(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を照射する光源と、
前記光源により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段に入射する光を複数色成分に分離する色フィルタと、
前記撮像手段から出力される複数色の色信号を増幅する増幅手段と、
基準濃度を有する白色部材と、
前記白色部材の濃度レベルを表示するバーコードと、
前記白色部材を前記撮像手段により撮像し、前記撮像手段から出力される各色信号の最大信号レベルがすべて前記バーコードにより表示された各色成分の濃度レベルの所定数倍以上になるように前記光源の光量を調整し、その後、各色信号を前記増幅手段によりゲインダウンさせることで前記各色信号の最大信号レベルがすべて前記濃度レベルの所定数倍にほぼ一致するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段により制御される前記光源の光量調整値及び前記増幅手段の増幅率を記憶する記憶手段を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記所定数は１以下であることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光源により照射された被写体像をＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮影する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像装置としてディジタル複写機がある。
【０００３】
図８に従来のディジタル複写機の構成例を示す。図８において、８１は原稿、８２は原稿８１を置くための原稿台ガラス、８３は光源、８４，８５，８６は反射ミラー、８８はリニアイメージセンサ（ＣＣＤ）、８７は原稿８１からの反射光をＣＣＤ８８の受光面上に結像するためのレンズ、８９はＣＣＤ８８の出力信号を増幅するためのアンプ、９０は増幅されたＣＣＤ出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、９１は画像処理回路、９２はプリンタである。
【０００４】
以上のようなディジタル複写機は、図９のように照明光源からの原稿面上での拡散光の一部をＣＣＤで読み取る構成となっている。
【０００５】
ここでＣＣＤ８８は、一般にある光量以上では出力が飽和してしまい、画像に応じた出力が得られないため、光源８３からの光量としては、原稿台８２上にどんな薄い濃度の原稿が置かれてもＣＣＤ８８の出力が飽和しないような光量に設定される。したがって通常の原稿読み取り時には、ＣＣＤ出力信号が飽和することはない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば図１０に示すように原稿としての光沢物１０１（しわの寄ったアルミホイル、金属フレームのメガネ、腕時計、宝石等）が、原稿台８２上に置かれると、図１１のように場所によっては光源８３からの光が、光沢物１０１で反射され、ＣＣＤ８８上に結像される。これは正反射光として前述の乱反射光とは区別される。なお、１０２は原稿を押える原稿カバーである。
【０００７】
この正反射光の大きさは、光沢物１０１の反射率や置き方（反射角度）によっても変わるが、この正反射光量がある値以上大きいとＣＣＤ８８の出力が飽和するだけでなく、ＣＣＤ８８内でブルーミングが発生する場合がある。
【０００８】
ブルーミングとは、ＣＣＤのある画素に一定以上の光量が入射した場合、発生した電荷が、周囲の画素にまであふれ出してしまう現象である。この場合には、ＣＣＤ出力が飽和するだけでなく、周囲の画素の信号も破壊してしまうので、画質上、致命的なダメージとなってしまう。
【０００９】
また、光沢物を原稿台上に置く場合のほかに、図１２に示す場合にも同様な問題が発生する。図１２は、フィルム１２２を光源１２１で照らし、レンズ１２３、ミラー１２４により原稿台ガラス１２５に結像し、この結像画像をコピーする装置である。なお、フレネル・レンズ８７は原稿台ガラス１２５上に結像された光束が、ＣＣＤ８８上へ再び結像するまでに拡散してしまうのを防ぐためのものである。
【００１０】
フィルム１２２としては、ネガフィルムとポジフィルムの両方があるが、ネガフィルムではベースフィルム部（最も明るい部分）が暗いため、ポジフィルムに対し、かなり光量を上げてＣＣＤ８８の出力が適正になるようにしている。また、通常このような光量調整は、ＡＥ機能として動作し、ユーザーが手を加えることはできない。
【００１１】
しかし、もしこの状態でネガフィルムにピンホール等があると、光源１２１からの光が、ピンホールを通ってＣＣＤ８８上に入射することになる。前述の光沢物と同様に、この場合にもブルーミングが発生する場合がある。
【００１２】
このような問題を解決手段としては、前述のように光沢物が原稿台上に置かれても、また、ネガフィルムにピンホールがあったとしても、ブルーミングが発生しないように光源の光量を小さくし、その分ＣＣＤ出力を回路的に増幅するという手段がある。
【００１３】
しかし、このようにしてしまうと回路の増幅に伴ってノイズが付加されてしまい、ブルーミングが発生していない場合にも、いたずらにＳ／Ｎを劣化させてしまうという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、被写体を照射する光源と、前記光源により照射された被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段に入射する光を複数色成分に分離する色フィルタと、前記撮像手段から出力される複数色の色信号を増幅する増幅手段と、基準濃度を有する白色部材と、前記白色部材の濃度レベルを表示するバーコードと、前記白色部材を前記撮像手段により撮像し、前記撮像手段から出力される各色信号の最大信号レベルがすべて前記バーコードにより表示された各色成分の濃度レベルの所定数倍以上になるように前記光源の光量を調整し、その後、各色信号を前記増幅手段によりゲインダウンさせることで前記各色信号の最大信号レベルがすべて前記濃度レベルの所定数倍にほぼ一致するように制御する制御手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
【実施例】
図１に本発明実施例の撮像装置の構成ブロック図を示す。
【００１９】
図１において、１１は被写体としての原稿、１２は原稿台ガラス、１３は基準濃度部材としての白色板（詳細は後述）である。また、１４は白色板１３及び原稿台ガラス１２上の原稿１１を露光するための光源（ランプ）、１５，１６は反射ガサ、１７〜１９は白色板１３または原稿１１からの反射光を導く反射ミラー、２０はレンズ、２１は赤（Ｒ），緑（Ｇ），及び青（Ｂ）の分離手段としての色分解フィルタが設けられたラインＣＣＤであり、これらにより撮像手段が構成される。
【００２０】
２７，３７，４７はラインＣＣＤ２１からのＲ，Ｇ，Ｂアナログ信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路、２２，３２，４２はそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ処理する増幅手段としてのアナログ信号処理回路（電圧制御増幅器）、２３，３３，４３はＲ、Ｇ、Ｂアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。また、２４，３４，４４は光源の光量不均一やラインＣＣＤの感度バラツキ等に起因するラインＣＣＤ２１の出力の不均一を補正するシェーディング補正回路、２５，３５，４５はシェーディング補正回路２４，３４，４４における通常読取モードにおけるシェーディング補正パラメータを記憶する通常モード用メモリ、５１，５２，５３は後述する光量制限モードにおける補正パラメータを記憶する光量制限モード用メモリ、２６は制御手段としてのＣＰＵである。
【００２１】
なお、ＣＰＵ２６は、指示手段としての操作部４００からの入力により点灯電圧を制御するとともに、通常モード用メモリ２５，３５，４５または光量制限モード用メモリ５１，５２，５３にシェーディング補正パラメータのセットを行う。また、ＣＰＵ２６はメモリ２５，３５，４５またはメモリ５１，５２，５３に格納されているデータの読み出し及びそのデータに対する演算処理も実行する。
【００２２】
反射ミラー１７〜１９は、不図示の駆動機構によって往復運動するように構成され、これのより、ラインＣＣＤ２１へ白色板１３または原稿台ガラス１２上の原稿１１からの反射光を導く。ＣＣＤ２１は入射した光を光電変換し、アナログ信号として出力する。
【００２３】
図２は、白色板１３と原稿台ガラス１２の構成を表す図である。白色板１３には、原稿台ガラス１０２と同材質のガラス板３０１の上面に白く塗られたアルミ板に３０２が貼られていおり、また、ガラス板３０１の下面の所定位置には、表示部であるバーコードの印刷された保持手段としてのシール３０３が貼られている。
【００２４】
図３は、白色板を下からみた状態を示す。図３において、破線４０１で囲まれた部分が白く塗られたアルミ板３０２が貼られた基準白色部であり、一様な白色となっている。また、３０３のバーコードには、基準白色部の濃度レベルをあらかじめ測色し、その結果をＲ、Ｇ、Ｂ値に換算した値ＷＲ  ，ＷＧ  ，ＷＢ  が記録されている。
【００２５】
白色板１３の役割は、図１の撮像装置に置いて、白色板を読み込んだ際のＲ、Ｇ、Ｂ出力がバーコードに記録されているＷＲ  ，ＷＧ  ，ＷＢ  にそれぞれ一致するように照明光量及び回路ゲインを調整する際の基準となることである。
【００２６】
次に通常読取モードにおける照明光量の調整（ランプ調光）及び回路ゲイン増幅率調整の手順について、図４に示すフローチャート及び図５に沿って説明する。
【００２７】
まずＳＴＥＰ１において、ランプ点灯電圧、回路ゲインを初期値、あるいは前回調整値にした上で白色板１３のバーコード部分３０３をラインＣＣＤ２１で読み取り、そのときのＡ／Ｄ変換後のデータを通常モード用メモリ２５上に仮に格納する。ＣＰＵ２６は、このメモリ２５の内容を読みバーコードの内容をデコードし、バーコードに記録されているＲＧＢ値であるＷＲ  ，ＷＧ  ，ＷＢ  を得る。ここでは、わかりやすくするためにＷＲ  ＝ＷＧ  ＝ＷＢ  ＝ＷＲＧＢ  であるものとして示しているが、実際にはそれぞれ異なってもかまわない。
【００２８】
次にＳＴＥＰ２においてランプ点灯電圧の調整を行う。ラインＣＣＤ２１からＡ／Ｄ変換器２３までの回路ゲインを初期値に設定し、その上で白色板１３の基準白色部４０１を読み取り、Ａ／Ｄ変換後のＲ，Ｇ，Ｂデジタルデータを通常モード用メモリ２５，３５，４５上に仮格納する。そしてＣＰＵ２６は、メモリ２５，３５，４５の内容を読み、３個のメモリ２５，３５，４５中の各チャンネルの最大値Ｒｍａｘ  ，Ｇｍａｘ  ，Ｂｍａｘ  を求める。
【００２９】
そして図５（１）のように次の▲１▼〜▲３▼のうち少なくとも一つの条件を満たす最小ランプ点灯電圧になるようにランプ調光を行う。ここでランプ調光値をＬＶ  とする。
【００３０】
Ｒｍａｘ  −Ｋ・ＷＲ  ≒０  ・・・・・・▲１▼
Ｇｍａｘ  −Ｋ・ＷＧ  ≒０  ・・・・・・▲２▼
Ｂｍａｘ  −Ｋ・ＷＢ  ≒０  ・・・・・・▲３▼
ここでは、▲２▼の条件を満たしている。また、Ｋは１以下の所定の値で、例えば０．９が使用されるが、その理由については後述する。
【００３１】
次にＳＴＥＰ３において回路ゲインの調整を行う。図５（２）のようにランプ調光後、Ｒ、Ｇ、Ｂすべてのチャンネルで、前記▲１▼〜▲３▼のすべての条件が満足されるように回路ゲインを各々調整する。ここで各調整値は、ＡＲ  ，ＡＧ  ，ＡＢ  である。
【００３２】
最後にＳＴＥＰ４に進む。ランプ調光及びゲイン調整の後、シェーディング補正のための補正データの作成が必要となるが、シェーディング補正データの作成は、まず前記調整値ＬＶ  をランプ点灯電圧に、ＡＲ  ，ＡＧ  ，Ａｂ  を回路ゲインにそれぞれ設定し、前記白色板１３を読み、ＣＣＤ２１にてＡ／Ｄ変換後の１ライン分のデータを色毎に通常モード用メモリ２５、３５、４５上に仮格納する。
【００３３】
その後、このデータをＣＰＵ２６が色別に順次読み出し各画素ごとにＷＲ  ，ＷＧ  ，ＷＢ  の値にシェーディング補正するためのシェーディング補正用データの換算した上で、シェーディング補正データ用メモリ２５、３５、４５に書き戻すことで行われる。そして、原稿読取り時のシェーディング補正時は、Ａ／Ｄ変換後の原稿画像データと、通常モード用メモリ２５，３５，４５の対応するアドレスのデータをシェーディング補正回路２４，３４，４４において全画素がＷＲ  ，ＷＧ  ，ＷＢ  の値になるように所定の演算を行うことで、シェーディング補正を行う。図５（３）にシェーディング補正後のデータを示す。
【００３４】
ここで、通常モード用メモリ２５，３５，４５が有限のｂｉｔ数で構成されることにより、シェーディング補正回路２４，３４，４４には例えば１〜２倍などのように補正範囲が制限される。
【００３５】
したがってシェーディング補正回路２４，３４，４４がハード構成上１〜２倍の補正に制限されていた場合、前記Ｋの値を１以下の値（例えば０．９）にしておかなければ正常にシェーディング補正が行われない領域が発生してしまう。定数Ｋの存在はこのような問題を解決するためにある。そして白色部の濃度を確実に読み取ることが可能となった。
【００３６】
次に図６に本発明に置ける光量制限モードの光量調整手順を示す。まず、ＳＴＥＰ１において、ランプ点灯電圧、回路ゲインを初期値、あるいは前回調整値にした上で、白色板１３のバーコード部分３０３をラインＣＣＤ２１で読み取り、そのときのＡ／Ｄ変換後のデータを光量制限モード用メモリ５１上に仮格納する。ＣＰＵ２６は、このメモリ５１の内容を読み、バーコードの内容をデコードし、バーコードに記録されているＲ、Ｇ、Ｂ値ＷＲ  ，ＷＧ  ，ＷＢ  を得る。ここでもＷＲ  ＝ＷＧ  ＝ＷＢ  ＝ＷＲＧＢ  であるものとする。
【００３７】
次にＳＴＥＰ２において、ランプ点灯電圧の調整を行う。ラインＣＣＤ２１からＡ／Ｄ変換器２３までの回路ゲインを最大値に設定し、その上で白色板１３の基準白色部４０１を読み取り、Ａ／Ｄ変換後のＲ、Ｇ、Ｂデジタルデータを光量制限モード用メモリ５１，５２，５３上に仮格納する。
【００３８】
そして、ＣＰＵ２６は、メモリ５１，５２，５３の内容を読み、３個のメモリ５１，５２，５３中の各チャンネルの最大値Ｒｍａｘ  ，Ｇｍａｘ  ，Ｂｍａｘ  を求める。そして図７（１）のようにつぎの▲４▼〜▲６▼のすべてを満たす最小ランプ点灯電圧になるようにランプ調光を行う。ここでランプ調光値をＬＶ  とする。
【００３９】
Ｒｍａｘ  ≧Ｋ・ＷＲ    ・・・・・・▲４▼
Ｇｍａｘ  ≧Ｋ・ＷＧ    ・・・・・・▲５▼
Ｂｍａｘ  ≧Ｋ・ＷＢ    ・・・・・・▲６▼
ここでＫは、通常読取モードと同様に１以下の所定の値で、例えば０．９等を使用する。
【００４０】
次にＳＴＥＰ３において、回路ゲインの調整を行う。図７（２）のようにランプ調光後、ＲＧＢすべてのチャンネルで前述した▲１▼〜▲３▼のすべてが満足されるように回路ゲインを各々調整する。ここで調整値は、ＡＲ  ，ＡＧ  ，ＡＢ  である。
【００４１】
最後にＳＴＥＰ４に進む。上記過程で得られたＷＲ  ，ＷＧ  ，ＷＢ  ，ＬＶ  ，ＡＲ  ，ＡＧ  ，ＡＢ  の値を通常読取モードと同様に光量制限モードでの調整値としてメモリ５１，５２，５３に格納する。
【００４２】
以上のように図７（２）にゲイン調整時の信号の状態を示す。
【００４３】
このようにゲイン調整が、ゲインダウン主体で行われるため、ＳＴＥＰ２で設定したゲインの最大値よりも大きなゲインを必要としない。
【００４４】
また、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち少なくとも１つのチャンネルのゲインは、回路の対応可能な最大ゲイン値が設定されるため、回路で対応可能な最低光量に調整されることになる。したがって、通常画像読取時には、通常画像読取用のランプ調整値およびゲイン設定値をメモリから読み出して設定し、光量制限モード時には、光量制限モード用のランプ調整値およびゲイン設定値をメモリから読み出して設定することが可能になった。
【００４５】
そして、被写体が光沢物である場合にも即座に対応し、ブルーミングの発生を防止し、高画質な画像の撮像が可能になった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ブルーミング等の発生を防止し、高画質な画像を撮像できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本発明実施例の白色板と原稿ガラスとの関係を表す図である。
【図３】本発明実施例の白色板の構成図である。
【図４】本発明実施例の通常読取モードのフローチャートである。
【図５】本発明実施例の通常読取モードの波形図である。
【図６】本発明実施例の光量制限モードのフローチャートである。
【図７】本発明実施例の光量制限モードの波形図である。
【図８】従来の撮像装置の構成ブロック図である。
【図９】従来の撮像装置の原理説明図である。
【図１０】従来の撮像装置の構成ブロック図である。
【図１１】従来の撮像装置の原理説明図である。
【図１２】従来の撮像装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１３  白色板
２４，３４，４４  シェーディング補正回路
２５，３５，４５  通常モード用メモリ
２６  ＣＰＵ
５１，５２，５３  光量制限モード用メモリ
３０２  基準白色部
３０３  バーコード
４００  操作部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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