JP4121714B2 - 補間演算方法および画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル写真プリンタ等に利用されるフィルム画像読取の技術分野に属し、詳しくは、読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアイメージセンサを用いる画像読取で好適に利用される補間演算方法、ならびに、前記エリアイメージセンサを用いる画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ネガフィルム、リバーサルフィルム等の写真フィルム（以下、フィルムとする）に撮影された画像の感光材料（印画紙）への焼き付けは、フィルムの画像を感光材料に投影して露光する、いわゆる直接露光が主流である。
【０００３】
これに対し、近年では、デジタル露光を利用する焼付装置、すなわち、フィルムに記録された画像を光電的に読み取って、読み取った画像をデジタル信号とした後、種々の画像処理を施して記録用の画像データとし、この画像データに応じて変調した記録光によって感光材料を走査露光して画像（潜像）を記録し、（仕上り）プリントとするデジタルフォトプリンタが実用化されている。
【０００４】
デジタルフォトプリンタは、基本的に、フィルムに記録された画像を光電的に読み取るスキャナ（画像読取装置）と、スキャナによって読み取られた画像データやデジタルカメラ等から供給された画像データに所定の処理を施し、画像記録のための画像データすなわち露光条件とする画像処理装置と、画像処理装置から出力された画像データに応じて、例えば光ビーム走査によって感光材料を走査露光して潜像を記録するプリンタ（画像記録装置）と、プリンタによって露光された感光材料に現像処理を施して、画像が再生された（仕上り）プリントとするプロセサ（現像装置）とを有する。
【０００５】
このようなデジタルフォトプリンタによれば、画像をデジタルの画像データとして取り扱うので、フィルムに撮影された画像のみならず、デジタルカメラ等で撮影された画像や、インターネット等の通信手段で取得した画像もプリントとして出力することができる。
また、画像データの処理によって画像の処理（適正化）を行うことができるので、階調調整、カラーバランス調整、色／濃度調整等を好適に行って、従来の直接露光では得られなかった高品位なプリントを得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなデジタルフォトプリンタのスキャナ（各種のフィルムスキャナを含む）においては、例えば、フィルム（その１画像＝１コマ）に、読取光を入射して、この画像を担持する投影光を得、この投影光をエリアＣＣＤセンサ等のエリアイメージセンサに結像して光電的に読み取る。この読み取りを、Ｒ（赤），Ｇ（緑）およびＢ（青）の読取光を順次用いて行うことにより、フィルムに撮影された画像をＲ，ＧおよびＢの３原色に分解して光電的に読み取る。
【０００７】
ここで、このようなエリアＣＣＤセンサを用いるスキャナでは、通常、読取素子が正方格子状に配列（正方配列、通常は、フィルムの長手方向および幅方向に配列）されたエリアＣＣＤセンサを用いて画像読取が行われる。
これに対し、近年では、読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアＣＣＤセンサが実現されており、デジタルカメラ等に利用されている。
【０００８】
この千鳥格子状に読取素子が配列されたエリアＣＣＤセンサは、従来の正方格子状のものに対して、密に読取素子を配列することができるので、受光部面積効率を非常に高くすることができる。その結果、通常の正方格子状のエリアＣＣＤセンサと比べ、高感度化、ノイズ低減（Ｓ／Ｎ比の向上）、広ダイナミックレンジ化等を図ることができる。
また、千鳥格子状に読取素子が配列されたエリアＣＣＤセンサは、正方格子状のものに比して、同一画素数でも、より高い実効画素数を得ることが可能であるという利点もある。
【０００９】
このように、千鳥格子状に読取素子が配列されたエリアＣＣＤセンサは、正方格子状に読取素子が配列されたものに比して、数々の利点を有する。
しかしながら、このような優れた特性を十分に生かした（フィルム）スキャナは、今だ実現されていない。
【００１０】
本発明の目的は、千鳥格子状に読取素子が配列されたエリアＣＣＤセンサを用いたフィルム画像の読み取りにおいて、エリアＣＣＤセンサの優れた特性を十分に生かすことができる補間演算方法および画像読取装置（フィルムスキャナ）を提供することにある。
本発明によれば、前記千鳥格子状のエリアＣＣＤセンサの優れた特性を十分に生かして、高精度な画像読取を行うことができ、アーチファクトが出にくい、高画質な画像の出力が可能である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の補間演算方法は、読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアイメージセンサから出力された各読取素子の画像信号を正方格子状の配列の画素位置に並べ替えるための補間演算方法であって、前記エリアイメージセンサの前記千鳥格子状に配列された互いに最も近接する複数の読取素子は、１色についての画像信号を生成するものであり、前記正方格子状の配列の画素位置に並べ替えられた画像信号が、近傍の２つ以上の前記読取素子の画像信号を補間して割り付けられた画像信号であり、前記正方格子状の配列の画素位置に並べ替えられた画像信号の前記正方格子状の配列上の各画素位置は、前記千鳥格子状に配列された各読取素子の画像信号の前記千鳥格子状の配列の、互いに最も近隣する２つの読取素子の画像信号の配列位置の間の位置であることを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記近傍の２つ以上の前記読取素子の画像信号は、互いに最も近隣する２つの前記読取素子の画像信号であるか、または近傍の４つの前記読取素子の画像信号であるか、あるいは近傍の１６個の前記読取素子の画像信号であるのかのいずれかであるのが好ましい。
この補間演算方法において、前記割り付けは、補間を行った読取素子の前記千鳥格子状の配列位置の間の位置で行われるのが好ましく、さらに、前記割り付けは、補間を行った読取素子の前記千鳥格子状の配列位置の中間の位置で行われるのが好ましい。
この補間演算方法において、前記千鳥格子状に配列された前記読取素子の画像信号の前記正方格子状の配列の画素位置への並べ替えは、前記千鳥格子状に配列された前記読取素子の配列に対応する前記正方格子状の配列に対して斜め方向に隣り合わせる前記読取素子間で補間を行うことにより行うのが好ましい。
また、前記補間は、線形補間、またはＣｕｂｉｃ補間であるのが好ましく、Ｃｕｂｉｃ補間であるのが好ましい。また、Ｃｕｂｉｃ補間は、Ｃｕｂｉｃ ｓｉｎｅ補間、Ｃｕｂｉｃ ｓｐｌｉｎｅ補間、またはＣｕｂｉｃ Ｂｓｐｌｉｎｅ補間であるのが好ましい。また、前記補間は、１次元補間、または２次元補間であるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の画像読取装置は、所定の読取位置に保持されるフィルムに入射するための読取光を射出する光源部と、読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアイメージセンサと、前記読取光を前記フィルムに入射させることによって得られた、前記フィルムに撮影された画像を担持する投影光を、前記エリアイメージセンサに結像する結像光学系と、前記エリアイメージセンサの各読取素子から出力された画像信号を補間演算して画素の並び替えする補間演算部とを有し、前記補間演算部が、前記本発明の補間演算方法を用いる
ことを特徴とする。
【００１４】
この画像読取装置においては、さらに、前記エリアイメージセンサの画素ズラシ手段を有し、前記画素ズラシのみを行う読取モード、前記画素の並び替えのみを行う読取モード、および前記画素ズラシならびに画素の並び替えの両者を行う読取モードを有し、指定された画像読取の解像度および出力の拡大率に応じて、前記読取モードおよび前記画素ズラシ手段による画素ズラシ回数を選択するのが好ましく、さらに、前記補間演算部が、前記本発明の補間演算方法を用いるのが好ましい。
また、本発明の画像読取装置は、所定の読取位置に保持されるフィルムに入射するための読取光を射出する光源部と、読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアイメージセンサと、前記読取光を前記フィルムに入射させることによって得られた、前記フィルムに撮影された画像を担持する投影光を、前記エリアイメージセンサに結像する結像光学系と、前記エリアイメージセンサの画素ズラシ手段とを有し、指定された画像読取の解像度および出力の拡大率に応じて、前記画素ズラシ手段による画素ズラシ回数を選択することを特徴とする。
この画像読取装置においては、さらに、前記エリアイメージセンサの各読取素子から出力された画像信号を補間演算して画素の並び替えする補間演算部を有し、前記画素ズラシのみを行う読取モード、前記画素の並び替えのみを行う読取モード、および前記画素ズラシならびに前記画素の並び替えの両者を行う読取モードを有し、指定された画像読取の解像度および出力の拡大率に応じて、前記読取モードおよび前記画素ズラシ手段による画素ズラシ回数を選択するのが好ましい。さらに、前記補間演算部が、前記本発明の補間演算方法を用いるのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の補間演算方法および画像読取装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１６】
図１に、本発明を利用するデジタルフォトプリンタの一例のブロック図が示される。
図１に示されるデジタルフォトプリンタ（以下、フォトプリンタとする）１０は、基本的に、スキャナ（画像読取装置）１２と、画像処理装置１４と、プリンタ１６とを有する。
【００１７】
スキャナ１２は、フィルムＦに撮影された画像を１コマずつ光電的に読み取る装置であって、ＬＥＤ光源１８と、拡散ボックス２０と、（フィルム）キャリア２２と、結像レンズユニット２４と、エリアイメージセンサである千鳥格子ＣＣＤ２６と、千鳥格子ＣＣＤ２６の画素ズラシ手段２８と、アンプ（増幅器）３０と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器３１と、データ補正部３２と、補間演算部３４を有する。
このスキャナ１２は、本発明の画像読取装置で、また、本発明の補間演算方法を実施する。従って、千鳥格子ＣＣＤ２６は、図５（Ａ）に示されるように、読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアＣＣＤセンサである。
【００１８】
ＬＥＤ光源１８は、フィルムＦに撮影された画像を読み取るための読取光を射出するものである。このＬＥＤ光源１８は、図２に概念的に示されるように、Ｒ（赤）光を射出するＬＥＤアレイ１８ｒ、Ｇ（緑）光を射出するＬＥＤアレイ１８ｇ、Ｂ（青）光を射出するＬＥＤアレイ１８ｂ、およびＩＲ（赤外）光を射出するＬＥＤアレイ１８ｉｒが、各アレイの配列方向と直交する方向に配列された構成を有する。なお、ＩＲ光は、フィルムＦに付着した異物やフィルムＦの傷等を検出する際に用いられるものである。
ＬＥＤ光源１８には、光源ドライバ３６が接続されており、この光源ドライバ３６によって、各ＬＥＤアレイの点灯や光量（読取光の光量）が制御される。
【００１９】
拡散ボックス２０は、ＬＥＤ光源１８から射出された読取光を拡散して、フィルムＦに入射する読取光を、フィルムＦの面方向で均一にするものである。
読取光の拡散手段には特に限定はなく、公知の手段が各種利用可能である。図示例の拡散ボックス２０は、一例として、内面が反射面となっているミラーボックスの上下面（開放面）を光拡散板で閉塞してなるものである。
【００２０】
キャリア２２は、フィルムＦを長手方向に搬送して、フィルムＦに撮影された各画像（コマ）を、１つずつ、順次、所定の読取位置に搬送して、保持するものである。
このキャリア２２は、フィルムの搬送手段、読取領域を規制するマスク、フィルムＦに光学的に記録されるＤＸなどのバーコードの読取手段、磁気情報の記録／読取手段（新写真システム）等を有する、公知のフォトプリンタ（アナログおよびデジタル）に装着される、通常のフィルムキャリアである。
各種のフォトプリンタと同様、フォトプリンタ１０（スキャナ１２）には、新写真システム(Advanced Photo System）や１３５サイズのネガフィルムなどのフィルムサイズ等に応じて、スキャナ１２の本体に装着自在な専用のキャリア２２が用意されており、キャリアを交換することにより、各種のフィルムや処理に対応することができる。
【００２１】
ここで、ＬＥＤ光源１８から射出され、拡散ボックス２０によって拡散された読取光は、キャリア２２によって所定の読取位置に保持されるフィルムＦの１コマに入射して、透過する。これにより、このコマに撮影された画像を担持する投影光が得られる。
この投影光は、結像レンズユニット２４によって、千鳥格子ＣＣＤ２６の受光面に結像されて、光電変換して読み取られ、フィルムＦに撮影された画像が、スキャナ１２によって光電的に読み取られる。
【００２２】
図示例のスキャナ１２においては、前述のＬＥＤ光源１８から、Ｒ、ＧおよびＢ（あるいは、さらにＩＲ）の読取光を順次射出して、フィルムＦに入射し、その投影光を千鳥格子ＣＣＤ２６によって読み取ることにより、フィルムＦに撮影された画像をＲ、ＧおよびＢの３原色に分解して読み取る。
また、スキャナ１２（フォトプリンタ１０）においては、通常、１コマに対して、出力画像を得るための本スキャンと、本スキャンの読取条件や画像処理条件を決定するために、本スキャンに先立って行われるプレスキャンの、２種の画像読取が行われる。すなわち、１コマにつき、少なくとも６回（［Ｒ，Ｇ，Ｂ］×２、あるいは、ＩＲを含めた７回もしくは８回）の読み取りが行われる。この点に関しては、通常のフィルムスキャナと同様である。
【００２３】
前述のように、本発明のスキャナ１２においては、千鳥格子ＣＣＤ２６は、読取素子（１つのＣＣＤ素子の受光部）が千鳥格子状に配列されたエリアＣＣＤセンサである。
すなわち、このような千鳥格子ＣＣＤ２６においては、図５（Ａ）に示されるように、矢印ｘで示されるフィルムＦの幅方向（あるいは、矢印ｙで示されるフィルムＦの長手方向）に対して、読取素子（八角形で示す）がジグザグに配列されている。
【００２４】
前述のように、千鳥格子ＣＣＤ２６は、読取素子が正方格子状に配列（正方配列）されている通常のエリアＣＣＤセンサに比べ、感度、Ｓ／Ｎ比、ダイナミックレンジ、および実効画素数の点で有利である。
しかも、後に詳述するが、このような千鳥格子ＣＣＤ２６を用いる、本発明の画像読取装置においては、正方格子状に読取素子が配列されたＣＣＤセンサ（以下、正方格子ＣＣＤとする）よりも少ない画素ズラシ回数で、画像読取の解像度を向上させることができる。従って、フォトプリンタ等において、高画質モードや大判のプリント出力のために、画素ズラシを行って読み取りを行う際にも、高い生産性を確保することができる。
【００２５】
図示例のスキャナ１２において、千鳥格子ＣＣＤ２６は、公知の手段でｘ方向およびｙ方向に移動可能な基盤４０に保持されており、この基盤４０には、画素ズラシ手段２８が係合している。
画素ズラシ手段２８は、画像読取の画素密度を向上するために、千鳥格子ＣＣＤ２６をｘ方向およびｙ方向の少なくとも一方に移動することによって、画像読取の解像度を向上する、いわゆる画素ズラシを行うものである。
【００２６】
本発明において、画素ズラシ手段２８すなわち千鳥格子ＣＣＤ２６の移動手段には特に限定はなく、エリアＣＣＤセンサを用いる画像読取で行われている、公知のものが各種利用可能である。
図示例においては、画素ズラシ手段２８は、図３に示されるように、基盤４０（千鳥格子ＣＣＤ２６）をｘ方向に動かすピエゾ素子４２ａおよび同ｙ方向に動かすピエゾ素子４２ｂの、２つのピエゾ素子４２と、ピエゾ素子４２を駆動するピエゾドライバ４４と、サイズ設定部４６とを有する。
【００２７】
なお、図示例のスキャナ１２は、一例として、３つの読取モードを有し、読取モードと画素ズラシの回数との組み合わせによって、４つの読取サイズ（一回（１色）の画像読取における画素数＝解像度）が設定されている。
サイズ設定部４６は、設定された読取サイズに応じて、ピエゾドライバ４４を制御してピエゾ素子４２の駆動すなわち画素ズラシを行い、また、補間演算部３４等に読取サイズの情報を送る。この点については、後に詳述する。
【００２８】
千鳥格子ＣＣＤ２６の出力信号（画像信号）は、アンプ３０によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器３１で変換されてデジタル画像信号とされ、このデジタル画像信号には、ＣＣＤ補正部３２によって、ＤＣオフセット補正、暗時補正、シェーディング補正等の所定のデータ補正が施される。
ＣＣＤ補正部３２で処理された画像信号は、読取サイズに応じて、セレクタ４８の作用の下、画素の並べ替えを行う場合には補間演算部３４で処理された後に画像処理装置１４に送られ、他方、画素の並び替えを行わない場合には、画像処理装置１４に直接送られる。
【００２９】
前述のように、本発明のスキャナ１２は、千鳥格子ＣＣＤ２６を用いてフィルムＦに撮影された画像を読み取る。しかしながら、画像を出力するためには、画素は、正方格子状に配列されている必要がある。
補間演算部３４は、本発明の補間演算方法を実施するもので、必要に応じて、ＣＣＤ補正部３２で処理された画像信号を補間演算して画素の並び換えを行い、画像処理装置１４に出力する画像（画像信号）の画素（出力画素）の配列を、正方格子状にするものである。補間演算部３４については、後に詳述する。
【００３０】
なお、図示例のスキャナ１２においては、補間演算部３４は、ｌｏｇ変換されていない（真数）画像信号を用いて、補間演算による画素の並び換えを行っている。しかしながら、本発明はこれに限定はされず、ＣＣＤ補正部３２の後にｌｏｇ変換器を配置し、ｌｏｇ変換した画像信号（すなわち濃度データ）を用いて、補間演算による画素の並び換えを行ってもよい。
ｌｏｇ変換は、例えば、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）等を用いるｌｏｇ変換器によって行えばよい。
【００３１】
前述のように、スキャナ１２は、３つの読取モード（モード１〜モード３）を有し、スキャナ１２には、読取モードと画素ズラシ回数とを組み合わせて、４つの読取サイズ（サイズ１〜サイズ４）が設定されている。
【００３２】
モード１は、画素ズラシを行わずに、補間演算部３４による画素の並び換えのみを行うモードである。また、モード２は、画素の並び換えを行わず、画素ズラシ手段２８を用いた画素ズラシのみを行うモードである。さらに、モード３は、画素ズラシおよび画素の並び換えの両者を行うモードである。
従って、前記サイズ設定部４６からの情報に応じて、モード１およびモード３では、セレクタ４８によってＣＣＤ補正部３２と補間演算部３４とが接続され、モード２では、セレクタ４８によってＣＣＤ補正部３２と画像処理装置１４とが接続される。
このような３つの読取モードを有する本発明のスキャナ１２によれば、各種の読取サイズ（解像度）に対応して、高生産性と高画質とをバランスさせた、最適な読取モードを選択できる。
【００３３】
一方、読取サイズは、フォトプリンタ１０が出力するプリントのサイズ、画像の拡大率等に応じて、適宜選択される。スキャナ１２では、この読取サイズに応じた読取モードおよび画素ズラシ回数で、１回、すなわち各色毎（Ｒ、ＧおよびＢ、あるいはさらにＩＲ）の画像読取が行われる。
例えば、オペレータによって入力されたプリントサイズや拡大率の情報がサイズ設定部４６に供給され、サイズ設定部４６が、これに応じて、読取サイズを選択して、行うべき画素ズラシに応じて画素ズラシ手段２８のピエゾドライバ４４を制御し、また、読取サイズ（読取モード）の情報を、セレクタ４８および補間演算部３４に供給する。
【００３４】
サイズ１は、モード１での画像読取を行うもので、最小サイズ（最小画素数）の画像読取である。例えば、１３５サイズのフィルムや新写真システムのフィルム（ＩＸ２４０）から、Ｌサイズ、Ｃタイプ、Ｈタイプ等の通常サイズのプリント作成する際に選択される。
前述のように、モード１による画像読取は、画素ズラシを行わずに、補間演算部３４における補間演算による画素の並べ替えのみを行うモードである。
【００３５】
前述のように、補間演算部３４は、千鳥格子ＣＣＤ２６を用いた画像読取における、本発明の補間演算方法を実施するものである。
すなわち、補間演算部３４は、サイズ設定部４６からの読取サイズの情報に応じて、互いに最も近隣する読取素子の画像信号を補間して、千鳥格子ＣＣＤ２６による画像信号（原信号）は出力せずに、補間による画像信号のみを出力することにより、画素の並び換えを行い、出力画素を正方格子状に配列する。言い換えれば、千鳥格子ＣＣＤ２６が対応する正方格子方向（ｘ方向およびｙ方向）の読取素子の配列に対して、斜め方向に隣り合わせる読取素子間で補間を行うことにより、画素の並び替えを行う。
なお、補間によって得られた画像信号の割り付け位置は、出力画素を正方格子状に配列できる位置であればよい。中でも、補間を行った素子の間に割り付けて画素を正方格子状に配列（正方配列）するのが好ましく、特に、両素子の中間位置に割り付て画素を正方格子状に配列（正方配列）するのが好ましい。
【００３６】
以下、千鳥格子ＣＣＤ２６の読取素子（以下、単に素子とする）の配列を模式的に示す図５（Ａ）を参照して、補間演算部３４が実施する本発明の補間演算方法について説明する。
例えば、素子ａに注目した際において、図中最も近隣する素子はｂおよびｄである。補間演算部３４は、素子ａおよびｂの画像信号の平均（［ａ＋ｂ／２］）を算出して出力画像信号とし、両素子の重心（図中×で示す）の中間位置ａ／ｂを出力画素位置（・で示す）として、算出した出力画像信号を割り付ける。さらに、同様にして素子ａおよびｄの画像信号の平均値を算出して、両素子の重心の中間位置ａ／ｄに出力画像信号として割り付ける。
【００３７】
以下、同様にして、素子ｂおよびｃの画像信号の平均値を算出して、両素子の中間位置ｂ／ｃに割り付け、素子ｃおよびｄの画像信号の平均値を算出して、両素子の中間位置ｃ／ｄに割り付け……と、互いに最も近隣する素子の画像信号の平均値を算出して出力画像信号とし、これを両素子の中間の出力画素位置に割り付け、原信号を出力せずに、この中間位置のみを出力画素位置とする。これにより、画素の並び換えを行い、出力画素の配列を正方格子状にして、画像処理装置１２に供給する。
すなわち、本発明の補間演算方法においては、素子の重心と、出力画素位置とが異なっている。
【００３８】
図４に示されるように、本発明の補間演算方法を行う補間演算部３４は、１ライン遅延メモリ５０、１画素遅延部５２、セレクタ５４、平均化処理部５６、および画素割付部５８を有する。
一例として、矢印ｘ方向（幅方向）の素子列を１ラインとして、図５（Ａ）の上方のラインから、順次、画像信号が補間演算部３４に供給される。また、１ライン中では、図５（Ａ）の左の素子から、順次、画像信号が転送される。
【００３９】
前述の素子ａ、ｂおよびｄを例に説明すれば、前のライン（素子ａのライン）の画像信号は、１ライン遅延メモリ５０によって１ライン分遅延して平均化処理部５６に転送される。
他方、転送されているライン（素子ｂおよびｄのライン）の各画像信号は、順次、１画素遅延部５２およびセレクタ５４の両方に転送され、セレクタ５４によって、素子ｂおよびｄの画像信号が選択されて、順番に、平均化処理部５６に転送される。すなわち、各素子の画像信号は、１画素遅延部５２の作用によって、次の素子の画像信号と同時にセレクタ５４に送られる。
平均化処理部５６では、前述のように、対応する素子ａとｂおよびａとｄの画像信号を平均化して、その中間位置ａ／ｂおよびａ／ｄの出力画像信号として、画素割付部５８に送る。画素割付部５８は、この出力画像信号を、中間位置ａ／ｂおよびａ／ｄに割り付けることにより、画素の並び替えが行われ、画素の配列が正方格子状にされた画像信号が、画像処理部１４に送られる。
【００４０】
通常、千鳥格子ＣＣＤ２６の画像信号を補間演算して、画素の並び替えを行う場合には、４つの素子の中心位置の画像信号を生成することにより、出力画素を正方格子状に配列する。
例えば、素子ａ〜ｄの４つの画像信号を平均化（［ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ］／４）して出力画像信号を算出し、各素子ａ〜ｄの中心位置（△で示す）を出力画素位置として、算出した出力画像信号を割り付ける。この△位置と各素子の重心位置を出力画素位置とすることにより、出力画素を正方格子状に配列する。
しかしながら、この方法では、再生された画像にアーチファクトが生じてしまう場合がある。
【００４１】
例えば、画像信号が８ビットのデジタル信号で、白の画像信号が２５５、黒の画像信号が０の場合において、図６（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、黒領域（図中左側）と白領域（同右側）とが直線的なエッジで隣り合わせている画像がある。
この際において、従来の補間演算方法では、図６（Ｂ）に示されるように、補間によって得られた出力画素位置（△で示す）の画像信号は、エッジを挟んだ黒領域側が６４（［０＋０＋０＋２５５］／４）、白領域側が１９１（［２５５＋２５５＋２５５＋０］／４）となる。
すなわち、従来の補間方法では、各領域の端部で、読み取りによって得られた画像信号（実線で示す）と補間によって得られた画像信号が交互に配列（０と６４、および２５５と１９１）されると共に、エッジを挟んで異なる画像信号（６４と１９１）が交互に配列される。そのため、画像のエッジ部にアーチファクトが生じてしまい、画質が劣化するという問題がある。
【００４２】
これに対し、前述の本発明の補間方法によれば、補間によって得られた画像信号のみが出力されると共に、図６（Ａ）に示されるように、白領域と黒領域のエッジ部には、同じ信号（１２８＝［０＋２５５］／２）が配列される。
そのため、アーチファクトが出にくく、高画質な画像を安定して再生することが可能である。
【００４３】
図示例のスキャナ１２において、サイズ２は、モード２による画像読取を行うもので、画素ズラシ手段２８による画素ズラシを１回行う。すなわち、サイズ２においては、１色の画像読取につき、２面の読み取りを行う（画素ズラシ１回の２面読取）。なお、モード２では、補間演算部３４による画素の並べ換えは行わず、画素ズラシのみを行うのは、前述の通りである。
この読取サイズ２は、読取サイズ１よりも若干大きなプリント（例えば、２Ｌサイズ等）や、若干拡大を伴うトリミングした画像を作成する際に選択されるものである。
【００４４】
図５（Ｂ）に、サイズ２における素子の配列を模式的に示す。サイズ２では、まず、サイズ１での読み取りと同様の、図中太線で示す画素ズラシを行わない位置（以下、この位置を基準位置とする）で１面目の読み取りを行う。
次いで、サイズ設定部４６による指示の下、ドライバ４４がピエゾ素子４２ｂを駆動して画素ズラシを行い、千鳥格子ＣＣＤ２６を図中下方に移動して、素子を図中細線で示す位置とした後、再度、画像読取を行う。すなわち、ｙ方向に隣合わせる素子との重心間の距離をｙ方向素子間、同ｘ方向の距離をｘ方向素子間とすると、千鳥格子ＣＣＤ２６を、１面目の読取位置から、図中下方（ｙ方向）にｙ方向素子間の１／２移動した位置で、２面目の読み取りを行う。
【００４５】
図５（Ｂ）に示されるように、サイズ２では、画素ズラシによって素子が正方格子状に配列されたのと同じ状態にできる。
従って、補間演算による画素の並び換えは不要で、各素子の重心位置を出力画素位置として、画像信号は、セレクタ４８によって、ＣＣＤ補正部３２から画像処理装置１４に送られる。
【００４６】
通常の正方格子状ＣＣＤでは、画素ズラシによって画像の読取解像度を上げ、かつ、正方格子状の出力画素を得るためには、２回以上の画素ズラシが必要であり、従って、ｘ方向およびｙ方向の２軸の画素ズラシ手段が必要になる。
これに対し、千鳥格子ＣＣＤ２６を用いる本発明においては、１方向に１回の画素ズラシで解像度を上げることができるので、読取効率すなわち生産性を低下させることなく解像度を上げることができる。また、これ以上の解像度を要求されないスキャナであれば、１軸の画素ズラシ手段のみでいいので、装置コストも低減できる。なお、本発明においても、後述する、より大サイズの画像の読み取りを行う場合には、図示例のような２軸の画素ズラシ手段が必要であるが、同じ解像度であれば、正方格子ＣＣＤに比して少ない画素ズラシ回数でよい。そのため、本発明によれば、各種のサイズにおいて、高い生産性を維持できる。
【００４７】
サイズ３は、モード３による画像読取を行うものであり、画素ズラシ手段２８による画素ズラシを３回行うと共に、補間演算部３４による画素の並び換えも行う。すなわち、サイズ３においては、１色の画像読取につき、４面の読み取りを行う（画素ズラシ３回の４面読取）。
サイズ３は、サイズ２よりもさらに大きなサイズのプリント（例えば、六切や四切等）の作成や、大きな拡大をする際に選択されるものである。
【００４８】
図７（Ａ）に、サイズ３における素子の配列を模式的に示す。サイズ３では、例えば、まず、図中太線で示される基準位置で、１面目の読み取りを行う。
次いで、ドライバ４４がピエゾ素子４２ａを駆動して１回目の画素ズラシを行い、千鳥格子ＣＣＤ２６を、１面目の読取位置から図中右方向（ｘ方向）にｘ方向素子間の１／２移動し、素子を図中に細線で示される位置にして、２面目の読み取りを行う。
次いで、ドライバ４４がピエゾ素子４２ａおよび４２ｂを駆動して２回目の画素ズラシを行い、千鳥格子ＣＣＤ２６を、２面目の読取位置から図中右方向にｘ方向素子間の１／４、同下方向にｙ方向素子間の１／４、それぞれ移動し、素子を、図中に一点鎖線で示される位置にして、３面目の読み取りを行う。
さらに、ドライバ４４がピエゾ素子４２ａを駆動して３回目の画素ズラシを行い、千鳥格子ＣＣＤ２６を、３面目の読取位置から図中左方向にｘ方向素子間の１／２移動し、素子を、図中に点線で示される位置にして、４面目の読み取りを行い、画素ズラシ３回での４面読み取りを終了する。
【００４９】
一方、補間演算部３４は、３回の画素ズラシによる４面の読み取りによって得られた画像信号を用いて、補間演算を行って、画素の並び替えを行い、画素の配列を正方格子状にする。
この補間演算による画素の並び換えは、前述のサイズ１で行った方法と同様に行われる。すなわち、互いに最も近隣する素子の画像信号を補間して出力画像信号とし、両素子の中間位置を出力画素位置（・で示す）として、前記出力画像信号を割り付け、この中間位置のみを出力画素位置とすることにより、正方格子状の画素配列とする。
【００５０】
ここで、本発明において、画素ズラシを行った際の補間演算における、互いに最も近隣する素子とは、千鳥格子ＣＣＤ２６自身において最も近隣する素子ではなく、素子を、全ての面の読み取りに対応する位置に配列した状態において、最も近隣する素子である。
例えば、１面目の読み取りにおける素子ｅの画像信号と、４面目の読み取りにおける素子ｆの画像信号とを補間して出力画像信号を得、両者の中間位置ｅ／ｆを出力画素位置として、出力信号を割り付ける。
【００５１】
サイズ４は、モード２による画像読取を行うものであり、画素ズラシを７回行って、１つの画像を読み取る。すなわち、サイズ４においては、１色の画像読取につき、８面の読み取りを行う（画素ズラシ７回の８面読取）。
サイズ４は、フォトプリンタ１０において、最大サイズのプリント（例えば、半切等）の作成や、拡大率が大きい場合に選択される。
【００５２】
図７（Ｂ）に、サイズ４における素子の配列を模式的に示す。サイズ４でも、例えば、まず、図中太線で示す基準位置で１面目の読み取りを行う。
次いで、ドライバ４４がピエゾ素子４２ａを駆動して、１回目の画素ズラシを行い、千鳥格子ＣＣＤ２６を、１面目の読取位置から図中右方向にｘ方向素子間の１／４移動し、素子を、太い破線で示される位置として、２面目の読み取りを行う。以下、同様に、ピエゾ素子４２ａを駆動して、千鳥格子ＣＣＤ２６を、図中右方向にｘ方向素子間の１／４移動して、読み取りを行うことを繰り返し、２回目の画素ズラシ後に太い一点鎖線で示される位置で３面目の読み取りを、３回目の画素ズラシ後に太い点線で示される位置で４面目の読み取りを、それぞれ行う。
【００５３】
次いで、ドライバ４４がピエゾ素子４２ｂを駆動して、４回目の画素ズラシを行い、千鳥格子ＣＣＤ２６を、４面目の読取位置から図中下方向にｙ方向素子間の１／４移動し、素子を、細い点線で示される位置として、５面目の読み取りを行う。
さらに、ドライバ４４がピエゾ素子４２ａを駆動して、５回目の画素ズラシを行い、千鳥格子ＣＣＤ２６を、５面目の読取位置から図中左方向にｘ方向素子間の１／４移動させ、素子を、細い一点鎖線で示される位置として、６面目の読み取りを行う。以下、同様に、ピエゾ素子４２ａを駆動して、千鳥格子ＣＣＤ２６を、図５（Ａ）中左方向にｘ方向素子間の１／４移動して、読み取りを行うことを繰り返し、６回目の画素ズラシ後に細い破線で示される位置で７面目の読み取りを、７回目の画素ズラシ後に細線で示される位置で８面目の読み取りを、それぞれ行い、７回画素ズラシの８面読み取りを終了する。
【００５４】
図７（Ｂ）に示されるように、サイズ４でも、画素ズラシによって素子が正方格子状に配列されたのと同じ状態にできるので、補間演算による画素の並び換えは不要で、各面における各素子の重心位置を出力画素位置として、画像信号は、セレクタ４８によって、ＣＣＤ補正部３２から画像処理装置１４に送られる。
【００５５】
なお、本発明において、設定される読取サイズは、上記サイズ１〜４に限定はされず、例えば、画素ズラシを７回以上行うサイズ等、各種のものが設定可能である。
【００５６】
上述した例では、互いに最も近隣する読取素子の画像信号、すなわち、２点の画像デ−タからの線形補間である。このような線形補間は、演算がシンプルであるため実装は容易であるが、高域の周波数特性が落ちるため、シャ−プ感が低下してしまうという問題がある。すなわち、この場合には、実装の容易さとシャ−プ感とは、トレ−ドオフの関係にある。
このようなシャ−プ感の低下の問題を解決するには、演算は複雑になるが、線形補間に比べて広域の周波数特性が劣化しないＣｕｂｉｃ補間を用れば良い。Ｃｕｂｉｃ補間は、重み係数によって、Ｃｕｂｉｃ ｓｉｎｅ、Ｃｕｂｉｃ ｓｐｌｉｎｅ、Ｃｕｂｉｃ Ｂｓｐｌｉｎｅなどの特性の異なる補間アルゴリズムになる。
【００５７】
ここでは、一例として、１次元処理でのＣｕｂｉｃ ｓｐｌｉｎｅ補間式および用いられる重み係数の関数を以下に示す。

ここで、ｆ_OUT は、補間する点の値、ｆ_k-1 、ｆ_k 、ｆ_k+1 およびｆ_k+2 は、補間に用いる４点の値であり、ｗ₀ （ｔ）、ｗ₁ （ｔ）、ｗ₂ （ｔ）およびｗ₃ （ｔ）は、重み係数の関数であり、下記式で表される。
ｗ₀ （ｔ）＝（ｔ³ ＋２ｔ² −ｔ）／２
ｗ₁ （ｔ）＝（３ｔ³ −５ｔ² ＋２）／２
ｗ₂ （ｔ）＝（−３ｔ³ ＋４ｔ² ＋ｔ）／２
ｗ₃ （ｔ）＝１−ｗ₀ （ｔ）−ｗ₁ （ｔ）−ｗ₂ （ｔ）
ここで、ｔは、ｆ_k から補間する点までの距離である。
【００５８】
このように、１次元Ｃｕｂｉｃ補間を用いることにより４点からの補間を行うことができ、２次元Ｃｕｂｉｃ補間を用いることにより１６点からの補間を行うことができる。
なお、図８（Ａ）は、図５（Ａ）に示す千鳥格子ＣＣＤ２６の読取素子の配列において、近傍の４点の読取素子の画像信号から補間する例であり、１次元Ｃｕｂｉｃ補間を適用した例を示す。
この場合には、斜め４５度の方向に１次元Ｃｕｂｉｃ補間を行えばよい。
例えば、右下がり斜め４５度に配列されるａ，ｂ，ｃ，ｄの４点から補間して２点ｂとｃとの中点ｐを求める場合や、右上がり斜め４５度に配列されるｅ，ｆ，ｇ，ｈの４点から補間して２点ｆとｇとの中点ｑを求める場合は、下記式で表される。

【００５９】
ところで、近傍の１６点の読取素子の画像信号から補間する場合には、図８（Ｂ）に示すように、斜め４５度に回転した座標系において、図中実線枠内の近傍の１６個の読取素子の画像信号から２次元Ｃｕｂｉｃ補間を行って、図中ｒ点の補間値を求めれば良い。なお、演算式は省略するが、公知の２次元Ｃｕｂｉｃ補間の演算式を用いればよい。
ここでは、出力画像信号を近傍の２つ以上の読取素子の画像信号から補間する例として、互いに最も近隣する読取素子２点の画像信号、近傍の４点の読取素子の画像信号および近傍の４点の読取素子の画像信号から補間する場合について説明したが、本発明はこれらに限定されるわけではなく、さらに多くの点の読取素子の画像信号や、その間の様々な複数の点の読取素子の画像信号を用いて補間してもよい。
【００６０】
前述のように、ＣＣＤ補正部３２で処理された画像信号は、必要に応じて、補間演算部３４で画素の並び換えが行われて、画像処理装置１４に送られる。
画像処理装置１４は、スキャナ１２から出力された画像信号を、Ｌｏｇ変換器によって変換してデジタルの画像データ（濃度データ）とし、さらに、この画像データに、色／濃度補正、階調補正、グレイバランス補正等の所定の画像処理を施して、さらに３Ｄ−ＬＵＴ等を用いて処理済の画像データを変換して、プリンタ１６による記録用の画像データや、ＣＲＴやＬＣＤ等のディスプレイによる表示用の画像データとして出力するものである。
なお、Ｌｏｇ変換は、スキャナ１２において、ＣＣＤ補正部３２の後に行ってもよいのは、前述の通りである。
【００６１】
プリンタ１６は、画像処理装置１４から出力された画像データに応じて感光材料（印画紙）を露光して潜像を記録し、感光材料に応じた現像処理を施して（仕上り）プリントとして出力する。
例えば、感光材料をプリントに応じた所定長に切断した後に、バックプリントの記録、感光材料（印画紙）の分光感度特性に応じた、Ｒ露光、Ｇ露光およびＢ露光の３種の光ビームを画像データ（記録画像）に応じて変調すると共に、主走査方向に偏向し、主走査方向と直交する副走査方向に感光材料を搬送することによる潜像の記録等を行い、潜像を記録した感光材料に、発色現像、漂白定着、水洗等の所定の湿式現像処理を行い、乾燥してプリントとした後に、仕分けして集積する。
【００６２】
以上、本発明の補間演算方法および画像読取装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
例えば、前述のスキャナは、３原色およびＩＲの読取光を射出するＬＥＤ光源を用いているが、本発明はこれに限定されず、例えば、白色光源と３原色の色フィルタ（あるいはさらに、ＩＲフィルタ）を有するフィルタターレットを用い、各色フィルタを順次行路に挿入して、フィルムに撮影された画像を３原色に分解して読み取るスキャナ等、千鳥格子ＣＣＤを用いるフィルムスキャナであれば、各種のフィルムスキャナに利用可能である。
また、本発明の画像読取装置においては、例えばモード２やモード３を行う読取サイズが選択された場合であっても、プレスキャンでは、画素ズラシは、必ずしも行う必要はない。
【００６３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の補間演算方法および画像読取装置によれば、千鳥格子状に読取素子が配列されたエリアＣＣＤセンサを用いたフィルム画像の読み取りにおいて、このエリアＣＣＤセンサの優れた特性を十分に生かして、高精度な画像読取を行うことができ、高い生産性で、アーチファクトが出にくい、高画質な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を利用するデジタルフォトプリンタの一例のブロック図である。
【図２】 図１に示されるデジタルフォトプリンタのスキャナのＬＥＤ光源の模式図である。
【図３】 図１に示されるデジタルフォトプリンタのスキャナの画素ズラシ部の模式図である。
【図４】 図１に示されるデジタルフォトプリンタのスキャナの補間演算部の模式図である。
【図５】 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の画像読取装置における画像読取を説明するためのＣＣＤ素子配列の模式図である。
【図６】 （Ａ）は、本発明の補間演算方法による画素の並び換えを説明するための模式図で、（Ｂ）は、従来の補間演算方法による画素の並び換えを説明するための模式図である。
【図７】 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の画像読取装置における画像読取を説明するためのＣＣＤ素子配列の模式図である。
【図８】 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の画像読取装置のＣＣＤ素子配列における本発明の補間演算方法による画像読取を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０ （デジタル）フォトプリンタ
１２ スキャナ
１４ （画像）処理装置
１６ プリンタ
１８ ＬＥＤ光源
２０ ディスプレイ
２２ キャリア
２４ 結像レンズユニット
２６ 千鳥格子ＣＣＤ
２８ 画素ズラシ手段
３０ アンプ
３１ Ａ／Ｄ変換器
３２ ＣＣＤ補正部
３４ 補間演算部
３６ 光源ドライバ
４０ 基盤
４２（４２ａ，４２ｂ） ピエゾ素子
４４ ピエゾドライバ
４６ サイズ設定部
４８，５４ セレクタ
５０ １ライン遅延メモリ
５２ １画素遅延部
５６ 平均化処理部
５８ 画素割付部

Claims (17)

1. 読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアイメージセンサから出力された各読取素子の画像信号を正方格子状の配列の画素位置に並べ替えるための補間演算方法であって、
   前記エリアイメージセンサの前記千鳥格子状に配列された互いに最も近接する複数の読取素子は、１色についての画像信号を生成するものであり、
   前記正方格子状の配列の画素位置に並べ替えられた画像信号が、近傍の２つ以上の前記読取素子の画像信号を補間して割り付けられた画像信号であり、
   前記正方格子状の配列の画素位置に並べ替えられた画像信号の前記正方格子状の配列上の各画素位置は、前記千鳥格子状に配列された各読取素子の画像信号の前記千鳥格子状の配列の、互いに最も近隣する２つの読取素子の画像信号の配列位置の間の位置であることを特徴とする補間演算方法。
2. 前記近傍の２つ以上の前記読取素子の画像信号は、互いに最も近隣する２つの前記読取素子の画像信号である請求項１に記載の補間演算方法。
3. 前記近傍の２つ以上の前記読取素子の画像信号は、近傍の４つの前記読取素子の画像信号である請求項１に記載の補間演算方法。
4. 前記近傍の２つ以上の前記読取素子の画像信号は、近傍の１６個の前記読取素子の画像信号である請求項１に記載の補間演算方法。
5. 前記割り付けは、補間を行った読取素子の前記千鳥格子状の配列位置の間の位置で行われる請求項１〜４のいずれかに記載の補間演算方法。
6. 前記割り付けは、補間を行った読取素子の前記千鳥格子状の配列位置の中間の位置で行われる請求項５に記載の補間演算方法。
7. 前記千鳥格子状に配列された前記読取素子の画像信号の前記正方格子状の配列の画素位置への並べ替えは、前記千鳥格子状に配列された前記読取素子の配列に対応する前記正方格子状の配列に対して斜め方向に隣り合わせる前記読取素子間で補間を行うことにより行う請求項１〜６のいずれかに記載の補間演算方法。
8. 前記補間は、線形補間、またはＣｕｂｉｃ補間である請求項１〜７のいずれかに記載の補間演算方法。
9. 前記補間は、Ｃｕｂｉｃ補間である請求項１〜８のいずれかに記載の補間演算方法。
10. 前記Ｃｕｂｉｃ補間は、Ｃｕｂｉｃ ｓｉｎｅ補間、Ｃｕｂｉｃ ｓｐｌｉｎｅ補間、またはＣｕｂｉｃ Ｂｓｐｌｉｎｅ補間である請求項１〜９のいずれかに記載の補間演算方法。
11. 前記補間は、１次元補間、または２次元補間である請求項１〜１０のいずれかに記載の補間演算方法。
12. 所定の読取位置に保持されるフィルムに入射するための読取光を射出する光源部と、
    読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアイメージセンサと、
    前記読取光を前記フィルムに入射させることによって得られた、前記フィルムに撮影された画像を担持する投影光を、前記エリアイメージセンサに結像する結像光学系と、
    前記エリアイメージセンサの各読取素子から出力された画像信号を補間演算して画素の並び替えする補間演算部とを有し、
    前記補間演算部が、請求項１に記載の補間演算方法を用いることを特徴とする画像読取装置。
13. さらに、前記エリアイメージセンサの画素ズラシ手段を有し、
    前記画素ズラシのみを行う読取モード、前記画素の並び替えのみを行う読取モード、および前記画素ズラシならびに前記画素の並び替えの両者を行う読取モードを有し、
    指定された画像読取の解像度および出力の拡大率に応じて、前記読取モードおよび前記画素ズラシ手段による画素ズラシ回数を選択する請求項１２に記載の画像読取装置。
14. 前記補間演算部が、請求項２〜１１のいずれかに記載の補間演算方法を用いる請求項１２または１３に記載の画像読取装置。
15. 所定の読取位置に保持されるフィルムに入射するための読取光を射出する光源部と、
    読取素子が千鳥格子状に配列されたエリアイメージセンサと、
    前記読取光を前記フィルムに入射させることによって得られた、前記フィルムに撮影された画像を担持する投影光を、前記エリアイメージセンサに結像する結像光学系と、
    前記エリアイメージセンサの画素ズラシ手段とを有し、
    指定された画像読取の解像度および出力の拡大率に応じて、前記画素ズラシ手段による画素ズラシ回数を選択することを特徴とする画像読取装置。
16. さらに、前記エリアイメージセンサの各読取素子から出力された画像信号を補間演算して画素の並び替えする補間演算部を有し、
    前記画素ズラシのみを行う読取モード、前記画素の並び替えのみを行う読取モード、および前記画素ズラシならびに前記画素の並び替えの両者を行う読取モードを有し、
    指定された画像読取の解像度および出力の拡大率に応じて、前記読取モードおよび前記画素ズラシ手段による画素ズラシ回数を選択する請求項１５に記載の画像読取装置。
17. 前記補間演算部が、請求項１〜１１のいずれかに記載の補間演算方法を用いる請求項１５または１６に記載の画像読取装置。

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