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〜楽しい工作教室・２〜

愛お姉さん「『楽しい工作教室・２』のお時間ですよ〜♪」
ちかぼー「わ〜〜♪」
みお「心して見るのだ」

愛お姉さん「自分の手で物を作るって楽しいわよね。創造の喜びを知ることは人生を豊かにするのよ」

愛お姉さん「……」
ちかぼー「……」
みお「なんだか、前回と同じことを言っているのだ」
ちかぼー「みおちゃん、それは言っちゃ……」
みお「それに、絵が使いまわしなのだ」
愛お姉さん「みおちゃん、大人になるとね、いろいろな軋轢が生まれるのよ」
みお「あつれきってなんだ？」
愛お姉さん「だから……」
みお「単にさぼっているだけなのだ」
愛お姉さん「……ちかちゃん、こいつ縛っちゃって」

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楽しい工作教室・第2回
イメージスキャナを作ろう(1)

〜まえがき〜
　場つなぎコンテンツ精衛、「楽しい工作教室」の第2弾です。「楽しい工作教室」では、「なんとなくうまくいきそうにみえるもの」を、なるべくチープに作っていきたいと思います。
　さて今回は、前回のペンタブレットに続き、画像用周辺機器の｢イメージスキャナ｣を作成してみたいと思います。大変無謀であるとは思いますが、今回は前回と同じオチにならないように、何らかの画像が取り込めることを目標にしてがんばりたいと思います。

〜目標〜
　まず、どこまでを目指すか？ということを考えます。ちょっとカラーは難しいので、画像は2値に限定して、解像度は問わないことにします。予算的には、あまり高いと意味がありません。千円以下を目指したいところですが、さすがに無理そうなので2千円以下を目指します。
　ということで、「2千円以内でA4原稿から2値画像を取り込める」事を目指します。とりあえず、極太ペンで描いた線でもいいから2次元画像が判別できたら成功とします。（ノイズやゆがみは無視します）

〜方式の検討〜
　次に、どのような方法で画像を取り込むかを検討します。市販のイメージスキャナを使わずに画像を取り込むには、以下のような方法が考えられます。
　(1) デジタルカメラで撮る。
　(2) ビデオカメラで撮る。
　(3) 銀塩カメラで撮って、店でフォトCDにしてもらう。
　(4) FAXモデムにFAXで送る。
　(5) センサで1ドットずつ調べる。
　(1)〜(4)の方法は確実にうまくいきます。しかし、元々画像入力するためのデバイス(または店)を使うのは面白くありません。したがって、今回は(5)の方法を採用します。

　画像をセンサで取り込むには、当然ですが光センサをPCにつなげる必要があります。今回はマイク端子の利用を考えました。録音ソフトを使えば信号をファイルに保存できるので何とかなりそうです。音声用のため直流が取り込めませんが、センサの出力で基準の音声信号を変調させて取り込むことで対応します。基準の音声信号は、ヘッドホン端子の出力を使います。

　次に、どうやって画面全体のデータを取るか考えます。光センサ1個では、1ドット分しか取り込めません。本物のスキャナでは多数のセンサを1列に並べ、1回の走査で画像を取り込んでいます。また、デジカメなどでは平面的にセンサを配列して、電気的に走査しています。いずれにしても、多数のセンサが必要です。今回、センサは1個だけですから、これで画像を取り込むには原稿全面を物理的に走査しなければなりません。しかし、2次元的に走査するためにプロッタのようなXY位置決め機構を作るとすると、それだけで予算を大幅にオーバーします。多分、本物のスキャナが何台も買えるくらいかかります。この方法は却下です。やはり、走査機構はできる限り単純で安上がりなものでなければなりません。もっと単純なものを考えることにします。
　そもそも、走査する経路が不連続だったり途中で方向が変わったりするから、機構が複雑になるのです。つまり、連続した単純な経路なら、走査する機構も単純にできるはずです。経路を単純にするため、原稿の端をくっつけて円筒にしてみましょう。すると、一本の螺旋の経路で、原稿の全面を走査できることが分かります。螺旋状に動かすなら、ネジさえあれば実現できます。この上なく単純です。今回はこの方法を使うことにします。


〜材料・道具の調達について〜
　前回は主要部品を紙で作りましたが、今回はある程度の強度が必要なので、ホームセンターで使えそうなものを集めました。また、センサの部品はどうしようもないので秋葉原に行った時に買ってきました。(ネジも近所になかったので秋葉原で買いました)
　基本的に「その辺にある道具以外は準備しない」という姿勢で行きたいので、「その辺にない」道具が必要な場合は道具代も費用としてカウントします。
　なお、試作や失敗により作り直した分、および、買出しの際の運賃、飲食代もカウントしません。ご了承ください。
　また、行き当たりばったりで作っている（まだできてない）ので、まだ総費用が確定していません。というわけで、総費用と内訳は完成してから。

〜製作〜

　全体の構造は、円筒に長ネジを通し、枠で支えるようにします。円筒は厚紙で作り、長ネジはM3の60cm全ネジ棒、枠はプランターを利用します。


　まず、原稿をセットする円筒部分の軸受けとなる部分を作ります。蝶ナットを上下から挟み込むような形にします。全部で8枚厚紙から切り出します。片側分は4枚重ねです。
　紙には、曲がりやすい向きがあります。紙を貼り合わせて板にする時には、向きが互いに直角になるようにすると丈夫になります。

　接着剤が乾く前に、ナットにネジを通して垂直になるように調整しておきます。ネジに引っかかる所があったら、乾いてからカッターナイフで切り取ります。

　次に、円筒の両脇になる円盤を計8枚切り出します。これにはコンパスカッターを使うと正確で簡単です。(OLFAコンパスカッター350円)
　A4判の縦方向は30cmなので、円筒の直径は30/3.14≒9.5cm以上必要です。今回は13cmとしました。書込み失敗したCD-Rなどがあれば、それを利用する手もあります。(CDは直径12cmなので)


　4枚1組で張り合わせた後、周囲に幅2cmの帯をつけます。これは円筒部分を取り付けやすくするためです。4枚重ねの円盤は厚みがあるので、のりしろがなくてもくっつけられます。

　軸受けと円盤を接着します。仮止めした後、蝶ナットにネジを通して軽く回転させ、中心が合うように調整して貼り付けます。


　円筒を作ります。厚紙を長方形に切り出し、折り目がつかないように注意して巻き、別に切り出した紙を使って両端を貼り付け、筒にします。筒の端には円盤につけた帯がくるので、その分を空けておきます。
　筒の紙を切り出す前に、紙の曲がりやすい向きを確かめましょう。向きを間違えると、うまく巻けません。また、接着する前にしっかり巻き癖をつけておくと、きれいにできます。


　プランターにキリ(100円)でネジを通す穴をあけます。ネジが止まる所には力がかかるので、厚紙を4枚重ねた補強板をつけました。


　ここで問題発生！ネジを縦にしておき、円筒を手で回して惰性と重力で下まで降りるように考えていたのですが、試してみたらすぐに摩擦で止まってしまいます。茜屋「絶対止まると思った」
　モータを使うしかないか……

　昔買ったモータを引っ張り出してきました。マブチモータのRE-140(140円)です。これとプーリーを使って円筒を回転させることにします。


　モータを取り付けるためのホルダを作ります。紙に円形の穴を2つ開けて折り曲げただけです。のりしろの不要部分は後で切り取ります。


　プーリーは、3.6cmの円盤3枚と両側に4cmの円盤を貼り合わせて作ります。今回はコンパスカッターが大活躍です。
　台紙に軸受け板を取り付け、モータホルダとプーリー、輪ゴムをセットしてモータユニットを作ります。


　モータユニットをプランターに取り付けるための部品を作ります。まず、紙の切れ端を使って型を取ります。


　型に合わせて、帯と左右の押さえとなる部分を切り出し、貼り合わせます。できたら、プランターにぴったりはまるか確認します。


　モータユニットを貼り付けます。写真は全体を仮組みしたところです。プーリーが車輪になって円筒を回すことになります。


　これで機械部分が出来ました。全体は下のような感じになります。モーターを回すと円筒が回転しながらゆっくり右に進みます。


　次にセンサ部分です。今回のネジは0.5mmピッチなので、0.5mmのドットを取るため0.5mmの穴あきパイプを作ります。黒く塗った普通紙にのりを付けてシャープペンの芯に巻きつけます。
　芯を抜き取ると、0.5mmの穴の開いたパイプが出来ます。


　作ったパイプにさらに紙を巻きつけて、フォトトランジスタがぴったり入るようにします。


　光源にはLEDを使いますが、LEDには電流制限抵抗が必要です。試しに6V(電池4本)に直付けしたら破裂しました。危険。


　LEDに紙を巻き、センサのパイプに貼り付けます。LEDの方の紙も黒く塗りました。フォトトランジスタを抜いて、LEDの光が0.5mmの穴を通るか確認します。

　とうとうセンサの回路を作らなければなりません。はんだ付けすると、道具だけで予算を超えてしまうので、部品数を少なくして、よりあわせ方式で作ることにしようと思います。

──センサ部分の回路はまだできてないので、とりあえず今回はここまで。

〜第一回あとがき〜
　何とか機械的な所はできました。あとは、センサ部分がちゃんとできるか、また録音したwaveファイルから画像を復元する事ができるかという根本的問題があります。
　さらに回転むらや、がたつき等による画像のゆがみやノイズがどの位あるかも未知数です。先は長そうです。

　センサ部分を作ろうというときにPCショップでこんなものを見つけました。che-ez! CLAKKER(チーズクラッカー)というトイカメラです。10万画素で1970円。

　2千円以下でこんなものが手に入るようになったんですね。螺旋スキャナのここまでの制作費、キリとか道具も入れて既に1500円くらいかかってます。恐るべしチーズクラッカー。
　ただ、作りかけでやめるのも嫌なので、とりあえず螺旋スキャナも完成はさせたいと思います。

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イメージスキャナを作ろう(2)
2002/9/1
　ええと、今回センサ部分完成の予定でしたが、まだ出来てません。実験用に仮組みしたときには何とか反応してるように見えたんですが、いざ本組みすると全然反応なし。もうちょっときちんと考えてみます。

　というわけで今回は、駄目過ぎて没にしたアイデアのいくつかを紹介します。

１．駆動方式
何とかモータを使わずに出来ないかといろいろ考えました。
・はずみ車方式
　原稿の円筒に重りをつけ、はずみ車にして回転するようにしようという案。一番最初に考えていたものです。数回転しか回らないということで没。
・鳩時計方式
　円筒とネジを一体化し、ネジに重り付きの糸を巻きつけて回転させようという案。ネジの長さが倍になるのと、3mmのネジでも400回転では3.7m以上の糸がいるので没。
・センサ回転方式
　原稿を固定して、センサの方を回転させようという案。データをPCに送るのが難しいのと、やはり無動力では400回転は持たないだろうということで没。
・灯篭方式
　円筒に羽根車をつけ、ろうそくの上昇気流で回転させようという案。ろうそくでは摩擦に勝てないだろうということで没。

２．センサ
光センサ以外に方法がないか考えました。
・接触式
　鉛筆の芯は電気を通すので、原稿を鉛筆書きとし、2本の針を0.5mm間隔で原稿に接触させてデータを得ようという案。軽く触れた程度では全くデータが取れなかったので没。

３．インタフェース
データの取り込みはどうやるか考えました。
・マウス方式
　光センサの出力をマウスボタンのクリック信号にして、データ入力する案。時間的な精度がないのと、マウスが壊れそうなので没。


また失敗かな……