JP3193258B2

JP3193258B2 - 画像入力装置

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Publication number: JP3193258B2
Application number: JP06112395A
Authority: JP
Inventors: 宏樹堀越
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 2001-07-30
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: US6661932B2; JPH08265522A; US20020044701A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報を入力する画
像入力装置に関し、より具体的には複数の画像の入力・
合成によって１枚の高解像度の静止画像を得るようにし
た画像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナル・コンピュータの高性
能化やマルチメディア化、およびモニタ等の多色化や高
解像度化などに伴い、文書やカラー図面、写真などの高
解像度な静止画像入力に対する要求が高まっている。

【０００３】高解像度な静止画像を入力する手段として
はスキャナが広く普及しているが、この方法ではデータ
の取り込みに時間がかかったり、平面画像しか入力でき
ないなどの欠点が指摘されている。そのため、近年スキ
ャナに変わる様々な手段による高解像度カメラが提案さ
れている。

【０００４】なかでも標準的な解像度の画像入力装置を
用いて高解像度の静止画像入力を実現するものが注目を
集めている。ここで、標準的な解像度の画像入力装置
は、ＣＣＤなどの固体撮像素子の有効画素が４０万画素
程度であり、高精細な静止画像を扱うことができるほど
解像度が高くないのが一般的である。そこで、標準的な
解像度の撮像素子を有する画像入力装置を用いてより高
解像度の静止画像を取り込む手法として、例えば、図４
（ａ）、図５に示すように、例えば４×４画素の撮像素
子に対する光軸を水平および垂直方向に小数画素単位
（ここでは１／２画素ピッチ単位）でずらして取り込む
ことによって入力した＃０〜＃３に示すような複数（こ
こでは４枚）の画像信号を得、これらの画像信号を合成
する方式（画素ずらし方式）が提案されている。また、
図４（ｂ）、図５に示すように、画像を縦横それぞれの
方向に複数に分割して取り込むことによって得られた＃
０〜＃３の複数の画像信号を分割の境界をあわせて一画
面に合成する方式（画面分割方式）が提案されている。
前者の画素ずらし方式としては、平行平板を用いるもの
や可変プリズムを用いるものなどが一般的に知られてい
る。

【０００５】次に、上述の画素ずらし方式による高解像
度画像入力を可能にする画像入力装置について、図６を
参照して簡単に説明する。

【０００６】図６は、画素ずらし制御が可能な画像入力
装置の構成例を示すブロック図である。ここでは、１／
２画素ピッチの光軸移動制御を行うものとする。図６に
おいて、７０１は光軸可変機能を有するレンズ部であ
り、７０２は撮像部であり、７０３は各種フィルタ処理
などを施す画像処理部である。７０４は入力された画像
情報を一時格納するメモリ部であり、７０５はメモリ部
７０４への入力制御を行うメモリ入力制御部であり、７
０６はメモリ部７０４からの出力制御を行うメモリ出力
制御部である。７０７はレンズ部７０１の光軸移動制御
を行うレンズ制御部であり、７０８は各部の状態を監視
し、全体の動作制御やタイミング制御を行う全体制御部
である。

【０００７】次に図６の画像入力装置の動作を説明す
る。画像入力に先立ち、レンズ部７０１はレンズ制御部
７０７によって光軸が移動するように制御され、メモリ
部７０４はメモリ入力制御部７０５によって格納領域の
制御がなされる。まず、水平・垂直方向ともに画素ずら
しなしの原点（ホーム・ポジション）で静止画像の入力
制御が行われる。そして、レンズ部７０１、撮像部７０
２、画像処理部７０３を経て入力された画像信号は、メ
モリ入力制御部７０５によりメモリ部７０４の所定領域
に格納される。続いて、水平方向のみ１／２画素ピッチ
ずらした位置、水平方向および垂直方向ともに１／２画
素ピッチずらした位置、垂直方向のみ１／２画素ピッチ
ずらした位置、といった順序（図７参照）で４つの画像
信号の入力を実行する。ここで、画像入力・格納に際
し、メモリ入力制御部７０５により撮像位置に対応した
格納位置制御が行われ、さらにこの結果得られた図５に
示したような４フレームからなる画素ずらし画像の合成
処理が行われ、その合成画像がメモリ部７０４に格納さ
れる。

【０００８】以上のような動作により、単体の固体撮像
素子による画素数よりも大きな画素数の画像、すなわち
解像度を高めた静止画像の取り込みを実現している。な
お、上述の画素ずらし制御を行う画像入力装置において
は、画素を微小単位ずつずらした複数の画像信号を入力
・格納するのに多大の時間が必要であり、例えば、上述
のような１／２画素ピッチの画素ずらしによる高解像度
画像入力を行うには、通常数１００ミリ秒から数秒の時
間が必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
画像入力装置において、入力対象物が動いてしまった
り、原稿台や装置本体に振動があったり、障害物が発生
したり、或いは著しく照度変化があった場合など様々な
要因によって、最初の画像信号の入力開始から最終の画
像信号の入力完了までの期間に総ての画像情報が正常に
入力できなかった場合、正しく高解像度の静止画像が構
成できなかった。

【００１０】そして、上述の画像入力装置ではこのよう
な取り込み誤りが発生してもこれを検出する手段がない
ために、正常な高解像度の静止画像入力が実行できたか
否かを検知することができなかった。従って、利用者が
構成された高解像度静止画像をモニタ表示したりプリン
タ出力するなどして実際の画像により目視確認する以外
に画像取り込みの正当性を確認する手段がなく、そのた
め後段において無意味な処理時間が発生するという損失
が生じ、また画像入力の信頼性に欠けていた。

【００１１】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、何らかの要因により解像
度を高めた静止画像の取り込みが正しく行われなかった
場合にこれを検出し、構成された画像情報が無効である
と判断できるようにした画像入力装置を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の画像入力装置は、被写体像を電気的画像
信号に変換する画像入力手段と、前記画像入力手段から
時間的に異なって入力された、同一被写体中の異なった
位置の複数の画像信号を記憶する記憶手段と、前記記憶
手段に記憶された前記複数の画像信号を合成して高解像
度信号を形成する高解像度信号形成手段と、前記記憶手
段に記憶された前記高解像度信号の形成のための画像信
号と、前記高解像度信号の形成のための画像信号と同位
置であって、時間的に異なって入力された画像信号とを
互いに比較し、比較結果に応じて前記高解像度信号の形
成の有効又は無効を判定する比較手段と、前記比較手段
の無効判定に応じて、前記高解像度信号形成手段による
前記複数の画像信号の合成を行わないように制御する制
御手段とを有する。

【００１３】請求項２の画像入力装置は、前記制御手段
が、前記比較手段の無効判定に応じて、前記記憶手段に
記憶された前記高解像度信号を形成するための複数の画
像信号の廃棄を行うように制御するようにする。

【００１４】請求項３の画像入力装置は、前記制御手段
が、前記比較手段の無効判定に応じて、再び前記画像入
力手段から時問的に異なって入力された、同一被写体中
の異なった位置の複数の画像信号を入力して、前記記憶
手段に記憶させるようにする。

【００１５】請求項４の画像入力装置は、前記画像入力
手段が、被写体からの光線の光軸を任意の一方向および
これと垂直な方向の少なくともいずれか一方の方向に微
小単位ずつずらすことによって得られた複数の画像信号
を入力するようにする。

【００１６】請求項５の画像入力装置は、前記画像入力
手段が、レンズを介して受光面に結像された前記被写体
からの光線を光電変換する撮像素子と、傾斜角度可変に
光軸上に設けられた光透過性材料からなる平板と、前記
平板の傾斜角度を変化させて前記被写体からの光線の結
像位置を制御する位置制御手段とを備えている。

【００１７】請求項６の画像入力装置は、前記画像入力
手段が、同一被写体を複数の領域に分割し、分割された
それぞれの領域からの画像信号を時問的に異ならせて入
力するようにする。

【００１８】

【作用】請求項１の発明によると、画像入力手段から時
間的に異なって入力された、同一被写体中の異なった位
置の複数の画像信号を合成して高解像度信号を構成する
ので、高解像度の画像情報を得ることができるととも
に、高解像度信号形成のための画像信号と、高解像度信
号形成のための画像信号と同位置であって、時間的に異
なって入力された画像信号とを互いに比較し、比較結果
に応じて高解像度信号形成の有効又は無効を判定し、無
効判定に応じて、高解像度信号の形成を行わないように
制御するので、高解像度信号形成のための複数の画像信
号が正しく入力されたものであるか否かを容易に確認す
ることができる。

【００１９】請求項２の発明によると、制御手段が、無
効判定に応じて、記憶手段に記憶された高解像度信号を
形成するための複数の画像信号の廃棄を行うように制御
するので、不要な情報を記憶する必要がなくなる。

【００２０】請求項３の発明によると、前記制御手段
が、無効判定に応じて、画像入力手段から時間的に異な
って入力された、同一被写体中の異なった位置の複数の
画像信号を再入力させるように制御するので、複数の画
像信号が無効の場合に迅速に処理を行うことができる。

【００２１】請求項４または６の発明によると、いわゆ
る画素ずらし方式または画面分割方式で画像を入力する
ことができる。

【００２２】請求項５の発明によると、画素ずらし方式
を用いた場合に、複数の画像信号を容易に抽出すること
ができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例につき図面を参照して
説明する。

【００２４】図１に、本発明の一実施例の画像入力装置
の全体構成を表すブロック図を示す。図１において、１
０１は光軸可変機能を有するレンズ部であり、１０２は
ＣＣＤなどの撮像部であり、１０３は各種フィルタ処理
などを施す画像処理部である。１０４は入力された画像
情報を一時格納する記憶手段としてのメモリ部であり、
１０５はメモリ部１０４への入力制御を行うメモリ入力
制御部であり、１０６はメモリ部１０４からの出力制御
を行うメモリ出力制御部である。１０７はレンズ部１０
１の光軸移動制御を行うレンズ制御部であり、１０８は
各部の状態を監視し、全体の動作制御やタイミング制御
を行う全体制御部である。なお、レンズ部１０１、撮像
部１０２およびレンズ制御部１０７により画像入力手段
が構成され、メモリ出力制御部１０５およびメモリ部１
０４により高解像度信号形成手段が形成されている。

【００２５】１０９は画像処理部１０３の出力である入
力画像とメモリ部１０４の所定格納画像との間の差分評
価を行う演算部であり、１１０は演算部１０９の評価結
果に応じてメモリ部１０４に構成された高解像度画像の
有効／無効判定を行い、全体制御部１０８に対して無効
通知を行う無効判定部である。演算部１０９および無効
判定部１１０の詳細な動作については後述する。なお、
演算部１０９および無効無効判定部１１０により比較手
段が構成され、全体制御部１０８により制御手段が構成
されている。

【００２６】次に、本実施例の画像入力装置における基
本的な高解像度画像の格納動作について説明する。本実
施例の画像入力装置は、上述の画素ずらし方式により、
水平方向および垂直方向の少なくともいずれか一方に１
／２画素ピッチずらした入力制御が可能である。そし
て、図５のようにそれぞれの画像の撮像位置に対応した
配置で被写体の画像情報をメモリ部に格納し、高精細な
静止画像をメモリに取り込むものである。

【００２７】図１の画像入力装置の動作を説明する。画
像入力に先立ち、レンズ部１０１はレンズ制御部１０７
によって光軸が移動するように制御され、メモリ部１０
４はメモリ入力制御部１０５によって格納領域の制御が
なされる。まず、水平・垂直方向ともに画素ずらしなし
の原点（ホーム・ポジション）で被写体の静止画像の入
力制御が行われる。そして、レンズ部１０１、撮像部１
０２、画像処理部１０３を経て入力された画像情報は、
メモリ入力制御部１０５によりメモリ部１０４の所定領
域に格納される。続いて、水平方向のみ１／２画素ピッ
チずらした位置、水平方向および垂直方向ともに１／２
画素ピッチずらした位置、垂直方向のみ１／２画素ピッ
チずらした位置、といった順序（図７参照）で被写体像
の画像入力を実行する。ここで、画像入力・格納に際
し、メモリ入力制御部１０５により撮像位置に対応した
格納位置制御が行われ、さらにこの結果得られた図５に
示したような４フレームからなる画素ずらし画像の合成
処理が行われ、その合成画像がメモリ部１０４に格納さ
れる。

【００２８】メモリ部１０４に格納された高解像度の静
止画像情報は、外部からの出力要求に応答してメモリ出
力制御部１０６から出力される。一方、メモリ部１０４
への格納が完了すると、レンズ制御部１０１により水平
・垂直方向ともに画素のずれのない原点位置（ホーム・
ポジション）に戻る。

【００２９】本実施例では、以上のような動作により、
単体の固体撮像素子による画素数よりも大きな画素数の
画像、すなわち解像度を高めた画像の取り込みを実現し
ている。

【００３０】次に、レンズ部１０１、撮像部１０２およ
びレンズ制御部１０７に関連する光軸移動制御およびそ
の動作について、図１、図２を参照して説明する。

【００３１】図２において、レンズ２１０とその後段に
位置する光透過性材料からなる平行平板２０２とが図１
のレンズ部１０１を構成している。平板２０２はレンズ
２１０を通過する光軸に対して傾斜角度可変であり、平
板２０２のさらに後段には図１の撮像部１０２を構成す
るＣＣＤなどの固体撮像素子２０３が配置されている。
図１のレンズ制御部１０７は、図２（ａ）、（ｂ）に示
すように、光軸に対する平板２０２の傾きを制御するこ
とにより平板２０２を透過した光線の固体撮像素子２０
３での結像位置を移動させることができ、これによって
結像位置の異なる複数枚の画像情報を容易に入力するこ
とができるようになる。本実施例においては、水平方向
および垂直方向の少なくともいずれか一方に１／２画素
ピッチの画素ずらしを行い、原点位置、水平方向１／２
画素ずらし、垂直方向１／２画素ずらし、および水平・
垂直方向１／２画素ずらしの４フレームの画像信号を入
力することにより、水平・垂直のそれぞれの方向につい
て画素密度（分解能）が２倍の画像が得られることにな
る。

【００３２】次に、本実施例の画像入力装置において、
取り込んだ高解像度の静止画像情報に対する有効・無効
判定動作について説明する。

【００３３】上述したように、レンズ制御部１０７によ
る光軸移動制御により、原点画像と水平方向１／２画素
ずらし画像と垂直方向１／２画素ずらし画像と水平・垂
直方向１／２画素ずらし画像との４枚の画像信号が、図
１のメモリ部１０４に順次格納される。格納が完了する
と、レンズ部１０１はレンズ制御部１０７の制御に従い
再び原点に戻る。そして、原点位置の画像信号が再びレ
ンズ部１０１、撮像部１０２および画像処理部１０３を
経て演算部１０９に送出される。演算部１０９では所定
の評価関数に従い、再入力された原点での画像信号とメ
モリ部１０４に格納された原点での画像信号との差分評
価を行い、この評価結果を無効判定部１１０に出力す
る。具体的には、同位置の画素間の差分絶対値和が出力
される。

【００３４】無効判定部１１０は、入力された評価結果
である差分絶対値和とあらかじめ決められたしきい値と
を比較し、差分絶対値和が上記しきい値よりも大きい場
合に格納された４枚分の画像信号からなる高解像度静止
画像信号を無効と判定し、全体制御部１０８に通知す
る。全体制御部１０８は、無効判定部１１０から無効通
知を受けると、格納済みの高解像度の静止画像が無効で
あることを外部に通知するとともに、再入力のための制
御動作を実行する。これにより、高解像度の静止画像を
構成する４フレームの画像信号を入力および格納する期
間に何らかの障害が発生したものと判断され、格納した
画像情報は無効であったものとして処理される。このよ
うに原点での画像信号をメモリ部１０４から読み出すこ
とにより時間的に最も間隔のあいた２つの情報を用いた
演算評価が可能になり、無効判定の信頼性を高めること
ができる。

【００３５】次に、本実施例の画像入力装置における画
像入力の手順を、図３のフローチャートに基づいて説明
する。

【００３６】まず、ステップＳ１において、高解像度画
像信号を構成するための複数の画像信号の入力、格納を
行う。

【００３７】続いて、ステップＳ２において、最初の入
力位置において画像信号の再入力を行う。さらに、ステ
ップＳ３において、最初に格納した画像信号をメモリ部
１０４から読み出す。そして、ステップＳ４において、
再入力画像信号と格納画像信号との所定の評価関数に基
づいた演算、例えば差分絶対値和を求める演算を実行
し、ステップＳ５において、この演算結果と所定のしき
い値との比較を行う。

【００３８】そして、演算結果がしきい値よりも小さい
場合は、ステップＳ６において、格納された高解像度信
号が有効であると判定する。一方、演算結果がしきい値
よりも大きい場合は、ステップＳ７において、格納され
た高解像度信号が無効であると判定する。

【００３９】ステップＳ７で格納された高解像度の静止
画像信号が無効であると判定された場合には、ステップ
Ｓ８において、この判定結果が外部に通知され、ステッ
プＳ９において、再び高解像度の静止画像信号を構成す
る４つの画像信号の入力および格納処理を実行するよう
な制御を行う。

【００４０】以上のような手法によって、高解像度の画
像信号を形成する４枚の画像信号の入力期間における障
害の発生、例えば入力対象物の移動や原稿台或いは本体
の振動、または撮像領域内への障害物の混入や照度変化
などを検知し、格納された高解像度の静止画像信号の無
効判定を行うことにより、正常でない画像信号の転送を
回避することができ、後段処理における無意味な処理時
間の発生を防止できる。また、入力される画像情報の信
頼性を高めることができる。

【００４１】すなわち、本実施例の画像入力装置は、４
枚の画像信号を合成することにより解像度を高めた画像
信号を取り込むことができるように構成されており、４
枚の画像信号の格納が完了した時点で再び格納済みの１
枚の画像信号と同位置の画像信号を再入力し、格納画像
信号と再入力画像信号との比較を行い、この比較結果に
応じて４枚の画像信号からなる格納済み高解像度静止画
像の有効／無効判定を行い、正しくない静止画像に対し
てはこれを無効と判断し画像の再入力制御を行う。これ
によって、合理的かつ確実に高解像度な静止画像信号を
入力することが可能になる。

【００４２】なお、本実施例では、水平方向および垂直
方向の少なくともいずれか一方に１／２画素ずらした４
枚の画像を合成することによって高解像度な静止画像信
号を入力する場合について説明したが、本発明は１／２
画素ずらしに限らず、１／３や１／４画素単位などの様
々な画素ずらし量に適用することが可能である。また、
水平方向と垂直方向とのずらし量（分割数）が異なって
もよい。

【００４３】また、本実施例では透光性の平行平板を用
いた画素ずらし方式について説明したが、プリズムを用
いた方式やその他の画素ずらし方式を適用することも可
能である。

【００４４】また、本実施例の画像入力装置は、画素ず
らし方式により高解像度静止画像を入力するものである
が、本発明はこれに限らず、図４（ｂ）で説明したよう
に画像の画面を複数に分割し、これを接合する画面分割
方式で高解像度の静止画像を入力する場合にも適用でき
る。この場合の画面分割数は４に限らず任意の分割数を
採用することができる。さらに、本発明の画像入力装置
は、画素ずらし方式と画面分割方式とを組み合わせた方
式で高解像度静止画像を入力するものであってもよい。
また、本発明の画像入力装置の機能の全部或いは一部を
ソフトウェアによって実現するようにしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明によると、画像入力手段から時間
的に異なって入力された、同一被写体中の異なった位置
の複数の画像信号を合成して高解像度信号を構成するの
で、高解像度の画像情報を得ることができるとともに、
高解像度信号形成のための画像信号と、高解像度信号形
成のための画像信号と同位置であって、時間的に異なっ
て入力された画像信号とを互いに比較し、比較結果に応
じて高解像度信号形成の有効又は無効を判定し、無効判
定に応じて、高解像度信号形成手段による複数の画像信
号の合成を行わないように制御するので、合成のための
複数の画像信号が正しく入力されたものであるか否かを
容易に確認することができる。そのため、後段において
無意味な処理時間が発生するという損失が生じず、また
画像入力の信頼性を向上させることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の画像入力装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の画像入力装置の光軸移動制
御について説明するための図である。

【図３】本発明の一実施例の画像入力装置における画像
入力の方法を説明するためのフローチャートである。

【図４】複数の画像信号を入力する方式について説明す
るための図である。

【図５】図４の画像から入力された４つの画像信号につ
いて説明するための図である。

【図６】従来の画像入力装置の概略構成を示すブロック
図である。

【図７】図４（ａ）に対応する画素ずらし方式による画
像入力の順序を説明するための図である。

【符号の説明】

１０１レンズ部１０２撮像部１０３画像処理部１０４メモリ部１０５メモリ入力制御部１０６メモリ出力制御部１０７レンズ制御部１０８全体制御部１０９演算部１１０無効判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−98267（ＪＰ，Ａ) 特開平６−350931（ＪＰ，Ａ) 特開平５−64090（ＪＰ，Ａ) 特開平３−64277（ＪＰ，Ａ) 特開平４−172780（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を電気的画像信号に変換する画
像入力手段と、前記画像入力手段から時間的に異なって入力された、同
一被写体中の異なった位置の複数の画像信号を記憶する
記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記複数の画像信号を合成し
て高解像度信号を形成する高解像度信号形成手段と、前記記憶手段に記憶された前記高解像度信号の形成のた
めの画像信号と、前記高解像度信号の形成のための画像
信号と同位置であって、時間的に異なって入力された画
像信号とを互いに比較し、比較結果に応じて前記高解像
度信号の形成の有効又は無効を判定する比較手段と、前記比較手段の無効判定に応じて、前記高解像度信号形
成手段による前記複数の画像信号の合成を行わないよう
に制御する制御手段とを有することを特徴とする画像入
力装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記比較手段の無効判
定に応じて、前記記憶手段に記憶された前記高解像度信
号を形成するための複数の画像信号の廃棄を行うように
制御することを特徴とする請求項１に記載の画像入力装
置。
【請求項３】前記制御手段は、前記比較手段の無効判
定に応じて、再び前記画像入力手段から時間的に異なっ
て入力された、同一被写体中の異なった位置の複数の画
像信号を入力して、前記記憶手段に記憶させることを特
徴とする請求項１又は２に記載の画像入力装置。
【請求項４】前記画像入力手段は、被写体からの光線
の光軸を任意の一方向およびこれと垂直な方向の少なく
ともいずれか一方の方向に微小単位ずつずらすことによ
って得られた複数の画像信号を入力することを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項５】前記画像入力手段は、レンズを介して受
光面に結像された前記被写体からの光線を光電変換する
撮像素子と、傾斜角度可変に光軸上に設けられた光透過性材料からな
る平板と、前記平板の傾斜角度を変化させて前記被写体からの光線
の結像位置を制御する位置制御手段とを備えていること
を特徴とする請求項４に記載の画像入力装置。
【請求項６】前記画像入力手段は、同一被写体を複数
の領域に分割し、分割されたそれぞれの領域からの画像
信号を時間的に異ならせて入力することを特徴とする請
求項１〜３のいずれか１項に記載の画像入力装置。