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カラー画像入力装置 - 株式会社日立製作所
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発明の名称 カラー画像入力装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−6522
公開日 平成6年(1994)1月14日
出願番号 特願平4−158113
出願日 平成4年(1992)6月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】武 顕次郎
発明者 白石 幹夫 / 後藤 敏彦
要約 目的
入力条件の設定に要する時間と手間を削減し、短時間でカラー画像入力を可能にする。

構成
フィルムホルダに保持されたフィルム2に光を照射する光源10と、2次元センサ60と、1次元センサ50と、照射されたフィルム2上のカラー画像を2次元センサ60および1次元センサ50の双方に結像させるミラー40、ミラー移動手段42、およびレンズ120などからなる結像手段とを有するカラー画像入力装置において、2次元センサ60から逐次カラー画像信号を出力する2次元センサ信号処理回路61と、信号処理回路61からの出力画像信号に基づいて1次元撮像素子の読み取り条件を制御するシステムコントローラ90、および1次元センサ信号処理回路51とを備え、2次元センサ60から実時間で得られるビデオ信号により、1次元センサ50の駆動条件を求めて画像を取り込むようにし、仮走査などの取り込み条件のための設定時間を最小にする。
特許請求の範囲
【請求項1】 カラー画像を有する媒体を保持する保持手段と、保持手段に保持された媒体に光を照射する光照射手段と、2次元撮像素子と、1次元撮像素子と、光照射手段によって照射されたカラー画像を2次元撮像素子および1次元撮像素子の双方の撮像素子に結像させる結像手段とを有するカラー画像入力装置において、2次元撮像素子から逐次カラー画像信号を出力するカラー画像信号出力手段と、このカラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号に基づいて1次元撮像素子の読み取り条件を制御する読み取り条件制御手段と、を備えていることを特徴とするカラー画像入力装置。
【請求項2】 前記カラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号から入力される画像の各色成分の信号振幅を検出し、1次元撮像素子から出力される画像読み取り後の信号の量子化の基準を設定し、量子化条件を設定する量子化手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載のカラー画像入力装置。
【請求項3】 前記結像手段が読み取り光学系の拡大倍率変更手段を含み、拡大倍率変更手段による拡大倍率変更時に、前記カラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号から倍率変更後の画像の各色成分の信号振幅およびオフセット値を検出し、これらの検出値から、1次元撮像素子の読み取り条件を制御する読み取り条件制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載のカラー画像入力装置。
【請求項4】 1次元撮像素子の読み取り画素数の変更に伴って、1次元撮像素子へ向かう光学系の拡大倍率を変更する拡大倍率変更手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載のカラー画像入力装置【請求項5】 前記カラー画像信号出力手段によって出力されるカラー画像信号から入力される画像の各色成分の信号振幅およびオフセット値を検出して1次元撮像素子の読み取りにおける各色の輝度範囲を推定し、この推定した結果に基づいて光照射手段の色バランスを制御する色バランス制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載のカラー画像入力装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続した階調を持つカラー画像の入力装置に係り、特に写真フィルム等の高解像度かつ多階調な自然画像を扱うに好適なカラー画像入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、写真フィルムなどのカラー画像からカラーの画像信号を得るカラー画像入力装置としては、カラービデオカメラ等の2次元撮像素子を用いた入力装置が広く使用されている。カラービデオカメラでは、本来、動画像を入力するように作られているため、1枚のカラー画像から2次元の画像信号を瞬時に(例えば1秒間に30画面など)得ることができる。
【0003】しかしながら、カラービデオカメラでは、ビデオモニタに出力するビデオ信号として画像信号を出力しているため、ビデオ信号の規格、例えば走査線の数が525本などの制限があり、より高精細な画像を得ることは困難であった。
【0004】これに対して、信号の規格にとらわれない高精細な画像を入力する技術としては、例えば特開昭59−55674号公報や特開昭59−61267号公報等に開示されているように、1次元に配列した多数の撮像素子(1次元センサ…以下、撮像素子をセンサとも称する)を用いるものが知られている。これらの方式では、画像とセンサとの位置関係を1列分づつ移動して、順次2次元の画像を入力するようになっている。この場合、画像信号の1次元分の画素数は、1次元センサの撮像素子数(例えば3000など)までに設定でき、残りの1次元は、物理的な位置を移動して入力する読み取り回数で設定できることになり、例えば3000×4000画素などといった高精細な画像信号を得ることができる。
【0005】これらの1次元センサを使用する方式では、画像信号の入力時に、センサと画像の間の位置関係を物理的に移動する必要があり、この移動の時間が必要となる。またセンサ自体の読み取りも1ライン毎に読み取る必要があり、この時間も必要なライン数に対応しただけかかることになる。例えば4000ライン読み取るとした場合に、1ラインあたり33msかかるとすると、4000×33msで132秒もかかることになる。
【0006】ところで、このような1次元センサを用いる入力方式では、入力に時間がかかるため、画像の内容を簡便に確認することができない。このため、予め入力する画像を大ざっぱに確認するために、途中の入力ライン数を間引いた走査(仮走査)を短時間に行って画像の内容を確認した後に、本来の走査を行って入力を行うなどの方式が取られていた。しかしながら、この仮走査でも、センサの移動時間が必要であるなどのため、実際には数十秒以上の時間がかかってしまい、内容の確認を数回繰り返すだけでも結局数分以上かかることになる。
【0007】そこで、簡便に画像の内容を確認するという点に関しては、例えば特開昭61−52064号公報等に開示されているように、2次元のセンサと1次元のセンサの双方を備えたものが知られている。この2方式センサ併用方式では、2次元センサからは、画像の内容の概略をビデオ信号として取り出すことができ、内容を確認した後に1次元センサを用いて高精細な画像信号を入力するようになっている。このようにすると、ビデオ信号で画像の内容の概略を確認でき、確認後に目的の高精細な入力を間違いなく行うことができるため、入力時間の無駄がなく、効率よく画像の入力を行うことができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従来の2センサ併用方式では、白黒の文字等の2値画像を扱うものであり、しかも画像の大きさは固定であり、カラーの多値画像で、さらに入力の倍率や、入力画素数を変更する場合に発生する種々の不都合な点については、十分考慮されていなかった。
【0009】すなわち、カラーの多値画像を扱う場合には、入力しようとする画像の持つ輝度の範囲(輝度レンジ)にセンサの取り込める範囲を合わせる必要がある。カラーの場合には、色フィルタを用いて、画像の色成分毎に取り込むことになるが、一般に色成分毎に輝度レンジが異なるため、色成分毎に輝度レンジを設定する必要がある。従来の1次元センサのみを用いる方式では、画像の入力に先だって、画像全体を走査し、得られた信号の振幅およびオフセット値により、色毎の輝度レンジを測定した後に、センサの駆動条件を設定して、取り込み動作を行うようにしていた。また、従来の2センサ併用方式では、輝度レンジに関しては十分考慮されていなかった。
【0010】さらに、輝度レンジに関しては、取り込む画像の性質、すなわちポジフィルムかネガフィルムの違いによって、有効な輝度レンジが異なりなり、センサから得られる出力電圧のダイナミックレンジも異なってくる。そこで、最終的なデジタル信号としてダイナミックレンジを有効に得るためには、センサから出力される電圧をデジタルに変換する条件、すなわちA/D変換器の基準電圧も同時に変更する必要がある。この使用する画像の輝度レンジによる振幅とオフセット値に対応してA/D変換の基準電圧を変更する必要がある点について、従来では十分に認識されていなかった。
【0011】入力の倍率を変更する場合は、従来の1次元センサのみを用いる方式では、倍率を変更するたびに、仮の読み取りを行い、目的の画像が得られるかどうか確認した後に本来の取り込み動作を行う必要があった。また、1次元と2次元の双方のセンサを用いる方式では、倍率変更については特に考慮されていなかった。
【0012】入力の画素数を変更する場合についても、従来の1次元センサのみを用いる方式では、画素数を大きな値に変更する場合には再び仮走査を行う必要があり、1次元と2次元の双方のセンサを併用する方式では、双方のセンサで入力される画像の大きさが変わってしまい、双方の読み取り結果が一致しないという点について十分に認識されていなかった。
【0013】このように、従来では、取り込む画像の内容を高速に確認できるようにすることができなかった。この高速確認については、1次元および2次元のセンサの併用方式では一部解決しているが、画像の拡大縮小や取り込み画素数の変更などといった変更に対応することはできなかった。
【0014】輝度レンジに関しては、1次元センサのみを用いる方式では、カラーの多値画像を入力する場合に、予め色毎に画像の輝度レンジを測定し、得られた輝度レンジに合わせて読み取りおよびA/D変換の条件を設定する必要がある。このため、仮走査を行うなどの必要があり、これによって読み取りまでに輝度レンジの測定時間がかかりすぎていた。1次元センサと2次元センサを併用する方式では、カラーの多値画像の入力については特に考慮されていなかったため、1次元センサのみを用いる場合と同様の問題があった。
【0015】本発明は、このような従来技術の実状に鑑みてなされたもので、その目的は、カラー画像の画像入力に際し、画像の種類、色、あるいは拡大率に応じて補正する入力条件の設定に要する時間と手間を削減し、操作性に優れた1次元センサと2次元センサを併用したカラー画像入力装置を提供することにある。また、他の目的は、画像の種類、色、あるいは拡大率に応じて色バランスを整え、補正する入力条件の設定に要する時間と手間を削減し、短時間で読み取りを行うことができる1次元センサと2次元センサを併用したカラー画像入力装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、第1の手段は、カラー画像を有する媒体を保持する保持手段と、保持手段に保持された媒体に光を照射する光照射手段と、2次元センサと、1次元センサと、光照射手段によって照射されたカラー画像を2次元センサおよび1次元センサの双方のセンサに結像させる結像手段とを有するカラー画像入力装置において、2次元センサから逐次カラー画像信号を出力するカラー画像信号出力手段と、このカラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号に基づいて1次元センサの読み取り条件を制御する読み取り条件制御手段とを備えた構成になっている。すなわち、画像全体の輝度レンジを短時間に測定する手段として2次元センサを用い、得られた情報を元に1次元センサの読み取り条件を設定するようにした。
【0017】第2の手段は、第1の手段におけるカラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号から入力される画像の各色成分の信号振幅を検出し、1次元センサから出力される画像読み取り後の信号の量子化の基準を設定し、量子化条件を設定する量子化手段をさらに備えた構成になっている。すなわち、得られた輝度レンジの情報に基づいて、読み取りのA/D変換の設定条件を変更する手段を設けたものである。
【0018】第3の手段は、第1の手段における結像手段が読み取り光学系の拡大倍率変更手段を含み、拡大倍率変更手段による拡大倍率変更時に、前記カラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号から倍率変更後の画像の各色成分の信号振幅およびオフセット値を検出し、これらの検出値から、1次元センサの読み取り条件を設定する読み取り条件制御手段をさらに備えた構成になっている。例えば、倍率の変更手段として、光学系にズームレンズを用いることとし、1次元と2次元の双方のセンサに同時に同じ倍率の画像を結像するようにし、2次元センサから得られる画像と同じ内容が、1次元センサ側から読み取れるようにした。
【0019】第4の手段は、第1の手段における1次元センサの読み取り画素数の変更に伴って、1次元センサへ向かう光学系の拡大倍率を変更する拡大倍率変更手段をさらに備えた構成になっている。すなわち、読み取り画素数の変更に対応して、1次元センサ側の光学的な拡大倍率を変更する手段を設け、2次元センサから得られる画像信号の画像での範囲と、1次元センサで得られる画像での範囲とを一致させるようにした。
【0020】第5の手段は、第1の手段におけるカラー画像信号出力手段によって出力されるカラー画像信号から入力される画像の各色成分の信号振幅およびオフセット値を検出して1次元センサの読み取りにおける各色の輝度範囲を推定し、この推定した結果に基づいて光照射手段の色バランスを制御する色バランス制御手段をさらに備えた構成になっている。
【0021】
【作用】第1の手段では、2次元センサは実時間で画像全体の概略の信号を取り込み、カラー画像信号出力手段によって概略の信号を判定し、画像信号の振幅とオフセットの輝度レンジ情報を抽出する。抽出された輝度レンジ情報は、読み取り条件制御手段によって1次元センサの駆動条件に適用され、1次元センサは画像の輝度レンジに一致した最適な条件で入力動作が可能になる。
【0022】第2の手段では、輝度レンジ情報が画像信号の量子化を行う量子化手段の設定条件にも適用されるため、センサから得られる電圧のダイナミックレンジに対応した有効な量子化を行うことが可能になる。これらの設定条件は、2次元センサからの実時間画像出力をモニタ画面に出力し、手動で2次元センサの設定条件の調整、その他の調整を行い、モニタ画面上で良好な画面に設定するとともに、設定されたパラメータで1次元センサを駆動しても良い。第3の手段では、光学的な拡大倍率変更手段は、光学系の後段に設けられた1次元と2次元の2つの撮像センサに、同じ倍率で目的の画像を結像させるため、2次元センサによって視認される倍率の画像を短時間で間違いなく得ることができる。
【0023】第4の手段では、読み取り画素数に対応して動作する1次元センサの光学的な拡大倍率変更手段は、2次元センサから得られるモニタ画像信号と1次元センサから得られる画像信号とを同じ画像枠で画像入力を行うことを可能にする。
【0024】第5の手段では、色バランス制御手段は、2次元センサから入力され、カラー画像信号出力手段によって出力されるカラー画像信号から、1次元センサの読み取りにおける各色の輝度範囲を推定して光照射手段の色バランスを制御し、色バランスの優れたカラー画像が1次元センサに入力できるようにする。
【0025】
【実施例】以下、図面を参照し、本発明の実施例について詳細に説明する。
【0026】図1は、本発明によるカラー画像入力装置の一実施例の内部構成を示すブロック図である。カラー画像入力装置1は、光源10、ズームレンズ20、色フィルタ30、ミラー40、1次元センサ50、2次元センサ60、1次元センサ信号処理回路51、2次元センサ信号処理回路61、A/D変換器70、入力光量検出手段80、システムコントローラ90、モニタ部100、外部インタフェース110、1次元センサの拡大倍率変更手段120などにより構成されている。
【0027】同図において、カラー画像入力装置1は撮影済みのフィルム2に記録されている画像を電気的な信号として取り込み、外部インタフェース110からコンピュータなどの外部の機器に送り出す。
【0028】図2は、図1に示したカラー画像入力装置1の内部機構を示す斜視図である。光源10を構成するランプ11から発する光は、赤外光吸収ミラー12を経てフィルム2へと送られる。フィルム2は、フィルムホルダー131に挟まれて保持手段130に保持され、像の取り込み動作中はその位置が固定されている。フィルム2を通過した光はズームレンズ20を経て色フィルタ30へと送られ、フィルタにより選択された色成分がミラー40を経て2次元センサ60へと送られる。そして、フィルム2に記録されている画像は、ズームレンズ20等の光学系を経て2次元センサ60の受光面に結像される。色フィルタ30は、フィルタ移動手段31のモータにより回動して種類の異なるフィルタが光路内に置かれる。フィルタには例えば無色(素通しガラスなど)フィルタ32や、カラーの色成分の抽出を行う赤色のRフィルタ33、緑色のGフィルタ34、青色のBフィルタ35等が設けられている。
【0029】この図2の状態では、フィルム2から得られる画像は、そのまま2次元センサ60に結像される。この図2の状態で、2次元センサ60からは信号処理回路61を経てビデオ信号として、取り込まれた画像が送り出される。ビデオ信号は、モニタ部100へ送られる一方、入力光量検出手段80に送られ、システムコントローラ90で入力光量の範囲が判定され、1次元センサ50の信号処理回路51の駆動条件が設定される。画像データ取り込み動作時には、ミラー40は図示しない回動手段により点線41の位置に移動し、光学系の結像面は1次元センサ50の移動範囲になる。さらに取り込み動作時には、取り込む色成分に対応して色フィルタ30を回転させ、例えば赤色成分にはRフィルタ33、緑色成分にはGフィルタ34などを順次使用して特定の色成分のみを抽出する。
【0030】1次元センサ50は移動手段である平行移動台53に取付けられており、これを動かすモータ54によって移動させることができる。画像の取り込み動作時には、取り込み速度に合わせてモータ54を動作させて、例えば平行移動台58を1次元センサ50の素子の並びに応じた間隔でセンサ50の読み取り動作と対応して順次移動させて行く。そして1色成分の1画面分の取り込みが終了すると、次の色成分の取り込みを行い、この動作を複数色(例えば3色)分繰り返し行ってカラー画像の取り込みを完了する。
【0031】1次元センサ50の前には、拡大レンズ120が図示しない拡大倍率変更手段によって移動可能にとりつけられており、読み取り画素数の変更を行った場合に、システムコントローラ90からの指令により動作して1次元センサ50側だけの拡大倍率の変更を行う。
【0032】図3は、図1に示した本発明による一実施例の装置外部を示す斜視図で、カラー画像入力装置1外部には、モニタ部100、後述のフィルム選択スイッチ141、画素数選択スイッチ142、色補正設定ダイヤル143、画像内容選択スイッチ144、輝度レンジ設定ダイヤル145、および入力開始指令ボタン146が設けられている。フィルム2は、装置外部から手動により必要なコマを読み取り位置に設定して、ズームレンズ20を操作して必要な倍率で読み取ることができる。読み取る画像の内容は、概略のビデオ信号としてモニタ部100に表示され、このモニタ部100を見ながら必要な倍率と位置になるようにフィルムホルダ131とズームレンズ20とを操作する。さらに、色補正設定ダイヤル143および輝度設定ダイヤル145を調節して、取り込む画像の内容に応じた若干の色修正を行うことができる。また、フィルムの種類や、取り込み処理内容の選択、取り込む画像の画素数等の種々の条件を前述のスイッチ141,142,144、ダイヤル143,145、およびボタン146によって設定することができる。
【0033】上述のように大略構成されたカラー画像入力装置1では、以下のようにして入力を行う。まず、最初に、操作者(オペレータ)はフィルム2を装置1に投入する。そして、モニタ部100で取り込まれる画像の内容を確認する。このときに、システムコントローラ90は、フィルタ30の中の素通しのフィルタ32が選択されるようフィルタ移動手段31で設定する。画像はズームレンズ20とミラー40を経て2次元センサ60で結像し、2次元センサ信号処理回路61で処理されてビデオ信号としてモニタ部100に送り出される。したがって、この場合、ズームレンズ20とミラー40とによって結像手段を構成している。
【0034】オペレータは、このときのフィルム2の取り込み位置合わせを手動で行い、拡大倍率は、ズームレンズ20を操作して行う。それぞれの操作の結果は、モニタ部100で確認する。このときのビデオ信号には、カラーの情報である赤(R)、緑(G)、青(B)の3色成分が含まれており、1画面の読み取り時間(例えば33ms)の間に、読み取る画像全体の信号が得られる。ビデオ信号は入力光量検出手段80にも送り込まれ、それぞれの色成分の輝度情報、すなわち信号の振幅とオフセット値を検出することができる。ここで、ビデオ信号は、画像の輝度に対応した信号となっており、色成分毎の異なる輝度レンジを1画面(フレームもしくはフィールド)の画像信号を調べることにより、判定することができる。すなわち、ビデオ信号の最大と最小、および平均等の電圧を、言い換えれば信号振幅とオフセット値などを検出することにより、1画面中の画像の輝度レンジ、オフセット値、平均輝度などを得ることができる。得られた輝度レンジに関する情報は、システムコントローラ90に送られ、色毎の輝度レンジ情報としてシステムコントローラ90が処理する。この輝度レンジ情報を検出するに必要な時間は、2次元センサの1画面の読み取り時間、例えば33ms等の短い時間に行うことができ、装置を操作するオペレータ(人間)にとってはほぼ瞬時に行われるため、待ち時間は0に近い値である。したがってこの場合、2次元センサ信号処理回路61がカラー画像信号出力手段を構成している。
【0035】これらの情報に基づいて、1次元センサを動作させても良いが、装置1外部には、種々の操作スイッチやボタンが設けてあり、これらをオペレータが操作して、最終的な画像の調整を行った後に入力動作を開始することもできる。
【0036】まず、フィルム種類選択スイッチ141について説明する。このフィルム種類選択スイッチ141を装置1外部のオペレータが操作することにより、画像の記録されている媒体(メディア)の種類を選択することができる。すなわち、例えば画像がネガフィルムに記録されているような場合には、このフィルム種類選択スイッチを「ネガフィルム」に設定することにより、輝度の極性を反転させ、さらに輝度レンジが狭い設定を行うことができる。はじめは、この予め設定した内容で2次元センサの画像信号を読み出し、読み出された画像信号を元に各色のバランスを取る。
【0037】続いて、画素数設定スイッチ142について説明する。画素数設定スイッチ142を、装置1外部のオペレータが操作することにより、取り込む画像の画素数を設定することができる。例えば画素数を1024×1280画素と設定した場合には、1次元センサ50から読み取る画素数は1024画素に、そして読み取り動作を1280ライン分繰り返して1画面の画像データを入力する。この取り込み画素数の変更は、画素数設定スイッチ142からシステムコントローラ90に送られて、システムコントローラ90が1次元センサ信号処理回路51に指令して行わせる。また、システムコントローラ90は、拡大倍率変更手段であるレンズ移動手段121へも指令を送り、1次元センサ50での拡大倍率も変更して、2次元センサ60から得られるビデオ信号の画面の内容と、取り込み画素数を変更した後の画面の内容とが一致するように制御する。
【0038】色補正設定ダイアル143は、オペレータが装置1外部から操作して、取り込む画像が所望の色バランスになるように微調整するために設けてある。ダイアル143からの設定値は、システムコントローラ90に取り込まれて、2次元センサ60の色補正回路であるビデオ信号処理回路101と1次元センサ50の読み取り条件設定手段である1次元センサ信号処理回路51の双方へ送り込まれる。オペレータは、取り込み動作をする前に、読み取る画像の色バランスをモニタで確認し、自動的に補正される色バランスでは不十分と判断した場合には、色補正設定ダイアル143を回して、2次元センサ60の色補正値を変更し、変更した結果をモニタ部100の色を見て確認する。そして、設定したダイアルの情報は、1次元センサ50の読み取り条件としてもフィードバックされるため、最終的にはモニタ部100で確認した色バランスの画像データを取り込むことが可能になる。
【0039】画像内容選択スイッチ144の入力結果は、システムコントローラ90へと送られている。システムコントローラ90では、画像内容選択スイッチ144に指令された内容(例えば番号で1、2、3といった内容)に応じて、色設定ROM(読み出し専用メモリー)91の中に書き込まれた色設定情報を読み出す。この色設定ROM91には、予め画像の内容に応じて人間の好ましいと感じる色バランスが設定されている。例えば風景の山の画像である場合には、全体に青い方向に、人物の画像である場合には、若干色のバランスが肌色付近で狂っていても肌色が得られるような設定等である。そして、装置1外部からの指令に基づいて読み出された色設定情報は、1次元センサ信号処理回路51へと送り込まれて、自動で設定した色バランスに加えて、画像の内容に応じた色バランスを若干変更して画像データの入力動作が行われる。
【0040】輝度レンジ設定ダイアル145は、オペレータが装置1外部から操作して、所望の色毎の輝度レンジのバランスになるように設定するために設けてある。ダイアル145からの設定値は、ビデオ信号処理回路101へ送り込まれる一方システムコントローラ90にも取り込まれて、1次元センサ信号処理回路51へ送り込まれる。オペレータは取り込み動作をする前に読み取る画像の色毎の輝度レンジのバランスをモニタ部100で確認し、自動的に補正されるバランスでは不十分と判断した場合には、色補正設定ダイアル145を回してモニタ部100の色を見て確認する。そして、設定したダイアル145の情報は、1次元センサ50の読み取り条件およびA/D変換器70の設定条件としてもフィードバックされるため、モニタで確認した色毎の輝度レンジのバランスで画像データを取り込むことが可能になる。
【0041】上記のように、装置外部に設けられている設定スイッチやツマミをオペレータが操作することにより、自動的に装置1内部で設定した読み取り条件に加えてオペレータが意図した条件で画像の入力を行うことができる。
【0042】最終的に、オペレータが入力条件として適当で判断した時点で、画像の取り込み動作に移る。すなわち、入力開始指令ボタン146をオペレータが操作し、システムコントローラ90がこの指令に基づいて入力動作を開始する。
【0043】まず、ミラー40の移動手段42を動作させて光路を1次元センサ50側に切り替え、図1の点線41に示す位置に移動させ、画像の結像面を1次元センサ50の移動面にする。さらに、色フィルタ30を取り込みの1色目のフィルタが光路に入るように(例えば赤色のRフィルタ33)フィルタ移動手段31を動作させる。1次元センサ50の駆動条件は、先ほどの2次元センサ60の検出結果から得られた値から求めて設定する。この設定内容については、後に詳しく説明する。A/D変換器70の設定条件(基準電圧)も同様に、システムコントローラ90から電圧変換器71を経由して行う。準備ができたところで、読み取り動作を開始する。1次元センサ移動手段52を動作させて、1次元センサ50の位置を移動させる。そして、システムコントローラ90は1ラインの読み取りを1次元センサ信号処理回路51に指令する。1ラインの読み取りが終了した時点で、次の1ラインの読み取り動作を行う位置へ1次元センサ50を移動するように、1次元センサ移動手段52に指令する。移動が終了した時点で次の1ラインの画像の読み取り動作を行う。この1ライン毎の読み取り動作を所定のライン数繰り返して行うことにより、2次元の画像のデータを得ることができる。画像データは、A/D変換回路70を経てインターフェース110へと送られ、コンピュータなどの外部の機器に送り出される。このようにして、1色成分の1画面の画像データを読み取ることができる。
【0044】次いで、次の2色目の1画面の画像データの読み取り動作に移る。すなわち、色フィルタ30を移動して、2色目のフィルタ(例えば緑色のGフィルタ34等)に変更し、さらに1次元センサ50の駆動条件を2色目の駆動条件に設定し直し、またA/D変換器70の設定条件も1色目と同様に変更して、2色目の取り込み動作を行う。もちろん、1次元センサ50は、1色目と同じ位置からの画像データの取り込みを行う。このようにして、所定の色数例えば3色(赤、緑、青)、あるいは4色(赤、緑、青、白黒)などの、必要な色成分の画像データを取り込むことができる。
【0045】引き続き図4と図5を用いて、取り込む画像の種類による輝度レンジの違いについて説明する。図4は、ポジフィルム(リバーサルフィルム)の一般的な特性の例である。すなわち、入射する光量に応じて、濃度がほぼ対応しており、赤色の特性181、緑色の特性182、青色の特性183といった具合に3色共ほぼ同じ特性となっている(色バランスが揃っている)。
【0046】このポジフィルムに対して、図5には、ネガフィルムの一般な特性の例を示す。すなわち、入射する光量に対応して、得られる濃度は、略半分であり、撮影した元のシーンの略半分の輝度レンジになって出力されることになる。さらに、ネガフィルムの場合には、色毎に特性カーブが別な場所にあり、(これは、オレンジカプラー方式と呼ばれる独特な色補正機構があり、印画紙と組み合わせて正しい色が再現されるようになっている。)このネガフィルムの特性から、それぞれの色成分の輝度レンジは、赤色の特性184、緑色の特性185、青色の特性186といった具合に3色別々な場所となる。このようにフィルムの種類によって、各色成分の輝度レンジ(画像の記録される濃度範囲)が異なっている。図4と図5に示した特性の例は、一般的な特性の説明のために用いたものであり、本発明の内容はこれらの特性に限定されるものではない。
【0047】次いで、画像が記録されたフィルムの特性に対して、これを入力するセンサ側の特性について説明する。図6に例えばCCD1次元センサ等の光電変換素子を用いた一般的な撮像素子の特性例を示す。図6の特性図からも分かるように蓄積時間(露光時間)によって、得られる信号の特性が変わってくる。図6では、蓄積時間20msでの特性187、蓄積時間33msでの特性188、蓄積時間50msでの特性189の3種類の特性例を示した。この特性図から分かるように、読み取る画像の場所や倍率により輝度レンジが異なる場合には、取り込時間を変更することによって、ほぼ一定なダイナミックレンジと変換特性で、画像データを取り込むことが可能となる。
【0048】図7は、図6と同様のCCD1次元センサ等の光電変換素子を用いた一般的な撮像素子の分光感度特性の例である。光の波長の比較的長い部分192はほぼ赤色成分の部分であり、中間の部分191は緑色成分、短い部分190は青色の成分となっている。この図7から分かるように撮像素子の分光感度特性は、一定ではなく、色成分毎に感度が異なるのが一般的である。すなわち、カラーの画像データを取り込む場合には、色成分毎に異なる感度を補償する必要がある。具体的には、色成分毎に得られる信号の増幅度を変化させる必要がある。
【0049】図8は、上記の色毎の補正を行った場合と行わない場合との特性変化を示す説明図である。まずネガフィルムの特性であるが、通常の撮影においては、対数表示での輝度レンジが2程度の範囲があれば十分である。この輝度レンジに対応する各色の特性は、それぞれの濃度レンジの範囲内に記録される。すなわち、この図8のa〜bの範囲の入力光量に対して、R成分の感光層では、ネガフィルムの特性である赤色の発色特性161で発色する。すなわち図8のc〜dの範囲の濃度が記録されることになる。この濃度範囲は、入力の輝度レンジ2に対して略半分程度となる。また、異なる色成分の場合には、得られる濃度レンジの幅はほぼ同じであるが、オフセットが異なり、最終的に、画像入力装置側に入力される輝度レンジが色毎に大きく異なることになる。すなわち、R成分の濃度レンジに合わせてセンサの取り込みの輝度レンジを合わせるとすると、異なる色成分の場合には、例えば青のB成分の場合には、設定範囲を越えてしまうことになる。ここでは、濃度レンジと輝度レンジとの相違は、フィルムには濃度として記録されるが、画像として取り込む場合に、フィルムを透過して得られる画像は、輝度として(対数表示の場合には、同じグラフで良い)得られるため、説明上、別な言葉を使用している。
【0050】図8では、第I象限でc〜dの範囲で得られる濃度に合わせると、第II象限の撮像素子の特性で、特性164が適当な値となる。この同じ条件で、青色成分の入力を行おうとすると、第I象限でのg点の濃度が入力されることになり、第II象限ではhの部分になってしまう。このようになると青色成分は黒くつぶれてしまい、いわゆる“黒つぶれ”現象が起きることになる。この“黒つぶれ”現象が起きると、得られる画像は黒くつぶれた画像となる。ここで、青色成分の入力時に取り込みの条件を変更(撮像素子の蓄積時間を変えるなどして)して特性165のように設定すると、青色成分のg点に対応する部分もi点のような連続した特性の中に入り、連続した濃淡の画像が再現されることになる。
【0051】このようにカラー画像の入力に際しては、色毎にセンサの取り込み範囲を設定し直す必要がある。この図8の第II象限では、センサの分光感度は同じとして説明したが、実際には、色毎の感度(特性の傾き)、すなわち分光感度が異なる3色の揃った特性を得るためには、さらに複雑な特性設定が不可欠である。
【0052】図9を用いて、具体的な1次元センサ50の読み取り条件の変更内容を説明する。一般的なCCD1次元センサの読み取り制御信号としては、主要な波形として3種類のものが上げられる。すなわち、読み取りの蓄積時間を決定する読み取り開始信号であるФT、読み取る画素の偶奇番号を指定するФ1、そして、読み取りのクロックであるФRの3種類である。この3種以外に逆の位相の波形も必要であるが、説明の主旨とは関係ないので省略する。
【0053】読み取りの蓄積時間Tintは、読み取り開始信号ФTの間隔で決定される。蓄積時間を変更することにより、先ほどの図7に示したように、取り込みの輝度レンジを変更することができる。Tintを変更しても、読み取り画素数が同じである場合には、Ф1とФRの波形は変化させないでよい。
【0054】図9(a),(b),(c)に示す3種類の状態は、それぞれ読み取り時間の異なる場合の設定例である。すなわち、比較的輝度の高い(明るい又は倍率が小さい)場合には、例えば特性171,172,173に示すように短い蓄積時間Tint1のように設定し(図9(a))、比較的輝度の低い(暗いまたは倍率が大きい)場合には、例えば特性177,178,179に示すように長い蓄積時間Tint3のように設定し(図9(c))、この中間程度の輝度の場合には、特性174,175,176に示すような両者の中間の蓄積時間Tint2のように設定する。
【0055】図10は入力する画像を拡大縮小する場合の説明図である。図2において説明したように光学系のズームレンズ20を操作すると、2次元センサ60と1次元センサ50の両方の結像面にできる像の大きさを同時に拡大縮小することができる。すなわち、元のフィルム2等に記録されている画像の中の拡大する部分を2次元センサ60で取り出して、モニタ部100で取り込み画像の内容として確認した後に、画像の入力動作にかかることができる。ズームレンズ20の操作に伴って、読み取る画像の内容は、逐次2次元センサ60より読み出されて、モニタ部100に表示されるため、微妙な拡大倍率の変更など、ズームレンズ20の操作に伴う確認動作を操作と同時に並行して行うことができ、倍率の微妙な変更や画像の位置の変更を行う場合に、確認時間を短くすることができ、画像の入力時間の短縮を図ることができる。
【0056】図10(a)は、入力する元の画像(フィルム2)を示す。この元の画像の中から例えば画像枠200に示す部分を拡大して入力しようとした場合には、モニタ部100に(b)に示すような画像が表示されるようにズームレンズ20とフィルム2の位置をオペレータが調整する。また、(a)の画枠201に示す部分を拡大して入力しようとした場合にも、モニタ部100に(c)に示すような画像が表示されるようにオペレータが操作すれば良い。
【0057】入力する画像の画素数を変更した場合には、1次元センサ50の読み取り画素数を変更することになるため、物理的に読み取る画像の結像面での大きさが変更される。図2で説明したように、入力する画像の画素数を変更した場合には、1次元センサ50へ向かう光路内の拡大レンズ(拡大倍率変更手段120)の位置調節手段、言い換えればレンズ移動手段121を動作させて、読み取り画素数が変更された後の1次元センサ50の読み取り内容と、2次元センサ60の出力であるモニタ部100の画面に表示される画像の内容を一致させる。この拡大調節手段は、装置外部から指令される読み取り画素数の設定内容に対応して、システムコントローラ90から指令されて動作する。もちろん、読み取り画素数を変更後もズームレンズ20による画像の拡大縮小機能は同様に動作することは言うまでもない。
【0058】図11は、読み取り画素数を変更した場合の、1次元センサ50の拡大倍率変更の説明図である。
【0059】図11(a)に示すように、例えば元の画像からズームレンズ20を操作して点線に示す内部の画像を入力するとする。このとき2次元センサ60へはズームレンズ20を通した点線内の同じ画像を入力することができ、モニタ部100でその画像は(b)に示すように確認することができる。一方、1次元センサ50の撮像面での画像は、取り込む画素数によって変化してしまうため、例えば1024画素で上記の(b)と同じ枠で画像が取り込まれるものとすると、取り込み画素数を変更して例えば700画素に設定し直すと(c)に示すような画像が取り込まれてしまうことになり、装置1外部からモニタ部100を通しての確認が困難となってしまう。このため図2で説明したように、読み取り画素数を変更した場合には、1次元センサ50の拡大倍率変更手段120(レンズ)を動作させて、1次元センサ50の撮像面での画像の倍率を変更し、(d)に示すようにモニタ部100の画像(b)と同じ枠の中の画像を取り込むことができる。
【0060】図12は本発明の第2の実施例の全体構成を示すブロック図である。この実施例は前述の図1に示した第1の実施例に対し、光源10をシステムコントローラ90からフィードバックをかけた光源13に置換したもので、他の構成要素は図1と同様である。この第2の実施例では、図12に示すように、2次元センサ60により読み出されたカラーの画像信号の振幅とオフセット値を元に、各色信号の色バランスをシステムコントローラ90が判断し、補正を行う指令を光源13に送る。光源13では、システムコントローラ90から送り込まれる指令に基づいて、色毎の光源のバランスを変更する。すなわち、例えば赤色成分を減らす指令が来た場合には、赤色吸収フィルタを光路内に挿入して行き、指令の値で停止する。色吸収フィルタとしては、例えば色の3原色の加減を行う赤色成分吸収(シアン)、緑色成分吸収(マゼンタ)、青色成分吸収(イエロー)等のフィルタが用意されている。これらのフィルタを光源13の光路内に差し込んで行くと、光路全体での色成分毎の吸収量を変更することができ、結果として光源全体の色成分毎の色バランスを調整することができる。
【0061】これを具体的に示したものが図13の内部構成を示す斜視図である。図12において説明したように、ランプ11から出射される光源13の光路内に色吸収フィルタ14,15,16を順次色成分毎に挿入して行くことにより、光源の色バランスを変更することが可能となる。この場合、シアンフィルタ14はシアンフィルタ駆動手段19により、マゼンタフィルタ15はマゼンタフィルタ駆動手段18により、そしてイエローフィルタ16はイエローフィルタ駆動手段17によりそれぞれシステムコントローラ90からの制御により駆動されている。このようにして、画像の持つ色バランスの狂いを、光源13の色バランスを変更することにより相殺して、本来の色バランスで画像データを読み取ることが可能となる。
【0062】以上説明したように、本発明の実施例においては、2次元と1次元の2種類の撮像素子(センサ)50、60を用いた構成のカラー画像入力装置で説明したが、他の構成、例えば1個の2次元センサと3個の1次元センサの合計4個のセンサを用いる等、センサの数や役割を変更したものであっても、2次元センサでカラーの色毎の信号をモニタに表示しながら残りの1次元センサの読み取り条件を設定するものであれば同等の効果を有することは明かである。
【0063】また、センサの種類であるが、本実施例では固体撮像素子を用いるものを例にして説明したが、他の方式、例えば光電子蓄積管(光電管)など、同等の光量から電気量への変換を行う方式であれば、同様の効果を得ることができるのは明かである。
【0064】実施例の中で、画素数の変更に対応して1次元センサ50の拡大倍率を変更する構成で説明したが、1次元センサ50による読みとり後に電気的処理(演算処理など)によって倍率を変更する手段を用いて、レンズなどの光学的手段によらない方法であっても実現可能であることは明かである。
【0065】さらに、2次元センサ60から得られる画像信号のモニタであるが、装置本体内部に設置した例で説明したが、装置外部にモニタを別体で置くものであっても同等の効果を得ることが可能であることは言うまでもない。
【0066】また、装置外部からの種々の指令や設定は、スイッチやツマミをオペレータが操作する構成で説明したが、外部の機器(例えばコンピューター等)から、インターフェースを介して電気的に設定するものでも同等の効果を上げることができることも言うまでもない。
【0067】
【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、2次元撮像素子から逐次カラー画像信号を出力するカラー画像信号出力手段と、このカラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号に基づいて1次元撮像素子の読み取り条件を制御する読み取り条件制御手段とを備えた請求項1記載の発明によれば、カラー画像信号出力手段荷から出力されたカラー画像信号に基づいて1次元撮像素子の読み取り条件を設定するので、画像全体の予備入力動作を行うことなく正確に画像の色毎の輝度レンジの合った画像を入力することができ、これにより色バランスの優れた画像データを短時間で入力することが可能になる。
【0068】カラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号から入力される画像の各色成分の信号振幅を検出し、1次元撮像素子から出力される画像読み取り後の信号の量子化の基準を設定し、量子化条件を制御する量子化手段をさらに備えた請求項2記載の発明によれば、量子化手段によって2次元撮像素子に入力されたカラー画像信号の各色成分の信号振幅から適切な色補正が可能となり、これによって色バランスの優れた画像データを短時間で入力することが可能になる。
【0069】結像手段が読み取り光学系の拡大倍率変更手段を含み、拡大倍率変更手段による拡大倍率変更時に、前記カラー画像信号出力手段から出力されるカラー画像信号から倍率変更後の画像の各色成分の信号振幅およびオフセット値を検出し、これらの検出値から、1次元撮像素子の読み取り条件を制御する読み取り条件制御手段をさらに備えた請求項3記載の発明によれば、拡大倍率の変更に伴う色成分毎のバランスの変動は、読み取り条件制御手段によって自動的に補正されるので、オペレータは倍率変動に伴う色バランスの変動を気にかけることなくカラー画像データを単時間で入力することが可能になる。
【0070】1次元撮像素子の読み取り画素数の変更に伴って、1次元撮像素子へ向かう光学系の拡大倍率を変更する拡大倍率変更手段をさらに備えた請求項4記載の発明によれば、読み取り撮像素子側だけで拡大倍率を変更することができるので、例えばモニタに表示される画像を常に取り込む画像を一致させることができ、オペレータは取り込み画素数を特に気に掛けることなくモニタ上で操作すればよく、操作性を向上させ、短時間でカラー画像データを入力することが可能になる。
【0071】カラー画像信号出力手段によって出力されるカラー画像信号から入力される画像の各色成分の信号振幅およびオフセット値を検出して1次元撮像素子の読み取りにおける各色の輝度範囲を推定し、この推定した結果に基づいて光照射手段の色バランスを制御する色バランス制御手段をさらに備えた請求項5記載の発明によれば、色バランス制御手段によって2次元撮像素子に入力されたカラー画像信号を基にして光源の色成分を変更した設定を行うことができるため、画像全体の予備入力動作を行うことなく、正確に画像の色毎の輝度レンジの合った画像を入力することができる。このため、色バランスの優れた画像データを短時間に入力することが可能になる。




 

 


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