JP4970830B2 - フィルムスキャナの焦点を合わせる方法及び該方法を実行するためのフィルムスキャナ - Google Patents

Description

本発明はフィルムスキャナの走査ユニットの焦点を合わせる方法に関する。

テレシネとも呼ばれるフィルムスキャナは、映画フィルムを走査し、フィルムをアナログ又はディジタルの電気画像信号に変換するために使用される。電気画像信号を記憶し、異なるフォーマットで適切なメディアに複製することもできる。

映画フィルムを走査する際、できるだけ原画像の情報が失われないようにフィルム素材が走査される。そのためには、走査装置の焦点をフィルム素材へ最適に合わせる必要がある。

フィルムはフィルムスキャナのガイドにおいて画像ごとに又は連続的に案内される。ガイドはフィルムゲートとも呼ばれる窓を有している。走査すべきフィルムはフィルムゲートを通して一方の側から透過照明される。フィルムスキャナの走査ユニットはフィルムゲートの他方の側に配置されている。走査ユニットには、焦点合わせを調整することのできる光学素子が割り当てられている。

映画フィルムの走査のためにフィルムスキャナの正しい焦点位置を設定するためには、一般に、フィルム画像の中央部からの画像詳細が拡大されて表示される。映画フィルムのすべてのフィルム画像が画像内のどの位置における焦点合わせにとっても十分な程の鮮明な輪郭をもっている訳ではないので、フィルムスキャナの焦点はフィルム素材のフィルム粒子の構造に基づいて設定される。これを容易にするため、アパーチャ利得を付加的に増大させてもよい。アパーチャ利得は周波数に依存した信号利得である。このケースでは、アパーチャ行列とこの行列内での相対位置に相当する相応のピクセル値との間での行列乗算の個々の係数の総和が計算される。走査された画像の電気信号は、画像内容に依存した異なる周波数成分を有する。この場合、微細な構造は高周波信号成分を生じさせ、粗い構造は低周波信号成分を生じさせる。画像全体での信号の周波数分布は波形グラフによって表すことができる。波形グラフはＸ軸上に画像の種々の周波数を示し、Ｙ軸上に種々の信号周波数に対する振幅を示す。この場合、振幅の大きさは画像内で得られる解像度の尺度であり、したがって焦点設定に直接関係している。最適な焦点合わせでは、高周波信号成分の割合が最大となる。

走査すべきフィルムのキャリア物質が異なれば、フィルムゲートを通過する際に、屈曲の程度が異なる又は曲がり方が異なる。曲がりは、例えば、フィルム素材の熱膨張による機械的応力をもたらす光源の熱によって生じる。走査ユニットの焦点深度、すなわち、光学素子の結像が鮮明である領域が十分に大きくない場合には、走査すべきフィルム画像の領域は走査ユニットの画像センサにすでに鮮明に結像されているが、他の領域はまだ鮮明に結像されていないということが起こり得る。例えば、フィルム画像の縁部のみが鮮明に結像されており、中央部はそうではない、又はその逆であることがあり得る。正しく焦点を設定するには、ユーザは最適な設定を得るためにフィルム画像の異なる領域の中の位置を行ったり来たりしなければならない。

フィルムスキャナの焦点を設定する従来の方法では、正しい設定のために、例えば、フィルム画像の水平及び垂直縁部の画像領域しか考慮されない。設定を単純化するためには、走査すべきフィルム画像の部分領域又は詳細は拡大して走査装置のスクリーンに表示される。付加的に全体像が表示されることもある。

中央部と縁部の両方において焦点位置を確かめるためには、画像の右側縁部、画像の中央部、画像の左側縁部における鮮明さを順次確かめ、必要ならば、焦点位置を再調整することができるように、拡大された部分領域をシフトしなければならない。波形グラフにおける高周波成分を援用して焦点を設定する場合には、画像領域内の高周波成分の振幅がフィルム画像の中央部と縁部の両方において最大となるように焦点を設定することが試みられる。

焦点合わせの際の逐次的なシーケンスは比較的時間がかかる。さらに、それぞれの場合において、ユーザには現在設定されるべき領域しか見えていない。

本発明の課題は、走査ユニットと可変焦点の光学ユニットとを有するフィルムスキャナの焦点を合わせる方法において、操作性を改善し、焦点合わせのための時間的コストを低減することである。

上記課題は、走査すべき画像の画像情報を走査ユニットにおいて電気信号に変換するステップと、ただし、前記電気信号は走査画像を表しており、前記走査ユニットには可変焦点の光学ユニットが割当てられており、前記電気信号をモニタスクリーンに表示するステップと、焦点制御の目的で、走査すべき画像のサブエリアを選択するステップとを有するフィルムスキャナの走査ユニットの焦点を合わせる方法において、さらに、前記モニタスクリーンを表示エリアに分割するステップと、選択されたサブエリアの画像情報を前記表示エリアに拡大スケールで表示するステップと、前記光学ユニットの焦点を変化させることにより、選択されたサブエリアのうちの第１のサブエリアに焦点を合わせ、それと同時に、他の選択されたサブエリアの焦点合わせを監視し、すべてのサブエリアに対して焦点が最適化されたときに、焦点合わせを終了するステップとを有するようにすることにより解決される。

本発明による方法は、焦点合わせのために画像の部分領域を選択し、選択された部分領域において焦点合わせを行う構成を採っている。この場合、全体画像の選択された部分領域のうちの１つに焦点を合わせる際に、選択されたすべての部分領域が画像の鮮明度に関して同時に監視される。焦点合わせは、走査ユニットに割り当てられた可変焦点をもつ光学ユニットにより行われる。走査ユニットはフィルムの画像情報を画像内容を表す電気信号に変換する。１つの部分領域に関する焦点が変化させられると、他の部分領域に関する焦点も当然変化する。

本発明の１つの実施形態では、選択されたすべての部分領域に関する焦点合わせの同時監視は、選択されたすべての部分領域をモニタスクリーン上の相応する表示領域に同時に表示することによって行われる。前記表示領域の各々には、表示すべき画像の選択された部分領域が割り当てられる。選択された各部分領域は事前設定に従って表示される。したがって、焦点合わせが変更されたとき、ユーザはすべての部分領域における画像鮮明度の変化、例えば、画像の右側及び左側縁部ならびに画像の中央部における鮮明度プロファイルを同時に監視することができる。走査すべき画像の１つより多くの詳細を同時に表示することで、ユーザは画像全体の画像特性のより良い概観、例えば、画像内の鮮明度プロファイルを得ることができる。

１つの有利な変更形態では、焦点合わせのために選択された部分領域又は画像詳細がモニタスクリーン上に拡大して再現される。この場合、部分領域の拡大及び／又は解像度は好ましくはユーザによって設定されるようにしてよい。

さらに別の発展形態では、全体画像は選択された部分領域の背後の背景としてモニタスクリーンに表示される。この場合、選択された部分領域は全体領域にスーパーインポーズされる。したがって、ユーザは有利には画像全体の概観を保持することができ、それゆえ、画像内容が故意に鮮明度を欠いているのか否かを確認することができる。この場合、ユーザは他の適切な部分領域を選択することもできる。さらに、ユーザは画像詳細の位置に関する情報を得る。

さらに別の発展形態では、焦点合わせのために電気信号の周波数分布が用いられる。この場合、画像内容の周波数-振幅プロファイルの−それ自体は周知の−表象が形成され、選択された部分領域の各々について並列に表示される。この場合、焦点は選択されたすべての領域の周波数-振幅プロファイルを監視している最中に設定される。周波数-振幅プロファイルの高周波成分がすべての部分領域に関して同時に最大値を有していれば、焦点は最適に設定されている。本方法のさらに別の発展形態では、周波数-振幅プロファイルを拡大された複数の部分領域に又は１つの領域に付加的に挿入してもよい。

本発明による自動的な方法は、走査装置の光学ユニットの焦点レンジを通過する際に、選択されたすべての領域に関する電気画像信号の周波数-振幅情報を比較する。この場合、すべての領域に対して統計的最適化が行われる。この統計的最適化により、例えば、すべての部分領域の周波数-振幅プロファイルが、同時に得ることのできる最大の割合の高周波数を有している場合には、平均してすべての部分領域が最適に焦点合わせされる。焦点合わせは、選択されたすべての部分領域の高周波信号成分の総和が最大になると終了する。考慮される高周波信号成分の下限となる周波数をユーザが設定できるようにしてもよい。この周波数は、走査すべきフィルム素材と走査ユニットの特性、ならびに光学ユニットにも依存する。

走査ユニットとしてラインスキャナを有するフィルムスキャナの場合、鮮明度プロファイルを走査線方向に確認するだけでよいが、例えば画像の四隅などのような別の詳細を選択することは、走査中に完全画像を走査するフレームスキャナの場合の焦点合わせにとっては有利でありうる。画像の種々の詳細をそれらの高周波信号成分に基づいて分析し、相応するセクションに細分された波形グラフ又は周波数-振幅プロファイルに表示してもよい。これは異なる画像領域における鮮明度プロファイルの明瞭な表示を可能にする。

相応する詳細のサイズ及び位置は標準デフォルトの形で選択することもできるが、ユーザ自身が選択を行い、さらなるテンプレートとして格納するようにしてもよい。

同時表示は、局所的に分離された特性領域に基づいて、走査画像の画質をユーザに対して明瞭に提示することができるようにする。それゆえ、ユーザは、例えば焦点位置あるいは画像詳細の正確な位置などのような走査パラメータを、より簡単に設定することができる。

図１は、先行技術から公知の焦点合わせ方法を示したものである。図には、モニタスクリーン１に再現された走査画像が示されている。図では、焦点合わせが行われる３つの領域３，４，５に印が付けられている。焦点合わせはフィルム粒子の構造に対して行われる。フィルム粒子の構造は、図中では、小さなドットをもったドットラスタ２によって表されている。焦点合わせすべき第１の詳細４は実線フレームによって表されている。破線フレーム３及び５は、焦点合わせが順次行われることを表している。

図２では、焦点合わせすべき詳細４が拡大されてモニタスクリーン１に表示されている。拡大表示は、領域４の周りに残った縁部によって、また図１の領域４から図２の領域４まで延びた破線によっても表されている。拡大表示はさらにフィルム粒子の構造を表すより粗いドットラスタ２’によって明瞭にされている。だいぶ上で説明したように、ユーザは領域３，４及び５を順次選択し、拡大表示の焦点合わせをしなければならない。同じくだいぶ上で説明したように、この場合、ある領域にとっての焦点設定が他の領域にとっては最適でないということが起こり得る。

図３は、図１のものと同様にモニタスクリーン１に再現された走査画像を示したものである。図では、焦点合わせが行われる選択された３つの部分領域３，４，５に印が付けられている。焦点合わせはフィルム粒子の構造に対して行われる。フィルム粒子の構造は、図中では、小さなドットをもったドットラスタ２によって表されている。同時に焦点合わせされる部分領域３，４，５がそれぞれ実線フレームで表されている。

図４では、焦点合わせすべき部分領域３，４，５が拡大されてモニタスクリーン１上の表示領域３’，４’，５’に表示されている。拡大表示は一方では領域３’，４’，５’の周りに残った縁部によって、他方ではより粗いドットラスタ２’によって表されている。焦点合わせに変化があった場合に、ユーザは選択されたすべての部分領域における画像鮮明度の変化を同時に監視することができる。

図５は、各表示領域内の選択された部分領域の各々に周波数-振幅プロファイルが波形グラフ３”，４”，５”の形で付加的に挿入された図４の表示を示したものである。選択された部分領域の焦点合わせ又は画像鮮明度の監視はこれによりさらに簡素化される。波形グラフ３”，４”，５”は異なる振幅を有するスペクトル線によって表される。

スクリーンで順次焦点合わせされる領域を示す。 拡大して表示された図１の焦点合わせされる領域を示す。 本発明にしたがってスクリーン上で同時に焦点合わせされる領域を示す。 本発明にしたがって同時に焦点あわせされる領域の拡大表示を示す。 波形グラフが付加的に挿入された図４の領域を示す。

符号の説明

１ モニタスクリーン
２ ドットラスタ
１’ 粗いドットラスタ
２’ 粗いドットラスタ
３ サブエリア
４ サブエリア
５ サブエリア
３’ 表示エリア
４’ 表示エリア
５’ 表示エリア
３” 波形グラフ
４” 波形グラフ
５” 波形グラフ

Claims (8)

1. フィルムスキャナの可変焦点の光学ユニットが割り当てられた走査ユニットの焦点を合わせる方法であって、
   − 前記走査ユニットにおいて走査されるフィルム画像の画像情報を、走査されたフィルム画像を表す電気信号に変換するステップと、
   − 前記電気信号をモニタスクリーン（１）に表示するステップと、
   − 焦点制御の目的で、前記走査された前記フィルム画像の少なくとも３つのサブエリア（３，４，５）を選択するステップと、
   − 前記モニタスクリーン（１）を少なくとも３つの表示エリア（３’，４’，５’）に分割するステップと、
   − 選択された前記少なくとも３つのサブエリア（３，４，５）の画像情報を前記少なくとも３つの表示エリア（３’，４’，５’）に拡大スケールで表示するステップと、
   − 前記光学ユニットの焦点合わせを変化させることにより、選択された前記少なくとも３つのサブエリアのうちの第１のサブエリアに焦点を合わせ、それと同時に、他の選択されたサブエリアの焦点合わせの変化を監視するステップと、を含み、
   選択された前記少なくとも３つのサブエリアの各々に対して焦点が最適化されたときに、焦点合わせを終了する、ことを特徴とする、フィルムスキャナの走査ユニットの焦点を合わせる方法。
2. 前記光学ユニットの焦点合わせを変化させながら、選択された前記サブエリア（３，４，５）に関する電気信号の周波数及び振幅情報を評価するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
3. 前記方法はさらに、前記選択されたサブエアリア（３，４，５）に関する前記周波数及び振幅情報を前記表示エリア（３’，４’，５’）にグラフとしてスーパーインポーズするステップを有する、請求項２記載の方法。
4. 前記方法はさらに、拡大スケールで表示されたサブエリアの背後に、前記走査されたフィルム画像を背景として表示するステップを有する、請求項２記載の方法。
5. 前記方法はさらに、拡大スケールで表示されたサブエリアとスーパーインポーズされた前記周波数及び振幅情報の背後に、前記走査されたフィルム画像を背景として表示するステップを有する、請求項４記載の方法。
6. 前記方法はさらに、前記光学ユニットの焦点合わせを変化させると同時に、選択されたサブエリア（３，４，５）に関する前記電気信号の周波数及び振幅情報を評価し、選択されたサブエリア（３，４，５）に関する前記電気信号の周波数及び振幅情報の合計が最大の高周波数に達したら、焦点合わせの変更を終了するステップを有する、請求項２記載の方法。
7. 前記焦点合わせを走査すべきフィルムのフィルム粒子構造に対して行う、請求項１記載の方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載の方法を実行するように適合させたフィルムスキャナ。

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