JP2004357109A - フィルムスキャナ - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＣＤの冷却により暗電流の影響を排して良好な画質の画像情報の読み取りを可能にしながら、ＣＣＤに対する結露を確実に回避するフィルムスキャナを構成する。
【解決手段】内面に断熱材を形成した断熱型で、かつ、内部空間Ｓに乾燥ガスが封入される気密ケース１０を備え、気密ケース１０の内部にＣＣＤ型の光電変換素子２０を備え、気密ケース１０の底面に光学レンズからの光線を光電変換素子２０に導くよう２枚の透明板１５を備えた光線導入部１３を備え、この気密ケース１０の上面にペルチェ素子３１を有する冷却機構３０を備え、この冷却機構３０の冷却側に接続する冷却部３３に対して光電変換素子２０からの熱を伝えるように構成した。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光線を写真フィルムに照射し、この写真フィルムを透過した光線を光学レンズを介して光電変換部に導き、この光電変換部で前記写真フィルムの画像情報をデジタル信号化して出力するよう構成されているフィルムスキャナに関し、詳しくは、光電変換部を冷却する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
写真フィルムの画像情報の光電変換を対象としたものではないが、上記のように光電変換部を冷却するよう構成されたものとして、光電変換部としてのＣＣＤ素子１のパッケージ２に対して熱伝導の良い熱伝導金具４を密着させ、この熱伝導金具４に対してペルチェ効果素子６の吸熱側を密着させ、ペルチェ効果素子１の発熱側を密封構造の放熱容器７の内面に密着させたものが存在する。この従来の技術では、ペルチェ効果素子６によって冷却を行う場合には、ＣＣＤ素子１とパッケージ２との間の熱抵抗を利用してパッケージ２を冷却し、かつ、放熱容器７の内部の大気の水分をパッケージ２部分及び熱伝導金具４に結露させることにより放熱容器７の内部を乾燥させるものとなっている（例えば、特許文献１参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９‐１６２３７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来からのフィルムスキャナでは光源としてハロゲンランプや発光ダイオードを用い、光電変換部としてラインＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）を用いたものが一般的であり、写真フィルムの画像を読み取る際には、フィルムキャリアにおいて写真フィルムを設定された速度で副走査方向に搬送し、この写真フィルムの搬送速度と同期したタイミングで光電変換部に達した光線を主走査方向に読み取って光電変換する作動形態となっている。このような構成を採用しているので、濃度が高い写真フィルムの画像情報を読み取る場合や、ハイコントラストの画像情報の高濃度部の画像情報を読み取る場合には、光電変換部に達する光線の量が低下することに起因して、光電変換部で読み取った画像情報のＳ／Ｎ比が低下するものとなり、この画像情報から印画紙にプリントされた画像の画質を悪化させるものとなっていた。その原因としては、光源の光量が一定であること、及び、ＣＣＤの暗電流の影響から説明できる。
【０００５】
前述した不都合を解消するための１つの手段として、写真フィルムの濃度に対応して光源の光量を変更することや、光学レンズの絞りを開放側に設定することも考えられる。しかしながら、光源に供給する電圧を高めて光量を増す構造では、光量の変化につれて光線の分光特性が変化するものとなり、カラー画像を読み取るものでは好ましくなく、又、光学レンズの絞りを開放側に操作するものでは、光学レンズとして明るい（Ｆ値が小さい）レンズを用いなくてはならず、コストの面で実現し難いものであった。
【０００６】
そこで、暗電流の影響を低減する目的から、従来の技術で示したもののように光電変換部を冷却することが考えられる。しかしながら、光電変換部を単純に冷却するものでは、従来の技術にも課題として記載されるように、光電変換部の周囲の空気に含まれる水分が光電変換部に結露することになり改善の余地がある。又、従来の技術に示されるように、冷却を行うことにより空気中の水分を光電変換部と異なる部位に結露させて光電変換部を収納する容器の内部の空気の乾燥を行うものでは、乾燥を行う際に容器内での空気の対流を充分に行う必要があるので、容器内の空気を完全に乾燥させるまでに時間を要するものとなり実用性の面で利用し難いものであった。特に、この従来の技術のように結露を行うことにより容器内の空気を乾燥させるものでは、容器内の空気を結露させるためにエネルギーを必要とするので、エネルギーを無駄に消費する点において改善の余地がある。
【０００７】
本発明の目的は、光電変換部の冷却により良好な画質の画像情報の読み取りを可能にすると云う良好な面を損なうことなく、光電変換部に対する結露を確実に回避するフィルムスキャナを合理的に構成する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るフィルムスキャナの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
光源からの光線を写真フィルムに照射し、この写真フィルムを透過した光線を光学レンズを介して光電変換部に導き、この光電変換部で前記写真フィルムの画像情報をデジタル信号化して出力するよう構成されているフィルムスキャナにおいて、前記光電変換部が、前記光学レンズからの光線を導く光線導入部を形成した断熱型で、かつ、乾燥ガスが封入される気密ケースと、この気密ケースに収納される半導体型の光電変換素子と、この光電変素子を冷却する冷却機構とを備えて構成されている点にある。
【０００９】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、気密ケースが断熱型で乾燥ガスが封入されているので、光電変換素子を冷却機構によって冷却した場合には、外部からの熱の作用を排除しながら光電変換素子の急冷を可能にすると共に、この気密ケースの内部に乾燥ガスを封入しているので光電変換素子が低温状態となっても光電変換面に水分が結露することがない。又、従来の技術のように結露によって気密ケース内のガスの乾燥を行うもののように、結露に要するエネルギーを無駄にすることもない。従って、写真フィルムを透過した光源からの光線は、光学レンズから光電変換部の側に導かれ、この光電変換部では光学レンズからの光線を気密ケースに形成した光線導入部から気密ケース内部の冷却状態の光電変換素子に導いて、暗電流の影響を低減した良好な光電変換を行えるものとなる。その結果、冷却を行う際に無駄なエネルギーを消費することがなく、光電変換部における結露を回避するものとなり、濃度が高い写真フィルムの画像情報を読み取る場合でも、暗電流の影響を低減し、Ｓ／Ｎ比が高く良好な画質の画像情報を読み取るフィルムスキャナが構成された。
【００１０】
本発明の請求項２に係るフィルムスキャナの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載のフィルムスキャナにおいて、前記乾燥ガスを前記気密ケース内に供給する乾燥ガス供給部を備える、又は、前記気密ケース内のガスの水分を除去するガス乾燥部を備えて構成されている点にある。
【００１１】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、乾燥ガス供給部を備えたものでは、何らかの原因で気密ケース内部から乾燥ガスが漏出した場合や、何らかの原因で気密ケースの内部に水分が浸入した場合には、乾燥ガス供給部から気密ケースの内部に乾燥ガスを供給して気密ケースの内部のガスを交換することにより気密ケース内部のガスを乾燥状態に維持でき、又、ガス乾燥部を備えたものでは、何らかの原因で気密ケースの内部に水分が浸入した場合でも、その水分を除去できる。その結果、気密ケースの内部のガスを乾燥状態に維持できるものとなった。
【００１２】
本発明の請求項３に係るフィルムスキャナの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１又は２記載のフィルムスキャナにおいて、前記冷却機構が、冷却部を前記気密ケース内に配置し、放熱部を前記気密ケースの外部に配置したペルチェ素子を用いて構成されている点にある。
【００１３】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、ペルチェ素子の電力を供給するだけで冷却が可能となるばかりでなく、温度が低下する冷却部によって気密ケース内の光電変換素子を冷却し、気密ケースの外部に配置した放熱部から放熱を行えるものとなる。その結果、光電変換素子を冷却しながら、無駄な熱を気密ケースの外部に対して良好に排出できるものとなった。
【００１４】
本発明の請求項４に係るフィルムスキャナの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項３記載のフィルムスキャナにおいて、前記光電変換素子が、可視光用のものと、赤外光用のものとを異なる基板に支持して構成され、前記冷却機構は、前記冷却部として熱伝導率が高い素材を用いると共に、この冷却部に対して夫々の光電変換素子からの熱が伝えられる吸熱部を形成してある点にある。
【００１５】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、例えば、冷却部として熱伝導率が高いアルミニウム等の素材を用い、可視光用の光電変換素子と、赤外光用の光電変換素子からの熱を冷却部の吸熱部に伝えることにより、夫々の光電変換素子の冷却を実現する。その結果、ペルチェ素子を複数備えずとも複数の基板に支持された光電変換素子を冷却できるものとなった。
【００１６】
本発明の請求項５に係るフィルムスキャナの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルムスキャナにおいて、前記光線導入部が、所定距離だけ離間して配置した複数枚の透明板を備えて構成されている点にある。
【００１７】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、所定距離だけ離間して配置した複数枚の透明板で光線導入部が構成されているので、気密ケースの内部温度が低下して内部側の透明板の温度が低下した場合にも、この内部側の透明板が外気に対して直接触れることがなく、この透明板の表面に対して外部の空気に含まれる水分が結露する不都合を回避できる。その結果、光線導入部での結露を回避して読み取る画像の質を高く維持できるものとなった。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ハロゲンランプ、発光ダイオード等で成る光源１及びミラートンネルやディフューザ等の光量平均化部２夫々を内蔵した光源部Ａと、写真フィルムＦを移動自在に支持するフィルムキャリアＢと、フィルムキャリアＢに支持された写真フィルムＦを透過した光線が導かれるズーム型の光学レンズ３を内蔵したレンズユニット部Ｃと、このレンズユニット部Ｃからの光線が導かれる光電変換部Ｄとを備えてフィルムスキャナが構成されている。
【００１９】
このフィルムスキャナは、フィルムキャリアＢに対して現像済みの写真フィルムＦをセットして画像を処理を開始することにより、前記光源１からの光線を光量平均化部２で光量分布を平均化して写真フィルムＦに照射しながら、フィルムキャリアＢが写真フィルムＦを長手方向（副走査方向）に搬送する作動を行い、この搬送時において写真フィルムＦを透過した光線をレンズユニット部Ｃの光学レンズ３を介して光電変換部Ｄに導き、この光電変換部Ｄにおいて写真フィルムＦのコマの画像情報を可視光に対応するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色の波長に対応した画像情報毎に主走査方向に沿うライン状に読み込み、デジタル化して保存すると同時に、赤外光に基づき夫々のコマ画像の傷やゴミ等に起因する欠陥情報をデジタル化して保存する処理を実行するものである。
【００２０】
図面には示していないが、このフィルムスキャナでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色の画像情報、及び、赤外光に基づく欠陥情報とを写真フィルムＦのコマを１つの管理単位として保存する半導体メモリや、ハードディスクを備えると共に、欠陥情報に基づいて補正が必要と判断した場合には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種のデータを、欠陥情報に基づいて特定した領域に対する補間により補正する処理を実行する補正処理装置を備えており、この補正処理装置により、傷やゴミを消去した画像情報を得るものとなっている。
【００２１】
図１〜図３に示すように、前記光電変換部Ｄは、気密ケース１０と、光電変換素子２０と、ペルチェ素子を用いた冷却機構３０とを備えて構成されている。前記気密ケース１０は、暗箱状の空間を形成する壁体１１の内面に断熱材１２を形成した気密構造に形成され、下面に前記光学レンズ３からの光線を導く光線導入部１３を形成し、上面に前記冷却機構３０を備えている。この気密ケース１０の内部空間Ｓには乾燥ガスとして、乾燥窒素ガスや乾燥ヘリウムガスのように水分を含まない不活性ガスを封入してあり、前記光線導入部１３は２枚の平坦な光学ガラスで成る透明板１５を所定の間隔を隔てて並行姿勢で配置してある。更に、気密ケース１０の内部空間Ｓには、この光線導入部１３からの導入される光軸Ｌ上に位置を設定して、可視光域の波長の光線を透過し、赤外光域の波長の光線を反射するダイクロイックミラー１６を支持体１７で支持する形態で配置している。
【００２２】
前記気密ケース１０の内部空間Ｓに封入される乾燥ガスは、実用上結露を生じない程度の水分を含むものでも良く、乾燥ガスとして前述した不活性ガスばかりでなく、乾燥した空気であっても良い。前記光線導入部１３の２枚の透明板１５の間の空間Ｔにも乾燥ガスを封入することにより、この透明板１５の部位における結露を回避できるように構成している。又、透明板１５は３枚以上であっても良く、前記ダイクロイックミラー１６に代えてハーフミラーやハーフプリズムを用いても良い。
【００２３】
前記光電変換素子２０は、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の三原色に対応して主走査方向と平行姿勢となるライン状に３つの光電変換面が配置された可視光用のラインＣＣＤ２０Ｖと、主走査方向と平行姿勢となるライン状に１つの光電変換面が形成された赤外光用のラインＣＣＤ２０Ｒとで成っている。そして、可視光用のラインＣＣＤ２０Ｖをアルミニウム等の熱伝導率が高い冷却板２１を介して基板２２に支持した状態で前記光軸Ｌと交差する位置に配置し、又、赤外光用のラインＣＣＤ２０Ｒをアルミニウム等の熱伝導率が高い冷却板２１を介して基板２２に支持した状態で前記ダイクロイックミラー１６で反射された光線が導かれる光軸Ｌｒと交差する位置に配置している。
【００２４】
前記冷却機構３０は、気密ケース１０の外部に配置したペルチェ素子３１の放熱側に放熱部としてフィン３２を形成すると共に、このペルチェ素子３１の冷却側に対して接続したアルミニウム等の熱伝導率が高い金属で成る冷却部３３を気密ケース内部に挿入する状態で配置し、この冷却部３３に対して前記可視光用のラインＣＣＤ２０Ｖの冷却板２１と、前記赤外光用のラインＣＣＤ２０Ｒの冷却板２１をと冷却部３３の吸熱部（冷却部３３の外面）に密着させている。又、気密ケース１０の外部には、前記フィン３２に対して冷却風を供給するよう電動モータ（図示せず）で駆動されるファン３４を備えている。
【００２５】
このように構成したことにより、写真フィルムＦの画像情報を読み取る場合には、冷却機構３０により可視光用のラインＣＣＤ２０Ｖと赤外光用のラインＣＣＤ２０Ｒとの冷却を行った状態でフィルムキャリアＢに支持された写真フィルムＦに対して光源１からの光線を照射し、この光線の照射状態でステッピングモータ等の同期モータ（図示せず）からの駆動力で写真フィルムＦを副走査方向に移動させながら、この移動と同期したタイミングで可視光用にラインＣＣＤ２０Ｖと赤外光用のラインＣＣＤ２０Ｒとからのラインイメージをデジタル信号化して読み取り、半導体メモリ等に保存することでデジタル信号化された画像情報及び欠陥情報として取得できるのである。又、この画像情報は写真フィルムＦの１つのコマを１つの管理単位として、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）に対応した可視光情報、及び、赤外光に対応した赤外光情報は独立したデジタル情報として保存される。そして、このように保存された画像情報は必要な処理を行った後、写真プリント装置やインクジェット型のプリント装置に転送され、プリントに用いられる。
【００２６】
このフィルムスキャナでは、光電変換素子２０を冷却機構３０によって冷却することにより、低照度時においても暗電流の影響を排除して画像情報のＳ／Ｎ比を高めコントラストの高い良好な画像の読み取りを可能にするものとなっており、しかも、この気密ケース１０の内部空間Ｓに乾燥ガスを封入しているので光電変換素子２０が低温状態となっても光電変換面に水分が結露することがない。特に、ペルチェ素子３１の冷却側に接続した単一の冷却部３３の吸熱部（前記冷却板２１が接触する部位）に対して２枚の基板２２に支持した光電変換素子２０Ｖ、２０Ｒからの熱を伝えるので、２つの冷却部３３を備えない単純な構造を採用することが可能である。
【００２７】
更に、離間配置した２枚の透明板１５の間の空間Ｔに乾燥ガスを封入しているので、気密ケース１０の内部空間Ｓと外部との温度差を２枚の透明板１５に分散させることが可能となり、気密ケース１０の内部空間Ｓの温度が低下した場合にも、低温化する内側の透明板１５に対して外気が直接接触して結露する不都合を回避し、しかも、外側の透明板１５の内面側に結露する不都合も回避するできるのである。特に、２枚の透明板１５のうち外側に位置するものの外面に対する結露を防止するために、この外面部位に対してファン等からの空気を流通させることが考えられる。
【００２８】
前記欠陥情報は、写真フィルムＦに傷やゴミ等が存在する場合に、写真フィルム上において傷やゴミが存在する位置を特定するための用いられるものであり、この赤外光情報に基づいて写真フィルムＦに傷やゴミ等が存在する場合には、その存在位置と領域とを示す欠陥情報として生成し、この欠陥情報に基づいて可視光情報の補正を行うことが可能である。尚、補正を行う場合には、欠陥情報が示す存在する領域を、その領域の周囲の画像情報に基づきニアレストレイバー法、バイリニア法、あるいは、バイキュービック法により画像情報を生成し修復する形態での補正が行われる。
【００２９】
〔別実施の形態〕
本発明は上記実施の形態以外に、例えば、以下のように構成することも可能である。
【００３０】
（イ）図４に示すように、気密ケース１０の内部空間Ｓに乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部Ｇを備える。この乾燥ガス供給部Ｇは、乾燥ガスを加圧状態で貯留するガス貯留部４１と、このガス貯留部４１からの乾燥ガスを気密ケース１０に供給する電磁バルブ４２とを備えて成っている。そして、この乾燥ガス供給部Ｇは、気密ケース１０の内部空間Ｓの圧力低下を検出する圧力センサ（図示せず）からの情報や、気密ケース１０の内部空間Ｓのガスに含まれる水分の量を計測する湿度センサ（図示せず）からの情報に基づき適宜、乾燥ガスを気密ケース１０の内部空間Ｓに供給するよう機能する。尚、乾燥ガスとしては、乾燥窒素ガスや、乾燥ヘリウムガスのような不活性ガスばかりでなく、乾燥空気であっても良い。
【００３１】
（ロ）図５に示すように、気密ケース１０の内部空間Ｓに、気密ケース内部空間Ｓに浸入した水分を除去するガス乾燥部Ｈとして乾燥剤４５を備え、又、前記光線導入部１３の２枚の透明板１５の間の空間Ｔのガスを乾燥させるために乾燥剤４５を備える。このように構成することにより、気密ケース１０の内部空間Ｓに封入した乾燥ガスが外部からの水分の浸入によって水分を含む状態に陥る場合でも、乾燥剤４５がガス中の水分を除去するものとなる。これと同様に、光線導入部１３の２枚の透明板１５の間の空間Ｔのガスを乾燥剤４５で乾燥させることにより、透明板に対する結露も防止できるものになる。
【００３２】
（ハ）前記光電変換素子としてＣＭＯＳイメージセンサを用いることも可能である。このＣＭＯＳイメージセンサにおいても、暗電流の影響を排除して画像情報のＳ／Ｎ比を高めコントラストの高い良好な画像の読み取りを可能にする。又、ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサの何れの光電変換素子であっても１次元的に画像情報を読み込むライン型のものに代えて、２次元的に画像情報を読み込む面型のものを用いてフィルムスキャナを構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルムスキャナの正面図
【図２】光電変換部の縦断正面図
【図３】光電変換部の斜視図
【図４】別実施の形態（イ）の光電変換部の断面図
【図５】別実施の形態（ロ）の光電変換部の断面図
【符号の説明】
１ 光源
３ 光学レンズ
１０ 気密ケース
１３ 光線導入部
１５ 透明板
２０ 光電変換素子
２２ 基板
３０ 冷却機構
３１ ペルチェ素子
３２ 放熱部
３３ 冷却部
Ｆ 写真フィルム
Ｇ 乾燥ガス供給部
Ｈ ガス乾燥部

Claims (5)

1. 光源からの光線を写真フィルムに照射し、この写真フィルムを透過した光線を光学レンズを介して光電変換部に導き、この光電変換部で前記写真フィルムの画像情報をデジタル信号化して出力するよう構成されているフィルムスキャナであって、
   前記光電変換部が、前記光学レンズからの光線を導く光線導入部を形成した断熱型で、かつ、乾燥ガスが封入される気密ケースと、この気密ケースに収納される半導体型の光電変換素子と、この光電変素子を冷却する冷却機構とを備えて構成されているフィルムスキャナ。
2. 前記乾燥ガスを前記気密ケース内に供給する乾燥ガス供給部を備える、又は、前記気密ケース内のガスの水分を除去するガス乾燥部を備えて構成されている請求項１記載のフィルムスキャナ。
3. 前記冷却機構が、冷却部を前記気密ケース内に配置し、放熱部を前記気密ケースの外部に配置したペルチェ素子を用いて構成されている請求項１又は２記載のフィルムスキャナ。
4. 前記光電変換素子が、可視光用のものと、赤外光用のものとを異なる基板に支持して構成され、前記冷却機構は、前記冷却部として熱伝導率が高い素材を用いると共に、この冷却部に対して夫々の光電変換素子からの熱が伝えられる吸熱部を形成してある請求項３記載のフィルムスキャナ。
5. 前記光線導入部が、所定距離だけ離間して配置した複数枚の透明板を備えて構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルムスキャナ。

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