(57)【要約】【課題】撮像素子のダイナミックレンジに関わらず、最適なダイナミックレンジでの撮像が可能な撮像装置および画像読取装置を提供することを目的とする。【解決手段】一次元配列の事前撮像画素列と本撮像画素列とを有する撮像素子と、被写体を照明する照明手段とを備え、事前撮像画素列の事前撮像出力を用いて照明手段の照明光量を制御することにより、撮像素子のダイナミックレンジに関わらず、最適なダイナミックレンジでの撮像が可能な撮像装置および画像読取装置を提供することができる。【選択図】図１
2007318392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元に画素が配列された少なくとも１列の事前撮像画素列と、一次元に画素が配列された少なくとも１列の本撮像画素列とを有する撮像素子と、
被写体を照明する照明手段とを備えた撮像装置において、
前記事前撮像画素列の事前撮像出力に基づいて、前記照明手段の照明光量を制御する照明制御手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置を備え、
前記照明制御手段によって制御された前記照明手段の照明光量に基づいて、前記本撮像画素列の本撮像出力を補正する補正手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】
前記照明制御手段は、前記事前撮像画素列の事前撮像出力に基づいて輝度情報評価値を算出する評価値算出部と、前記輝度情報評価値に基づいて前記照明手段の最適光量を算出する光量算出部と、前記最適光量に基づいて前記照明手段の照明光量を制御する光量制御部とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記輝度情報評価値は、前記事前撮像画素列の事前撮像出力の最大値、最小値、平均値、最大値と最小値との中央値のうちの少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記事前撮像画素列が１列であり、前記本撮像画素列が１列であることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記事前撮像画素列が１列であり、前記本撮像画素列が３列であることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記本撮像画素列にはそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタが配置されていることを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
【請求項８】
前記本撮像画素列にはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアンのカラーフィルタが配置されていることを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
【請求項９】
前記事前撮像画素列が１列であり、前記本撮像画素列が４列であり、４列の前記本撮像画素列のうちの１列の画素の配列が、他の３列の画素列の画素の配列に対して、画素の配列方向に半ピッチずらされていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の画像読取装置。
【請求項１０】
前記本撮像画素列のうちの半ピッチ配列がずらされている画素列には緑のカラーフィルタが配置され、他の３列の画素列にはそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタが配置されていることを特徴とする請求項９に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および画像読取装置に関し、特に、一次元配列の事前撮像画素列と本撮像画素列とを有する撮像素子と照明手段とを備え、事前撮像画素列の事前撮像出力を用いて照明手段の光量を制御する撮像装置および該撮像装置を備えた画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像読取装置においては、文字だけからなる文書の読み取りが大多数であった。しかし、近年、写真画像やカラーイラスト、あるいはこれらと文字の混在した文書を読み取る機会が非常に多くなっている。特に写真画像を読みとる場合には、明暗のコントラストが非常に高いため、従来の画像読取装置が持つ読み取りのダイナミックレンジでは十分ではなく、写真画像の明るい部分が白くつぶれたり、暗い部分が黒くつぶれたりしてしまう場合が多い。
【０００３】
そこで、撮像素子での対応案として、感度の異なる複数の画素列の出力データから広いダイナミックレンジの画像を得る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、撮像装置での対応案として、原稿をプリスキャンし、プリスキャンの結果から、本スキャン時の出力が撮像素子のダイナミックレンジに納まるように照明光源の光量を制御する方法（例えば、特許文献２参照）や、光源の光量をモニタするモニタ素子を設け、リアルタイムで光量を制御することで光量の安定化を図る方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平９−１６２３８１号公報
【特許文献２】特開平９−３３１４２３号公報
【特許文献３】特開平１０−２８５３３８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、特許文献１で提案された方法では、各画素列の持つ感度は固定であり、読み取りのダイナミックレンジは最大でも単一の感度の画素列のダイナミックレンジの２倍、つまり３ｄＢ広がるだけである。また、特許文献２で提案された方法では、プリスキャンを行うために画像の読み取りの時間が２倍かかり、処理効率がよくない。さらに、特許文献３で提案された方法では、光量の安定化には寄与するが、ダイナミックレンジの拡大には効果がない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、撮像素子のダイナミックレンジに関わらず、最適なダイナミックレンジでの撮像が可能な撮像装置および画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００７】
１．一次元に画素が配列された少なくとも１列の事前撮像画素列と、一次元に画素が配列された少なくとも１列の本撮像画素列とを有する撮像素子と、
被写体を照明する照明手段とを備えた撮像装置において、
前記事前撮像画素列の事前撮像出力に基づいて、前記照明手段の照明光量を制御する照明制御手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【０００８】
２．１に記載の撮像装置を備え、
前記照明制御手段によって制御された前記照明手段の照明光量に基づいて、前記本撮像画素列の本撮像出力を補正する補正手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【０００９】
３．前記照明制御手段は、前記事前撮像画素列の事前撮像出力に基づいて輝度情報評価値を算出する評価値算出部と、前記輝度情報評価値に基づいて前記照明手段の最適光量を算出する光量算出部と、前記最適光量に基づいて前記照明手段の照明光量を制御する光量制御部とを備えたことを特徴とする２に記載の画像読取装置。
【００１０】
４．前記輝度情報評価値は、前記事前撮像画素列の事前撮像出力の最大値、最小値、平均値、最大値と最小値との中央値のうちの少なくとも何れか一つであることを特徴とする３に記載の画像読取装置。
【００１１】
５．前記事前撮像画素列が１列であり、前記本撮像画素列が１列であることを特徴とする２乃至４の何れか１項に記載の画像読取装置。
【００１２】
６．前記事前撮像画素列が１列であり、前記本撮像画素列が３列であることを特徴とする２乃至４の何れか１項に記載の画像読取装置。
【００１３】
７．前記本撮像画素列にはそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタが配置されていることを特徴とする６に記載の画像読取装置。
【００１４】
８．前記本撮像画素列にはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアンのカラーフィルタが配置されていることを特徴とする６に記載の画像読取装置。
【００１５】
９．前記事前撮像画素列が１列であり、前記本撮像画素列が４列であり、４列の前記本撮像画素列のうちの１列の画素の配列が、他の３列の画素列の画素の配列に対して、画素の配列方向に半ピッチずらされていることを特徴とする２乃至４の何れか１項に記載の画像読取装置。
【００１６】
１０．前記本撮像画素列のうちの半ピッチ配列がずらされている画素列には緑のカラーフィルタが配置され、他の３列の画素列にはそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタが配置されていることを特徴とする９に記載の画像読取装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一次元配列の事前撮像画素列と本撮像画素列とを有する撮像素子と、被写体を照明する照明手段とを備え、事前撮像画素列の事前撮像出力を用いて照明手段の照明光量を制御することにより、撮像素子のダイナミックレンジに関わらず、最適なダイナミックレンジでの撮像が可能な撮像装置および画像読取装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００１９】
まず初めに、本発明における画像読取装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明における画像読取装置の実施の形態を示すブロック図である。
【００２０】
図１において、画像読取装置１００は、撮像装置２００、制御手段１１０、補正手段１２０、および副走査手段１３０を備えている。撮像装置２００は、撮像素子２１０、照明手段２２０および照明制御手段２４０を備えている。
【００２１】
撮像素子２１０は、図の紙面に垂直な方向に一次元に画素が配列された少なくとも１列の事前撮像画素列２１１と、同じく図の紙面に垂直な方向に一次元に画素が配列された少なくとも１列の本撮像画素列２１３とを備えている。事前撮像画素列２１１および本撮像画素列２１３は、１つの撮像素子チップで構成されてもよいし、別体の撮像素子チップで構成されてもよい。
【００２２】
照明手段２２０は、蛍光灯や発光ダイオードアレイ等で構成され、少なくとも撮像素子２１０の事前撮像画素列２１１および本撮像画素列２１３の撮像範囲を照明するように配置される。
【００２３】
文書や写真等の被写体３００は、副走査手段１３０により図の左から右に送りピッチΔｐで副走査され、照明手段２２０の照明光２３１が被写体３００によって反射され、反射光２３３が事前撮像画素列２１１によって撮像され、反射光２３５が本撮像画素列２１３によって撮像される。
【００２４】
本例においては、撮像素子２１０が被写体３００に密着して撮像する、所謂密着型の画像読取装置として例示しているが、これに限るものではなく、撮像素子２１０が光学系を介して被写体３００を撮像する形式の画像読取装置であってもよい。この場合、上述した副走査手段１３０の送りピッチΔｐは、撮像素子２１０上の被写体３００の画像の移動ピッチを意味する。照明手段２２０についても、密着型の照明に限るものではなく、光学系を介した照明であってもよい。
【００２５】
事前撮像画素列２１１によって撮像された被写体３００上の副走査ピッチ数ｋに相当する位置の事前撮像出力ＰＤは、照明制御手段２４０に入力されて、被写体３００上の副走査ピッチ数ｋに相当する位置が本撮像画素列２１３で撮像される時の照明手段２２０の最適光量Ｌｂが、事前撮像出力ＰＤに基づいて、照明制御手段２４０によって演算されて記憶される。被写体３００上の副走査ピッチ数ｋに相当する位置が本撮像画素列２１３で撮像される時には、照明手段２２０の光量が最適光量Ｌｂとなるように照明制御信号２４０ｂによって制御される。
【００２６】
本撮像画素列２１３によって撮像された被写体３００上の副走査ピッチ数ｋに相当する位置の本撮像出力Ｄは補正手段１２０に入力され、撮像時の照明手段２２０の最適光量Ｌｂに基づいて補正されて、画像データＨとして出力される。上述した動作は、制御手段１１０によって制御される。
【００２７】
次に、本発明における画像読取装置の第１の実施の形態について、図２乃至図６を用いて説明する。
【００２８】
まず、第１の実施の形態に用いられる撮像素子２１０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施の形態に用いられる撮像素子２１０の構成を示す模式図である。
【００２９】
図２において、撮像素子２１０は、ｍ個の画素からなる１列の事前撮像画素列２１１（各画素をｙ１〜ｙｍとする）と、同じくｍ個の画素からなる１列の本撮像画素列２１３（各画素をｚ１〜ｚｍとする）とで構成されている。事前撮像画素列２１１と本撮像画素列２１３とは、副走査手段１３０による副走査の送りピッチΔｐのｎ倍（ｎは正の整数）だけ間隔をあけて配置されている。以後、ｎを間隔ピッチ数と呼ぶ。
【００３０】
従って、事前撮像画素列２１１によって撮像された被写体３００上の副走査ピッチ数ｋに相当する位置は、ｎ回の副走査後に本撮像画素列２１３によって撮像されることになり、事前撮像画素列２１１のｊ番目の画素ｙｊと本撮像画素列２１３のｊ番目の画素ｚｊとは、被写体３００上の同じ位置を撮像する。
【００３１】
次に、照明制御手段２４０の構成について図３を用いて説明する。図３は、照明制御手段２４０の構成を示す模式図である。
【００３２】
図３において、照明制御手段２４０は、評価値算出部２４１、最適光量算出部２４３、最適光量記憶部２４５、および光量制御部２４７で構成されている。事前撮像画素列２１１によって撮像された被写体３００上の副走査ピッチ数ｋに相当する位置の事前撮像出力ＰＤが評価値算出部２４１に入力され、評価値２４１ａが算出される。ここに、評価値２４１ａは、事前撮像画素列２１１の事前撮像出力ＰＤの最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮ、平均値ＡＶＥ、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮの中央値ＣＴＲ（＝（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）／２）のうちの少なくとも何れか一つである。
【００３３】
評価値２４１ａが最適光量算出部２４３に入力され、被写体３００の副走査ピッチ数ｋに相当する位置の本撮像画素列２１３での撮像時の照明手段２２０の最適光量Ｌｂが算出され、副走査ピッチ数ｋと共に最適光量記憶部２４５に記憶される。
【００３４】
最適光量記憶部２４５に記憶された副走査ピッチ数ｋに相当する位置の最適光量Ｌｂは、本撮像画素列２１３での被写体３００の副走査ピッチ数ｋに相当する位置の撮像時に、補正手段１２０に向けて出力されるとともに光量制御部２４７に入力され、最適光量Ｌｂとなるように、照明手段２２０が照明制御信号２４０ｂによって制御される。
【００３５】
次に、上述した最適光量Ｌｂの算出方法について、図４を用いて説明する。図４は、最適光量Ｌｂの算出方法を説明するための事前撮像出力ＰＤの分布の一例を示すグラフである。
【００３６】
図４において、被写体３００は光量Ｌで点灯されている照明手段２２０により照明されており、その時の事前撮像画素列２１１の各画素（ｙ１〜ｙｍ）の事前撮像出力ＰＤは、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮの間に分布し、その平均値はＡＶＥであり、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮの中央値はＣＴＲであるとする。
【００３７】
ここで、評価値２４１ａとして最大値ＭＡＸを用いる場合について考える。事前撮像画素列２１１と本撮像画素列２１３の感度比Ｒｓ（＝事前撮像画素列２１１の感度／本撮像画素列２１３の感度）、事前撮像画素列２１１の飽和撮像出力ＳＡＴおよび最大値ＭＡＸの関係から、本撮像画素列２１３で最大値ＭＡＸを与える画素（ｙｍ−３）を撮像する場合に、本撮像出力Ｄが飽和しないための照明手段２２０の最大光量Ｌｍａｘは、
Ｌｍａｘ＝Ｒｓ×Ｌ×（ＳＡＴ／ＭＡＸ）    ・・・（１式）
で与えられる。従って、本撮像画素列２１３での撮像時に本撮像出力Ｄが飽和しないような安全係数ｓ（ここに、ｓ≦１）を設定し、最適光量Ｌｂを、
Ｌｂ＝ｓ×Ｌｍａｘ    ・・・（２式）
とすればよい。
【００３８】
また、評価値２４１ａとして最小値ＭＩＮを用いる場合について考えると、事前撮像画素列２１１での撮像結果から本撮像時に本撮像出力Ｄの小さな領域で階調を十分にとる必要があると判断される場合、上述した最大値ＭＡＸ近辺で飽和出力を超える程度と、最小値ＭＩＮ近辺で得られる階調の程度とのバランスをとるような照明手段２２０の光量を最適光量Ｌｂとすればよい。
【００３９】
評価値２４１ａとして平均値ＡＶＥを用いる場合については、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを用いる代わりに平均値ＡＶＥを用いて上述した処理に代えてもよい。評価値２４１ａとして中央値ＣＴＲを用いる場合についても、平均値ＡＶＥと同様、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを用いる場合の代用としてもよい。
【００４０】
次に、照明制御手段２４０の制御の概要を図５乃至図７を用いて説明する。図５乃至図７は照明制御手段２４０の制御の流れを示すフローチャートで、図５がメインルーチン、図６および図７が図５のサブルーチンである。
【００４１】
図５において、ステップＳ１０１で照明手段２２０が基準光量Ｌｓｔｄで点灯される。基準光量Ｌｓｔｄは、例えば照明手段２２０で実現しうる光量の最大値と最小値の平均の光量である。ステップＳ１０３で、副走査手段１３０により被写体３００の端部が事前撮像画素列２１１の直下に来るまで移動され、ステップＳ１０５で副走査ピッチ数ｋと本撮像行数ｊが０（ゼロ）にリセットされる。
【００４２】
ステップＳ１１０で図６に示す「事前撮像サブルーチン」が実行され、ステップＳ１２１で副走査手段１３０により被写体３００が１ピッチ（＝Δｐ）だけ副走査される。ステップＳ１２３で副走査ピッチ数ｋが事前撮像画素列２１１と本撮像画素列２１３との間隔を示す間隔ピッチ数ｎより大きいかもしくは等しいか否かが確認される。ｋがｎより小さい場合（ステップＳ１２３；Ｎｏ）、ステップＳ１１０に戻って上述した動作が繰り返される。ｋがｎより大きいかもしくは等しい場合（ステップＳ１２３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１３０に進み、図７の「本撮像サブルーチン」が実行される。
【００４３】
ステップＳ１４１で副走査が被写体３００の終端部まで進んだか否かが確認される。副走査が被写体３００の終端部に達していない場合（ステップＳ１４１；Ｎｏ）、ステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１０からステップＳ１４１の動作が繰り返される。副走査が被写体３００の終端部に達した場合（ステップＳ１４１；Ｙｅｓ）、一連の動作が終了される。
【００４４】
図６は、図５のステップＳ１１０「事前撮像サブルーチン」である。ステップＳ１１１で副走査ピッチ数ｋに１が加算される。ステップＳ１１３で、事前撮像画素列２１１によってｋ行目の事前撮像が行われ、事前撮像出力ＰＤが出力される。ステップＳ１１５で、評価値算出部２４１により、ステップＳ１１３で出力されたｋ行目の事前撮像出力ＰＤの評価値２４１ａ（例えば、図４で示した最大値ＭＡＸ）が算出され、ステップＳ１１７で、例えば図４で説明した（２式）に基づいて、最適光量算出部２４３により、ｋ行目の本撮像時の照明手段２２０の最適光量Ｌｂが算出され、最適光量記憶部２４５に記憶され、図５のメインルーチンのステップＳ１１０に戻る。
【００４５】
図７は、図５のステップＳ１３０「本撮像サブルーチン」である。ステップＳ１３１で本撮像行数ｊが（ｋ−ｎ）に設定される。ステップＳ１３３で、照明手段２２０が、最適光量記憶部２４５に記憶されているｊ行目の本撮像時の最適光量Ｌｂで点灯される。ステップＳ１３５で、本撮像画素列２１３によってｊ行目の本撮像が行われ、本撮像出力Ｄが出力される。ステップＳ１３７で、出力された本撮像出力Ｄが、ｊ行目の本撮像時の最適光量Ｌｂに基づいて、補正手段１２０によって補正され、画像データＨとして出力され、図５のメインルーチンのステップＳ１３０に戻る。
【００４６】
ステップＳ１３７において補正手段１２０により施される補正の方法としては、例えば、すべての本撮像出力Ｄを図５のステップＳ１０１で述べた照明手段２２０の基準光量Ｌｓｔｄで照明された画像データＨに補正することを考えると、ｊ行目の本撮像時の最適光量Ｌｂを（２式）に示したＬｂ、ｊ行目の本撮像出力ＤをＤ（ｊ）、補正後のｊ行目の画像データＨをＨ（ｊ）とすると、
Ｈ（ｊ）＝Ｄ（ｊ）×（Ｌｓｔｄ／Ｌｂ）    ・・・（３式）
で表される変換を施せばよいことになる。
【００４７】
以上に述べたように、本第１の実施の形態によれば、事前撮像画素列を用いた事前撮像出力から、本撮像画素列を用いた本撮像時の照明手段の最適光量を算出して、本撮像の副走査の１行毎に照明手段の光量を制御し、得られた本撮像出力に最適光量に基づいた補正を施すことで、撮像素子のダイナミックレンジに関わらず、最適なダイナミックレンジでの撮像が可能な撮像装置および画像読取装置を提供することができる。
【００４８】
また、照明手段が例えば発光ダイオードアレイ等で構成され、本撮像画素列の画素と照明手段が１対１あるいは数画素に対して１個の照明が対応するような構成の場合であれば、本撮像の副走査の１行毎に照明手段の光量を制御するだけでなく、本撮像の副走査の１行の各画素毎あるいは数画素毎に照明手段の光量を制御することで、１画素あるいは数画素単位で最適なダイナミックレンジでの撮像を可能にすることも可能である。
【００４９】
次に、本発明における画像読取装置の第２の実施の形態について、図８乃至図１１を用いて説明する。
【００５０】
まず、第２の実施の形態に用いられる撮像素子２１０の構成について、図８を用いて説明する。図８は、第２の実施の形態における撮像素子２１０の構成を示す模式図である。
【００５１】
図８において、撮像素子２１０は、ｍ個の画素からなる１列の事前撮像画素列２１１（各画素をｙ１〜ｙｍとする）と、同じくｍ個の画素からなる３列（２１３Ｒ、２１３Ｇ、２１３Ｂ）の本撮像画素列２１３（３列の各画素をそれぞれ、ｒ１〜ｒｍ、ｇ１〜ｇｍ、ｂ１〜ｂｍとする）とで構成されている。本撮像画素列２１３の３列の画素列上には、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の原色系のカラーフィルタが配置され、被写体３００の色情報を得ることができる。カラーフィルタは原色系に限るものではなく、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の補色系のカラーフィルタであってもよい。本撮像画素列２１３は、副走査の１ピッチ送り毎に３列が同時に撮像を行う。
【００５２】
事前撮像画素列２１１と本撮像画素列２１３の緑（Ｇ）フィルタが配置された画素列２１３Ｇとは、副走査の送りピッチΔｐのｎ倍（ｎは正の整数）だけ間隔をあけて配置されている。また、本撮像画素列２１３の３列の画素列２１３Ｒ、２１３Ｇおよび２１３Ｂは、それぞれ副走査の送りピッチΔｐのｎ’倍（ｎ’はｎより小さい正の整数）だけ間隔をあけて配置されている。
【００５３】
従って、事前撮像画素列２１１によって撮像された被写体３００の副走査ピッチ数ｋに相当する位置は、（ｎ−ｎ’）回の副走査後に本撮像画素列２１３の２１３Ｒ列によって撮像され、同じくｎ回の副走査後に本撮像画素列２１３の２１３Ｇ列によって撮像され、（ｎ＋ｎ’）回の副走査後に本撮像画素列２１３の２１３Ｂ列によって撮像されることになる。
【００５４】
また、事前撮像画素列２１１のｊ番目の画素ｙｊと本撮像画素列２１３の各画素列のｊ番目の画素ｒｊ、ｇｊおよびｂｊとは、被写体３００上の同じ位置を撮像する。なお、本撮像画素列２１３の３列の画素列２１３Ｒ、２１３Ｇおよび２１３Ｂの各間隔は、等間隔である必要はなく、副走査の送りピッチΔｐの整数倍であればよい。
【００５５】
次に、本第２の実施の形態における照明制御手段２４０の制御の概要を、図９乃至図１１を用いて説明する。図９乃至図１１は照明制御手段２４０の制御の流れを示すフローチャートで、図９がメインルーチン、図１０および図１１が図９のサブルーチンである。
【００５６】
図９に示したメインルーチンは基本的には図５と同じであり、図１０に示すステップＳ２１０の「事前撮像サブルーチン２」と、図１１に示すステップＳ２３０の「本撮像サブルーチン２」のみが異なる。
【００５７】
図１０は、図９のステップＳ２１０「事前撮像サブルーチン２」である。図１０に示したサブルーチンは基本的には図６と同じであり、ステップＳ２１７のみが異なる。ステップＳ２１７において、「ｋ行目」とは本撮像画素列２１３の３列の画素列の内、緑（Ｇ）フィルタが配置された画素列２１３Ｇ列によって本撮像が行われる行を意味し、前述したように、２１３Ｇ列による本撮像と同じタイミングで、本撮像画素列２１３の２１３Ｒ列によって（ｋ＋ｎ’）行目が本撮像され、本撮像画素列２１３の２１３Ｂ列によって（ｋ−ｎ’）行目が本撮像される。
【００５８】
そこで、ｋ行目の本撮像時の照明手段２２０の最適光量Ｌｂは、事前撮像画素列２１１による（ｋ＋ｎ’）行目、ｋ行目および（ｋ−ｎ’）行目の３つの事前撮像出力ＰＤから（２式）によって求められる３つの最適光量Ｌｂに基づいて求められることが好ましい。（２式）によって求められる（ｋ＋ｎ’）行目、ｋ行目および（ｋ−ｎ’）行目の各々の最適光量ＬｂをＬｂ（ｋ＋ｎ’）、Ｌｂ（ｋ）およびＬｂ（ｋ−ｎ’）、ｋ行目の本撮像時の照明手段２２０の最適光量ＬｂをＬｂｅｓｔ（ｋ）として、ここではＬｂｅｓｔ（ｋ）として３つの事前撮像出力ＰＤから（２式）によって求められる３つの最適光量Ｌｂの平均値を用いることにすると、
Ｌｂｅｓｔ（ｋ）＝（Ｌｂ（ｋ＋ｎ’）＋Ｌｂ（ｋ）＋Ｌｂ（ｋ−ｎ’））／３    （ただし、ｎ＋ｎ’≦ｋ）
となる。被写体３００の端部の（ｋ＜ｎ＋ｎ’）の領域では３つの最適光量Ｌｂが全て得られないので、その領域については、
Ｌｂｅｓｔ（ｋ）＝Ｌｂ（ｋ＋ｎ’）    （ただし、ｎ−ｎ’≦ｋ＜ｎ）
Ｌｂｅｓｔ（ｋ）＝（Ｌｂ（ｋ＋ｎ’）＋Ｌｂ（ｋ））／２    （ただし、ｎ≦ｋ＜ｎ＋ｎ’）
で代用する。
【００５９】
図１１は、図９のステップＳ２３０「本撮像サブルーチン２」である。図１１において、ステップＳ１３１で、本撮像行数ｊが（ｋ−ｎ）に設定される。ここに、本撮像行数ｊは、上述した「ｋ行目」と同様に、本撮像画素列２１３の２１３Ｇ列によって本撮像が行われる行を意味している。ステップＳ２３３で、照明手段２２０が上述した最適光量Ｌｂｅｓｔ（ｊ）で点灯される。ステップＳ２３５で、本撮像画素列２１３の２１３Ｒ列によって（ｊ＋ｎ’）行目が本撮像され、同時に２１３Ｇ列によって（ｊ）行目が本撮像され、２１３Ｂ列によって（ｊ−ｎ’）行目が本撮像される。
【００６０】
ステップＳ２３７で、ステップＳ２３５で得られた３つの本撮像出力Ｄｒ（ｊ＋ｎ’）、Ｄｇ（ｊ）およびＤｂ（ｊ−ｎ’）から、（３式）を用いて各々の補正後の画像データＨｒ（ｊ＋ｎ’）、Ｈｇ（ｊ）およびＨｂ（ｊ−ｎ’）が得られる。
【００６１】
Ｈｒ（ｊ＋ｎ’）＝Ｄｒ（ｊ＋ｎ’）×（Ｌｓｔｄ／Ｌｂｅｓｔ（ｊ））
Ｈｇ（ｊ）＝Ｄｇ（ｊ）×（Ｌｓｔｄ／Ｌｂｅｓｔ（ｊ））
Ｈｂ（ｊ−ｎ’）＝Ｄｂ（ｊ−ｎ’）×（Ｌｓｔｄ／Ｌｂｅｓｔ（ｊ））
ここに、サフィックスｒ、ｇ、ｂは本撮像画素列２１３のカラーフィルタの色、すなわち各補正出力の色を意味している。
【００６２】
以上に述べたように、本第２の実施の形態によれば、１列の事前撮像画素列を用いて得られた３列の本撮像画素列の位置に対応した事前撮像出力から、本撮像画素列を用いた本撮像時の照明手段の最適光量を算出して、本撮像の副走査の１行毎に照明手段の光量を制御し、得られた本撮像出力に最適光量に基づいた補正を施すことで、撮像素子のダイナミックレンジに関わらず、最適なダイナミックレンジでの撮像が可能な撮像装置および画像読取装置を提供することができる。
【００６３】
次に、本発明における画像読取装置の第３の実施の形態について、図１２乃至図１５を用いて説明する。
【００６４】
まず、第３の実施の形態に用いられる撮像素子２１０の構成について、図１２を用いて説明する。図１２は、第３の実施の形態における撮像素子２１０の構成を示す模式図である。
【００６５】
図１２において、撮像素子２１０は、ｍ個の画素からなる１列の事前撮像画素列２１１（各画素をｙ１〜ｙｍとする）と、同じくｍ個の画素からなる４列（２１３Ｒ、２１３Ｇａ、２１３Ｇｂ、２１３Ｂ）の本撮像画素列２１３（４列の各画素をそれぞれ、ｒ１〜ｒｍ、ｇａ１〜ｇａｍ、ｇｂ１〜ｇｂｍ、ｂ１〜ｂｍとする）とで構成されている。本撮像画素列２１３の４列の画素列上には、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の原色系のカラーフィルタが配置され、被写体３００の色情報を得ることができる。本撮像画素列２１３は、副走査の１ピッチ送り毎に４列が同時に撮像を行う。
【００６６】
画素列２１３Ｇａと同じく画素列上に緑（Ｇ）のカラーフィルタが配置された画素列２１３Ｇｂは、画素列２１３Ｇａに対して各画素が画素の並び方向に半ピッチだけずらせて配置されており、これによって画素の並び方向の解像度を２倍に高解像度化することが可能となる。ここで、緑（Ｇ）フィルタを持つ画素列のみを半ピッチだけずらせて２列配置しているのは、通常、緑（Ｇ）フィルタを持つ画素が輝度の基準とされているからであり、赤（Ｒ）および青（Ｂ）についても緑（Ｇ）と同様に半ピッチだけずらせて２列配置してもよい。また、事前撮像画素列２１１についても同様に半ピッチだけずらせて２列配置してもよい。
【００６７】
事前撮像画素列２１１と本撮像画素列２１３の緑（Ｇ）フィルタが配置された画素列２１３Ｇａとは、副走査の送りピッチΔｐのｎ倍（ｎは正の整数）だけ間隔をあけて配置されている。また、本撮像画素列２１３の４列の画素列２１３Ｒ、２１３Ｇａ、２１３Ｇｂおよび２１３Ｂは、それぞれ副走査の送りピッチΔｐのｎ’倍（ｎ’はｎより小さい正の整数）だけ間隔をあけて配置されている。
【００６８】
従って、事前撮像画素列２１１によって撮像された被写体３００の副走査ピッチ数ｋに相当する位置は、（ｎ−ｎ’）回の副走査後に本撮像画素列２１３の２１３Ｒ列によって撮像され、同じくｎ回の副走査後に本撮像画素列２１３の２１３Ｇａ列によって撮像され、（ｎ＋ｎ’）回の副走査後に本撮像画素列２１３の２１３Ｇｂ列によって撮像され、（ｎ＋２ｎ’）回の副走査後に本撮像画素列２１３の２１３Ｂ列によって撮像されることになる。
【００６９】
また、事前撮像画素列２１１のｊ番目の画素ｙｊと本撮像画素列２１３の各画素列のｊ番目の画素ｒｊ、ｇａｊおよびｂｊとは、被写体３００上の同じ位置を撮像する。画素列２１３Ｇｂの各画素は、他の画素列の画素と半ピッチずらせて配置されているので、被写体３００上の半ピッチずれた位置を撮像する。なお、本撮像画素列２１３の４列の画素列２１３Ｒ、２１３Ｇａ、２１３Ｇｂおよび２１３Ｂの各間隔は、等間隔である必要はなく、副走査の送りピッチΔｐの整数倍であればよい。
【００７０】
次に、本第３の実施の形態における照明制御手段２４０の制御の概要を、図１３乃至図１５を用いて説明する。図１３乃至図１５は照明制御手段２４０の制御の流れを示すフローチャートで、図１３がメインルーチン、図１４および図１５が図１３のサブルーチンである。
【００７１】
図１３に示したメインルーチンは基本的には図９と同じであり、図１４に示すステップＳ３１０の「事前撮像サブルーチン３」と、図１５に示すステップＳ３３０の「本撮像サブルーチン３」のみが異なる。
【００７２】
図１４は、図１３のステップＳ３１０「事前撮像サブルーチン３」である。図１４に示したサブルーチンは基本的には図１０と同じであり、ステップＳ３１７のみが異なる。ステップＳ３１７において、「ｋ行目」とは本撮像画素列２１３の３列の画素列の内、緑（Ｇ）フィルタが配置された画素列２１３Ｇａ列によって本撮像が行われる行を意味し、前述したように、２１３Ｇａ列による本撮像と同じタイミングで、本撮像画素列２１３の２１３Ｒ列によって（ｋ＋ｎ’）行目が本撮像され、本撮像画素列２１３の２１３Ｇｂ列によって（ｋ−ｎ’）行目が本撮像され、本撮像画素列２１３の２１３Ｂ列によって（ｋ−２ｎ’）行目が本撮像される。
【００７３】
そこで、ｋ行目の本撮像時の照明手段２２０の最適光量Ｌｂは、事前撮像画素列２１１による（ｋ＋ｎ’）行目、ｋ行目、（ｋ−ｎ’）行目および（ｋ−２ｎ’）行目の４つの事前撮像出力ＰＤから（２式）によって求められる４つの最適光量Ｌｂに基づいて求められることが好ましい。本撮像画素列２１３の画素列２１３Ｇｂの各画素は、他の画素列の画素と半ピッチずらせて配置されているために、被写体３００上の事前撮像画素列２１１と同じ位置を撮像することはできないが、ズレ量は僅かであるため、最適光量Ｌｂにあたっては、事前撮像画素列２１１の事前撮像出力ＰＤを用いることとする。
【００７４】
（２式）によって求められる（ｋ＋ｎ’）行目、ｋ行目、（ｋ−ｎ’）行目および（ｋ−２ｎ’）行目の各々の最適光量ＬｂをＬｂ（ｋ＋ｎ’）、Ｌｂ（ｋ）、Ｌｂ（ｋ−ｎ’）およびＬｂ（ｋ−２ｎ’）、ｋ行目の本撮像時の照明手段２２０の最適光量ＬｂをＬｂｅｓｔ（ｋ）として、ここではＬｂｅｓｔ（ｋ）として４つの事前撮像出力ＰＤから（２式）によって求められる４つの最適光量Ｌｂの平均値を用いることにすると、
Ｌｂｅｓｔ（ｋ）＝（Ｌｂ（ｋ＋ｎ’）＋Ｌｂ（ｋ）＋Ｌｂ（ｋ−ｎ’）＋Ｌｂ（ｋ−２ｎ’））／４    （ただし、ｎ＋２ｎ’≦ｋ）
となる。被写体３００の端部の（ｋ＜ｎ＋２ｎ’）の領域では４つの最適光量Ｌｂが全て得られないので、その領域については、
Ｌｂｅｓｔ（ｋ）＝Ｌｂ（ｋ＋ｎ’）    （ただし、ｎ−２ｎ’≦ｋ＜ｎ−ｎ’）
Ｌｂｅｓｔ（ｋ）＝（Ｌｂ（ｋ＋ｎ’）＋Ｌｂ（ｋ））／２    （ただし、ｎ≦ｋ＜ｎ＋ｎ’）
Ｌｂｅｓｔ（ｋ）＝（Ｌｂ（ｋ＋ｎ’）＋Ｌｂ（ｋ）＋Ｌｂ（ｋ−ｎ’））／３    （ただし、ｎ＋ｎ’≦ｋ＜ｎ＋２ｎ’）
で代用する。
【００７５】
図１５は、図１３のステップＳ３３０「本撮像サブルーチン３」である。図１５において、ステップＳ１３１で、本撮像行数ｊが（ｋ−ｎ）に設定される。ここに、本撮像行数ｊは、上述した「ｋ行目」と同様に、本撮像画素列２１３の２１３Ｇａ列によって本撮像が行われる行を意味している。ステップＳ３３３で、照明手段２２０が上述した最適光量Ｌｂｅｓｔ（ｊ）で点灯される。ステップＳ３３５で、本撮像画素列２１３の２１３Ｒ列によって（ｊ＋ｎ’）行目が本撮像され、同時に２１３Ｇａ列によって（ｊ）行目が本撮像され、２１３Ｇｂ列によって（ｊ−ｎ’）行目が本撮像され、２１３Ｂ列によって（ｊ−２ｎ’）行目が本撮像される。
【００７６】
ステップＳ３３７で、ステップＳ３３５で得られた４つの本撮像出力Ｄｒ（ｊ＋ｎ’）、Ｄｇａ（ｊ）、Ｄｇｂ（ｊ−ｎ’）およびＤｂ（ｊ−２ｎ’）から、（３式）を用いて各々の補正後の画像データＨｒ（ｊ＋ｎ’）、Ｈｇａ（ｊ）、Ｄｇｂ（ｊ−ｎ’）およびＤｂ（ｊ−２ｎ’）が得られる。
【００７７】
Ｈｒ（ｊ＋ｎ’）＝Ｄｒ（ｊ＋ｎ’）×（Ｌｓｔｄ／Ｌｂｅｓｔ（ｊ））
Ｈｇａ（ｊ）＝Ｄｇ（ｊ）×（Ｌｓｔｄ／Ｌｂｅｓｔ（ｊ））
Ｈｇｂ（ｊ−ｎ’）＝Ｄｇｂ（ｊ−ｎ’）×（Ｌｓｔｄ／Ｌｂｅｓｔ（ｊ））
Ｈｂ（ｊ−２ｎ’）＝Ｄｂ（ｊ−２ｎ’）×（Ｌｓｔｄ／Ｌｂｅｓｔ（ｊ））
ここに、サフィックスｒ、ｇ、ｂは本撮像画素列２１３のカラーフィルタの色、すなわち各補正出力の色を意味している。
【００７８】
以上に述べたように、本第３の実施の形態によれば、１列の事前撮像画素列を用いて得られた４列の本撮像画素列の位置に対応した事前撮像出力から、本撮像画素列を用いた本撮像時の照明手段の最適光量を算出して、本撮像の副走査の１行毎に照明手段の光量を制御し、得られた本撮像出力に最適光量に基づいた補正を施すことで、撮像素子のダイナミックレンジに関わらず、最適なダイナミックレンジでの撮像が可能な撮像装置および画像読取装置を提供することができ、さらに、画素列上に緑（Ｇ）のカラーフィルタが配置された２列の画素列を画素の並び方向に半ピッチだけずらせて配置することにより、画素の並び方向の解像度を２倍に高解像度化することが可能となる。
【００７９】
以上に述べたように、本発明によれば、一次元配列の事前撮像画素列と本撮像画素列とを有する撮像素子と、被写体を照明する照明手段とを備え、事前撮像画素列の事前撮像出力を用いて照明手段の照明光量を制御することにより、撮像素子のダイナミックレンジに関わらず、最適なダイナミックレンジでの撮像が可能な撮像装置および画像読取装置を提供することができる。
【００８０】
尚、本発明に係る撮像装置および画像読取装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明における画像読取装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における撮像素子の構成を示す模式図である。
【図３】照明制御手段の構成を示す模式図である。
【図４】最適光量の算出方法を説明するための事前撮像出力の分布の一例を示すグラフである。
【図５】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのメインルーチンである。
【図６】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのサブルーチン（１／２）である。
【図７】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのサブルーチン（２／２）である。
【図８】第２の実施の形態における撮像素子の構成を示す模式図である。
【図９】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのメインルーチンである。
【図１０】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのサブルーチン（１／２）である。
【図１１】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのサブルーチン（２／２）である。
【図１２】第３の実施の形態における撮像素子の構成を示す模式図である。
【図１３】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのメインルーチンである。
【図１４】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのサブルーチン（１／２）である。
【図１５】照明制御手段の制御の流れを示すフローチャートのサブルーチン（２／２）である。
【符号の説明】
【００８２】
１００  画像読取装置
１１０  制御手段
１２０  補正手段
１３０  副走査手段
２００  撮像装置
２１０  撮像素子
２１１  事前撮像画素列
２１３  本撮像画素列
２２０  照明手段
２４０  照明制御手段
２４１  評価値算出部
２４３  最適光量算出部
２４５  最適光量記憶部
２４７  光量制御部
３００  被写体
ＰＤ  事前撮像出力
Ｄ  本撮像出力
Ｈ  画像データ
Ｌｂ  最適光量
【図１】
2007318392.tif 000003
【図２】
2007318392.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007318392.tif 000006
【図５】
2007318392.tif 000007
【図６】
2007318392.tif 000008
【図７】
2007318392.tif 000009
【図８】
2007318392.tif 000010
【図９】
2007318392.tif 000011
【図１０】
2007318392.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007318392.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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