(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源によって照射された読取り原稿の読取り光を、所定の蓄積時間で撮像して光電変換する光電変換装置と、
該光電変換装置によって光電変換された画像信号を増幅するアナログ増幅器と、
該アナログ増幅器によって増幅された前記画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを有する画像読取り装置において、
前記読取り原稿の輪郭あるいは背景とのレベル差から有効な画像領域を判断し、抽出するステップと、
前記有効な画像領域中の最大輝度を示す第１の最大輝度と、前記光電変換装置によって読取り可能な全画像読取り領域中の最大輝度を示す第２の最大輝度とを算出するステップと、
前記光源の光量、前記光電変換装置の蓄積時間、前記光電変換装置への入射光量を制限する絞りの何れかの設定値を変更することによって、前記第２の最大輝度が前記光電変換装置の飽和レベル以下で、かつ前記第１の最大輝度が前記光電変換装置の光電変換特性がリニアリティ−を保持し得るダイナミックレンジの最大値以下となる第１の露光量となるように、前記第１の最大輝度と、前記第２の最大輝度とに基づいて、前記変更する設定値を算出し、該算出された設定値に基づいて、前記光電変換装置の露光量を調整するステップと、
該露光量調整後の前記第１の最大輝度に相当する画像信号が、前記Ａ／Ｄ変換器の最大階調にほぼ等しくなるように前記アナログ増幅器の増幅度を算出し、該増幅度に設定するステップとを有することを特徴とする画像読取り装置。
【請求項２】
前記第１の露光量は、前記第２の最大輝度が、前記光電変換装置の飽和レベル以下で、かつ前記第１の最大輝度が、前記光電変換装置の光電変換特性がリニアリティ−を保持し得るダイナミックレンジの最大値以下となる最大の露光量であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取り装置。
【請求項３】
前記読取り原稿の種類に応じて、前記有効な画像領域を抽出する方法を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像読取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ポジフィルム、ネガフィルム等の透過画像原稿及び印刷原稿等の反射画像原稿を読み取る画像読取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の画像読取り装置の例を示すブロック図である。
【０００３】
読取り原稿の読取り光を光電変換する光電変換装置と、光電変換された画像信号を増幅する増幅器と、増幅された画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を有する従来の画像読取り装置では、読み込み可能な全領域Ａの輝度を元にして、光電変換装置の露光量と増幅器の増幅度を設定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、ＣＣＤ（光電変換装置）のダイナミックレンジは、領域Ａの部分（図７のａ）でも使用され、本来必要な領域Ｂ（図７のｂ）の部分に割り当てられる範囲が狭くなる。すなわち、本来のａなるダイナミックレンジが使用できるところａ−ｂの部分を全く無駄にし、ｂの部分のみを伸張して使用することになる。これによりＳ／Ｎはｂ／ａとなり著しく劣化する。
【０００５】
また、Ａ／Ｄ分解能においても、例えば８ｂｉｔ（０〜２５５）の場合、図８に示すように、全階調ａのうち階調ｂしか利用されず、この階調ｂの範囲をデジタルテーブル等で伸ばすため階調飛びが発生し、滑らかさに欠けた非常に見苦しい絵になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、有効原稿領域を各種原稿に最適な方法により識別して、その有効領域に対して露光量を最適化することでＳ／Ｎを改善し、更にアナログ増幅器に対する増幅度を最適化することで階調飛びを抑えることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明による画像読取り装置は、光源によって照射された読取り原稿の読取り光を、所定の蓄積時間で撮像して光電変換する光電変換装置と、光電変換装置によって光電変換された画像信号を増幅するアナログ増幅器と、アナログ増幅器によって増幅された画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを有する画像読取り装置において、読取り原稿の輪郭あるいは背景とのレベル差から有効な画像領域を判断し、抽出するステップと、有効な画像領域中の最大輝度を示す第１の最大輝度と、光電変換装置によって読取り可能な全画像読取り領域中の最大輝度を示す第２の最大輝度とを算出するステップと、光源の光量、光電変換装置の蓄積時間、光電変換装置への入射光量を制限する絞りの何れかの設定値を変更することによって、第２の最大輝度が、光電変換装置の飽和レベル以下で、かつ第１の最大輝度が、光電変換装置の光電変換特性がリニアリティ−を保持し得るダイナミックレンジの最大値以下となる第１の露光量となるように、第１の最大輝度と、第２の最大輝度とに基づいて、変更する設定値を算出し、算出された設定値に基づいて、光電変換装置の露光量を調整するステップと、露光量調整後の第１の最大輝度に相当する画像信号が、Ａ／Ｄ変換器の最大階調にほぼ等しくなるようにアナログ増幅器の増幅度を算出し、増幅度に設定するステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
【作用】
上記構成の画像読取り装置においては、読取り原稿の輪郭あるいは背景とのレベル差から有効な画像領域を判断し、抽出するステップと、有効な画像領域中の最大輝度を示す第１の最大輝度と、光電変換装置によって読取り可能な全画像読取り領域中の最大輝度を示す第２の最大輝度とを算出するステップと、光源の光量、光電変換装置の蓄積時間、光電変換装置への入射光量を制限する絞りの何れかの設定値を変更することによって、第２の最大輝度が、光電変換装置の飽和レベル以下で、かつ第１の最大輝度が、光電変換装置の光電変換特性がリニアリティ−を保持し得るダイナミックレンジの最大値以下となる第１の露光量となるように、第１の最大輝度と、第２の最大輝度とに基づいて、変更する設定値を算出し、算出された設定値に基づいて、光電変換装置の露光量を調整するステップと、露光量調整後の第１の最大輝度に相当する画像信号が、Ａ／Ｄ変換器の最大階調にほぼ等しくなるようにアナログ増幅器の増幅度を算出し、増幅度に設定するステップとを有するので、ＣＣＤのダイナミックレンジをほぼ全域にわたり使用し、信号増幅度を有効画像領域内でアナログ的にＡ／Ｄ変換のフルレンジに振れるように設定するため、階調飛びを抑えることが可能となる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明による画像読取り装置の一実施例を示すブロック結線図である。
【００１１】
図１において、１はポジフィルム等の読取原稿である。読取原稿１には、光源２から読取光が照射される。光源光量は、光量制御装置１６を介して後述するＣＰＵ回路８により調光される読取原稿１を透過した読取光は、絞り３で光量が制限された後に、集光レンズ４によってＣＣＤ５に集光される。絞り値は後述するＣＰＵ回路８により制御される。ＣＣＤ５に集光された読取り光は、ＣＣＤ５で光電変換された後に、アナログ増幅器６によって増幅される。アナログ増幅器６の増幅率は、後述するＣＰＵ回路８によって制御される。アナログ増幅器６によって増幅された読取り信号は、Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換され、バスライン９を介してメモリー１０に記録される。以上で述べた読取り動作は、ＣＰＵ回路８の制御によって行われる。ＣＰＵ回路８は、メモリー１０に記録された画像信号を元にして、ＣＣＤ５の蓄積時間の算出とアナログ増幅器６の増幅率を決定する。
【００１２】
図２は、ＣＰＵ回路８の動作（プログラム）を説明するフローチャートである。
図２において、プログラムがスタートすると、まず初期化を行い（ステップＳ１）、光源２を初期光量Ｂ0、絞り３を初期絞りＦ0、ＣＣＤ５の蓄積時間Ｔ0、アナログ増幅器６の増幅率Ａ0にそれぞれ設定する。次に、設定された初期値で読取り原稿１の仮読み込みを行う（ステップＳ２）。読み込んだ画像信号はメモリー１０に書き込まれるので、このメモリー１０に書き込まれた画像情報から読取り原稿１の有効領域を検出する（ステップＳ３）。この検出方法は、各原稿種類に適合した手法を用いることでヒット率を向上させている。例えば、反射原稿の場合には、原稿押さえ板は白色板を使用しており、原稿とその背景との輝度差により原稿域を判断する。通常の原稿の場合、その濃度はほとんどの場合高い。その特性を利用すれば、取り込み画像の外周より一定レベル低い値をしきい値とすることで検出できる。図６はこの有効領域と取り込み領域（白色背景）の１ライン分の信号変化の様子である。この有効領域を検出することは、図３（ａ）の領域Ｂ（読取り原稿１の外枠）を検出することを意味する。なお、図３（ａ）の領域Ａは、読取り可能な全領域を示す。
【００１３】
メモリー１０に書き込まれた情報から輝度変化を検出する具体的方法は従来公知の方法であってよい。また、透過原稿においては遮光マスクを使用する際、その露光暗レベルと原稿部のレベル差によりしきい値を設定し検出する。図１０は遮光マスクにフィルム原稿をセットした場合の１ライン分の読取り信号の様子である。図３（ｂ）の領域Ａは、読取り可能な全領域を示し、この場合、遮光マスクにより覆われている。領域Ｂのフィルム部分を輝度レベル変化により検出する。一方、遮光マスク等を使用しない際には、ネガフィルム、ポジフィルムによりその検出方法が異なり、カラーネガフィルムを例にとると３色分解した際、そのベース濃度は、赤で０．３〜０．４、緑で０．４〜０．６、青で０．６〜０．９程度である。濃度０．３は透過光量の約半分の輝度値であり、しきい値をその値に定することで検出が可能となる。
【００１４】
図１１は読取り領域にネガフィルムをセットした場合の１ラインの信号の様子である。また、カラーポジフィルムの場合、フィルムコマの外周部の黒枠により検出する。図１２は読取り領域の任意箇所にカラーポジフィルムをセットした場合の１ライン分の映像信号の様子である。図３（ｃ）の領域Ａは、読取り可能な全領域を示し、任意にセットされた領域Ｂのフィルム原稿を外周黒枠の輝度レベル変化により検出する。
【００１５】
ステップＳ４では、メモリー１０から画像データを読み出すことにより領域Ａ（読取り可能領域）の最大輝度ａ、領域Ｂ（抽出された原稿領域）の最大輝度ｂを検出する。ステップＳ５では、最大輝度ａ、ｂより露光量を算出する。露光量は光源２光量、絞り３、ＣＣＤ５の蓄積時間により調整される。露光量調整はこの３要素の組み合わせにより行い、その組み合わせは任意である。例えば、読み込み時間を短くしたい場合、ＣＣＤ５の蓄積時間を延ばすことは不適であるため、光源２光量、絞り３で調整する。また、画質の解像度、ＭＦＴを重視する場合、絞り３は絞ったまま、他の要素で調整すればよい。露光量を決定するにはＣＣＤ５のダイナミックレンジの最大値ｃ、ＣＣＤ５の飽和レベルｄによりｂ＞ａの場合、原稿域最大輝度ｂがｃにほぼ等しくなるように、また、ａ＞ｂの場合、読取り域の最大輝度ａがＣＣＤ５の飽和レベルを越えないで、かつ原稿域の最大輝度ｂがＣＣＤ５のダイナミックレンジ最大値ｃにできるだけ近づくように露光量を調整する。図１１に示すようにＣＣＤ５のダイナミックレンジと飽和レベルの関係はＣＣＤの構造により（ａ）（ｂ）２種類に大別される。ダイナミックレンジとはＣＣＤ５の光電変換のリニアリティーが保持される領域であり、飽和レベルとはＣＣＤ５内部の電荷が隣接画素等へ流れだしスミア、ブルーミング等の画質的不具合が発生しだすポイントである。それゆえ、有効原稿領域はＣＣＤ５のリニアリティーがあるダイナミックレンジ内に割り当てる必要があり、もしタイプ（ａ）のＣＣＤであれば、不要な最大輝度ａはリニアリティーがない飽和レベルｄ内に割り当てることで、ＣＣＤ５のダイナミックレンジを有効に使用することができる。以上の条件により算出された露光量は光源光量Ｂ１、絞り値Ｆ１、ＣＣＤ蓄積時間Ｔ１にて実現する。
【００１６】
例えば、タイプ（ａ）のＣＣＤ５（ダイナミックレンジｃ１、飽和レベルｄ１）を使用し、絞り３は固定絞り、光源２光量も一定の場合、検出された有効原稿領域の最大輝度ｂ１、読取り全領域の最大輝度ａ１（ａ１＞ｂ１）であるならば、ＣＣＤ５の蓄積時間Ｔ１を次式により演算し、露光調整する。
【００１７】
Ｔ１ａ＝ｍｘＴ０ｘ（ｄ１／ａ１）  ・・・（１）
【００１８】
Ｔ１ｂ＝ｍｘＴ０ｘ（ｃ１／ｂ１）  ・・・（２）
Ｔ１ａ、Ｔ１ｂの小さい方をＴ１とする。ｍは計算誤差等によるＣＣＤ５の飽和を防止する安全係数である。ＣＣＤ５の蓄積時間をＴ１にて読み込むことでＣＣＤ５のダイナミックレンジを最適利用しＳ／Ｎに関しても最小に抑えることが可能となる。
【００１９】
ステップＳ６では、ステップＳ４で抽出した最大輝度にステップＳ５で求めた露光条件を考慮した原稿領域最大輝度ｂから、アナログ増幅器６の増幅率Ａ１を次式により演算する。
【００２０】
Ａ１＝ｎｘＡ０ｘ（ａ／ｂ）    ・・・（３）
【００２１】
Ｓ／Ｎは増幅率Ａ１が低い程優れている。しかし、高濃度の原稿、露光量の限界、有効原稿領域と読み込み全域の輝度差が大きい場合にはステップＳ６の操作が必要になる。ｎは計算誤差等によるハイライト側の白飛びを軽減する係数である。ａはＡ／Ｄ変換器７の分解能の最大値（図５では２５５レベル）である。結果として、アナログ増幅器６の増幅率Ａ１は、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換器７の入力フルレンジｊ（図５では２５６階調）にほぼ等しくなるように算出される。このようにＣＣＤ５信号をアナログ的に増幅しＡ／Ｄ変換器７の入力範囲をフルに利用することにより、階調飛びのない滑らかな階調表現が得られる。
【００２２】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明の技術的思想によれば、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施例においては、領域Ｂが読取原稿１の全領域に等しいものとして説明したが、重要部分は読取原稿１の中心部に位置する場合が多いことから、領域Ｂに対して面積比で７０％〜９０％の領域Ｃ（図３参照）とすることもできる。また、７０％〜１００％の範囲で、オペレータがマニュアルで選択するようにもできる。
【００２３】
以上の実施例によれば、読取り原稿の種類に応じた適切な方法により有効原稿領域を抽出することで、そのヒット率を向上させ、従来、オペレータがマニュアル操作により領域指定していた煩雑性を解消し、さらに読取り全域の最大輝度、上記判別した原稿領域内の最大輝度を検出し、これらの最大輝度から光電変換装置のダイナミックレンジを最大、かつ有効に割り当てる露光量を算出し、この結果を反映した原稿領域の最大輝度がＡ／Ｄ変換器の最大階調にほぼ等しくなるようアナログ増幅器の増幅度を算出するようにしたので、露光量と信号増幅度が有効画像領域内で最適化され、Ｓ／Ｎの最良化と階調飛びを抑えることが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、読取り原稿の輪郭あるいは背景とのレベル差から有効な画像領域を判断し、抽出するステップと、有効な画像領域中の最大輝度を示す第１の最大輝度と、光電変換装置によって読取り可能な全画像読取り領域中の最大輝度を示す第２の最大輝度とを算出するステップと、光源の光量、光電変換装置の蓄積時間、光電変換装置への入射光量を制限する絞りの何れかの設定値を変更することによって、第２の最大輝度が、光電変換装置の飽和レベル以下で、かつ第１の最大輝度が、光電変換装置の光電変換特性がリニアリティ−を保持し得るダイナミックレンジの最大値以下となる第１の露光量となるように、第１の最大輝度と、第２の最大輝度とに基づいて、変更する設定値を算出し、算出された設定値に基づいて、光電変換装置の露光量を調整するステップと、露光量調整後の第１の最大輝度に相当する画像信号が、Ａ／Ｄ変換器の最大階調にほぼ等しくなるようにアナログ増幅器の増幅度を算出し、増幅度に設定するステップとを有するので、アナログ増幅器に対する増幅度を最適化することで階調飛びを抑えることが可能となる。
さらに、請求項２の発明によれば、第１の露光量を、第２の最大輝度が光電変換装置の飽和レベル以下で、かつ第１の最大輝度が、光電変換装置の光電変換特性がリニアリティ−を保持し得るダイナミックレンジの最大値以下となる最大の露光量とする構成としたので、さらにＳ／Ｎの最良化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像読取り装置の一実施例を示すブロック結線図である。
【図２】本発明による画像読取り装置の一実施例を示すフローチャートである。
【図３】本発明による画像読取り装置の一実施例を示す概念図である。
【図４】本発明による画像読取り装置の一実施例を示す特性図である。
【図５】本発明による画像読取り装置の一実施例を示す概念図である。
【図６】本発明による画像読取り装置の一実施例を示す波形図である。
【図７】従来の画像読取り装置の一例を示す特性図である。
【図８】従来の画像読取り装置の一例を示す特性図である。
【図９】従来の画像読取り装置の一例を示す特性図である。
【図１０】本発明による画像読取り装置の一実施例を示す波形図である。
【図１１】本発明による画像読取り装置の一実施例を示す波形図である。
【図１２】本発明による画像読取り装置の一実施例を示す波形図である。
【符号の説明】
１      読取原稿
２      光源
３      絞り
４      集光レンズ
５      ＣＣＤ
６      アナログ増幅器
７      Ａ／Ｄ変換器
８      ＣＰＵ回路
９      バスライン
１０      メモリー
１１      タイマー
１２      増幅率可変設定回路
１４      絞り制御モータ
１５      モータドライバ回路
１６      光源光量制御回路
【図１】
0003550589.tif 000002
【図３】
0003550589.tif 000003
【図２】
0003550589.tif 000004
【図４】
0003550589.tif 000005
【図５】
0003550589.tif 000006
【図６】
0003550589.tif 000007
【図７】
0003550589.tif 000008
【図８】
0003550589.tif 000009
【図９】
0003550589.tif 000010
【図１０】
0003550589.tif 000011
【図１１】
0003550589.tif 000012
【図１２】
0003550589.tif 000013