(57)【要約】      （修正有）【課題】安価なカラー・エリアＣＣＤを用いて高画質な画像を短時間で読み取る。【解決手段】フィルム２を搬送機構１の所定の読み取り位置に装填しない状態において、光源を点灯したときのカラー・エリアＣＣＤ７のＲＧＢ各フィルター画素のの出力比Ａ（Ｒ）、Ｂ（Ｇ）及びＣ（Ｂ）を求め、次に、出力比Ａ〜Ｃに基づいて、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のＲＧＢフィルター画素の出力と、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源をそれぞれ単独に点灯した場合のＲＧＢ各フィルター画素の出力との関係を定義する行列式の係数を決定し、その行列式の逆行列式を演算する。ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯してフィルム２を照明したときのＲＧＢフィルター画素の出力に逆行列式の係数を乗じ、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源をそれぞれ単独に点灯してフィルム２を照明したと想定したときのＲＧＢフィルター画素の出力を演算し、演算結果のＲＧＢフィルター画素の出力に基づいて画像を生成する。【選択図】図１
2006109239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が二次元状に配列され、画素ごとに赤、緑、青の３原色のうちのいずれかの色の光を所定の分光感度で光電変換する光電変換手段と、
赤、緑、青の３原色の光源により読み取り原稿を照明する照明手段と、
前記照明手段により照明された読み取り原稿からの光を前記光電変換手段へ導き、前記光電変換手段上に画像を結像させる光学系と、
前記光電変換手段の画素の出力に基づいて画像を生成する画像生成手段とを備えた画像入力装置であって、
読み取り原稿がない状態において、まず、前記照明手段の赤色光源を点灯したときの前記光電変換手段の赤色出力画素の出力を基準にした赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力比Ａと、前記照明手段の緑色光源を点灯したときの前記光電変換手段の緑色出力画素の出力を基準にした赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力比Ｂと、前記照明手段の青色光源を点灯したときの前記光電変換手段の青色出力画素の出力を基準にした赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力比Ｃとを求め、次に、前記出力比Ａ〜Ｃに基づいて、前記照明手段の赤色、緑色および青色光源を同時に点灯した場合の前記光電変換手段の赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力と、前記照明手段の赤色、緑色および青色光源をそれぞれ単独に点灯した場合の前記光電変換手段の赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力との関係を定義する行列式の係数を決定し、さらに、前記行列式の逆行列式を演算する係数演算手段と、
前記照明手段の赤色、緑色および青色光源を同時に点灯して読み取り原稿を照明したときの前記光電変換手段の赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力に前記逆行列式を乗じ、前記照明手段の赤色、緑色および青色光源をそれぞれ単独に点灯して読み取り原稿を照明したと想定した場合の前記光電変換手段の赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力を演算する画素出力演算手段とをさらに備え、
前記画像生成手段は、前記画素出力演算手段により演算された赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力に基づいて画像を生成することを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像入力装置において、
前記係数演算手段により前記出力比Ａ〜Ｃを求めたときの前記赤色、緑色および青色光源の各点灯時間（以下、第１の点灯時間という）と、前記逆行列式とを用いて、前記赤色、緑色および青色光源を同時に点灯したときの前記赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力がすべて等しくなる前記赤色、緑色および青色光源の各点灯時間（以下、第２の点灯時間という）を演算する点灯時間演算手段を備え、
前記画像生成手段は、前記赤色、緑色および青色光源を同時に前記第２の点灯時間で点灯して読み取り原稿を照明したときの前記赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力に前記逆行列式を乗じ、さらに前記第１の点灯時間と前記第２の点灯時間の比を乗じて画像を生成することを特徴とする画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムなどの透過原稿上の画像情報を読み取る画像入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムなどの透過原稿上の画像を読み取るフィルムスキャナー、フラットベットスキャナーなどが知られている（例えば、特許文献１参照）。
これらのスキャナーでは、照明用光源を用いてフィルムを照明し、投影レンズにより複数の画素（光電変換素子）を１直線状に並べたラインＣＣＤ上にフィルム透過光を結像させて１ライン分の画像を読み取る。１ライン分の画像読み取り後、フィルムと光学系を相対的に１ライン分移動して次の１ライン分の読み取りを行う。このような読み取り動作をラインごとに繰り返すことによって、１画面分の画像を読み取っている。
赤Ｒ、緑Ｇおよび青Ｂの３原色の照明用光源とモノクロのラインＣＣＤとを用いたスキャナーでは、ラインごとに照明用光源の色をＲＧＢの３原色に切り換えて３回ずつ読み取りを行う。一方、白色光の照明用光源と、赤色フィルターのラインＣＣＤ、緑色フィルターのラインＣＣＤおよび青色フィルターのラインＣＣＤの３本のラインＣＣＤを平行に並べたＲＧＢラインＣＣＤを用いたスキャナーでは、ラインごとの各色ラインＣＣＤの読み取り結果に基づいて色分解を行っている。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００４−０３２２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スキャナーによるフィルム画像の読み取りは、高画質な画像を読み取ることができるが、１画面の画像を読み取るのに上述したラインごとの読み取り動作を数千回繰り返すので、速いものでも数十秒の読み取り時間がかかるという問題がある。
そこで、複数の画素（光電変換素子）を二次元状に配列したモノクロのエリアＣＣＤを用い、１画面に対し照明用光源の色をＲＧＢの３原色に切り換えて３回の画像読み取りを行うことが考えられるが、モノクロのエリアＣＣＤは技術的には製作可能であっても、需要が限られるために相当高価になってしまう。
【０００５】
ところで、デジタルカメラには、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂいずれかのカラーフィルターを有する複数の画素（光電変換素子）を二次元状にベイヤー配列したカラーのエリアＣＣＤが数多く用いられており、安価に入手することができる。このカラー・エリアＣＣＤをフィルムなどの透過原稿上の画像を読み取る画像入力装置に用いることができれば、従来のスキャナーに比べて画像の読み取り時間を大幅に短縮しながら、装置を安価に構成できる利点がある。
【０００６】
しかし、デジタルカメラなどに一般的に用いられているカラー・エリアＣＣＤを用いて透過原稿上の画像を読み取る場合には、画質面において次のような問題がある。
【０００７】
図２は、デジタルカメラなどに一般的に用いられているベイヤー配列型エリアＣＣＤのＲＧＢフィルターの分光感度を示す。図２において、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は相対感度を表す。エリアＣＣＤのフィルターの分光感度はかなり広く、各色どうしのすそ野の重なりも大きい。したがって、ある色の光が入ってきたときに、その色のフィルターの画素部から出力が出るだけでなく、他の色のフィルターの画素部からも出力が出てしまう。
【０００８】
図３はＲ、Ｇ、Ｂ３原色のＬＥＤ照明光源の分光特性を示す。図３において、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は各色のピークを“１”としたときの相対強度を表す。ＬＥＤの照明光源は狭い帯域の分光特性を示す。
【０００９】
ここで、ある色のＬＥＤ照明光源を点灯して照明した場合のカラー・エリアＣＣＤの出力は、図３に示すＬＥＤの分光特性と図２に示すエリアＣＣＤの分光感度との積の積分値（面積）として算出することができる。
【００１０】
図４は、Ｒ-ＬＥＤ照明光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤを照明した場合の各色フィルターのＣＣＤ出力を示す。図４において、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は相対感度を表す。ここで、各色フィルターのＣＣＤ出力の面積を計算し、ＲフィルターのＣＣＤ出力を１００％とした場合の各色のＣＣＤ出力は、
Ｒ-ＬＥＤ×Ｒ-ＣＣＤ＝１００％、
Ｒ-ＬＥＤ×Ｇ-ＣＣＤ＝３３％、
Ｒ-ＬＥＤ×Ｂ-ＣＣＤ＝２．５７％  ・・・（１）
となる。例えばＲ-ＬＥＤを点灯し、ＲフィルターのＣＣＤ出力が２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）になるように露光時間を決めた場合に、ＧフィルターとＢフィルターのＣＣＤ出力は、
ＧフィルターＣＣＤ出力＝２５５×０．３３≒８４ＬＳＢ、
ＢフィルターＣＣＤ出力＝２５５×０．０２５７≒７ＬＳＢ  ・・・（２）
となる。
【００１１】
図５は、Ｇ-ＬＥＤ照明光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤを照明した場合の各色フィルターのＣＣＤ出力を示す。図５において、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は相対感度を表す。各色フィルターのＣＣＤ出力の面積を計算し、ＧフィルターのＣＣＤ出力を１００％とし、２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）となるように露光時間を決めた場合の各色のＣＣＤ出力は、
Ｇ-ＬＥＤ×Ｒ-ＣＣＤ＝９．７％    →  ≒２５ＬＳＢ相当、
Ｇ-ＬＥＤ×Ｇ-ＣＣＤ＝１００％    →  ≒２５５ＬＳＢ、
Ｇ-ＬＥＤ×Ｇ-ＣＣＤ＝４２．２％  →  ≒１０８ＬＳＢ相当  ・・・（３）
となる。
【００１２】
図６は、Ｂ-ＬＥＤ照明光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤを照明した場合の各色フィルターのＣＣＤ出力を示す。図６において、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は相対感度を表す。各色フィルターのＣＣＤ出力の面積を計算し、ＢフィルターのＣＣＤ出力を１００％とし、２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）となるように露光時間を決めた場合の各色のＣＣＤ出力は、
Ｂ-ＬＥＤ×Ｒ-ＣＣＤ＝８．４７％    →  ≒２１ＬＳＢ相当、
Ｂ-ＬＥＤ×Ｇ-ＣＣＤ＝２７％        →  ≒６９ＬＳＢ相当、
Ｂ-ＬＥＤ×Ｂ-ＣＣＤ＝１００％      →  ≒２５５ＬＳＢ  ・・・（４）
となる。
【００１３】
ところで、Ｒ、Ｇ、Ｂ３原色のＬＥＤ照明光源を同時に点灯した場合には、ＲフィルターのＣＣＤ出力はＲ-ＬＥＤによる照明分だけでなく、Ｇ-ＬＥＤとＢ-ＬＥＤによる照明分も加算される。同様に、ＧフィルターのＣＣＤ出力はＧ-ＬＥＤによる照明分だけでなく、Ｒ-ＬＥＤとＢ-ＬＥＤによる照明分も加算される。また、ＢフィルターのＣＣＤ出力はＢ-ＬＥＤによる照明分だけでなく、Ｒ-ＬＥＤとＧ-ＬＥＤによる照明分も加算される。したがって、例えばＲ-ＬＥＤの点灯時間を調節してＲフィルターのＣＣＤ出力を制御しようとしても、Ｇ-ＬＥＤやＢ-ＬＥＤの点灯時間を変えるとＲフィルターのＣＣＤ出力が変化してしまう。他色についても同様である。つまり、各色ＬＥＤの点灯時間で各色フィルターのＣＣＤ出力を制御することはできない。
【００１４】
各色ＬＥＤを順に単独に点灯して各色フィルターのＣＣＤ出力が２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）となるように露光時間を決定し、次に全色ＬＥＤを同時に点灯すると、
ＲフィルターのＣＣＤ出力＝２５５（Ｒ-ＬＥＤによる照明分）＋２５（Ｇ-ＬＥＤによる照明分）＋２１（Ｂ-ＬＥＤによる照明分）＝３０１、
ＧフィルターのＣＣＤ出力＝８４（Ｒ-ＬＥＤによる照明分）＋２５５（Ｇ-ＬＥＤによる照明分）＋６９（Ｂ-ＬＥＤによる照明分）＝４０８、
ＢフィルターのＣＣＤ出力＝７（Ｒ-ＬＥＤによる照明分）＋１０８（Ｇ-ＬＥＤによる照明分）＋２５５（Ｂ-ＬＥＤによる照明分）＝３７０  ・・・（５）
となる。Ｒ、Ｇ、ＢフィルターのＣＣＤ出力が（２５５、２５５、２５５）となるように点灯しても（３０１、４０８、３７０）になってしまい、ホワイトバランスが崩れる上に、実際には２５５を超えた時点でアナログ出力が飽和してしまい、制御不能となる。
【００１５】
このように、カラー・エリアＣＣＤでは、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色ＬＥＤの点灯時間を調節してもＲ、Ｇ、Ｂ各色フィルターのＣＣＤ出力が独立に変化しないので、ホワイトバランスをとることは困難である。また、各色フィルターの分光感度のすそ野が広いために、色再現上、彩度の低い、つまり濁り感の強い画像になってしまうという問題もある。
【００１６】
さらに、カラー・エリアＣＣＤでは、ネガフィルムの読み取りにおいても次のような問題がある。すなわち、ネガフィルムの場合はＲＧＢの濃度が異なり、特に青Ｂの濃度が赤Ｒ、緑Ｇに比べて高い。したがって、通常の白色光源で読み取りを行うと、ＢフィルターのＣＣＤ出力が小さくなり、画質を損ねる。そのため、従来のスキャナーでは、ネガフィルムの読み取り時には露光時間をＲ＜Ｇ＜Ｂの長さに制御し、各色フィルターのＣＣＤ出力を得ている。しかし、上述したように、あるフィルター色のＣＣＤ出力を大きくしようとしてそのフィルター色のＣＣＤの露光時間だけを長くしても、他のフィルター色のＣＣＤ出力にも影響が現れてしまう。例えばＢフィルターＣＣＤの露光時間を長くするとＧフィルターＣＣＤへの影響が大きくなり、所望の露光時間バランスで読み取りが行えないことになり、高画質のネガポジ変換が行えないことになる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
読み取り原稿がない状態において、まず、照明手段の赤色光源を点灯したときの光電変換手段の赤色フィルター画素の出力を基準にした赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力比Ａと、照明手段の緑色光源を点灯したときの光電変換手段の緑色出力画素の出力を基準にした赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力比Ｂと、照明手段の青色光源を点灯したときの光電変換手段の青色出力画素の出力を基準にした赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力比Ｃとを求め、次に、出力比Ａ〜Ｃに基づいて、赤色、緑色および青色光源を同時に点灯した場合の赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力と、赤色、緑色および青色光源をそれぞれ単独に点灯した場合の赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力との関係を定義する行列式の係数を決定し、さらに、この行列式の逆行列式を演算する。
そして、赤色、緑色および青色光源を同時に点灯して読み取り原稿を照明したときの赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力に逆行列式を乗じ、赤色、緑色および青色光源をそれぞれ単独に点灯して読み取り原稿を照明したと想定したときの赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力を演算し、演算結果の赤色出力画素、緑色出力画素および青色出力画素の出力に基づいて画像を生成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、安価なカラー・エリアＣＣＤを用いて素早く高画質な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は一実施の形態の構成を示す。搬送機構１は透過原稿であるストリップフィルム２を搬送し、搬送制御装置３は搬送機構１を駆動してフィルム２上の任意の駒を所定の読み取り位置に設定する。面照明装置４はＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源によりフィルム２を照明する。照明制御装置５は面照明装置４の各色ＬＥＤを駆動制御し、各色の単独発光もしくは任意の色の同時発光を行うとともに、同時発光時には各色ＬＥＤの点灯時間を個別に制御する。フィルム２を透過した光束は投影レンズ６によりカラー・エリアＣＣＤ７上に導かれ、結像する。カラー・エリアＣＣＤ７には、デジタルカメラなどに用いられているベイヤー配列のＲＧＢ３原色のカラーフィルター付きエリアＣＣＤを用いる。この種のカラー・エリアＣＣＤは安価であるため、画像入力装置を安価に構成することができる。
【００２０】
なお、カラー・エリアＣＣＤ７のＲＧＢフィルターは上記図２に示すような分光感度を示し、面照明装置４のＲＧＢ各色のＬＥＤ光源は上記図３に示すような分光特性を示すものとする。また、面照明装置４のＲ-ＬＥＤ光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤ７を照明した場合の各色フィルターＣＣＤ出力は上記図４に示す特性を示し、面照明装置４のＧ-ＬＥＤ光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤ７を照明した場合の各色フィルターＣＣＤ出力は上記図５に示す特性を示し、面照明装置４のＢ-ＬＥＤ光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤ７を照明した場合の各色フィルターＣＣＤ出力は上記図６に示す特性を示すものとする。
【００２１】
ＡＤ変換器８はＣＣＤ７のアナログ撮像信号をデジタル画像データに変換し、メモリ９はデジタル画像データを記憶する。ＣＰＵ１０は、画像データに対して各種の演算、補正、補間などの画像処理を行うとともに、搬送制御装置３と照明制御装置５を制御する。画像処理後の画像データはコンパクトフラッシュ（登録商標）カードなどのメモリカード１１に記録したり、ＵＳＢインターフェイス１２を介してパーソナルコンピューターなどの外部機器へ送られる。
【００２２】
この一実施の形態では、面照明装置４のＲＧＢ３原色のＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のカラー・エリアＣＣＤ７のＲフィルターＣＣＤ出力、ＧフィルターＣＣＤ出力およびＢフィルターＣＣＤ出力に基づいて、ＲＧＢ各色のＬＥＤ光源をそれぞれ単独に点灯したと想定した場合の各色のフィルターＣＣＤ出力を演算により求める。つまり、安価に入手可能なベイヤー配列のカラー・エリアＣＣＤを用いて、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のＣＣＤ出力からＲＧＢ-ＬＥＤ光源を単独に点灯した場合のＣＣＤ出力を逆算することができる。したがって、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯して画像の読み取りを行い、各色ＬＥＤ光源の点灯時間を調節することによって、ＲＧＢ各色フィルターＣＣＤの出力を制御してホワイトバランスを取ることができる。
【００２３】
この一実施の形態の演算処理は、フィルム２の画像を読み取る前の初期化時の演算処理と、実際にフィルム２の画像を読み取るときの演算処理とに分けられる。まず、初期化時の演算処理について説明する。初期化時の演算処理では、フィルム２を所定の読み取り位置に装填せずに、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を単独に順次点灯して画像読み取り時の各色ＬＥＤ光源の点灯時間（詳細を後述するが第２ホワイトバランス時間という）を決定する。
【００２４】
まず、Ｒ-ＬＥＤ光源のみを点灯し、ＲフィルターＣＣＤの出力が所定値、この一実施の形態では２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）になるような点灯時間（以下、Ｒ-ＬＥＤ光源の第１ホワイトバランス時間Ｔ1Rという）を測定により求める。このとき、ＧフィルターＣＣＤとＢフィルターＣＣＤの出力は、カラー・エリアＣＣＤ７のＲＧＢフィルターの分光感度（図２参照）と、面照明装置４のＲＧＢ-ＬＥＤ光源の分光特性（図３参照）とにより、
ＲフィルターＣＣＤ出力＝２５５ＬＳＢ、
ＧフィルターＣＣＤ出力＝８４ＬＳＢ、
ＢフィルターＣＣＤ出力＝７ＬＳＢ  ・・・（６）
が得られる。ここで、ＲフィルターＣＣＤ出力の２５５ＬＳＢを“１”とした場合の各色フィルターＣＣＤ出力の比は次のようになる。
Ｒ-ＬＥＤ×Ｒ-ＣＣＤ（Ｒ-ＬＥＤ点灯時のＲフィルターＣＣＤ出力）＝１、
Ｒ-ＬＥＤ×Ｇ-ＣＣＤ（Ｒ-ＬＥＤ点灯時のＧフィルターＣＣＤ出力）＝０．３３、
Ｒ-ＬＥＤ×Ｂ-ＣＣＤ（Ｒ-ＬＥＤ点灯時のＢフィルターＣＣＤ出力）＝０．０２５７
・・・（７）
【００２５】
次に、Ｇ-ＬＥＤ光源のみを点灯し、ＧフィルターＣＣＤの出力が所定値、この一実施の形態では２５５ＬＳＢになるような点灯時間（以下、Ｇ-ＬＥＤ光源の第１ホワイトバランス時間Ｔ1Gという）を測定により求める。このとき、ＲフィルターＣＣＤとＢフィルターＣＣＤの出力は、
ＲフィルターＣＣＤ出力＝２５ＬＳＢ、
ＧフィルターＣＣＤ出力＝２５５ＬＳＢ、
ＢフィルターＣＣＤ出力＝１０８ＬＳＢ  ・・・（８）
が得られる。ここで、ＧフィルターＣＣＤ出力の２５５ＬＳＢを“１”とした場合の各色フィルターＣＣＤ出力の比は次のようになる。
Ｇ-ＬＥＤ×Ｒ-ＣＣＤ（Ｇ-ＬＥＤ点灯時のＲフィルターＣＣＤ出力）＝０．０９７、
Ｇ-ＬＥＤ×Ｇ-ＣＣＤ（Ｇ-ＬＥＤ点灯時のＧフィルターＣＣＤ出力）＝１、
Ｇ-ＬＥＤ×Ｂ-ＣＣＤ（Ｇ-ＬＥＤ点灯時のＢフィルターＣＣＤ出力）＝０．４２２
・・・（９）
【００２６】
さらに、Ｂ-ＬＥＤ光源のみを点灯し、ＢフィルターＣＣＤの出力が所定値、この一実施の形態では２５５ＬＳＢになるような点灯時間（以下、Ｂ-ＬＥＤ光源の第１ホワイトバランス時間Ｔ1Bという）を測定により求める。このとき、ＲフィルターＣＣＤとＧフィルターＣＣＤの出力は、
ＲフィルターＣＣＤ出力＝２１ＬＳＢ、
ＧフィルターＣＣＤ出力＝６９ＬＳＢ、
ＢフィルターＣＣＤ出力＝２５５ＬＳＢ  ・・・（１０）
が得られる。ここで、ＢフィルターＣＣＤ出力の２５５ＬＳＢを“１”とした場合の各色フィルターＣＣＤ出力の比は次のようになる。
Ｂ-ＬＥＤ×Ｒ-ＣＣＤ（Ｂ-ＬＥＤ点灯時のＲフィルターＣＣＤ出力）＝０．０８４７、
Ｂ-ＬＥＤ×Ｇ-ＣＣＤ（Ｂ-ＬＥＤ点灯時のＧフィルターＣＣＤ出力）＝０．２７、
Ｂ-ＬＥＤ×Ｂ-ＣＣＤ（Ｂ-ＬＥＤ点灯時のＢフィルターＣＣＤ出力）＝１
・・・（１１）
【００２７】
第１ホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bで各色ＬＥＤ光源を“単独に”点灯した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）と、第１ホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bで各色ＬＥＤ光源を“同時に”点灯した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）との関係は、上記（７）、（９）、（１１）式の出力比を３行、３列の行列式で表した係数を用いて次のように表される。
【数１】
2006109239.tif 000003
【００２８】
なお、第１ホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bで各色ＬＥＤ光源を“同時に”点灯するには、同一時刻に各色ＬＥＤ光源を同時に点灯開始し、第１ホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bが経過した時刻に各色ＬＥＤ光源をそれぞれ消灯してもよいし、逆に、同一時刻に各色ＬＥＤ光源を消灯するように、第１ホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bの長い順に各色ＬＥＤ光源を点灯開始してもよい。あるいは、第１ホワイトバランス時間が長い色のＬＥＤ光源の点灯期間中に第１ホワイトバランス時間が短いＬＥＤ光源を点灯させるようにしてもよい。
【００２９】
ここで、デジタルカメラなどでは一般に、カラー・エリアＣＣＤの出力に３×３のマトリックス演算処理が行われるが、この演算処理で用いられる係数はあくまでもエリアＣＣＤ出力にカメラメーカー独自の“味付け”を行うための係数であって、一実施の形態の上記（１２）式に示される係数とは異なるものである。一実施の形態の上記（１２）式に示す係数は、各色ＬＥＤ光源を単独に点灯した場合の各色フィルターＣＣＤ出力と、各色ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合の各色フィルターＣＣＤ出力との関係を表す係数である。
【００３０】
次に、上記（１２）式に示す係数行列式の逆行列式を求める。
【数２】
2006109239.tif 000004
この逆行列式をＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のＣＣＤ出力に乗ずると、
（逆行列式）×（同時点灯によるＣＣＤ出力）＝（逆行列式）×（元の係数行列式）×（単独点灯によるＣＣＤ出力）＝（単独点灯によるＣＣＤ出力）  ・・・（１４）
となる。つまり、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のＣＣＤ出力からＲＧＢ-ＬＥＤ光源を単独に点灯した場合のＣＣＤ出力を逆算することができる。これにより、同時点灯による色の“濁り”がキャンセルされた彩度の高い出力を得ることができる。
【００３１】
ところで、第１ホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1BでＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合、各色フィルターＣＣＤの出力には各色ＬＥＤ光源による出力が加算されるので、各色フィルターＣＣＤの出力は２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）を超えてしまう。この場合、Ａ／Ｄ変換器８のアナログ入力も飽和してしまうため、正しいＣＣＤ出力が得られなくなる。したがって、Ａ／Ｄ変換器８の出力が２５５ＬＳＢを超えないように、予め点灯時間を短くする必要がある。
【００３２】
そこで、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合に、ＲＧＢフィルターＣＣＤの出力が（２５５，２５５，２５５）となる各色ＬＥＤ光源の点灯時間（以下、第２ホワイトバランス時間という）Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bを求める。上記（１４）式において、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のＣＣＤ出力に（１３）式に示す逆行列式を乗ずるとＲＧＢ-ＬＥＤ光源を単独に点灯した場合のＣＣＤ出力が得られるから、ＲＧＢ同時点灯時のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力を（２５５，２５５，２５５）とすると、
（単独点灯によるＣＣＤ出力）＝（逆行列式）×（２５５，２５５，２５５）
＝（１９９，１５３，１７１）  ・・・（１５）
したがって、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を単独に点灯したときのＲＧＢフィルターＣＣＤの出力が（１９９，１５３，１７１）となるような点灯時間、すなわちＲＧＢ-ＬＥＤ光源の第２ホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bは次式で求められる。
Ｔ2R＝Ｔ1R×（１９９／２５５）、
Ｔ2G＝Ｔ1G×（１５３／２５５）、
Ｔ2B＝Ｔ1B×（１７１／２５５）  ・・・（１６）
このようにして求めた第２ホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2BでＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯すれば、Ａ／Ｄ変換器８の入出力は飽和せず、カラー・エリアＣＣＤ７からはＲＧＢフィルターＣＣＤの出力が（２５５，２５５，２５５）となる最大振幅のアナログ出力、すなわち最良のＳ／Ｎ比の画像信号が得られる。
【００３３】
次に、実際にフィルム２の画像を読み取るときの演算処理について説明する。まず、搬送機構１によりフィルム２の読み取り駒を所定の読み取り位置に装填し、初期化処理で求めた第２ホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bで面照明装置４のＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯し、カラー・エリアＣＣＤ７からＲＧＢフィルターＣＣＤの出力を得る。次に、（１４）式で上述したように、得られた各色フィルターＣＣＤの出力に初期化処理で求めた（１３）式の逆行列式を乗じてＲＧＢ-ＬＥＤ光源を単独に点灯したと想定した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力を算出する。この段階で色の濁りはキャンセルされているが、点灯時間を短めにしたので色バランスは（１９９，１５３，１７１）になっている。すなわち、ホワイトバランスがとれていない。そして、算出した各色フィルターＣＣＤの出力に（第１ホワイトバランス時間／第２ホワイトバランス時間）を乗じてホワイトバランスを取る。ホワイトバランス後のＲch出力、Ｇch出力、Ｂch出力は、
Ｒch出力＝（ＲフィルターＣＣＤ出力）×（Ｔ1R／Ｔ2R）、
Ｇch出力＝（ＧフィルターＣＣＤ出力）×（Ｔ1G／Ｔ2G）、
Ｂch出力＝（ＢフィルターＣＣＤ出力）×（Ｔ1B／Ｔ2B）  ・・・（１７）
となる。
【００３４】
図７は一実施の形態の初期化処理を示すフローチャートである。また、図８は一実施の形態の画像読み取り処理を示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を整理して説明する。
ＣＰＵ１０はフィルム２の画像を読み取る前に図７に示す初期化処理を実行する。ステップ１〜５において、面照明装置４のＲ-ＬＥＤを点灯して搬送機構１にフィルム２を装填せずに素通しでＣＣＤ２を照明し、ＣＣＤ２のＲフィルターＣＣＤ出力が所定値、例えば２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）となるように点灯時間を調整し、ＲフィルターＣＣＤ出力が上記所定値になる時間をＲフィルターＣＣＤの第１ホワイトバランス時間Ｔ1Rとして記憶するとともに、Ｒ-ＬＥＤ光源を第１ホワイトバランス時間Ｔ1R点灯したときのＲＧＢフィルターＣＣＤの出力をそれぞれ記憶する。なお、第１ホワイトバランス時間を測定するためのＣＣＤ出力は上記所定値２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）に限定されず、また所定値でなくても所定の範囲としてもよい。
【００３５】
次に、ステップ６〜１０において、面照明装置４のＧ-ＬＥＤを点灯して搬送機構１にフィルム２を装填せずに素通しでＣＣＤ２を照明し、ＣＣＤ２のＧフィルターＣＣＤ出力が所定値、例えば２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）となるように点灯時間を調整し、ＧフィルターＣＣＤ出力が上記所定値になる時間をＧフィルターＣＣＤの第１ホワイトバランス時間Ｔ1Gとして記憶するとともに、Ｇ-ＬＥＤ光源を第１ホワイトバランス時間Ｔ1G点灯したときのＲＧＢフィルターＣＣＤの出力をそれぞれ記憶する。
【００３６】
また、ステップ１１〜１５において、面照明装置４のＢ-ＬＥＤを点灯して搬送機構１にフィルム２を装填せずに素通しでＣＣＤ２を照明し、ＣＣＤ２のＢフィルターＣＣＤ出力が所定値、例えば２５５ＬＳＢ（＠８ｂｉｔ）となるように点灯時間を調整し、ＢフィルターＣＣＤ出力が上記所定値になる時間をＢフィルターＣＣＤの第１ホワイトバランス時間Ｔ1Bとして記憶するとともに、Ｂ-ＬＥＤ光源を第１ホワイトバランス時間Ｔ1B点灯したときのＲＧＢフィルターＣＣＤの出力をそれぞれ記憶する。
【００３７】
ステップ１６において、第１ホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bで各色ＬＥＤ光源を“単独に”点灯した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力比に基づいて、上記（１２）式で説明したように、ＲＧＢ-ＬＥＤ単独点灯時のＲＧＢフィルターＣＣＤ出力とＲＧＢ-ＬＥＤ同時点灯時のＲＧＢフィルターＣＣＤ出力との関係を表す３行３列の行列式のマトリックス係数を決定する。続くステップ１７では、上記（１３）式で説明したように、ステップ１６で求めた行列式の逆行列式を求め、記憶する。
【００３８】
ステップ１８において、上述したように、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のＣＣＤ出力にステップ１７で求めた逆行列式を乗じてＲＧＢ-ＬＥＤ光源を単独に点灯した場合のＣＣＤ出力を求め、上記（１６）式によりＲＧＢ-ＬＥＤ光源の第２ホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bを算出する。ステップ１９で第２ホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bを記憶して初期化処理を終了する。
【００３９】
初期化処理後、図８に示す画像読み取り処理を行う。ステップ２１において、搬送機構１によりフィルム２の画像読み取り駒を所定の読み取り位置に設定した後、初期化処理で記憶した第２ホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bで面照明装置２のＲＧＢ各色のＬＥＤ光源を同時に点灯し、照明されたフィルム画像をカラー・エリアＣＣＤ７で読み取る。読み取った画像信号はＡＤ変換器８によりデジタル画像データに変換し、メモリ９に記憶する。続くステップ２２では、メモリ９に記憶された画像データの各色フィルターＣＣＤ出力に初期化処理で求めた逆行列式（（１３）式参照）を乗じてＲＧＢ-ＬＥＤ光源を単独に点灯した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力を算出する。ステップ２３において、上記（１７）式で説明したように、算出した各色フィルターＣＣＤの出力に（第１ホワイトバランス時間／第２ホワイトバランス時間）を乗じてホワイトバランスをとり、Ｒch出力、Ｇch出力およびＢch出力を得る。
【００４０】
ステップ２４でＲＧＢ３chの画像データにベイヤー補間処理を施し、ＲＧＢ３ｃｈの画像データを作成する。ステップ２５では一般的な各種の画像補正処理を行って最終画像データを作成し、ステップ２６で最終画像データをメモリカード１１に記録するとともに、ＵＳＢインターフェイス１２を介してパーソナルコンピューターなどの外部機器へ出力する。
【００４１】
このように、上述した一実施の形態では、フィルム２の読み取り駒を搬送機構１の所定の読み取り位置に装填しない状態において、まず、Ｒ-ＬＥＤ光源点灯時にＲフィルターＣＣＤ出力が所定値（２５５ＬＳＢ）となる点灯時間（第１ホワイトバランス時間Ｔ1R）を記憶するとともに、そのときのＲフィルターＣＣＤ出力を基準とするＲＧＢフィルターＣＣＤの出力比を記憶し、同様に、Ｇ-ＬＥＤ光源点灯時にＧフィルターＣＣＤ出力が所定値（２５５ＬＳＢ）となる点灯時間（第１ホワイトバランス時間Ｔ1G）を記憶するとともに、そのときのＧフィルターＣＣＤ出力を基準とするＲＧＢフィルターＣＣＤの出力比を記憶し、さらに、Ｂ-ＬＥＤ光源点灯時にＢフィルターＣＣＤ出力が所定値（２５５ＬＳＢ）となる点灯時間（第１ホワイトバランス時間Ｔ1B）を記憶するとともに、そのときのＢフィルターＣＣＤ出力を基準とするＲＧＢフィルターＣＣＤの出力比を記憶する。次に、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力と、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源をそれぞれ単独に点灯した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力との関係を定義する行列式の係数を決定し、その行列式の逆行列式を求める。さらに、第１のホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bと、逆行列式とを用いて、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯したときのＲＧＢフィルターＣＣＤの出力がすべて等しくなるＲＧＢ-ＬＥＤ光源の各点灯時間（第２のホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2B）を演算する。
そして、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源をそれぞれ第２のホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bで点灯してフィルム２を照明したときのＲＧＢフィルターＣＣＤの出力に逆行列式を乗じ、さらに第１のホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bと第２のホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bの比を乗じて読み取り画像を生成するようにした。
これにより、一般的にデジカメなどで大量に用いられ、安価に入手できるベイヤー配列のカラー・エリアＣＣＤを用いて、ホワイトバランスのとれた、彩度の高い、濁り感のない高品質の画像を短時間で得ることができる。
【００４２】
なお、上述した一実施の形態では、フィルム２を搬送機構１の所定の読み取り位置に装填しない状態で初期化処理を行い、第２のホワイトバランス時間Ｔ1R、Ｔ1G、Ｔ1Bを決定する例を示したが、ホワイトバランス処理は読み取り後の画像に対する後処理として実施することができるので、先ずはホワイトバランス処理を考慮せずに、ベイヤー配列のカラー・エリアＣＣＤにより彩度の高い、濁り感のない画像を短時間で読み取るようにしてもよい。
すなわち、フィルム２を搬送機構１の所定の読み取り位置に装填しない状態において、まず、Ｒ-ＬＥＤ光源を点灯したときのＲフィルターＣＣＤの出力を基準にしたＲＧＢフィルターＣＣＤの出力比Ａと、Ｇ-ＬＥＤ光源を点灯したときのＧフィルターＣＣＤの出力を基準にしたＲＧＢフィルターＣＣＤの出力比Ｂと、Ｂ-ＬＥＤ光源を点灯したときのＢフィルターＣＣＤの出力を基準にしたＲＧＢフィルターＣＣＤの出力比Ｃとを求め、次に、出力比Ａ〜Ｃに基づいて、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力と、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源をそれぞれ単独に点灯した場合のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力との関係を定義する行列式の係数を決定し、さらに、その行列式の逆行列式を演算する。
そして、フィルム２の読み取り駒を搬送機構１により所定の読み取り位置に装填した状態において、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源を同時に点灯してフィルム２を照明したときのＲＧＢフィルターＣＣＤの出力に逆行列式の係数を乗じ、ＲＧＢ-ＬＥＤ光源をそれぞれ単独に点灯してフィルム２を照明したと想定したときのＲＧＢフィルターＣＣＤの出力を演算し、演算結果のＲＧＢフィルターＣＣＤの出力に基づいて画像を生成する。
【００４３】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、カラー・エリアＣＣＤ７が光電変換手段を、面照明装置４が照明手段を、投影レンズ６が光学系を、ＣＰＵ１０が画像生成手段、係数演算手段、画素出力演算手段および点灯時間演算手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【００４４】
なお、上述した一実施の形態では画像読み取りに先だって初期化処理を行い、（１３）式に示すような逆行列式とＲＧＢ-ＬＥＤ光源の第２ホワイトバランス時間Ｔ2R、Ｔ2G、Ｔ2Bを求める例を示したが、予めそれらを求めて固定値として記憶しておき、画像読み取り前に初期化処理を行わないようにしてもよい。
【００４５】
なお、上述した一実施の形態ではＣＣＤ上にＲＧＢカラーフィルターを備えたものとして説明したが、白色光（もしくはＲＧＢ同時点灯光）で照明したときにＲＧＢの出力が可能であり、ＲＧＢの分光感度特性の重なりが大きいような光電変換手段であれば、本発明に適用可能なのは言うまでもない。
また、ＲＧＢの３ラインセンサーや、あるいは１ラインでＲＧＢフィルターが並んでいるようなセンサーの場合で、ＲＧＢの分光感度特性が上記と同様な場合にも、本発明が適用可能なのは言うまでもない。
上述した一実施の形態ではベイヤー配列のカラーエリアＣＣＤを例に上げて説明したが、１画素からＲＧＢ出力が可能なカラーエリアＣＣＤに対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】ベイヤー配列型エリアＣＣＤのＲＧＢフィルターの分光感度を示す図である。
【図３】ＲＧＢ３原色のＬＥＤ照明光源の分光特性を示す図である。
【図４】Ｒ-ＬＥＤ照明光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤを照明した場合の各色フィルターのＣＣＤ出力を示す図である。
【図５】Ｇ-ＬＥＤ照明光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤを照明した場合の各色フィルターのＣＣＤ出力を示す図である。
【図６】Ｂ-ＬＥＤ照明光源を点灯してカラー・エリアＣＣＤを照明した場合の各色フィルターのＣＣＤ出力を示す図である。
【図７】一実施の形態の初期化処理を示すフローチャートである。
【図８】一実施の形態の画像読み取り処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１  搬送機構
２  フィルム
３  搬送制御装置
４  面照明装置
５  照明制御装置
６  投影レンズ
７  カラー・エリアＣＣＤ
８  ＡＤ変換器
９  メモリ
１０  ＣＰＵ
１１  メモリカード
１２  ＵＳＢ
【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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