｘのＮ分割分ずつずれ
ることになる。したがって、各回の撮影データを平均化
することにより、照度変動の振幅の平均値で照明された
場合と同様の撮影データが得られ、照度変動の影響が軽
減される。照度変動の波形が矩型波や三角波など単純な
形状の場合には、各ラインの照度の平均値をほぼ一定に
揃えることができる。しかし、一部の蛍光灯のように波
形が複雑な場合には、照度の変動が残る可能性がある。
このような場合には、被写体が明るい場合とと同様に、
各撮影中の照度変化をモニタし、残存する照度の変動に
応じた補正を行う。加算により、各ラインにおける中の
最低照度の値が上昇するので、Ｓ／Ｎ比が向上してムラ
の無い良質の画像を得ることができる。

【００２０】図６はラインセンサカメラ１の概略の動作
を示すフローチャートである。レリーズスイッチ６３の
操作によって撮影の開始が指示されると、測光センサ５
１の出力に基づいて被写体の照度を判別する（＃１、＃
２）被写体の照度が設定値Ｌｔｈ以上であれば、１回の
みの撮影を行う（＃３）。このとき、まず、モータ１６
を起動し、回転が安定するのを待つ。そして、ポリゴン
ミラー１５の回転位置が走査開始位置に達した時点から
撮像を開始するようにラインセンサ１１を駆動する。得
られた撮影データＤＧに対して、必要に応じて照度変動
の補正を行い（＃４）、外部へのデータ出力を行う（＃
５）。

【００２１】被写体の照度が設定値Ｌｔｈ未満であれ
ば、照度変動の有無をチェックする（＃６）。照度が一
定であれば、１回のみの撮影と同様の要領で撮像系１ａ
を駆動し、Ｎ回の撮影を行う（＃７）。このときは、各
回の撮影データＤＧを画像メモリ８２に格納し、Ｎ回分
の撮影データＤＧの平均値ＤＧ’を演算する。一方、照
度変動がある場合には、撮影の周期Ｔｓを算出するタイ
ミング設定処理を行う（＃９）。一定時間にわたって測
光センサ５１の出力をモニタし、変動周期Ｔｘを求め
る。具体的には、所定の光量値を所定の方向に跨いだ
（例えば２００ｌｘを暗い側から通過した）時点を記憶
しておき、同じ照度変化を見せる最も近い時点との経過
時間を測定する。１周期の間に光量が繰り返し変化する
特殊な光源の場合には、所定期間の変動波形をサンプリ
ングし、同様のパターンを示す最も近いものをマッチン
グにより決定し、これとの経過時間を測定する。このよ
うな手法は、音声などの波形解析の分野で広く行われて
いる。このステップ＃９の動作が、本発明の変動周期を
測定する手段、及び複数回の走査の周期を設定する手段
の機能に対応する。周期Ｔｓが求められると、図５で説
明したように開始時期をずらして複数回の撮影を行い
（＃７）、撮影データを平均化する（＃８）。

【００２２】以上の実施形態において、レンズ１２がズ
ームレンズである場合は、ズーミングに合わせて１フレ
ーム当たりのミラー回転角度を変化させればよい。近距
離撮影でミラー回転にともなうピント位置や倍率の不均
一が目立つ場合は、ポリゴンミラー１５の回転位置に応
じた光学手段（レンズなど）の制御や、撮影データＤＧ
に対する幾何学的な補正を行うことにより、画像の再現
性を高めることができる。照度の設定値Ｌｔｈ、１フレ
ームの撮影時間Ｔ、ポリゴンミラー１５の反射面の数は
例示の値に限定されない。本発明は携帯型に限らず据え
置き型の撮影装置にも適用可能である。

【００２３】

【発明の効果】請求項１又は請求項２の発明によれば、
副走査を高速化して動画撮影の品質を高め、且つ静止画
撮影の許容照度範囲を拡げることができる。

【００２４】請求項２の発明によれば、被写体の照度が
変動する場合にも、ムラの無い撮影像を出力することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したラインセンサカメラの構成を
示す図である。

【図２】撮像光学系の模式図である。

【図３】ラインセンサカメラの機能ブロック図である。

【図４】被写体の照度に応じた撮影回数の設定の一例を
示す図である。

【図５】照度変動と撮影タイミングとの関係を示す図で
ある。

【図６】ラインセンサカメラの概略の動作を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ ラインセンサカメラ（撮影装置） １１ ラインセンサ １４ 回転ミラー機構（回転多面ミラー機構） ５１ 測光センサ（照度を測定する手段） ８５ 加算演算回路（算出手段） ９０ ＣＰＵ（制御手段） ＤＧ 撮影データ ＤＧ’平均値 Ｌ 被写体光 Ｌｔｈ 設定値 Ｔｘ 変動周期 Ｔｓ 撮影の周期（走査の周期）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラインセンサと被写体光を偏向する副走査
   手段とを備え、ライン順次に被写体像を走査する撮影装
   置であって、 前記副走査手段として、回転多面ミラー機構が設けら
   れ、 前記被写体の照度を測定する手段と、 測定された照度が設定値以下のときに、前記被写体に対
   して複数回の走査を行うように前記ラインセンサ及び前
   記回転多面ミラー機構を制御する手段と、 前記被写体に対する複数回の走査で得られた撮影データ
   の平均値を出力情報として算出する手段と、を有したこ
   とを特徴とする撮影装置。
2. 【請求項２】前記被写体の照度の変動周期を測定する手
   段と、 測定された変動周期に応じて、前記被写体に対する複数
   回の走査の周期を設定する手段と、を有した請求項１記
   載の撮影装置。