JPS61173586A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は画像入力装置、とくに↑Ｖ左カメライメージス
キャナなどの平面走査式画像読取装置を利用した画像入
力装置に関する。

従来の技術 ＴＶカメラに使用されている撮像管や最近のＣＯＤ固体
撮像板などは、平面のままでかつ瞬時に２次元の画像信
号を得ることができるので、画像計測、パターン認識を
はじめ、ディジタル画像処理システムの簡便な画像入力
手段として利用されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、これらの撮像装置はいずれもＴＶ走査に準じた
解像度をもち、水平、垂直ともに高々２００〜１０００
ＴＶ本の範囲の分解能力に限られている。解像度の限界
は撮像管の特性あるいはＣＯＤの素子数に依存し、より
高精細あるいは画素数の多い画像信号の入力用途には不
向きであった。

このため高精細画像の入力には、水平方向に数千画素を
もつ１次元のイメージセンサを垂直方向に機械的に走査
するファクシミリ型のスキャナや、回転ドラムを用いた
メカニカルスキャナが利用されている。しかしながらこ
れらの装置はいずれも機械的な可動部が大きく、ＴＶカ
メラに比べると読取速度が遅いことや簡便さに欠けるな
どの難がある。

本発明は上記の問題点を改良し、従来のＴＶカメラと同
等に簡便でかつ高精細画像の読取シが可能な画像読取装
置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は微小な開口が一定間隔で配列された格子状パタ
ーンを有する光学マスクと、被写体を光学マスクを介し
て撮像する撮像手段と、光学マスクまたは撮像手段の撮
像素子を相対的に移動させる手段とから構成される。

作用 上記構成において、被写体を光学マスクを介して撮像し
、次に光学マスクと撮像素子とを相対的に移動させて被
写体を撮像する。以下同様の操作を〈シ返して原画像を
複数回撮像することにょシ画素数の大きい高解像画像入
力を行なうことができる。

実施例；茹芸 以下本発明の実施例について図面とともに詳細に説明す
る。

第１図（ａ）は本発明の原理構成を示した図で、１００
は入力原画、１０３は通常のＴＶカメラで撮像レンズ１
０４および撮像素子１０６を含んでいる。１０１は撮像
素子１０５に密着して置かれた光学マスク、１０２は光
学マスク１０１の微動機構、１０６はＡ／Ｄ変換器、１
０７は画像メモリ、１０ｇは制御回路である。

本発明は、通常の低触像度のＴＶカメラ１０３を用いて
高解像度の画像入力を可能にするもので、光学マスク１
０１、微動機構１０２および制御回路１０Ｂはこのため
に付加された高解像化のための手段である。本発明では
、原画１ｏｏの像は光学マスク１ｏ１を介して撮像され
る。光学マスク１０１は第１図山）に例示するような格
子状のパターンが記録された透明フィルム状のシートか
らなり、パターンの白部は透明で黒部は光を遮断するマ
スクの働きをなす。このパターンの透明部は横ｄＸ、縦
ｄＹの寸法をもつ開口が水平および垂直方向にそれぞれ
周期ＭおよびＮで配列されている。

第１図（０）は原画像１００の面上で見た光学マスク１
０１の開口との位置関係を示したものでこれらの開口群
により結像倍率に対応した周期Ｍ／、Ｎ／でサンプリン
グされる。通常は縦横比１：１でサンプリングを行うの
で、光学マスク１ｏ１の格子定数はＭ＝Ｎかつ１Ｘ＝ｄ
Ｙであシ、Ｍ／ｌｊＫ　オよびＮ／ΔＹは整数となるよ
うに設定する。第１図（ｂ）（Ｄ例はＭ＝２４Ｘ＝Ｎ＝
２ｄＹの場合を示し、同図（Ｃ−）は原画像１００のサ
ンプリングが番号１〜４で示す４つの位置で４回に分け
て行われることを表している。

すなわち、第１回目は光学マスク１０１の開口群が、原
画像１００のサンプリング位置１に相対するように、微
動機構１０２が制御回路１０８の指令により光学マスク
１ｏ１の位置ぎめを行う。

第１図（ｂ）　、　（ｃ）の例は、撮像素子１０ｇの分
解能に対して縦横共にＭ／ΔＸ＝Ｎ／ＪＹ＝２倍の高解
像変化を行う場合を示し、撮像素子１０５は第１回目の
サンプリングにより抽出された１の位置の離散的な画素
群に対するビデオ信号を通常のＴＶ走査によってＡ／Ｄ
変換器１０６へ送出する。画像メモリ１０７は、１の画
素信号をディジタルデータとして記憶する。

次に微動機構１０２は制御回路１０８の指令により光学
マスク１０１を水平方向にサンプルピッチｄｘだけ微動
させて、第１図（Ｃ）の番号２のサンプリング位置に開
口群を位置ぎめし、第２回目の撮像を行う。このとき抽
出された画素群は第１回目と同様に画像メモリ１０７に
記憶されるが、制御回路１０８は画像メモリ１０７のメ
モリアドレスを操作して第１回目とは異なるメモリ位置
に記憶するよう制御を行う。以下同様にして、番号３お
よび４のサンプリング位置で第３回目および第４回目の
撮像を行い、合計４フレ一ム分のデータが画像メモリ１
０７に記憶される。

以上の操作によって、画像メモリ１０７には、第１図（
Ｃ）の番号１〜４で示す全画素情報が収録されることに
なシ、１回当りの撮像画素の４倍の画素数をもつ高精細
画像の入力が可能となる。この場合、ＴＶ左カメラ０３
は特殊なものを必要とせず、たとえば５１２Ｘ５１２画
素の分解能をもつ通常の安価なカメラを使用して、１０
２４Ｘ１０２４画素の高精細画像データを容易に得るこ
とができる。なお、第１図（ａ）において、撮像素子１
０５の光電面には原画１００の像と光学マスク１０１の
マスクパターンとの光学的な重ね合せによる格子状のサ
ンプリング画像が投影されるが、光学マスク１ｏ１と撮
像素子１０６の光電面の間にはギャップがあるので光電
面上でのサンプリング画像はボケを伴っている。上記の
例ではこのボケの程度は開口面積が４倍以内の拡がシま
で許容される。

もし撮像素子１０６の構造上の問題などでボケが著るし
いときには、第２図に例示するごとく原画像１ｏＯの像
面を正確に光学マスク１０１に重ね合わせたのち、リレ
ーレンズ１０４′を付加して光学マスク１０１の面を撮
像素子１０５の光電面上に再結像させるようにすればよ
い。

上記第１図あるいは第２図いずれにしても、撮像素子１
０６の光電面上でのサンプリング画像はむしろ適度なボ
ケを伴っている方が都合がよく、ボケの程度はサンプル
周期に対してビデオ信号波形が補間され連続信号となる
ように調整される。

第３図は、上記の画像データに対する原画像１ｏＯと画
像メモリ１０７の構成との対応関係を示す説明図である
。横方向２ｘ画素、縦方向２Ｙ画素をもつ原画像１００
は、上記４回の撮像に相対して、各サンプル位置１〜４
毎にそれぞれ横Ｘ画素、縦Ｙ画素の４枚のメモリプレー
ン１０９〜１１２に通常のＴＶ走査によるディジタル画
像として書込まれる。一方、メモリプレーン１０９〜１
１２からの読出し時には、図示のごとくサンプル位置１
と２のメモリプレーンが画素順序１，２゜１．２・・・
・・・となるよう交互に読出され原画面での奇数ライン
の画像信号を形成する。また、サンプル位置３と４に対
応するメモリプレーン１１１゜１１２は画素順序４，３
，４，３．・・・・・・となるよう交互に読出され、原
画面での偶数ラインの画像信号を形成する。このように
して、各プレーン１０９〜１１２を２枚ずつ対にして点
順次に読出し、かつそれぞれの対が奇数および偶数ライ
ンを形成するようにメモリアドレスを制御すれば、縦横
各２倍の解像度をもつラスター走査形の画像信号を得る
ことができる。

第４図は光学マスクとして用いる他の開口形状の例を示
す。開口の形状は目的用途に応じて、（ａ）の円形や（
ｂ）の菱形などを用いることができる。サンプリングピ
ッチｄｘおよびｄＹは開口サイズと必ずしも一致させる
必要はなく、Ｍ／ｄｘおよびＮ／ｄＹが整数となる条件
で、撮像系の伝達関数を考慮して標本化定理を満たすよ
うに設計すればよい。

本発明においては、解像しうる画素数は横方向Ｍ／ｌｊ
Ｘ倍、縦方向Ｎ／ｄＹ倍の比率で増大できるが、全画素
データを得るための撮像回数も（Ｍ、＃Ｘ）・（Ｎ／Ｖ
Ｙ）倍に増加する。たとえば、５１２Ｘ５１２画素の分
解能をもつＴＶカメラにより、縦横各４倍の２０４８Ｘ
２０４８画素のデータを得るには、４Ｘ４＝１６回の光
学マスクのボジシ３ニングと撮像操作が必要となる。し
かしながら、ＴＶカメ２１ｏ３を用いれば、１フレーム
タイムすなわち１／３ｏ秒で１回の撮像が可能であるか
ら、１回当りのボジショニングに要する時間をΔを秒と
すれば、全撮像時間は となる。光学マスクによるサンプリング順序を例えば第
６図のごとくすれば、ｄｔは１回当ｐｄＸまたはｄＹの
微動時間に対応するので充分短くすることができ、ｄｔ
＜１７３ｏ秒程度は容易に実現可能である。

したがって、例にＪｔ！１７３０秒とすれば、Ｍ／ｊＸ
＝Ｎ、＃Ｙ＝４としてもＴ＝１秒７＞ｆｉられ、従来の
平面走査型イメージスキャナや回転ドラム型スキャナに
比して十分高速化が図られる。

また２本発明の重要々素である光学マスク１０１は、た
とえば印刷製版に用いられるコンタクトスクリーンや計
算機により生成した格子状ドットパターンなどを原版と
して、銀塩フィルムに所望のピッチとなるよう縮小して
焼付けるなどの方法により容易にかつ安価に製作するこ
とができる。

なお、第１図（、）においては、撮像素子１０５を固定
し光学マスク１０１を微動する構造となっているが、撮
像素子１０５と光学マスク１０１の位置関係は相対的で
あって逆に光学マスク１０１を固定し撮像素子１０５を
微動しても動作機能に何ら変りはない。

さらに本発明では、解像度を増すにつれて（Ｍ／ΔＸ）
（Ｎ／ΔＹ）の倍率で画像メモリ１０７Ｃ＋容量が膨大
となるが、磁気ディスクなどのマスストレージを外部記
憶媒体とするシステムでは、画像メモリ１０７は全画素
量を記憶する必要はない。

すなわち、最小限１回の！１＆像毎のＴＶ左カメラｏ３
の１フレ一ム分のメモリを備え、撮像の都度外部媒体へ
転送することによって画像メモリ１０７を繰り返し使用
することも可能である。

また、第１図（ａ）の構成でＴＶ右カメラ０３にカラー
ＴＶカメラを用いるか、あるいはモノクロＴＶカメラの
前に色分解フィルターをかけて撮像することにより、カ
ラー画像の入力にもただちに適用できることは云うまで
もない。

発明の効果 以上のように、本発明は微小開口を有する光学マスクを
撮像素子の前面に配置し、光学マスクと撮像素子を相対
的に移動させながら被写体を撮像し、複数回の撮像によ
って被写体面の全画素情報を入力するようにした画像入
力装置で、従来の低解像度のＴＶカメラを使用して、安
価・簡便かつ高速に高解像度の画像入力が可能となるの
で、高精度の文書や画像情報のディジタル処理に極めて
有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｔａ）は本発明による画像入力装置の全体構成を
示すブロック図、同図（ｂ）は本発明に使用される光学
マスクの斜視図、同図（０）は画像のサンプリングの説
明図、第２図は本発明による画像入力装置の他の実施例
を示す概略図、第３図は本発明における原画像の画素と
画像メモリの関係を示す説を示す正面図、第５図は本発
明の画素のサンプリングに関する他の実施例の説明図で
ある。 １００・・・・・・入力原画、１０１・・・・・・光学
マスク、１０２・・・・・・微動機構、１０３・・・・
・・ＴＶカメラ、１０４・・・・・・撮像レンズ、１０
６・・・・・・撮像素子、１０６・・・・・・ＡＤ変換
器、１０７・・・・・・画像メモリ、１０８・・・・・
・制御回路、１０９〜１１２・旧・・メモリプレーン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）微小な開口が一定間隔で配列された格子状パター
   ンをもつ光学マスクを撮像素子の前面に配置し、前記光
   学マスクまたは撮像素子のいずれか一方を２次元的に微
   動させながら被写体を撮像し、複数回の撮像によって被
   写体面の全画素情報を入力することを特徴とする画像入
   力装置。
2. （２）光学マスクの位置に被写体像を結像させ、この像
   をリレーレンズにより撮像素子に投影させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の画像入力装置。
3. （３）該撮像素子の前方に色分解フィルタが配されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像入
   力装置。