(57)【要約】【課題】黒基準データの精度を向上し、画質を向上する過露光時の黒基準データ作成方法を提供する。【解決手段】予備走査を実行することにより、原稿判別部４２では原稿が過剰露光が必要なネガフィルムなどの暗い原稿であるか、過剰露光の不要な通常の原稿であるかを判別する。判別の結果、過剰露光が必要な原稿であると判断されると、露光時間設定部４３ではラインセンサの露光時間が設定される。設定された露光時間にしたがいラインセンサは黒基準の読み取りを実施する。黒基準データ作成部４４では、設定された過剰な露光時間に応じてラインセンサで読み取られた黒基準読み取り時の出力値から黒基準データを作成する。過剰露光時の露光時間と同一の時間で黒基準の読み取りを行い、黒基準データを作成することにより、読み取られる原稿の暗部の階調を詳細に表現でき、読み取られた画像の画質が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を受光し、受光した光の量に応じた電気信号を出力する撮像手段において、過剰露光時の黒基準データを設定する黒基準データ設定方法であって、
前記撮像手段の露光時間が基本露光時間のｎ倍であるとき、基本露光時間のｎ倍の時間、黒基準の読み取りを実行する黒基準読み取り段階を含むことを特徴とする過剰露光時の黒基準データ設定方法。
【請求項２】
複数の画素を有する撮像手段により、原稿の概略を読み取る予備走査段階と、
前記予備走査段階で前記撮像手段から出力された電気信号の出力値から前記原稿に応じたガンマ曲線を設定するガンマ曲線設定段階と、
前記ガンマ曲線設定段階で設定されたガンマ曲線が所定の領域に含まれているか否かを判定し、前記ガンマ曲線が前記所定の領域に含まれるように該ガンマ曲線の出力側の倍率である定数ｃを決定する倍率決定段階と、
前記ガンマ曲線が前記所定の領域から外れていると判定された場合、前記撮像手段の露光時間を基本露光時間の前記定数ｃ倍に設定する露光時間設定段階と、
前記露光時間設定段階で設定された時間に応じて黒基準の読み取りを実行し黒基準データを作成する黒基準データ作成段階と、
を含むことを特徴とする過剰露光時の黒基準データ設定方法。
【請求項３】
前記黒基準データは、前記撮像手段を構成する画素ごとに作成されることを特徴とする請求項２記載の過剰露光時の黒基準データ設定方法。
【請求項４】
原稿に光を照射する光源と、
前記原稿からの光を受光し、受光した光の量に応じた電気信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から出力された電気信号を基に前記原稿が過剰露光が必要な原稿であるか否かを判別する原稿判別手段と、
前記原稿判別手段により前記原稿が過剰露光が必要な過露光原稿であると判別された場合、前記撮像手段の露光時間を基本露光時間の所定倍に設定する露光時間設定手段と、
黒基準を読み取るときの露光時間が前記露光時間設定手段で設定された露光時間となるように前記撮像手段で該黒基準を読み取り、黒基準データを作成する黒基準データ作成手段と、
を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像手段の黒基準データ設定方法に関し、特に過剰露光時における黒基準データ設定方法、ならびに画像読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、原稿台上に載置された原稿へ光源からの光を照射し、原稿で反射または原稿を透過した光を撮像手段により画像データとして読み取る画像読み取り装置が公知である。
上記のような画像読み取り装置に用いられる撮像手段は、電荷結合素子からなる画素を複数有している。撮像手段を構成する複数の画素からは、受光した光の量に応じた電気信号が出力される。
【０００３】
画像読み取り装置の撮像手段から出力された電気信号は、撮像手段の感度のばらつき、あるいは光源の光量のばらつきを補正する必要がある。そのため、原稿の読み取り前に黒基準および白基準を読み取り、それぞれ黒基準データおよび白基準データを作成する。撮像手段から出力された電気信号には、作成された黒基準データおよび白基準データを用いてシェーディング補正が実施される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像手段は、白基準の読み取り時に撮像手段から出力される出力値の最大値が所定の値となるように露光時間（「電荷蓄積時間」ともいう。）が決定されている。この露光時間が基本露光時間である。露光時間は、撮像手段が受光する色、例えば赤色（以下：Ｒ）、緑色（以下：Ｇ）または青色（以下、Ｂ）に対応してそれぞれ設定される。すなわち、露光時間は撮像手段が受光する色によって異なっている。一般に、原稿は撮像手段の基本露光時間に基づいて読み取られる。ところが、例えばネガフィルムなどのような原稿の場合、階調の小さな暗部の領域が多く含まれ、またＲ、Ｇ、Ｂの情報量がアンバランスである。このような原稿を撮像手段の基本露光時間で読み取った場合、暗部の詳細な階調表現が困難となり、読み取られた画像の画質の向上を図ることができない。
【０００５】
また、原稿の暗部の詳細な階調表現を実現にするためにガンマ関数を変更することで出力値を増大することが考えられる。しかし、ガンマ関数を用いて出力値を増大させると、撮像手段から出力された電気信号に含まれるノイズ成分も増幅される。その結果、画像データに含まれるノイズが増幅され、画質が低下する。
【０００６】
そこで、撮像手段の露光時間を基本露光時間よりも長くすることで原稿の暗部の階調を詳細に表現する過剰露光が利用されている。過剰露光を利用することで、画像データに含まれるノイズの増幅が防止でき、画質の低下を防止することができる。
【０００７】
しかしながら、過剰露光により原稿を読み取る場合であっても、黒基準を読み取る際の露光時間については考慮されていない。そのため、原稿の種類ならびに撮像手段が受光する光の色にかかわらず基本露光時間で読み取られた黒基準データが使用されている。黒基準データは、例えば撮像手段を構成する画素から出力される暗時の出力値を平均することによって設定されている。
【０００８】
上述のように出力値を平均することにより設定される黒基準データは、撮像手段を構成する画素が複数ある場合でも通常は全画素について一つの値を採用している。そのため、例えばネガフィルムのように暗い画像を読み取る場合、暗部の階調が画素ごとに詳細に表現されないという問題がある。いいかえれば、基本露光時間で読み取られた平均的な黒基準に基づいて作成される黒基準データを用いると、過剰露光した場合に暗い画像に含まれる暗部の階調を詳細に表現できないことになる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、黒基準データの精度を向上し、画質を向上する過露光時の黒基準データ作成方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、画像データに含まれるノイズが低減され、画質を向上する画像読み取り装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１記載の黒基準データ設定方法によると、露光時間が基本露光時間のｎ倍のとき、基本露光時間のｎ倍の時間黒基準の読み取りを実行する。そのため、露光時間が基本露光時間よりも長い過剰露光の場合、過剰露光の露光時間に対応して黒基準が読み取られ、過剰露光時の黒基準データが作成される。例えば、撮像手段が受光する光の色がＲ、Ｇ、Ｂの３色であるとき、各色を受光する撮像手段ではそれぞれ各色の基本露光時間のｎ倍の時間黒基準が読み取られる。したがって、撮像手段が受光する各色ごとに過剰露光に対応した黒基準データが作成されるので、黒基準データの精度が向上し、例えばネガフィルムのように暗い原稿の画質を向上することができる。
なお、基本露光時間とは、前述のように白基準の読み取り時に撮像手段から出力される最大の出力値が所定の値となる露光時間である。
【００１１】
本発明の請求項２記載の黒基準データ設定方法によると、予備走査段階で設定されたガンマ曲線に基づいて露光時間が設定される。ガンマ曲線を用いることで、原稿に応じて露光時間が設定され、設定された露光時間に応じて黒基準データが作成される。そのため、原稿の種類に応じて適切な露光時間を設定することができ、かつ露光時間に応じた黒基準データを作成することができる。したがって、読み取られる原稿の種類に応じて高精度の黒基準データを作成することができ、画像の画質を向上することができる。
【００１２】
本発明の請求項３記載の黒基準データ設定方法によると、撮像手段を構成する画素ごとに黒基準データが作成される。そのため、撮像手段の各画素から出力されるデータに対し、画素ごとに最適なシェーディング補正を実施することができる。したがって、読み取られた画像の画質を向上することができる。
【００１３】
本発明の請求項４記載の画像読み取り装置によると、読み取られる原稿に過剰露光が必要であるか否かが判断される。過剰露光が必要な場合、露光時間は基本露光時間の所定倍に設定される。黒基準データ作成手段は、設定された基本露光時間の所定倍の時間、黒基準の読み取りを実行し、黒基準データを作成する。そのため、原稿の種類に応じて露光時間が設定され、かつ設定された露光時間に応じた黒基準データが作成される。したがって、暗部の階調を十分に表現でき、読み取られた画像の画質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による画像読み取り装置を図２に示す。
図２に示すように、画像読み取り装置１は、箱形の本体１０を有し、本体１０の上方に原稿２を載置する原稿台１１が配設されている。本体１０の内部には、駆動手段２１により原稿台１１に対して平行な副走査方向へ往復移動可能なキャリッジ２０が収容されている。
【００１５】
キャリッジ２０には、光源としての蛍光ランプ２２、ミラー２３、集光レンズ２４および撮像手段としてのラインセンサ２５が搭載されている。ミラー２３は、ラインセンサ２５に集光される原稿２からの光を反射し、光路長を長くするために設けられている。集光レンズ２４は、原稿２からの光をラインセンサ２５に入射させる。ラインセンサ２５には、ＣＣＤなどの複数の画素をキャリッジ２０の移動方向と垂直に直線的に配列した電荷蓄積型光センサが使用される。
【００１６】
蛍光ランプ２２は、キャリッジ２０の移動方向に対し垂直な主走査方向に配置されている。蛍光ランプ２２から照射された光は、例えば紙などの原稿２の表面で反射し、ラインセンサ２５へ入射される。
【００１７】
また、ポジフィルムやネガフィルムなどの透過原稿を読み取る場合、本体１０の上方に透過原稿用の光源ユニット６０が載置される。光源ユニット６０は、面光源であり、図示しないランプ光源からの光を導光板６１により原稿台方向へ導き、原稿２を一様に照射する。光源ユニット６０から照射された光は、原稿２を通過し、ラインセンサ２５へ入射される。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部２６は、ラインセンサ２５から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換する。デジタルに変換された電気信号は、バッファ２７を経由して処理部３０へ出力される。バッファ２７は、デジタルの電気信号のドライブ性能を向上する。
原稿台１１の周囲には、読み取られる原稿２の載置位置を位置決めし、原稿読み取り時に原稿２の移動を規制する原稿ガイド１２が設けられている。原稿台１１のキャリッジ移動方向の端部には、高反射率均一反射面を有する白基準１３が配置されている。
【００１９】
本体１０の内部には処理部３０が搭載されている。処理部３０は、図１に示すように制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４、画像処理部４０、白基準メモリ５１および黒基準メモリ５２から構成されている。
【００２０】
ＣＰＵ３１は、キャリッジ２０の駆動の制御、蛍光ランプ２２および光源ユニット６０の点滅の制御、ならびに画像処理部４０で作成される画像データの処理など画像読み取り装置１の全体の制御を行う。ＲＡＭ３３は、ラインセンサ２５で読み取られた画像データなどを一時的に格納する。ＲＯＭ３４にはＣＰＵ３１により画像読み取り装置１の各部を制御するためのコンピュータプログラムが格納されている。
【００２１】
画像処理部４０は、補正部４１、原稿判別部４２、露光時間設定部４３および黒基準データ作成部４４とを有している。補正部４１は、シェーディング補正部４１１、ガンマ補正部４１２およびその他の補正部４１３から構成されている。
補正部４１のシェーディング補正部４１１は、Ａ／Ｄ変換部２６から出力されたデジタル信号を、読み取り開始前に白基準１３を読み取ることで得られた白基準データならびに黒基準データ作成部４４で作成された黒基準データを用いて、ラインセンサ２５の素子ごとの感度のばらつき、または蛍光ランプ２２の主走査方向の光量のばらつきを補正する。得られた白基準データは白基準メモリ５１に格納され、黒基準データ作成部４４で作成された黒基準データは黒基準メモリ５２に格納される。
【００２２】
ガンマ補正部４１２では、設定された所定のガンマ関数によりガンマ補正が行われ、シェーディング補正されたデジタルの光量信号をデジタルの画像データに変換する。その他の補正部４１３では、色補正、エッジ強調および領域拡大／縮小などの諸変換を実施する。
画像処理部４０で作成されたデジタルの画像データは、本体１０に設けられているインターフェイス１４から外部に接続されている例えばパソコン３などの画像処理装置へ出力される。
【００２３】
原稿判別部４２は、読み取りの対象となる原稿２を予備走査したときにラインセンサ２５から出力された電気信号の出力値から原稿２の種類を判別する。原稿判別部４２では、過剰露光が必要な原稿であるか、または過剰露光が不要な原稿であるかを判別する。過剰露光が必要な原稿とは、例えばネガフィルムのように、暗部が多く含まれ、Ｒ、Ｇ、Ｂの情報がアンバランスな画像である。一方、過剰露光が不要な原稿とは、Ｒ、Ｇ、Ｂのバランスがとれた明るい画像、例えばポジフィルムや通常の文書である。
【００２４】
露光時間設定部４３では、原稿判別部４２で判別された原稿２の種類に基づいてラインセンサ２５の露光時間が設定される。露光時間の設定方法については、後述する。
黒基準データ作成部４４は、Ａ／Ｄ変換部２６から出力されるデジタル信号を検出し、黒基準データを作成する。作成された黒基準データは黒基準メモリ５２に記録される。
【００２５】
次に、本実施例の画像読み取り装置１の作動および黒基準データ設定方法について図３に基づいて説明する。なお、以下の説明では読み取り対象となる原稿２は透過原稿であるネガフィルムである。
原稿２の読み取りを実施する場合、読み取りの対象となる原稿２は原稿台１１の上方に載置される。ユーザは原稿２を載置すると、画像読み取り装置１に接続されているパソコン３で起動されている例えばＴＷＡＩＮなどのドライバソフトウェアから、画像読み取り装置１に原稿２の読み取りの実行を指示する。画像読み取り装置１のＣＰＵ３１は、読み取りが実行されると、光源ユニット６０が接続されていることを検出すると、蛍光ランプ２２を点灯せずに光源ユニット６０を点灯させる（Ｓ１０１）。
【００２６】
光源ユニット６０から照射される光の量が一定量に達すると、画像読み取り装置１は予備走査を実施する（Ｓ１０２）。予備走査では、原稿２の概略を読み取るために例えば３０ｄｐｉ程度の低解像度で読み取りが実施される。予備走査は、ラインセンサ２５の基本露光時間にしたがって実施される。
【００２７】
予備走査が実施されると、ラインセンサ２５には原稿２を透過した光量に対応する電荷が蓄積される。そして、ラインセンサ２５からは蓄積された電荷の量に対応するアナログの電気信号が出力される。ラインセンサ２５から出力されたアナログの電気信号は、Ａ／Ｄ変換部２６でデジタルの電気信号に変換され、バッファ２７を経由して処理部３０へ出力される。
【００２８】
処理部３０へ出力された電気信号は原稿判別部４２に送られ、予備走査で読み取られた原稿２の種類が判別される。原稿２の種類の判別は下記の手順によって実施される。
【００２９】
原稿判別部４２では、ラインセンサ２５から出力されＡ／Ｄ変換部２６でデジタルに変換された電気信号の出力値からガンマ曲線が設定される（Ｓ１０３）。ガンマ曲線は、反射原稿あるいはポジフィルムなど画像が明るく、色彩のバランスがいい画像の場合、入力値と出力値との関係が図４に示すような曲線となる。すなわち、例えば入力および出力が２５６階調の場合、入力値が０のとき出力値が０であり、入力値が２５５のとき出力値も２５５となる。
【００３０】
しかし、本実施例で用いられるネガフィルムのように原稿２が暗い場合、基本露光時間で実施される予備走査時に出力された電気信号の出力値からガンマ曲線を作成すると、図５に示すような曲線となる。すなわち、入力値が２５５よりも低い値のとき、出力値が２５５に到達する。
【００３１】
したがって、予備走査時の電気信号の出力値に基づいて設定されたガンマ曲線が所定の領域、すなわち入力値が２５５のとき出力値が２５５となる領域にないとき、予備走査により読み取られた原稿２は過露光が必要な過露光原稿であると判別される。
【００３２】
原稿２の種類を判別した結果、過露光原稿であると判別された場合、すなわちガンマ曲線が所定の領域に含まれていない場合、露光時間設定部４３では下記の処理が実施される。露光時間設定部４３では、ガンマ曲線が図４に示すように所定の領域内に含まれるように図５に示すガンマ曲線の出力側方向の倍率を調整する。このとき、出力側方向の倍率が過露光定数ｃとして決定される（Ｓ１０４）。これにより、露光時間設定部４３ではラインセンサ２５の原稿２の読み取り時における露光時間が設定される（Ｓ１０５）。
【００３３】
露光時間は、ラインセンサ２５が受光する光の色によって異なる。例えば、ラインセンサ２５が受光する光の色Ｒ、Ｇ、Ｂのうち露光時間として最も長時間を要するのはＢである。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に必要となる露光時間の比は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２：１：３である。そのため、Ｂについては露光時間をＢの基本露光時間の３倍に設定し、ＲについてはＲの基本露光時間の２倍、ＧについてはＧの基本露光時間と同一に設定すればよい。
【００３４】
露光時間が設定されると、黒基準データ作成部４４では黒基準データが作成される。黒基準データを作成する場合、ＣＰＵ３１は光源ユニット６０を消灯する。光源ユニット６０を消灯した状態、すなわちラインセンサ２５へ入射される光を遮断した状態でラインセンサ２５から出力された電気信号に対応してＡ／Ｄ変換部２６から出力される出力値から黒基準データが作成される。本実施例では、ラインセンサ２５を構成する複数の画素について各画素ごとに黒基準データが作成される。
【００３５】
黒基準データの作成は、次の手順で作成される。ラインセンサ２５への光の入射が遮断された状態で例えば１００回程度ラインセンサ２５から出力される電気信号の出力値を画素ごとに検出する。検出した出力値を画素ごとに平均し、ラインセンサ２５を構成するすべての画素についてそれぞれ黒基準データを作成する。作成された黒基準データは黒基準メモリ５２に格納される。
【００３６】
黒基準データを作成する場合、ラインセンサ２５の電荷蓄積時間、すなわち露光時間は、上述の露光時間設定部４３で設定された露光時間にしたがう。例えば、Ｂの光を受光するラインセンサ２５が原稿２の読み取り時に必要とする露光時間をＢの基本露光時間の３倍と設定した場合、黒基準データを作成する際のＢの光を受光するラインセンサ２５の露光時間はＢの基本露光時間の３倍となる。
【００３７】
黒基準データの作成が完了すると、画像読み取り装置１のＣＰＵ３１は蛍光ランプ２２または光源ユニット６０を点灯させ、白基準１３の読み取りを実施する。白基準１３の読み取りを実施することで白基準データが作成される。白基準データは白基準メモリ５１に格納される。
白基準１３の読み取りが完了すると、画像読み取り装置１は本走査状態へ移行し、原稿２の本走査を実施する。本走査は、パソコン３からユーザが設定した原稿の読み取り範囲あるいは読み取り解像度に基づいて実施される。
【００３８】
本走査状態では、ＣＰＵ３１は駆動手段２１を制御することによりキャリッジ２０を副走査方向へ一定速度で移動させる。ラインセンサ２５には原稿２を透過した光が入射され、入射された光は電荷に変換されて蓄積される。蓄積された電荷は露光時間設定部４３で設定された露光時間になるとラインセンサ２５の図示しないシフトレジスタへ転送され、１ライン分の電気信号がラインセンサ２５から出力される。画像処理部４０では、Ａ／Ｄ変換部２６でデジタルに変換された電気信号に白基準メモリ５１に格納された白基準データならびに黒基準メモリ５２に格納された黒基準データに基づいてシェーディング補正が実施される。シェーディング補正されたデジタルの電気信号はガンマ補正、ならびにその他の補正がされた後、デジタルの画像データとしてインターフェイス１４を経由してパソコン３へ出力される。
キャリッジ２０を一定速度で副走査方向へ移動させつつ、上記の処理を繰り返すことにより原稿２の本走査が行われる。
【００３９】
以上説明したように、本発明の一実施例による画像読み取り装置１を用いた黒基準データ設定方法によると、原稿２の読み取りに過剰露光が必要となる場合、過剰露光に要する時間と同一の時間黒基準データの読み取りを実施する。そのため、露光時間に応じた黒基準データを作成することができ、暗部の階調を詳細に表現することができる。したがって、読み取られた画像の画質を向上し、色彩の再現性を高めることができる。
【００４０】
また、本実施例では、ガンマ曲線を用いて原稿の種類を判別している。そのため、過剰露光が必要となる原稿であるか否かを判別することができる。したがって、原稿の種類に応じてラインセンサ２５の露光時間を設定することができ、読み取られた画像の画質、ならびに色彩の再現性を高めることができる。
さらに、本実施例では、黒基準データは画素ごとに設定されているので、画素ごとの感度のばらつきなどを補正でき読み取られた画像の画質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例による画像読み取り装置の処理部を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による画像読み取り装置を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例による画像読み取り装置で実行される過剰露光時の黒基準データ作成方法を含む画像データの処理手順の流れを示す図である。
【図４】通常の原稿を読み取った場合のガンマ曲線を示す模式図である。
【図５】ネガフィルムを読み取った場合のガンマ曲線を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  画像読み取り装置、２  原稿、２２  蛍光ランプ（光源）、２５  ラインセンサ（撮像手段）、４２  原稿判別部、４３  露光時間設定部、４４  黒基準データ作成部、６０  光源ユニット（光源）
【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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