JP3507367B2 - 画像読み取り装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

画像読み取り装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

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    • H04N1/56Processing of colour picture signals
    • H04N1/60Colour correction or control
    • H04N1/6077Colour balance, e.g. colour cast correction

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原稿画像を読み取
るスキャナに用いて好適な画像読み取り装置、方法及び
それらに用いられるコンピュータ読み取り可能な記憶媒
体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のスキャナでは、CCDが絶対に飽
和しないような光量に固定したランプを用い、CCDの
光電変換範囲の線形領域の下部のみを利用して、ランプ
の輝度のばらつきを考慮した上で、CCDが飽和しない
ような光量に設定している。しかし、これではランプの
輝度が平均よりも小さい場合には、CCD出力信号のレ
ベルが極端に小さくなり、このため、CCD出力信号の
アナログゲインを増加することでCCD信号レベルの低
下を補わなければならない。この結果、スキャン画像の
SN比が悪化する。
【0003】これを回避するためには、なるべくCCD
の光電変換範囲の線形領域を広く利用したい。そのため
には、CCD感度のばらつきや、読み取る原稿の透過率
(あるいは反射率)の変化に応じて、ダイナミックに光
量を変化させることができればよい。しかしながら、広
い露光条件のネガフィルムなどに対応するために光源に
高輝度の蛍光管を用いる場合は、広いレンジで安定に光
量を変化させるのは困難である。
【0004】また、原稿を挿入する前に、原稿の透過率
込みでCCDの光電変換範囲の線形領域一杯に合わせよ
うとしても、CCDの飽和あるいはアナログゲインの飽
和などで合わせられなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のような光源の輝度を固定したスキャナでは、CCDの
飽和及び感度のばらつき、そして、光源輝度のばらつき
などの諸条件から、CCDの飽和電圧に対して低いレベ
ルの光量を設定しなければならず、どうしてもCCDの
光電変換範囲を広く使うことは難しい。結果として、C
CD出力レベルが低くなり、その分アナログゲインを増
加させることで画像信号を形成するので、良好なSN比
が得られにくいという問題があった。
【0006】また、スキャナが上記アナログゲインを制
御する等によって自己較正を行う場合、もしCCDが飽
和領域に達していた場合は、読み取り時にグレーバラン
スを維持するための正しいアナログゲインを見つけるこ
とが不可能であるという問題があった。
【0007】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたもので、CCDの光電変換領域を有効に利用する
ことができるようにすると共に、RGBのグレーバラン
スを保持することができるようにすることを目的として
いる。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による画像読み取り装置においては、光を
照射する光源手段と、前記光源手段の光量を調整する光
量制御手段と、光量に相応して信号を出力し、光量の増
加に対して線形に出力信号の増加が応答する線形領域と
光量の増加に対して出力信号の増加が飽和する飽和領域
とを有する光電変換手段と、被写体が挿入されていない
場合に、前記光電変換手段が飽和しないように前記光電
変換手段の電荷蓄積時間を第1の電荷蓄積時間として設
定するとともに前記光電変換手段からの出力信号が第1
の出力レベルになるよう前記光量制御手段が調整する前
記光量を決定する光量決定手段と、前記光量決定手段の
決定した光量で前記光源手段が照射するように前記光源
制御手段を動作させた後に、前記光電変換手段の電荷蓄
積時間を前記第1の電荷蓄積時間よりも長い第2の電荷
蓄積時間に設定して、挿入された前記被写体を透過した
透過光を前記光電変換手段により読み取るように制御す
る制御手段とを設け、前記被写体の最大透過率の光量に
対して前記第2の電荷蓄積時間における前記光電変換手
段の前記線形領域の上端に合うように前記被写体が挿入
されていない場合の推測出力レベルを予想し、当該推測
出力レベルを基に前記第1の電荷蓄積時間に対応する出
力レベルを求め、当該出力レベルを前記第1の出力レベ
ルとすることを特徴とする。
【0009】また、本発明による他の画像読み取り装置
においては、前記第1の出力レベルは前記光電変換手段
の線形領域の延長線上にある前記推測出力レベルの半分
であり、前記第1の電荷蓄積時間は前記第2の電荷蓄積
時間の0.5倍であることを特徴とする。
【0010】また、本発明による画像読み取り方法にお
いては、光を照射する光源手段と、前記光源手段の光量
を調整する光量制御手段と、光量に相応して信号を出力
し、光量の増加に対して線形に出力信号の増加が応答す
る線形領域と光量の増加に対して出力信号の増加が飽和
する飽和領域とを有する光電変換手段とを備えた画像読
み取り装置を用いた画像読み取り方法において、被写体
が挿入されていない場合に、前記光電変換手段が飽和し
ないように前記光電変換手段の電荷蓄積時間を第1の電
荷蓄積時間として設定するとともに前記光電変換手段か
らの出力信号が第1の出力レベルになるよう前記光量制
御手段が調整する前記光量を決定する光量決定ステップ
と、前記光量決定ステップで決定した光量で前記光源手
段が照射するように前記光源制御手段を動作させた後
に、前記光電変換手段の電荷蓄積時間を前記第1の電荷
蓄積時間よりも長い第2の電荷蓄積時間に設定して、挿
入された前記被写体を透過した透過光を前記光電変換手
段により読み取るように制御する制御ステップとを有
し、前記被写体の最大透過率の光量に対して前記第2の
電荷蓄積時間における前記光電変換手段の前記線形領域
の上端に合うように前記被写体が挿入されていない場合
の推測出力レベルを予想し、当該推測出力レベルを基に
前記第1の電荷蓄積時間に対応する出力レベルを求め、
当該出力レベルを前記第1の出力レベルとすることを特
徴とする。
【0011】 また、本発明による記憶媒体は、光を照
射する光源手段と、前記光源手段の光量を調整する光量
制御手段と、光量に相応して信号を出力し、光量の増加
に対して線形に出力信号の増加が応答する線形領域と光
量の増加に対して出力信号の増加が飽和する飽和領域と
を有する光電変換手段とを備えた画像読み取り装置の画
像読み取り処理をコンピュータに実行させるためのプロ
グラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
であって、被写体が挿入されていない場合に、前記光電
変換手段が飽和しないように前記光電変換手段の電荷蓄
積時間を第1の電荷蓄積時間として設定するとともに前
記光電変換手段からの出力信号が第1の出力レベルにな
るよう前記光量制御手段が調整する前記光量を決定する
光量決定ステップと、前記光量決定ステップで決定した
光量で前記光源手段が照射するように前記光源制御手段
を動作させた後に、前記光電変換手段の電荷蓄積時間を
前記第1の電荷蓄積時間よりも長い第2の電荷蓄積時間
に設定して、挿入された前記被写体を透過した透過光を
前記光電変換手段により読み取るように制御する制御ス
テップとを前記コンピュータに実行させ、前記光量決定
ステップでは、前記被写体の最大透過率の光量に対して
前記第2の電荷蓄積時間における前記光電変換手段の前
記線形領域の上端に合うように前記被写体が挿入されて
いない場合の推測出力レベルを予想し、当該推測出力レ
ベルを基に前記第1の電荷蓄積時間に対応する出力レベ
ルを求め、当該出力レベルを前記第1の出力レベルとす
ることを特徴とするプログラムを記憶したコンピュータ
読み取り可能な記憶媒体である。
【0012】
【0013】
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。図1は本発明の実施の形態による画像
読み取り装置を示すブロック図である。図1において、
1はランプであり、このランプ1はインバータ11によ
り点灯され、その光量を制御される。インバータ11の
出力電圧はCPU6からの指示でDAコンバータ12を
介して制御される。7はインバータ11とDAコンバー
タ12を含むインバータ制御回路である。3はレンズ群
であり、2は読み取られるフィルム等の透過原稿であ
る。4はCCDである。
【0015】5はCCD4からの画像信号を処理するア
ナログ処理回路である。8は画像信号を増幅するゲイン
コントロールアンプ(以下、GCA)であり、10はG
CA8の増幅率を制御するDAコンバータ、9は画像信
号をAD変換するADコンバータである。6はCPUで
あり、アナログ処理回路5内およびインバータ回路7内
のDAコンバータ12への指示を行う。
【0016】次に動作について説明する。原稿2を透過
したランプ1からの透過光はレンズ群3で集光され、C
CD4で光電変換される。ここで、CCD4の飽和電圧
を3Vとし、線形領域は2.5Vまであるものとする。
また、ADコンバータ9の解像度は10bitと仮定し
て以下の説明を続ける。
【0017】スキャナの電源を立ち上げた後、CPU6
はGCA8のアナログゲインをある初期値に設定する。
この初期値は、CCD4の飽和電圧である3Vがアナロ
グ処理回路5に入力された場合に、ADコンバータ9の
フルレンジである1023に画像信号レベルをコントロ
ールするようなアナログゲインである。アナログゲイン
の設定と同時にインバータ11の入力電圧を初期値に設
定してランプ1を点灯させ、輝度が安定するまで待機さ
せる。インバータ入力電圧の初期値は、インバータ入力
電圧に設定された可変電圧範囲の中間値とする。
【0018】ランプ1の安定後、CCD4の蓄積時間
を、実際に原稿2を読み取るときの0.5倍に設定す
る。この状態でインバータ制御回路7においてインバー
タ11を制御してランプ1の輝度を変化させる。同時に
アナログ処理回路5のADコンバータ9のAD出力デー
タの変化を参照して、RGBのチャネルのうち、ADコ
ンバータ9の出力値が最も大きいチャネルの値が533
(10bitフルレンジ1023)となるようにインバ
ータ入力電圧を調整する。
【0019】ランプ光量決定後、GCA8のアナログゲ
インをコントロールしてRGB全信号のAD出力が53
3となるように、残りのチャネルのアナログゲインを決
定する。すなわち、アナログ処理回路5のDAコンバー
タ10のDA出力によりGCA8のアナログゲインを上
下させ、増幅後のRGBの各信号のバランスが均一とな
るようにアナログゲインをRGB毎に調整する。
【0020】次に、533という目標値について図2を
用いて説明する。図2はCCDの光電変換範囲とADコ
ンバータ9の出力との関係を示すグラフである。図2で
は、CCD4の光電変換範囲の線形領域が2.5Vまで
あるものとする。そして、最大透過率80%の透過原稿
が挿入された場合に、透過率80%のポイントからの透
過光がCCD4により2.5Vに変換されるようにイン
バータ11を制御することを目標とする。また、図2に
示すように、CCD4は、CCD到達光量に相応して出
力電圧0〜3Vまでの信号を出力し、出力電圧が2.5
V以下は光量の増加に対して出力信号の増加が線形に応
答する線形領域であり、出力電圧が2.5V以上は光量
の増加に対して出力信号の増加が飽和する飽和領域とを
有する。
【0021】しかし、読み取り時と同じ蓄積時間では、
原稿がない場合、つまり透過率100%ではCCD4の
飽和電圧である3Vを超えてしまう。CCD4の光電変
換範囲の非線形領域であるこの領域では、ランプ1の輝
度変化に対してCCD出力信号は線形に変化しないた
め、ランプ1からの直接光からのAD出力データをもと
にインバータ11をコントロールして、上記目標を達成
することは不可能である。
【0022】しかしながら、上記目標を達成する条件で
の透過率100%の原稿からの仮想上のCCD出力信号
は3.125Vと推測できる。ここでCCD4の蓄積時
間を半分にすると、その出力は1.5625Vとなる。
よって、透過率100%の原稿、つまりランプ1からの
直接光を、CCD4の蓄積時間を0.5倍として光電変
換し、上記アナログゲインで増幅した後、AD変換され
た結果得られるAD出力値は533となる。
【0023】以上のようにランプ光量を制御した後、実
際の読み取り時と同じ蓄積時間に戻すと、透過率100
%の原稿、つまりランプの直接光ではCCD4は飽和し
てしまうが、透過率80%までの原稿に対しては確実に
2.5Vまでの光電変換範囲全体を使って光電変換を達
成できる。当然、この範囲はCCD4の光電変換範囲の
うち線形領域にあるので、グレーバランスの崩れもな
い。
【0024】ここで、ランプ光量を決定するアナログゲ
インと白補正のためのアナログゲインを同一としたので
透過率80%のポイントは10bit値で853となる
が、RGBの各アナログゲインを同じ比率で変更するこ
とにより、任意のレベルに調整可能である。このように
決定された条件でスキャニングを行う。
【0025】以上で述べた制御は、実際のポジ原稿の最
大透過率が80%程度であることを前提にしている。仮
にランプ1の劣化などの理由からインバータ11の入力
電圧を可変範囲の最大値に設定しても533という目標
値に到達しない場合には、インバータ制御範囲の最大値
でランプ1を点灯し、さらに、GCA8におけるアナロ
グゲインを増大することで533に合わせるように白補
正を行う。そして、透過率80%までの原稿であれば、
確実にCCDの光電変換範囲の線形領域を用いて透過原
稿上の画像データを取得できる。
【0026】このように本実施の形態によれば、原稿を
挿入する前に原稿を挿入した場合をシミュレートしてラ
ンプの明るさを調整できる。言い換えると、透過率80
%の原稿に対してCCDの線形領域の上端に合うよう
に、原稿がない状態で120%のレベルに合わせられ
る。ここで、通常の蓄積時間に設定されていると、CC
D4やアナログ処理回路5の入力段のアンプが飽和する
ために合わせることができないことになる。
【0027】以上説明した本実施の形態を要約すると、 ランプ1の光量を決定するインバータ入力電圧を調整
することが可能なインバータ制御回路7と、それをCP
U6から制御できる伝達系を装備する。そして、ランプ
光量最大でもCCD4が確実に飽和しないような通常よ
りも短い蓄積時間を設定し、その上でインバータ制御回
路7においてインバータ入力電圧を変化させることでラ
ンプ光量を変化させる。このときCCD4は飽和領域か
らは十分離れているので、光量の変化に対してリニアに
CCD出力レベルが変化する。蓄積時間を実際のスキャ
ン時と同じものに戻したときのCCD出力レベルは予想
できるので、そのときに飽和しないレベルを擬似的に探
し出して光量を決定するようにしている。
【0028】従って、本実施の形態によれば、自己較正
時と実際の読み取り時のCCD出力信号レベルが異なる
場合に、CCDの光電変換範囲を有効に使うことができ
る光量を、CCDの感度ばらつきやランプ輝度のばらつ
きに影響されずに、個体毎に決定することができる。そ
の結果、不要なアナログゲインの増大によるSN比の悪
化を防ぐことができる。
【0029】グレーバランスを調整する場合に、ラン
プ光量最大でもCCDが飽和しないような通常よりも短
い蓄積時間を設定し、その上でRGBのバランスが得ら
れるようなRGB毎のアナログゲインを探索する。
【0030】従って、本実施の形態によれば、グレーバ
ランス調整時と、実際の読み取り時の信号レベルとが異
なる場合に、較正用フィルムなどを挿入することなく、
グレーバランスをとるためのRGB毎のアナログゲイン
を決定できる。
【0031】すなわち、本実施の形態によれば、いわば
所定透過率での信号が採れるので、CCD、回路各部の
飽和や飽和直前の非線形領域と無関係に調整可能とな
る。また、CCDは飽和していないので、光量を上下さ
せたりアナログゲインを上下させても、線形に応答する
ため合わせやすい。
【0032】次に、本発明の他の実施の形態としての記
憶媒体について説明する。本発明は、ハードウェアで構
成してもよく、また、CPUとメモリとで構成されるコ
ンピュータシステムで構成してもよい。コンピュータシ
ステムで構成する場合、上記メモリは本発明による記憶
媒体を構成する。
【0033】即ち、前述した実施の形態において説明し
た動作を実行するためのソフトウェアのプログラムコー
ドを記憶した記憶媒体を、システムや装置で用い、その
システムや装置のCPUが上記記憶媒体に格納されたプ
ログラムコードを読み出し、実行することにより、本発
明の目的を達成することができる。
【0034】また、この記憶媒体としては、ROM、R
AM等の半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、
磁気媒体等を用いてよく、これらをCD−ROM、フロ
ッピィディスク、磁気媒体、磁気カード、不揮発性メモ
リカード等に構成して用いてよい。
【0035】従って、この記憶媒体を図1に示したシス
テムや装置以外の他のシステムや装置で用い、そのシス
テムあるいはコンピュータがこの記憶媒体に格納された
プログラムコードを読み出し、実行することによって
も、上記実施の形態と同等の機能を実現できると共に、
同等の効果を得ることができ、本発明の目的を達成する
ことができる。
【0036】また、コンピュータ上で稼働しているOS
等が処理の一部又は全部を行う場合、あるいは記憶媒体
から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに
挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された
拡張機能ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そ
のプログラムコードの指示に基づいて、上記拡張機能ボ
ードや拡張機能ユニットに備わるCPU等が処理の一部
又は全部を行う場合にも、前記実施の形態と同等の機能
を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本
発明の目的を達成することができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原稿を挿入する前に原稿を挿入した場合をシミュレート
して、CCDの光電変換範囲を有効に使うことができる
光量を決定することができる。その場合、CCDの感度
ばらつきやランプ輝度のばらつきに影響されずに、個体
毎に適正に決定することができる。これによって、不要
なアナログゲインの増大によるSN比の悪化を防ぐこと
ができる。
【0038】また、本発明によれば、グレーバランス調
整時と、実際の読み取り時の信号レベルとが異なる場合
に、較正用フィルムなどを挿入することなく、グレーバ
ランスをとるためのRGB毎のアナログゲインを決定す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による画像読み取り装置を
示すブロック図である。
【図2】CCDの光電変換範囲とADコンバータの出力
との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ランプ 2 原稿 3 レンズ群4 4 CCD 5 アナログ処理回路 6 CPU 7 インバータ制御回路 8 ゲインコントロールアンプ 9 ADコンバータ 10 DAコンバータ 11 インバータ 12 DAコンバータ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を照射する光源手段と、 前記光源手段の光量を調整する光量制御手段と、 光量に相応して信号を出力し、光量の増加に対して線形
    に出力信号の増加が応答する線形領域と光量の増加に対
    して出力信号の増加が飽和する飽和領域とを有する光電
    変換手段と、 被写体が挿入されていない場合に、前記光電変換手段が
    飽和しないように前記光電変換手段の電荷蓄積時間を第
    1の電荷蓄積時間として設定するとともに前記光電変換
    手段からの出力信号が第1の出力レベルになるよう前記
    光量制御手段が調整する前記光量を決定する光量決定手
    段と、 前記光量決定手段の決定した光量で前記光源手段が照射
    するように前記光源制御手段を動作させた後に、前記光
    電変換手段の電荷蓄積時間を前記第1の電荷蓄積時間よ
    りも長い第2の電荷蓄積時間に設定して、挿入された前
    記被写体を透過した透過光を前記光電変換手段により読
    み取るように制御する制御手段とを設け、 前記被写体の最大透過率の光量に対して前記第2の電荷
    蓄積時間における前記光電変換手段の前記線形領域の上
    端に合うように前記被写体が挿入されていない場合の推
    測出力レベルを予想し、当該推測出力レベルを基に前記
    第1の電荷蓄積時間に対応する出力レベルを求め、当該
    出力レベルを前記第1の出力レベルとすることを特徴と
    する画像読み取り装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の出力レベルは前記光電変換手
    段の線形領域の延長線上にある前記推測出力レベルの半
    分であり、前記第1の電荷蓄積時間は前記第2の電荷蓄
    積時間の0.5倍であることを特徴とする請求項1に記
    載の画像読み取り装置。
  3. 【請求項3】 光を照射する光源手段と、前記光源手段
    の光量を調整する光量制御手段と、光量に相応して信号
    を出力し、光量の増加に対して線形に出力信号の増加が
    応答する線形領域と光量の増加に対して出力信号の増加
    が飽和する飽和領域とを有する光電変換手段とを備えた
    画像読み取り装置を用いた画像読み取り方法において、 被写体が挿入されていない場合に、前記光電変換手段が
    飽和しないように前記光電変換手段の電荷蓄積時間を第
    1の電荷蓄積時間として設定するとともに前記光電変換
    手段からの出力信号が第1の出力レベルになるよう前記
    光量制御手段が調整する前記光量を決定する光量決定ス
    テップと、 前記光量決定ステップで決定した光量で前記光源手段が
    照射するように前記光源制御手段を動作させた後に、前
    記光電変換手段の電荷蓄積時間を前記第1の電荷蓄積時
    間よりも長い第2の電荷蓄積時間に設定して、挿入され
    た前記被写体を透過した透過光を前記光電変換手段によ
    り読み取るように制御する制御ステップとを有し、 前記被写体の最大透過率の光量に対して前記第2の電荷
    蓄積時間における前記光電変換手段の前記線形領域の上
    端に合うように前記被写体が挿入されていない場合の推
    測出力レベルを予想し、当該推測出力レベルを基に前記
    第1の電荷蓄積時間に対応する出力レベルを求め、当該
    出力レベルを前記第1の出力レベルとすることを特徴と
    する画像読み取り方法。
  4. 【請求項4】 光を照射する光源手段と、前記光源手段
    の光量を調整する光量制御手段と、光量に相応して信号
    を出力し、光量の増加に対して線形に出力信号の増加が
    応答する線形領域と光量の増加に対して出力信号の増加
    が飽和する飽和領域とを有する光電変換手段とを備えた
    画像読み取り装置の画像読み取り処理をコンピュータに
    実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読
    み取り可能な記憶媒体であって、 被写体が挿入されていない場合に、前記光電変換手段が
    飽和しないように前記光電変換手段の電荷蓄積時間を第
    1の電荷蓄積時間として設定するとともに前記光電変換
    手段からの出力信号が第1の出力レベルになるよう前記
    光量制御手段が調整する前記光量を決定する光量決定ス
    テップと、 前記光量決定ステップで決定した光量で前記光源手段が
    照射するように前記光源制御手段を動作させた後に、前
    記光電変換手段の電荷蓄積時間を前記第1の電荷蓄積時
    間よりも長い第2の電荷蓄積時間に設定して、挿入され
    た前記被写体を透過した透過光を前記光電変換手段によ
    り読み取るように制御する制御ステップとを前記コンピ
    ュータに実行させ、 前記光量決定ステップでは、前記被写体の最大透過率の
    光量に対して前記第2の電荷蓄積時間における前記光電
    変換手段の前記線形領域の上端に合うように前記被写体
    が挿入されていない場合の推測出力レベルを予想し、当
    該推測出力レベルを基に前記第1の電荷蓄積時間に対応
    する出力レベルを求め、当該出力レベルを前記第1の出
    力レベルとすることを特徴とするプログラムを記憶した
    コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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