JP2004187111A

JP2004187111A - 資料提示装置

Info

Publication number: JP2004187111A
Application number: JP2002353187A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Nakamura; 利明仲村
Original assignee: NEC Viewtechnology Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02
Also published as: EP1427194A2; CN1510499A; US20040109615A1; EP1427194A3

Abstract

【課題】原稿の取り替え等の作業に際してカメラが邪魔にならない資料提示装置を提供する。
【解決手段】カメラ４を原稿台２の中心部からオフセットして原稿台２の上方に配備することによりカメラ４が利用者の頭や手に干渉するのを防止する。同時に、カメラ４の周辺に光源５を併設することで原稿台２からの正反射光がカメラ４の光学系に侵入するのを防止して精細な画像を得る。また、カメラ４の取付位置の変更により発生する台形状の歪を解消するために画像信号処理部７を設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体となる平面原稿や立体物またはスライドフィルム等の資料を撮影し、プロジェクタあるいはモニタテレビジョン等の表示装置に出力する資料提示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレゼンテーション等においては、普通紙等の書画原稿や立体物、更には、スライドフィルム等の資料を撮影して映像信号に変換し、この映像信号によって資料の画像をプロジェクタやモニタテレビジョン等の表示装置に表示する資料提示装置が使用される。
【０００３】
この種の資料提示装置としては、例えば、特許文献１に開示されるように、遠方に位置する資料や原稿台の上に置かれた資料を１つのカメラで撮影するために、光路切り替え用のミラーを光学系の主要部と分離して配備したものも提案されているが、構造の複雑化や故障因子の増大を避けるため、現段階では、依然として、カメラを原稿台の上方に設置し、専ら、原稿台の上に置かれた資料のみを撮影するように構成したものが一般的である。
【０００４】
図３は原稿台の上方にカメラを設置した従来型の資料提示装置１００の使用状態を示した図で、図３（ａ）では資料提示装置１００を上方から見た状態について、また、図３（ｂ）では資料提示装置１００を左側面から見た状態について示している。
【０００５】
この資料提示装置１００は、資料を置くための原稿台１０１と、原稿台１０１の外周部に一端を揺動可能に取り付けられたアーム１０２、および、アーム１０２の先端に回転可能に装着された撮影手段、即ち、撮像素子と光学系とを一体的に備えたカメラ１０３と、該カメラ１０３の周辺に併設された照明用の光源１０４とによって構成される。但し、ここでアーム１０２を揺動可能としたり、カメラ１０３を回転可能としているのは、単に、資料提示装置１００の格納スペース等を考慮した措置に過ぎない。
【０００６】
資料の画像入力を行う場合には、アーム１０２を図示しない格納位置から引き出して揺動させ、更に、カメラ１０３を回転させて、カメラ１０３を図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるような使用時の位置および姿勢にセットする。これが、本来あるべきカメラ１０３と原稿台１０１との相対位置関係である。
【０００７】
次に、原稿台１０１の上面に書類等の資料を置き、カメラ１０３により資料を撮影する。この際、必要に応じて光源１０４を点灯して資料を照明する。
【０００８】
カメラ１０３にはＣＣＤ等の撮像素子が内蔵されており、当該素子上に結像された資料の画像が光電変換によって映像信号に変換され、資料提示装置１００に電気的に接続されたプロジェクタあるいはモニタテレビジョン等の表示装置に出力される。そして、最終的に、この表示装置が、入力された映像信号に対応する投射像をスクリーン等に投射し、資料の画像を表示する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるような従来型の資料提示装置１００では、資料台１０１上の資料を歪なく撮影する必要上、カメラ１０３が原稿台１０１の中心部の真上になるように、つまり、カメラ１０３の光学系の光軸Ｌが原稿台１０１の面に対して垂直で、かつ、原稿台１０１の中心（より厳密には資料の中心）を通るように、カメラ１０３の位置決めを行なわなければならない。
【００１０】
この結果、資料提示装置１００の利用者が原稿台１０１上の資料を交換しようとするとき、あるいは、資料を指し示して説明するとき等に、カメラ１０３が利用者の頭や手に当たる場合があり、作業の邪魔になることがあった。
【００１１】
また、カメラ１０３の周辺に併設された照明用の光源１０４を利用して撮影を行なったときには、特に、光沢のある原稿を照明したような場合に、光源１０４の正反射光の一部Ｌ’が画面に写り込んでしまい、ハレーション等が発生して正確な画像を得ることができなくなる恐れがある。
【００１２】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、プレゼンテーション等を行うときに、撮影手段が利用者の邪魔にならない資料提示装置を提供することにある。
【００１３】
また、撮影手段の周辺に配備した光源の写り込みを防止することのできる資料提示装置を提供することも、その目的の一部である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被写体となる資料を置く原稿台と、原稿台に置かれた資料を撮影して動画像信号を出力する撮影手段と、この動画像信号を外部に出力する信号出力手段とを備えた資料提示装置であり、前記目的を達成するため、特に、
撮影手段の撮像素子と光学系とを一体的に構成し、この撮影手段を、原稿台の中心部からオフセットして原稿台の上方に配備したことを特徴とする構成を有する。
【００１５】
このように、資料の撮影に利用される撮影手段が、原稿台の中心部、つまり、資料の中心部から外れた側方の上方位置に配備されているので、装置の利用者が資料台の上の資料を交換したり、あるいは、資料を指し示して説明したりするような場合であっても、撮影手段が利用者の頭や手に干渉して邪魔になることがない。
【００１６】
また、資料を照明するための光源を設ける場合には、この光源を撮影手段の周辺に併設することが望ましい。
【００１７】
撮影手段と共に原稿台の中心部からオフセットして併設された光源から照射される光は、原稿台の上の資料に当たり、更に、前述のオフセット方向とは逆の方向に正反射される。
従って、この反射光が直に撮影手段の光学系に入射することはなくなり、例え、光沢のある原稿を資料として利用した場合であっても、光源からの正反射光の写り込みによる画像の劣化、例えば、ハレーションの発生等が防止され、正確な画像を得られるようになる。
【００１８】
更に、撮影手段と信号出力手段との間には、撮像素子で撮像された画像の歪を補正する画像信号処理部を設けるべきである。
【００１９】
撮影手段が原稿台の中心部から外れて上方位置に配備されている関係上、撮影手段は、その光学系の光軸が概ね原稿台の中心部を向くように、資料台の面に対して傾斜して設置される必要がある。
このため、いわゆる「煽り撮影」の状態となり、撮像素子で撮像された画像に歪が生じることになる。
そこで、本発明においては、撮像素子で撮像された画像の歪を補正する画像信号処理部を撮影手段と信号出力手段との間に設け、ソフトウェア上で画像処理を施すことで、煽り撮影によって生じた歪を補正するようにした。
これにより、プロジェクタやモニタテレビジョン等の表示装置に正確な画像を出力することができるようになった。
【００２０】
また、この画像信号処理部には、原稿台に対する光学系の光軸の傾きによって生じる光学歪を補正するディストーション補正機能を配備することが望ましい。
【００２１】
光学系の光軸が資料台の面に対して傾斜することで発生する歪のうちで最も影響の大きいのが、撮影倍率の変化に起因したディストーション、つまり、撮影手段から離れた資料台の部分が小さく写り、撮影手段に近い資料台の部分が大きく写ることで生じる台形状の歪である。従って、このディストーションを補正することで概ね良好な画像が得られる。
【００２２】
更に、画像信号処理部には、光学系の焦点距離の変化に応じて補正率を可変する補正率調整機能を備えることができる。
【００２３】
撮影手段の光学系がズームレンズによって構成されている場合には、光学系の焦点距離の変化に応じてディストーションの状態が変化する。長焦点側では長焦点レンズに特有の遠近感の圧縮作用があり、また、短焦点側では短焦点レンズに特有の遠近感の誇張作用があるためである。
光学系の焦点距離の変化に応じてディストーションの補正率を可変することで、常に、光学系の焦点距離に見合ったディストーションの補正が可能となる。
【００２４】
また、ディストーション補正機能に重畳して、光学系の焦点距離の変化に伴って変動する歪曲収差を補正する歪曲収差補正機能を画像信号処理部に持たせることも可能である。
【００２５】
一般に、ズームレンズによって構成される光学系においては、短焦点側で樽型の歪、また、長焦点側で糸巻き型の歪が激しくなるが、焦点距離の変化に応じて歪曲収差を補正することで更に適切な画像を得られるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明を適用した一実施形態の資料提示装置１の外観について示した図で、図１（ａ）では使用状態にある資料提示装置１を上方から見た状態について、また、図１（ｂ）では資料提示装置１を左側面から見た状態について示している。
【００２７】
本実施形態の資料提示装置１の構造上の主要部は、被写体となる資料を置くための原稿台２と、原稿台２の外周部に一端を揺動可能に取り付けられたアーム３、および、アーム３の先端に回転可能に装着された撮影手段、即ち、撮像素子と光学系とを一体的に備えたカメラ４と、カメラ４の周辺に併設された照明用の光源５とによって構成される。
【００２８】
アーム３に取り付けられたカメラ４には、光学系の光軸Ｌを中心とした回転、および、鉛直軸を基準として任意の方向に光軸Ｌを振るための姿勢変化が許容されるようになっている。この際、光源５はカメラ４と一体的に移動する。
【００２９】
カメラ４の光学系はズームレンズによって構成され、光学系に配備されたステッピングモータを駆動して光学系の一部に送りを掛けることで、光学系全体の焦点距離を可変できるようになっている。光学系の設計上では一般に中焦点距離で歪曲収差が極小となるが、この種のレンズの特性として、短焦点側へのズーミングにより樽型の歪曲収差が、また、長焦点側へのズーミングによって糸巻き型の歪曲収差が発生する。また、短焦点側ではパースペクティブが誇張される（画角が広くなる）結果、「煽り撮影」の際のディストーションが増大し、長焦点側では遠近感が圧縮される（画角が狭くなる）結果として、ディストーションが減少する。
【００３０】
アーム３は、図示しない収納位置と、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す使用状態の位置、つまり、撮影手段であるカメラ４を原稿台２の中心部からオフセットして原稿台２の上方に配置した状態とに位置決めすることができる。つまり、装置の使用時において本来あるべきカメラ４と原稿台２との相対位置関係は図１（ａ）および図１（ｂ）に示す通りのもので、図３（ａ）および図３（ｂ）に示した従来例とは明らかに相違する。
【００３１】
また、この使用状態でカメラ４の光学系の光軸Ｌが概ね原稿台２の中央部を向くように、同時に、カメラ４の略矩形状のフレーミングが原稿台２の四辺と略平行となるように、カメラ４の姿勢および回転位置を調整する。
【００３２】
図２は、本実施形態の資料提示装置１の内部的な構成について示した機能ブロック図である。
【００３３】
画像の歪を補正するための画像信号処理部７は、カメラ４に内蔵された撮像素子からの映像信号を受けるＡ／Ｄ変換回路６と、最終的な映像信号を外部に出力するための信号出力手段であるＤ／Ａ変換回路１０との間に配備されている。
【００３４】
この画像信号処理部７の主要部は、原稿台２に対するカメラ４の光学系の光軸Ｌの傾きによって生じる光学歪を補正するためのディストーション補正機能とカメラ４の光学系の焦点距離の変化（ズーミング）に応じて該ディストーション補正機能における補正率を可変する補正率調整機能とを備えた歪補正処理部７ａと、カメラ４の光学系の焦点距離の変化に応じて歪曲収差を補正するための歪曲収差補正機能を備えた画像処理部７ｂとを有する。
【００３５】
更に、画像信号処理部７は、演算処理用のＣＰＵ８と、後述のディストーション補正処理および歪曲収差補正処理で使用される各種のパラメータをデータテーブルとして記憶したＲＯＭ９を備える。
【００３６】
ＲＯＭ９のデータテーブルには、短焦点側の焦点距離から長焦点側の焦点距離に至る焦点距離を幾つかに分割し、分割された各焦点距離の範囲毎に、ディストーション補正処理のためのパラメータと歪曲収差補正処理のためのパラメータが記憶されている。
【００３７】
ＣＰＵ８は、カメラ４の光学系の一部にズーミングのための送りを掛けるステッピングモータの回転位置、つまり、実質的には光学系の焦点距離の現在値を検出するパルスコーダＰからの信号を受け、ＲＯＭ９に格納されているデータテーブルを参照し、焦点距離の現在値に対応したディストーション補正用のパラメータを読み出して歪補正処理部７ａに引き渡す。また、同様にして、ＲＯＭ９に格納されているデータテーブルを参照し、焦点距離の現在値に対応した歪曲収差補正用のパラメータを読み出し、画像処理部７ｂに引き渡す。
【００３８】
次に、この実施形態の資料提示装置１の全体的な処理動作について、図２を参照して説明する。
【００３９】
原稿台２上に置かれた各種原稿等の資料はカメラ４で撮影され、ズームレンズによって構成される光学系を介してＣＣＤ等の撮像素子に結像する。カメラ４の撮像素子は、この画像を光電変換して映像信号として出力し、Ａ／Ｄ変換回路６が当該映像信号をディジタル信号に変換する。
【００４０】
光電変換およびディジタル信号変換による画像取り込み処理は所定周期毎に繰り返し実行されるので、この映像信号は、実質的には動画像信号である。
無論、この画像取り込み処理を必要に応じて１回のみ実行し、フレームメモリ等にディジタル信号を保存するようにすれば、この映像信号を実質的な静止画像信号として利用することも可能である。
【００４１】
そして、ディジタル信号に変換された映像信号は、画像信号処理部７に入力される。
【００４２】
しかし、この映像信号によって得られる画像は、光学系の光軸Ｌの傾きによって生じる光学歪（ディストーション）を含んだものであるので、例えば、原稿台２に置かれた資料の輪郭が完全な正方形であったとしても、その形状は、図２中で符号Ｘで示すような台形の形に歪んでしまう。実際には、図１（ｂ）中で原稿台２の右寄りに位置する資料の一辺、つまり、カメラ４から相対的に遠い位置にある資料の一辺が図２中の台形Ｘの短辺に相当し、また、その反対側の一辺が図２中の台形Ｘの長辺に相当する。
【００４３】
そして、ディジタル信号に変換された映像信号は、まず、画像信号処理部７の歪補正処理部７ａに読み込まれる。この際、ＣＰＵ８は、パルスコーダＰからの信号、つまり、光学系の焦点距離の現在値の情報に基いてＲＯＭ９のデータテーブルを検索し、焦点距離の現在値に対応したディストーション補正用のパラメータを読み出して、歪補正処理部７ａに渡す。そして、歪補正処理部７ａが焦点距離の現在値に対応したディストーション補正用のパラメータを使用して、カメラ４の光学系の光軸Ｌの傾きによって生じる光学歪を補正するためのディストーション補正処理を実行する。
【００４４】
このディストーション補正処理は、市販されている画像処理用のアプリケーションプログラムでも「遠近法」等の「変形コマンド」として既に公知となっており、パラメータの数値入力によって補正の強弱も自由に指定できる構成となっているので、処理自体のアルゴリズムに関する説明は省略する。
【００４５】
焦点距離の現在値が小さい場合、つまり、光学系を構成するズームレンズが短焦点側にズーミングされている状態では、ディストーションが大きいので、前述したパラメータに従って強めの補正が、また、焦点距離の現在値が大きい場合、つまり、光学系を構成するズームレンズが長焦点側にズーミングされている状態では、ディストーションは小さいので、前述したパラメータに従って弱めの補正が実行されることになる。
【００４６】
図２中で符号Ｘで示すように台形の形に歪んだ画像は、このディストーション補正処理で画素データを補間的に挿入または間引きされることで、図２中で符号Ｘ’に示されるような本来の形状に修復される。
【００４７】
そして、このようにしてディストーションを補正された画像は、更に、画像処理部７ｂに読み込まれる。画像処理部７ｂは、前記と同様、ＣＰＵ８から引き渡されたパラメータ、つまり、焦点距離の現在値に対応した歪曲収差補正用のパラメータを使用して、歪曲収差を補正するための歪曲収差補正処理を実行する。
【００４８】
この歪曲収差補正処理は、市販されている画像処理用のアプリケーションプログラムでも「つまむ」等の「フィルタ効果」として既に公知となっているので、処理自体のアルゴリズムに関する説明は省略する。焦点距離の現在値が小さい場合、つまり、光学系を構成するズームレンズが短焦点側にズーミングされている状態では、樽型の歪曲収差が生じるので、前述したパラメータに従って樽型を矩形に変形する補正が、また、焦点距離の現在値が大きい場合、つまり、光学系を構成するズームレンズが長焦点側にズーミングされている状態では、糸巻き型の歪曲収差が生じるので、前述したパラメータに従って糸巻き型を矩形に変形する補正が実行されることになる。
【００４９】
なお、光学系の焦点距離の現在値が、設計上で歪曲収差が極小となる中焦点距離に略一致している状況下では、実質的な歪曲収差補正処理を実行する必要はない（あるいは補正量を零として歪曲収差補正処理を実行する）。
【００５０】
図２中で符号Ｘで示す画像は、歪曲収差の極小化された中焦点距離で撮影された画像であるが、仮に、この画像が短焦点側あるいは長焦点側の焦点領域を使用して撮影されたものであって、樽型あるいは糸巻き型の歪曲収差が生じていたとしても、前述の歪曲収差補正処理により歪曲収差を概ね除去することが可能である。
【００５１】
このようにして、光学系の光軸Ｌの傾きによって生じる台形状の歪であるディストーションと、光学系の焦点距離の大小の変化によって生じる樽型あるいは糸巻き型の歪曲収差の大半を除去された映像信号は、最終的に、信号出力手段であるＤ／Ａ変換回路１０でアナログ信号に変換され、プロジェクタあるいはモニタテレビジョン等の表示装置に出力され、ディストーションや歪曲の殆どない適切な画像が投射されることになる。
【００５２】
但し、プロジェクタやモニタテレビジョン等の表示装置がディジタル対応である場合にはＤ／Ａ変換回路１０は不要であるから、最終的な信号出力手段の機能は画像信号処理部７によって兼ねられる。
【００５３】
この実施形態では、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるように、カメラ４の略矩形状のフレーミングと原稿台２の四辺との平行状態を保持したままカメラ４をオフセットした場合について述べたが、カメラ４の位置を斜め後方等に移動して画像がひし形に歪んだ場合においても、前記構成で補正をすることができる。
【００５４】
また、光源５を点灯させて原稿台２上の資料を照明した場合であっても、資料の表面から反射される反射光Ｌ’は、図１（ｂ）に示されるように、光源５およびカメラ４のオフセット方向とは逆の方向に正反射されるので、この反射光が直にカメラ４の光学系に入射することはなくなり、例え、光沢のある原稿を資料として利用した場合であっても、光源５からの正反射光の写り込みによる画像の劣化、例えば、ハレーションの発生等を防止することができる。
【００５５】
この結果として、ハレーション，フレアー，ゴースト等の発生を防止するための高度のコーティング技術は必ずしも必要ではなく、更に、ズームレンズの焦点距離の全域に亘って歪曲収差を万遍なく是正するといった高度の光学設計も不要となり、装置全体の生産コストの低減にも有効である。
【００５６】
また、画像信号処理部７の歪補正処理部７ａにおけるディストーション補正機能に代えて、カメラ４の光学系自体を大判カメラのレンズのようにシフトあるいはチルトすることでディストーションを軽減もしくは除去することも可能であるが、その場合は、複雑なガイド機構や駆動機構が必要となるため、ソフトウェア上の処理でディストーションを除去する方が遥かに経済的である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の資料提示装置は、資料の撮影に利用される撮影手段を原稿台の中心部から外れた側方の上方位置にオフセットして配備しているので、装置の利用者が資料台の上の資料を交換したり、あるいは、資料を指し示して説明したりするような場合であっても、撮影手段が利用者の頭や手に干渉して邪魔になることがなく、円滑な取り回しが実現される。
【００５８】
また、資料を照明するための光源を設ける場合には、この光源を撮影手段の周辺に併設するようにしているので、光源から照射された光の正反射光が直に撮影手段の光学系に入射することはなく、例え、光沢のある原稿を資料として利用した場合であっても、光源からの正反射光の写り込みによる画像の劣化、例えば、ハレーションの発生等を防止して正確な画像を得ることができる。
【００５９】
更に、撮影手段と信号出力手段との間には、撮像素子で撮像された画像の歪を補正する画像信号処理部を設けているので、実質的な「煽り撮影」によって生じる画像の歪を修正して適切な画像を出力することができる。
【００６０】
特に、この画像信号処理部には、原稿台に対する光学系の光軸の傾きによって生じる光学歪を補正するディストーション補正機能を配備しているので、画像の精度に大きな影響を与える台形状の歪（ディストーション）を適切に補正して良好な画像を得ることができる。
【００６１】
しかも、画像信号処理部には、光学系の焦点距離の変化に応じて補正率を可変する補正率調整機能を配備しているので、ズームレンズによって構成される光学系の焦点距離の変化、つまり、パースペクティブの誇張や遠近感の圧縮に応じて、光学系の焦点距離に見合ったディストーションの補正が実現される。
【００６２】
また、光学系の焦点距離の変化に伴って変動する歪曲収差を補正する歪曲収差補正機能をも持たせているので、焦点距離の相違によって発生する樽型や糸巻き型の歪を補正して更に適切な画像を得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態の資料提示装置の構成を示した図で、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は側面図である。
【図２】同実施形態の資料提示装置の内部的な構成について示した機能ブロック図である。
【図３】従来の資料提示装置の構成の概略を示した図で、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１資料提示装置
２原稿台
３アーム
４カメラ（撮影手段）
５光源
６Ａ／Ｄ変換回路
７画像信号処理部
７ａ歪補正処理部
７ｂ画像処理部
８ＣＰＵ
９ＲＯＭ
１０Ｄ／Ａ変換回路（信号出力手段）
１００資料提示装置（従来例）
１０１原稿台
１０２アーム
１０３カメラ
１０４光源
Ｐパルスコーダ
Ｘディストーション補正前の画像
Ｘ’ ディストーション補正後の画像

Claims

被写体となる資料を置く原稿台と、前記原稿台に置かれた前記資料を撮影して動画像信号を出力する撮影手段と、前記動画像信号を外部に出力する信号出力手段とを備えた資料提示装置において、
前記撮影手段の撮像素子と光学系とを一体的に構成し、この撮影手段を、前記原稿台の中心部からオフセットして前記原稿台の上方に配備したことを特徴とする資料提示装置。
原稿台上の資料を照明するための光源が、前記撮影手段の周辺に併設されていることを特徴とする請求項１記載の資料提示装置。
前記撮影手段と前記信号出力手段との間に、前記撮像素子で撮像された画像の歪を補正する画像信号処理部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の資料提示装置。
前記画像信号処理部は、前記原稿台に対する前記光学系の光軸の傾きによって生じる光学歪を補正するディストーション補正機能を備えていることを特徴とする請求項３記載の資料提示装置。
前記画像信号処理部は、前記光学系の焦点距離の変化に応じて補正率を可変する補正率調整機能を備えていることを特徴とする請求項４記載の資料提示装置。
前記画像信号処理部は、前記ディストーション補正機能に重畳して、前記光学系の焦点距離の変化に伴って変動する歪曲収差を補正する歪曲収差補正機能を備えていることを特徴とする請求項４または請求項５記載の資料提示装置。