JP2000514548A

JP2000514548A - 輝度優先色センサ

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Publication number: JP2000514548A
Application number: JP09540971A
Authority: JP
Inventors: アルバート、ディー．エドガー
Original assignee: アプライド、サイエンス、フィクション、インコーポレーテッド
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 2000-10-31
Also published as: KR100314344B1; AU3062697A; EP0901614A1; DE69733946T2; EP0901614B1; CN1221488A; WO1997043613A1; DE69733946D1; EP0901614A4; US6593558B1; KR20000034775A

Abstract

(57)【要約】輝度優先多層カラーフィルムにおいて、層の１つが人の眼の輝度感度にほぼ一致する。この輝度層は青感知層と、緑感知層と、赤感知層とを持つ先行技術のカラーフィルムとは異なる。この層は、他の層によって拡散および減衰させられる前に光を感知するために優先フロント位置を持ち、先行技術の青優先カラーフィルムと比較して感度と明瞭度とが高くされた輝度記録を与える。他の実施例では、層状ＣＣＤセンサが全ての色に感度を持つ１番上のシリコン層（１０１２）を持ち、それの後に黄色フィルタ（１０１０）が続き、その後に、黄色フィルタのためだけに緑色光と赤色光に応答する第２のシリコン層（１００８）と、シアンフィルタ（１０６）と、緑色光のみを受ける１番下のシリコン層（１００４）とを有する。輝度優先カラーセンサからの像が色空間変換に入力されて全部の色を回復する。好適な実施例では、１番上の輝度層が輝度「Ｔ」値にマップし、下側の色感知層が輝度とともに用いられてＹＵＶ色空間の「Ｕ」および「Ｖ」クロミナンスベクトルを得る。

Description

【発明の詳細な説明】輝度優先色センサ発明の背景フルカラーフィルムは３色の範囲で感じなければならない。それら３つの範囲は３つの単色、または黒と白との感光乳剤、によって感知される。各エマルジョンは異なるスペクトル感度、または色に対するセンサとして作用する。デジタル画像発生の専門用語では、それらの感光乳剤のおのおのは別々の色チャネル、またはフルカラー画像の成分、を生ずる。歴史的にはそれらのセンサの位相幾何学的な配置が存在していた。最初のカラーフィルム、Ｄｕｆｆｙｃｏｌｏｒ、は、最近のＣＣＤマトリックスのように、白黒フィルムの上に赤、緑、および青のマトリックスを形成するために着色した米の粒子を用いていた。ポラロイドはカラ −ＣＲＴにおけるシャドウマスクに類似して、白黒フィルムの上に赤、緑、青の縞を配置したインスタント透明陽画フィルムを製造した。最初のテクニカラープロセスは白黒フィルム上の空間的に別々の３つのカラー画像を露光し、おのおのから別々のダイトランスファーマトリックスを形成し、受けるフィルムの単一の層に３つのマトリックスから３つの色素を付着して劇場用プリントを作成した。大量販売に適したカラーフィルムが実用になったのは、イーストマンの多層コダクロームの出現によってであった。今日ではほとんど全てのカラーフィルムは相互に積み重ねられた多数の層を含む。フィルムに入射した光は全ての層を通る。層は異なるスペクトル感度を持つために、光の色に応じて特定の層が露光する。ほとんどのフィルムでは、各層には製造時に、現像の副生成物と反応してその層の色感度に適切なフル色素を生ずる独特の色結合剤、または色素分子も与えられる。現像後に、銀の像が抜かれて色素で合成されたカラー画像が層内に残る。カラーフィルムをこすったとすると、黄色い層がはがされるにつれて黒い部分が最初に青に変わり、その後でマゼンタ層が除去されるにつれてシアンになり、最後にすべての層が除去されると白になる。コダクロームは多数の層を持つが、未現像のフィルムに結合剤を蓄積することを要しない反転透明陽画フィルムに限定された独特のプロセスを使用する。露光されたハロゲン化銀を銀に還元するために最初の現像を行った後で、露光されなかったハロゲン化銀を閃光で露光してそれ自身の色結合剤を含んでいる現像剤中で処理する。コダクロームでは１度に１つの色に対して閃光露光を行って、１度に１つの色層を閃光露光し、各閃光の後でその層の色感度に特定の結合剤を持つ現像剤による現像が続く。コダクロームの現像は非常に困難で、世界中でほんの少数の現像所のみがコダクロームを処理できるだけである。しかし、露光中に色結合剤をフィルムから無くすことによって、乳剤中の光散乱が減少し、コダクロームの明澄度が極めて高くなる。ネガフィルムは反転フィルムよりも寛容度がはるかに広いが、先行技術ではコダクロームプロセスは反転フィルムに限定され、ネガフィルムの寛容度の利点と同時に、結合剤を含んでいないフィルムの鮮鋭度の利点を獲得する方法はなかった。先行技術のカラーフィルムはＲＧＢ色空間で作用することに限定されていた。その理由は、色空間変換なしに直接見たり、焼き付けたりできる像、または色チャネル、を生ずる特定の色素に各層がマップしなければならないからである。したがって、現像されたフィルムを透過する赤色光の量を変調するためにシアン色素を発生するのに赤に感ずる層が必要とされ、緑に感ずる層がマゼンタ色素を発生し、青に感ずる層が黄色色素を発生した。化学的に現像された像を直接見えるようにするという従来の要求によって、先行技術のカラーフィルムにはＲＧＢ色空間内の光のみを感ずるという制約が課された。更に、色空間変換なしに純色を記録して見るために、層は、色の相互汚染なしに、比較的純粋の赤、緑、青に感じなければならない。たとえば、マゼンタ形成層が緑に加えて青色の光を検出し、赤に感ずる層が赤に加えて青を検出するものとすると、青色の花が青層ばかりでなく緑と赤も露光して、従来のやり方で現像してカラー像として直接見た時に灰色の陰影を生ずる。更に、従来のカラーフィルムの感知層の深さの順序が、青色の光に対するハロゲン化銀のユニバーサル感度によって制約されていた。この青感度に加えて、他の色の光子を捕らえ、それらの光子をハライド結晶に結合させるために色素を加えることができる。したがって、緑を感ずる層が青と緑の両方を実際に感じ、赤を感ずる層が青と赤の両方を実際に感ずる。マゼンタ色素とシアン色素の直接制御のために必要である、緑のみを感ずる層と赤のみを感ずる層は、黄フィルタで青色光を除去することによって実現できるのみである。カラーフィルムではこれは黄色除去層を付加することによって行われる。この黄色層は、赤感知層と緑感知層から青色光を除去するために、もちろん赤感知層と緑感知層の上に置かなければならず、かつ青色光を青感知層から遮断しないように青感知層の下に置かなければならない。したがって、先行技術では、青感知層を、黄色フィルタの上したがって赤感知層と緑感知層との上の、１番上に置かなければならない。未現像のハロゲン化銀はそれの乳のような粘稠性（milky consistency）によって光を散乱する。光を遮ると（hold up to the light）、未現像のフィルムは拡散器および減衰器として作用する。これはフィルムを写真機に装填しながら観察できる。カラーフィルム中の各感知層は、光を拡散し、したがってぼやかすことによって、および光のいくらかを用い、反射し、かつ吸収して下の方の層に達する光を減少することによって、下の方の層では像を劣化させるために、それらの層の感度を高くし、したがって一層こまかくすることを要する。１番上の層だけが全く減衰されず、かつぼやかされていない光を受ける。人の眼は明るさの細部をほとんど完全に感知するために、理想的には輝度の全てをその１番上の層で感知しなければならない。不幸なことに、ただ１つの層を１番上の層にできるだけである。次の選択は１つの層を緑センサにすることである。その理由は、緑が輝度の半分にわたって応答するためである。しかし、たった今見たように、青層を１番上にし、続いて緑より先に黄色フィルタ層を設けなければならない。青は輝度のおよそ１０％に応答するだけである。したがって、青を１番上に設けるという強制的な要求は、ほとんど全ての輝度が像が減光されてぼやける場所である下の方の層で感知される。フィルム技術における進歩のほとんどはカラーフィルムにおいてであったし、今日でも視覚芸術の白黒プリントは、先行技術のカラーフィルムではかなわない明澄さと生き生きとした様子（vi vaciousness）とを表す。緑または赤を１番上に置くという歴史的かつニッチ（niche）な試みが行われてきた。最も興味のあるものは、青を１番下に置き、赤を１番上に置いたカラー印画紙である。直ちに浮かぶ疑問は赤感知層を青からどのようにして遮蔽するのかということである。実際にはそれは遮蔽されず、実際に赤感知層は赤色光に対する感度とほとんど同じ感度を青色光に対して持つ。印画紙に独特のいくつかの条件によってこれは実用的にされる。まず、コントラストが高い印画紙がコントラストが低いネガを見るのであるから、白から黒へ進むために必要とされる露光の密度範囲は、１０００：１の範囲にわたって応答しなければならないカメラフィルムとは異なって、僅かに約１０：１であり、したがって、赤と青との間の分離は１００：１が印画紙に対して適切である。印画紙は、典型的には黄色みがかった白熱灯から出て、灯からの青の典型的には８０％を除去する黄色みがかったフィルタパックによって濾光され、その後で結合器マスクのベース橙色の色合い（base orange cast）を持つネガを通じて集束させられる光を見る。その結果として生じる濃い橙色が、ネガプリントの低コントラスト像に対するカメラフィルムにおける黄色フィルタレベルの代わりをし、青感知層の感度が赤層の感度の１００倍以上にもなって橙色の光を補償する。これが可能である理由は、カメラフィルムと比較して印画紙のベース感度が比較的低いことである。赤を１番上に置くために印画紙で使用されるやり方はカメラフィルムでは機能しない。その理由は、まず、フィルムが１０００：１、１０：１ではない、この範囲を超えて応答しなければならないこと、第２に、レンズを通って来る光が濃い橙色ではないこと、そして第３に、もし橙色であったとしても、ＡＳＡ４００赤感度に適合するためには、１００倍以上の感度の青層にはＡＳＡ４００００を必要とするが、それでは粒子が非常に粗くなることである。しかし、緑層を１番上に置くことも試みられてきた。前記改良にもかかわらず、色相互間の汚れによってひき起こされた避けることができない色のぼけのために、それらの試みは市場で受け容れられなかった。先行技術のカラーフィルムは赤−緑−青チャネルを感知し、三次元ＲＧＢ色空間を直接捕らえるが、画像の処理および蓄積では人の視覚の必要性（needs of h uman vision）をより良く利用する他の色空間が可能である。普通の色空間は輝度とクロミナンスを含む。典型的には、輝度値は赤、緑、青が、慣例によって「Ｙ」と呼ばれる、人の眼の感度に比例して混じり合ったものである。クロミナンスは２つの値を要する。それらの値は、「Ｙ」値とともに、色の３つの次元を定める。クロミナンスの一般的な表現は、輝度マイナス赤である「Ｕ」と、輝度マイナス青である「Ｖ」を含む。したがって、「Ｕ」と「Ｖ」は白黒の「Ｙ」記録の上に層状にされた色合いである。人の眼は「Ｙ」チャネルにおける細部にはるかに高い感度を持ち、したがって、「Ｕ」と「Ｖ」は細部に対する要求は低く、より粗くできる。色空間変換は関連する技術である。色空間変換は色チャネルの入力スイート（ input suite）を異なる色空間内の出力スイート（output suite）にマップし、または種々の画像色でマップする。正常な三次元色空間変換アルゴリズムでは、感知される３つの色チャネル内の各画素における値に対応する各像画素における３つの測定値がアルゴリズムに入る。そのアルゴリズムは関数を介して数学的にマップして、３つの測定値、またはその画素に対応する色をアルゴリズムから与える。たとえば、より詳しく後述するように、先行技術の通常のカラーフィルムでのデジタル現像においては、青と赤を含んでいる「フロント」像および「バック」像が、赤、緑、青を含んでいる「スルー（through）」像から差し引かれて緑だけを生ずる。緑像の小さな部分が「フロント」像から差し引かれて青像を生じ、かつ「バック」像が赤に直接マップされる。この色空間変換においては、フロントチャネルからの各画素フロント測定値と、バックチャネルからの各画素バック測定値と、スルーチャネルからの各画素スルー測定値とに対して入り、赤、緑、青が出る。１つの色セットから他の色セットへマップするため、たとえば、灰色を青へマップするために、色空間変換をチャネルの任意のスイートで採用できる。いくつかの色空間変換は式で表すことができるが、−般的な場合にはどのような任意の変換も与えるために検索表を用いることができる。別の関連する技術は画像の直接デジタル現像である。これは現像中にカラーフィルムをデジタル化する方法である。現像中のフィルムにかぶりを起こさないように、赤外線を用いて現像中のネガを走査する。現像中に定着されていないハロゲン化銀の乳白色の不透明さを利用することによって、現像中に色が銀像から取り出されて３つの層を光学的に分離する。現像中に１番上から見ると、１番上の層が明らかに見え、下側の層が１番上の層の乳白色の不透明さによってほとんど見えなくされる。現像中に後ろから見ると、後の層が見え、他の層はほとんど隠される。最後に透過光で見ると、３つの層の全てを透過する光の一部は全ての層によって変調され、したがって、３つの色を全て含む。フロント、バック、及びスルーの露光が黄色色素、シアン色素、およびマゼンタ色素に直接マップされるならば、パステル化された色像が生ずる。しかし、デジタル現像ではそれら３つの走査、フロント、バック、スルー、は上記のように色空間変換を用いてデジタル処理されてフルカラーを回復する。本発明は、ハロゲン化銀以外の層状にされたセンサによって実施することもできる。固体感知素子について特殊な実施例を与えることにする。ほとんど全ての電子的画像発生は今日ではシリコン固体センサを用いている。光子がシリコン半導体に入射すると、その光子は原子から電子をたたき出して、正孔−電子対を生ずる。その正孔−電子対によって単位電荷が流れるようにされる。通常はこの電荷は１つの画素、またはピクセルを表す小さいコンデンサへ転送され、この保持された電荷はＣＣＤ、すなわち、電荷結合素子、シフトレジスタ内の他のピクセルからの電荷と一緒に増幅器へ順次移動させられる。したがって、「ＣＣＤ」は固体感知素子のアレイから情報を読み取るために一般に用いられる特定の装置である。シリコン固体感知素子自体は全ての可視色に対して感度を持つ。光をダイクロイックミラーで３色像に分離し、空間的に分離している感知アレイによって各像を感知することによってフルカラー像を感知できる。そのような３チップカメラは非常に高価で大きく、光損失のために弱い光は一般に感知せず、プリズムを通じて深いレンズアパーチャの虚像を投射するために高価な光学装置を要する。代わりのより一般的な着色するやり方は着色されたフィルタで光を減衰し、個々の各感知素子を、少なくとも１つの色が除去された光に露出させる。スチール写真のために設計されたいくつかの写真機は、正方形マトリックス中のセンサの半分の上に緑を置いて、赤フィルタの下の４分の１の画素と、青フィルタの下の４分の１の画素とが交錯された緑チェッカーボードを構成する、コダックの写真機で使用されているバイエルマトリックス（Bayer matrix）などの、マトリックスに配置された赤フィルタと、緑フィルタと、青フィルタとを用いる。ビデオ用に設計されたいくつかのカメラは、チップから信号が順次読み取られるにつれてＹＵＶへ容易に変換できるようにする、マトリックスに配置されたシアンフィルタと、マゼンタフィルタと、黄色フィルタと、緑フィルタとを用いる。そのような１チップカメラにはいくつかの問題がある。まず、フィルタによって除去された光はセンサに対して失われる。同じカメラの白黒判では除去されているフィルタで、定格感度がＡＳＡ４００の４倍にはねあがる。第２に、色付きマトリックス自体は画像の細部と相互作用して、１チップデジタルカメラにおいて一般的である色付きモアレ構造（artifact）を生ずる。それらのモアレ構造の典型的な発現は１つの赤い眼と１つの青い眼、または赤い窓と青い窓とが不規則に配列されている遠方の建物を含む。第３に、色マトリックスはセンサアレイの実効分解能を低下させ、ブレによって色付きモアレ構造を減少しようと試み、アンチエーリアシングフィルタ（antialiasing filter）が実効分解能を低下させる。先行技術によれば、相補色群中で動作するためにフルカラーはセンサを求めている、と常に信じられてきた。それらの群は赤、緑、および青を含み、またはシアン、緑、マゼンタおよび黄を含むことができるが、他のあるセンサを補足するために少なくとも１つの色を各色センサから除去する必要がある。この信念のために、フィルムにおけるような層自体の色感度の変化とは異なって、減色層間フィルタ（subtractive interlayer filter）が色応答に組み込まれた固体センサを層状にすることが妨げられた。その理由は、１番上の層に対してどのような色も除去することが不可能であったし、しかもいぜんとして下の方の層における感知のために再び現れることになる。発明の概要第１のスペクトル感度を持つ第１の感知層を含み、露光光源からの光に応答するカラー像センサである。カラー像センサは第１のスペクトル感度とは異なる第２のスペクトル感度を持つ少なくとも１つの第２の感知層も含む。第２のスペクトル感度は、第１の感知層の平面に垂直な方向に第１の感知層からオフセットされている。第１のスペクトル感度は人の眼のスペクトル感度にほぼ一致する。図面の簡単な説明図１は典型的な先行技術のカラーフィルムを示す。図２は先行技術のカラーフィルムの量子検出可能性をグラフで表したものである。図３は輝度優先カラーフィルムの構造を示す。図４は輝度優先カラーフィルムの量子検出可能性をグラフで表したものである。図５は色空間変換を行う装置を示す。図６は色空間マッピングアルゴリズムを描く。図７は典型的な先行技術のＣＣＤセンサの構造を示す。図８は１チップカラーＣＣＤセンサのための先行技術のカラーマトリックスをマップするものである。図９は先行技術のカラーＣＣＤセンサの量子検出可能性をグラフで表したものである。図１０は輝度優先ＣＣＤセンサの構造を示す。図１１は輝度優先ＣＣＤセンサの量子検出可能性をグラフで表したものである。発明の説明図１を参照して、先行技術のカラーフィルムの構造について説明する。組み立ては構造ベース１０２で始まる。ハロゲン化銀乳剤を含む感知層がこのベースの上に薄いフィルムで置かれている。それらの層は青色光に特有の感度を持つハロゲン化銀を含む。また、それらの層のいくらかには、他の色に感度を拡げるための増感色素が加えられる。まず、赤および青感知層１０４がベース１０２の上に薄いフィルムで置かれる。その後で、青色光を吸収する黄色フィルタ層１０８が置かれる。最後に１番上に青感知層１１０が置かれる。この説明に関連しないその他の層は図示を明確にするために省いた。たとえば、ハレーションを減少し、修正を行えるようにするためにベース１０２の反対側の上の層が時に加えられ、上部被覆が全ての層を保護し、更に各色感知層が異なる感度の３つの副層に通常分割される。カラーフィルムの構造の詳細はカラーフィルム製造技術において一般に知られており、マイケル・フリーマン（Michael Freeman）著フィルムおよびフィルタのほとんどを製造するフィルム（Film Making the Most of Films an d Filter)、Amphoto、1988、およびＷ．Ｆ．バーグ（W.F.Berg）編、写真科学：シンポジウム：チューリッヒ１９６１、The Focal Press、ロンドン、１９６３、などの文献に見出だすことができる。赤光線１１２と、緑光線１１４と、青光線１１６とより成る光がフィルム上に入射する。最初に、光の向きからの順序で青感知層１１０が青光子を捕らえてその層の点１１８におけるハロゲン化物結晶中に銀の潜像を生ずる。また、全ての色の光が青感知層１１０によってほぼ等しく吸収および散乱させられる。青感知層は光に対して灰色がかった乳白色で現れる。この吸収は光線１１２、１１４、１１６が細くなっていることと、散乱させられた光線１２０とによって図示されている。青感知層１１０は通常は他の層よりも薄く形成されて、粒子の粗い青チャネルを犠牲にして吸収および散乱を少なくする。次に、光の向きの順序で黄色フィルタ層１０８が青光線１１６を点１２２で吸収することによって、青光線１１６が下側の層に達することを阻止する。黄色フィルタの下側の層に達する前に、緑光線１１４は青感知層１１０によって減衰および散乱させられている。緑感知層１０６は残りの緑光子を遮断して点１２４に銀潜像を生ずる。最後に、いくつかの層によって拡散および減衰させられた後で、赤感知層１０４が残っているいくらかの赤光子を遮って点１２５に銀潜像を生ずる。図２は図１の感知層１０４、１０６、１１０のスペクトル応答を示す。横軸はナノメートル（ｎｍ）で表した波長である。縦軸は、感度すなわちスピードではなくて、任意の単位の量子検出可能性を表す。ここでは量子検出可能性を理想的な光子カウンタに相対的な低コントラスト細部に対する感度を意味するために用いる。光子のより高いパーセンテージ（量子効率）を検出し、一層等しく各光子をカウントし（カウントの非一様性）、非光子ノイズ源すなわち粒子を最少にし（暗カウント（dark count）、画素非一様性）、かつ散乱を減少（星像などの事象と背景との間のより細かい空間的弁別）によって量子検出可能性は向上させられる。高速フィルムおよび低速フィルムはおおまかに等しい量子検出可能性を有する。より高速のフィルムは、より広い面積から光を集めるためにより大きい結晶を利用する。高速フィルムを「露光」するためにより少ない光を利用できるが、より大きい粒子は測定により多くのノイズを生じ、より広い面積にわたって光を散乱するために、良くピントが合っている星像（star image）の存在などの細部を検出する性能は、高速フィルムでは、星像をより小さい面積に保持して、それの存在をより小さい粒子、または不確実さ、で測定する低速フィルムよりも高くない。層の厚さが量子検出可能性にどのように影響するかは興味のあることである。ここで、ハロゲン化銀が光に対して完全に透明であると仮定する。そうすると、他の薄い層の厚さの２倍の厚い層を、２つの薄い層を一緒にしたものと数学的にモデル化できる。各薄い層は特定の信号利得（コントラスト）とノイズ（粒子）を有する。一緒の２つの薄い層の信号（チャネル）を加え合わせることによって、２倍の信号を得るが、ノイズが統計的に加わって２の平方根倍のノイズを与えるために、厚い層の信号対ノイズ比は厚さが半分の薄い層より２の平方根倍だけ高い。理想的な光子カウンタが２倍の数の光子を受けたとすると、再び統計理論から、信号対ノイズ比は２の平方根倍だけ向上する。したがって、厚い層の検出可能性は厚さが半分の薄い層の量子検出可能性の２倍である。このために完全な検出が行われる。その理由は、厚い層は、通過する光子を、厚さが半分の薄い層よりちょうど２倍捕らえるためである。これは、ハロゲン化銀が光に対して完全に透明であると仮定したためである。実際に、ハロゲン化銀は光をいくらか吸収し、したがって、フィルムの下側部分の受ける光は少なく、最後に極めて細かい１番下の層が信号のどのような利得も埋め合わせる以上のものになるまで、戻りが減少する。これを基にして、フィルムの設計上の厚さは最適化の問題である。その問題では、乳剤が薄すぎると貴重な光子を逃がし、乳剤が厚すぎると非常にわずかな光子を受ける下側の層からの粒子を加える、ということである。最適化問題は多層カラーフィルムではとくに重要である。その理由は、層の厚さと順序を制御することによって、任意の層に他の層よりも優先度を与えることができるためである。なお図２を参照して、カーブ２０２は青層１１０の量子検出可能性を示す。青は、光の散乱と減衰を減少しようとの試みで薄い層でしばしば犠牲にされるために、そのカーブは極めて低いことがわかる。カーブ２０４は、青層がそれ自身のために厚さを最適にされた場合の青量子検出可能性を示す。もちろんこれが行われたとすると、緑層と赤層との量子検出可能性は非常に低いであろう。カーブ２０６は緑感知層１０６の量子検出可能性を示す。カーブ２０８は、青感知層が緑光を減衰および散乱しなかった場合の量子検出可能性を示す。この損失は大きい。その理由は緑が輝度、したがって、人の眼によって知覚される細部に主な寄与をしているためである。カーブ２１０は、加えて緑層自身の厚さが最適にされた場合にとることができた緑検出可能性を示す。緑は輝度に大きく寄与しており、かつ通常は光の遮断に優先権を与えられているために、大きな改良は行われない。カーブ２１２は赤感知層１０４の量子検出可能性を示す。カーブ２１４は、前の層が赤色光を減衰せず、かつ散乱しなかった場合における量子検出可能性を示す。カーブ２１２と２１４との違いは大きい。その理由は、厚い緑層が、青層と共に、赤色光の大部分を除去および散乱したためである。赤感知層は１番下にあるために、それは自身で厚さが既に最適化されて、１番下の層に達した散乱されなかった赤色光子を最大限に使用する。最後にカーブ２１６は輝度に対する全体的な感度を示す。それは約５０％の緑層と、約３５％の赤層と、約１５％の青層とを混合したものである。それらの比率は色素に応じて変化し、テレビジョン用蛍光体について一般に知られている輝度値とは異なる。検出可能性はどの１つの層単独の検出可能性よりも低い。それは興味のある理由によるものである。緑層も黄色フィルタを除去することによって青色光も感ずるようにされたとすると、緑色光の下では緑−青層の応答と緑− 青層の粒子とを見る。しかし、緑−青層はそれから青色光を除去していた。輝度のために必要とされる青応答は、青層の応答に加えることによって加え合わされる。さて、緑色光では緑層の同じ応答と、緑層の粒子とを見る。これは、その層が緑−青を感知する層であった場合と同じである。しかし、今は青層の粒子も加えられており、したがって全体の粒状性が悪化して、量子検出可能性は低下した。ここで図３を参照して、輝度優先カラーフィルムの好適な実施例の構造について説明する。図１の先行技術におけるように、構造は構造ベース３０２と、赤感知層３０４と、緑感知層３０６と、黄色フィルタ層３０８とで始まる。１番上の層３１０は輝度優先フィルムを先行技術から区別するものである。この１番上の層３１０は他の感知層に垂直な平面内にあって、人の眼の輝度感度まで感度に全体として一致するように、スペクトラムの緑部分と赤部分まで感度を延ばす増感色素である。また、１番上の層３１０に優先感度を与えるために、この層は先行技術の１番上の青感知層２１０よりも厚い。また、フィルムの製造はこの技術で一般に知られており、パンクロマチック感度を伝えるためにほとんどの白黒フィルムで使用されている。色素による増感乳剤の詳細はこの技術で一般に知られている。赤青光線３１２が１番上の層を透過して点３１４に銀の潜像を生ずる。緑光線３１６がフィルムを透過して、点３１８と３２０とに中心を置く２つの潜像を生ずる。また、赤光線３２２がフィルムを透過して、点３２４と３２６とに中心を置く２つの潜像を生ずる。図４は、図２に示す先行技術フィルムの応答と比較するための、図３に示す輝度優先フィルムの感知層３０４、３０６、および３１０のスペクトル量子検出可能性を示す。軸は波長対量子検出可能性であって、比較のために図２で用いたものと単位および大きさをとっている図４で、カーブ４０２は緑層３０６の量子検出可能性を示し、カーブ４０４は赤層３０４の量子検出可能性を示す。それらの両方は図２からの等価カーブ２０６および２１２より低いことに注目されたい。その理由は、１番上の層に優先厚さが与えられているためである。緑カーブ４０２は最も影響を受けることがある。その理由は緑がもはや輝度の主な担い手でなくて、眼の感度が最低である緑− マゼンタ色の担い手にすぎず、したがって、緑層３０６を等価層１０６より薄くして赤層３０４により多くの光を与えることができるようにするためである。１番上のパンクロマチック層３１０の量子検出可能性を図４のカーブ４０６で示す。この層は１番上の層に上の優先位置にあり、したがって、カーブ４０６は非常に高い量子検出可能性を示す。輝度に対する全体的な量子検出可能性をカーブ４０８で示す。図２のカーブ２１６で示す先行技術フィルムの輝度検出可能性と比較したこのカーブの高さは、先行技術に対して本発明を特徴付ける大きな利点である。細部のほとんど、したがって、粒子の印象と鮮鋭さは輝度から来るために、高い輝度量子検出可能性がより高い量子検出可能性の全体の印象へ移動する。これは、輝度優先フィルムを先行技術フィルムと比較した場合に、等価フィルム感度におけるより良い透明さ、または等価透明さにおけるより高いフィルム感度へ移動できる。カーブ４０８は、興味のある理由から、スペクトラムの重要な黄色部分でカーブ４０６を僅かに超えているように見える。上記図２の場合には、各色は別々に感知され、したがって、任意の単色を合計したものの検出可能性はその色単独に特定の層が検出する可能性よりも低かった。しかし、図４の場合には、緑などの特定の色は２つの層、すなわち、輝度層３１０と緑感知層３０６、によって実際に感知される。層の合計が人の眼の輝度に一致するように各層の利得が調整された後では、信号は利得を修正された各層の合計であり、ノイズは利得を修正された各層のノイズの二乗の和の平方根である。上記を例を用いて説明することにする。簡単にするために、緑層と輝度層だけがあり、両方とも緑に対して等しい感度を持ち、かつ両方とも１利得だけ修正されたと仮定する。さて、前記のように、２つの層のチャネルを一緒に加え合わせることによって緑信号は２倍にされるが、僅かに２の平方根だけ高い利得ノイズにランダムノイズが統計的に加えられ、したがって、信号対ノイズ比は２の平方根だけ高くなり、量子検出可能性はこの上昇で２倍になる。また、これは論理的である。というのは、上述の簡単な仮定の下では、２つの層が緑色光を等しく感知し、かつこれが先に説明した２倍厚さの層の場合に等しい。これは先に説明したように一緒に加え合わされた別々の青と緑との層の場合から区別される。その理由は、その場合には、緑色の光に対して、ただ１つの層が応答し、第２の青感知層が信号を加えず、ノイズのみを加えるためである。実際に２つの層では、最も高い信号対ノイズ比を得るための最適な妥協は、第１の層の利得と比較して、第２の層の信号対ノイズ比と第１の層の信号対ノイズ比との比を、第２の層と第１の層との信号比で除したものの平方根に等しい利得比を第２の層に与える。こ以上の詳細は、Parker、Sybil著、通信源ブック（Communication Source Book）、McGraw Hil、New York,1987，（TK5101.C6588 1988）などの統計通信理論についての文献に見出だすことができる。上記説明の実際的な効果について次に説明する。輝度優先フィルムでは、一緒に加え合わされた３つの層があり、下の２つの量子検出は上の２つの輝度層の量子検出よりも低い。定性的には、輝度層の下の赤層と緑層との好適な実施例では、ハロゲン化銀の過大な青感度の結果として自然に起きるように、輝度層は赤と緑を僅かに不足しなければならず、この不足は少量の赤と青とを、色空間変調中に走査されたフィルムチャネルから得られた輝度チャネルに加えることによって構成される。好適な実施例についての説明を続けて、理想的にはフィルムはデジタル現像のために製造される。そのような製造は色結合剤を乳化剤に入れず、結合剤からの光散乱を減少することによってフィルムの鮮鋭さを従来のフィルムと比較して一層向上させる。デジタル現像では、現像中にフィルムは赤外線で走査される。銀像が走査されるので、着色色素は形成する必要は決してなく、ネガフィルムに対してさえも、色結合剤は不要である。走査は前方からの反射光で行われ、後方からの反射光によって別々に行われ、かつフィルムを透過した光で別々に行われる。定着前の現像剤中のハロゲン化銀の乳白光を発する性質によって、前方走査は主として１番上の層を見、後方走査は主として１番下の層を見、透過走査は全ての層をそれらの層の厚さに比例して見る。デジタル現像についての詳細をＥｄｇａｒによる米国特許第５，４６５，１５５号、二重フィルム走査（Duplexfilm S canning）で見ることができる。あるいは、色結合剤を含むことによって従来の処理のためにフィルムを準備できる。それらの結合剤は従来のフィルムと同じ順序に従うことができ、赤感知層がシアンに特有であり、緑感知層がマゼンタに特有であり、輝度感知層が黄色に特有である。従来のようにして焼き付けるものとすると、そのようなフィルムは非常に弱められてはいるが認識可能な色を生ずる。良質の結果を得るために、そのようなフィルムは、下で説明するように、走査の後で色空間変換を要する。白熱灯のような多くの光源や発光ダイオードは青が不足しており、ネガフィルムは青を除去する橙色の外観をしており、青フィルタは他の色フィルタよりも効率が低く、シリコンを基にしているセンサは平坦なスペクトルと比較して青が不足しているために、青を電子的に走査することは困難である。青感度の困難のために、多くの電子走査器は青チャネルに過大なノイズを発生する。先行技術では、青が輝度に寄与することは非常に少ないために低価格の走査器に問題を固定する動機付けがほとんどなかった。しかし輝度優先フィルムでは輝度チャネルは重要であり、いくつかの低価格走査器に特有の理由から、重要な輝度層を青変調黄色色素に割り当てることは悪い戦術的選択である。上記理由から、好適な実施例はマゼンタに特有の結合剤を輝度層内に置き、シアンに特有の結合剤を緑感知層内に置き、緑に特有の結合剤を赤感知層内に置く。電子的走査のためにフィルムを改良すること以外に、この完全な色不釣り合いは従来のフィルムにおけるような焼き付けの失敗を避ける。本発明の要旨は、人の眼の輝度応答に十分に全体として一致する層をカラーフィルムに含ませることである。この一致は正確である必要はなく、実際に小さいずれは有利であることが示されている、したがって、十分という用語は一致が正確でなければならないことを意味するものと解してはならない。輝度に十分な一致を持たせることの意図および目的は、意図および目的が各層が特定の色である赤、緑、青の１つを直接表すことであった先行技術と明らかに異なるものである。好適な実施例とは異なる他の優先トポロジーは、好適な実施例より僅かに不利であるとしても、本発明の大きな利点を提供する。それらの代わりの実施例について次に説明する。このリストは包括的なもの、または制約を表すものと考えてはならない。もちろん赤感知層と緑感知層との位置を交換することは可能で、それでもほぼ等しい結果が得られる。赤感度と緑感度の対を黄色の代わりにできる。それは黄色フィルタ、および緑、または黄色と赤の下のパンクロマチックの感度である。それらの組合わせはクロミナンス検出可能性を犠牲にして輝度検出可能性を向上させる。先に述べた理由から、このことは好適な実施例と比較して検出可能性を通常小さくするが、本発明の利点によって本発明のフィルムは先行技術のフィルムより優れたものとなる。更に、輝度層は緑および他の１つの色での輝度を近似できる。それは緑および青とすることができる。それはオルソクロマチック（orthochromatic）と昔から呼ばれていたものである。オルソクロマチックという語は真の色を意味する。とくに興味のある組合わせは薄い青層を１番上の層に置き、それに続いて黄色フィルタを置き、その後で黄色光に応答するパンクロマチック層を輝度層として置き、それに続いて緑色光に応答するオルソクロマチック層を置く。また、色空間変換のために、直接焼き付けのために設計された先行技術のフィルムとは異なって、種々の層のコントラストが一致するという要求はないことにも注目されたい。ここで色空間について説明する。上記のように、輝度優先カラーフィルムは従来の印画紙には忠実な色で直接焼き付けることはできない。輝度優先カラーフィルムからの色チャネルに対しては色空間変換を行ってフィルム中の色を真の色に再マップしなければならない。このマッピングを全化学的方法によって色分離および色マスキングを用いて行うことは理論的には可能であるが、そのような作業は最近のデジタル世界では競合できるとは見なされず、したがって、以下の好適な実施例によって電子的方法を開示する。図５は、フィルム上の輝度優先像を電子的に走査してデジタルデータファイルに入れるための２つの経路を示す。好適な実施例では、デジタル現像のために製造された、露光された輝度優先フィルム５０２がデジタル現像機５０４内に入れられる。この機械の詳細をＥｄｇａｒによる米国特許第５，４６５，１５５号に見出だすことができる。この機械は、カリフォルニア州Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ所在のアップルコンピュータによって製造されたコンピュータなどのコンピュータ５０８に接続されているライン５０６にデジタルデータファイルを出力する。あるいは、従来の現像のために製造された、露光された輝度優先フィルム５１０が、ドイッ、Ｇｕｍｍｅｒｓｂａｃｈ所在のＪＯＢＯ社によって製造されたフィルム処理装置などの従来のフィルム処理装置５１２内に入れられる。処理の後で、フィルムは、日本の東京所在のニコン社によっで製造されたフィルム走査器などの従来のフィルム走査器５１４に入れられる。この走査器は更に処理するためのデジタルデータファイルを、コンピュータ５０８に接続されているライン５０６に出力する。更に、下で詳しく説明するように、輝度優先センサを用いる電子撮影カメラ５１６を用いて輝度チャネルとクロミナンスチャネルを直接捕らえ、それらのチャネルをデジタルデータファイルとして、更に処理するために、従来の内部制御および変換論理５１８を介して、コンピュータ５０８に接続されているライン５０６に出力できる。コンピュータ５０８には表示のためのモニタ５２０と、プリントのためのプリンタ５２２と、データの入力および制御のためのキーボード５２４と、データ蓄積のための光ディスク５２６と、通信のためのモデム５２８とが付属されている。コンピュータ５０８の内部にモジュールの間でデータを移動させるためのバス５３０が設けられている。バス５３０には処理モジュール５３２と、コンピュータに付属している種々の周辺装置へデータを転送するための入力−出力モジュール５３４と、メモリモジュール５３６とが接続されている。入力像５３８と、出力像５４０と、それらの像を周辺装置の間で動かすことを指令するため、および入力像５３８から出力像５４０を得る事を処理モジュール５３２に指令するための制御プログラム５４２とがメモリモジュールに保存されている。出力像５４０を得た後で制御プログラム５４２は、見るためのモニタ５２０、プリントのためのプリンタ５２２、保存のための光ディスク記憶装置５２６、または送信のためのモデムなどの周辺装置へ出力像５４０をバス５３０を介して移動させることを処理モジュール５３２に指令することができる。画像処理のためのコンピュータ装置の動作についてのこれ以上の詳細が、L.Uhr、K.Preston Jr.、S.Lexiabli、MJ B Duff著、画像処理のためのマルチコンピュータの評価（Evaluation of Multic omputers for Image Processing）、Academic Press Inc.1986、に見出だすことができる。色空間変換の実行においては、３つのチャネルによって構成された入力像が通常存在する。これは、入力像の各画素がその画素に関連させられた３つの測定値を有することを意味する。各チャネルから１つの測定値が得られる。変換によって、３つのチャネルで構成された出力像が生ずる。３つのチャネルで構成された出力像というのは、出力像の各画素に３つの値が関連させられることを意味する。各チャネルに１つの値が対応する。色空間変換を実行するために、アルゴリズムは画像の各画素を走査しなければならない。この走査は２つの「ループ」を「入れ子にする」ことによって行うことができる。２つの「ループ」を「入れ子にする」というのはコンピュータプログラミングで一般的な用語である。個々の各画素において、３つの入力測定値が入力像の３つのチャネルから得られる。それら３つの測定値は色空間変換アルゴリズムにより処理されて３つの出力値を生ずる。それら３つの出力値はその後で、出力像の３つのチャネルに置くことによって、出力像の対応する画素に置かれる。入力測定値はデジタル現像機のフロント測定値、バック測定値、およびスルーおよび赤測定値、または輝度優先センサの輝度測定値、黄色測定値、および緑測定値とすることができる。Ｅｄｇａｒによる米国特許第５，２６６，８０５号、画像回復装置および方法（System and Method for Image Recovery）におけるように、赤、緑、青、および赤外線を測定する４つの測定値とすることができる。出力値はコンピュータモニタの青値、視覚色空間のＸＹＺ座標、デジタルビデオのＹＵＶまたはＹＩＱ測定値、またはプリンタへ送られる４つの値シアン、マゼンタ、黄、および黒にも可能である。入力測定値を出力値に処理するための色空間変換法は多数ある。たとえば、ＮＴＳＣテレビジョンで行われているような、古典的線形マトリックス方程式を用いて変換できる。問題は、ほとんどの場合に直線性が近似にすぎないことである。時には、Ｅｄｏｇａｒによる米国特許第５，２６５，２００号、デジタル化ビデオキャプチャシステムにおける自動画像飽和、ガンマ、および露光修正装置および方法（System and Method for Automatic Image Saturation,Gamma,and Exo posure Correctin in a Digitizing Video Capture System）、およびＥｄｏｇａｒによる米国特許第５，４６９，２７５号、灰色調調整方法および装置（Meth od and Apparatus for Grayscale Adjustment）におけるように、一次元直線性を個々の色チャネルに加えることによって、近似を改善できる。色空間変換を予測して製造された輝度優先フィルムでは、種々の感知層が等しいコントラストを持つこと、または等しいカーブ形対露光あるいは等しいスペクトル感度対露光でも持つことは求められない。フィルムからそのような要求を解放すると、変換アルゴリズムに追加の要求が課される。各色ごとに感度が異なる種々の副層の相互作用があるデジタル現像機の場合には、非直線性は非常に複雑である。検索表は非常に複雑な色空間変換を簡単なアルゴリズムで取り扱うことができる。そのアルゴリズムが先に述べたそれらの入力測定値を受けるものと仮定する。更に、それらの測定値のおのおのが８ビット値であるとも仮定する。それの最も簡単な形態では、検索アルゴリズムはそれらの３つの８ビットストリングを一緒に連結して２４ビットストリングを構成する。その後で２４ビットストリングが、３つの８ビット入力測定値の可能な各組合わせに対する要素を有する検索表へのアドレスとして用いられる。検索表の各要素は、入力測定値のその組合わせに対して望まれる３つの８ビット出力を含む。ある要素がひとたびアドレスされると、３つの出力値を読出して、出力画像にコピーできるそのような表の長さは１２メガバイトである。これは最近のコンピュータでは適切でないことはないから、この簡単なアルゴリズムは好適な実施例として与えられる。処理時間を犠牲にしてメモリ要求を徹底的に減少する方法が多数ある。例として、各入力測定値の最上位も６ビットだけを連結で使用して検索表のサイズをちょうど２５６キロバイトに縮小できる。切り捨てたビットを用いてこのはるかに小さい検索表の要素の間の補間のため、および確度のほとんどを回復に使用できる。検索表中の値を予め発生しなければならない。多くの検索表の好適な実施例で続行して、ある点の値が経験的に見出だされ、残りが、経験的に得られたそれらの点を補間することによって見出だされる。この方法を実施するために、試験器によって多数の色が測定されて、各色に対する希望の出力色空間内の既知の色値を得る。その後でそれらの各色が輝度優先センサにさらされる。その後で３つの測定値がセンサから読出される。センサからの測定値は上記のようにして用いられて検索表の要素をアクセスし、その色に対する既知の色値がその要素にコピーされる。センサがそれらの正確な３つの測定値を再び生ずると、検索表は、それらの測定値を発生したことが知られている色を常に検索する。多数の実験色で終了した後も、大きい検索表内の既知要素の間に空白要素がいぜんとして存在する。それらは既知値の表中の近い要素の間で補間することによって充たされる。図６は、検索表を用いる色空間変換の好適な実施例を示す。そのようなアルゴリズムは図５のメモリモジュール５３６内の制御プログラム５４２に常駐し、入力像５３８を処理して出力像５４０を生ずることを処理器５３２に指令する。ここで図６に戻って、輝度優先センサから得た入力画像６０２は３つの色チャネル６０４、６０６、および６０８を含む。それらはデジタル現像機処理輝度優先フィルムからのフロント走査、バック走査、およびスルー走査である。入力画像から画素６１０が選択され、３つの色チャネルのおのおのからの測定値６１２、６１４、および６１６に対応するその画素Ｏが画像から読出される。それら３つの測定値は１つのアドレス６１８に連結される。このアドレスは検索表６２２内の要素６２０を示す。この要素から、変換された色を与える３つの値６２４、６２６、および６２８が読出される。それら３つの値はコンピュータモニタを駆動するための赤成分、緑成分、および青成分とすることができる。それら３つの値は、入力画素６１０に対応する出力画素６３８における出力画像６３６によって含まれている３つの色チャネル６３０、６３２、および６３４にコピーされる。上のプロセスは入力像６０２中の個々の各画素に対して繰り返されて、出力画像６３６中の各画素を充たす。行われると、図５の出力画像５４０と同じ出力である出力画像６３６が美しく着色された画像でコンピュータモニタを駆動できる。輝度優先センサの発明はハロゲン化銀フィルムに限定されない。輝度優先は非銀フィルムに適用できる。更に、それは化学を基にした写真技術に限定されない。とくに有用な応用は電子画像の直接獲得である。電子画像センサは過去のビジコン管と、硫化カドミウム半導体のアレイと、その他の技術とを含む。今日では実用的電子画像センサはＣＣＤアレイ中にシリコンを含むために、利用できる技術を、限定としてではなくて、一例として挙げることに好適な実施例を示す。図７はシリコンを基にした従来の電荷結合素子、すなわちＣＣＤ、センサの重要な要素を示す。基板７０２の上で、エリアアレイ７０６を形成する二次元マトリックスで個々のＰＮダイオード接合７０４が逆バイアスされる。逆バイアスされているダイオードには通常は電流は流れないが、光子７０８が電子７１０を半導体原子からたたき出して後に正孔７１２を残す。この正孔−電子対によって電流の量子がダイオード接合中を流れることができるようにされて、電子の相互作用を検出する。電荷シフトレジスタ７１４中に少量の電荷が集められる。制御論理７１６から指令されると、このシフトレジスタは各ダイオードから電荷を他のシフトレジスタ７１８へ桁送りする。そのシフトレジスタ７１８は電荷を増幅器７２０へ直列に桁送りし、更に処理するためにライン７２２を通じてセンサを出る。そのようなトポロジーは「エリアアレイ」と呼ばれ、画像を捕らえるために用いられる。あるいは、１行のダイオードが１つのシフトレジスタへ出力でき、または代わりのダイオードをいずれかの側の代わりのシフトレジスタへ出力できる。そのようなトポロジーは「リニヤ」アレイまたは「ライン」アレイと呼ばれ、ダイオードのラインに垂直な方向の機械的走査運動と共同して用いられて、完全な二次元画像を捕らえる。他のトポロジーはいくつかの画素の並列ラインを含む。それは画像が動くにつれて相互に桁送りする。それは遅延積分アレイすなわちＴＤＩアレイと呼ばれている。電子画像センサについてのこれ以上の詳細を、M.J.Howes 、D.V.Morgan著、電荷結合素子およびシステム（Charge-Coupled Devices and S ystems）、Jhon Willy & Sons、New York,1980.およびRoger Melen、Deniss Bus s著、電荷結合素子：技術および応用（Charge-Coupled Devices:Technology and Applications）、IEEE Press、1977などの文献中に見出すことができる。ＣＣＤカメラは色を３つのやり方の１つで感知する。第１のやり方は画像の３つの別々の単色走査を行い、光の色を変化し、または形成レンズの上の色フィルタを変化して、１つの走査が赤色光で見、１つが緑色光で見、最後が青色光で見る。この方法は初期のテレビジョンで用いられ、初期の宇宙飛行でカラー用に用いられ、かつ多くのフィルム走査器でいぜんとして用いられている。第２の方法は光を二色プリズムで３本の色ビームに分割し、３つのエリアセンサを、各ビーム中に１つずつ置く。センサは、光路長が異なるために種々の平面内に置かれ、かつ相互に横方向にずらされるが、二色プリズムを通じて見た時の３つのセンサの「虚像」が相互にぴったり重なり合う。各画素上で赤感知層と青感知層とを正確に整列させること、この技術で「同一場所整列」と呼ばれている、しかし、隣接する感知素子の間の距離の半分だけ、赤センサおよび青センサと同じ平面内の方向にずらされたレジスタ内で緑センサを整列させることは、この技術で一般的である。これの効果は赤センサおよび青センサが見たモアレが緑センサ内で位相が１８０°異なって繰り返されることである。輝度は約半分の緑で構成されているために、モアレ効果は輝度チャネル内では打ち消される傾向がある。そのようないわゆる「３チップカメラ」はすばらしい画像を生じ、職業スタジオ作業のためにほとんど一般的に用いられている。それらは高価であり、プリズムのために大きく、プリズム光路のトンネルを通じて仮想アパーチャを投写するために高価な特殊レンズを必要とし、かつ実際にいわゆる「１チップ」カメラと比較して暗い光に対する感度がはるかに低い。ここで図８を参照して、ＣＣＤセンサによるカラー画像の最も一般的な検出方法について説明する。この方法では、色フィルタ８０８に結び付けられた光線８１０を濾光するためにその色フィルタが各ダイオード８０６の上に配置されるように、図７におけるように色マトリックス８０２がＣＣＤセンサ８０４の上に配置される。図８に示すＢａｙｅｒアレイはスチール画像撮影カメラにおいて一般的なものである。このアレイでは、フィルタ要素の半分が、図８に白によって表されているフィルタ要素８０８などの緑である。フィルタの４分の１が、フィルタ要素８１２などの、黒で表されている青であり、４分の１が、フィルタ要素８１４などの、クロスハッチで表されている赤である。そのようなマトリックスの使用から直接の問題が起きる。それは、光景があたかも色付きスクリーンを通じて見られるようなものである。光点が赤または青の明るい点として不規則に現れることがある。遠くの建物の窓の周囲の細い白線が緑センサと青センサに不規則にマップして青みがかって現れ、または緑センサと赤センサとにマップして橙色がかって現れる。この共通の問題は像をブレさせることによって小さくされるので、光点が少なくとも４つのセンサ上で散乱させられるために全ての色がカバーされる。そのようなブレは画素カウント分解能を４だけ減少させ、かつブレが「ｓｉｎｃ」機能の負の明るさ点を持つことができるのでなければ、無関係な色を完全に無くすことはない。色ノイズと呼ばれるそれらの無関係な色は、フランス絹の後では、１チップカメラを用いる先行技術の電子画像検出では重大な問題であった。「２チップ」カメラは「３チップ」カメラの変形である。この技術では、１つの無色の特定のビーム分割器が光の全ての色を２本の色が付いていないビームに分割し、２つのエリアセンサを、減衰させられた各ビーム中に１つずつおく。ビームは発散するために、１つのセンサを他のセンサの前に置くことはできない、もっと正確にいえば、いずれかのセンサの平面に垂直な方向に相互にずれることはできない。センサの一方はフィルタマトリックスを持たず、テレビジョンビデオの輝度成分を感知するために用いられる。他方は色マトリックスを有し、テレビジョンビデオの色成分を感知するために用いられる。色センサに達する光は無色の特定のビーム分割器と色マトリックスとによって減衰させられる。妥当な色信号対ノイズ比を保持するために色センサは光優先を求め、光が分割されているために輝度センサに優先度を与えることはできない。その結果、「３チップ」カメラより感度は低く、かつ１チップカメラよりはるかに低い。また、色チップ上の色マトリックスは「１チップ」カメラの色モアレ模様を導入し、プリズムが「３チップ」カメラを大型かつ高価にする。「２チップ」カメラは、２つの先行技術の欠点を組合わせたものであるために、一般的ではない。図９はカラーを可能にするＢａｙｅｒマトリックスの下のＣＣＤアレイの量子検出可能性を示すグラフである。縦座標は、図２と図４におけるように、量子検出可能性対波長を示す。カーブ９０２はフィルタなしのアレイの検出可能性を表す。ＣＣＤは吸収された全ての光子に等しい電流で応答し、かつ可視スペクトルにわたってほぼ等しい高い百分率で光子を吸収するので、各青色光子がより多くのエネルギーを持つために、単位パワー当りの標準で測定されると青色光に対する感度が低くなる傾向がある。人の眼も青が不足しているので、眼はハロゲン化銀フィルムに対するものよりシリコンに対して色がより良く一致する。カーブ９０４はカラー像のために必要な赤外線フィルタおよび紫外線フィルタを付加する。赤外線フィルタは遠赤外線もいくらか除去して人の眼の特性に一致させる。カーブ９０６、９０８、および９１０は色マトリックスフィルタの下での色検出可能性を表す。緑カーブ９０８はカーブ９０４の高さの半分に減衰させられる。その理由は、センサの半分だけが緑色光を見るためである。感度も低下させられる。その理由は、緑フィルタは緑色光を１００％透過させることはないためである。同様に、カーブ９０６と９０８とで示す赤と青とは９０４の高さのたかだか４分の１まで減衰する。その理由は、センサの４分の１だけがそれらの色のおのおのからの光子を捕らえそれらの光子の４分の３が反対のフィルタによって吸収されるためである。利用できる青フィルタが青色光１００％よりはるかに少く透過させるので、とくに青が減少させられる。センサの数の減少に起因するそれらの減少は非常に現実的であるが、感度をちょうど比較することによって典型的には無視される。これが意味することは、特定の色にさらされるセンサの数が少ないと、任意に与えられた領域のその色についての正確な輝度を検出する際に統計的な不確定ノイズが生ずることである。不確実さが生ずる大きさは、その色に対する個々のセンサの検出可能性が同じままであるとしても、その色に対する量子検出可能性が低下する結果となる。図９において、カーブ９１２はセンサの全体の輝度検出可能性を示すものである。その全体の輝度検出可能性は、先に述べたように、それを合成している色検出可能性９０６、９０８、および９１０のおのおのより僅かに低い。コダックにより製作された特定の写真機を、色可能化マトリックス付きで、または色可能化マトリックス無しで入手できる。色定格はＡＳＡ１００である。これは利用できるほとんどの光作業にとっては不適切である。天文学および軍事で用いられている暗視光電子像倍管などの暗視光電子像倍管を用いる現在の解決策は、カラーまで拡張することは非常に困難で、費用がかさみ、画像の質の解像力およびその他の面を制約する。これは電子的画像獲得のためには重大で制限する問題であって、電子カメラが広く受け容れられるためにフィルムと競合できるようになるまでに解決しなければならない。図１０はカラーＣＣＤセンサに応用された輝度優先の本発明の好適な実施例の構造を示す。基板１００２の上で、構造は、図９に示すような従来のＣＣＤセンサアレイ１００４で始まる。このセンサの上に赤吸収、緑透過フィルタ１００６が置かれる。これは位置合わせのずれとも呼ばれる。フィルタは黄色フィルタの下になるので、フィルタが緑またはシアンであるならばそれは実際の違いを構成しない。このフィルタの上に他のＣＣＤセンサアレイ１００８が配置される。画素場所ダイオード（pixel site diode）が不透明でないようにセンサを構成しなければならない。これは、下側のために透明電極を用いることによって、および光子を全部は遮断することがないように接合を形成することによって、あるトポロジーで行うことができる。センサ１００８の上に黄色透過フィルタ１０１０が配置される。この黄色フィルタの上に、センサアレイ１０１２に類似する１番上のセンサアレイ１０１２が配置される。１番上の感知層１０１２と中間感知層１００８との厚さは、層に到達した光子の約半分を吸収し、残りを透過させるために両方とも選択される。１番下の感知層は全ての光子を使用するために従来のように厚く作られる。その結果、約半分の光子が１番上の層によって吸収され、半分の約半分、すなわち、４分の１、が第２の層によって吸収され、残りの４分の１が１番下の層によって吸収される。黄色透過フィルタ１０１０は青色光を単に吸収できるだけである。好適な実施例では、黄色フィルタ１０１０は青光を反射する多層ダイクロイックフィルタである。そのようなフィルタは、干渉ダイクロイックフィルタを製造するための技術で知られているように、屈折率が交番する物質の薄い層を付着することによって製造できる。一般的な技術との違いは、１番上の層が空気インタフェースを持たず、したがって同じ程度の色弁別のために余分の層が求められる。そのようなフィルタの構造についての記述が、９２７１４、カリフォルニア州Irvine,Kette ring Street 1770所在のMelles Griotからの製品参考ガイドなどの文献に見出すことができる。図１０の参照を続けて、赤色光線１０１４がアレイ１０１２と１００８を透過してそれらのアレイを刺激してから、シアンフィルタ１００６によって吸収されることがわかる。緑色光線１０１６が３つのセンサ１０１２、１００８、１００４の全てを透過してそれらのセンサを刺激することがわかる。これによって緑色に最高の量子検出可能性が与えられる。最後に、青色光線１０１８が１番上のセンサ１０１２のみを刺激することがわかる。更に、青色光はダイクロイック黄色フィルタ１０１０から反射して１番上のセンサを２回目に刺激する。したがって、青色光のみが１つのセンサアレイを刺激するが、実際には青色光が２つのセンサアレイを刺激したかのように同じ検出可能性を有する。その理由は、青色光が１番上のアレイを２回刺激するためである。ＣＣＤは本来は青よりも赤に対する感度が高いために、赤を感知する２つのアレイの和が人の眼に対して釣り合いがとれており、一方のアレイが青を２回感知する。また、赤外線フィルタまたは紫外線フィルタからの減衰無しに緑を感知する３つのアレイの和が、緑感度を、人の眼の感度に対して他の色に釣り合わせる。像内の各点が３つの色平面のおのおのに等しくアクセスするために、明るい点または細い白線がマトリックスに対するそれの整列とは独立に同じ色として感知される。したがって、全ての色モアレ模様が本発明によって解消される。図１１は輝度優先ＣＣＤセンサ内の３つのアレイの量子検出可能性を示すグラフである。カーブ１１０２は、赤外線および紫外線のためのフィルタを除いて、フィルタを持たない単色アレイの検出可能性との比較のための、図９からのカーブ９０４のコピーである。カーブ１１０４は１番上の輝度層の検出可能性を表す。青における自然の低下がセンサの下のダイクロイックフィルタ層からの反射によって補われる。輝度層の全体の検出可能性は生のＣＣＤ像発生器のカーブ１１０２よりも低い。その理由は、光が下側の層を通ることができるように１番上の層がより薄く作られているからである。したがって、それはより少ない光子を捕らえ、検出可能性が低下させられる。カーブ１１０６は中間層の検出可能性を表し、カーブ１１０８は１番下の層の検出可能性である。全てのカーブは、１番上の層と中間層が光の半分を吸収し、光の半分を透過させる１番下の層が残りの光の全てを吸収し、黄色透過フィルタが青を反射する、と仮定している。全体の輝度検出可能性をカーブ１１１０で示す。スペクトルの重要な緑部分では、３つの層の全てが完全に感知しており、したがって、全ての光子が利用されるために、層状にされた輝度優先ＣＣＤセンサ１１１０の量子検出可能性が濾光されていない単色フィルタ１１０２の検出可能性にほとんど一致することに注目されたい。全色に対して行うことによって、輝度修正単色カメラよりも、輝度チャネル内の検出可能性の理論的損失がなくなる。これは図９のカーブ９１２によって表されている先行技術よりも大幅な改良であり、全電子式デジタル写真の出現しつつある大型市場に対する利用できる光の新世界を実際的にする。色人工物（color artifact）および像の明瞭さからの自由の点で、輝度優先センサの本発明は従来の「３チップ」技術に等しい。および量子検出可能性では、輝度優先カラーセンサは従来の単色技術に等しく、したがって、全てのカラー技術を超える。本発明の要旨は、人の眼の輝度応答にほぼ、かつ全体的に一致する層を、電子センサ内に含むことである。この一致は正確である必要はなく、実際に好適な実施例では輝度層は赤と青とを過剰に有する。したがって、「ほぼ」という語は一致が正確でなければならないことを意味するものと解してはならない。全ての色に対する感度を持たせることによって輝度に一致させるという意図および目的は、意図および目的が、各層に特定の色軸も１つを直接表させることであった先行技術から明らかに異なる。興味のある類似性が白黒フィルムで見出される。その場合にはパンクロマチックフィルムが、「眼に全く似ている」と一般的にいわれているように、全ての色に感度を与える。眼の輝度にパンクロマチックフィルムを一致させることは非常に近似的であるが、緑フィルタまたは赤フィルタを通じて「着色された」表現からそれを弁別することは何ら困難ではない。本発明では、「輝度にほぼ一致する」という句は先行技術の「色」チャネルから区別することである。好適な実施例とは異なる他の輝度優先技術は、本発明の好適な実施例よりも僅かに劣るが、本発明の大きい利点を提供する。それらの代替技術のいくつかを今提示する。このリストは包括的なもの、または限定を表現するものと考えてはならない。１番上の黄色フィルタと１番下のシアンフィルタとを交換でき、その結果は全体の質がほぼ等しい。この代わりの実施例では、赤の代わりに青が僅かに強められる。１番上のフィルタをマゼンタにし、１番下のフィルタを青または赤にすることも可能であるが、そうすると重要な緑が弱められる。全ての場合に、反射される色を強めるために１番上のフィルタをダイクロイックにすることができる。下側のフィルタもダイクロイックにできる。とくに興味のある組合わせは１番上のフィルタをダイクロイック黄色にし、下側のフィルタをダイクロイックマゼンタにして、緑が上の２つの感知層に２回反射されるようにすることである。ある好適な実施例を主として本発明を説明したが、好適な構成および方法の変形を使用でき、実施例をここでとくに説明したもの以外のやり方で実施できる。したがって、以下の請求の範囲によって定められた本発明はそれの要旨および範囲内に含まれる全ての変更を含む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims

【特許請求の範囲】１．第１のスペクトル感度を持つ第１の感知層と、第１のスペクトル感度とは異なる第２のスペクトル感度を持ち、前記第１の感知層の平面に垂直な方向において第１の感知層からオフセットされた少なくとも１つの第２の感知層とを含み、前記第１のスペクトル感度は人の眼のスペクトル感度にほぼ一致する、露光光源からの光に応答するカラー像センサ。２．請求項１記載のセンサであって、前記第１の感知層は第１の感知層の上に、前記露光光源へ向かう方向にオフセットされて配置されるセンサ。３．請求項２記載のセンサであって、前記第１の感知層は複数の固体感知素子を含むセンサ。４．請求項３記載のセンサであって、人の眼のスペクトル感度に対するほぼ一致するとは、前記固体感知素子のパンクロマチックスペクトル応答であるセンサ。５．請求項３記載のセンサであって、前記感知素子が直線パターンで配置されるセンサ。６．請求項５記載のセンサであって、前記感知素子は複数の並列直線パターンで配置されるセンサ。７．請求項３記載のセンサであって、前記感知素子は二次元平面パターンで配置されるセンサ。８．請求項７記載のセンサであって、前記第２の感知層は、前記第１の感知アレイの前記感知素子の二次元平面パターンに整列されてマッピングしている二次元平面パターンで配置された複数の固体感知素子を含むセンサ。９．請求項７記載のセンサであって、前記第２の感知層は、前記第１の感知層の平面と同一平面である方向に隣接する感知素子の間の距離の半分だけオフセットされて、整列されてマッピングしている二次元平面パターンで配置された複数の固体感知素子を含むセンサ。１０．請求項７記載のセンサであって、第１の色の光を通すように作用する第１のフィルタ層が前記第１の感知層と前記第２の感知層との間にはさみ込まれているセンサ。１１．請求項１０記載のセンサであって、前記第１のフィルタはこの第１のフィルタが通す前記第１の色に対して補色の光を吸収するセンサ。１２．請求項１０記載のセンサであって、前記第１のフィルタはこの第１のフィルタが通す前記第１の色に対して補色の光を反射するセンサ。１３．請求項１０記載のセンサであって、前記露光光源から離れる方向においてオフセットされた前記第２の感知層の下に配置された第３の感知層を含み、かつ第２の色の光を通すように作用し、かつ前記第２の感知層と前記第３の感知層との間にはさみ込まれた第２のフィルタ層を含むセンサ。１４．請求項１３記載のセンサであって、前記第１の色は赤と緑を含み、青は排除するセンサ。１５．請求項１４記載のセンサであって、前記第２の色は緑を含み、赤は排除するセンサ。１６．請求項１３記載のセンサであって、前記第１の色は青と緑を含み、赤は排除するセンサ。１７．請求項１６記載のセンサであって、前記第２の色は緑を含み、青は排除するセンサ。１８．請求項２記載のセンサであって、前記第１の感知層は感光性化学物質を含むセンサ。１９．請求項１８記載のセンサであって、前記感光性化学物質はハロゲン化銀であるセンサ。２０．請求項１８記載のセンサであって、前記第１の感知層による人の眼のスペクトル感度とほぼ一致ということは、緑と少なくとも１つの他の色を含むために増感させられた感光性物質のスペクトル感度であるセンサ。２１．請求項２０記載のセンサであって、前記感光性物質のスペクトル応答はオルソクロマチック（orthochromatic）であるセンサ。２２．請求項２０記載のセンサであって、前記感光性物質のスペクトル応答はパンクロマチック（panchromatic）であるセンサ。２３．請求項２０記載のセンサであって、前記第２の感知層のスペクトル感度は、前記第１の感知層のスペクトル感度が人の眼の正確なスペクトル感度を最も超えるような色を排除するセンサ。２４．請求項２０記載のセンサであって、第１の色の光を通すように作用する第１のフィルタ層が前記第１の感知層と前記第２の感知層との間にはさまれるセンサ。２５．請求項２４記載のセンサであって、第１の色は赤と緑を含み、青を排除するセンサ。２６．請求項２５記載のセンサであって、前記露光光源から離れる向きにずれた前記第２の感知層の下に配置されている第３の感知層を含み、前記第２の感知層と前記第３の感知層の一方は赤に対する感度を持ち、前記第２の感知層と前記第３の感知層との他の一方は緑に対する感度を持つセンサ。２７．異なるスペクトル感度を持つ複数の単色センサで感知するステップを含み、前記スペクトル感度の少なくとも１つは人の眼のスペクトル感度にほぼ一致しており、複数の測定値を発生し、色空間変換で測定値に対して働き掛ける、カラー像を感知する方法。２８．請求項２７記載の方法であって、前記色空間変換は、複数の測定値をアドレスに組み立てるステップと、このアドレスを用いて検索表内の要素をアドレスするステップとを含む方法。