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1. (WO2017026341) 撮像装置および撮像方法
Document

明 細 書

発明の名称 撮像装置および撮像方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017  

発明の効果

0018  

図面の簡単な説明

0019  

発明を実施するための形態

0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068  

符号の説明

0069  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

図面

1   2   3   4   5   6   7  

明 細 書

発明の名称 : 撮像装置および撮像方法

技術分野

[0001]
 本発明は、被写体のカラー画像を撮像するための撮像装置および撮像方法に関するものである。

背景技術

[0002]
 書類等の被写体を撮像する場合、被写体に白色光を照射し、被写体から出射された光をテレビカメラにより撮像する技術が提案されている(特許文献1参照)。かかる技術によって、高い分解能でカラー画像を得るには、テレビカメラに三原色用の受光素子(レッド光用の受光素子、グリーン用の受光素子、およびブルー用の受光素子)を高密度に配置する必要がある。このため、撮像装置が高価になるという問題点がある。
[0003]
 一方、被写体にレッド光、グリーン光およびブルー光を時間をずらして照射し、レッド光を照射した際に被写体から出射された光の強度、グリーン光を照射した際に被写体から出射された光の強度、ブルー光を照射した際に被写体から出射された光の強度をラインセンサに搭載した白黒用の受光素子によって検出しながら、ラインセンサを走査する技術が提案されている(特許文献2参照)。かかる技術によれば、高い分解能でカラー画像を得る場合でも、1つの受光素子が三原色に対応するため、受光素子の数が少なくてよい。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開平8-186741号公報
特許文献2 : 特開平8-248529号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 しかしながら、特許文献2に記載の撮像装置では、三原色の照明光(レッド光、グリーン光およびブルー光)が順次点灯するため、照明光が操作者の眼に入射すると、操作者が吐き気を催す等の問題がある。かかる問題は、人間の目の網膜にある錐体が三原色を各々専門に感知するように働きが分担されていることから、三原色の光が網膜に順次入射すると、錐体への刺激が強すぎるためと考えられる。
[0006]
 以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、レッド光、グリーン光およびブルー光からなる三原色の照明光を用いなくても、白黒用の受光素子で被写体のカラー画像情報を得ることができる撮像装置、および撮像方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007]
 上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、被写体にイエロー光、マゼンダ光およびシアン光を時間をずらして照射する照明装置と、前記イエロー光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度、前記マゼンダ光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度、前記シアン光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度を検出する受光素子と、を有することを特徴とする。
[0008]
 また、本発明に係る撮像方法は、照明装置から被写体にイエロー光、マゼンダ光およびシアン光を時間をずらして照射し、前記イエロー光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度、前記マゼンダ光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度、前記シアン光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度を受光素子によって検出することを特徴とする。
[0009]
 本発明では、被写体にイエロー光、マゼンダ光およびシアン光を時間をずらして照射し、各色の光を照射した際に被写体から出射された光を受光素子で検出する。ここで、イエロー、マゼンダおよびシアンは、三原色(レッド、グリーンおよびブルー)に対して補色の関係にある補色三原色であるため、受光素子で検出した結果によれば、被写体の色情報を得ることができる。従って、複数の受光素子を設けることにより、被写体のカラー画像に関する情報を得ることができる。また、イエロー、マゼンダおよびシアンは、補色三原色であるため、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、網膜の錐体への刺激が弱い。このため、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。
[0010]
 本発明に係る撮像装置において、前記受光素子での検出結果に基づいて前記受光素子が受光した光のレッド強度、グリーン強度およびブルー強度を算出する演算部を有し、前記演算部は、前記被写体に前記イエロー光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記マゼンダ光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記レッド強度を算出し、前記被写体に前記マゼンダ光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記シアン光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記ブルー強度を算出し、前記被写体に前記シアン光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記イエロー光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記グリーン強度を算出することが好ましい。また、本発明に係る撮像方法は、前記受光素子での検出結果に基づいて前記受光素子が受光した光のレッド強度、グリーン強度およびブルー強度を算出する演算工程を有し、前記演算工程では、前記被写体に前記イエロー光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記マゼンダ光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記レッド強度を算出し、前記被写体に前記マゼンダ光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記シアン光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記ブルー強度を算出し、前記被写体に前記シアン光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記イエロー光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記グリーン強度を算出することが好ましい。かかる構成によれば、被写体のカラー画像に関する情報をレッド強度、グリーン強度およびブルー強度として得ることができるので、被写体の識別や、被写体のカラー画像の再生等の際に便利である。
[0011]
 本発明において、前記照明装置は、前記イエロー光、前記マゼンダ光、および前記シアン光を時間をずらして照射する期間の前、および前記期間の後の少なくとも一方において白色光を前記被写体に照射する態様を採用してもよい。かかる構成によれば、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、色の変化が小さいので、錐体への刺激を弱めることができる。このため、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。
[0012]
 本発明において、前記照明装置は、前記被写体に照射する色光を切り換える際に、白色光を前記被写体に照射することが好ましい。かかる構成によれば、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、色の変化が小さいので、錐体への刺激を弱めることができる。このため、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。
[0013]
 本発明において、前記照明装置は、前記白色光を前記被写体に照射するにあたっては、前記イエロー光、前記マゼンダ光、および前記シアン光を同時に前記被写体に照射することが好ましい。かかる構成によれば、白色光源を別途、設ける必要がないという利点がある。
[0014]
 本発明は、前記照明装置が前記被写体に対して照明光を面状に照射する面光源であり、前記受光素子が、互いに交差する2方向に複数配列されて二次元イメージセンサを構成している場合に適用すると効果的である。照明装置が面光源である場合には特に、照明光が漏れて操作者の眼に入射しやすいが、本発明によれば、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、吐き気を催す等の問題を緩和することができる。
[0015]
 本発明において、前記照明装置は、前記被写体に対して照明光を線状に照射する線光源であり、前記受光素子は、一方方向に複数配列されて一次元イメージセンサを構成しており、前記一次元イメージセンサおよび前記照明光の照射領域は、前記被写体に対して、前記照射領域の延在方向に対して交差する方向に相対的に走査される態様を採用してもよい。かかる構成の場合、被写体に照射される光がイエロー光、マゼンダ光、およびシアン光に頻繁に切り換わるが、本発明によれば、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、錐体への刺激が弱い。このため、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。
[0016]
 本発明において、前記照明装置は、前記イエロー光を出射するイエロー光源と、前記マゼンダ光を出射するマゼンダ光源と、前記シアン光を出射するシアン光源と、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、照明光のスペクトル分布が変動しにくいので、被写体のカラー画像に関する情報を正確に得ることができる。
[0017]
 本発明において、前記照明装置は、レッド光を出射するレッド光源と、グリーン光を出射するグリーン光源と、ブルー光を出射するブルー光源と、を備えている構成を採用してもよい。この場合でも、レッド光源とグリーン光源とを点灯させれば、イエロー光を出射することができ、レッド光源とブルー光源とを点灯させれば、マゼンダ光を出射することができ、レッド光源とグリーン光源とを点灯させれば、シアン光を出射することができる。また、三原色(レッド、グリーンおよびブルー)に対応する光源であれば、発光強度が高い場合でも、光源の選択肢が増え、比較的安価となる可能性が高くなる。

発明の効果

[0018]
 本発明では、被写体にイエロー光、マゼンダ光およびシアン光を時間をずらして照射し、各色の光を照射した際に被写体から出射された光を受光素子で検出する。ここで、イエロー、マゼンダおよびシアンは、三原色(レッド、グリーンおよびブルー)に対して補色の関係にある補色三原色であるため、受光素子で検出した結果によれば、被写体の色情報を得ることができる。従って、複数の受光素子を設けることにより、被写体のカラー画像に関する情報を得ることができる。また、イエロー、マゼンダおよびシアンは、補色三原色であるため、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、網膜の錐体への刺激が弱い。このため、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。

図面の簡単な説明

[0019]
[図1] 本発明の実施の形態1に係る撮像装置の説明図である。
[図2] 本発明の実施の形態1に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
[図3] 本発明の実施の形態1に係る撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
[図4] 本発明の実施の形態2に係る撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
[図5] 本発明の実施の形態3に係る撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
[図6] 本発明の実施の形態4に係る撮像装置の説明図である。
[図7] 本発明の実施の形態4に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。

発明を実施するための形態

[0020]
 図面を参照して、本発明を適用した撮像装置および撮像方法を説明する。
[0021]
 [実施の形態1]
 図1は、本発明の実施の形態1に係る撮像装置1の説明図である。図1に示す撮像装置1では、ケース2の上面に、被写体10が配置される配置エリア23が設けられており、配置エリア23には、カラー画像が撮像される面を上向きにして被写体10が配置される。ケース2の上面には、撮像の開始等を指示するスイッチ4が設けられている。ケース2の上方には、フレームやアーム等の支持部材(図示せず)が設けられており、支持部材には、被写体10に向けて照明光を斜め方向から出射する照明装置5と、被写体10の上方位置において被写体10で反射した光を受光するイメージセンサ6とが支持されている。
照明装置5は、配置エリア23に対してスイッチ4とは反対側に配置されている。従って、照明装置5は、配置エリア23に対して操作者と反対側に配置されている。
[0022]
 本形態において、照明装置5は、被写体10に対して照明光を面状に照射する面光源である。イメージセンサ6は、互いに交差する2方向に複数の受光素子60が配列された二次元センサであり、カラーの二次元画像を得る。イメージセンサ6において、複数の受光素子60は各々、光学的なカラーフィルタが設けられていない白黒用の受光素子である。
[0023]
 本形態では、図2および図3を参照して以下に説明するように、照明装置5は、被写体10に対して、イエロー光、マゼンダ光およびシアン光を時間をずらして照射する。イメージセンサ6において、複数の受光素子60は各々、照明装置5が被写体10に対してイエロー光を照射した際に被写体10で反射して被写体10から出射された光の強度、照明装置5が被写体10に対してマゼンダ光を照射した際に被写体10で反射して被写体10から出射された光の強度、および照明装置5が被写体10に対してシアン光を照射した際に被写体10で反射して被写体10から出射された光の強度を検出する。
[0024]
 (撮像装置1の具体的構成例)
 図2は、本発明の実施の形態1に係る撮像装置1の構成を示すブロック図である。図2に示すように、本形態の撮像装置1において、照明装置5は、イエロー光Lyを出射するイエロー光源5yと、マゼンダ光Lmを出射するマゼンダ光源5mと、シアン光Lcを出射するシアン光源5cとを備えている。かかる光源(イエロー光源5y、マゼンダ光源5m、およびシアン光源5c)として、発光ダイオードやレーザ素子が用いられている。本形態において、イエロー光源5y、マゼンダ光源5m、およびシアン光源5cは各々、複数の発光ダイオードからなる。また、照明装置5は、イエロー光源5y、マゼンダ光源5mおよびシアン光源5cの光路を合成する光学系55等を有しており、イエロー光源5y、マゼンダ光源5mおよびシアン光源5cから出射されるイエロー光Ly、マゼンダ光Lmおよびシアン光Lcは、被写体10の同一の領域に照射される。
[0025]
 照明装置5に対しては光源制御部11が設けられており、光源制御部11は、イエロー光源5y、マゼンダ光源5mおよびシアン光源5cを時間をずらして順次点灯させ、被写体10にイエロー光Ly、マゼンダ光Lmおよびシアン光Lcを時間をずらして順次照射する。
[0026]
 イメージセンサ6は、被写体10の複数の部位の各々から出射された光を受光する複数の受光素子60(受光素子60-1、60-2、60-3、・・60-n)を有しており、複数の受光素子60によって被写体10の二次元画像を取得する。
[0027]
 かかる受光素子60は、照明装置5が被写体10にイエロー光Lyを照射した際に被写体10から出射された光の強度Eyを検出し、照明装置5が被写体10にマゼンダ光Lmを照射した際に被写体10から出射された光の強度Emを検出し、照明装置5が被写体10にシアン光Lcを照射した際に被写体10から出射された光の強度Ecを検出する。かかる動作は、複数の受光素子60-1、60-2、60-3、・・60-nの各々において同時に行われる。
[0028]
 撮像装置1には、イメージセンサ6の検出結果をデジタル信号に変換する信号処理部12と、信号処理部12によって変換されたデジタル信号を記憶する記憶部13と、記憶部13に記憶された信号に基づいて、受光素子60が受光した光のレッド強度Er、グリーン強度Egおよびブルー強度Ebを算出する演算部14とが設けられている。
[0029]
 本形態において、記憶部13に記憶されているデータは、複数の受光素子60の各々において検出されたイエロー光Lyの強度Ey、マゼンダ光Lmの強度Em、およびシアン光Lcの強度Ecである。かかる強度Ey、Em、Ecと、レッド強度Er、グリーン強度Egおよびブルー強度Ebは以下の関係
  Er=Ey+Em
  Eg=Ey+Ec
  Eb=Em+Ec
を有している。
[0030]
 従って、演算部14は、被写体10にイエロー光Lyを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Ey)と被写体10にマゼンダ光Lmを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Em)との加算結果に基づいてレッド強度Erを算出する。また、演算部14は、被写体10にマゼンダ光Lmを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Em)と被写体10にシアン光Lcを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Ec)との加算結果に基づいてブルー強度Ebを算出する。また、演算部14は、被写体10にシアン光Lcを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Ec)と被写体10にイエロー光Lyを照射した際の受光素子60での検出結果との加算結果に基づいてグリーン強度Egを算出する。
[0031]
 それ故、複数の受光素子60が被写体10の各部位毎の色情報をイエロー光Lyの強度Ey、マゼンダ光Lmの強度Em、およびシアン光Lcの強度Ecとして取得した後、演算工程において、演算部14によって、被写体10の各部位毎の色情報をレッド強度Er、グリーン強度Egおよびブルー強度Ebに変換することができる。
[0032]
 かかる演算部14での動作、信号処理部12および光源制御部11での動作は、予めメモリ等(図示せず)に格納されたプログラムに基づいて、制御部15の制御の下で実行される。
[0033]
 (動作)
 図3は、本発明の実施の形態1に係る撮像装置1の動作を示すタイミングチャートである。図1に示す撮像装置1において、被写体10の二次元画像をカラー撮像するには、被写体10を上向きにして配置エリア23に配置する。そして、撮像の開始を指示するスイッチ4を押す。その結果、光源制御部11は、照明装置5のイエロー光源5y、マゼンダ光源5mおよびシアン光源5cを時間をずらして順次点灯させ、被写体10にイエロー光Ly、マゼンダ光Lmおよびシアン光Lcを時間をずらして順次照射する。例えば、図3に示す時間t1~時間t2の期間において、照明装置5は、被写体10にイエロー光Lyを照射し、複数の受光素子60(複数の受光素子60-1、60-2、60-3、・・60-n)は各々、被写体10の各部位から出射された光の強度Eyを検出する。次に、時間t3~時間t4の期間において、照明装置5が被写体10にマゼンダ光Lmを照射し、複数の受光素子60(複数の受光素子60-1、60-2、60-3、・・60-n)は各々、被写体10の各部位から出射された光の強度Emを検出する。次に、時間t5~時間t6の期間において、照明装置5が被写体10にシアン光Lcを照射し、複数の受光素子60(複数の受光素子60-1、60-2、60-3、・・60-n)は各々、被写体10の各部位から出射された光の強度Ecを検出する。
[0034]
 そして、別の被写体10の二次元画像をカラー撮像するには、時間t6と時間t7との間に、被写体10を次の被写体10と入れ換え、時間t7以降、上記の動作が繰り返し行われる。
[0035]
 なお、図3に示す動作例では、イエロー光Lyを照射する期間(時間t1~時間t2)、マゼンダ光Lmを照射する期間(時間t3~時間t4)、およびシアン光Lcを照射する期間(時間t5~時間t6)の各間に休止期間が設けられていたが、休止期間を設けずに、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを順次照射してもよい。
[0036]
 (本形態の主な効果)
 以上説明したように、本形態の撮像装置1および撮像方法では、被写体10にイエロー光Ly、マゼンダ光Lmおよびシアン光Lcを時間をずらして照射し、各色の光を照射した際に被写体10から出射された光を受光素子60で検出する。ここで、イエロー、マゼンダおよびシアンは、三原色(レッド、グリーンおよびブルー)に対して補色の関係にある補色三原色であるため、受光素子60で検出した結果によれば、被写体10の色情報を得ることができる。従って、受光素子60を複数設けることにより、被写体10の二次元のカラー画像に関する情報を得ることができる。それ故、撮像装置1で得た被写体10の色情報に基づいて、表示装置において、被写体10のカラー画像の再生を行うことができる。また、被写体10がパスポート、IDカード、免許証等である場合、撮像装置1で得た被写体10の色情報と、予め記憶部13に記憶させておいた色情報とを制御部15等の判定部150が比較すれば、パスポート、IDカード、免許証等の真偽を判定することができる。
[0037]
 また、撮像装置1で得た被写体10を高い分解能で得る場合でも、イメージセンサ6では、白黒用の受光素子60によってイエロー光Ly、マゼンダ光Lmおよびシアン光Lcの強度Ey、Em、Ecを検出する。このため、各色の光を各々、別の受光素子で検出する場合と比較して、受光素子60を高密度に配置できるので、被写体10の二次元のカラー画像を高い分解能で得るのに適している。
[0038]
 また、被写体10の色情報を得るにあたって、レッド、グリーンおよびブルーの光を用いると、レッド、グリーンおよびブルーの光が被写体10で反射して操作者の眼に入射した際、網膜の錐体への刺激が強く、操作者が吐き気を催す等の問題がある。しかるに、本形態において照明光として用いたイエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcは、補色三原色であるため、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、網膜の錐体への刺激が弱い。このため、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。特に本形態では、照明装置5が面光源であるため、照明光が漏れて操作者の眼に入射しやすいが、本形態によれば、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、吐き気を催す等の問題を緩和することができる。
[0039]
 また、本形態では、演算部14によって受光素子60が受光した結果に基づいて、レッド強度Er、グリーン強度Egおよびブルー強度Ebを算出する演算工程を行う。このため、被写体10のカラー画像に関する情報をレッド強度Er、グリーン強度Egおよびブルー強度Ebとして得ることができるので、被写体10の識別や、被写体10のカラー画像の再生等の際に便利である。
[0040]
 また、本形態において、照明装置5は、イエロー光源5y、マゼンダ光源5m、およびシアン光源5cを備えているため、照明光のスペクトル分布が変動しにくい。すなわち、後述するように、照明装置5において、2種類の光源(レッド光源およびグリーン光源)を点灯することによりイエロー光Lyを出射し、2種類の光源(レッド光源およびブルー光源)を点灯することによりマゼンダ光Lmを出射し、2種類の光源(グリーン光源およびブルー光源)を点灯することによりシアン光Lcを出射することができるが、この場合、2種類の光源の発光強度のバランス変化に起因して、照明光のスペクトル分布が変動するおそれがある。しかるに、イエロー光源5y、マゼンダ光源5m、およびシアン光源5cを用いれば、照明光のスペクトル分布が変動しにくい。それ故、被写体10のカラー画像に関する情報を正確に得ることができる。
[0041]
 [実施の形態2]
 図4は、本発明の実施の形態2に係る撮像装置1の動作を示すタイミングチャートである。なお、本形態および後述する実施の形態3の基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
[0042]
 図4に示すように、本形態では、照明装置5がイエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを時間をずらして被写体10に照射する期間Tの前の時間t11~時間t1において、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射する。このため、時間t11~時間t1では、白色光が被写体10に照射される。
また、照明装置5がイエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを時間をずらして被写体10に照射する期間Tの後の時間t6~時間t16において、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射する。このため、時間t6~時間t16では、白色光が被写体10に照射される。
[0043]
 かかる構成によれば、照明装置5から白色光が出射された後、イエロー光Lyが出射されるため、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、色の変化が小さい。また、照明装置5からシアン光Lcが出射された後、白色光が出射されるため、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、色の変化が小さい。それ故、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。また、照明装置5が白色光を被写体10に照射するにあたっては、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射したため、照明装置5に別途、白色光源を設ける必要がないという利点がある。
[0044]
 なお、照明装置5がイエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを時間をずらして被写体10に照射する期間Tの前、および後のいずれか一方で、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射し、白色光を被写体10に照射してもよい。
[0045]
 また、図4に示す動作例では、イエロー光Lyを照射する期間(時間t1~時間t2)、マゼンダ光Lmを照射する期間(時間t3~時間t4)、およびシアン光Lcを照射する期間(時間t5~時間t6)の間に休止期間が設けられていたが、休止期間を設けずに、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを順次照射してもよい。
[0046]
 [実施の形態3]
 図5は、本発明の実施の形態3に係る撮像装置1の動作を示すタイミングチャートである。図5に示すように、本形態では、照明装置5が被写体10に照射する色光を切り換える際(時間t2~時間t3、時間t4~時間t5)に、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射する。このため、時間t2~時間t3、および時間t4~時間t5では、白色光が被写体10に照射される。従って、被写体10には、イエロー光Ly、白色光、マゼンダ光Lm、白色光、およびシアン光Lcがこの順に被写体10に照射される。
[0047]
 かかる構成によれば、被写体10に照射する色光が切り換わる際、白色光が出射されるため、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、色の変化が小さい。従って、照明光が操作者の眼に入射した場合でも、色の変化が小さいので、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。また、照明装置5が白色光を被写体10に照射するにあたっては、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射したため、照明装置5に別途、白色光源を設ける必要がないという利点がある。
[0048]
 なお、本形態と実施の形態2で説明した形態とを組み合わせてもよい。例えば、照明装置5が被写体10に照射する色光を切り換える際(時間t2~時間t3、時間t4~時間t5)、期間Tの前(時間t11~時間t1)、および期間Tの後(時間t6~時間t16)のいずれにおいても、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射してもよい。
[0049]
 [実施の形態4]
 図6は、本発明の実施の形態4に係る撮像装置1の説明図である。図7は、本発明の実施の形態4に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して説明する。
[0050]
 実施の形態1では、イメージセンサ6が二次元イメージセンサであったが、本形態の撮像装置1では、図6に示すように、イメージセンサ6が一次元イメージセンサ(ラインセンサ)として構成されている。かかるイメージセンサ6では、図2等を参照して説明した複数の受光素子60が一方方向に配置されている。また、実施の形態1では、照明装置5が面光源であったが、本形態の撮像装置1では、図6に示すように、照明装置5が線光源である。かかる照明装置5では、図2等を参照して説明したイエロー光源5y、マゼンダ光源5m、およびシアン光源5cが一方方向に線状に配置されている。
[0051]
 図6に示すように、本形態の撮像装置1は、上面に開口部21が形成されたケース2と、開口部21を塞ぐ透光性のガラス板3とを有しており、ガラス板3の上面には、カラー画像が撮像される面を下向きにして被写体10が配置される。また、ケース2の上面には、撮像の開始等を指示するスイッチ4が設けられている。
[0052]
 ケース2の内側には、ガラス板3上に配置された被写体10に向けて照明光を出射する照明装置5と、被写体10で反射した光を受光するイメージセンサ6とが配置されている。本形態において、照明装置5は、被写体10に対して照明光を線状に照射する線光源であり、イメージセンサ6は、照明装置5に沿って複数の受光素子60が延在する一次元イメージセンサである。
[0053]
 図6および図7に示すように、照明装置5およびイメージセンサ6は、キャリッジ7に搭載されており、キャリッジ7は、制御部15の制御の下、照明光の照射領域の延在方向に対して交差する方向に照明装置5およびイメージセンサ6を走査させる。
[0054]
 ここで、イメージセンサ6は、キャリッジ7において照明装置5に隣り合う位置に設けられている。このため、照明装置5から照明光が被写体10に照射された際、イメージセンサ6は、被写体10で反射した光を受光することができる。また、照明装置5およびイメージセンサ6の走査に伴い、被写体10全体に照射領域が走査されるため、イメージセンサ6は、被写体10のガラス板3の側に向く下面全体を撮像し、被写体10の下面のカラーの二次元画像を得る。
[0055]
 ここで、照明装置5は、実施の形態1と同様、被写体10の同一領域に対して、イエロー光、マゼンダ光およびシアン光を時間をずらして照射する。また、イメージセンサ6において、複数の受光素子60は各々、光学的なカラーフィルタが設けられていない白黒用の受光素子である。従って、複数の受光素子60は各々、照明装置5が被写体10の同一領域に対してイエロー光を照射した際に被写体10の各部位から出射された光の強度、照明装置5が被写体10の同一領域に対してマゼンダ光を照射した際に被写体10の各部位から出射された光の強度、および照明装置5が被写体10の同一領域に対してシアン光を照射した際に被写体10の各部位から出射された光の強度を検出する。それ故、記憶部13に記憶されるデータは、複数の受光素子60の各々における走査時間毎のイエロー光Lyの強度Ey、複数の受光素子60の各々における走査時間毎のマゼンダ光Lmの強度Em、および複数の受光素子60の各々における走査時間毎のシアン光Lcの強度Ecである。
[0056]
 かかる撮像装置1において、被写体10の二次元画像をカラー撮像する際には、被写体10の撮像しようとする面をガラス板3に押し付ける。そして、撮像の開始を指示するスイッチ4を押す。その結果、キャリッジ7が被写体10の端部と重なる位置に移動する。
その際、照明装置5は、光源制御部11は、イエロー光源5y、マゼンダ光源5mおよびシアン光源5cを時間をずらして順次点灯させ、被写体10にイエロー光Ly、マゼンダ光Lmおよびシアン光Lcを時間をずらして順次照射する。例えば、図3に示す時間t1~時間t2の期間において、照明装置5は、被写体10にイエロー光Lyを照射し、複数の受光素子60(複数の受光素子60-1、60-2、60-3、・・60-n)は各々、被写体10から出射された光の強度Eyを検出する。次に、時間t3~時間t4の期間において、照明装置5が被写体10にマゼンダ光Lmを照射し、複数の受光素子60(複数の受光素子60-1、60-2、60-3、・・60-n)は各々、被写体10から出射された光の強度Emを検出する。次に、時間t5~時間t6の期間において、照明装置5が被写体10にシアン光Lcを照射し、複数の受光素子60(複数の受光素子60-1、60-2、60-3、・・60-n)は各々、被写体10から出射された光の強度Ecを検出する。かかる時間t1~時間t2の期間、時間t3~時間t4の期間、および時間t5~時間t6において、キャリッジ7については、停止している態様、および定速で移動している態様のいずれであってもよい。本形態では、時間t1~t2、t3~t4、t5~t6において、キャリッジ7が定速で移動している態様が採用される。
[0057]
 そして、時間t7以降、キャリッジ7の移動に連動して、上記の動作が繰り返し行われる結果、複数の受光素子60は各々、被写体10の部位毎の色情報をイエロー光Lyの強度Ey、マゼンダ光Lmの強度Em、およびシアン光Lcの強度Ecとして取得する。また、複数の受光素子60での各検出結果は、走査時間毎のイエロー光Lyの強度Ey、複数の受光素子60の各々における走査時間毎のマゼンダ光Lmの強度Em、および複数の受光素子60の各々における走査時間毎のシアン光Lcの強度Ecとして記憶部13に記憶される。
[0058]
 そして、演算部14は、被写体10にイエロー光Lyを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Ey)と被写体10にマゼンダ光Lmを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Em)との加算結果に基づいてレッド強度Erを算出する。また、演算部14は、被写体10にマゼンダ光Lmを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Em)と被写体10にシアン光Lcを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Ec)との加算結果に基づいてブルー強度Ebを算出する。また、演算部14は、被写体10にシアン光Lcを照射した際の受光素子60での検出結果(強度Ec)と被写体10にイエロー光Lyを照射した際の受光素子60での検出結果との加算結果に基づいてグリーン強度Egを算出する。
[0059]
 このように、本形態の撮像装置1では、被写体10の主走査方向および副走査方向における部位毎の色情報を複数の受光素子60がイエロー光Lyの強度Ey、マゼンダ光Lmの強度Em、およびシアン光Lcの強度Ecとして取得した後、演算工程において、演算部14によって、被写体10の主走査方向および副走査方向における部位毎の色情報をレッド強度Er、グリーン強度Egおよびブルー強度Ebに変換する。
[0060]
 なお、図3に示す動作例では、イエロー光Lyを照射する期間(時間t1~時間t2)、マゼンダ光Lmを照射する期間(時間t3~時間t4)、およびシアン光Lcを照射する期間(時間t5~時間t6)の各間に休止期間が設けられていたが、休止期間を設けずに、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを順次照射してもよい。また、図3に示す動作例では、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを時間をずらして照射する期間Tの後、時間t6~時間t7の休止期間が設けられていたが、休止期間を設けずに、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを時間をずらして照射する期間Tを繰り返してもよい。さらに、図4および図5を参照して説明したように、照明装置5が被写体10に照射する色光を切り換える際(時間t2~時間t3、時間t4~時間t5)、期間Tの前(時間t11~時間t1)、および期間Tの後(時間t6~時間t16)等において、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射してもよい。
[0061]
 このように構成した撮像装置1および撮像方法でも、実施の形態1と同様、撮像装置1において被写体10の二次元のカラー画像を高い分解能で得る場合でも、イメージセンサ6では、白黒用の受光素子60によってイエロー光Ly、マゼンダ光Lmおよびシアン光Lcの強度Ey、Em、Ecを検出する。このため、各色の光を各々、別の受光素子で検出する場合と比較して、受光素子60を高密度に配置できるため、被写体10の二次元のカラー画像を高い分解能で得るのに適している等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
また、被写体10の色情報を得るにあたって、レッド、グリーンおよびブルーの光を用いると、レッド、グリーンおよびブルーの光が漏れて操作者の眼に所定の周期で入射した際、網膜の錐体への刺激が強く、操作者が吐き気を催す等の問題がある。しかるに、本形態において照明光として用いたイエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcは、補色三原色であるため、照明光が操作者の眼に所定の周期で入射した場合でも、網膜の錐体への刺激が弱い。このため、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。
また、本形態では、照明装置5が被写体10に対して照明光を線状に照射する線光源であり、被写体10と照明光の照射領域とは、照射領域の延在方向に対して交差する方向に相対的に走査される。このため、被写体10に照射される光がイエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcに頻繁に切り換わるが、このような場合でも、本形態では、照明光が操作者の眼に入射した場合でも錐体への刺激が弱い。このため、操作者が吐き気を催す等の問題を緩和することができる。
[0062]
 [その他の実施の形態]
 実施の形態1でも、実施の形態4と同様、ケース2の開口部21を塞ぐ透光性のガラス板3を設け、ガラス板3の下方に照明装置5およびイメージセンサ6を配置してもよい。
かかる構成によれば、ガラス板3の上面(外面)には、カラー画像が撮像される面を下向きにして被写体10が配置される。また、実施の形態4でも、実施の形態1と同様、カラー画像が撮像される面を上向きにして被写体10が配置される構造を採用してもよい。
[0063]
 上記実施の形態では、照明装置5に、イエロー光源5y、マゼンダ光源5m、およびシアン光源5cを設けたが、レッド光を出射するレッド光源と、グリーン光を出射するグリーン光源と、ブルー光を出射するブルー光源とを照明装置5に設けてもよい。かかる構成によれば、レッド光源とグリーン光源とを点灯することによりイエロー光Lyを出射することができ、レッド光源とブルー光源とを点灯することによりマゼンダ光Lmを出射することができ、グリーン光源とブルー光源とを点灯することによりシアン光Lcを出射することができる。また、三原色(レッド、グリーンおよびブルー)に対応する光源であれば、発光強度が高い場合でも、光源の選択肢が増え、比較的安価となる可能性が高くなる。
[0064]
 また、照明装置5に白色光源とカラーホイールを設け、カラーホイールにイエローのカラーフィルタ、マゼンダのカラーフィルタ、およびシアンのカラーフィルタを周方向に設けてもよい。かかる構成によれば、白色光源から出射された光をカラーホイールに入射すれば、カラーホイールの回転に伴って、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcが順次出射される。
[0065]
 上記実施の形態では、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcの順に出射されたが、以下の順に照明光が出射される構成であってもよい。
[0066]
  イエロー光Ly-シアン光Lc-マゼンダ光Lm
  マゼンダ光Lm-シアン光Lc-イエロー光Ly
  マゼンダ光Lm-イエロー光Ly-シアン光Lc
  シアン光Lc-イエロー光Ly-マゼンダ光Lm
  シアン光Lc-マゼンダ光Lm-イエロー光Ly
[0067]
 上記実施の形態では、照明装置5が白色光を被写体10に照射するにあたっては、イエロー光Ly、マゼンダ光Lm、およびシアン光Lcを同時に被写体10に照射したが、照明装置5に白色光源を設け、白色光を被写体10に照射する際、白色光源から白色光を出射してもよい。
[0068]
 上記実施の形態では、被写体10で反射して被写体10から出射された光を受光素子60で検出したが、被写体10を透過して被写体10から出射された光を受光素子60で検出する撮像装置1や撮像方法に本発明を適用してもよい。

符号の説明

[0069]
1・・撮像装置、2・・ケース、3・・ガラス板、5・・照明装置、5c・・シアン光源、5m・・マゼンダ光源、5y・・イエロー光源、6・・イメージセンサ、7・・キャリッジ、8・・ミラー、10・・被写体、11・・光源制御部、12・・信号処理部、13・・記憶部、14・・演算部、15・・制御部、21・・開口部、60・・受光素子、Lc・・シアン光、Lm・・マゼンダ光、Ly・・イエロー光

請求の範囲

[請求項1]
 被写体にイエロー光、マゼンダ光およびシアン光を時間をずらして照射する照明装置と、
 前記イエロー光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度、前記マゼンダ光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度、前記シアン光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度を検出する受光素子と、
 を有することを特徴とする撮像装置。
[請求項2]
 前記受光素子での検出結果に基づいて前記受光素子が受光した光のレッド強度、グリーン強度およびブルー強度を算出する演算部を有し、
 前記演算部は、前記被写体に前記イエロー光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記マゼンダ光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記レッド強度を算出し、前記被写体に前記マゼンダ光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記シアン光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記ブルー強度を算出し、前記被写体に前記シアン光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記イエロー光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記グリーン強度を算出することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
[請求項3]
 前記照明装置は、前記イエロー光、前記マゼンダ光、および前記シアン光を時間をずらして照射する期間の前、および前記期間の後の少なくとも一方において白色光を前記被写体に照射することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
[請求項4]
 前記照明装置は、前記被写体に照射する色光を切り換える際に、白色光を前記被写体に照射することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の撮像装置。
[請求項5]
 前記照明装置は、前記白色光を前記被写体に照射するにあたっては、前記イエロー光、前記マゼンダ光、および前記シアン光を同時に前記被写体に照射することを特徴とする請求項3または4に記載の撮像装置。
[請求項6]
 前記照明装置は、前記被写体に対して照明光を面状に照射する面光源であり、
 前記受光素子は、互いに交差する2方向に複数配列されて二次元イメージセンサを構成していることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の撮像装置。
[請求項7]
 前記照明装置は、前記被写体に対して照明光を線状に照射する線光源であり、
 前記受光素子は、一方方向に複数配列されて一次元イメージセンサを構成しており、
 前記一次元イメージセンサおよび前記照明光の照射領域は、前記被写体に対して、前記照射領域の延在方向に対して交差する方向に相対的に走査されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の撮像装置。
[請求項8]
 前記照明装置は、前記イエロー光を出射するイエロー光源と、前記マゼンダ光を出射するマゼンダ光源と、前記シアン光を出射するシアン光源と、を備えていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の撮像装置。
[請求項9]
 前記照明装置は、レッド光を出射するレッド光源と、グリーン光を出射するグリーン光源と、ブルー光を出射するブルー光源と、を備えていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の撮像装置。
[請求項10]
 照明装置から被写体にイエロー光、マゼンダ光およびシアン光を時間をずらして照射し、
 前記イエロー光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度、前記マゼンダ光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度、前記シアン光を照射した際に前記被写体から出射された光の強度を受光素子によって検出することを特徴とする撮像方法。
[請求項11]
 前記受光素子での検出結果に基づいて前記受光素子が受光した光のレッド強度、グリーン強度およびブルー強度を算出する演算工程を有し、
 前記演算工程では、前記被写体に前記イエロー光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記マゼンダ光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記レッド強度を算出し、前記被写体に前記マゼンダ光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記シアン光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記ブルー強度を算出し、前記被写体に前記シアン光を照射した際の前記受光素子での検出結果と前記被写体に前記イエロー光を照射した際の前記受光素子での検出結果とに基づいて前記グリーン強度を算出することを特徴とする請求項10に記載の撮像方法。
[請求項12]
 前記照明装置は、前記イエロー光、前記マゼンダ光、および前記シアン光を時間をずらして照射する期間の前、および前記期間の後の少なくとも一方において白色光を前記被写体に照射することを特徴とする請求項10または11に記載の撮像方法。
[請求項13]
 前記照明装置は、前記被写体に照射する色光を切り換える際に、白色光を前記被写体に照射することを特徴とする請求項10乃至12の何れか一項に記載の撮像方法。
[請求項14]
 前記照明装置は、前記白色光を前記被写体に照射するにあたっては、前記イエロー光、前記マゼンダ光、および前記シアン光を同時に前記被写体に照射することを特徴とする請求項12または13に記載の撮像方法。
[請求項15]
 前記照明装置は、前記被写体に対して照明光を面状に照射する面光源であり、
 前記受光素子は、互いに交差する2方向に複数配列されて二次元イメージセンサを構成していることを特徴とする請求項10乃至14の何れか一項に記載の撮像方法。
[請求項16]
 前記照明装置は、前記被写体に対して照明光を線状に照射する線光源であり、
 前記受光素子は、一方方向に複数配列されて一次元イメージセンサを構成しており、
 前記一次元イメージセンサおよび前記照明光の照射領域は、前記被写体に対して、前記照射領域の延在方向に対して交差する方向に相対的に走査されることを特徴とする請求項10乃至14の何れか一項に記載の撮像方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]