JP2011130165A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムのダーク領域において、画像再現性が向上し、画像のＳ／Ｎ比を改善することができる画像読取装置を提供することを目的とする。
【解決手段】フィルムをスキャンする読取装置であって、照明の光量を変えて第１の画像と第２の画像とをスキャンし、第１の画像データ、第２の画像データを出力するスキャン手段と、上記第１の画像への照明による光量と上記第２の画像への照明による光量との比率に応じて、上記第１の画像データと上記第２の画像データとをゲイン補正するゲイン補正手段と、上記第１の画像データをゲイン補正した画像と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像とを合成し、第３の画像を生成するに際し、上記第１の画像データをゲイン補正した画像のデータ値と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像のデータ値とに応じて、上記合成に用いる画像を選択する画像選択手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、透過原稿用光源を、写真フィルムに照射し、透過した光を、読み取り用センサで光電変換することによって、写真フィルムに記録されている画像情報を取得する画像読取装置に関する。

写真フィルムに記録されている画像情報を、イメージスキャナ等の画像読取装置で読み取る手段として、従来、次の画像読み取り装置が知られている。透過原稿用光源からフィルムに光を照射し、この透過光を読み取り用センサの光電効果によって、電気信号に変換し、画像情報を取得する画像読み取り装置が知られている。透過原稿用光源は、ＣＣＦＬ（冷陰極管）やＬＥＤ等であり、読み取り用センサは、たとえばＣＣＤセンサである。

上記画像読取装置において、写真フィルムが設置されていない状態で、読み取り用センサに光を照射し、センサに入射された光によって光電変換された電気信号が、測定系の測定信号の最大値にほぼ一致し、かつ飽和しないように透過原稿用光源の光量を調整する。また、ＣＣＤ等の読み取り用センサからの電気信号を増幅する増幅装置の増幅率を調整した後に、本スキャンに向けて、プレスキャンと呼ばれる実際のフィルムを読み込ませる。これによって、増幅装置の増幅率、ＣＣＤへの照明の光量を再度調整し、本スキャンでフィルムを読み取る。

コンピュータに接続したカメラで、同じ被写体像について露出を変えて複数コマ撮影し、コンピュータで、適正な明るさに撮影された被写体の部分を合成し、全体として適正な明るさをもつ画像を得る露出合成モードが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平８−３２８４７号公報

上記従来例によれば、増幅率Ｇと読み取り用センサへの照明光量とは、写真フィルムプレスキャン時におけるハイライトポイントＨｐを基準として設定される。したがって、写真フィルムのダーク領域を読み込む際に、光量が足りず、この場合、増幅率を上げることによって電気信号レベルを確保するので、ダーク領域での読み取り画像のＳ／Ｎ比が小さくなる傾向がある。

本発明は、フィルムのダーク領域において、画像再現性が向上し、画像のＳ／Ｎ比を改善することができる画像読取装置を提供することを目的とする。

本発明は、フィルムをスキャンする読取装置であって、照明の光量を変えて第１の画像と第２の画像とをスキャンし、第１の画像データ、第２の画像データを出力するスキャン手段と、上記第１の画像への照明による光量と上記第２の画像への照明による光量との比率に応じて、上記第１の画像データと上記第２の画像データとをゲイン補正するゲイン補正手段と、上記第１の画像データをゲイン補正した画像と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像とを合成し、第３の画像を生成するに際し、上記第１の画像データをゲイン補正した画像のデータ値と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像のデータ値とに応じて、上記合成に用いる画像を選択する画像選択手段とを有することを特徴とする画像読取装置である。

本発明によれば、フィルムのダーク領域において、画像再現性が向上し、画像のＳ／Ｎ比を改善することができるという効果を奏する。

本発明の実施例１である画像読取装置１００を示す模式図である。 回路基板部１０１の内部を示す機能ブロック図である。 従来の読み取り方法における説明図である。 読取のトリガ信号と光源の点灯とデータ転送のタイミングとの図である。 画像の濃度レベルと、センサ出力ビットレベルとの関係を示す図である。 実施例１の説明図である。

発明を実施するための形態は、次の実施例である。

図１は、本発明の実施例１である画像読取装置１００を示す模式図である。

画像読取装置１００は、回路基板部１０１と、光電変換するセンサ１０２と、透過原稿用光源１０３と、フィルム原稿１０４と、ホスト１０５とを有する。

回路基板部１０１は、シェーディング補正等を行う画像処理回路と、Ａ／Ｄ変換回路と、加算手段である画像合成回路と、メモリ等を有する。

図２は、回路基板部１０１の内部を示す機能ブロック図である。

回路基板部１０１は、読み取り用センサ１０２と、Ａ／Ｄ変換回路２０２と、画像処理回路２０３と、メモリ回路２０４と、画像データ変換回路２０５と、画像合成回路２０６とを有する。

Ａ／Ｄ変換回路２０２は、読み取ったアナログの画像データを多値のデジタルに変換する。画像処理回路２０３は、シェーディング補正等を行う。メモリ回路２０４は、シェーディングデータや各種の設定値及び画像データ等を保管する。

画像データ変換回路２０５は、蓄積時間Ｔ’で読み取った画像データを、閾値aと比較し、閾値a以下であれば、０に変換する回路である。また、画像データ変換回路２０５は、蓄積時間Ｔ’’で読み取ったデータが飽和の値（８ｂｉｔで２５５）に達していなければ、ｂ＝ａ／２５５×ｂ’に変換し、飽和している値を、０に変換する。

画像合成回路２０６は、照明の点灯時間の異なる２種類の画像データを合成する手段である。

読み取り動作が開始されると、画像読取装置１００は、キャリブレーションを行う。つまり、透過原稿用光源１０３からの光量の調整や、Ａ／Ｄ変換回路２０２における信号増幅率の調整、シェーディングを行う。上記キャリブレーションでは、透過原稿用光源１０３からの直接光を受光した場合におけるセンサ１０２の出力信号が、Ａ／Ｄ変換回路２０２における入力レンジに収まるように調整する。しかも、上記キャリブレーションでは、Ａ／Ｄ変換回路２０２に設定するアナログｏｆｆｓｅｔとアナログＧａｉｎとを設定する。

上記キャリブレーションでは、まず、照明の基本光量Ｔにおいて、出力調整（調光）を行う。フィルム原稿１０４が設置されていない状態で、読み取り用センサ１０２に、透過原稿用光源１０３が光を照射する。読み取り用センサ１０２に入射された光を光電変換した電気信号が、Ａ／Ｄ変換回路２０２の測定信号最大値にほぼ一致し、かつ蓄積電荷量が飽和しないように、透過原稿用光源１０３の点灯時間を変える。これによって、光量を調整し、その点灯時間Ｔ０を、メモリ回路２０４に格納する。また、読み取り用センサ１０２からの電気信号を増幅するＡ／Ｄ変換回路２０２に搭載されている増幅装置のアナログＧａｉｎとアナログＯｆｆｓｅｔとを調整し、Ａ／Ｄ変換回路２０２に設定する。

次に、画像を補正するために、白、黒のシェーディングデータを、調光結果から取得する。

透過原稿用光源１０３からの直接光による各画素のセンサ出力信号を、Ｖｍａｘとし、透過原稿用光源１０３を消灯したときのセンサ出力信号を、Ｖｍｉｎとする。白のシェーディングデータＷｓｈｄと、黒のシェーディングデータＤｓｈｄとは、次のようになる。

Ｗｓｈｄ＝ｇａｉｎ×（Ｖｍａｘ＋ｏｆｆｓｅｔ）
Ｄｓｈｄ＝ｇａｉｎ×（Ｖｍｉｎ＋ｏｆｆｓｅｔ）
シェーディングによる白レベルのターゲット値（目標値）を、Ｗｔａｒｇｅｔとすると、各画素のシェーディングゲインＧｓｈｄは、
Ｇｓｈｄ＝Ｗｔａｒｇｅｔ／（Ｗｓｈｄ−Ｄｓｈｄ）
＝Ｗｔａｒｇｅｔ／（ｇａｉｎ×（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ））
になる。

その後に、プレスキャンし、本スキャンに向けてのセンサ１０２の照明の点灯時間と、Ａ／Ｄ変換回路２０２の増幅率と、Ａ／Ｄ変換回路によって変換されたデジタルの多値データとを、シェーディングデータに従い、設定する。なお、プレスキャンは、本スキャン前に、実際の読み取り原稿のフィルムを読み込ませる動作である。

写真フィルムが設置されていない状態で、設定されている照明の点灯時間を、Ｔ０とし、増幅率を、Ｇ０とすると、このプレスキャン時に、照明の点灯時間Ｔ０、増幅率Ｇ０で設定されている条件で、画像情報を得ることができる。

本スキャンに向けての読み取り条件を、プレスキャン画像に基づいて、次のように設定する。プレスキャンにおいて取得した画像データのうちで、最も明るい画素データＨｐを、次のように設定する。なお、そのときのセンサ出力を、Ｖｐとする。

Ｈｐ＝｛Ｗｔａｒｇｅｔ／（Ｗｓｈｄ−Ｄｓｈｄ）｝×｛ｇａｉｎ×（Ｖｐ＋ｏｆｆｓｅｔ）−Ｄｓｈｄ｝
＝｛Ｗｔａｒｇｅｔ／（Ｗｓｈｄ−Ｄｓｈｄ）｝×ｇａｉｎ×（Ｖｐ−Ｖｍｉｎ）
となる。

本スキャン時における画像データの最も明るい画素データのターゲット値（補正目標値）Ｈｐ ｔａｒｇｅｔを次のようにして求めることができる。なお、トータルゲインを、Ｇａｇとする。

Ｈｐ ｔａｒｇｅｔ＝Ｇａｇ×Ｈｐ
ここで、トータルゲインＧａｇは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｇａｉｎ（ＩＧ）、Ａｎａｌｏｇ Ｇａｉｎ（ＡＧ）、ガンマテーブル（Ｇａｍｍａ）の３要素からなり、
Ｇａｇ＝ＩＧ×ＡＧ×Ｇａｍｍａ
である。

したがって、本スキャン時のスキャン条件は、次のようになる。

蓄積時間Ｔ’＝ＩＧ×Ｔ
アナログゲインｇａｉｎ’＝ＡＧ×ｇａｉｎ
ここで、光消灯時の各画素のセンサ出力信号を、Ｖｍｉｎ’とすると、黒シェーディングデータＤｓｈｄ’は、
Ｄｓｈｄ’＝ｇａｉｎ’×（Ｖｍｉｎ’＋ｏｆｆｓｅｔ）
となるが、Ｖｍｉｎ’は、暗電流等が支配的であるので蓄積時間比率に比例する。

Ｖｍｉｎ’＝ＩＧ×Ｖｍｉｎ
また、対象フィルムを、本スキャンした場合におけるハイライトポイントＨｐ’を次のようにして求める。なお、そのときのセンサ出力を、Ｖｐ’（＝ＩＧ×Ｖｐ）とする。

Ｈｐ’＝｛Ｗｔａｒｇｅｔ／（Ｗｓｈｄ−Ｄｓｈｄ）｝×｛ｇａｉｎ’×（Ｖｐ’＋ｏｆｆｓｅｔ）−Ｄｓｈｄ’｝
＝｛Ｗｔａｒｇｅｔ／（Ｗｓｈｄ−Ｄｓｈｄ）｝×｛ＡＧ×ｇａｉｎ×（ＩＧ×Ｖｐ＋ｏｆｆｓｅｔ）−ＡＧ×ｇａｉｎ×（ＩＧ×Ｖｍｉｎ＋ｏｆｆｓｅｔ）｝
＝（ＩＧ×ＡＧ）×｛Ｗｔａｒｇｅｔ／（Ｗｓｈｄ−Ｄｓｈｄ）｝×ｇａｉｎ×（Ｖｐ−Ｖｍｉｎ）
＝（ＩＧ×ＡＧ）×Ｈｐ
上記シェーディング補正処理がかかった画像に、ガンマテーブルが最終的に当てられるので、最終出力のハイライトポイントＨｆｉｎａｌは、
Ｈｆｉｎａｌ＝Ｇａｍｍａ×Ｈｐ’
＝（ＩＧ×ＡＧ×Ｇａｍｍａ）×ＨＰ
＝Ｇａｇ×Ｈｐ
となる。

Ｈｆｉｎａｌが飽和した値とならないように、ＩＧとＡＧとを定めることによって、蓄積時間Ｔ’が定まる。

上記計算によって設定された本スキャン用の蓄積時間Ｔ’に、ダーク部のＳ／Ｎ比を改善するために、センサ１０２に送られる光量を確保する。このために、蓄積時間を延長した蓄積時間Ｔ’’を設定する。ここで、Ｔ’’は、仮にＴ’’＝２Ｔ’とするが、実施例１おいて、センサ１０２の出力特性に基づいて設定する。

蓄積時間がＴ’である場合における光源の点灯時間を、Ｔ０とし、蓄積時間がＴ’’である場合における光源の点灯時間を、Ｔ１とし、Ｔ１＝３×Ｔ０とする。この場合、蓄積時間がＴ’’である期間の光量は、蓄積時間Ｔ’の期間の光量の３倍になる。

センサ１０２は、照明の光量を変えて第１の画像と第２の画像とをスキャンし、第１の画像データ、第２の画像データを出力するスキャン手段である。

画像データ変換回路２０５は、上記第１の画像への照明による光量と上記第２の画像への照明による光量との比率に応じて、上記第１の画像データと上記第２の画像データとをゲイン補正するゲイン補正手段である。

画像合成回路２０６は、上記第１の画像データをゲイン補正した画像と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像とを合成する回路である。また、画像合成回路２０６は、第３の画像を生成するに際し、上記第１の画像データをゲイン補正した画像のデータ値と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像のデータ値とに応じて、上記合成に用いる画像を選択する画像選択手段である。上記第１の画像データは、蓄積電荷が飽和せずにフィルム全域を読み取り可能な第１の照明の光量でスキャンした場合のデータである。また、上記第２の画像データは、フィルムの一定の明領域において蓄積電荷が飽和して読み取る第２の照明の光量でスキャンした場合のデータである。なお、上記一定の明領域では、上記第１の画像データの合成比率を高くし、それ以外の領域では、上記第２の画像データの合成比率を高くする。

上記第１の画像データを、第１の読み取り動作によって取得し、上記第１の読み取り動作後に、上記第２の画像データを、第２の読み取り動作によって取得する。また、上記照明の光量の比率に応じて、上記第１の画像データと上記第２の画像データとをゲイン補正する。そして、上記第１の画像データをゲイン補正した画像と上記第２の画像データをゲイン補正した画像とを合成した後の画像を、上記第３の画像とする。なお、上記第１の画像の読み取り範囲と上記第２の画像の読み取り範囲とは、予め指定、または設定されている読み取り範囲よりも広い範囲である。

センサ１０２は、上記第１の照明の光量で１ライン分の画像を取得した後に、上記第２の照明の光量で１ライン分の画像を取得し、これを交互に繰り返すことによって、上記第１の画像データと上記第２の画像データとを取得する。

画像データ変換回路２０５は、上記照明の光量の比率に応じて、上記第１の画像データをゲイン補正し、上記第２の画像データをゲイン補正する。そして、画像合成回路２０６は、上記第１の画像データをゲイン補正した画像と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像との読み取り位置のズレ量を補正した後の画像を、上記第３の画像とする。

画像データ変換回路２０５は、第３の画像を生成するに際し、上記第１の画像データをゲイン補正した画像のデータ値と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像のデータ値とに応じて、上記合成の比率を変化させる合成比率変化手段である。

図３は、従来の読み取り方法における読み取りのトリガ信号ＳＨと、光源の点灯と、データ転送のタイミングとを示す図である。

図４は、実施例１における読み取り方法において、読み取りのトリガ信号ＳＨ１、ＳＨ２と、光源の点灯と、データ転送のタイミングとを示す図である。

上記実施例の方式において、図４に示すように、１ラインにおける読み取り時間Ｔを、Ｔ＝Ｔ’＋Ｔ’’＝３Ｔ’として設定する。透過原稿用光源の点灯は、蓄積時間がＴ’の期間と、蓄積時間がＴ’’の期間とで、夫々パルス点灯し、パルス幅は、ここでは、蓄積時間がＴ’’の方を３倍の長さとしている。

１ラインの画像読み取りを開始するトリガ信号ＳＨ１が発行されると、蓄積時間Ｔ’における読み取りが開始される。次に、蓄積時間が延長されたＴ’’における読み取りを開始するトリガ信号ＳＨ２が発行されると、蓄積時間Ｔ’’で読み取りが開始される。このときに、蓄積時間Ｔ’で読み取られた１ライン分の画像データは、トリガ信号ＳＨ２で、センサ１０２から出力され、Ａ／Ｄ変換回路２０２がデジタルの多値化信号を出力する。そして、画像処理回路２０３が、シェーディング補正し、ガンマ処理し、メモリ回路２０４に格納する。

蓄積時間Ｔ’’で読み取られた画像データは、次のラインを読み取るトリガ信号ＳＨ１の発行時に、センサ１０２が出力し、上記と同様に、デジタルの多値化信号を出力し、メモリ回路２０４に格納される。

メモリ回路２０４に格納された画像データは、画像合成回路２０６で合成される。

蓄積時間Ｔ’と蓄積時間Ｔ’’とによって、読み取りセンサ１０２が読み取ったアナログ画像データを、Ａ／Ｄ変換回路２０２が多値化し、画像処理回路２０３が、シェーディング補正等を実行する。そして、蓄積時間Ｔ’、Ｔ’’における画像データは、画像データ変換回路２０５によって、次の演算が行われる。

図５は、フィルムに記録されている画像の濃度レベルと、センサ出力８ビットレベルとの関係を示す図である。

図６は、実施例１の説明図である。

図６に示すように、蓄積時間Ｔ’に取得された画像データＡにおける各画素の多値データのうちで、あるレベルａ以下のデータについては、０に変換する。レベルａ以上のデータについては、データを変換せずに、そのまま、メモリ回路２０４に格納する。画像データＡを上記のように変換することによって得られた画像データを、Ａ’とする。

蓄積時間Ｔ’’に取得された画像データＢは、光量を３倍にした。したがって、蓄積時間Ｔ’において、画像データ値のあるレベルａ（飽和レベルの約１／３）以上であった画素について、蓄積時間Ｔ’’では、８ｂｉｔ換算で２５５の値で飽和する。蓄積時間Ｔ’’で取得した各画素画像データの多値データのうちで、８ｂｉｔでの２５５以下のデータｂ’については、
ｂ＝ａ／２５５×ｂ’
と変換する。ｂ以上のデータについては、データを０に変換し、メモリ回路２０４に格納する。

画像データＢを変換することによって得られた画像データを、Ｂ’とする。

画像合成回路２０６は、上記演算回路によって変換処理された画像データＡ’、Ｂ’の各画像データを、図６に示すように、
Ｃ＝Ａ’＋Ｂ’
の和算する。この処理の結果、合成画像データＣは、図５に示すように、ダーク領域ａ以下のレベル画像データについては、蓄積時間Ｔ’’で得られた画像データになり、蓄積時間Ｔ’に比べて、トータルゲインが低く処理された画像である。したがって、合成画像データＣは、ダーク領域におけるＳ／Ｎ比が低下しない画像データである。

上記実施例では、Ｔ’’＝２Ｔであるが、Ｔ’’≧Ｔ１＞Ｔ０としてもよい。

また、上記実施例では、蓄積時間よりも短い時間で光源を点灯しているが、冷陰極管を使用する場合等には、光源を点灯したままで蓄積時間Ｔ’’＞Ｔ’とするようにしてもよい。

本発明では、フィルム読み取り時において、１ライン中で、通常の照明の点灯時間と延長した照明の点灯時間との２種類の照明の点灯時間によって読み取る。そして、照明の点灯時間の異なる２種類の画像を、読み取り用センサの光入力についての出力特性に基づいて合成する。よって、本発明によれば、フィルムのダーク領域における画像再現性が向上し、Ｓ／Ｎ比を改善した画像を取得できるという効果を奏する。

１００…画像読取装置、
１０３…透過原稿用光源、
２０３…画像処理回路、
２０５…画像データ変換回路、
２０６…画像合成回路。

Claims (6)

1. フィルムをスキャンする読取装置であって、
   照明の光量を変えて第１の画像と第２の画像とをスキャンし、第１の画像データ、第２の画像データを出力するスキャン手段と；
   上記第１の画像への照明による光量と上記第２の画像への照明による光量との比率に応じて、上記第１の画像データと上記第２の画像データとをゲイン補正するゲイン補正手段と；
   上記第１の画像データをゲイン補正した画像と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像とを合成し、第３の画像を生成するに際し、上記第１の画像データをゲイン補正した画像のデータ値と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像のデータ値とに応じて、上記合成に用いる画像を選択する画像選択手段と；
   を有することを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１であって、
   上記第１の画像データは、蓄積電荷が飽和せずにフィルム全域を読み取り可能な第１の照明の光量でスキャンした場合のデータであり、
   上記第２の画像データは、フィルムの一定の明領域において蓄積電荷が飽和して読み取る第２の照明の光量でスキャンした場合のデータであり、
   上記一定の明領域では、上記第１の画像データの合成比率を高くし、それ以外の領域では、上記第２の画像データの合成比率を高くすることを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項１であって、
   上記第１の画像データを、第１の読み取り動作によって取得し、上記第１の読み取り動作後に、上記第２の画像データを、第２の読み取り動作によって取得し、
   上記照明の光量の比率に応じて、上記第１の画像データと上記第２の画像データとをゲイン補正し、
   上記第１の画像データをゲイン補正した画像と上記第２の画像データをゲイン補正した画像とを合成した後の画像を、上記第３の画像とすることを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項３であって、
   上記第１の画像の読み取り範囲と上記第２の画像の読み取り範囲とは、予め指定、または設定されている読み取り範囲よりも広い範囲であることを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１であって、
   上記第１の照明の光量で１ライン分の画像を取得した後に、上記第２の照明の光量で１ライン分の画像を取得し、これを交互に繰り返すことによって、上記第１の画像データと上記第２の画像データとを取得し、
   上記照明の光量の比率に応じて、上記第１の画像データをゲイン補正し、上記第２の画像データをゲイン補正し、
   上記第１の画像データをゲイン補正した画像と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像との読み取り位置のズレ量を補正した後の画像を、上記第３の画像とすることを特徴とする画像読取装置。
6. フィルムをスキャンする読取装置であって、
   照明の光量を変えて第１の画像と第２の画像とをスキャンし、第１の画像データ、第２の画像データを出力するスキャン手段と；
   上記照明の光量の比率に応じて、上記第１の画像データと上記第２の画像データとをゲイン補正するゲイン補正手段と；
   上記第１の画像データをゲイン補正した画像と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像とを合成し、第３の画像を生成するに際し、上記第１の画像データをゲイン補正した画像のデータ値と、上記第２の画像データをゲイン補正した画像のデータ値とに応じて、上記合成の比率を変化させる合成比率変化手段と；
   を有することを特徴とする画像読取装置。

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