JP3948023B2 - フイルムスキャナー - Google Patents

Description

本発明はフイルムスキャナーに係り、特に、現像済みフイルムを蛍光灯で照明しその透過画像光をＣＣＤラインセンサでスキャンしながら読み取るフイルムスキャナーに好適な画像読み取りタイミングの制御技術に関する。

ファクシミリやフイルムスキャナー等の画像読取装置において、光源に蛍光灯を使用しているものは、蛍光灯の温度が低い状態（点灯直後）蛍光灯から光は通常の状態よりも赤外線を多く含み、ＣＣＤイメージセンサで画像を取り込んだ場合に、読み取り性能が劣化することが広く知られている。

かかる課題を改善する方策として、特許文献１には、赤外線に高感度を有する受光素子を設け、ＣＣＤイメージセンサの出力値と受光素子の出力値を比較することで蛍光灯が安定状態にあるか否かを判別し、安定状態が確認されてから読み取りを開始する技術が開示されている。

また、特許文献２には、蛍光灯の近傍に受光素子を設け、この受光素子の出力値を監視することで蛍光灯が安定状態にあるか否かを判別し、安定状態が確認されてから読み取りを開始する技術が開示されている。
特公平３−７６６２６号公報 特公平４−１７５８５号公報

しかしながら、従来提案されている技術では、蛍光灯の安定を感知するための手段として、受光素子及びその検出回路を別途設けなけらばならず、構成が複雑でコスト高であるという欠点がある。

一方、ＣＣＤイメージセンサの前に赤外線カットフィルターを配置することで、赤外線の影響を小さくすることはできるが、蛍光灯の点灯直後の低温時には、蛍光灯からの光量は少なく、安定するで光量は変化する。従って、低温時に読み取った画像はＣＣＤの出力が小さく、Ｓ／Ｎが悪くなるという問題がある。

また、蛍光灯が安定していない時にＣＣＤの感度補正等のキャリブレーションを行うと、誤った補正値で実際の画像の取り込みを行ってしまうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、受光素子及び検出回路を設けることなく蛍光灯の安定を検知でき、良好な画像読み取りを可能にするフイルムスキャナーを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係るフイルムスキャナーは、画像読み取り対象物たるフイルムを照明する蛍光灯と、前記蛍光灯から照射された光を受光し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の各色に対応する３つのチャンネル毎に受光した光量に応じた信号に変換するラインセンサと、前記蛍光灯の点灯開始後、前記フイルムの無い状態で前記蛍光灯から照射された照明光を前記ラインセンサで受光させるとともに、該ラインセンサから出力されるＲ，Ｇ，Ｂの色信号のうちＢ信号の変化量を監視し、前記蛍光灯のスペクトル変化が安定するまで前記ラインセンサによる前記フイルムの画像光の読み取りを待機させ、前記蛍光灯のスペクトル変化が安定した後、画像光の読み取りを開始させるように読み取りタイミングを制御する制御手段とを備え、前記フイルムの無い状態で前記蛍光灯から照射された照明光を前記ラインセンサで受光させたときに、該ラインセンサから出力されるＢ信号がレベル過大となって飽和する場合には、前記変化量を監視する色信号としてＧ信号が用いられることを特徴とする。

本発明によれば、蛍光灯の点灯開始後、画像読み取りの前に読み取り対象物たるフイルムが無い状態で蛍光灯の光をラインセンサーで受光し、ラインセンサの各チャンネルの出力のうち、Ｂ信号の変化量を監視する。そして、その変化量が前記蛍光灯のスペクトル変化の安定値を示す所定の値に達するまでは、前記対象物（フイルム）の画像読み取りを実行せず、蛍光灯が安定するのを待つ。前記変化量が所定の値に達したら蛍光灯が安定したと判断し、前記フイルムを蛍光灯で照明し、画像光の読み取りを開始する。これにより、安定した画像情報を得ることができる。また、蛍光灯の安定を感知するために別途受光素子等を設ける必要が無く、コストの削減を図ることができる。

前記フイルムとして、現像済みネガフイルムを用いる態様がある。

本発明に係るフイルムスキャナーによれば、蛍光灯の点灯開始後、画像読み取りの前に蛍光灯の光をラインセンサーで受光し、ラインセンサの各チャンネルの出力のうち、一つのチャンネルの信号の変化量を監視して、前記変化量が所定の値に達したら蛍光灯が安定したと判断し、画像光の読み取りを開始するようにしたので、安定した画像情報を得ることができる。また、蛍光灯の安定を感知するために別途受光素子等を設ける必要が無く、コストの削減を図ることができる。

以下添付図面に従って本発明に係るフイルムスキャナーの好ましい実施の形態について詳説する。

図１に本発明を適用したフイルムスキャナーの構成が示されている。このフイルムスキャナーは、主として、照明用の蛍光灯１０と、読み取り対象となる現像済みネガフイルム１２を平面状に支持する支持台１４と、支持台１４に形成されたスリット１６を通過した光を反射するミラー１８と、その光をＣＣＤラインセンサ２０の受光面に集光するレンズ２２と、受光光量に応じた電気信号を出力するＣＣＤラインセンサ２０と、ＣＣＤラインセンサ２０からの電気信号を増幅するアンプ２４と、増幅された電気信号をデジタル化する信号処理回路２６と、信号処理回路からのデジタル信号に基づいて各種の処理を行うとともに、前記蛍光灯１０のインバータ回路２８を制御し、前記フイルムを搬送する搬送用モータ３０を駆動するモータ駆動回路３２を制御する制御回路３４と、から構成される。

蛍光灯１０は、その長手方向がフイルム１２の搬送方向に直交する方向に向けられ、支持台１４の上方に配置されている。電源が投入されると、制御回路３４からインバータ回路２８をＯＮする信号が出力され、蛍光灯１０が点灯するようになっている。尚、インバータ回路２８には図示しない電流検出器が設けられ、電流過少又は電流過大が検出された場合には、図示しないモニター画面上に蛍光管の交換を促す警告を表示するようになっている。

電源投入直後の初期状態において、現像済みネガフイルム１２は、図示しないフイルムカートリッジに収納されており、蛍光灯１０の下には存在していない。従って、蛍光灯１０の点灯開始直後、蛍光灯１０から投射された光は、図示しない赤外線カットフィルターを介して直接スリット１６を通過し、ミラー１８、レンズ２２を経てＣＣＤラインセンサ２０に受光される。

ＣＣＤラインセンサ２０は、詳しくは図示されていないが、ＧチャンネルとＲ／Ｂチャンネルの２ラインで構成されており、Ｇチャンネルの受光部はＧフィルタを介して光を受光するフォトセンサが一列配列され、Ｒ／Ｂチャンネルの受光部はＲフイルムを介して光を受光するフォトセンサとＢフィルタを介して光を受光するフォトセンサとが交互に配列されている。このＣＣＤラインセンサ２０はフイルム搬送方向と直交する方向（ＣＣＤラインセンサの長手方向がフイルムの幅方向と平行）に配設されている。

ＣＣＤラインセンサ２０の受光面に結像された画像光はＲ，Ｇ，Ｂフィルタを有する各フォトセンサで所定時間電荷蓄積され、光の強さに応じた量のＲ，Ｇ，Ｂの信号電荷に変換される。このようにして蓄積された信号電荷は、図示しないＣＣＤ駆動回路から加えられる所定周期のリードゲートパルスによって読みだされ、出力される。

アンプ２４は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの信号を所定のゲインで増幅するもので、各色信号に対するゲイン値は、後述するキャリブレーションによって決定される。

信号処理回路３４は、増幅後の各Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をそれぞれデジタル信号に変換する。このデジタル化されたＲ，Ｇ，Ｂ信号に基づいて、以後、各種信号処理が施され、画像データが取得されることになる。

また、蛍光灯１０の点灯開始直後、フイルム１２を経ずに蛍光灯１０から直接スリット１６に進入した照明光のＲ，Ｇ，Ｂ信号のうち、信号処理回路２６でデジタル化された一つの色信号のデータは、制御回路３４に通知される。制御回路３４に通知される色信号としては、後述する理由によりＢ信号が好ましく、以下Ｂ信号のデータが通知されるものとして説明する。

制御回路３４は、入力するＢのデジタル信号の変動を監視することによって蛍光灯１０の発光が安定したか否かを判別する。Ｂ信号の変化と蛍光灯の安定状態とをどの様に対応付けるかについては様々な形態が考えられる。例えば、Ｂ信号の絶対量がある閾値に達したら蛍光灯が安定したと判断してもよいし、入力するＢ信号の時間的変化量を監視して、その変化量が一定値以内になったら蛍光灯が安定したと判断することができる。

本実施の形態では後者が採用され、ある時刻ｔｉにおける信号値と、時刻ｔｉ＋ΔＴにおける信号値の差分を変動量として、その変動量がある所定の値より大きい場合は、Ｂ信号の単位時間当たりの変化が大きい「過渡期」にあることを意味しているので、蛍光灯の発光スペクトルが安定していないと判断する。他方、前記変動量が前記所定の値以内になったら、Ｂ信号の単位時間当たりの変化が小さくなったことを意味しているので、蛍光灯１０のスペクトルが安定したと判断する。このように、単位時間当たりの信号の変動量がある一定の値以内になるときをもって蛍光灯１０の安定状態を判断すれば、蛍光管の経年変化によって発光量が次第に低下していく場合にも、対応できるという利点がある。

さて、蛍光灯１０が安定し、変動量が前記所定の値以内になった後、所定のタイミングで制御回路３４からフイルム搬送用モータ３０を駆動する指令信号が出力される。この指令信号に基づいてモータ駆動回路３２がＯＮし、フイルム搬送用モータ３０が駆動される。そして、該モータ３０の動力によってネガフイルム１２がカートリッジから引き出され、蛍光灯１０に照明されながら支持台１４上を一方向に搬送される。

ネガフイルム１２を透過した光は、ミラー１８、レンズ２２を経てＣＣＤラインセンサ２０に到達する。ＣＣＤラインセンサ２０から出力されたＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの信号は、アンプ２４で増幅された後、信号処理回路２６にてそれぞれデジタル信号に変換される。このデジタル化されたＲ，Ｇ，Ｂ信号に基づいて、各種信号処理が施され、フイルムに記録されたコマ画像の画像データが取得される。本実施の形態では、画像データの処理について詳しくは説明しないが、例えば、ＮＴＳＣ方式の複合映像信号に変換して、フイルム画像をモニターテレビに表示することができる。

次に、図２から図５を参照しながら、蛍光灯の特性について説明する。

図２から図４には、蛍光ランプ点灯後のスペクトルの変化の一例が示され、図２は点灯２秒後のスペクトル、図３は点灯２０秒後のスペクトル、図４は点灯４０秒後のスペクトル、図５は点灯９０秒後のスペクトルである。

先ず、電源が投入されると、制御回路３４はインバータ回路２８をＯＮして蛍光灯１０を点灯させる。始動時、蛍光灯１０は放電開始から２秒以内に熱電極動作に移行するが、水銀の蒸気圧は未だ低いため水銀からの紫外線、可視光の発光エネルギーは低い。従って、水銀からの紫外線により発光する蛍光体の光も弱く、主として希ガス（Ａｒ）からの発光（７５０ｎｍ〜９００ｎｍ付近）が高くなる。

その後、ランプが加熱されランプ温度上昇により、水銀蒸気圧が上昇するに伴い、水銀からの紫外線、可視光の発光が増大する。従って、水銀からの紫外線により励起される蛍光体からの発光も増大していく。一方、水銀からの発光増大にともない、希ガスからの発光は減少する（過渡期）。

そしてランプが熱平衡に達した安定時には、水銀蒸気圧も平衡に達し、水銀からの紫外線、可視光の出力も平衡に達する。これにより、蛍光体からの発光も平衡に達するとともに、希ガス発光も減少して平衡に達する。

図６には、ＣＣＤラインセンサの分光感度特性の一例（ＶＤＤ１＝９Ｖ、ＶＤＤ２＝５Ｖ、Ｔａ＝２５°Ｃ）が示されている。同図に示すように、Ｂチャンネルは波長が４５０ｎｍ近辺で最大感度を示し、７００ｎｍを越える波長域については感度が非常に小さくなっている。一方、Ｇチャネルは、波長が５３０ｎｍ近辺で最大感度を示し、７００ｎｍを越える波長域についても少ないながら感度を有している。また、Ｒチャンネルは、波長が６４０ｎｍ近辺で最大感度を示し、７００ｎｍを越える波長域についても大きい感度を有していることが分かる。

図７は、蛍光灯の光を赤外カットフィルターを介して前記ＣＣＤランイセンサで受光した場合の５°ＣにおけるＲ，Ｇ，Ｂ各チャンネルの出力を示すグラフであり、図８は蛍光灯の光を赤外カットフィルターを通さずに前記ＣＣＤランイセンサで受光した場合の５°ＣにおけるＲ，Ｇ，Ｂ各チャンネルの出力を示すグラフである。

図７、図８に示したように、赤外カットフィルターの有無にかかわらず、信号レベルの変化量は、Ｒ、Ｇ、Ｂの順に大きく（Ｒ＜Ｇ＜Ｂ）なっている。また、各チャンネルの信号が安定値（飽和点）に達するまでに要する時間も、Ｒ、Ｇ、Ｂの順に大きく（Ｒ＜Ｇ＜Ｂ）なっている。従って、蛍光灯の安定を判断するにはＢ信号の変動を監視するのが最も好ましい。

上記の如く構成されたフイルムスキャナーの作用について説明する。

電源が投入されると制御回路３４はインバータ回路２８をＯＮして蛍光灯１０を点灯する。この時点で読み取り対象となるネガフイルム１２は未だ搬送されていないため、蛍光灯１０の光はネガフイルム１２を透過しないで、スリット１６、ミラー１８、レンズ２２を介してＣＣＤラインセンサ２０に到達する。

ＣＣＤラインセンサ２０から照明光の光の強さに応じたＲ，Ｇ，Ｂ各信号が出力され、アンプ２４で増幅された後、信号処理回路２６でそれぞれデジタル信号に変換される。変換されたＢのデジタル信号は制御回路３４に送られる。

ところで、電源投入から３０秒以内に蛍光灯１０が安定することはないことが実験的に分かっているので、制御回路３４は、電源投入後約３０秒間待機し、蛍光管が暖まるのを待ってから、Ｂ信号の変動量を監視している。即ち、電源投入から３０秒後に山登り的に変化するＢ信号の信号値についてその変動量を求め、蛍光灯安定を示す所定の値と比較する。変動量が前記所定の値に達するまで、フイルムの搬送及び画像の取り込み処理を待機し、変動量が所定の値に達したら蛍光灯が安定したと判断し、モータ駆動回路３２をＯＮしてフイルムの先端部まで搬送する。

フイルムの先端の領域（リーダー部）は、撮影画像が記録されておらず、ネガベース領域となっている。従って、このネガベース領域を透過してくる光量が、画像読み取り時にＣＣＤランインセンサ２０に入射する最大光量と判断し、キャリブレーションを行う。即ち、ＣＣＤラインセンサ２０の電子シャッター値を初期値に設定すると共にアナログアンプのゲインを所定の初期値に設定し、このネガベースをＣＣＤラインセンサ２０で撮像する。尚、電子シャッター値の初期値は、予め２種類ほど用意されており、ネガベース透過光量に応じて適当な一つの初期値が選択される。

ネガベース領域を撮像した１ライン分のデータについて、Ｒ，Ｇ，Ｂ各チャンネルの信号のうち最も大きい出力レベル一つの信号に、他の二つの信号レベルを合わせるにように、その二つのチャンネルについてアンプのゲインを設定する。このように、Ｒ，Ｇ，Ｂ各チャンネルの出力レベルを全体として略一致させてホワイトバランスを調整する。

その後、制御回路３４は、モータ駆動回路３２をＯＮし、ネガフイルム１２を一定の速度で搬送して、フイルムに記録された各コマの画像を読み取る。

上記実施の形態では、蛍光灯の安定を感知するためにＢ信号の変動を監視する場合について説明したが、Ｂ信号に限らず、他のチャンネルの信号でもよい。この場合、信号を処理する都合上、蛍光灯の発光開始直後から発光スペクトルが安定するまでの期間中に、ＣＣＤラインセンサから出力されるＲ，Ｇ，Ｂ各チャンネル信号のうち、その変化がなるべく大きい信号を選択することが好ましい。実際にどの色（チャンネル）の信号を監視するかについては、使用される蛍光灯の発光特性やＣＣＤラインセンサの分光感度特性等を考慮して決定することが必要である。

図７、図８に示したように、Ｒ信号は、信号レベルが他の色（Ｇ、Ｂ）に比べて小さく、時間的にも発光開始後、短時間で変動が安定するので、Ｒ信号の変動量を検知するのは困難である。また、図６に示したＣＣＤラインセンサの分光特性からも分かるように、Ｒ出力は赤外領域に感度を有しているので、赤外線の影響を受けやすいという問題もある。赤外線カットフィルターを利用する場合にも赤外領域を完全に無視することはできないため、赤外領域に感度のあるＲ信号は好ましくない。

これに対して、Ｇ信号、Ｂ信号は、信号レベルが大きく、安定するまでの時間、及び変動量が大きいのでＧ、Ｂ信号の変動量を検知するのはＲ信号に比べて容易である。また、Ｇ、Ｂ信号は赤外線の影響を受けにくいという利点がある。特にＢ信号は、ＣＣＤ分光感度特性からわかるように、赤外領域に感度を殆ど持っていないので、赤外線の影響は非常に小さくなる。従って、赤外線カットフィルターを使用しない場合には、Ｂ信号の変動量を監視するのがよいと言える。

しかしながら、現像済みネガフイルムは一般にオレンジ色であることから、照明用の蛍光灯は、青色の発光エネルギーが強いものが用いられることが多く、このため、蛍光灯から照射される光をフイルムを通さずにＣＣＤラインセンサで受光したときのＢ出力は、レベル過大となって信号が飽和する（サチレーションを起こす）場合がある。かかる場合は、Ｇ信号を監視すればよい。

また、Ｂ信号をデジタル信号に変換して監視する代わりに、Ｂのアナログ信号を時定数の大きい検波回路でレベル検出し、コンパレータを用いて検波していないＢの信号と比較し、その差があるレベル以内であれば制御信号を発生する比較回路を用いてもよい。

予め定められた一つのチャンネルの信号の変化量を監視する代わりに、３色の信号の比や、異なる２色の信号同士の差など、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の信号レベルのバランスを示す値又はＲ，Ｇ，Ｂのうちから選択した２色の信号同士のバランスを示す値といった複数の信号同士の相対的な変化量を監視し、この相対的な変化量が一定値以内に達するか否かによって蛍光灯の安定の可否を判別してもよい。

また、上記実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に分解して信号を処理する場合について説明したが、これに限らず、Ｙ，Ｍ，Ｃの３原色に分解し、各色に対応する信号を処理する場合も同様である。

上記実施の形態では、ネガフイルムの画像を読み取るフイルムスキャナーについて説明したが、本発明は、ポジフイルムの画像を読み取るフイルムスキャナーや、複写機、ファクシミリ等の他の画像読取機器にも適用が可能である。

図１は、本発明を適用したフイルムスキャナーの構成を示すブロック図 図２は、点灯２秒後の蛍光灯の発光スペクトルを示す図 図３は、点灯２０秒後の蛍光灯の発光スペクトルを示す図 図４は、点灯４０秒後の蛍光灯の発光スペクトルを示す図 図５は、点灯９０秒後の蛍光灯の発光スペクトルを示す図 図６は、ＣＣＤラインセンサの分光感度特性の一例を示す図 図７は、蛍光灯の光を赤外カットフィルターを介してＣＣＤランイセンサで受受光した場合の、Ｒ，Ｇ，Ｂ各チャンネルの出力を示すグラフ 図８は、蛍光灯の光を赤外カットフィルターを通さずにＣＣＤランイセンサで受光した場合の、Ｒ，Ｇ，Ｂ各チャンネルの出力を示すグラフ

符号の説明

１０…蛍光灯
１２…現像済みネガ写真フイルム（画像読み取り対象物）
２０…ＣＣＤラインセンサ
２４…アンプ
２６…信号処理回路
３０…フイルム搬送用モータ
３２…モータ駆動回路
３４…制御回路

Claims (2)

1. 画像読み取り対象物たるフイルムを照明する蛍光灯と、
   前記蛍光灯から照射された光を受光し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の各色に対応する３つのチャンネル毎に受光した光量に応じた信号に変換するラインセンサと、
   前記蛍光灯の点灯開始後、前記フイルムの無い状態で前記蛍光灯から照射された照明光を前記ラインセンサで受光させるとともに、該ラインセンサから出力されるＲ，Ｇ，Ｂの色信号のうちＢ信号の変化量を監視し、前記蛍光灯のスペクトル変化が安定するまで前記ラインセンサによる前記フイルムの画像光の読み取りを待機させ、前記蛍光灯のスペクトル変化が安定した後、画像光の読み取りを開始させるように読み取りタイミングを制御する制御手段とを備え、
   前記フイルムの無い状態で前記蛍光灯から照射された照明光を前記ラインセンサで受光させたときに、該ラインセンサから出力されるＢ信号がレベル過大となって飽和する場合には、前記変化量を監視する色信号としてＧ信号が用いられることを特徴とするフイルムスキャナー。
2. 前記フイルムとして、現像済みネガフイルムが用いられることを特徴とする請求項１記載のフイルムスキャナー。

Images