JPH0757007B2 - 画像読み取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、画像読み取り装置に関するものであり、例え
ば写真電送送信機において、フィルムに記録された画像
を電話回線や信号線を介して遠隔の受信装置や画像処理
用コンピュータ等に送像するための画像をフィルムから
読み取る装置に関するものである。

（発明の背景） 従来の写真電送送信機は撮影されたフィルムを現像し、
引き伸したプリント（反射原稿）を電気信号に変換し、
電話回線で送るものであった。

この方法は暗室設備と熟練した暗室作業を必要とするも
のである。従って現像済みフィルム即ち透明陰画（ネガ
フィルム）又は陽画（ポジフィルム）から直接電気信号
が得られれば暗室作業を省略することができ、設備、技
術、時間の短縮が可能となる。

透明陰画又は陽画から直接電気信号を得る技術は、テレ
ビ放送で使われるテレシネで行なわれている。しかし透
明陰画からポジの電気信号に変換するにはその階調の補
正に複雑な処理が必要となる。特にその透明陰画の種類
や撮影時の露出条件が変化すると、その階調特性は大き
く変化し、最適な階調の映像信号を得ることは難かしく
なる。

（発明の目的） 本発明は種類や撮影時の露出条件の異なる透明陰画又は
陽画から最適な階調の高品質な画像信号を送出すること
ができる画像読み取り装置を得ることを目的とする。

（発明の概要） 本発明は、原稿をプリスキャンすることによって得た画
像情報から前記原稿を読み取って得られる画像の階調補
正を行うための階調補正関数を自動的に設定する自動階
調補正手段と、前記自動階調補正手段によって設定され
るべき前記階調補正関数を手動的に補正できる手動補正
手段と、自動階調補正手段又は手動補正手段のいずれか
に切換える切換手段とを備えたことを技術的要点として
いる。

（実施例） 第１図は、本発明の実施例である。１は被写体となる現
像済の透光可能のフィルム即ち透明陰画又は、陽画であ
る。（以下フィルムと略称する）２はフィルム１の像を
撮像素子の撮像面に結像する結像光学系である。３は絞
りであり、９の絞り制御モータによって像の明るさを制
御することができる。７はフィルム１の裏面より照明す
る照明系である。12は結像光学系２によってつくられた
フィルム１の像を電気信号に変換するリニアセンサであ
り、10のリニアセンサ移動モータによってリニアセンサ
の長手方向と垂直をなす方向に機械的に動かして平面的
な画像を入力する。リニアセンサ12を動かすかわりに１
の被写体を動かしてもよいが、２の光学系の結像倍率を
変化させた時に動かす速度を変化させねばならないた
め、制御が難かしくなる。14はリニアセンサ12から得ら
れたアナログ映像信号の階調を補正するアナログ階調補
正回路で、例えば線型、非線型の増幅特性を選択可能な
増幅器である。15は階調補正されたアナログ映像信号を
デジタル信号に変換するA/D変換器である。

16はデジタル映像信号の階調を補正するデジタル階調補
正回路である。

17は、１ラインメモリでありアドレス端子とデータ入出
力端子を備え、階調補正されたデジタル映像信号を一時
記憶するものである。

４は写真の標題や説明文（キャプション）の文字が書か
れた紙等の反射原稿である。６は反射原稿４を説明する
ためのキャプション照明装置で、ここではLED（発光ダ
イオード）を使っている。５は反射原稿４の像をリニア
センサ13に結像するためのキャプション結像光学系であ
る。反射原稿４は８の反射原稿送りモーターによってリ
ニアセンサ13の長手方向と直角をなす方向に送られ、平
面的な画像が入力される。反射原稿４を動かさずリニア
センサ13を動かしてもよい。リニアセンサ13によって得
られたアナログ映像信号は、２値化回路18で２値信号に
変換される。31は、１ラインメモリであり前記２値信号
を一時記憶する。19は１ラインメモリ17からの信号と１
ラインメモリ31からの信号を合成する合成回路である。
20はD/A変換器であり合成された映像信号をアナログ信
号に変換する。21は変調回路であり、電送に必要な変調
を行なう回路である。11は絞り３の開閉動作に連動する
ポテンシオメタであり、その信号は本送信機の制御を司
る制御回路27に入力される。22はデジタル階調補正のモ
ードを選択するモードセレクタでオートモード，補正モ
ード，カーソルモードの３モードを選択可能である。23
はフィルム１がネガかポジかによって切換える切換スイ
ッチである。24は前記補正モードで操作し送信する画像
の全体的な濃度レベルを設定する濃度設定ボリウム、25
はやはり前記補正モードで操作し、デジタル階調補正回
路16の補正特性即ちガンマ特性の傾きを変化させていわ
ゆる硬調、軟調の度合を調節する傾き設定ボリウム、26
はモードセレクタ22、切換スイッチ23による信号を制御
装置27に入力する為のスイッチ入力回路、28,29は前記
カーソルモードに於けるX,Yカーソル操作ボリウムでそ
れぞれＸカーソル,Y−カーソルの移動に連動するポテン
シオメタが備えられ、制御装置27にポテンシオメタの信
号が入力される様構成される。30はクランプ回路でクラ
ンプレベルは制御装置27によって制御される。32はピー
クホールド回路で、リニアセンサ12の出力の最大値、最
小値を記憶し、制御装置27へ出力する。33はデジタル映
像信号線、34はリニアセンサ12,13,1ラインメモリ17,31
にクロック信号を与えるクロック発生回路、35はモータ
駆動制御回路で制御回路27から制御されて反射、原稿送
りモータ８、絞り制御モータ９、リニアセンサ移動モー
タ10の駆動を制御する。透明陰画又は陽画から直接電気
信号に変換して電送し、高品質な画像を得る本装置で一
番重要な問題は、いかに最適な露光を被写体の透明陰画
又は陽画に与えるかという露出決定の問題と、いかに階
調補正を行なうかという問題がある。この問題を解決す
るために本装置では、電送に先立って予備的に走査をす
るプリスキャンを行なっている。この点について詳しく
述べる。不図示のプリスキャンスタートスイッチを押す
ことによってプリスキャンが始まる。ここで絞り３は、
プリスキャンに先立ってどんな被写体でもリニアセンサ
12が飽和しないように予め絞り込んである。プリスキャ
ンが始まると、ピークホールド回路32が動作を開始す
る。ピークホールド回路は、最大値ピークホールド回路
と最小値ピークホールド回路からなる。ピークホールド
出力は制御回路27に入力される。

プリスキャンは、走査画面について往復で行なう。行き
のプリスキャン終了時の最大値（最明部）ピークホール
ド回路の出力によって、絞り３をどれだけ開くかを制御
回路27で判断してモータ駆動制御回路35に出力する。絞
りの状態は、ポテンシオメタ11によって制御回路27に入
力される。

絞り３の設定が終ったら帰りのプリスキャンを開始す
る。帰りのプリスキャン終了時の最小値（最暗部）ピー
クホールド回路の出力でクランプ回路30のクランプ電圧
をどれだけに設定するかを制御回路27で判断してクラン
プ回路30に出力する。クランプは、リニアセンサ12の遮
光された数画素（オプティカルブラックによって行なっ
ている。従ってクランプ電圧を変化することによって、
リニアセンサ12の出力のうち映像部分の最小値（最暗
部）をA/D変換器（15）の入力レンジの最小値に合わせ
るようにする。

さらに最大値ピークホールド回路の出力電圧で制御回路
27は、絞りの微調整を行なう。

このようにして、往復のプリスキャンによってリニアセ
ンサ12の出力信号は、A/D変換器（15）の入力レンジに
その最大値と最小値が合わされる。上記プリスキャンは
電送の為のスキャンよりも高速で行なう様にする。アナ
ログ階調補正回路14はフィルム１が陰画の場合と陽画の
場合で異なる。ここで第２図はアナログ階調補正回路の
補正特性曲線であり、陰画の場合は画像情報が濃度の低
い方に集中しており、その結果第２図の曲線ａの如くリ
ニアセンサの出力電圧の低いレベルで増幅度が高くなる
ような特性をもたせるのがよい。これはA/D変換後のデ
ジタル階調補正回路でもある程度は可能であるが、デジ
タル値による補正に於いてあまり補正特性曲線の傾きを
大きくすると階調が大きくとんでしまうことになり、偽
輪郭が生じるもとになる。

そこで前段で先ずアナログ階調補正を行なっておき、後
段でデジタル階調補正を行なう様構成することによって
満足すべき階調補正が得られる。

フィルム１が陽画の場合は、陽画自体がそのまま観賞さ
れるものであり、大きな階調補正は必要ないため、前段
に於けるアナログ階調補正に於いては第２図（ｂ）に示
すようにアナログ階調補正回路14としての増幅器の増幅
特性は線型でかまわない。多少階調補正が必要な場合は
後段のデジタル階調補正回路16で行なうことが可能であ
る。

このようにして、絞り３の設定によって映像信号の最大
値が、クランプ電圧の設定（或いは増幅器のオフセッ
ト）によって、映像信号の最小値がA/D変換器の入力レ
ンジに合わされデジタル信号に変換される。デジタル信
号は、デジタル階調補正回路16に入力され、最終的な階
調補正を行なう。

階調補正回路の特性を決定するモードは３種類あり、そ
のうちのどれかをモードセレクタ22で選択することが可
能である。フィルム１が陽画の場合には階調の様子を目
で見ることができるわけで、補正そのものも容易であ
る。問題となるのは、陰画の場合である。従って被写体
が陰画の場合に限って以下説明する。

陰画の階調特性は、その撮影時の露出の条件や現像の条
件によって大きく変化する。デジタルの階調補正回路の
特性を（以後これを階調補正曲線という）決定するため
には、２つのパラメータを設定する必要がある。１つ
は、ある特定の映像信号レベルを最終的にどの程度の濃
度に再現するかという濃度に関する情報であり、もう１
つは、該特定の映像信号入力レベル付近での階調補正曲
線の傾きに関する情報つまり硬調、軟調の程度である。
以後これらを濃度情報、傾き情報と呼ぶ。第３図はデジ
タル階調補正特性曲線を示す図である。入力のｃという
映像信号のレベルは、γ−１の階調補正曲線ではｄとい
う濃度に再現されγ−２の階調補正曲線では、ｅという
濃度に再現される。縦軸は上へ行くほど明るい（モノク
ロフィルムでは白い）つまりｄ点はｅ点よりも明るい。

又、ｃ点ではγ−１の曲線はγ−２の曲線よりも傾きが
ゆるやかである。つまりγ−１の曲線はγ−２の曲線と
比較してｃ点の情報がより白く、またｃ点付近の濃度の
変化がゆるやかに再現されることになる。

尚、曲線γ−1,γ−２が右下がりつまり映像信号レベル
が小さいと再現される濃度が白いというのは、フィルム
が陰画の場合で、陽画の場合は当然右上がりの曲線にな
る。

ここで前述した様にデジタル階調補正回路の特性を決定
するためのモードはオートモード，補正モード，カーソ
ルモードの３種類であり、これによっていかなる状態の
フィルムに対しても満足し得る画像を電送することが可
能となるのである。第１のモードであるオートモード
は、完全自動モードであり、上記露出条件や現像条件の
ちがいによる階調の左を自動的に補正しようというモー
ドである。プリスキャンによって得られた、最大値ピー
クホールド回路と最小値ピークホールド回路の出力から
被写体の透明陰画の階調を判断してそれを補正するもの
である。例えば、最大値ピークホールド出力が小さく
（最明部が暗い）て従って絞りを大きく開かねばならな
い時は、露出がオーバーな陰画であり、従ってリニアセ
ンサの低レベルに情報が集まっており、デジタル階調補
正曲線を露出オーバーな陰画に合わせるといった処理を
行なう。例えば第３図に於けるγ−２の補正曲線であ
る。同様に最大値ピークホールド出力が大きくて絞りを
それほど開かなくてもよい場合は、陰画の濃度が全体的
に薄く露出がアンダーな陰画であり、従ってリニアセン
サの高レベルに情報が集まっており、アンダーな陰画に
適合する階調補正回路の特性にすればよい。例えば第３
図に於けるγ−１の補正曲線である。オートモードは以
上説明の如く自動的にデジタル階調補正回路16の特性を
決定するものである。第２のモードである補正モード
は、オートモードで決定するデジタル階調補正回路の特
性を人為的に変化させるものであり、変化させる度合を
決定するのが濃度設定ボリウム24と傾き設定ボリウム25
である。この２つのボリウムの設定位置によってオート
モードで設定されるべきデジタル階調補正回路16の特性
からどの程度硬調／軟調の度合つまり傾きを変化させる
か、またどの程度全体的な濃度（受信画での）を白くあ
るいは黒く変化させるかを決定する。

補正モードでの濃度設定ボリウム24と傾き設定ボリウム
25はこのようにオートモードで設定されるべき階調特性
をどの程度変化させるかという相対的な目安を与えるも
のである。

第３のモードであるカーソルモードは、走査画面上の任
意の一点を第４図のX,Yカーソルで設定してその点の濃
度と傾きの情報を24,25のボリウムで設定して全体の階
調補正を決定するものである。第４図はカーソルモード
を説明する為カーソルと送信画面の関係を示す図であ
る。カーソルモードが選択されると、絞りと、クランプ
電圧の決定のための一往復のプリスキャンの後もう一往
復のプリスキャンを行なう。そして２往復目では絞りと
クランプ電圧の設定後、X,Y両カーソルの交点で指定さ
れた点Ｐ（非常に狭い領域）の映像信号レベルを制御回
路27に取り込む。

第４図ではＹカーソル42の位置はＹカーソル42と連動す
るＹカーソル指示ポテンシオメタ43によって制御回路27
に電圧として入力され、Ｘ−カーソル41の位置は、リニ
アセンサ12が取付けられるセンサブロック44にLEDのよ
うな発光素子45を取付け、該発光素子45の光をＸカーソ
ルに取付けたフォトダイオードのような受光素子46によ
ってリニアセンサ12がＸカーソル41の設定位置に一致し
た時に信号を得、制御回路27に入力される。

Ｘカーソル,Yカーソルの位置よりその交点Ｐの位置が特
定される。カーソル設定点Ｐの信号の入力は、最大値ピ
ークホールド回路で行なうことができる。即ち２回目の
プリスキャン開始後カーソル設定点Ｐまでは、最大値ピ
ークホールド回路をリセット状態にしておき、主走査副
走査位置ともカーソル設定点Ｐに達っしたところで最大
値ピークホールド回路を動作させることによって、カー
ソル設定点Ｐの映像信号レベルを制御回路27に入力する
ことができる。

第４図で矢印Ｓ−１はリニアセンサの主走査方向を示
し、矢印Ｓ−２はリニアセンサの副走査方向を示す。カ
ーソル設定点Ｐの映像信号レベルが入力され、濃度設定
ボリウム24と硬調／軟調の程度を決める傾き設定ボリウ
ム25の設定値が決定されると、カーソル設定点Ｐの映像
信号レベルを設定された濃度にし、硬調／軟調の度合を
満たすデジタル階調特性が設定される。例えばカーソル
設定点Ｐの映像信号入力レベルが第３図のｃ、濃度設定
ボリウム24で設定された出力濃度がｆで傾き設定ボリウ
ム25で設定された傾き情報が曲線γ２のそれよりも大き
いとすれば曲線γ３のようになる。

カーソルモードはこのようにして濃度情報と、傾き情報
を外部から指定するモードである。

以上のようにして前段でアナログ階調補正された後段で
上記３モードのうちの１モードによるデジタル階調補正
された信号は、１ラインメモリ17に書き込まれる。この
メモリは、比較的高速のリニアセンサ12の信号を、電話
回線使用の従来の電送機と同程度の低速の信号に変換す
るための帯域変換用である。１ラインメモリ17によって
帯域変換された映像信号は変調回路21で変調されて送出
される。ここで33はデジタル映像信号線であり、ここか
ら高速のデジタル映像出力を取り出して利用することが
できる。

第５図は第１図の制御回路27としてマイクロコンピュー
タを使って構成した例である。第１図と同符号は同効物
を示す。51はCPUで、２はプログラムのはいったROMであ
りCPU51が制御回路として動作するためのプログラムが
格納されている。53は入力ポートであって第１図に於け
るスイッチ入力回路26に当たる。

D/A変換器54の出力は第１図のクランプ回路30に接続さ
れ、クランプ電圧を供給する。A/D変換器56は、６チャ
ンネルのアナログマルチプレクサ付のA/D変換器であ
り、第１図で示すところの11の絞りに連動するポテンシ
オメタ11の出力、ピークホールド回路32の最大値出力、
同最小値出力、濃度設定ボリウム24の出力、傾き設定ボ
リウム25の出力、Ｙカーソル操作ボリウム29の出力の６
信号が入力される。クロック発生回路34は通常ラインメ
モリ56への書き込みと、読み出しの制御を行なう。デジ
タル階調補正回路16はRAM（ランダムアクセスメモリ）
で構成され、通常動作ではアドレスセレクタ57がA/D変
換器15の出力信号側に切り換えられており、該A/D変換
器の出力信号の階調を補正するように働く。RAMで構成
したデジタル階調補正回路16はRAMによってルックアッ
プテーブルを作成しておき、これによって多数の補正特
性を小さなメモリー容量で得ることが可能である。特に
デジタル階調補正としてオートモード，補正モード，カ
ーソルモードの３モードを選択可能な様に構成すると、
デジタル階調補正回路16をROM（リードオンリーメモ
リ）で構成すると補正特性の数に比例してメモリ容量が
必要となり膨大なメモリ容量のROMを用意しなければな
らない。従ってデジタル階調補正回路16として本実施例
ではRAMを用いている。

64はデータバス,65はアドレスカウンタである。アドレ
スセレクタ57,58,59はCPU51がデジタル階調補正回路16
またはラインメモリ56をアクセスした時のみCPU51から
のアドレスバス60や制御バス61に切り替わる。又、双方
向性バスドライバ62はCPU51がデジタル階調補正回路16,
1ラインメモリ56,D/A変換器20をアクセスした時のみ双
方向性バス63によりデータのやり取りを行ない、それ以
外の時は前記補正回路16,1ラインメモリ56,D/A変換器20
をCPU51から切り離す役目を果す。

この様な構成にすることによってプリスキャンによって
得られた情報と、デジタル階調補正曲線設定モード及び
濃度情報、傾き情報等から階調曲線を得るための計算を
するのにデジタル階調補正回路16を構成するRAM及び１
ラインメモリ56のメモリを使用することができ、それぞ
れ別個のメモリを設ける必要がない。

次にカーソルモード即ち ＸとＹのカーソル交点の微小範囲Ｐのフィルムの濃度を
測定し、該範囲Ｐの濃度及びγ特性カーブの傾きを指定
するモードをマイクロコンピュータによって処理する場
合について以下説明する。

第６図はカーソルモードのフローチャートである。

でＹ−カーソルの位置をポテンシオメタによって測定
しておく。；ラインセンサのスキャン開始。でラ
インセンサがＸカーソル位置になるまで、アナログピー
クホールドのリセットをくり返す。でラインセンサが
Ｘカーソル位置に来たら、副走査方向の時間を決めるカ
ウンター値（Ｘ軸方向の幅に対応する主走査線の本数）
をセットする。主走査方向のＹカーソル位置で、ある
巾のパルスを出力する。このパルス期間のみ、ピークホ
ールドが行なわれる。ではで設定したカウンターを
−１する。でカウンターが０になったとき、つまり副
走査が一定期間行なわれたときで最大、最小濃度を読
みとる。で（最大＋最小）/2の演算を行なうことによ
り、スポット部分の平均濃度が算出され、でマイクロ
コンピュータにＰ点のスポット測硬データが得られる。
第７図は、フィルムの送信画像に於けるＸカーソル,Yカ
ーソルの交点Ｐのスポット測光される部分を示す。副走
査方向のパルスP_Xは、第６図のカウンターセットによ
り巾が決まり副走査方向でのラインセンサ出力の読込時
間である。主走査方向のパルスP_Yは、Ｙの位置検出によ
り発生する一定幅のパルスで主走査方向でのラインセン
サ出力のピークホールド動作の継続時間である。

操作者は送信画面をリニアセンサ12の前方に設けられた
可動反射ミラー（図示せず）に導かれるファインダー装
置（図示せず）によって観察しながらＸカーソル,Yカー
ソルを移動せしめてそれらの交点Ｐを送信画面の任意の
部分に設定できる。尚Ｘカーソル41,Yカーソル42はファ
インダーでは例えばそれぞれパルスP_X,P_Yの幅を持つ色
付きの透明樹脂板でそれらの中心に黒線を設ける様にす
れば操作者が測光範囲をファインダーで容易に確認でき
るので好都合である。

第８図はピークホールド回路32の一実施例であって81,8
2はスイッチで主走査方向のパルスP_Yが立上っている間
のみONとなる。83,84はダイオード、85,86はコンデン
サ、87,88はリセット用のスイッチでリセットパルスP_R
によって制御される。89,90はバッファアンプである。

ラインセンサ12がスキャン中Ｘカーソル41の設定位置以
外の部分ではリセット用スイッチ87,88が閉じておりコ
ンデンサ85,86にチャージは行われない。又、スイッチ8
1,82は主走査方向のパルスP_Yが立上っている間のみONと
なるので結局Ｐ点でスイッチ81,82がONとなり、スイッ
チ87,88がOFFとなるのでピークホールドが行なわれ最小
濃度、最大濃度がマイクロコンピュータに取込まれる。
マイコンでは前述の如く最大値最小値の平均を演算する
ことによってＰ点の濃度を判定する。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、自動階調補正手段で設
定された階調補正関数での階調補正では、操作者の意図
とする画像が得られなかった場合に、切替手段によって
自動階調補正手段から手動補正手段に切り換えることが
できるため手動補正手段により、意図とする画像を容易
に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図はア
ナログ階調補正特性曲線、第３図はデジタル階調補正特
性曲線、第４図はカーソルと送信画面の関係を示す図、
第５図は制御回路をマイクロコンピュータで構成した実
施例を示すブロック図、第６図はカーソルモードのフロ
ーチャート、第７図はカーソルの交点に於ける測光を説
明する図、第８図はピークホールド回路の一実施例を示
す回路図である。 （主要部分の符号の説明） １……フィルム、21……変調回路 12……リニアセンサ、22……モードセレクタ 14……アナログ階調補正回路、33……デジタル映像信号
線 15……A/D変換器 16……デジタル階調補正回路 20……D/A変換器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿をプリスキャンすることによって得た
   画像情報から前記原稿を読み取って得られる画像の階調
   補正を行うための階調補正関数を自動的に設定する自動
   階調補正手段と、 前記自動階調補正手段によって設定されるべき前記階調
   補正関数を手動的に補正できる手動補正手段と、 前記自動階調補正手段又は前記手動補正手段のいずれか
   に切換える切換手段とを備えたことを特徴とする画像読
   み取り装置。
2. 【請求項２】前記自動階調補正手段は、前記画像情報の
   最大値および最小値に基づいて、前記階調補正関数を自
   動的に設定することを特徴とする特許請求の範囲の第１
   項に記載の画像読み取り装置。