JP2003023524A - オレンジ光に感光性の画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
のオレンジ(約600nm)部分で特に高い感度を有し
ている感光性画像形成装置を提供する。 【解決手段】 全可視スペクトルにわたる画像を記録す
る感光性画像形成装置であるラスタ入力スキャナ102
は、スペクトルのオレンジ部分(約600nm)の近く
でピーク応答をもつ一組の光センサ16を備える。この
ピーク応答は、赤または赤外線の波長およびそれより長
い波長の光を通すフィルタが付けられた光センサの応答
と、オレンジの波長およびそれより長い波長の光を通す
フィルタが付けられた光センサの応答とを組み合わすこ
とによって得られる。他のケースでは、光センサは、よ
り長い波長の光を減衰させるように作られて、オレンジ
およびそれより長い波長の光を通すフィルタと組み合わ
せることによって、スペクトルのオレンジ部分に近くで
ピーク動作をシミュレートできる。
Description
ィジタルカメラなどに使用される、画像から受け取った
光を一組の画像信号へ変換するカラー感光デバイスに関
する。
画像記載文書をラスタ走査して、各光センサが見た各微
小画像領域からの反射光を画像信号電荷へ変換する光セ
ンサの直線アレイで構成されている。画像信号は、蓄積
期間の後、増幅され、順次に動作していくマルチプレク
サ動作のトランジスタを通じて共通出力ラインへ転送さ
れる。
る感光デバイスの周知の設計では、光センサの別個の直
線アレイが単一センサバーに並列に配列されており、ア
レイの方向とほぼ直角な方向(走査方向)に原画像に対
し動かされる。各アレイ内の光センサには1つの原色フ
ィルタが付いている。3列の光センサをもつセンサバー
が原画像に沿って移動すると、原画像の領域の各部分が
各列の光センサにさらされる。フィルタ付きの各列の光
センサが原画像の各領域を通過すると、各列内のの個々
の光センサによって、その領域の異なる色分解に応じた
信号が出力される。このやり方で、光センサの直線アレ
イによって、それぞれが1つの原色に関連している別個
の3組の信号が生成される。
む、一般的な画像形成の技術においては、電子デバイス
が一般に高い感度をもつスペクトルの青、緑、及び赤の
部分とは対照的に、人間の目の色感光受容体(color-sen
sitive photoreceptor)はスペクトルの青、緑、及びオ
レンジの部分において実質的にピークに達するガウス応
答をもつ傾向のあることが知られている。したがって、
画像形成装置またはフィルムは、赤(約550nm)で
なく、オレンジ(600nm)においてピークに達する
応答性をもつことが望ましいであろう。このオレンジ感
度を達成することは困難であることが分かった。600
nmにおいて光を通すガウスピークをもつ光透過性フィ
ルタは存在するが、製造が難しい、すなわち高価になる
傾向があるからである。
5,543,838号は、フルカラーの原画像をディジ
タルデータとして記録するカラーイメージセンサのため
の回路設計を開示している。
ローオレンジフィルタと赤外線フィルタを組み合わせて
使用するビデオカメラを開示しているが、可視スペクト
ルのオレンジ部分を分離することは開示していない。
一組の光センサが可視スペクトルのオレンジ(約600
nm)部分において特に高い感度をもつ(すなわち、実
質的にピークに達する応答性を有する)感光性画像形成
装置を設計する技術に向けられている。
て、実質的に赤の波長及びそれより長い波長の光を記録
する第1組の光センサと、実質的に赤外線の波長及びそ
れより長い波長の光を記録する第2組の光センサを備え
た画像形成装置を提供する。画像形成装置は、さらに、
第1組の光センサからの信号から第2組の光センサから
の信号を引き算することによって、実質的にオレンジの
波長の光と実質的に関連のある差信号を生成する手段を
備えている。
の光センサ、オレンジ及びそれより長い波長の光を第1
組の光センサへ通す第1光透過性フィルタ、及び実質的
にオレンジの波長及びそれより長い波長の光が第1組の
光センサへ達するのを阻止する赤外線フィルタを備えた
画像形成装置を提供する。
サバー10を使用するのに適した形式の典型的なラスタ
入力スキャナ12を示す。センサバー10は、走査しよ
うとする最大書類103または他の物体の幅にほぼ等し
いか、それより少し大きい走査幅をもつ全幅直線アレイ
で構成されている。走査しようとする書類は、最大原稿
書類103を収容する大きさに作られた一般にガラス製
の長方形の透明プラテン104の上に置かれている。書
類は、走査する時に手動または適当な自動原稿取扱い装
置(図示せず)によってプラテン104の上に置かれ
る。走査アレイ10は、プラテン104の下で可動走査
キャリッジ(図示せず)によって矢印105で示した走
査方向に往復運動して走査するように支持されている。
レンズ106は、プラテン104の全幅を横切って延び
ている線状領域にアレイ10のピントを合わせる。アレ
イ10のピントが合わされる線状領域を照明するため、
光源107を形成する1つまたはそれ以上のランプと反
射器のアセンブリが設けられている。
に端と端を突き合わせて組立てられたより小さい複数の
センサチップ12(個々のチップは、符号12a,12
b,...12nで識別してある。)から成る長い全幅
センサバー10を示す。
(CCD)またはMOSセンサアレイでもよい)は長方
形の比較的薄いシリコンダイである。1組の光センサ1
6はチップ12の縦軸と並行に配置されている。その他
の能動要素、例えばシフトレジスタ、ゲート、画素クロ
ック、等はチップ12と一体に作ることが好ましい。チ
ップ12を関連外部回路に電気的に接続するために、適
当な外部コネクタ(図示せず)が設けられている。
は、周知のように、1組の光センサ16の中に、異なる
小さい一組の光センサが存在する。各組の光センサは、
その上の光透過性カラーフィルタによって1つの原色に
高い感度を有する。通常の設計の場合、異なる一組の光
センサは、青、緑、及び赤の光に応答するようにフィル
タで濾光される。異なるフィルタで濾光された光センサ
の出力は、次にフルカラー画像を得るため下流の回路で
調整される。
「錐体(コーン)」(感色性光受容体セル)の相対的応
答を示すグラフである。人間の目には3種類の錐体があ
り、各錐体は可視スペクトルの一部分に高い感度を有す
る。より正確に述べると、それぞれの種類の錐体は、脳
で青(B)、緑(G)、及びオレンジ(O)として認識
される可視スペクトルに沿った点においてピークに達す
るガウス応答曲線を有する。3種類の光センサのフィル
タ処理が人間の目の3種類の錐体の応答特性に一致して
いる画像形成装置が提供できれば望ましいであろう。
る画像形成装置を提供するという技術的な挑戦を示す図
3にほぼ類似するグラフである。人間の目の錐体のガウ
ス関数の妥当な近似関数で3原色の青(B)と緑(G)
の光を通すフィルタ材料は存在するが、大部分の既知の
画像形成装置は、可視スペクトルの赤部分において約6
50nmでピークに達する赤(R)フィルタを有してい
る。しかし、人間の目を模倣する見地から、一組の光セ
ンサをオレンジ光で、すなわちグラフの(O)で示すよ
うに、約600nmでピークに達するガウス関数でフィ
ルタ処理することが望ましい。そのようなオレンジ帯域
通過光学フィルタは存在するが、それらのフィルタはい
ろいろな理由で要求を満たさないことが分かった。本発
明は、そのようなフィルタを使用せずに、この要求され
たオレンジ応答をシミュレートするいろいろな技法に向
けられている。
は、図2にチップ12として示したデバイス内の光セン
サに関連のある多数のフィルタの光透過率関数を示す。
各実施例においては、青(B)及び緑(G)光を検出す
るように意図された各組の光センサに別個のフィルタが
設けられている。別の一組の光センサは、本発明に従っ
て、以下に詳しく説明するように、いろいろな計画に従
って、可視スペクトルのオレンジ部分において実質的に
ピークに達する関数に従って光を検出することが意図さ
れている。3つの異なるフィルタで濾光される光センサ
列を有する光センサチップの基本構成は、たとえば米国
特許第6,201,293号に記載されている。
示すグラフである。一部の光センサに関して示したB及
びGのためのフィルタに加えて、装置内の他の光センサ
に図示した応答をさせるために「赤色ハイパス(RH
P)」フィルタが設けられている(ここで、「ハイパ
ス」の「ハイ」は、高い周波数でなく、指定波長より長
い波長を指し、「ハイパス」は指定波長より長い波長の
ものを通過させることを指す)。例示した実施例におい
ては、RHPフィルタの外に、問題の光センサ(及び、
実際にはデバイス内の光センサの全部)に、IRBとし
て示した特性をもつ赤外線阻止フィルタが設けられてい
る。そのような赤外線阻止フィルタは、実際には、個々
の一組の光センサ上のRHPフィルタを含めデバイス全
体を被覆する「カバーガラス」の形をした普通のもので
ある。例示した実施例においては、RHPフィルタは約
620nmで有効最大透過度(effectively maximum tra
nsparency)の上部平坦域に達するが、IRBフィルタは
600nmまでは事実上透明である。単一組の光センサ
に適用されるRHP関数とIRB関数の組合せは、図4
の純粋オレンジフィルタOに全体的に近い応答を生み出
すことができる。
な結果を得るもう1つの技法は、赤外線に関して減衰さ
れる光を出す光源(たとえば、図1に107で示した光
源)を設計することである。言い替えると、光源107
の性質は赤外線阻止フィルタの動作をシミュレートする
ことができる。
グラフである。図5に示した赤ハイパスフィルタの代わ
りに、オレンジ ハイパス(OHP)フィルタを使用し
ている。RHPフィルタとOHPフィルタの材料は共に
市販されている。ここで、OHPフィルタは、600n
m及びそれより長い波長において完全透過度(full tran
sparency)の平坦域を有し、他方IRBフィルタは60
0nmまでは完全に透明である。この構成は、図示のよ
うに約600nmにおいてピークに達する総合関数、す
なわち純粋オレンジのバンドパスフィルタによりいっそ
う近いものを得ることができる。
である。図6の実施例と同様に、一組の光センサにオレ
ンジハイパス(OHP)フィルタが設けられている。O
HPフィルタは、図示のように、約600nmの目印ま
で応答を定義する1つの境界線を設ける。600nmよ
り上で信号を徐々に減衰させる、したがって約600n
mまたはそれより少し短い波長において応答ピークを生
じさせるために、実施例は、600nmを越えて入射光
の波長が増加すると応答が減少するように設計された構
造を有するエピタキシャル層(すなわち、入射光に応答
して電荷が発生する)をもつCMOS型光センサ(この
分野で周知の形式の光センサ)を備えている。詳しく述
べると、一実施例に従って、このエピタキシャル層は約
2μmの厚さにするべきである。この厚さは600nm
以上において応答を生じさせる。エピタキシャル層は、
OHPフィルタが設けられた光センサばかりでなく、す
べての光センサに同様に設けることができる。
ラフである。このケースでは、青おび緑(すなわち、原
色)の光を受け取るようにフィルタで濾光される光セン
サに加えて、一組の光センサは、この実施例では600
nmで透過度の平坦域を有するオレンジハイパス(OH
P)フィルタが有効に設けられており、別の一組の光セ
ンサは、図示のように、約690nmで平坦域を有する
赤ハイパス(RHP)フィルタが設けられている。この
グラフには更に、応答の差[OHP−RHP]を表す線
Dが示されている。この差関数は、理解されるように、
図4の理想オレンジ応答に大いに類似している(この実
施例の場合、応答は600nmよりちょっと短い波長の
ところでピークに達する)。したがって、この実施例に
よれば、2つの光センサが記録中の画像のほぼ同じ領域
を見ている時、OHPフィルタで濾光された光センサか
らの信号からRHPフィルタで濾光された光センサから
の信号が引き算される。この差信号は、まるで簡単なオ
レンジ帯域通過フィルタが存在していたかのように、画
像の「オレンジ」成分に一致するであろう。
れる光センサ16の配置を示す平面図である(図示して
あるものは、図2のセンサチップ12上のより大きなア
レイのわずかな部分である)。3列の光センサ、すなわ
ち光センサの3つの直線アレイが配置されている。第1
の列は青(B)フィルタで濾光され、第2の列は緑
(G)フィルタで濾光される。第3の列は交互に配置さ
れた赤ハイパス(RHP)フィルタとオレンジハイパス
(OHP)フィルタでフィルタリングされる。(より詳
しく言うと、アレイ内にOHPフィルタで濾光される光
センサとRHPフィルタで濾光される光センサとが混在
していると言うことができる。1個ずつ交互に配置する
ほかに、たとえば2または3個から成るRHP光センサ
のグループの間に1個のOHP光センサを配置すること
もできるし、他の配列もあり得る。)
通じて、実際には隣接する光センサからのRHP信号か
らIRB信号を引き算することによって、異なるフィル
タで濾光された光センサから得られた信号を有効に結合
することができる。2つの信号の引き算(減算手段(図
示せず)による)は、たとえば、隣接するフィルタで濾
光された光センサからの出力を信号で引き算を行うアナ
ログ回路に送り込むことによって、または次のディジタ
ル画像処理によって実行することができる。事務機器に
おいて記録している画像に対する光センサの典型的なス
ケールを与えられたものとすると、各隣接するペアのR
HP光センサとOHP光センサが原画像のわずかに異な
る狭い領域を見ることは、ほとんど取るに足りない。
本的要素を示す正面図である。
プを示す平面図である。
色性光受容体セル)の相対的応答を示すグラフである。
種類の原色フィルタで濾光された光センサの相対的応答
を示すグラフである。
の光センサに対する異なるフィルタ処理形態の応答効果
を示す第1のグラフである。
えられる第1の配置を示す平面図である。
る。
Claims (8)
- 【請求項1】実質的にオレンジの波長及びそれより長い
波長の光を記録する第1組の光センサと、 実質的に赤の波長及びそれより長い波長の光を記録する
第2組の光センサと、 前記第1組の光センサからの信号から前記第2組の光セ
ンサからの信号を引き算することによって、実質的にオ
レンジの波長の光に実質的に関連する差信号を生成する
手段とを備えていることを特徴とする感光性画像形成装
置。 - 【請求項2】 前記第1組の光センサには、約600n
m及びそれより長い波長域に対して平坦な透明度を有す
るフィルタが関係付けられていることを特徴とする請求
項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記第2組の光センサは、約675nm
及びそれより長い波長域に対して平坦な透明度を有する
フィルタが関係付けられていることを特徴とする請求項
1に記載の装置。 - 【請求項4】 前記第1組及び第2組の光センサは、単
一の直線アレイとして配置されていることを特徴とする
請求項1に記載の装置。 - 【請求項5】第1組の光センサと、 前記第1組の光センサへオレンジ及びそれより長い波長
の光を通す第1光透過性フィルタと、 前記第1組の光センサへ実質的にオレンジの波長及びそ
れより長い波長の光が達するのを阻止する赤外線フィル
タと、 を備えていることを特徴とする感光性画像形成装置。 - 【請求項6】 前記第1フィルタは、約620nm及び
それより長い波長域において平坦な有効透明度を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 前記第1フィルタは、約575nm及び
それより短い波長域に対して実質的に不透明であること
を特徴とする請求項5に記載の装置。 - 【請求項8】 前記第1フィルタ及び前記赤外線フィル
タは、約620nmにおいてピークに達する結合応答特
性を有することを特徴とする請求項5に記載の装置。
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