JPH07221926A - 画像取扱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被写体画像領域の分割領域を高効率に取り込
み、反射面で生ずる分光特性と反射率による透過面の差
異によってＣＣＤ等の分光出力の差を除去できる画像取
扱装置を提供する。 【構成】入射光を透過するとともに反射する光学ブロッ
クを設け、上記反射光を受光する第１の撮像素子と、上
記透過光を受光し、光学的に第１の撮像素子の隣に設置
した撮像素子により、撮像対象画面の各分担する分割領
域の撮像を賄い、上記第１の撮像素子への入射光強度と
上記第２の撮像素子への入射光強度とをバランスさせる
ためのコーティングを、透明光学要素ブロックの上記第
１及び／又は第２の方向の光路と交差する方向の当該面
部に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像取扱装置に関し、特
に静止画を高精細かつ分割入力により高速取り込み可能
とする画像取扱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ等のラインセンサに対してフィル
ム原稿を移動させて、フィルム原稿の画像を入力させる
装置が実用化されている。図１７には、本出願人が提案
しているこの種の画像取扱装置の概略図が示されてい
る。

【０００３】リニアモータ５５により矢印方向に移動さ
れるステージ台５２のフィルムホルダー５３に取り付け
られたフィルム原稿５４には、光源５１からの光が照射
される。フィルム原稿５４の透過光は、レンズ，プリズ
ム等の光学系５６を通り、絞り（図示せず）で光量が調
節されて、撮像素子としてのＣＣＤ１に結像される。先
ず、初期位置（画像取り込みの開始位置）で所定露光を
実施後、光電変換された電荷をＣＣＤのシフトレジスタ
により信号処理回路に転送すると同時に、所定位置まで
駆動ステッピングモータにより移動し、移動後、更に同
様の動作を継続する。このように、画像取り込み終了位
置までの画像を出力し、後段に配置する各種プロセス処
理を経過して１枚の電子画像を構成している。

【０００４】ところで、複数のセンサのそれぞれに光学
系を介して分割領域からの光を正確に入射させるには困
難を伴うことがある。

【０００５】図１９には、一例として、２枚のエリアセ
ンサＳA ，ＳB に被写体からの光をレンズＬを介して入
射せしめる場合の光路が示されている。各センサの中心
への入射光路ＲA ，ＲB は互いに重複することはない
が、点線で示す各センサの境界部では、同一光路からの
光が隣り合うセンサに入射されることになり、重複画像
部は異なるセンサから得られてしまう。

【０００６】この場合に光路を分割させるためには、従
来、例えば、図２０（Ａ）に示すように、プリズム１０
０の４５度傾斜の斜面部に反射率５０％、透過率５０％
のハーフミラー部材（図では斜線部）をコーティング等
により形成することにより、同図（Ｂ）に示すように、
透過光を一方のセンサＳA に、反射光を他方のセンサＳ
B に別の光路で入射せしめている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
構成では、ハーフミラーを介して各センサに入射される
光は５０％に減衰されているため、光利用効率が低下す
るという問題がある。

【０００８】一方、イメージセンサとしてラインセンサ
を使用した場合は、入射領域幅が非常に狭いため、図２
１に示すように隣り合うラインセンサ間での光路の重複
はない。しかしラインセンサＳは、センサ単体で設置さ
れることはなく、図１８に示すように、周辺回路（電気
基板）を含むパッケージＰ内に収納されている。したが
って、ラインセンサの有効範囲は、パッケージの幅に対
して非常に狭い範囲となる。その結果、複数個のライン
センサを同一平面に配設することは可能ではあるものの
メカ的な干渉を伴うという別な問題が生ずる。また、光
学系の反射部と透過部の分光特性の違いによる画質の劣
化の問題があった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、被写体画像領域
の分割領域を高効率に取り込み、反射面で生ずる分光特
性と反射率による透過面の差異によってＣＣＤ等の分光
出力の差を除去できる画像取扱装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による画像取扱装置は、入射光の一部を第１
の方向に反射し他部を第２の方向に透過乃至反射させる
面を有してなる透明光学要素ブロックの上記第１の方向
に実質的に垂直な第１の面に自己の光電変換面が沿うよ
うにして第１の撮像素子を配設し、上記第２の方向に実
質的に垂直な第２の面に自己の光電変換面が沿うように
して且つ光学的に上記第１の撮像素子の隣に位置するよ
うにして第２の撮像素子を配設し、上記第１及び第２の
撮像素子により撮像対象画面の各分担する分割領域の撮
像を賄うようにし、上記透明光学要素ブロックの上記第
１及び／又は第２の方向の光路と交差する方向の当該面
部に上記第１の撮像素子への入射光強度と上記第２の撮
像素子への入射光強度とをバランスさせるためのコーテ
ィングを施して構成される。

【００１１】

【作用】本発明では、入射光を透過するとともに反射す
る光学ブロックを設け、上記反射光を受光する第１の撮
像素子と、上記透過光を受光し、光学的に第１の撮像素
子の隣に設置した撮像素子により、撮像対象画面の各分
担する分割領域の撮像を賄い、上記第１の撮像素子への
入射光強度と上記第２の撮像素子への入射光強度とをバ
ランスさせるためのコーティングを、透明光学要素ブロ
ックの上記第１及び／又は第２の方向の光路と交差する
方向の当該面部に形成する。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明に関連する画像取扱装
置の光学系の構成を示す概略斜視図である。本例では、
図２に示すようなプリズム１００を有する直方体の一面
に２枚のラインセンサユニット（以下、ラインセンサと
略称する）ＳA とＳC を並設し、この面と直交する他の
面にもう１個のラインセンサＳB を配設している。

【００１３】プリズム２００は、図２に示すような、斜
面部の中央領域のみに反射コーティング等によるミラー
部１００Ａが形成され、ミラー部１００Ａの両側には透
過部１００Ｂ，１００Ｃが形成された短冊状パターンを
有するプリズム１００と、通常の透明部材から成るプリ
ズム１０１とを、図３に示すように接着させたものであ
る。

【００１４】したがって、図２に示すプリズムへの入射
光は、図４に示すように、ミラー部１００Ａで略１００
％反射されて図１のラインセンサＳB に入射され、透過
部１００Ｂと１００Ｃを略１００％通過した光が、対応
位置に配設されたラインセンサＳA とＳC にそれぞれ入
射することになる。本例は、ラインセンサを適切な位置
に効率的に配設できるので、小型化構成が可能となる。

【００１５】本例におけるプリズム１００の斜面上の短
冊状パターン配設以外に、パターンの配列は任意であ
り、例えば、図５（Ａ）に示すように、透過部を中央
に、その両側に反射部を形成したり、同図（Ｂ）に示す
ように、反射部と透過部を並設したり、同図（Ｃ）に示
すように反射部と透過部を交互に配設するパターン等も
適用でき、その配設パターンに応じてラインセンサを所
定位置に配設すれば良い。

【００１６】ところで、上記プリズム１００の反射部と
透過部の反射特性と透過特性には違いがあるため、その
まま反射光と透過光をセンサで取り込んで画像を再現す
ると再生画像の色バランスがくずれるという不具合が生
ずる。例えば、図６（Ａ）に示すように、プリズム１０
０の反射部１００Ａで反射されラインセンサＳB に入射
される光は、反射部１００Ａの分光反射特性が同図
（Ｂ）に示すように入射光波長によってバラツキがある
ため、正しい色が再現されない。

【００１７】一方、図７（Ａ）において、プリズム１０
０の透過部１００Ｂと１００Ｃ（図示せず）を透過した
光に関しては、透過部１００Ｂと１００Ｃの特性が同図
（Ｂ）に示すように入射光波長に対して一定である。し
たがって、プリズム１００を介してラインセンサＳA 〜
ＳC で得られた画像信号に基づいて画像を再現すると色
バランスがくずれてしまう。

【００１８】そこで、本発明の実施例では、反射部と透
過部の分光特性の違いを補償するため、図８（Ａ）にお
いて、ラインセンサＳA とＳB （図示せず）へのプリズ
ムの射出面に、図６（Ｂ）と同様な分光特性（図８
（Ｂ））をもつコーティング膜２１０を形成している。
より具体的には、図６（Ａ）のプリズム反射部１００Ａ
に、Ｔi Ｏ2 ，Ｓi Ｏ2 ，Ａl 等の膜厚をコントロール
した積層コーティングで反射面を形成し、透過部射出面
のコーティング膜２１０にＭg Ｆ2 ，Ｔi Ｏ2 等の膜厚
をコントロールした積層コーティングを使用する事でラ
インセンサＳA 〜ＳC の入射分光特性を等価にする事が
可能である。このコーティング膜２１０の代わりに、図
９に示すように、同様な特性をもつ吸収型色フィルタ２
２０等、他の部材を用いることもできる。

【００１９】さて、ＣＣＤのようなラインセンサで画像
を取り込む際には、通常、ＣＣＤから発生される偽信号
を抑制するための被屈折板（水晶）、回折格子等の光学
的ローパスフィルタや人間の眼の感度内の波長領域に対
して不要な赤外領域をカットする赤外カットフィルタを
含む光学部品がＣＣＤ（ラインセンサ）の直前にそれぞ
れ配置されている。この光学フィルタ部品は、各ＣＣＤ
の直前に個別に配置されている。しかし、上述例のよう
に複数枚のラインセンサを異なる面に配設した場合に
は、それぞれに光学フィルタ部品を配設しなければなら
ず、また、各ラインセンサ毎に光軸方向の位置調整も必
要となるため装置構成、調整上の問題があった。

【００２０】そこで、図１０に示すように、プリズム２
００の入射面に上記光学フィルタ部品３００を一枚接着
固定することにより、上述問題を悉く解決している。

【００２１】次に、上述光学系を経てラインセンサで得
られた分割領域毎の画像データを合成（貼り合わせ）処
理して一枚の画像データを得るための構成例について説
明する。

【００２２】図１１は、本発明に関連する画像取扱装置
の画像処理系の構成ブロック図である。本例はカラー画
像処理系として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）信号に
ついて説明するが、モノクロについても同様であること
は勿論である。

【００２３】ラインセンサとしてのＣＣＤからのＲ，
Ｇ，Ｂ信号は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）部２で
相関二重サンプリング処理が施された後、ホワイトバラ
ンス部３で、ホワイトバランスが調整され、ＯＢクラン
プ部４にて光学的黒レベル（ＯＢ）クランプ処理され
る。ＯＢクランプ部４からの出力は、Ａ／Ｄコンバータ
５でデジタルデータに変換され、ＯＢ加算部６で加算さ
れた後、シェーディング補正部８にて、後述するＲＯＭ
１０に格納された係数に基づいて各ラインセンサの１画
素毎の画像データに対してオフセット加算及びゲイン制
御によるシェーディング補正が施される。ＯＢ加算部６
からの出力は、Ｄ／Ａコンバータ７でアナログ信号に変
換されてＯＢクランプ部４に供給される。

【００２４】シェーディング補正部８でシェーディング
補正された画像データは、座標変換部９で、後述するよ
うな座標変換処理が施されて、ラインセンサ毎に得られ
る画像ずれが補正され、スムージング処理部１１で、後
述する濃度スムージング処理が施される。こうしてスム
ーシング処理された画像データは、ハイパスフィルタ１
２で高域成分が抽出され、カラー補正部１３にて、光
源、ＣＣＤ、光学フィルタ等の分光特性に起因する色ず
れが補正されて、メモリ１４に格納され、ＲＡＭ１５を
介してホストパソコン側に送出される。

【００２５】また、表示系においては、カラー補正部１
３からの出力データは、ローパスフィルタ１６を通り、
ガンマ補正部１７でガンマ補正が為された後、表示メモ
リ１８に格納される。表示メモリ１８からモニタの表示
速度に適合する速度で読み出された画像データは、混合
部１９で同期信号が混合され、Ｄ／Ａコンバータ２０で
アナログ信号に変換された後、モニタに表示される。

【００２６】マイコン２１は、本装置の各部の動作を統
括的に制御するもので、ＥＥＰＲＯＭ２２に格納されて
いる各種データ（例えば、座標変換に用いる変換係数
等）を用いて各種処理を行わせる。コントローラ２３
は、マイコン２１の制御受けて、図１５に示すようなス
テージ５２を駆動するリニアモータ２４（図１５では、
５５）を駆動制御する。コントローラ２５は、マイコン
２１の制御を受け、光源２６（図１５では、５１）を制
御する。

【００２７】シェーディング補正部８は、光源の明るさ
ムラ、レンズ系の周辺部の明るさが低下するようなム
ラ、ラインセンサの画素毎の感度ムラ等を補正するもの
で、例えば黒レベルを設定するためのオフセット加算処
理、白レベルを調整するためのゲイン制御を行う。

【００２８】画素毎の感度特性の不均一性は、濃度が一
様な原稿を読み取り、各画素毎の出力を補正データとし
てメモリに格納しておき、実際の読み取り時には、この
補正データを用いて各画素単位でゲインの調整を行なっ
て補正が可能である。また、ＣＣＤの暗電流に起因する
不均一は、遮光時の電流値を補正値としてメモリに格納
しておけば同様に補正が可能となる。

【００２９】座標変換部９は、複数のラインセンサの配
設位置がずれることにより、一方のラインセンサで得ら
れる画像データの他方のラインセンサで得られた画像デ
ータに対する基準位置角度からの、ｘ方向のずれＸ、ｙ
方向のずれＹ、回転角度のずれθを補正する変換部であ
る。例えば、２枚のＣＣＤ１とＣＣＤ２（４０００×６
０００画素規模）で得られる画像データＧ１とＧ２が、
図１２に示すように、Ｘ，Ｙ，θだけずれているときに
は、ＣＣＤ２で得られる画像データＧ２を座標変換して
該ずれをなくして、画像Ｇ１とＧ２を正常に接続した１
枚の画像データとする必要がある。

【００３０】この補正について、図１３を参照して説明
すると、横方向は６０００画素分、縦方向は２００画素
分の小容量の同図（Ａ）に示すメモリ空間をもつ補正用
メモリと、補正後の画像データＧ２を格納する同図
（Ｃ）に示すようなメモリ空間をもつメモリとを用意し
ておく。補正用メモリにおいて、縦方向２００画素は、
傾斜角度θで規定される水平（ｘ）方向１ライン分のデ
ータを少なくとも記憶するために必要な画素に相当す
る。

【００３１】図１３（Ｂ）には、上記補間（画素補間）
処理を説明ための図が示されている。同図において、黒
点は実際に得られ、同図（Ａ）に示す補正用メモリに格
納されている画素データを示し、これらの画素データを
用いて、補間処理によりＸ点で示す補正された正規位置
の画素データが求まる。この補間は、例えば、求めるべ
きＸ点位置の画素データの周囲近傍の４個の黒点画素デ
ータを用い、それぞれの画素データまでの距離に対応す
る重み付け係数に基づくリニア補間である。

【００３２】スムージング処理部１１における濃度スム
ージング処理は、図１２に示すように、２枚の画素デー
タが重なり合う重複部（継ぎ目）における画像の濃度の
ぼやけを補償するものである。すなわち、この重複部の
画素データは、２つの画素データの影響を受けており、
一方、対応する２つのＣＣＤ（ラインセンサ）のリニア
リティは、低照度時（暗時）と高照度時（明時）には確
保されず、そのままでは、濃度のムラが生ずる。この濃
度ムラを補正するのが濃度スムージング処理である。

【００３３】図１４は、このスムージング処理を説明す
るための図であり、画像データＧ１とＧ２の重複部（同
図の斜線部で４００画素分に相当する領域）において
は、両画像の画素データに対して、同図（Ｂ）に示すよ
うに、値がリニアに変化する係数を乗算し、加算して重
複部の画像データを得ている。

【００３４】すなわち、同図（Ａ）において、画像デー
タＧ１の画素データに係数ｋ1 を乗算する乗算器１１１
と、画像データＧ２の画素データに係数ｋ2 を乗算する
乗算器１１２と、乗算器１１１と１１２の出力を加算す
る加算器１１３とを備え、加算器１１３によって得られ
る加算データが当該重複部の画素データとして得られ
る。係数ｋ1 とｋ2 は、同図（Ｂ）に示すように、０〜
１の間の値を縦方向位置に対応して変化する。これは、
重複部において、画素データＧ１（Ｇ２）の影響が画素
データＧ２（Ｇ１）側に近づくにつれて小さくなるよう
にしていることになる。こうすることにより、継ぎ目で
の濃度分布の違和感がなくなる。

【００３５】以上の説明は、シェーディング補正後に濃
度スムージング処理を行っているので分割領域での濃度
むらを除去し、且つ継ぎ目での濃度分布の違和感を無く
している。仮に濃度スムージング処理により継ぎ目の違
和感を無くした状態からシェーディング補正を行なった
場合は継ぎ目に対する演算も実施される事となり目的と
する処理が再現されなくなる。本発明に関連する他の例
では、座標変換後の画像データに対して、濃度スムージ
ング処理を施すものである。本例では、画像重複部分に
おいて、先行して出力されるデータについては一旦メモ
リに格納し、先行して出力される座標変換後のデータに
ついて各データの座標点に応じた係数乗算（積算）を実
行した後に、同一座標上のデータを加算することによ
り、画像のつなぎ目がスムーズに認識できるようにする
ものである。

【００３６】すなわち、本例では、画像データは、既に
座標変換されており、重複部において、画像データＧ１
とＧ２の画素座標位置は一致しているので、図１４
（Ｂ）に示すように、処理する画素位置に対応して定ま
る係数ｋ1 とｋ2 を設定すれば良い。従って座標変換後
に濃度処理をする事で適切な処理を容易に実現してい
る。

【００３７】図１５（Ａ）は、光学系を介してのセンサ
への入射光量のロスを図７（Ｂ）に示す光学系に比して
最小限に抑えた光学系の構成図である。図１５におい
て、入射光は、同図（Ｂ）に示すような中央部５０２が
透明、両側部５０１と５０３が全反射ミラー構成のミラ
ー５００と、同図（Ｄ）に示すような全反射ミラー５１
０を介してＲ，Ｇ，Ｂ各センサに投射される。また、同
図（Ｃ）に示すように、並設されたセンサＳ１とＳ２の
感度を−７２ｄＢと−３６ｄＢに設定するため、ＮＤフ
ィルタがセンサＳ１とＳ２の前に設置されている。

【００３８】したがって、入射光の中央部の光は、ミラ
ー５００の透明部５０２を通過して、全反射ミラー５１
０で反射されてセンサＳ３に結像される。また、入射光
の両側部に相当する光は、ミラー５００の全反射ミラー
部５０１と５０３で反射され、センサＳ１とＳ２に結像
される。このとき、同図（Ｂ）に示すように、透明部５
０２の全反射ミラー５０１，５０３との境界付近を通過
する光は、干渉光を含むので取り入れないように、同図
（Ｃ）に示すような位置にセンサＳ１とＳ２が配設され
ている。

【００３９】図１６は、他の光学系の構成図であり、同
図（Ｂ）に示すように、全反射ミラー６１１を介して入
射光が結像されるＲＧＢセンサＳ１が配設されたブロッ
ク６１０、同図（Ｃ）に示すように、入射光が分光補正
フィルタ６２１を介して結像されるＲＧＢセンサＳ２が
配設されたブロック６２０、及び同図（Ｄ）に示すよう
に、全反射ミラー６３１で反射された入射光が結像され
ているＲＧＢセンサＳ３が配設されたブロック６３０
が、図示の方向に接合されて、同図（Ａ）に示すような
光学系が構成されている。尚、図１５と図１６におい
て、センサの横に記されている黒丸・は、センサがＣＣ
Ｄの場合の転送スタート位置側を示す。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による画像
取扱装置によれば、反射面で生ずる分光特性と反射率に
よる透過面の差異によってＣＣＤ等の分光出力の差を除
去でき、光学系の反射部と透過部の分光特性の違いによ
る画質の劣化の問題が解除できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関連する画像取扱装置の光学系の構成
を示す概略斜視図である。

【図２】図１の構成において使用される光学系の一例を
示す図である。

【図３】図２に示す光学系の使用例を示す図である。

【図４】図２に示す光学系の光路を示す図である。

【図５】図１の構成において使用される他の光学系の例
を示す図である。

【図６】図１に示す構成を説明するための図である。

【図７】図１に示す構成を説明するための図である。

【図８】本発明による画像取扱装置の一実施例の光学系
を示す図である。

【図９】本発明に関連する更に他の例の光学系を示す図
である。

【図１０】本発明に関連する他の例における光学系の簡
略斜視図である。

【図１１】本発明に関連する他の例による画像取扱装置
の画像処理系の構成ブロック図である。

【図１２】本発明に関連する画像取扱装置を説明するた
めの図である。

【図１３】本発明に関連する画像取扱装置における座標
変換を説明するための図である。

【図１４】本発明に関連する画像取扱装置におけるスム
ージング処理を説明するための図である。

【図１５】光学系を介してのセンサへの入射光量のロス
を最小限に抑えた光学系の構成図である。

【図１６】光学系を介してのセンサへの入射光量のロス
を最小限に抑えた光学系の他の構成図である。

【図１７】本出願人提案による画像取扱装置の概略構成
図である。

【図１８】ラインセンサのパッケージ例を示す図であ
る。

【図１９】２枚エリアセンサＳA ，ＳB に被写体からの
光をレンズを介して入射せしめる場合の光路を示す図で
ある。

【図２０】従来の光路分割を示す図である。

【図２１】ラインセンサを用いた場合の分割光路を示す
図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤ ２ 相関二重サンプリング部 ３ ホワイトバランス部 ４ クランプ部 ５ Ａ／Ｄコンバータ ６ ＯＢ加算部 ７，２０ Ｄ／Ａコンバータ ８ シェーディング補正部 ９ 座標変換部 １０ ＲＯＭ １１ スムージング処理部 １２ ハイパスフィルタ １３ カラー補正部 １４ メモリ １５ ＲＡＭ １６ ローパスフィルタ １７ ガンマ補正部 １８ 表示メモリ １９ 混合部 ２１ マイコン ２２ ＥＥＲＯＭ ２３，２５ コントローラ ２４ リニアモータ ２５ 光源 １００，１０１，２００ プリズム １００Ａ 反射部 １００Ｂ，１００Ｃ 透過部 ３００ 光学フィルタ部品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光の一部を第１の方向に反射し他部を
   第２の方向に透過乃至反射させる面を有してなる透明光
   学要素ブロックの上記第１の方向に実質的に垂直な第１
   の面に自己の光電変換面が沿うようにして第１の撮像素
   子を配設し、上記第２の方向に実質的に垂直な第２の面
   に自己の光電変換面が沿うようにして且つ光学的に上記
   第１の撮像素子の隣に位置するようにして第２の撮像素
   子を配設し、上記第１及び第２の撮像素子により撮像対
   象画面の各分担する分割領域の撮像を賄うようにし、上
   記透明光学要素ブロックの上記第１及び／又は第２の方
   向の光路と交差する方向の当該面部に上記第１の撮像素
   子への入射光強度と上記第２の撮像素子への入射光強度
   とをバランスさせるためのコーティングを施してなるこ
   とを特徴とする画像取扱装置。