(57)【要約】【課題】ライン状に配置されるカラーフィルタを伴うイメージセンサを備える画像処理装置において、原画像により忠実な色で画像を取得することを可能とすること。【解決手段】スキャナ１のカラーフィルタ１９は従来の３原色（ＲＧＢ）に加えて、Ｅのカラーフィルタを備える。また、カラーフィルタ１９において、分光感度特性における相関が高いＲとＥのラインを隣接する位置に配置し、さらに、ＧとＥのラインをレンズ９の中央付近に配置する。【選択図】図９
2007166540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン状に配置されるカラーフィルタを伴うイメージセンサを備え、前記イメージセンサを用いて原稿画像を読み取る画像処理装置であって、
前記カラーフィルタは、第１の光を抽出する第１のカラーフィルタ、第２の光を抽出する第２のカラーフィルタ、第３の光を抽出する第３のカラーフィルタ、及び、第４の光を抽出する第４のカラーフィルタを備え、
前記第４の光の波長に関して、前記第２の光に対する相関は、前記第１及び第３の光に対する相関に比べて高く、
前記第１の光の分光感度特性に関して、前記第４の光に対する相関は、前記第２及び第３の光に対する相関に比べて高く、
前記第１乃至第４のカラーフィルタは並行に配置され、
前記第１のカラーフィルタは前記第４のカラーフィルタに隣接し、前記第４のカラーフィルタは前記第２のカラーフィルタに隣接し、前記第２のカラーフィルタは前記第３のカラーフィルタに隣接することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記第１の光は赤、前記第２の光は緑、前記第３の光は青、前記第４の光は青緑であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１乃至第４のカラーフィルタにより抽出された前記第１乃至第４の光をそれぞれ、第１乃至第４の色信号に変換する変換手段と、
前記第１乃至第４の色信号から、光の３原色に対応する色信号を生成する生成手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の画像処理装置の制御方法であって、
前記第１乃至第４のカラーフィルタにより抽出された前記第１乃至第４の光をそれぞれ、第１乃至第４の色信号に変換する変換工程と、
前記第１乃至第４の色信号から、光の３原色に対応する色信号を生成する生成工程と、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の画像処理装置を制御する方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文字や画像を読み取るスキャナ機能を備える画像処理装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタルカメラ、スキャナ、ファクシミリ、電子複写機等の、文字や画像を取得可能な画像処理装置が普及しつつある。また、取得した文字や画像を編集するユーザが増加しつつある。これに伴い、文字や画像（以下、「画像」と呼ぶ）を、実際の色により忠実に再現したいという要求が高まっている。以下、再現した画像を「再現画像」、再現される対象である元の画像を「原画像」と呼ぶ。
【０００３】
例えばデジタルカメラなどの一般的な画像処理装置は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３原色のカラーフィルタを備え、原画像を３つの色に分けて取得する。しかし、図１に示す、人間の眼の見え方を示すＲＧＢの分光感度特性のように、人間の眼の見え方には波長５２０ｎｍ付近に負の感度がある。したがって、ＲＧＢの３色から原画像に忠実な色で画像を再現することは困難である。なお、Ｒのカラーフィルタは光のうち赤成分のみを透過させるカラーフィルタであり、以下、Ｇ、Ｂ等についても同様である。
【０００４】
なお、「波長５２０ｎｍ付近に負の感度がある」とは波長５２０ｎｍの光を人工的に作り、人間に見せた場合、人間は波長５２０ｎｍの光（青緑）と認識せず、「赤みの足りない色」として認識することを意味する。すなわち、波長５２０ｎｍの光に、波長７００ｎｍの光（赤）を加えて始めて、その光を見た人間は「青緑の光を見た」と認識する。
【０００５】
原画像をより忠実な色で再現するために、カラーフィルタに波長５２０ｎｍ付近の色Ｅ（青緑）を追加し、ＲＧＢＥの４色とすることで、図１の分光感度特性における負の感度を補う技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１に開示されているデジタルカメラは、図２に示すカラーフィルタを備える。図２の一点鎖線に示す部分がカラーフィルタの最小単位であり、ＲＧ１Ｂに加えてＧ２の４色のカラーフィルタから構成される。なお、Ｇ１は従来のＧに相当し、Ｇ２はＥに相当する。
【０００７】
ＧとＥを対角に配置したカラーフィルタを用いて、取得される色情報を３種類の色（ＲＧＢ）から４種類の色（ＲＧＢとＥ）にすることで、人間の眼に見える原画像の色により忠実な色で画像を取得することができる。なお、このＲＧＢＥ４つのカラーフィルタ（すなわち、図２の一点鎖線に示す部分）から得られたＲＧＢＥ４色による４画素の情報が、取得画像の１画素を構成する。
【０００８】
また、図３の視感度曲線に示すように、人間の眼は輝度に敏感であり、より正確な輝度情報を取得することにより、輝度の階調をあげることができる。
【特許文献１】特開２００３−２８４０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２に示すようなカラーフィルタの配置は、画像の取得に際してイメージセンサ（例えばＣＣＤ）を走査させないデジタルカメラのような画像処理装置においては有効である。
【００１０】
しかしながら、スキャナなどの画像処理装置は通常、図４の符号４０１〜４０３に示すようにＲＧＢ３色のラインから構成されるカラーフィルタを伴うイメージセンサを備え、イメージセンサをラインに直交する方向に走査させて画像を読み取る。したがって、イメージセンサの１画素のサイズが等しい場合、スキャナのカラーフィルタを図２に示すようにグリッド状に配置すると、図４に示すようにライン状に配置した場合と比べ、取得画像の解像度が半分になってしまう。
【００１１】
そのため、スキャナなどの画像処理装置においては、図４の符号４０１〜４０４に示すように、ＲＧＢとＥのカラーフィルタをライン状に４列に配置することが考えられる。
【００１２】
しかしながら、従来のカラーフィルタであるＲＧＢ（符号４０１〜４０３）に単純にＥ（符号４０４）を追加するだけでは、画素列の物理的な偏差によってＲＧＢとＥの色ズレが目立ちやすくなる。
【００１３】
さらに、３×４のリニアマトリックス計算等の画像処理によりＲＧＢＥの４色をＲＧＢの３色に変換する場合、次の問題が発生しうる。すなわち、図１の分光感度特性における相関の高いＲとＥの物理的な偏差による色ズレによって、ＲＧＢＥの４色による４画素が、取得画像において誤った色に処理される場合がある。そのため、原画像に忠実な色で画像を取得することが困難であるという課題があった。
【００１４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ライン状に配置されるカラーフィルタを伴うイメージセンサを備える画像処理装置において、原画像により忠実な色で画像を取得することを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、ライン状に配置されるカラーフィルタを伴うイメージセンサを備え、前記イメージセンサを用いて原稿画像を読み取る画像処理装置であって、前記カラーフィルタは、第１の光を抽出する第１のカラーフィルタ、第２の光を抽出する第２のカラーフィルタ、第３の光を抽出する第３のカラーフィルタ、及び、第４の光を抽出する第４のカラーフィルタを備え、前記第４の光の波長に関して、前記第２の光に対する相関は、前記第１及び第３の光に対する相関に比べて高く、前記第１の光の分光感度特性に関して、前記第４の光に対する相関は、前記第２及び第３の光に対する相関に比べて高く、前記第１乃至第４のカラーフィルタは並行に配置され、前記第１のカラーフィルタは前記第４のカラーフィルタに隣接し、前記第４のカラーフィルタは前記第２のカラーフィルタに隣接し、前記第２のカラーフィルタは前記第３のカラーフィルタに隣接することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の制御方法は、上述の画像処理装置の制御方法であって、前記第１乃至第４のカラーフィルタにより抽出された前記第１乃至第４の光をそれぞれ、第１乃至第４の色信号に変換する変換工程と、前記第１乃至第４の色信号から、光の３原色に対応する色信号を生成する生成工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
なお、その他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の発明を実施するための最良の形態の記載によっていっそう明らかになるものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上の構成により、本発明によれば、ライン状に配置されるカラーフィルタを伴うイメージセンサを備える画像処理装置において、原画像により忠実な色で画像を取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の上位概念、中位概念および下位概念の理解に役立つ実施形態を示す。なお、以下の実施形態に含まれる概念について、そのすべてが特許請求の範囲に記載されているとは限らない。ただし、これは特許発明の技術的範囲から意識的に除外したのではないことを理解していただきたい。
【００２０】
＜スキャナ１の概要＞
図５は、本発明を適用した画像処理装置であるスキャナ１の概略図である。
【００２１】
スキャナ１は、原稿台ガラス２、キャリッジ３、ガイドシャフト４、原稿カバー５、モータ回路６を備える。以下に、スキャナ１を用いて画像を取得する手順を簡単に説明する。
【００２２】
まず、スキャナ１の上面に備えられた原稿台ガラス２上に原稿７をセットする。スキャナ１が不図示の操作部や外部装置から読み取り開始の指示を受けると、画像の読み取り処理が開始する。
【００２３】
キャリッジ３内のイメージセンサは、カラーフィルタのライン（画素配列）方向（以下、「主走査方向」と呼ぶ）に１次元の画像を読み取る。次いで、モータ回路６はキャリッジ３をガイドシャフト４に沿って主走査方向に直交する方向（以下、「副走査方向」と呼ぶ）に、解像度に応じた速度で移動させる。これにより、スキャナ１は、原稿７に描画された２次元の画像を読み取ることができる。
【００２４】
＜スキャナ１の詳細＞
図６は、スキャナ１の内部構成を示す機能ブロック図である。
【００２５】
スキャナ１は、光源８、カラーフィルタを含むイメージセンサ１０、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１２、シェーディング補正部１３、画像処理部１４、インタフェース１５、光源点灯回路１６、制御部１７を備える。
【００２６】
また、スキャナ１は、インタフェース１５を介してＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの外部装置１８と、有線又は無線で通信可能である。
【００２７】
外部装置１８は、スキャナ１を制御するためのドライバを備える。ユーザは、ドライバを介して、画像取得処理における解像度、読取範囲、画像処理（色補正や圧縮など）の指定からなる画像読取モードを指定することができる。ドライバは、インタフェース１５を介して、指定された画像読取モードを制御部１７に入力する。また、ユーザは読み取り開始の指示を、ドライバを介して制御部１７に伝えることができる。
【００２８】
なお、光源８及びイメージセンサ１０は、キャリッジ３に含まれる。
【００２９】
図７は、キャリッジ３の構成を示す概略図である。
【００３０】
キャリッジ３は、光源８、レンズ９、イメージセンサ１０、ミラー１１、カラーフィルタ１９を備える。
【００３１】
画像読み取り処理の際は、光源８の照射光が原稿７において反射し、ミラー１１で屈折した光がレンズ９、カラーフィルタ１９を介してイメージセンサ１０上に結像する。イメージセンサ１０が光を電気信号に変換することで、原稿７に記載された画像を読み取ることができる。
【００３２】
以下、図５〜７を参照して、スキャナ１が画像を取得する手順を説明する。
【００３３】
読み取り開始の指示を受けると、制御部１７は、指定された画像読取モードに従い、モータ回路６、イメージセンサ１０、光源点灯回路１６などを動作させる。
【００３４】
モータ回路６は、解像度に応じた速度でキャリッジ３をガイドシャフト４に沿って副走査方向に移動させる。光源点灯回路１６は、イメージセンサ１０と同期して、原稿７を照射する光源８を点灯させる。光源８から照射された光は原稿７に反射され、ミラー１１によって屈折させられた後、レンズ９によって集光され、カラーフィルタ１９を介してイメージセンサ１０上に結像する。
【００３５】
イメージセンサ１０は、結像した光を光電変換し、原稿７に応じたＲＧＢとＥのアナログ電気信号を出力する。ＡＦＥ１２は、イメージセンサ１０から出力されたアナログ電気信号に対して増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理を行い、デジタル画像信号を出力する。
【００３６】
シェーディング補正部１３は、制御部１７に記憶されている基準レベルの補正データに基づいて、ＡＦＥ１２から出力されたデジタル画像信号に対してシェーディング補正を行う。
【００３７】
画像処理部１４は、シェーディング補正されたＲＧＢＥ４色のデジタル画像信号に対して、３×４のリニアマトリックス計算等を施して光の３原色に対応するＲＧＢの３色からなるデジタル画像信号に変換する。画像処理部１４はさらに、カラーバランス調整、ガンマ補正等と、外部装置１８を介してユーザに指定された画像読取モードに従う画像処理を行う。
【００３８】
画像処理部１４から得られた画像データはインタフェース１５を介して外部装置１８に出力される。ユーザは、外部装置１８に接続されているモニタ（不図示）やプリンタ（不図示）等を介して、取得画像を確認することができる。
【００３９】
＜カラーフィルタ１５の構成＞
図８及び図９は、スキャナ１のイメージセンサ１０が備えるカラーフィルタ１９の構成例を示す図である。ＲＧＢＥ４色のカラーフィルタを並行に配列する際の順序は、図４に示す配列も含め、理論上は１２通り考えられる（ＲＧＢＥとＥＢＧＲは同一として計算）。しかし、前述のように、図４に示す順序では、分光感度特性における相関の高いＲとＥの物理的な偏差による色ズレによって、ＲＧＢＥの４色による４画素が、取得画像において誤った色に処理される場合がある。
【００４０】
また、図８に示す順序でも、分光感度特性における相関の高いＲとＥが離れて配置されているため、図４に示す場合と同様の問題を解決できない。
【００４１】
そこで、図９に示すように、本実施形態では、カラーフィルタ１９において、分光感度特性における相関が高いＲとＥのラインを隣接する位置に配置し、さらに、視感度の高いＧとＥのラインをレンズ９の中央付近に配置する。
【００４２】
＜実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、カラーフィルタ１９は従来の３原色（ＲＧＢ）に加えて、Ｅのカラーフィルタを備える。また、カラーフィルタ１９において、分光感度特性における相関が高いＲとＥのラインを隣接する位置に配置し、さらに、ＧとＥのラインをレンズ９の中央付近に配置する。
【００４３】
これにより、図１における分光感度特性の負の部分を補い、イメージセンサ１０の感度を人間の眼の感度に近づけることで、スキャナ１は、原画像により忠実な色で画像を取得することができる。また、図３に示すように視感度曲線の感度の高いＧとＥのラインがレンズ９の中央付近に配置されるため、色のボケを目立ちにくくすることができる。
【００４４】
［その他の実施形態］
上述した実施の形態の処理は、各機能を具現化したソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供してもよい。そして、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって、前述した実施形態の機能を実現することができる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどを用いることができる。或いは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることもできる。
【００４５】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれている。
【００４６】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれてもよい。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】分光感度特性を示す図である。
【図２】特許文献１に開示されるデジタルカメラが備える４色カラーフィルタの一例を示す図である。
【図３】視感度曲線を示す図である。
【図４】スキャナが備える４色カラーフィルタの一例を示す図である。
【図５】本発明を適用した画像処理装置であるスキャナ１の概略図である。
【図６】スキャナ１の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図７】キャリッジ３の構成を示す概略図である。
【図８】スキャナ１のイメージセンサ１０が備えるカラーフィルタ１９の構成例を示す図である。
【図９】スキャナ１のイメージセンサ１０が備えるカラーフィルタ１９の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  スキャナ
９  レンズ
１０  イメージセンサ
１９  カラーフィルタ
【図１】
2007166540.tif 000003
【図２】
2007166540.tif 000004
【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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