(57)【要約】【課題】  与えられる光の濃度範囲全域に簡単な構成で対応することができる、エリアセンサおよび画像読取装置を提供する。【解決手段】  フィルムスキャナ１０に用いられるエリアＣＣＤセンサ２０には、受光面を４つに分割して矢印Ａ方向に並ぶように光電変換領域２２，２４，２６，２８が設けられる。光電変換領域２２，２４，２６においては、フィルタの透過率が高い高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａとフィルタの透過率が低い低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとがそれぞれ矢印Ａ方向の略中央を境にして設けられる。光電変換領域２２，２４，２６に与えられる像の光量に対する高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａの飽和レベルと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂの飽和レベルとはそれぞれ異なる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を所定の方向に多数配列した画素列が前記所定の方向と直交する方向に多数配列される受光面、
少なくとも赤色光と緑色光と青色光とを電気信号として取得するためにそれぞれ複数の画素列を含むように前記受光面を分割して設けられる複数の光電変換領域、および
前記複数の光電変換領域にそれぞれ設けられ所定の波長の光を透過させるフィルタを備えるエリアセンサであって、
赤色光と緑色光と青色光とに対応する各光電変換領域にはフィルタの透過率の異なる複数の領域が前記各光電変換領域を前記所定の方向に分割して設けられる、エリアセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のエリアセンサを用いた、画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエリアセンサおよびこれを用いた画像読取装置に関し、より特定的には、複数の光電変換領域でそれぞれ波長の異なる光を電気信号に変換するエリアセンサおよびこれを用いた画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、写真用フィルム等の被露光媒体に形成された画像を読み取る画像読取装置には、イメージセンサとして被露光媒体を経由した光をデータとして検出（取得）するＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等が用いられることが知られている。ＣＣＤセンサでは、受光面に多数配列されるフォトダイオード（Photo Diode）等の光電変換素子が被露光媒体を経由した光をそれぞれ信号電荷として蓄積することによって、被露光媒体に形成された画像をデータとして取得する。
【０００３】
近年、画像読取装置の小型化および読み取り画像の高解像度化への要望に伴って、ＣＣＤセンサの小型化および高画素化が進み、たとえば、７．２５ｍｍ×５．４４ｍｍのチップに５００万個程度のフォトダイオードを配置した（１／１．８インチサイズ、５００万画素）のエリアＣＣＤセンサ等が市場に流通している。
このように小型化および高画素化が進むＣＣＤセンサでは、微小なフォトダイオードが受光面に隙間なく配置されるので、各フォトダイオードの受光量（電荷蓄積量）が小さくなりひいてはＣＣＤセンサの感度が低下してしまう。その結果、ＣＣＤセンサのＳ（Signal）／Ｎ(Noise)比の悪化やＣＣＤセンサが取得可能な光の濃度範囲（ダイナミックレンジ）の縮小といった問題が生じる。
【０００４】
この種の問題を解決するために、たとえば特許文献１には、受光面をＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する光電変換領域に分割し、各光電変換領域内の複数の画素列において同一の像（光）を多重読み出しするエリアＣＣＤセンサおよびこれを用いた画像読取装置が開示されている。特許文献１の技術によれば、多重読み出しによって電荷量ひいては出力信号を増加させ、被露光媒体に形成される画像をＳ／Ｎ比に優れた画像データとして読み取ることができる。しかし、多重読み出しを行ってもエリアＣＣＤセンサのダイナミックレンジを有効に拡大させることは困難であり、被露光媒体に形成される画像の濃度範囲ひいては被露光媒体を経由した光の濃度範囲がエリアＣＣＤセンサのダイナミックレンジよりも広い場合、白つぶれや黒つぶれが起こってしまう。
【０００５】
被露光媒体を経由した光の濃度範囲全域に対応することを目的とした技術として、たとえば特許文献２には、被露光媒体を経由した光を分割し２つのラインＣＣＤセンサにそれぞれ異なる露光条件（光量）で同一の像を与えることで被露光媒体を経由した光に対する各ラインＣＣＤセンサの飽和レベルひいてはダイナミックレンジを異ならせる技術が開示されている。また、特許文献２には、受光面をＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する光電変換領域に分割し、各光電変換領域の複数の画素列が被露光媒体を経由した光に対して異なる飽和レベルを有するエリアＣＣＤセンサについても開示されている。
【特許文献１】特開２００３−６１１０６号
【特許文献２】特開平６−２３３０５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２の技術では、各ラインＣＣＤセンサに異なる露光条件で光を与えるためのハーフミラーなどの別部材が必要となる。また、特許文献２に開示されるエリアＣＣＤセンサでは、各光電変換領域の複数の画素列において被露光媒体を経由した光に対する飽和レベルをどのようにして異ならせるのか明確に開示されていない。
それゆえに、この発明の主たる目的は、与えられる光の濃度範囲全域に簡単な構成で対応することができる、エリアセンサおよび画像読取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載のエリアセンサは、光電変換素子を所定の方向に多数配列した画素列が所定の方向と直交する方向に多数配列される受光面、少なくとも赤色光と緑色光と青色光とを電気信号として取得するためにそれぞれ複数の画素列を含むように受光面を分割して設けられる複数の光電変換領域、および複数の光電変換領域にそれぞれ設けられ所定の波長の光を透過させるフィルタを備えるエリアセンサであって、赤色光と緑色光と青色光とに対応する各光電変換領域にはフィルタの透過率の異なる複数の領域が各光電変換領域を所定の方向に分割して設けられることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の画像読取装置は、請求項１に記載のエリアセンサを用いたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載のエリアセンサでは、赤色光と緑色光と青色光とに対応する各光電変換領域には各フィルタの透過率の異なる複数の領域が各光電変換領域を所定の方向に分割するように設けられる。したがって、各光電変換領域に与えられる光に対する当該複数の領域の飽和レベルはそれぞれ異なり、各光電変換領域が当該複数の領域毎に複数のダイナミックレンジを有することとなり、各光電変換領域は与えられる光の濃度範囲全域に簡単な構成で対応することができる。
【００１０】
請求項２に記載の画像読取装置では、請求項１に記載のエリアセンサを用いることによって被露光媒体に形成される画像の濃度範囲と同様の濃度範囲で画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、与えられる光の濃度範囲全域に簡単な構成で対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、この発明を被露光媒体の一例である写真用のフィルムＦから画像を読み取るためのフィルムスキャナ１０に適用した場合について説明する。
図１および図２を参照して、フィルムスキャナ１０は、画像（コマ画像）が形成されたフィルムＦに光を与える光源部１２、フィルムＦを搬送するフィルムキャリア１４、フィルムＦを透過した光を結像するレンズ１６、およびフィルムＦに形成されたコマ画像の像を電気信号（データ）に変換するＣＣＤユニット１８を含む。
【００１３】
光源部１２は、図示しないＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光体を含み、フィルムキャリア１４（図２においては省略する）上を搬送されるフィルムＦに光を与える。
【００１４】
なお、光源装置１２に用いられる発光体はＬＥＤに限定されず、ハロゲンランプやキセノンランプ等であってもよい。
【００１５】
フィルムキャリア１４上には、コマ画像が形成されたフィルムＦが配置される。フィルムキャリア１４は、図示しないローラ等の搬送手段によってフィルムＦを矢印Ａ方向（副走査方向）に一定速度で搬送する。
フィルムキャリア１４の下方には、フィルムＦを透過した光を結像するためのレンズ１６が配置される。フィルムキャリア１４上を搬送されるフィルムＦを透過した光は、レンズ１６によってコマ画像の像（光）としてＣＣＤユニット１８のエリアＣＣＤセンサ２０に与えられる。
【００１６】
なお、レンズ１６として単焦点レンズあるいはズームレンズのいずれを用いてもよい。
【００１７】
ＣＣＤユニット１８は、光をアナログデータに変換するためのエリアＣＣＤセンサ２０とエリアＣＣＤセンサ２０の光電変換領域２２，２４，２６，２８毎にそれぞれ設けられるＡ／Ｄ変換器３０，３２，３４，３６とを含む。
【００１８】
エリアＣＣＤセンサ２０には、受光面を４つに分割して矢印Ａ方向に並ぶように光電変換領域２２，２４，２６，２８が設けられる。光電変換領域２２，２４，２６，２８は、レンズ１６によって与えられるコマ画像の像のうちそれぞれ赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光、赤外線（ＩＲ）をアナログデータに変換する。
【００１９】
詳しくは図３を参照して、光電変換領域２２，２４，２６，２８には、画素列３８（破線で示す）が矢印Ａ方向に多数配列される。画素列３８は、光電変換素子である図示しないフォトダイオードを矢印Ｂ方向（主走査方向）に多数配列することで構成される。
画素列３８は光電変換領域２２，２４，２６，２８につきたとえば５００列程度配列され、フォトダイオードは画素列３８につきたとえば２５００個程度配列される。つまり、光電変換領域２２，２４，２６，２８にはそれぞれ１２５万個程度のフォトダイオードが配列され、エリアＣＣＤセンサ２０は約５００万画素の画素数を有する。
【００２０】
なお、エリアＣＣＤセンサ２０の画素数は特に限定されず、任意の画素数のエリアＣＣＤセンサ２０を用いることができる。
【００２１】
また、図３においては光電変換領域２２，２４，２６，２８が等しい面積となるよう受光面が分割されているが、エリアＣＣＤセンサ２０上に与えられる像のＲ光、Ｇ光、Ｂ光の波長分布特性に応じて光電変換領域２２，２４，２６の面積の比率が異なるように受光面を分割してもよい。
【００２２】
光電変換領域２２，２４，２６，２８の各画素列３８を構成する多数のフォトダイオードには、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光、ＩＲを透過させるフィルタ（オンチップフィルタ）が設けられる。光電変換領域２２，２４，２６，２８の各画素列３８を構成する多数のフォトダイオードは、与えられるＲ光、Ｇ光、Ｂ光、ＩＲをそれぞれ信号電荷に変換して蓄積する。
【００２３】
なお、光電変換領域２２，２４，２６，２８に設けられるフィルタは、各フォトダイオードに設けられるオンチップフィルタに限定されず、板状のフィルタを光電変換領域２２，２４，２６，２８にそれぞれ貼り付けるようにしてもよい。
【００２４】
光電変換領域２２，２４，２６においては、画素列３８を構成するフォトダイオードのオンチップフィルタの透過率が高い高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと画素列３８を構成するフォトダイオードのオンチップフィルタの透過率が低い低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとがそれぞれ矢印Ａ方向の略中央（細線で示す）を境にして設けられる。
【００２５】
光電変換領域２２，２４，２６に与えられる像の光量に対して高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとでは、各フォトダイオードへの入射光量がそれぞれ異なる。これに伴って、図４に示すように、光電変換領域２２，２４，２６に与えられる像の光量に対する高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａの飽和レベルと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂの飽和レベルとはそれぞれ異なり、高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとはそれぞれ異なるダイナミックレンジＤＬ１，ＤＬ２を有することとなる。高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとがそれぞれ異なるダイナミックレンジＤＬ１，ＤＬ２を有することで光電変換領域２２，２４，２６はダイナミックレンジＤＬを有することとなる。
【００２６】
光電変換領域２２，２４，２６は、フィルタの透過率が異なる高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとが設けられるという簡単な構成でダイナミックレンジが拡大され、それぞれ与えられるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の濃度範囲全域に対応することができる。
【００２７】
なお、高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとは、各フォトダイオードのノイズレベルひいては高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａおよび低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂのノイズレベルを考慮してダイナミックレンジＤＬ１とＤＬ２とが重複しないように設けられる。
【００２８】
図３に戻って、高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂと光電変換領域２８とには、それぞれ矢印Ａ方向の最後の画素列３８と隣接するように水平転送レジスタ（一点鎖線で示し、以下ＨＣＣＤという）４０が設けられる。各ＨＣＣＤ４０には、それぞれ、高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａ、低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂ、および光電変換領域２８の各画素列３８を構成する各フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読み出す図示しない垂直転送レジスタ（以下ＶＣＣＤという）から信号電荷が順次転送される。
【００２９】
エリアＣＣＤセンサ２０はフィルムＦの搬送に同期した所定のタイミングで動作する。高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａ、低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂ、および光電変換領域２８の各画素列３８は、フィルムＦの搬送に伴って移り変わる像を繰り返し矢印Ｂ方向に走査することでそれぞれ１つのコマ画像の像全体を信号電荷に変換する（光電変換する）。つまり、高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａ、低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂ、および光電変換領域２８の各画素列３８において同一の像が光電変換されＶＣＣＤに読み出される（多重読み出しされる）こととなる。
【００３０】
各画素列３８の１走査あたりに蓄積された信号電荷は、ＶＣＣＤに読み出され、順次ＨＣＣＤ４０に転送される。光電変換領域２２，２４，２６の高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとの各ＨＣＣＤ４０に転送された信号電荷は、光電変換領域２２，２４，２６にそれぞれ接続されるＡ／Ｄ変換器３０，３２，３４にアナログデータとして出力される。同様に、光電変換領域２８のＨＣＣＤ４０に転送された信号電荷は、光電変換領域２８に接続されるＡ／Ｄ変換器３６にアナログデータとして出力される。
【００３１】
なお、エリアＣＣＤセンサ２０として、インターライントランスファ型またはフレームトランスファ型のいずれの電荷転送方式のエリアＣＣＤセンサ２０を用いてもよい。
【００３２】
図１に戻って、Ａ／Ｄ変換器３０，３２，３４，３６は、それぞれ入力されたアナログデータを順次デジタルデータに変換し、画像処理部４２に出力する。
画像処理部４２は、入力されたデジタルデータをメモリ４２ａに保持し、入力されたデジタルデータに各種画像処理を施す。
【００３３】
画像処理部４２は、メモリ４２ａ内で高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとの各画素列３８によって光電変換された同一の像（線状の像）に基づくデジタルデータを順次合成し、これによって得られた複数のデジタルデータを１つのコマ画像に対応するようにさらに合成し、コマ画像データとして制御部４４に出力する。
【００３４】
同様に画像処理部４２は、メモリ４２ａ内で光電変換領域２８の各画素列３８によって光電変換された同一の像に基づくデジタルデータを順次合成し、これによって得られた複数のデジタルデータを１つのコマ画像に対応するようにさらに合成し、傷検出用コマ画像データとして制御部４４に出力する。
【００３５】
なお、画像処理部４２において行われるデジタルデータの合成は、最終的にコマ画像データおよび傷検出用コマ画像データを得ることができれば、どのように行ってもよい。たとえば１つの画素列３８によって光電変換された多数の像に基づくデジタルデータを１つのコマ画像に対応するデジタルデータとして合成し、これを全ての画素列３８に対応して行った後に、１つのコマ画像に対応する多数のデジタルデータを合成するようにしてもよい。
【００３６】
制御部４４は、各種プログラムや制御用データ等を記憶する図示しないハードディスクドライブ（ＨＤＤ：ハードディスクを含む）を含み、画像処理部４２から入力されるコマ画像データをＨＤＤに記録する。制御部４４のＨＤＤに記録されたコマ画像データは、たとえば、図示しないプリント装置に入力され、印画紙等にコマ画像データに基づく画像がプリントされる。
【００３７】
また、制御部４４にはＣＲＴ等の表示部４６が接続され、画像処理部４２から制御部４４に入力されるコマ画像データおよび傷検出用コマ画像データは、制御部４４を介して表示部４６に表示される。
【００３８】
一般に、フィルムスキャナ１０ではプレスキャン（事前読み取り）を行い、プレスキャンによって得られた画像の品質を判定した後に本スキャン（本画像読み取り）が行われる。傷検出用コマ画像データはプレスキャンを行った際に表示部４６に表示される。本スキャンを行う際には、エリアＣＣＤセンサ２０の光電変換領域２８を動作させないようにしてもよい。
【００３９】
さらに、制御部４４にはキーボードやマウス等の入力部４８が接続され、入力部４８から種々の設定やデータ入力等が行われる。制御部４４は、入力部４８から入力される情報やフィルムスキャナ１０の各構成要素から入力される情報に基づき、フィルムスキャナ１０の動作を制御する。具体的にこの実施形態では、フィルムスキャナ１４によるフィルムＦの搬送速度、エリアＣＣＤセンサ２０の動作タイミング、および画像処理部４２の画像合成処理動作等が制御部４４によって制御される。
【００４０】
このようなフィルムスキャナ１０によれば、フィルムＦのコマ画像の濃度範囲全域に対応するように与えられるＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対して広いダイナミックレンジを有するエリアＣＣＤセンサ２０を用い、コマ画像の濃度範囲と同様の濃度範囲のコマ画像データを取得することができる。
【００４１】
なお、上述の実施形態では光電変換領域２２，２４，２６にそれぞれ高濃度受光部２２ａ，２４ａ，２６ａと低濃度受光部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂとが設けられる場合について説明したが、光電変換領域２２，２４，２６を３つ以上の領域に分割するようにしてもよい。
【００４２】
また、上述の実施形態ではエリアＣＣＤセンサ２０をフィルムスキャナ１０に適用した場合について説明したが、エリアＣＣＤセンサ２０をたとえばデジタルカメラやデジタルビデオカメラに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の一実施形態のエリアＣＣＤセンサを適用したフィルムスキャナを示すブロック図である。
【図２】図１のフィルムスキャナの光源部とフィルムとレンズとエリアＣＣＤセンサとの位置関係を示す斜視図である。
【図３】エリアＣＣＤセンサの平面図である。
【図４】高濃度受光部と低濃度受光部とのダイナミックレンジを示す図解図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０      フィルムスキャナ
１２      光源部
１４      フィルムキャリア
１６      レンズ
１８      ＣＣＤユニット
２０      エリアＣＣＤセンサ
２２，２４，２６，２８      光電変換領域
２２ａ，２４ａ，２６ａ      高濃度受光部
２２ｂ，２４ｂ，２６ｂ      低濃度受光部
【図１】
2005276856.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005276856.tif 000006