JP2006039230A - Image scanner and its focusing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結像レンズと絞り開口が光軸上に配置された結像光学系を備え、前記結像レンズによって原稿からの光を光電変換手段の受光面に結像させて画像を読み取る画像読み取り装置及びその焦点調節方法に関するものである。 The present invention includes an imaging optical system in which an imaging lens and a diaphragm aperture are arranged on the optical axis, and an image for reading an image by forming light from a document on a light receiving surface of a photoelectric conversion means by the imaging lens. The present invention relates to a reading apparatus and a focus adjustment method thereof.
結像レンズ及び絞り開口を備えた光学系を備え、この光学系によって原稿に記録された画像を、CCDイメージセンサなどの光電変換手段の受光面に結像させて画像を読み取る画像読み取り装置が知られている。原稿として写真フイルムを用いる画像読み取り装置(以下、フイルムスキャナという)は、光源から写真フイルムに照射され、写真フイルムを透過した透過光を前記光学系を通じて前記CCDイメージセンサの受光面に結像させる。 2. Description of the Related Art An image reading apparatus is known that includes an optical system having an imaging lens and an aperture, and images an image recorded on a document by the optical system on a light receiving surface of a photoelectric conversion unit such as a CCD image sensor. It has been. An image reading apparatus (hereinafter referred to as a film scanner) using a photographic film as a document forms an image on a light-receiving surface of the CCD image sensor through the optical system by irradiating the photographic film from a light source and transmitting the photographic film.
写真フイルムは、フイルムキャリアにセットされて、1コマ分のコマが読み取り位置へ給送されて、前記光学系の光軸上に挿入される。読み取り位置へコマが給送されると、前記結像レンズを光軸方向に移動させることにより、ピント合わせが行われる。パトローネから引き出された写真フイルムには巻き癖が付いているため、読み取り位置には、例えば、給送されたコマの周囲を押圧して、コマの読み取り面の全面を平坦にする圧着機構が設けられている。こうしてコマの平坦性を確保することにより、例えば、コマの中心にピントを合わせることで、コマの全面にピントを合わせることができる。 The photographic film is set on the film carrier, and one frame is fed to the reading position and inserted on the optical axis of the optical system. When the frame is fed to the reading position, focusing is performed by moving the imaging lens in the optical axis direction. Since the photo film pulled out from the cartridge has a curl hook, a crimping mechanism is provided at the reading position, for example, to press the periphery of the fed frame and flatten the entire reading surface of the frame. It has been. By ensuring the flatness of the frame in this way, for example, by focusing on the center of the frame, the entire surface of the frame can be focused.
もちろん、こうした圧着機構を用いても、読み取り面に多少の歪みが残り、前記受光面と読み取り面との距離が読み取り面内で変化してしまう場合がある。そうなると、例えば、読み取り面内の中心にピントを合わせても、その周囲ではピントが合わず、ピンぼけになってしまう。そこで、読み取り面内に複数の合焦対象領域を設定して、各合焦対象領域ごとにピント調節を行う多点AF方式を採用したフイルムスキャナが開発されている(例えば、下記特許文献1参照)。 Of course, even if such a crimping mechanism is used, some distortion may remain on the reading surface, and the distance between the light receiving surface and the reading surface may change within the reading surface. In such a case, for example, even if the focus is adjusted to the center in the reading surface, the focus is not achieved around the center and the image becomes out of focus. In view of this, a film scanner that employs a multi-point AF method in which a plurality of focus target areas are set in a reading surface and focus is adjusted for each focus target area has been developed (for example, see Patent Document 1 below). ).
このフイルムスキャナでは、各合焦対象領域に対してピント調節を行い、それら各合焦対象領域の多くが前記光学系の被写界深度内に含まれるように、最終的な合焦位置を決定している。ここで、被写界深度は、周知のように、レンズが実用上鮮明な像を結ぶ範囲(ピントが合っているとみなせる範囲)をいい、ピントを合わせた1点を基準としたその前後の範囲を言う。前記フイルムスキャナでは、予め与えられている所定の被写界深度内に、主要被写体部分を中心とした前記各合焦対象領域の多くが含まれるように、最終的な合焦位置を決定するので、読み取り面に多少の歪みが残る場合でも、ピントすれの領域を少なくすることができる。 In this film scanner, focus adjustment is performed on each focus target area, and the final focus position is determined so that most of each focus target area is included in the depth of field of the optical system. is doing. Here, as is well known, the depth of field refers to a range in which a lens forms a practically clear image (a range that can be regarded as being in focus), and before and after the one point on the basis of the focus. Say range. In the film scanner, the final in-focus position is determined so that many of the in-focus target areas centering on the main subject portion are included within a predetermined depth of field given in advance. Even in the case where some distortion remains on the reading surface, it is possible to reduce the focus area.
上記フイルムスキャナは、圧着機構によって読み取り面の平坦性をある程度確保した上で、それでもなお払拭できない読み取り面の歪みに起因するピントずれを、光学系の被写界深度を用いて吸収している。しかし、上記圧着機構は、コスト増の要因になるとともに、処理速度の遅延にもつながるため、これらの問題を回避するために、本出願人は、前記圧着機構を省いたフイルムスキャナの開発を検討している。その場合には、現行のフイルムキャリアよりも読み取り面の歪みが大きくなると予想されるため、上記方法によって合焦位置を決定しても、読み取り面内の多くの領域がピンぼけ領域となってしまうという懸念があり、これに対する対策が要望されていた。 The film scanner uses a pressure-bonding mechanism to ensure a certain degree of flatness of the reading surface, and absorbs the focus shift caused by the distortion of the reading surface that cannot be wiped still by using the depth of field of the optical system. However, since the above-mentioned crimping mechanism increases the cost and leads to a delay in processing speed, in order to avoid these problems, the present applicant considers development of a film scanner that omits the above-described crimping mechanism. is doing. In that case, since the distortion of the reading surface is expected to be larger than that of the current film carrier, even if the in-focus position is determined by the above method, a large area in the reading surface becomes a defocused area. There was concern and a countermeasure was requested.
本発明は、原稿の読み取り面の歪みが大きい場合でも、ピンぼけ領域を少なくすることができる画像読み取り装置及びその焦点調節方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image reading apparatus and a focus adjustment method thereof that can reduce a defocus area even when a document reading surface has a large distortion.
上記背景を鑑みて、本発明の画像読み取り装置は、原稿の読み取り対象領域内に焦点調節の基準点として設定された複数の合焦対象領域について、各合焦対象領域毎に焦点調節を行って、各合焦対象領域毎の焦点位置と受光面とが一致するときの結像レンズの位置である部分合焦位置を検出する部分合焦位置検出手段と、各部分合焦位置の差に基づいて、各合焦対象領域のすべてを合焦可能な被写界深度を求め、絞り開口の大きさを調節することにより前記被写界深度に設定する被写界深度設定手段と、結像レンズの位置を、前記被写界深度内に各合焦対象領域のすべてが含まれる全体合焦位置に合わせるレンズ位置調節手段とを設けたことを特徴としている。 In view of the above background, the image reading apparatus of the present invention performs focus adjustment for each focus target area for a plurality of focus target areas set as reference points for focus adjustment in the read target area of the document. Based on the difference between the partial focus positions and the partial focus position detection means for detecting the partial focus position, which is the position of the imaging lens when the focal position and the light receiving surface of each focus target area coincide. A depth-of-field setting unit that obtains a depth of field that can focus on each of the focusing target areas, and sets the depth of field by adjusting the size of the aperture, and an imaging lens And a lens position adjusting unit that adjusts the position to an overall focusing position in which all the focusing target areas are included within the depth of field.
前記複数の合焦対象領域は、前記読み取り対象領域の中央部と、この中央部を基準として対称位置にあり、読み取り対象領域の対角付近に位置する1対の端部の少なくとも3点に設定されることが好ましい。また、前記複数の合焦対象領域は、前記読み取り対象領域又は読み取り対象領域内に設定された有効領域の位置及び大きさに応じて設定されることが好ましい。 The plurality of focus target areas are set to at least three points of a central portion of the reading target area and a pair of end portions that are located symmetrically with respect to the central portion and located near the diagonal of the reading target area. It is preferred that Further, it is preferable that the plurality of focus target areas are set according to the position and size of the reading target area or an effective area set in the reading target area.
また、本発明の焦点調節方法は、光軸上に配置された結像レンズ及び絞り開口を通じて、原稿からの光を光電変換手段の受光面に結像させて画像を読み取る画像読み取り装置の焦点調節方法において、原稿の読み取り対象領域内に焦点調節の基準点として設定された複数の合焦対象領域について、各合焦対象領域毎に焦点調節を行って、前記各合焦対象領域毎の焦点位置と前記受光面とが一致するときの前記結像レンズの位置である部分合焦位置を検出し、前記各部分合焦位置の差に基づいて、前記各合焦対象領域のすべてを合焦可能な被写界深度を求め、前記絞り開口の大きさを調節することにより前記被写界深度に設定し、前記結像レンズの位置を、前記被写界深度内に前記各合焦対象領域のすべてが含まれる全体合焦位置に合わせることを特徴としている。 Also, the focus adjustment method of the present invention is a focus adjustment of an image reading apparatus that reads an image by forming light from a document on a light receiving surface of a photoelectric conversion means through an imaging lens and an aperture opening disposed on an optical axis. In the method, with respect to a plurality of focus target areas set as reference points for focus adjustment in the read target area of the document, focus adjustment is performed for each focus target area, and the focus position for each focus target area The partial focusing position, which is the position of the imaging lens when the light receiving surface coincides with the light receiving surface, can be detected, and all the focusing target areas can be focused based on the difference between the partial focusing positions. A depth of field is set, and the depth of field is set by adjusting the size of the aperture, and the position of the imaging lens is set within the depth of field. Adjust to the in-focus position that includes everything. It is characterized in.
本発明は、複数の合焦対象領域のそれぞれにピントを合わせる結像レンズの位置である部分合焦位置を検出し、この部分合焦位置に基づいて絞り開口の大きさを調節し、各合焦対象領域のすべてにピントが合うように、被写界深度を設定するようにしたので、原稿の歪みに応じた適切な被写界深度が設定される。そして、この被写界深度内に各合焦対象領域のすべてが含まれるように、結像レンズを移動させてピントの調節を行っている。これにより、原稿が歪んでいても読み取り対象領域の全面にピントを合わせることができる。 The present invention detects a partial focusing position, which is the position of an imaging lens that focuses on each of a plurality of focusing target areas, and adjusts the size of the aperture opening based on the partial focusing position, thereby adjusting each focusing position. Since the depth of field is set so that all of the focus target areas are in focus, an appropriate depth of field according to the distortion of the document is set. Then, the focusing lens is adjusted by moving the imaging lens so that all of the focus target areas are included in the depth of field. As a result, even if the document is distorted, it is possible to focus on the entire area to be read.
図1に示すデジタルプリントシステム2は、エリアCCDスキャナ3,画像処理装置4,ディスプレイ5,レーザプリンタ6、及びプロセサ7を含んで構成され、写真フイルム21(図2参照)の各コマの画像をエリアCCDスキャナ3によって読み取り、これをレーザプリンタ6でプリントする。エリアCCDスキャナ3,画像処理装置4,ディスプレイ5は入力機8として一体化されており、レーザプリンタ6及びプロセサ7は出力機9として一体化されている。
A digital print system 2 shown in FIG. 1 includes an
エリアCCDスキャナ3は、読み取り原稿である写真フイルム21から各コマの写真画像を読み取る画像読み取り装置である。この読み取り信号はA/Dコンバータ64(図2参照)によりデジタルデータ化され、この写真画像データが画像処理装置4に取り込まれる。画像処理装置4は、写真画像データに対して、濃度補正,色補正,シャープネス処理など各種の画像処理を施す。画像処理が施された写真画像データは、記録用画像データに変換されてレーザプリンタ6に送られる。
The
レーザプリンタ6は、周知のように、R,G,Bの各レーザ光源,ポリゴンミラー,Fθレンズ,反射ミラーなどからなるレーザ露光ユニットを備えており、前記記録用画像データに基づいてカラーペーパに潜像を記録する。プロセサ7はプリントされたカラーペーパに対して現像処理を施す。
As is well known, the
図2は、エリアCCDスキャナ3の構成を示すブロック図である。写真フイルム21は、フイルムキャリア22にセットされる。フイルムキャリア22には、搬送路23と搬送ローラ24とが設けられている。写真フイルム21の搬送路23は、幅方向両側部の断面がコ字形状に形成されている(図6参照)。この両側部が、写真フイルム21の両側端部と当接して、写真フイルム21の巻き癖に起因する歪みを制御する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
フイルムキャリア22には、読み取り位置においてコマの平坦性を確保する圧着機構が省かれており、写真フイルム21は、搬送路23にのみガイドされた姿勢で読み取り位置に送られる。このため、写真フイルム21は、読み取り面に歪みが残った状態で読み取られる。搬送ローラ24は、写真フイルム21の上側及び下側に配置される一対のローラからなり、搬送路23の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。搬送ローラ24は、写真フイルム21を上下からニップして搬送する。
The
フイルムキャリア22の下方には、LEDユニット30が配置されている。LEDユニット30は、写真フイルム21を照明する光源である。LEDユニット30には、R、G、B、IRの各色光を発光するLEDがそれぞれ複数設けられ、これらLEDは各色毎に選択的に発光するようになっている。R、G、Bの各色光は、各色の画像データを得るための光である。IR光は、写真フイルム21に付着した埃やフイルム傷の位置データを得るための光である。
Below the
フイルムキャリア22の上方には、読み取り光軸39に沿って、結像レンズ40、絞り板50、エリアCCD60が並べて配置されている。結像レンズ40は、ステッピングモータを含むレンズ駆動機構42によって駆動され、図中上下方向に移動して焦点位置を変化させる。
Above the
絞り板50は、ステッピングモータを含む絞り駆動機構52によって駆動され、絞り開口54の径を変更する。周知のように、被写界深度は、写真フイルム21からエリアCCD60の受光面62へ向かう光の量によって変化し、結像レンズ40の明るさを表すF値と、絞り開口54の径との関係によって決定される。そして、結像レンズ40のF値はレンズ固有の値である。このため、絞り開口54の径の変更に伴って被写界深度が変化する。
The aperture plate 50 is driven by an aperture drive mechanism 52 including a stepping motor, and changes the diameter of the aperture opening 54. As is well known, the depth of field changes depending on the amount of light traveling from the photographic film 21 toward the
結像レンズ40、及び、絞り板50が駆動され、焦点位置及び被写界深度が変化することでピント調節が行われる。そして、このピント調節により、LEDユニット30から発せられて写真フイルム21透過した各色毎の画像光がエリアCCD60の受光面62に結像される。詳しくは後述するが、エリアCCDスキャナ3では、ピント調節の際に、写真フイルム21の歪みに応じた被写界深度を設定することで、高品位の画像読み取りを行えるようにしている。
The imaging lens 40 and the diaphragm plate 50 are driven, and focus adjustment is performed by changing the focal position and the depth of field. With this focus adjustment, image light for each color emitted from the LED unit 30 and transmitted through the photographic film 21 is imaged on the
エリアCCD60は、周知のように、受光面62に画素に対応する多数の光電変換素子が配列され、写真フイルム21からの画像光を光源変換し、画像信号として取得する。エリアCCD60は、ピント調節を行う際には画素数を落とした簡易画像信号を取得し、画像処理装置4へ出力する際には全ての画素を用いた本画像信号を取得する。エリアCCD60により取得されたアナログの画像信号は、A/Dコンバータ64へ出力される。A/Dコンバータ64は、エリアCCD60から入力されたアナログの画像信号をA/D変換し、デジタルな画像データを生成して、制御部70へ出力する。なお、本例では、エリアCCDを用いているが、ライン毎に画像を読み取るラインCCDを用いてもよい。
As is well known, in the area CCD 60, a large number of photoelectric conversion elements corresponding to the pixels are arranged on the
制御部70は、エリアCCDスキャナ3を統括的に制御するために設けられ、エリアCCDスキャナ3の各部と接続されている。制御部70は、エリアCCDスキャナ3に付属されるキーボードやマウスなどの操作部(図示せず)から入力される操作信号に基づいて、接続された各部の駆動制御を行う。
The control unit 70 is provided to control the
制御部70には、フレームメモリ72、ピント調節部74が設けられている。フレームメモリ72は、作業用メモリであり、A/Dコンバータ64から出力された画像データを一時的に記憶する。そして、フレームメモリ72に記憶された、本画像信号に基づく画像データは、写真画像データとして画像処理装置4へ出力される。また、フレームメモリ72に記憶された、簡易画像信号に基づく画像データは、ピント調節の際に用いられる。
The control unit 70 is provided with a
ピント調節部74は、レンズ駆動機構42、絞り駆動機構52を制御することによってピントの調節を行う。前述のように、写真フイルム21に歪みがあると、写真フイルム21に設定された読み取り対象領域とエリアCCD60との距離が読み取り対象領域の面内で不均一になってしまうので、例えば、読み取り対象領域の中心を基準にピント調節を行うと、他の部分がピンぼけとなってしまう場合がある。このため、エリアCCDスキャナ3では多点AF方式を採用しており、読み取り対象領域内にピント調節の基準となる複数の合焦対象領域を設けている。ピント調節部74は、複数の合焦対象領域を基準にすることで、写真フイルム21の歪みを考慮したピント調節を行う。
The
写真フイルム21は、搬送方向及び幅方向の両方向にカールする傾向が強い。このため、本実施形態では、図3(A)に示すように、写真フイルム21の読み取り対象領域80の中央及び4角近傍に5つの合焦対象領域82a〜82eを設けている。
The photographic film 21 has a strong tendency to curl in both the transport direction and the width direction. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 3A, five
例えば、図3(B)に示すように、読み取り対象領域80の幅方向の中央に3つの合焦対象領域82f〜82hを並べて配置した場合、写真フイルム21が幅方向にカールしていると(図6参照)、読み取り対象領域80とエリアCCD60との距離が読み取り対象領域80の面内で異なっているにも関わらず、各合焦対象領域82f〜82hからエリアCCD60までの距離が全て等しくなってしまう。このように、エリアCCD60からの距離が等しい領域を合焦対象領域として設定しても、写真フイルム21の歪みを考慮したピント調節を行うことができない。
For example, as shown in FIG. 3B, when three
同様に、読み取り対象領域80の搬送方向の中央に3つの合焦対象領域を並べて配置した場合、写真フイルム21が搬送方向にカールしていると、読み取り対象領域80とエリアCCD60との距離が読み取り対象領域80内で異なっているにも関わらず、各合焦対象領域からエリアCCD60までの距離が全て等しくなり、写真フイルム21の歪みを考慮したピント調節を行うことができない。
Similarly, when three focus target areas are arranged side by side in the center of the reading
本実施形態のように、5つの合焦対象領域82a〜82eを設けることで、写真フイルム21が搬送方向及び幅方向のいずれの方向に歪んでいても、読み取り対象領域80の最もエリアCCD60に近い領域、及び、最もエリアCCD60から遠い領域が合焦対象領域82a〜82eのいずれかに含まれる。エリアCCD60からの距離が異なる合焦対象領域を基準にすることで、写真フイルム21の歪みを考慮したピント調節を行うことができる。
By providing five
以下、図4、図5に示すフローチャートをもとに、ピントの調節方法について説明する。図4に示すように、ピント調節部74は、結像レンズ40を移動させながらフレームメモリ72を参照し、各合焦対象領域82a〜82eのコントラスト変化を調べる(S10)。続いて、各合焦対象領域82a〜82eにおいて、コントラストの値が最も高い時の結像レンズ40の位置を、それぞれ各合焦対象領域82a〜82e対してピントが合っている部分合焦位置として検出する(S20)。各合焦対象領域82a〜82eにおいて検出された部分合焦位置は、それぞれRAM77に記憶される(S30)。
The focus adjustment method will be described below with reference to the flowcharts shown in FIGS. As shown in FIG. 4, the
例えば、図6(A)に示すように、写真フイルム21が幅方向にカールしている場合、読み取り対象領域80のうち幅方向中央部と幅方向両側部とでは受光面62までの距離が異なる。このため、同図(B)に示すように、読み取り対象領域80の幅方向中央部に設けられた合焦対象領域82aと、読み取り対象領域80の幅方向両側部に設けられた合焦対象領域82b〜82eとでは異なるレンズ位置にてコントラストが最大となる。そして、この2つのレンズ位置がそれぞれ部分合焦位置として検出される。
For example, as shown in FIG. 6A, when the photographic film 21 is curled in the width direction, the distance to the
この後、ピント調節部74は、被写界深度の設定処理を行う(S40)。図5に示すように、ピント調節部74は、RAM77を参照し、各部分合焦位置の相互間の距離差の最大値(最大距離)を検出する(S41)。この最大距離は、写真フイルム21の歪み幅に対応する。
Thereafter, the
続いて、ピント調節部74は、最大距離に応じた被写界深度、すなわち、写真フイルム21の歪み幅とほぼ等しい幅(深度)を有し、各合焦対象領域82a〜82eの全てを合焦可能とする被写界深度(適正被写界深度)を求める。そして、適正被写界深度を得られるように絞り開口54の径を決定する(S42)。周知のように、被写界深度は、絞り開口54の径を開放するほど浅く(ピントが合っているとみなせる範囲が狭く)なり、絞り開口54の径を絞るほど深く(ピントが合っているとみなせる範囲が広く)なる。このため、適正被写界深度が決まれば、この適正被写界深度を得られる絞り開口54の径を決定することができる。
Subsequently, the
ルックアップテーブル(LUT)78には、最大距離と、この最大距離において適正被写界深度を得るための絞り開口54の径との関係が対応付けされて記憶されている。ピント調節部74は、ルックアップテーブル(LUT)78を参照することによって、絞り開口54の径を決定する。絞り開口54の径が決定された後、ピント調節部74は、絞り駆動機構52を制御して、選択した径の開口を形成するように絞り板50を駆動する(S43)。これにより、被写界深度の設定処理が完了する。
The look-up table (LUT) 78 stores the relationship between the maximum distance and the diameter of the aperture 54 for obtaining an appropriate depth of field at the maximum distance in association with each other. The
図6に示す例では、2つの部分合焦位置間の距離差が最大距離として検出され、この最大距離に基づいて絞り開口54の径が調節される。本例では、絞りを最大に開放した初期状態の被写界深度内に読み取り対象領域80が収まらないので、被写界深度の幅を拡大して読み取り対象領域80の全体を被写界深度内に収めることができるように、絞り開口54の径が絞られる。
In the example shown in FIG. 6, the distance difference between the two partial focusing positions is detected as the maximum distance, and the diameter of the aperture 54 is adjusted based on this maximum distance. In this example, since the reading
被写界深度の設定処理に続き、ピント調節部74は、図4に示すように、読み取りエリア80の全面にピントが合っていると見なせる結像レンズ40の位置である全体合焦位置を決定する(S50)。全体合焦位置は、適正被写界深度内に、各合焦対象領域82a〜82eのすべてが含まれる結像レンズ40の位置であり、適正被写界深度の中心と、写真フイルム21の歪み幅の中心とが一致する結像レンズ40の位置が全体合焦位置として決定される。ピント調節部74は、各合焦対象領域82a〜82eから検出された部分合焦位置のうち、最も写真フイルム21側の部分合焦位置と、最もエリアCCD60側の部分合焦位置との中間の位置を全体合焦位置として決定する。そして、この全体合焦位置へ結像レンズ40が移動されることでピント調節が完了する(S60)。
Subsequent to the depth-of-field setting process, the
図6に示す例では、2つの部分合焦位置間の中間位置が全体合焦位置として決定され、ここに結像レンズ40が移動される。これにより、ピント調節が完了し、各合焦対象領域82a〜82eのすべてが設定後の被写界深度内に収められ、読み取り対象領域80の全面にピントが合っていると見なすことができる。
In the example shown in FIG. 6, an intermediate position between two partial focusing positions is determined as a whole focusing position, and the imaging lens 40 is moved here. Thereby, the focus adjustment is completed, and all of the focusing
このように、エリアCCDスキャナ3は、ピント調節の際に、絞り開口の大きさを調節することで、原稿の歪みに応じた被写界深度を設定し、この被写界深度内に各合焦対象領域のすべてが含まれるように、結像レンズを移動させてピントの調節を行っている。これにより、原稿が歪んでいても読み取り対象領域の全面にピントを合わせることができる。
As described above, the
なお、前述のように、被写界深度は、結像レンズの明るさを表すF値と、絞り開口の大きさとによって決定されるので、絞りの調節を行わず、予め被写界深度の深い結像レンズを用いることで、読み取り対象領域の全面にピントを合わせるといったことも考えられる。しかし、被写界深度の深いレンズはF値が大きな暗いレンズであり、これを用いると読み取られる画像の品位が全般的に低下してしまう。本発明は、絞り開口の大きさを調節することで被写界深度を設定するようにしたので、F値の小さな明るいレンズを用いながら読み取り対象領域の全面にピントを合わせることができる。これにより、高品位の画像読み取りを行うことができる。 As described above, the depth of field is determined by the F value representing the brightness of the imaging lens and the size of the aperture, so that the depth of field is deep in advance without adjusting the aperture. It may be possible to focus on the entire surface of the reading target area by using an imaging lens. However, a lens having a deep depth of field is a dark lens having a large F value. If this lens is used, the quality of an image to be read is generally lowered. In the present invention, since the depth of field is set by adjusting the size of the aperture, it is possible to focus on the entire area to be read using a bright lens having a small F value. Thereby, high-quality image reading can be performed.
なお、上記実施形態では、読み取り対象領域の中央及び4角近傍に5つの合焦対象領域を設けたが、合焦対象領域の位置や形状は自由に設定できる。また、合焦対象領域の数も2以上であれば自由に設定してよい。しかし、前述のように、合焦対象領域の設定位置によっては、原稿が歪んでいても設定した複数の合焦対象領域とエリアCCDとの距離が等しくなってしまう場合がある。このため、合焦対象領域は、読み取り対象領域の中央部と、この中央部を基準として対称位置にあり、読み取り対象領域の対角付近に位置する1対の端部の少なくとも3点に設定されることが好ましい。 In the above embodiment, five focus target areas are provided in the center and near the four corners of the read target area, but the position and shape of the focus target area can be freely set. Further, the number of focusing target areas may be freely set as long as it is two or more. However, as described above, depending on the set position of the focus target area, the distance between the set focus target areas and the area CCD may be equal even if the document is distorted. For this reason, the focus target area is set to at least three points of a central portion of the read target area and a pair of end portions that are located symmetrically with respect to the central portion and located near the diagonal of the read target area. It is preferable.
また、例えば、写真フイルムのコマの一部を拡大出力する場合などは、拡大部分の位置や大きさに応じて合焦対象領域を設定することが好ましい。コマの拡大方法としては、コマの全面のうちの一部を読み取り対象領域として読み取りを行い、読み取った画像データの全面を拡大する方法と、コマの全面を読み取り対象領域として読み取りを行い、読み取った画像データの一部を抽出して拡大する方法とが考えられる。前者の場合は、コマに対する読み取り対象領域の位置や大きさに応じて合焦対象領域を設定することが好ましい。後者の場合には、抽出対象となる読み取り対象領域内の有効領域の位置や大きさに応じて、合焦対象領域を設定することが好ましい。 For example, when a part of a frame of a photographic film is enlarged and output, it is preferable to set a focus target area according to the position and size of the enlarged part. As a method for enlarging the frame, a part of the entire frame is read as a reading target area, and the entire surface of the scanned image data is expanded, and the entire surface of the frame is read as a reading target area. A method of extracting and enlarging a part of image data is conceivable. In the former case, it is preferable to set the focusing target area according to the position and size of the reading target area with respect to the frame. In the latter case, it is preferable to set the focusing target area in accordance with the position and size of the effective area in the reading target area to be extracted.
なお、フイルムスキャナでは、複数のコマが連続した長尺の写真フイルムから読み取りを行う場合が多い。このような写真フイルムでは、全てのコマにほぼ同様の歪みが生じているとみなせるので、例えば、先頭の画像コマに対してのみ複数の合焦対象領域から検出された部分合焦位置に基づいてピントの調節を行い、残りの画像コマに対しては合焦対象領域の数を減らしたり、ピント調節を行わず先頭コマにて行われたピント調節をそのまま適用してもよい。このように、先頭の画像コマに対してのみ正確なピント調節を行い、残りの画像コマに対しては、簡略化したピント調節を行うことで、読み取りに要する時間を短縮することができる。 A film scanner often reads from a long photographic film in which a plurality of frames are continuous. In such a photographic film, it can be considered that almost the same distortion has occurred in all the frames. For example, based on partial focus positions detected from a plurality of focus target areas only for the top image frame. Focus adjustment may be performed, and the number of focus target areas may be reduced for the remaining image frames, or the focus adjustment performed at the top frame may be applied as it is without performing focus adjustment. As described above, accurate focus adjustment is performed only on the first image frame, and simplified focus adjustment is performed on the remaining image frames, thereby shortening the time required for reading.
また、上記実施形態では、原稿の歪みに応じて、自動で絞り開口の径を調節する例で説明をしたが、絞り開口の径を絞ることは読み取り解像度の低下につながるので、絞り開口の径を変更する前に、画像読み取り装置のオペレータの承認を求めるようにしてもよい。この場合、通常は絞り開口の径を最大にし、原稿の歪み(最大距離)が大きく、読み取り対象領域全体を被写界深度内に収めるために、絞りを絞る必要がある場合、その旨をディスプレイに表示するなどしてオペレータに報知する。そして、絞りを変更するか否かの最終的な選択をオペレータに委ね、オペレータが承認した場合に絞り開口の径を変更すればよい。 In the above embodiment, the example in which the diameter of the aperture opening is automatically adjusted according to the distortion of the document has been described. However, since reducing the diameter of the aperture opening leads to a decrease in reading resolution, the diameter of the aperture opening is reduced. Before the change, the approval of the operator of the image reading apparatus may be requested. In this case, the diameter of the aperture opening is usually maximized, the distortion (maximum distance) of the document is large, and it is necessary to reduce the aperture to keep the entire area to be read within the depth of field. The operator is notified by displaying it on the screen. Then, the final selection of whether or not to change the aperture is left to the operator, and the diameter of the aperture opening may be changed when the operator approves.
なお、上記実施形態では、最も離れた部分合焦位置間の中間の位置(フイルムの歪み幅の中心にピントを合わせる位置)を全体合焦位置として決定する例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。被写界深度は、ピントを合わせた対象から手前側(エリアCCD側)よりも奥側(LEDユニット側)の方が幅が広いという特性を持つことが知られている。このため、フイルムの歪み幅の中心よりもエリアCCD側にピントを合わせる位置を全体合焦位置として決定してもよい。こうすることで、読み取り対象領域の全面をより確実に適正被写界深度内に収めることができる。 In the above embodiment, the intermediate position between the farthest partial focusing positions (the position where the film is focused on the center of the distortion width of the film) has been described as an example of the overall focusing position. It is not limited to. It is known that the depth of field has a characteristic that the back side (LED unit side) is wider than the near side (area CCD side) from the object to be focused. For this reason, the position for focusing on the area CCD side rather than the center of the distortion width of the film may be determined as the overall focusing position. In this way, the entire surface of the reading target area can be more reliably contained within the appropriate depth of field.
また、上記実施形態では、原稿として写真フイルムを例に説明をしたが、原稿の種類によって本発明が限定されるものではなく、サイズやタイプの異なる各種原稿に対して本発明を適用することができる。例えば、上記実施形態では、透過型の原稿を用い、原稿の背面側から照明を与える画像読み取り装置を例に説明をしたが、反射型の原稿を用い、原稿の前面側から照明を与える反射原稿スキャナなどの画像読み取り装置に本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, a photographic film has been described as an example of a document. However, the present invention is not limited by the type of document, and the present invention can be applied to various documents of different sizes and types. it can. For example, in the above embodiment, an explanation has been given of an example of an image reading apparatus that uses a transmissive original and provides illumination from the back side of the original, but a reflective original that uses a reflective original and provides illumination from the front side of the original. The present invention may be applied to an image reading apparatus such as a scanner.
なお、上記実施形態では、CCDイメージセンサを用い、この受光面に結像される画像のコントラストに基づいてピントを調節する例で説明をしたが、CCDイメージセンサの代わりに、例えば、発光部と受光部を有し、発光部からの光が照射対象で反射されて受光部に入射するまでの時間から照射対象までの距離を測定する測距センサを設け、この測距センサによって原稿の各合焦対象領域までの距離を測定し、測定された距離に基づいて結像レンズを移動させることでピントの調節を行うようにしてもよい。 In the above embodiment, a CCD image sensor is used and the focus is adjusted based on the contrast of the image formed on the light receiving surface. However, instead of the CCD image sensor, for example, a light emitting unit and A distance measuring sensor is provided to measure the distance from the time from when the light from the light emitting part is reflected by the irradiation target to enter the light receiving part to the irradiation target. You may make it adjust focus by measuring the distance to a focus object area | region and moving an imaging lens based on the measured distance.
2 デジタルプリントシステム
3 エリアCCDスキャナ
21 写真フイルム
23 搬送路
39 読み取り光軸
40 結像レンズ
42 レンズ駆動機構
50 絞り板
52 絞り駆動機構
54 絞り開口
60 エリアCCD
62 受光面
70 制御部
74 ピント調節部
80 読み取り対象領域
82a〜82h 合焦対象領域
2
62 Light-receiving surface 70
Claims (4)
前記原稿の読み取り対象領域内に焦点調節の基準点として設定された複数の合焦対象領域について、各合焦対象領域毎に焦点調節を行って、前記各合焦対象領域毎の焦点位置と前記受光面とが一致するときの前記結像レンズの位置である部分合焦位置を検出する部分合焦位置検出手段と、
前記各部分合焦位置の差に基づいて、前記各合焦対象領域のすべてを合焦可能な被写界深度を求め、前記絞り開口の大きさを調節することにより前記被写界深度に設定する被写界深度設定手段と、
前記結像レンズの位置を、前記被写界深度内に前記各合焦対象領域のすべてが含まれる全体合焦位置に合わせるレンズ位置調節手段とを設けたことを特徴とする画像読み取り装置。 In an image reading apparatus comprising an imaging optical system in which an imaging lens and an aperture opening are arranged on the optical axis, and reading an image by forming an image of light from a document on a light receiving surface of a photoelectric conversion means by the imaging lens,
Focus adjustment is performed for each focus target area for a plurality of focus target areas set as reference points for focus adjustment in the read target area of the document, and the focus position for each focus target area and the focus position A partial focusing position detecting means for detecting a partial focusing position which is a position of the imaging lens when the light receiving surface coincides with the light receiving surface;
Based on the difference between the partial focusing positions, the depth of field at which all of the focusing target areas can be focused is determined, and the depth of field is set by adjusting the size of the aperture opening. Depth-of-field setting means,
An image reading apparatus comprising: a lens position adjusting unit that adjusts a position of the imaging lens to an entire in-focus position where all of the in-focus target areas are included within the depth of field.
前記原稿の読み取り対象領域内に焦点調節の基準点として設定された複数の合焦対象領域について、各合焦対象領域毎に焦点調節を行って、前記各合焦対象領域毎の焦点位置と前記受光面とが一致するときの前記結像レンズの位置である部分合焦位置を検出し、
前記各部分合焦位置の差に基づいて、前記各合焦対象領域のすべてを合焦可能な被写界深度を求め、前記絞り開口の大きさを調節することにより前記被写界深度に設定し、
前記結像レンズの位置を、前記被写界深度内に前記各合焦対象領域のすべてが含まれる全体合焦位置に合わせることを特徴とする画像読み取り装置の焦点調節方法。
In a focus adjustment method of an image reading device that reads an image by imaging light from a document on a light receiving surface of a photoelectric conversion unit through an imaging lens and an aperture opening disposed on an optical axis.
Focus adjustment is performed for each focus target area for a plurality of focus target areas set as reference points for focus adjustment in the read target area of the document, and the focus position for each focus target area and the focus position Detecting a partial focusing position that is the position of the imaging lens when the light receiving surface coincides,
Based on the difference between the partial focusing positions, the depth of field at which all of the focusing target areas can be focused is determined, and the depth of field is set by adjusting the size of the aperture opening. And
A focus adjustment method for an image reading apparatus, wherein the position of the imaging lens is adjusted to an overall focus position where all of the focus target areas are included within the depth of field.
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JP2004219265A JP2006039230A (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | Image scanner and its focusing method |
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KR20100114419A (en) * | 2009-04-15 | 2010-10-25 | 삼성전자주식회사 | Digital image processing apparatus and control method thereof |
JP2015020349A (en) * | 2013-07-19 | 2015-02-02 | キヤノン株式会社 | Optical device and adjustment method of optical device |
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- 2004-07-27 JP JP2004219265A patent/JP2006039230A/en active Pending
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