JPH02188084A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、画像入力装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、この種の画像に入力装置は、第５図に示すような
構造を取っている。同図において、装置５０前面に取付
けられたレンズ５１により被写体５２からの光が結像す
る位置には固体撮像素子（以下ＣＣＤと称す）５３が設
けられ、そのＣＣＤ５３に至る光路上には、フィルタユ
ニット５４が取付けられている。このフィルタユニット
５４は第６図に示すように、レッド、グリーン、ブルー
の色フィルタ５５Ｒ，５５Ｇ、５５Ｂ及び透明フィルタ
５６が配置されている。このフィルタユニット５４は、
回転軸５４Ｃを中心に回転することにより前記各フィル
タを択一的に前記光路上に置くことができる。この回転
軸５４Ｃにはステップモータ５７が取付けられている。

前記ＣＣＤ５３には、出力されるデータをアナログ−デ
ジタル変換するための変換器５８を介してメモリ５９に
接続されている。また各部材を統括的に制御するための
制御装置６０が取付けらてれいる。

以上′のように構成された装置において、まず透明フィ
ルタ５６が光路上に配置された状態で、輝度調整、焦点
距離調整等が行なわれる。次にステップモータ５７が回
転し、前記光路上にレッドのフィルタ５５Ｒを置く。す
るとＣＣＤ５３は被写体像のレッド成分のみが結像する
。ＣＣＤ５３は制御装置６０の制御に従い所定期間だけ
光を受光し、その間に受光した光の輝度の積分値のデー
タを出力する。このデータは変換器５８によりデジタル
のデータに変換され、メモリ５９に貯えられる。

次にステップモータ５７が９０＠毎に回転し、グリーン
及びブルーのフィルタ５５Ｇ、５５Ｂを順次光路上に配
置し、それぞれ同様にして被写体像のグリーン及びブル
ーの成分のデジタルのデータをメモリ５９に記憶させる
。

また第７図に示すように、・ＣＣＤ６１の各入力素子６
１ａをレッド、グリーン、ブルーの小フィルタ６２Ｒ，
６２Ｇ、６２Ｂで覆うことにより、−度にカラー画像を
取込むこともできる。

しかしながら前者の構成ではフィルタを間歇回転する必
要があり、振動等が多く、また−枚の画像の取込みに必
要な時間が長いといった問題点があった。また後者の構
成では解像度が３分の１程度となるといった問題点があ
った。

かかる問題を解決するために本出願人によって、フィル
タユニットを連続回転させながら画像を入力する装置が
、特願昭６３−２１７４９０号の願書に添付された明細
書及び図面により紹介されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この装置では、フィルタユニットが等速
回転するために積分時間を自由に設定することができな
い。そのため、入力光の波長等により感度が変化するよ
うなＣＣＤを用いた場合、フィルタユニットの回転に同
期して制御される可変利得増幅器が不可欠である。しか
し、この可変利得増幅器は、信号の雑音成分も同一利得
で増幅する為、ＣＣＤに対し感度の低い波長の光の信号
に対してのみＳ／Ｎ値（信号−雑音比）が悪くなった。

そのため、実際に入゛力された画像は、通常青色成分に
対して雑音成分が目立つものとなった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的は、各色成分に対しＳ／Ｎ値を略一定にする
ことにより全体的にバランスのとれた画像を入力できる
画像人力装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、複数の光入力素子
が配列されてなり、各入力素子の入力した光の輝度に関
する値を出力する撮像手段と、回転軸を中心とし、放射
状に配置された少な（とも２個の色フィルタを前記回転
軸を中心とした回転に伴ない順次前記撮像手段に至る光
路上に配置するフィルタユニットと、該フィルタユニッ
トを等速回転させるフィルタ駆動手段とを有する画像入
力装置において、前記フィルタユニットの回転角度に関
連して、前記撮像手段に至る光路を通過する光の瞬時光
量を制限する制限手段とを有すことを特徴とする。

［作用］ 上記構成を有す本発明において、前記フィルタユニット
は等速回転する。この回転により色フィルタが光路を横
切ると、その色に対応する波長の光が透過し、撮像手段
に至る。

この撮像手段に至る光の光量は、制限手段、により光路
を横切っている色フィルタの色に関連して適当量に制限
される。つまり、フィルタや撮像手段等を含めた光学系
の特性に合せて制限手段は光量を制限する。そのため、
撮像手段より出力される値は各色の光に対しバランスの
とれたものとなる。

［実施例］ 以下に本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

本実施例の画像入力装置の構成を示す第１図において、
本装置前面に取付けられたレンズ機構１１の後方にはＣ
ＣＤ１２が取付けられている。このレンズ機構１１は複
数のレンズにより構成され、各レンズの位置を調整する
ことにより、任意の距離を隔てた位置にある被写体９の
実像を前記ＣＣＤ１２上に結像することが可能である。

このＣＣＤ１２は、短波長域程感度が悪くなっており、
本発明の手法により、補正されている。

このレンズ機構１１の後方には絞り機構４１が設けられ
ている。この絞り機構４１は、後述する絞り制御信号を
入力し、該信号に従って高速で絞りを開閉するもので、
公知の機械的絞り或いは液晶等が用いられる。

この絞り機構４１とＣＣＤ１２との間には、フィルタユ
ニット１３が取付けられている。このフィルユニット１
３は、第２図に示すように、円板形状で、同周上に同一
形状のレッドフィルタ１４Ｒ，グリーンフィルタ１４Ｇ
、ブルーフィルタ１４Ｂが同一間隔で設けられている。

このフィルタユニット１３は、中央部に設けられた回転
軸１３Ｃを中心に回転可能に軸支され、その回転に応じ
て各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂを前記光路中に
挿入可能である。この回転軸１３Ｃは直流モータ１６の
出力軸に接続されている。

前記光路は図示しない黒色の遮光壁で囲まれており、前
記各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂは、この光路の
断面を隙間無く覆うことが可能である。カラーフィルタ
の境界位置には、回転角度検出用の３個の磁石１７．１
８が設けられている。

この３個の爪の内、レッドフィルタ１４Ｒ及びブルーフ
ィルタ１４Ｂの間に設けられた磁石１８は、他の２個よ
り長く、原点検出用を兼ねている。前記回転軸１．３　
Ｃを中心としたフィルタユニット１３の回転により、前
記磁石１７．１８が横切る位置には、ホール素子より構
成されるホールＩＣ（集積回路）１９が取付けられてい
る。このホールＩＣ１９は、前記磁石１７．１８がホー
ルＩＣヲｔｒ　Ｆ））る毎に、パルスを発生する。この
パルスの列を以下角度信号と称する。また前記原点検出
用の磁石１８がホールＩＣを横切る毎に別の端子よりパ
ルスを発生する。このパルスの列を以下原点信号と称す
。

前記ホールＩＣ１９は、位相比較器２１に接続され、前
記角度信号は位相比較器２１の一方の入力端子に入力さ
れている。この位相比較器２１の他方の入力端子には、
垂直同期信号が入力されている。この位相比較器２１は
双方の入力端子に入力される垂直同期信号と角度信号の
各パルスの立上りにおける位相差を比較し、その位相差
に対応する正あるいは負の電圧を出力する。この位相比
較器２１の出力端子は、積分特性を有すローパスフィル
タ２２に接続されている。このローパスフィルタ２２は
、前記位相比較器２１の出力する電圧を積分すると共に
波形の平滑化を行う。このローパスフィルタ２２の出力
端子にはパルス幅モジ・ユレータ２３が取付けられてい
る。このパルス幅モジュレータ２３は、前記ローパスフ
ィルタ２２の出力する電圧に関連して電源２４の出力す
る電圧をパルス幅変調し、前記直流モータ１６に供給す
る。

前記ＣＣＤ１２は、増幅器３１及びアナログ−デジタル
コンバータ（以下Ａ／Ｄコンバータと称す）３２を介し
てメモリ３３に接続されている。

更に以上の各部材を統括的に制御する制御回路４０が設
けられている。この制御回路４０は、前記ホールＩＣ１
９より原点信号及び角度信号を入力してそれらの信号よ
り前記ＣＣＤ１２に至る光路を覆う色フィルタの色を判
断する。そしてその判断された色フィルタの色に応じて
、前記絞り機構４１を制御する絞り制御信号を発生する
。この色フィルタの色と絞り機構４１の絞りの開閉の度
合については制御回路４０内のり−ドオンメモリに記憶
されている。

以上のように構成された本装置の作用を以下に説明する
。

まずフィルタユニット１３の回転の制御について説明す
る。直流モータ１６に電源２４より電力が供給され、そ
の回転軸１３Ｃが回転する。この回転に伴いフィルタユ
ニット１３が回転する。この回転に伴い前記磁石１７．
１８がホールＩ　Ｃ，１９を横切る毎に、ホール１ｃ１
９は角度信号及び原点信号を発生する。この角度信号は
、前記位相比較器２１の一方の入力端子に入力される。

この位相比較器２１はこのパルス列の位相と、他方の入
力端子に人力される第３図に示される垂直同期信号との
位相を比較し、その位相差に関連する電圧を出力する。

この電圧は二つの入力の位相差及び周波数差が大きいほ
ど絶対値が大きく、またその極性は垂直同期信号に比べ
前記パルス列の位相が遅れているかもしくは周波数が低
ければプラス、逆であればマイナスとなる。この位相比
較器２１の出力は、前記ローパスフィルタ２２に入力さ
れる。このローパスフィルタ２２は、この位相比較器２
１の出力する電圧を積分特性を有する所定の伝達特性で
伝達する。前記パルス幅モジュレータ２３は、このロー
パスフィルタ２２の出力する電圧に応じて前記直流モー
タ１６に供給される電流をパルス幅変調し、該電流のパ
ルスのデユーティを線形に変化させる。従って前記垂直
同期信号に比ベホールＩＣ１９の出力するパルス列の位
相が遅れているかもしくは周波数が低ければ、前記直流
モータ１６に入力される電流のパルスのデユーティが高
くなり、回転数が高くなる。また逆に位相が進んでいる
かもしくは周波数が高ければデユーティが低くなり、回
転数が低くなる。そのため、第３図に示されるように、
角度信号のパルス列と垂直同期信号の位相差が零となっ
て収束する。従ってフィルタユニット１３は等速で垂直
同期信号３周期分で１回転する。

このようにしてフィルタユニット１３が回転し、光路中
を各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂが次々に横切り
、ＣＣＤ１２上に各色の像が順に結像する。

このフィルタユニット１３の回転に同期して制御回路４
０は絞り制御信号を出力して絞り機構を制御し、その光
路の広さを各色フィルタの色毎に制限する。光路中をレ
ッド、グリーン、ブルーの各色フィルタが覆った時の絞
り機構の開口面積ＳＲ，ＳＧ＋　　ｓｓは、次式の関係
を満たすように調整されている。

ｒＲＳンＲｄｔ＝　ｒｏ　Ｓ”、Ｓａ　ｄｔ−ｒＢ　５
ＴｏＳＢ　ｄｔただし、ｒＲ，ｒＯ，ｒＢは、各色に対
するＣＣＤに対応する色フィルタ等の光学系の総合的な
感度の比、Ｔは、ＣＣＤの積分期間の長さである。

もし、絞り機構の反応速度が十分に早く、積分期間中に
開口面積が変化しないのなら、上式は次のように改めら
れる。

ｒＨＳＲ−ｒＯＳ□　−ｒＢ　ｓＢ 制御回路４０は、ホールｒｃ１９の出力する原点信号を
入力し、そのパルスの立上り（第３図ａ点）よりＣＣＤ
１２に画像の読取りを開始させる。

まず制御回路は角度信号のパルス立上り時（ここでは原
点信号のパルス立上り時と同一時刻）１；ＣＣＤ１２の
各入力素子に入力された光の輝度の積分値をリセットす
る。フィルタユニット１３が回転すると、光路上にレッ
ドフィルタ１４Ｒが挿入される。前記ＣＣＤ１２はこの
レッドフィルタ１４Ｒを介して結像した光学＊Ｒ１を各
入力素子において受光する。各入力素子は、受光した光
の輝度を積分していく。

次に角度信号の次のパルスが立上ると（同図す点）、制
御回路４０はＣＣＤ１２の各入力素子の積分した積分値
に対応する電荷を内蔵するバッファに移す。すると前記
積分値はリセットされ、次の緑色の光学像Ｇ１の読取り
の準備が完了する。

さらにフィルタユニット１３が回転し、グリーンフィル
タ１４Ｇが光路中に侵入すると、緑色の光学像Ｇ１の読
取りが開始される。それと同時に、前記バッフに移され
た電荷（積分値）が制御回路４０の出力するタイミング
信号に従って順に出力されていく。この出力された電荷
に対応する電圧は前記増幅器３１により増幅され、Ａ／
Ｄコンバータ３２によりデジタル化された後、前記メモ
リ３３に記憶される。このとき絞り機構は、制御回路４
０により制御され、その光学像の色に対応した開口面積
を可変し、各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂの透過
率の差やＣＣＤ１２に各色に対する特性の差を補正する
。このときそのため各色に対してＣＣＤＩ２に入力され
る光量が絞り率により調整されるので従来の絞りを一定
にした方式に比較して各色とも同一かつ−様なＳ／Ｎ比
が得られる。

また赤色の光学像Ｒ１の記憶は、緑色の光学像Ｇ１の読
取時間内に終了するように制御回路により制御される。

次の角度信号のパルスが発生すると（同図Ｃ点）、前記
緑色の光学像Ｇ１の記憶と青色の光学像Ｂ１の読取りを
行う。同様にフィルタユニット１３が回転し、角度信号
のパルスに同期して次の赤色の光学像Ｒ２、次の緑色の
光学像Ｇ２、次の青色の光学像Ｂ２・・・の読取り及び
記憶が行われていく。

本装置より画像のデータを出力する場合は、任意の原点
信号のパルスの発生の後の次の角度信号のパルス発生時
におて、メモリ３３に記憶されているデータを保存し、
そのデータを所定のフォーマットで出力していく。

またモノクロ画像のデータが必要な場合は、各色のデー
タを加算することにより該データを得る。

以上に連続的に画像を読取る装置について説明したが、
１フレームのみの画像の読取りを対象とした場合は、装
置の簡単な変更により、絞り機構を次のように簡略化で
きる。

まず、フィルタユニット１３上の各色フィルタの配置を
変更し、最も光学系の感度の悪い色（ブルー）の色フィ
ルタ（ブルーフィルタ１４Ｂ）を先頭にして、感度順（
ブルー、グリーン、レッド）に前記光路を覆うようにす
る。

また第４図に示すように、前記光路４２には、絞り板４
３Ｂが固定されている。この絞り板４３Ｂには、開口面
積がＳＢと等しい孔部４４Ｂが設けられている。この絞
り板４３Ｂの後方には、前記光路と直交するレール４５
Ｇが設けられていおり、そのレール４５Ｇ上には絞り板
４３Ｇが該レール４５Ｇ上を摺動可能に設けられている
。この絞り板４３Ｇはバネ４６Ｇにより左方向に対し付
勢されているが、通常時には光路４２の右に設けられた
ソレノイド４７Ｇの可動子４９Ｇに掛止され、光路の右
側に待機している。このソレノイド４７Ｇに通電するこ
とにより可動子４９Ｇが移動すると、この絞り板４３Ｇ
はバネ４６Ｇの付勢力によりレール４５Ｇ上を摺動し、
ストッパ４８Ｇに当接して止まる。この絞り板４３Ｇは
開口面積がＳｏ　　（ＳＯ＜ＳＲ）の孔部４４Ｇが設け
られており、この絞り板４３Ｇは前記ストッパ４８Ｇに
当接した位置において、前記光路の断面積をＳＯに制限
する。

またこの後方には、同様の作用を有するレールＲ１絞り
板４３Ｒ５ソレノイド４７Ｒ，ストッパ４８Ｒ，バネ４
６Ｒが設けられている。この絞り板４３Ｒには開口面積
が５Ｒ（ＳＲ＜ＳＢ）の孔部が設けられており、前述と
略同様の作用により絞り板４３Ｒが光路４２の左側より
光路４２内に侵入する。この絞り板４３Ｒはストッパ４
８Ｒに当接した位置において、前記光路の断面積をｓＲ
に制限する。

尚、これらの絞り板は総てレンズの絞りの位置の範囲内
におかれている。

以上のように構成された装置において、前記フィルタユ
ニット１３は前述のように回転し、ブルーグリーン、レ
ッドの順に次々と色フィルタを光路中に挿入していく。

フィルタユニット１３の回転速度が一定になった後、使
用者が図示しないシャッターボタンを押下すると、本装
置は次の原点信号が発生するまで待機した後、読取りを
開始する。

原点信号が発生すると、光路４２中にはブルーフィルタ
１４Ｂが挿入される。従ってＣＣＤ１２にはブルー光の
みが結像される。このとき前記絞り板４３Ｇ及び絞り板
４３Ｒは光路外に待機しているために、光路４２の断面
積は絞り板４３Ｂの孔部４４Ｂのみに依存し、ｓＢとな
る。この状態において画像のブルー成分が読取られる。

次に角度信号が発生すると、制御回路４０はソレノイド
４７Ｇに通電し、可動子４９Ｇを移動させる。すると絞
り板４３Ｇとの係合がはずれ、バネ４６Ｇの付勢力によ
り絞り板４３Ｇは光路４２中に侵入する。すると可動子
４９Ｇの光路４２の断面積はｓＧに制限される。このと
き、フィルタユニット１３の回転により光路４２にはグ
リーンフィルタ１４Ｇが挿入されている。この状態にお
いて画像のグリーン成分が読取られる。

次に角度信号が発生すると、制御回路４０はソレノイド
４７Ｈに通電し、可動子を移動させる。

すると可動子４９Ｒと絞り板４３Ｒとの係合がはずれ、
バネ４６Ｒの付勢力により絞り板４３Ｒは光路４２中に
侵入する。すると光路４２の断面積はＳＲに制限される
。このとき、フィルタユニット１３の回転により光路４
２にはレッドフィルタ１４Ｒが挿入されている。この状
態において画像のレッド成分が読取られる。

以上の動作の終了後、使用者の操作により絞り板４３Ｇ
、４３Ｂが元の位置に戻され、次のシャッタ種下時まで
待機する。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明では、解像度を落すことなく
短時間に画像を読取ることができる。更にフィルタユニ
ットを間歇回転させる必要がないため、振動が少な（、
制御も簡単であり、各色に対するＳ／Ｎ比も同一で一様
であるといった優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を説明するもので
、第１図は本実施例の装置の構成を示す図、第２図はフ
ィルタユニットを示す図、第３図は本装置の作用を示す
タイミングチャートを示す図、第４図は変型例を示す斜
視図である。 また第５図乃至第７図は従来技術を説明する図で、第５
図はその構成を示す図、第６図はフィルタユニットの図
、第７図は他の構成を示す図である。 図中、］２は撮像手段に対応するＣＣＤ、１３はフィル
タユニット、１６はフィルタ駆動手段に対応するフィル
タ駆動手段、４１は制限手段或いは可変絞りに対応する
絞り機構である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の光入力素子が配列されてなり、各入力素子の
   入力した光の輝度に関する値を出力する撮像手段と、 回転軸を中心とし、放射状に配置された少なくとも２個
   の色フィルタを前記回転軸を中心とした回転に伴ない順
   次前記撮像手段に至る光路上に配置するフィルタユニッ
   トと、 該フィルタユニットを等速回転させるフィルタ駆動手段
   とを有する画像入力装置において、前記フィルタユニッ
   トの回転角度に関連して、前記撮像手段に至る光路を通
   過する光の瞬時光量を制限する制限手段を有すことを特
   徴とする画像入力装置。 ２、請求項１記載の画像入力装置において、前記制限手
   段は、前記光路の広さを制限する可変絞りであることを
   特徴とする画像入力装置。