JP7408822B2 - 画像露光装置、画像露光方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示の技術は、画像露光装置、画像露光方法、及びプログラムに関する。

画像表示装置から出射される光を感光性記録媒体（例えば、インスタントフィルム）に露光する画像露光装置が知られている。感光性記録媒体には、画像露光装置に表示された表示画像が記録される。この画像露光装置は、インスタントカメラ等に用いられる。

また、感光性記録媒体に記録される記録画像にボケが生じることを抑制するために、画像表示装置と感光性記録媒体との間に、画像表示装置から感光性記録媒体へ照射される光の角度を制限する制限部材を設けることが知られている。制限部材は、画像表示装置から感光性記録媒体に照射される光から拡散光を抑制する。

しかし、制限部材の構造によっては、制限部材から出射された光が拡散する場合がある。この場合には、感光性記録媒体に記録される記録画像において、エッジ部分（例えば、被写体の輪郭）の濃度差が小さくなることにより視認性が低下する。すなわち、記録画像にボケが生じる。

国際公開第２０１９／１８７７５１号では、制限部材から出射された光が拡散することに起因して生じる記録画像のボケを抑制するために、表示画像の高周波成分の濃度差を強調することが提案されている。

国際公開第２０１９／１８７７５１号に記載の技術では、表示画像の高周波成分の濃度差を強調する際に、明部と暗部とを同じ重みで強調している。このように、表示画像の高周波成分の濃度差を強調した場合には、制限部材を単に設けた場合と比較して、記録画像のボケを抑制する効果が得られる。

国際公開第２０１９／１８７７５１号に記載の技術を用いた場合には、高周波成分の濃度差の強調度を上げると記録画像の明暗が強調される。しかしながら、本出願人は、一定以上強調度を上げた場合には、表示画像のうち強調された明部により、記録画像の明暗の強調効果が打ち消されることがあることを確認した。したがって、一定以上強調度を上げた場合には、記録画像の解像感が向上しないことがある。

本開示の技術は、記録画像の解像感を向上させることを可能とする画像露光装置、画像露光方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の画像露光装置は、複数の画素を有し、複数の画素から光を感光性記録媒体に照射する画像表示装置と、感光性記録媒体を露光面が画像表示装置に対向する状態に支持する支持部材と、画像表示装置と支持部材との間に設けられ、かつ画像表示装置から感光性記録媒体に照射される光の角度を制限する制限部材と、プロセッサとを備え、プロセッサは、入力画像の高周波成分の濃度差のうち、暗部のみを強調することにより生成した表示画像を画像表示装置に表示させる制御を行う。

プロセッサは、入力画像の高周波成分の濃度差のうち、暗部に加えて明部を強調することにより表示画像を生成し、暗部の強調度が明部の強調度よりも高いことが好ましい。

プロセッサは、入力画像からアンシャープマスク処理により抽出した高周波成分の濃度差を強調することが好ましい。

プロセッサは、画像表示装置の解像度（単位：ｐｐｉ）をＤとした場合に、暗部を強調する範囲を、Ｍ＝３０／（２．５４×１０００／Ｄ）の関係式により得られる値Ｍ（単位：画素数）に応じた範囲とすることが好ましい。

プロセッサは、ガウシアンフィルタの標準偏差を値Ｍ以下とし、入力画像からガウシアンフィルタを用いたアンシャープマスク処理を行うことにより高周波成分を抽出することが好ましい。

制限部材は、拡散光学系の光学部材であることが好ましい。

光学部材は、画像表示装置の画素の配列面と平行となる面上における第１の方向に、光を透過する第１の光透過部と光を遮蔽する第１の光遮蔽部とが交互に配置され、かつ、第１の方向に非平行で、面上における第２の方向に、光を透過する第２の光透過部と光を遮蔽する第２の光遮蔽部とが交互に配置されたルーバフィルムであることが好ましい。

光学部材は、画像表示装置の画素の配列面と平行となる面上における第１の方向に、光を透過する第１の光透過部と光を遮蔽する第１の光遮蔽部とが交互に配置され、かつ、第１の方向に垂直で、面上における第２の方向に、光を透過する第２の光透過部と光を遮蔽する第２の光遮蔽部とが交互に配置されたルーバフィルムであることが好ましい。

ルーバフィルムは、第１の方向にのみ第１の光透過部と第１の光遮蔽部とが交互に配置された第１の層と、第２の方向にのみ第２の光透過部と第２の光遮蔽部とが交互に配置された第２の層と、が積層されていることが好ましい。

ルーバフィルムの厚みは、２．０ｍｍ以上でかつ４．０ｍｍ以下であり、第１の光遮蔽部及び第２の光遮蔽部の配列ピッチは、８０μｍ以下であることが好ましい。

制限部材は、感光性記録媒体から一定距離、離れて配置されることが好ましい。

一定距離は、０．６７ｍｍ以下であることが好ましい。

本開示の画像露光方法は、複数の画素を有し、複数の画素から光を感光性記録媒体に照射する画像表示装置と、感光性記録媒体を露光面が画像表示装置に対向する状態に支持する支持部材と、画像表示装置と支持部材との間に設けられ、かつ画像表示装置から感光性記録媒体に照射される光の角度を制限する制限部材と、を備えた画像露光装置における画像露光方法であって、入力画像の高周波成分の濃度差のうち、暗部のみを強調することにより生成した表示画像を画像表示装置に表示させる制御を行う。

本開示のプログラムは、複数の画素を有し、複数の画素から光を感光性記録媒体に照射する画像表示装置と、感光性記録媒体を露光面が画像表示装置に対向する状態に支持する支持部材と、画像表示装置と支持部材との間に設けられ、かつ画像表示装置から感光性記録媒体に照射される光の角度を制限する制限部材と、を備えた画像露光装置を制御するコンピュータに、入力画像の高周波成分の濃度差のうち、暗部のみを強調することにより生成した表示画像を画像表示装置に表示させる制御を行う処理を実行させる。

本開示の技術によれば、記録画像の解像感を向上させることを可能とする画像露光装置、画像露光方法、及びプログラムを提供することができる。

第１実施形態に係る画像露光装置の模式的図である。 第１実施形態に係る画像露光装置の分解斜視図である。 第１実施形態に係る画像露光装置の断面図である。 画素から出射された光の進行方向を説明する図である。 制限部材の構成を示す平面図である。 制限部材の構成を示す側面図である。 制限部材を通過した光の拡散を説明する図である。 光拡散により記録画像に生じるボケについて説明する図である。 制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 制御部が実行する画像処理の一例を示すフローチャートである。 高周波成分抽出処理を説明する図である。 重み付け処理を説明する図である。 重畳処理を説明する図である。 第１実施形態に係る画像露光装置の効果を説明する図である。 標準偏差を変化させることによる表示画像の変化の一例を示す図である。 第１変形例に係る制限部材の第１の層の構成を示す平面図である。 第１変形例に係る制限部材の第２の層の構成を示す平面図である。 第１変形例に係る制限部材の構成を示す側面図である。 第２変形例に係る重み付け処理を説明する図である。 第２変形例に係る重畳処理を説明する図である。

以下、図面を参照して、本実施形態の画像露光装置について説明する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態の画像露光装置の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る画像露光装置の模式的図である。図２は、第１実施形態に係る画像露光装置の分解斜視図である。図３は、第１実施形態に係る画像露光装置の断面図である。

図１に示すように、画像露光装置２は、例えば、インスタントカメラ（例えば、富士フイルム（株）社製、Instax（登録商標）（商品名：チェキ））の本体ケース１０に収納される。

画像露光装置２は、画像表示装置３、支持部材４、制限部材５、及び制御部６を備える。画像表示装置３は、複数の画素３０を有する。制御部６は、画像データに基づき、画像表示装置３に画像を表示させる。支持部材４は、画像表示装置３が表示した表示画像に応じた記録画像を記録する感光性記録媒体７を支持する。画像データは、例えば、本体ケース１０に設けられた撮像素子（図示せず）により取得される。

制限部材５は、画像表示装置３と支持部材４との間に設けられており、画像表示装置３から感光性記録媒体７に照射される光の角度を制限する角度制限用の光学部材である。制限部材５は、例えば、ルーバフィルムである。

（画像表示装置）
画像表示装置３は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）である。なお、画像表示装置３は、液晶表示装置に限られず、有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ：Organic Light-Emitting Diode）、ブラウン管表示装置（ＣＲＴ：Cathode Ray Tube）、発光ダイオード表示装置（ＬＥＤ：Light-Emitting Diode）等の表示装置であってもよい。

なお、画像表示装置３として液晶表示装置を用いた場合には、本体ケース１０内にバックライト等の光源が設けられる。画像表示装置３として有機ＥＬ表示装置を用いた場合には、画素３０を構成するＬＥＤ素子が自ら発光するので、光源は不要である。

図３に示すように、画像表示装置３は、表示画像を表示するための複数の画素３０を有する。画素３０は、画像表示装置３の画像表示面３１を構成する色情報の最小単位である。複数の画素３０は、画像表示面３１に二次元状に配列されている。すなわち、画像表示面３１は、画素３０の配列面であって、図２に示すＸ方向及びＹ方向に平行である。複数の画素３０は、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ一定のピッチで配列されている。なお、Ｘ方向とＹ方向とは互いに直交している。また、以下では、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向をＺ方向という。

画素３０の配列ピッチを、２００μｍ以下とすることで、感光性記録媒体７に記録された記録画像の自然画としての印象を強くすることができる。このため、画素３０の配列ピッチは、１５０μｍ以下であることが好ましく、１２５μｍ以下であることがより好ましく、８５μｍ以下であることがさらに好ましい。

本実施形態では、画像表示装置３として、例えば、解像度（画素密度）が２４９ｐｐｉ（pixel per inch）の液晶表示装置を用いる。２４９ｐｐｉの液晶表示装置では、１インチ（２．５４ｃｍ）当たり２４９個の画素３０が存在することから、画素３０の配列ピッチは、約１００μｍである。

画像表示装置３の画像表示面３１側には、画像表示面３１を保護するためのガラス窓３２が設けられている。ガラス窓３２の厚みは、画像表示面３１から感光性記録媒体７までの距離を短くするために、薄いことが好ましい。

（支持部材）
本実施形態の支持部材４は、感光性記録媒体７を、画像表示面３１に対向する状態に支持する。なお、支持部材４は、感光性記録媒体７を直接的に支持してもよいし、間接的に支持してもよい。支持部材４は、感光性記録媒体７を支持することができればよく、その構造は特に限定されない。

本実施形態では、支持部材４は、内部に複数の感光性記録媒体７を収容したフィルムパックのケースである。支持部材４は、遮光性を有する箱形状のケースであって、画像表示装置３側の上面４１に、画像表示装置３の画像表示面３１から出射される光を通過させる露光開口４２が設けられている。支持部材４の内部には、複数の感光性記録媒体７を収容する空間である収容部４３が設けられている。

複数の感光性記録媒体７は、収容部４３内に積層された状態で収容される。積層された感光性記録媒体７の間には、遮光シート（図示せず）が設けられている。積層された複数の感光性記録媒体７のうち、最上面に位置する感光性記録媒体７のみが、露光開口４２から露光面７Ａが露出されることにより露光される。

また、支持部材４の露光開口４２とは反対側の面には、押圧部材４４（図１参照）が設けられている。感光性記録媒体７は、押圧部材４４により、画像表示装置３側に付勢される。これにより、感光性記録媒体７は、露光開口４２の周辺に当接するように押し付けられる。この結果、感光性記録媒体７の露光面７Ａと画像表示面３１とが近接するので、画質の良好な画像が感光性記録媒体７に記録される。

支持部材４の材料としては、写真感光材料、磁気記録材料、又は光記録材料等の各種記録材料に用いられる記録材料用樹脂部材を用いることができる。記録材料用樹脂部材は、上記記録材料を収納、包装、被覆、保護、搬送、保管、形態支持等のために用いられる容器、蓋、及びそれに付随する付属部品、あるいは、上記記録材料を装填して機能を発揮する各種部材をいう。

また、支持部材４には、収容部４３内から露光済みの感光性記録媒体７を、収容部４３の外部に取り出すための取り出し口４５が設けられている。取り出し口４５から取り出された露光後の感光性記録媒体７は、展開ローラ１１（図１参照）の間を通過することで、感光性記録媒体７に設けられたポッド部（図示せず）が破裂する。ポッド部内には、現像処理液が内包されており、ポッド部が破裂することで、感光性記録媒体７の内部に現像処理液が展延される。１～数分間経過した後に現像処理が十分に進む。これにより、感光性記録媒体７上に記録画像が形成される。

展開ローラ１１は、本体ケース１０の内部に設けられている。本体ケース１０には、展開ローラ１１の間を通過した感光性記録媒体７を、本体ケース１０の外部に取り出すための取り出し口１２が設けられている。

（感光性記録媒体）
感光性記録媒体７は、画像表示装置３から照射された光により記録画像を形成することが可能な感光性記録媒体であれば、特に限定されない。例えば、感光性記録媒体７として、インスタントカメラ（例えば、富士フイルム（株）社製、Instax（登録商標）（商品名：チェキ））に用いられるインスタント写真フィルムを用いることができる。このインスタント写真フィルムには、感光性記録媒体７及び遮光シートが組み込まれている。

感光性記録媒体７に用いられる感光材料として、例えば、ネガフィルム、リバーサルフィルム、印画紙、モノシート又はピールアパート式のインスタント写真フィルム等の写真感光材料が挙げられる。

（制限部材）
図４、図５Ａ、及び図５Ｂを参照して、本実施形態に係る制限部材５の一例を説明する。図４は、画像露光装置２の概略断面図であり、画素３０から出射された光の進行方向を説明する。図５Ａは、制限部材５の構成を示す平面図である。図５Ｂは、制限部材５の構成を示す側面図である。

本実施形態では、制限部材５は、特定の入射角で入射する光のみを透過させるルーバフィルムにより構成されている。図５Ａに示すように、制限部材５には、画像表示装置３の画像表示面３１と平行となる面上における第１の方向（図５Ａに示すＸ方向に対応）に、光を透過させる光透過部５１と、光を遮蔽する光遮蔽部５２とが交互に配置されている。第１の方向に配置された光透過部５１及び光遮蔽部５２は、本開示の技術に係る第１の光透過部及び第１の光遮蔽部の一例である。

また、制限部材５には、第１の方向に垂直で、かつ画像表示装置３の画像表示面３１と平行となる面上における第２の方向（図５Ａに示すＹ方向に対応）に、光透過部５１と光遮蔽部５２とが交互に配置されている。本実施形態の第２の方向に配置された光透過部５１及び光遮蔽部５２は、本開示の技術に係る第２の光透過部及び第２の光遮蔽部の一例である。

このように、本実施形態においては、光透過部５１は二次元的に配置され、かつ、光遮蔽部５２は格子状に形成されている。本実施形態では、光遮蔽部５２のＸ方向への配列ピッチと、光遮蔽部５２のＹ方向へのとは等しい。Ｘ方向及びＹ方向への配列ピッチを、ピッチＰという。光遮蔽部５２のピッチＰは、８０μｍ以下であることが好ましく、６５μｍ以下であることがより好ましい。光遮蔽部５２のピッチＰを上記範囲とすることで、画素３０から出射された光のうち、斜めに出射された光を効果的に遮蔽することができる。

例えば、ピッチＰを６０μｍとした場合には、光透過部５１の幅を４５μｍとし、かつ、光遮蔽部５２の幅を１５μｍとする。

制限部材５を上記構成とすることで、図４に示すように、画像表示装置３の画素３０から感光性記録媒体７の露光面７Ａに照射される光の角度を制限することができる。

図４に示すように、画像表示装置３の画素３０から出射される光は、Ｚ方向に対してなす角が±９０°の範囲内のあらゆる方向に向かって伝搬する拡散光である。すなわち、制限部材５は、拡散光学系における光学部材である。

画素３０から出射された光は、ガラス窓３２を透過した後、制限部材５に入射する。制限部材５に入射した光のうちＺ方向にほぼ平行な光が光透過部５１を通過して感光性記録媒体７に入射する。また、制限部材５に入射した光のうちＺ方向に対して斜めに進行する光は、光遮蔽部５２に入射し、かつ光遮蔽部５２により吸収される。このように、画像表示装置３から感光性記録媒体７に照射される光の角度を制限することで、感光性記録媒体７に記録される記録画像の画質が向上する。

光透過部５１は、例えば、ガラス材料、又は透明なシリコーンゴム等の透光性部材で構成される。光透過部５１は、光を透過させることができればよく、空洞であってもよい。

光遮蔽部５２は、例えば、光を吸収する光吸収部材で構成される。光吸収部材として、着色された樹脂材料（例えば、黒色シリコーンゴム）を用いることができる。また、光吸収部材として、ＮＤ（Neutral Density）フィルタを用いることができる。ＮＤフィルタは、中立な光学濃度のフィルタを意味し、露光に用いられる波長域において、波長に影響を与えることなく、均等に光を吸収（吸収率で５０％以上９９．９９９％以下、又は、光透過率で０．００１％以上５０％以下）できるフィルタである。なお、光遮蔽部５２を、光を反射する光反射部材により構成することも可能である。

図５Ｂに示す制限部材５の厚みｔ１は、１．５ｍｍ以上でかつ４．０ｍｍ以下であることが好ましく、２．０ｍｍ以上でかつ４．０ｍｍ以下であることがより好ましく、２．５ｍｍ以上でかつ４．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。制限部材５の厚みｔ１を厚くすることで、Ｚ方向に対してなす角度が小さい斜めの光を遮蔽することができる。ただし、厚みｔ１を厚くしすぎると、記録画像がぼけやすくなるため、上記のように上限を設けることが好ましい。

また、光透過部５１及び光遮蔽部５２の配列方向と、画素３０の配列方向であるＸ方向及びＹ方向とのなす角度が近接している場合には、感光性記録媒体７に記録される記録画像にモアレ縞が生じる可能性がある。このモアレ縞の発生を抑制するために、光透過部５１及び光遮蔽部５２の配列方向とＸ方向及びＹ方向とのなす角度を、１度～４５度の範囲内とすることが好ましく、５度～４０度の範囲内とすることがより好ましい。

また、本実施形態では、制限部材５は、感光性記録媒体７の露光面７Ａから一定距離Ｌだけ離した位置に配置される（図４参照）。すなわち、制限部材５と感光性記録媒体７の露光面７Ａとの間には、空隙５３が設けられる。一定距離Ｌは、屈折率が１．５のガラス基材の厚みに換算すると、１．５０ｍｍ以下であることが好ましく、１．００ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。なお、一定距離Ｌは、屈折率が１．０の大気中の厚みに換算すると、１．００ｍｍ以下であることが好ましく、０．６７ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

（保護層）
図５Ｂに示すように、制限部材５の画像表示装置３側の表面である上面と、感光性記録媒体７側の表面である下面とに、それぞれ保護層５４を形成してもよい。保護層５４は、感光性記録媒体７に露光を繰り返すことによる制限部材５の損傷を防止する。

保護層５４は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート、又は塩化ビニル樹脂等で形成されたプラスチック板である。保護層５４は、透光性を有する層であればよく、材質は特に限定されない。

保護層５４の厚みｔ２は、０．１μｍ以上でかつ５００μｍ以下であることが好ましい。ｔ２≧０．１μｍとすることで、制限部材５を保護する効果の他に、モアレ縞を目立たなくするという効果も得られる。また、ｔ２≧０．１μｍとすることで、制限部材５の欠陥又は構造に基づいて生じる画像の欠陥を目立たなくするという効果も得られる。また、ｔ２≦５００μｍとすることで、記録画像のボケを抑制することができる。

なお、制限部材５の上面側の保護層５４の厚みと、制限部材５の下面側の保護層５４の厚みは異なっていてもよい。また、保護層５４は、制限部材５の下面側にのみ設けられていてもよい。さらに、制限部材５に保護層５４を設けることは必須ではなく、制限部材５に保護層５４が設けられていなくてもよい。

次に、画像表示装置３の画素３０から出射される光について説明する。上述したように制限部材５によって、画像表示装置３から感光性記録媒体７に照射される光の角度が制限されることにより、Ｚ方向にほぼ平行な光が制限部材５の光透過部５１を通過する。

しかしながら、画素３０は、点光源の集合体と考えることができるので、図６に示すように、点光源３０Ａから出射された光は、拡散する。具体的には、画像表示面３１からの光遮蔽部５２の高さＨと光透過部５１の幅Ｑに応じて一定の角度を有する光成分が光透過部５１を通過して拡散する。図７に示すように、拡散した光成分により、感光性記録媒体７に記録される記録画像では、高周波成分（エッジ部）Ｅの濃度差が表示画像に比べて、減少してしまう。すなわち、記録画像では、濃度差が小さくなるため、エッジ部が視認されにくくなる傾向がある。この結果、記録画像にボケが生じる可能性が高くなる。

制限部材５の厚みｔ1が厚くなるほど、画像表示装置３から感光性記録媒体７へ到達する光量が減少するため、非常に長い露光時間が必要となるという問題がある。また、保護層５４の厚みｔ２が厚くなるほど、画像表示面３１と感光性記録媒体７の露光面７Ａとの距離Ｌが長くなり、かつ保護層５４内では、光の角度が制限されないため、記録画像にボケが生じやすくなる。

このように、拡散光による記録画像のボケを制限部材５により完全に抑制することが困難であるため、制御部６は、画像表示装置３に表示させる表示画像のうち、高周波成分（エッジ部）の濃度差を増加させる強調処理を行う。高周波成分の濃度差が強調された表示画像に基づく光が感光性記録媒体７に露光されることにより、結果的に、感光性記録媒体７に記録される記録画像のボケが抑制される。

図８は、制御部６のハードウェア構成の一例を示す。制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０、一時記憶領域としてのメモリ６１、及び不揮発性の記憶部６２を備えたコンピュータにより構成される。また、制御部６は、入力部６３を備える。ＣＰＵ６０、メモリ６１、記憶部６２、及び入力部６３は、バス６４を介して接続されている。

記憶部６２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はフラッシュメモリ等によって実現される。記憶部６２には、画像処理プログラム６５が記憶される。ＣＰＵ６０は、画像処理プログラム６５を記憶部６２から読み出し、読み出した画像処理プログラム６５をメモリ６１に展開してから実行する。ＣＰＵ６０は、画像処理プログラム６５に基づいて処理を実行することによって制御部６として機能する。ＣＰＵ６０は、本開示の技術に係るプロセッサの一例である。

入力部６３には、画像表示装置３に表示させる表示画像に応じた画像データが入力される。なお、画像データは、画像露光装置２内の撮像素子により取得されたものであってもよいし、画像露光装置２の外部から入力されたものであってもよい。以下、入力部６３に入力される画像データが表す画像を入力画像という。

制御部６は、入力画像を強調処理することにより得られた表示画像を画像表示装置３に表示させる。また、制御部６は、入力画像の高周波成分の濃度差を強調することにより、入力画像の画質を劣化させた表示画像を、画像表示装置３に表示させる制御を行う。

図９は、制御部６が実行する画像処理の一例を示す。図９に示す画像処理は、ＣＰＵ６０が画像処理プログラム６５に基づいて処理を実行することにより、実行される。

ステップＳ１０で、制御部６は、入力画像から高周波成分を抽出する高周波成分抽出処理を行う。本実施形態では、高周波成分抽出処理の一例として、制御部６は、アンシャープマスク処理を行う。

具体的には、図１０に示すように、まず、制御部６は、アンシャープマスク（カーネルとも称される）を入力画像に掛け合わせることにより、ぼかし画像（アンシャープ画像とも称される）を生成する。アンシャープマスクのサイズは、例えば、５×５画素である。

制御部６は、アンシャープマスクとして、例えば、下式（１）で表されるガウシアンフィルタを用いる。

ここで、ｘ，ｙは、画素の座標を表す。ｆ（ｘ，ｙ）は、フィルタ係数である。σは、分布の度合いを表す標準偏差である。本実施形態では、標準偏差σを、画素数（ピクセル数）で表記する。なお、標準偏差σは、入力画像に対するすぼかしの半径に対応する。

そして、制御部６は、図１０に示すように、入力画像からぼかし画像を減算する（すなわち、差分をとる）ことにより、入力画像の高周波成分を表す差分画像を生成する。差分画像は、入力画像において階調差（すなわち濃度差）が大きい部分（すなわちエッジ部）に対応する部分で差分値が大きくなる。

次に、ステップＳ１１で、制御部６は、ステップＳ１０で抽出した高周波成分に対して重み付けを行う重み付け処理を行う。図１１に示すように、制御部６は、差分画像のゼロより大きい正成分と、ゼロより小さい負成分とにそれぞれ重み付けを行う。具体的には、制御部６は、差分画像の正成分に重みＷｐを乗じ、かつ差分画像の負成分に重みＷｎを乗じる。本実施形態では、Ｗｐ＝０、Ｗｎ＞０とする。すなわち、本実施形態では、重み付け後の差分画像は、元の差分画像から負成分のみを抽出し、抽出した負成分に重み付けを行った画像である。重みＷｎの値は、任意に設定可能である。重みＷｎは、例えば、０．７である。

次に、ステップＳ１２で、入力画像に高周波成分を重畳する重畳処理を行う。具体的には、図１２に示すように、制御部６は、入力画像に、重み付け後の差分画像を加算することにより、高周波成分が重畳された表示画像を生成する。表示画像に加算される重み付け後の差分画像は負成分のみを有するので、表示画像は、入力画像の高周波成分の濃度差のうち暗部のみが強調された画像となる。強調処理において強調する範囲は、ガウシアンフィルタの標準偏差σに対応する。

なお、画像表示装置３の解像度をＤ（単位：ｐｐｉ）とした場合、入力画像に対して適用するアンシャープマスク処理では、暗部を強調する範囲を下式（２）で得られる値Ｍ（単位：画素数）に応じた範囲とすることが好ましい。より具体的には、ガウシアンフィルタの標準偏差σを値Ｍ以下とする。
Ｍ＝３０／（２．５４×１０００／Ｄ） ・・・（２）

Ｄ＝２４９の場合には、Ｍ≒２．９４となる。このため、画像表示装置３の解像度が一般的な２４９ｐｐｉである場合には、標準偏差σを２．９４以下とすることが好ましい。なお、ガウシアンフィルタの標準偏差σを値Ｍとした場合には、値Ｍより広い範囲が強調される。

［効果］
次に、本実施形態に係る画像露光装置２の効果について説明する。図１３は、従来のように、入力画像の高周波成分の濃度差を強調する強調処理において、明部及び暗部を強調することにより得られた表示画像の一例を示す。図１３において、二点鎖線は、従来の表示画像を画像表示装置３に表示させた場合に想定される記録画像の実際の階調変化の例を示す。

図６に示したように、画素３０は点光源３０Ａの集合体であり、点光源３０Ａから出射される光は拡散光であるので、制限部材５の光透過部５１を通過した光は拡散する。この拡散は、感光性記録媒体７において照射対象の画素領域の外側（周辺部）まで広がる可能性がある。拡散光が周辺部まで広がると、照射輝度が明るい画素領域の周辺部は期待されるより明るくなり、逆に、当該画素領域は期待されるより暗くなる。このように、明部の周辺が明るくなり、逆に、明部が暗くなることにより、明暗の強調効果が打ち消される。この結果、記録画像の階調変化が全体的になだらかになってしまう。

したがって、入力画像の高周波成分の濃度差を強調するための重みを大きくしたとしても、明暗の強調効果が打ち消されることになる。このように、従来の表示画像を画像表示装置３に表示させた場合には、「解像感が向上しない」といった現象が生じる可能性がある。さらに、表示画像がカラー画像の場合には、「周辺部の色変化が大きくなる」といった現象が生じる可能性がある。

これに対して本実施形態では、入力画像の高周波成分の濃度差を強調させる処理において暗部のみを強調することにより得られた表示画像を画像表示装置３に表示させるので、明暗の強調効果の打ち消される程度が低減し、かつ、周辺部の明暗の変化が低減される。したがって、本実施形態によれば、解像感を向上させることができる。さらに、表示画像がカラー画像の場合には、周辺部の色変化を低減することができる。

さらに、強調処理において強調する範囲に対応するガウシアンフィルタの標準偏差σを小さくすることにより、強調された画素に影響を受ける周辺部の領域を小さくすることができる。これにより、解像感をさらに向上させること、及び周辺部の色変化をさらに低減させることができる。

図１４は、標準偏差σを変化させることによる表示画像の変化の一例を示す。標準偏差σを小さくするほど、強調処理により強調される暗部の領域が小さくなり、強調された画素に影響を受ける周辺部の領域が小さくなる。

［第１変形例］
次に、上記第１実施形態の第１変形例について説明する。第１実施形態では、画像露光装置２は、１層構成の制限部材５を用いているが、第１変形例では、２層構成の制限部材を用いる。

図１５Ａ～１５Ｃは、制限部材の他の一例の構成を示す。図１５Ａは、第１変形例に係る制限部材５Ａの第１の層５５の構成を示す平面図である。図１５Ｂは、第１変形例に係る制限部材５Ａの第２の層５６の構成を示す平面図である。図１５Ｃは、第１変形例に係る制限部材５Ａの構成を示す側面図である。

図１５Ｃに示すように、制限部材５Ａは、第１の層５５と第２の層５６とを積層することにより構成されている。図１５Ａに示すように、第１の層５５には、第１の方向（Ｘ方向に対応）にのみ光透過部５１と光遮蔽部５２とが交互に配置されている。図１５Ｂに示すように、第２の層５６には、第１の方向に垂直な第２の方向（Ｙ方向に対応）にのみ光透過部５１と光遮蔽部５２とが交互に配置されている。

このように、制限部材５Ａは、第１の層５５と第２の層５６との２層構成である。２層構成の制限部材５Ａは、１つの層で構成された制限部材５（図５Ａ及び図５Ｂ参照）と同様の効果が得られる。

光遮蔽部５２のピッチＰは、第１実施形態と同様に、８０μｍ以下であることが好ましく、６５μｍ以下であることがより好ましい。また、モアレ縞の発生を抑制するために、光透過部５１及び光遮蔽部５２の配列方向とＸ方向及びＹ方向とのなす角度を、１度～４５度の範囲内とすることが好ましく、５度～４０度の範囲内とすることがより好ましい。

図１５Ｃに示すように、制限部材５Ａの厚みｔ１は、第１の層５５の厚みと第２の層５６の厚みとの合計値である。制限部材５Ａの厚みｔ１は、第１実施形態と同様に、１．５ｍｍ以上でかつ４．０ｍｍ以下であることが好ましく、２．０ｍｍ以上でかつ４．０ｍｍ以下であることがより好ましく、２．５ｍｍ以上でかつ４．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

また、第１の層５５の画像表示装置３の表面である上面と、第２の層５６の感光性記録媒体７側の表面である下面とに、それぞれ保護層５４を形成してもよい。保護層５４の厚みｔ２は、第１実施形態と同様に、０．１μｍ以上でかつ５００μｍ以下であることが好ましい。

［第２変形例］
次に、上記第１実施形態の第２変形例について説明する。第１実施形態では、入力画像の高周波成分の濃度差を強調する処理において暗部のみを強調しているが、第２変形例では、暗部に加えて明部を強調する。なお、暗部の強調度を明部の強調度よりも高くする。

具体的には、第１実施形態では、差分画像の重み付け処理において、制御部６は、図１１に示すように、差分画像の正成分に対する重みＷｐを０としている。本変形例では、制御部６は、図１６に示すように、差分画像の正成分に対する重みＷｐを、０より大きく、かつ差分画像の負成分に対する重みＷｎよりも小さい値（すなわち、０＜Ｗｐ＜Ｗｎ）として、差分画像に重み付けを行う。

このように重み付けが行われた差分画像を入力画像に重畳すると、図１７に示すように、表示画像は、入力画像の高周波成分の濃度差のうち、明部が強調され、かつ、明部よりも高い強調度で暗部が強調される。本変形例では、暗部の強調度が明部の強調度よりも高いので、第１実施形態と同様の効果が得られる。

[画像露光装置の効果実験]
次に、本開示の技術に係る画像露光装置２の効果に関して行った実験結果を示す。

（実験１）
本実験には、画像表示装置３として、解像度が２４９ｐｐｉの一般的な液晶表示装置を用いた。また、支持部材４の材料を金属プレートとした。また、感光性記録媒体７として、Instax用フィルムを用いた。

また、本実験には、第１変形例として示した２層構成の制限部材５Ａ（図１５Ａ～１５Ｃ参照）を用いた。第１の層５５において、第１の方向への光透過部５１の幅を４５μｍとし、かつ、光遮蔽部５２の幅を１５μｍとした。すなわち、第１の方向における光遮蔽部５２のピッチＰを６０μｍとした。また、第２の層５６において、第２の方向への光透過部５１の幅を４５μｍとし、かつ、光遮蔽部５２の幅を１５μｍとした。すなわち、第２の方向における光遮蔽部５２のピッチＰを６０μｍとした。

また、第１の層５５と第２の層５６との厚みをそれぞれ１．２５ｍｍとすることにより、制限部材５Ａの厚みｔ１を２．５ｍｍとした。また、保護層５４の厚みｔ２を、０．２μｍとした。また、モアレ縞の発生を抑制するために、光透過部５１及び光遮蔽部５２の配列方向とＸ方向及びＹ方向とのなす角度を８度とした。さらに、制限部材５Ａから感光性記録媒体７の露光面７Ａまでの距離Ｌ（図４参照）を０．５ｍｍとした。

また、入力画像として、風景や人物等を被写体とした一般的な写真画像を用いた。

画像露光装置２の効果を確認するために、以下の３つの強調条件に基づいて入力画像を強調処理することにより得られた表示画像をそれぞれ画像表示装置３に表示させて、感光性記録媒体７に露光を行った。
第１強調条件：強調なし（Ｗｐ＝０、Ｗｎ＝０）
第２強調条件：明部及び暗部を強調（Ｗｐ＝０．５、Ｗｎ＝０．５）
第３強調条件：暗部のみを強調（Ｗｐ＝０、Ｗｎ＝０．５）

第１強調条件は、入力画像の高周波成分の強調を行わない、すなわち、入力画像を表示画像として用いることを意味している。

第２強調条件は、従来のように、入力画像の高周波成分の濃度差を強調する強調処理において、明部及び暗部を強調することにより得られた表示画像を用いることを意味している。明部の強調度に対応する重みＷｐと、暗部の強調度に対応する重みＷｎは同じである。

第３強調条件は、入力画像の高周波成分の濃度差を強調する強調処理において、暗部のみを強調することにより得られた表示画像を用いることを意味している。第３強調条件では、明部の強調度に対応する重みＷｐを０としている。

また、第２強調条件及び第３強調条件を用いた強調処理では、ガウシアンフィルタにおける標準偏差σを２画素としてアンシャープマスク処理を行った。

評価方法として、写真の解像感評価について熟練した評価熟練者が、感光性記録媒体７に記録された記録画像の解像感を目視で評価するによる官能評価を用いた。具体的には、第１強調条件で得られた記録画像に対して、第２強調条件及び第３強調条件で得られた記録画像のぼけ感が低減し、かつ視認性がよく、好ましい画像となっているかについて評価した。

解像感について、第１強調条件に対して第３強調条件が最も良好であり、次に第２強調条件が良好であるとの評価結果が得られた。すなわち、本開示の技術のように、入力画像の高周波成分の濃度差を強調する処理において暗部のみを強調した場合に、解像感が向上することが確認された。

（実験２）
次に、実験２として、強調する範囲に対応する標準偏差σの依存性について実験を行った。本実験では、以下の２つの強調条件に基づいて入力画像を強調処理することにより得られた表示画像をそれぞれ画像表示装置３に表示させて、感光性記録媒体７に露光を行った。実験２のその他の条件は、実験１と同様である。
第４強調条件：標準偏差σを３画素、暗部のみを強調（Ｗｐ＝０、Ｗｎ＝０．５）
第５強調条件：標準偏差σを１画素、暗部のみを強調（Ｗｐ＝０、Ｗｎ＝０．５）

第４強調条件及び第５強調条件は、上記第３強調条件と、標準偏差σの値のみが異なる。第４強調条件では、標準偏差σを３画素としている。第５強調条件では、標準偏差σを１画素としている。

実験２では、実験１と同様の手法で記録画像の評価を行った。この結果、解像感について、第５強調条件で得られた記録画像が、第４強調条件で得られた記録画像よりも良好であるとの評価結果が得られた。すなわち、標準偏差σを小さくすることにより、解像感が向上することが確認された。

次に、暗部の強調度に対応する重みＷｎと、強調する範囲に対応する標準偏差σとをそれぞれ変化させた場合について、上記と同様の評価を行った。下表１に評価結果を示す。なお、解像感について、Ａ～Ｃの３段階による判定を行った。「Ａ」は、解像感が最も優れていることを表している。「Ｃ」は、解像感が最も悪いことを表している。

表１に示すように、重みＷｎの値に依らず、標準偏差σを小さくすることにより、解像感が向上することが確認された。

なお、第１実施形態及び各変形例では、制御部６が行う強調処理として、アンシャープマスク処理を行う例について説明したが、アンシャープマスク処理に限定されず、例えば、コンボリューション処理等を適用してもよい。

また、制限部材の構成は、第１実施形態及び第１変形例で示した構成には限定されず、画像表示装置３から照射される光の角度を制限することが可能な部材であればよい。例えば、第１実施形態及び第１変形例では、光透過部５１と光遮蔽部５２とが配列される方向である第１の方向と第２の方向において、第２の方向を第１の方向と垂直としているが、第２の方向は、第１の方向と非平行であればよい。また、光透過部５１と光遮蔽部５２とが非周期に配置されていてもよい。例えば、ランダムに穴が開けられたキャピラリープレート等を制限部材として用いることも可能である。

また、第１実施形態及び各変形例では、画像表示装置３を、液晶表示装置等のディスプレイとしているが、画像表示装置３として、スマートフォン、又はタブレット端末などの携帯端末を適用することも可能である。この場合、画像表示装置３に制御部６が内蔵される。例えば、スマートフォン等のＣＰＵが画像処理プログラム６５を実行することにより、制御部６として機能して画像処理を行う。画像表示装置３は、画像処理が行われた画像データをスマートフォンから受信して画像データに応じた表示画像を画像表示面３１に表示させる。

上記実施形態において、制御部６のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサを用いることができる。上記各種のプロセッサには、ソフトウェア（プログラム）を実行して機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサが含まれる。ＦＰＧＡには、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。画像処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

また、上記各実施形態では、画像処理プログラム６５が記憶部６２に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。画像処理プログラム６５は、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の非一時的記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、画像処理プログラム６５は、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

Claims (14)

1. 複数の画素を有し、前記複数の画素から光を感光性記録媒体に照射する画像表示装置と、
   前記感光性記録媒体を露光面が前記画像表示装置に対向する状態に支持する支持部材と、
   前記画像表示装置と前記支持部材との間に設けられ、かつ前記画像表示装置から前記感光性記録媒体に照射される前記光の角度を制限する制限部材と、
   プロセッサとを備え、
   前記プロセッサは、入力画像の高周波成分の濃度差のうち、暗部のみを強調することにより生成した表示画像を前記画像表示装置に表示させる制御を行う、
   画像露光装置。
2. 前記プロセッサは、前記入力画像からアンシャープマスク処理により抽出した前記高周波成分の濃度差を強調する、
   請求項１に記載の画像露光装置。
3. 前記プロセッサは、前記画像表示装置の解像度（単位：ｐｐｉ）をＤとした場合に、前記暗部を強調する範囲を、Ｍ＝３０／（２．５４×１０００／Ｄ）の関係式により得られる値Ｍ（単位：画素数）に応じた範囲とする、
   請求項１又は請求項２に記載の画像露光装置。
4. 前記プロセッサは、ガウシアンフィルタの標準偏差を前記値Ｍ以下とし、前記入力画像から前記ガウシアンフィルタを用いたアンシャープマスク処理を行うことにより前記高周波成分を抽出する、
   請求項３に記載の画像露光装置。
5. 前記制限部材は、拡散光学系の光学部材である、
   請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の画像露光装置。
6. 前記光学部材は、前記画像表示装置の前記画素の配列面と平行となる面上における第１の方向に、光を透過する第１の光透過部と光を遮蔽する第１の光遮蔽部とが交互に配置され、かつ、前記第１の方向に非平行で、前記面上における第２の方向に、光を透過する第２の光透過部と光を遮蔽する第２の光遮蔽部とが交互に配置されたルーバフィルムである、
   請求項５に記載の画像露光装置。
7. 前記光学部材は、前記画像表示装置の前記画素の配列面と平行となる面上における第１の方向に、光を透過する第１の光透過部と光を遮蔽する第１の光遮蔽部とが交互に配置され、かつ、前記第１の方向に垂直で、前記面上における第２の方向に、光を透過する第２の光透過部と光を遮蔽する第２の光遮蔽部とが交互に配置されたルーバフィルムである、
   請求項５に記載の画像露光装置。
8. 前記ルーバフィルムは、前記第１の方向にのみ前記第１の光透過部と前記第１の光遮蔽部とが交互に配置された第１の層と、前記第２の方向にのみ前記第２の光透過部と前記第２の光遮蔽部とが交互に配置された第２の層と、が積層されている、
   請求項６又は請求項７に記載の画像露光装置。
9. 前記ルーバフィルムの厚みは、２．０ｍｍ以上でかつ４．０ｍｍ以下であり、
   前記第１の光遮蔽部及び前記第２の光遮蔽部の配列ピッチは、８０μｍ以下である、
   請求項６から請求項８のうちいずれか１項に記載の画像露光装置。
10. 前記制限部材は、前記感光性記録媒体から一定距離、離れて配置される、
    請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の画像露光装置。
11. 前記一定距離は、０．６７ｍｍ以下である、
    請求項１０に記載の画像露光装置。
12. 複数の画素を有し、前記複数の画素から光を感光性記録媒体に照射する画像表示装置と、前記感光性記録媒体を露光面が前記画像表示装置に対向する状態に支持する支持部材と、前記画像表示装置と前記支持部材との間に設けられ、かつ前記画像表示装置から前記感光性記録媒体に照射される前記光の角度を制限する制限部材と、を備えた画像露光装置における画像露光方法であって、
    入力画像の高周波成分の濃度差のうち、暗部のみを強調することにより生成した表示画像を前記画像表示装置に表示させる制御を行う、
    処理を含む画像露光方法。
13. 複数の画素を有し、前記複数の画素から光を感光性記録媒体に照射する画像表示装置と、前記感光性記録媒体を露光面が前記画像表示装置に対向する状態に支持する支持部材と、前記画像表示装置と前記支持部材との間に設けられ、かつ前記画像表示装置から前記感光性記録媒体に照射される前記光の角度を制限する制限部材と、を備えた画像露光装置を制御するコンピュータに、
    入力画像の高周波成分の濃度差のうち、暗部のみを強調することにより生成した表示画像を前記画像表示装置に表示させる制御を行う、
    処理を実行させるためのプログラム。
14. 複数の画素を有し、前記複数の画素から光を感光性記録媒体に照射する画像表示装置と、
    前記感光性記録媒体を露光面が前記画像表示装置に対向する状態に支持する支持部材と、
    前記画像表示装置と前記支持部材との間に設けられ、かつ前記画像表示装置から前記感光性記録媒体に照射される前記光の角度を制限する制限部材と、
    プロセッサと、
    を備える画像露光装置であって、
    前記プロセッサは、入力画像の高周波成分の濃度差のうち、暗部に加えて明部を強調することにより生成した表示画像を前記画像表示装置に表示させる制御を行い、
    前記暗部の強調度は前記明部の強調度よりも高い、
    画像露光装置。