JP2009065710A - スキャナ及びそのスペクトル較正方法並びにスキャナを用いたイメージ走査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる媒体に関して、簡単且つ正確に感度スペクトルを可変制御するスキャナを提供する。
【解決手段】（ａ）１つのカラーチャンネルに対応する同じスペクトル出力の発光素子の下位セットを所定の時間又は電力で作動させ、（ｂ）ステップ（ａ）において作動させられた素子に対応するセンサアッセンブリからの１つのカラーチャンネルにおける信号を測定し、（ｃ）上記信号の特有な実際の値を照準の値と比較し、（ｄ）上記実際の及び照準の値が所定の公差以上の差を有する場合に、ステップ（ａ）で用いられた時間又は電力を調整し、（ｅ）特有な実際の値及び照準の値が所定の公差未満の差を有するまで、必要に応じて、ステップ（ａ）〜（ｄ）を繰り返し、（ｆ）同じカラーチャンネルに対応する異なるスペクトル出力の素子の各サブセットについて、ステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返す。
【選択図】図２０

Description

この発明は、全体として、照明器の分野に、また、詳しくは、かかるシステムを組み込むスキャナに関する。

スキャナは、媒体上のハードコピーのアナログイメージを、典型的にデジタルデータ形式のイメージ信号に変換する。上記媒体は、透過性のもの（例えば写真のネガ）若しくは反射性のもの（例えば紙）のどちらでもよい。スキャナの使用は、イメージの保存，処理，伝送，表示若しくはコピーのプリントを含む種々の適用に関して広まってきている。例えば、写真媒体に取り込まれたイメージは、ビデオイメージとしての読出し及び表示のために、あるいは、種々のタイプのカラープリンタを用いたプリントのために、デジタルデータに変換され、コンパクトディスクに保存され得る。写真のイメージ信号を取り込むには、イメージフレームが、光のラインなどの光で走査され、イメージを透過した光が、典型的には３原色の光の強度信号として検出され、その後、デジタル化される。デジタル化された値は、ビデオ表示用の規格にフォーマットされ、コンパクトディスク，磁気媒体又は他の適切な記録装置に保存される。

スキャナは、フィルムのデジタル化について様々な形式及び種々のありがちな様相をとり、特にライン照明及び線形ＣＣＤに基づくデジタイザが、特許文献１においてより詳細に記述されている。例えば、よく知られたタイプのスキャナでは、１次元センサ（典型的にはラインセンサ又は１次元アレイと呼ばれる）が使用されており、照明源は、イメージを帯びる媒体上に線形の光を指向させる。この場合、照明源は、１ラインずつイメージを完全に走査するために、１度に１ラインだけ移動させられる。別のタイプのスキャナでは、２次元センサ（典型的には２次元又はエリアアレイ）が使用されており、照明源は、完全なイメージがたった１回の露出で走査されるように、同時にイメージ全体を照明する。エリアアレイを備えたスキャナは、組立について容易であり、しばしば好まれる。しかしながら、ラインセンサを備えたスキャナは、比較的低い設備コストで、高解像度をもたらす。典型的なカラースキャナのセンサアッセンブリは、走査されたイメージを表すマルチカラーチャンネル出力信号をもたらすように、センサ及び適切な電子部品の両方を有している。ここで、出力信号の各カラーチャンネルは異なるスペクトル領域（例えば赤，緑及び青のチャンネル、又は、シアン，マゼンタ及びイエローのチャンネル）に対応している。

走査された信号を正確にあらわすイメージ信号を得るために、スキャナに用いられる照明源は幾つかの条件を満たす必要がある。１つは、光が、十分に高い強度を有するものであることである。このことは高電力光源を用いることにより実現されるが、これは、また、比較的高い熱の発生（この熱を制御する手段が必要となる）を招来し、しばしば光源の寿命を短くする。また、照明源は、信号の対ノイズ比が走査される媒体のイメージの範囲にわたり変化しないように、均一な強度の照明を与える必要がある。照明強度の不均一性の影響を除去するために、イメージ信号に対する補正が用いられるが、この場合には、照明の弱い領域が、そこで得られたより高いゲインに基づき、照明の強い領域よりノイズを多く有するようになる。加えて、照明されるべき媒体が擦り傷などの欠陥を含む可能性を有することから、かかる欠陥の可視性が、＋−４５度までの入射角度で媒体に光を配することにより削減されることはよく知られている。これは、一般に、媒体に近接する光学的な導波管を備えて若しくは備えずに、すりガラス又は拡散調整器等の拡散素子を用いることにより実現される。これら望ましい特性（照明の強度及び均一性）の多くは、エリアアレイスキャナにおいて、その実現が一層困難になる。

光源として、望ましくないスペクトル成分を除去するのに適切なフィルタを備えた広帯域の白色光源を用いることが可能である。このような公知の先行技術に係る装置の一例が図１に示されている。図１において、白熱光バルブ２の形をとる広帯域の白色光源が、多層干渉フィルタ６（時折２色フィルタと呼ばれる）へ光を指向させるべくリフレクタ４内に配置されている。干渉フィルタ６は、赤外線（スキャナセンサが感知し得る）を排除するように組み立てられている。また、上記フィルタは、可視光の不要な成分を除去することによりカラーバランスを改良するように設計されてもよい。カラーバランスとは、赤，緑及び青のチャンネル間のバランスである。かかる干渉フィルタは組み立てるのにコストがかかる。フィルタ６からの光は、その後、イメージを形成しない光学集光円錐体８に入射し、調整チャンバ１０の入口１１を通過する。調整チャンバ１０の内側は、比較的均一な光のビームが、走査されるべき媒体に、その後、エリアアレイセンサ上に向かって、出口１２を離れるように、拡散反射部材で作られている。
米国特許第５，０１２，３４６号。 米国特許第５，１９１，４０６号。 米国特許第５，００３，３７９号。 米国特許第５，０９９，３５９号。 米国特許出願第０８／９７９，８９０号。 R. W. G. Hunt, "The Reproduction of Colour", 4th edition, page 247。 R. W. G. Hunt, "Measuring Colour", sections 2 and 4。

上記照明システムは、比較的有用である。しかしながら、光源を制御する上での自由度をもたらすために、機械的なフィルタホイール（filter wheel）又は同様の装置を加えない限り、それは、１つの所定の出力を生じるという意味で比較的融通が利かない。その結果、カラーバランス又は総露出以外の光源制御は、容易に実行不可能である。

これに対して、特許文献２が、異なる色を備えた光を放射する線形に配列されたダイオード（ＬＥＤ）が異なる色の線形の照明をもたらすように用いられるラインスキャナを開示している。異なる色を備えたＬＥＤの相対的な作動状態の時間は、赤，緑及び青のライン間における所望のカラーバランスをもたらすように調整され得る。これら赤，緑及び青のラインは、センサから取得される赤，緑及び青のカラーチャンネルに対応する。この場合にも、カラーバランス以外の光源制御が、かかるラインスキャナから容易に実行不可能である。
また、特許文献３は、スキャナのスペクトル感度が、陰画（ネガ）の又は陽画（ポジ）のイメージにおいて色素吸収ピークを重ねるように、比較的複雑で異なる形状を有するフィルタのセットが用いられるスキャナを開示している。

更に、特許文献４は、任意のフィルムタイプに関して、カラーバランス，ＩＲ排除及びノッチフィルタによるフィルタリングの条件が、単一の干渉フィルタを用いて実現されるスキャナを開示している。特許文献３及び４のスキャナは、共に、異なるフィルムのために異なるフィルタを用い、それにより、機械的なフィルタ交換手段を必要とし、また、フィルタ技術が原因となり、スキャナのスペクトル感度に影響するように、それらスキャナの性能について制限される。つまり、フィルタは、本質的に、光源から得られる光を減ずることしかできない。更に、幾つかのフィルタは、組み立てるのにコストがかかる。加えて、フィルタリングは、本質的に、電力を消費し、また、必要のない熱の生成を引き起こす可能性を有する。

そこで、以下の特徴のいずれか１つ又はそれ以上を有するスキャナを提供することが求められる。すなわち、スキャナの感度が、カラーチャンネル間のカラーバランスについて制御されるだけでなく、フィルタ技術により制限されない複数のカラーチャンネルにおいて、感度スペクトルが容易に形成され得る。上記スキャナは、走査されるべき異なる媒体に関して、煩わしいフィルタの交換の必要もなく、非常に簡単且つ正確にスキャナの感度スペクトルを変化させることができる。また、上記スキャナは、比較的高いパワー効率を有し、また、走査されるべきイメージに対して良好な光の均一性をもたらすことができる。更に、照明源は、比較的熱を発生しない。

本発明によって認められる項目の１つは、スキャナにおいて、各カラーチャンネルにおけるスキャナの「スペクトル感度」が、走査されるイメージ中の色が捕らえられる精度に作用し得ることである。このスキャナのスペクトル感度は、照明源によりもたらされる照明露出スペクトル及び各チャンネルに関するセンサスペクトル感度を含む組合せの特性値である。つまり、上記スキャナのスペクトル感度は、実質的に、どれくらいスキャナがイメージを「見る」ことができるか（実際上、これは、異なる波長にて、イメージにおける吸収を検出するためのスキャナの性能である）を判断する。本発明は、更に、与えられたセンサに関し、任意のカラーチャンネルにおけるスキャナのスペクトル感度が、センサのカラーチャンネルに対する、照明源によりもたらされる照明スペクトルの形状を制御することにより容易に制御される。

従って、本発明は、１つの様相において、イメージから光を受け、イメージに対応するイメージ信号を生成するセンサを有している。イメージ信号は、センサにより感知された異なるスペクトル領域をあらわす複数のカラーチャンネル成分を有する。イメージを有する媒体を保持するために、スキャナの媒体ホルダが設けられている。スキャナの照明器は、イメージからの光がセンサ上に照射されるように、保持された媒体のイメージを照明する。上記照明器は、複数のセットの発光素子を有している。発光素子の各セットは、異なるスペクトル出力を有し、少なくとも第１のセットは、第１のカラーチャンネルによりあらわされる第１のスペクトル領域において、異なるスペクトル出力の複数のサブセットを有している。異なるスペクトル出力素子の数は、カラーチャンネルの数よりも大きい。上記照明器は、また、イメージにおける照明の均一性を向上させるように、発光素子と媒体ホルダとの間にインテグレータ（integrator：照明統合器）を有している。本発明は、照明統合器を用いない可能性を考慮してはいるものの、かかる構成は、照明統合器がイメージに対する照明のより良好なスペクトルの均一性をもたらすことができる点で、望ましくない。

１つの様相では、各セットの素子が、対応するカラーチャンネルによりあらわされたスペクトル領域において、多数の統合したスペクトル出力を有している。「統合したスペクトル出力」によって、波長に対する出力パワーの曲線下の総領域が参照される。上記照明統合器は、好ましくは、少なくとも発光素子の第１のセットからの照明のスペクトルの均一性を向上させる。

本発明は、更に、本発明に係るスキャナをスペクトル較正する方法を提供する。かかる方法では、１つのカラーチャンネルに対応する同じスペクトル出力の発光素子のサブセットが、所定の時間若しくは電力で作動させられる。１つのカラーチャンネルにおいて、先のステップで作動させられる素子に対応するセンサアッセンブリからの信号が測定される。これら２つの先のステップは、同じ１つのカラーチャンネルに対応する異なるスペクトル出力の素子の各サブセットについて繰り返される。そのように得られた信号の特有の実際値は、目標値と比較される。実際値及び目標値が、所定の公差以上の差を有する場合には、最初に説明したステップにおいて用いられる時間又は電力は変更可能であり、また、必要事項として、第１の目標のスキャナスペクトル感度が取得されるように、特有の実際値及び目標値が所定の公差以上の差をもたなくなるまで、全てのステップが繰り返される。

本発明は、また、本発明に係るスキャナを用いて、イメージを走査する方法を提供する。この方法において、イメージは、光が照明統合器を通過した後に、照明器で照明される。イメージ信号はセンサアッセンブリで生成され、所望に応じて利用され得る。

本発明に係るスキャナは、スキャナ照明源からの露出スペクトル分布が１つ又はそれ以上のカラーチャンネルにおいて調整され得る比較的簡単で正確な手段を提供する。加えて、本発明に係るスキャナは、チャンネル間でありきたりなカラーバランスが制御され得る容易な手段を提供する。かかる露出スペクトル分布の制御は、１つ又はそれ以上のカラーチャンネルにおいてスキャナのスペクトル感度を容易に調整する手段を提供する。かかるスキャナのスペクトル感度制御の性質は、所望の目標のスキャナスペクトル感度に適合するように、スキャナの容易なスペクトルの較正を実現する。この制御は、遠隔のホストからの、異なる目標のスキャナスペクトル感度に対応する制御データのセットの連絡を可能とするのに適している。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
本発明において、「スキャナのスペクトル感度」という表記は、前述したように照明源及びセンサのスペクトル感度によりもたらされる各カラーチャンネルにおける照明露出スペクトルの組合せの特性値をあらわしている。「露出」は、光源からの露出が電力及び／又は合計時間を変えることにより変化させられるように、時間中の総電力をあらわしている。スキャナの「センサアッセンブリ」によって、イメージを通過した光を受け、複数のカラーチャンネル成分信号を生成するスキャナ成分が参照される。ライン又はエリアアレイセンサが用いられ、発光素子のセットが逐次作動させられる場合、センサ自体は、ある知覚された色を他のものと区別する手段をもたない。この場合には、上記センサアッセンブリが、特定のスペクトル領域を表すような各信号を設定するのに適した回路構成を有している。異なる色（つまり異なるスペクトル領域）の光を検出するための別々の素子を有するセンサが用いられる場合には、各信号が単にセンサ素子の信号が来る特定のカラーチャンネルに属するように既に設定されているため、上記センサアッセンブリが、単にセンサ自体であってもよい。この後者のタイプのセンサは、パターン化されたカラーフィルタのアレイを用いるエリアアレイとともに、赤，緑及び青の各カラーチャンネルに関するフィルタ付きの線形センサ素子を備えたトリリニア型センサ（tri-linear sensor）を有している。これらのタイプのセンサを用いた場合、発光素子の異なるセットは、標準的には、同時に作動させられることになる。赤，緑及び青のカラーチャンネルに対応する赤，緑及び青のカラー領域に関して、かかる領域は、それぞれ、通常、約６００〜７５０ｎｍ，５００〜６００ｎｍ及び４００〜５００ｎｍの間のスペクトル領域を含むと考えられる。各カラーチャンネルは、本来、（減法混色システム又は色差システム等において）信号のスペクトル領域に対応する必要はないと認識されることになる。この認識では、「セット」（又はサブセット）は１つ又はそれ以上の素子を有することが理解されるであろう。

特に図１〜１０を参照して、スキャナのスペクトル感度を制御するためのチャンネル内のスペクトル分布制御の概念及びその重要性が理解され得る。まず、本発明は、所望の目標（「目標のスキャナスペクトル感度」）を概算する、１つ又はそれ以上のカラーチャンネル上の実際のスキャナスペクトル感度を提供するのが望ましいことを認めている。透明なネガフィルムは、通常、写真印画紙上に光学的にプリントされるように設計されており、これにより、印画紙により「見られる（seen）」ようなシアン，マゼンタ及びイエローのフィルム色素の対数露出曲線に対する濃度が、異なるフィルム環境の露出状態の下で中性の色調スケールを維持すべく、実質的に並列した曲線になる。その結果、同じ中性の色調スケールを維持するために、ネガフィルムに関する良好な目標のスキャナスペクトル感度は、「プリント濃度スペクトル感度」と呼ばれる典型的な紙を備えた従来の光学的な写真プリンタのスペクトル感度と同じ若しくは類似するものである（例えば、非特許文献１を参照。）。

その代わりとして、陽画のイメージ（典型的にはスライドフィルム透明陽画若しくはいかなる反射媒体）に関し、それらは、通常、白色光源で照明され、直接に観察されることになる。そのため、良好な目標のスキャナスペクトル感度は、かかる光源と共働した人間の目の感度である。国際照明委員会（ＣＩＥ）が、組み合わせられて目標のスキャナスペクトル感度を作り上げる３色の等色（人間の目の反応に近付けること）及び観察する発光体（viewing illuminant）に関するスペクトル曲線を規格化している。例えば、あるものは、例えば非特許文献２に記述された、１９３１ＣＩＥの２度の標準観測者及びＤ５０００の発光体を選択し得る。

図２を参照すれば、実線が、赤，緑及び青の各カラーチャンネルにおける目標のスキャナスペクトル感度（それぞれ、「Ｓaim r」，「Ｓaim g」及び「Ｓaim b」）を示しており、この目標のスキャナスペクトル感度は、典型的なプリント濃度スペクトル感度を概算するものである。破線は、トリリニア型センサ（tri-linear sensor）及びフィルタ式のタングステンのランプハウス照明源を用いた場合の、赤，緑及び青の各カラーチャンネルにおける典型的な実際のスキャナスペクトル感度（それぞれ、「Ｓactual r」，「Ｓactual g」及び「Ｓactual b」）を示している。図４は、第１のフィルムタイプ（その透過スペクトルが種々の中性濃度において図３に示される）とともに図２における実際のスキャナの感度を用いることに起因するカラーエラーの度合いを示している。カラーエラーは、以下に説明されるように判断される。

図２から分かるように、２つの曲線の各セットに、３つのカラーチャンネルが存在している。Ｓ（ｉ，ｌ）は、セットのｉ番目のチャンネルのスペクトル感度をあらわすのに用いられる。図３は、特定のタイプのカラーネガフィルム（フィルムタイプ１）からの１０の中性露出区画についてのスペクトル濃度を示しており、各区画につき１つの曲線が存在する。ｊ番目のカラー区画のスペクトル透過率は、Ｔ（ｊ，ｌ）により表される。この図では、フィルムに対する中性つまり灰色の露出における変化からもたらされる１０のカラー区画のスペクトル濃度が示されている。しかしながら、以下の結果では、異なる色をあらわし、露出のレベルを変える総計７０の区画が計算に用いられている。採用されたスキャナは、特許文献４に開示されたタイプのものであった。各チャンネル及びカラー区画について、透過率は、次のように計算される。

対応する濃度は、透過率の基数１０の対数として計算され、
Ｄ(ｉ,ｊ)＝−ｌｏｇ₁₀(τ(ｉ,ｊ))
である。目標のスキャナスペクトル感度（「aim」の下付き文字で表される）に関して、各チャンネル及び区画についての目標のスペクトル透過率は、

である。

また、各チャンネル及び区画の目標濃度値は、
Ｄ_aim(ｉ,ｊ)＝−ｌｏｇ₁₀(τ_aim(ｉ,ｊ))
である。実際のスキャナスペクトル感度のセットが下付き文字「actual」を用いて表され、各チャンネル及び区画についてのスキャナ透過率及び濃度値が同様に計算される。各チャンネルについて、目標の応答と実際の応答との間における濃度のエラーは、
Ｄ_error(ｉ,ｊ)＝Ｄ_actual(ｉ,ｊ)−Ｄ_aim(ｉ,ｊ)
となる。

図２に示されるような実際のスキャナスペクトル感度（破線）及び目標のスキャナシステムスペクトル感度（実線）を用いて、フィルムタイプ１による前述した区画についてのエラーをプロットすると、図４のグラフが得られる。予めスキャナ感度が十分に精密とされた後には、残りのエラーが数学的な較正（当該技術では一般に「色較正」）により低減させられる。つまり、数学的に較正された実際の応答と目標の応答との間における濃度の残りのエラーが最小限に抑えられるように、実際の濃度値を変換する数学的なモデルが前提として設定される。数学的な較正モデルは、簡単な線形モデルから複雑な非線形モデルまでの範囲に適用可能である。線形回帰などの適切な数学的較正モデルはよく知られている。図５は、図４と同様に導き出されたものであるが、数学的な較正後の残りのエラーを示している。採用される数学的な較正モデルは、比較的簡単な３×３のマトリクスに複数の線形回帰から得られた補正値を足し合わせたものであった。

幾らかのエラー低減が数学的な較正により達成されるものの、図５から分かるように、数学的な較正を用いても、残りのエラーはまだ大きい。かかる数学的な較正後、残りのエラーは、ここでタイプ２及びタイプ３のフィルムと呼ばれる異なるタイプのカラーネガフィルムを用いて、図５における場合と同様に判断される。結果としてのエラーのプロットが、図６（タイプ２のフィルム）及び図７（タイプ３のフィルム）に示される。なお、かかるフィルムを用いれば、数学的に較正するスキャナにおいても、カラーエラーは非常に大きくなる。その結果、カラーエラーが、スキャナに関する実際のスペクトル感度および目標のスペクトル感度が正確に一致しない場合に、不満足にも大きくなることが分かる。

図８から分かるように、これは、実質的に図２と同様であるが、図２に示されるものと同じ目標のスキャナスペクトル感度（実線）と対比して、図２における場合と異なる実際のスキャナスペクトル感度（破線）を示している。図８及び２を比較して分かるように、実際及び目標のスキャナスペクトル感度が、図８において、一層近づいて適合している。図１７〜１９のスキャナは、本発明に係るスキャナのスペクトル較正方法（より詳細には後述される）を用いて、目標のスキャナスペクトル感度を得るように設定されている。かかるスペクトル較正の後、数学的な較正が図５に関してフィルムタイプ１を用いて前述した場合と同様に実行され、また、カラーエラーが図５と同様にプロットされる。結果として得られるカラーエラーのプロットは、図９である。図９及び５を比較して分かるように、スペクトルで較正した本発明に係るスキャナは、カラー精度を著しく向上させる。更に、図６及び７に関して前述した場合と同様の処理を用い、図９を得るためにフィルムタイプ１については数学的に較正されるスペクトル較正式のスキャナを用いると、タイプ２（図１０）及びタイプ３（図１１）のフィルムに関するエラーのプロットが得られた。図１０及び１１をそれぞれ図６及び７と比較すれば、本発明のスペクトル較正式のスキャナを用いた場合には、典型的な先行技術のスキャナから得られたカラーエラーに対して、カラーエラーが実質的に低減させられることが明らかである。

本発明に係るスキャナは、好ましくは、固体ＬＥＤの形をした発光デバイスのセット及びサブセットを用いて組み立てられる。ＬＥＤは、低電力消費で、小型であり、ほとんど熱を生じず、またそれらによりもたらされる露出は、それらが電力オンされる時間若しくはオンされる間に供給される電力を調整することにより、容易に変化させられる。更に、ＬＥＤの放射スペクトルはしばしば非常に狭く、若しくは、必要であればシャープなカットオフフィルタを備えた狭い帯域に制限され、ピーク放射が可視スペクトルにわたるＬＥＤが容易に入手可能である。このことは、４５８ｎｍ，４７４ｎｍ，５００ｎｍ，５３０ｎｍ，５７４ｎｍ，５９２ｎｍ，６０９ｎｍ，６２２ｎｍ，６３５ｎｍ，６６０ｎｍ及び７０４ｎｍにおいて隣接した放射ピークを備えたＬＥＤによるピーク正規化パワーを示す図１２において表される。先のＬＥＤは、次の表１に挙げられた光源から得られたものである。

図８の実際のスキャナスペクトル感度を得るために、各カラーチャンネルにおいてピーク放射（及び統合したスペクトル出力）を備えたタイプのＬＥＤが用いられるのみならず、赤及び緑のチャンネルは複数からなるＬＥＤを使用する。これら青，緑及び赤のカラーチャンネルに関するタイプのＬＥＤは、図１２に示されるピーク２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８及び２２０を有している。しかしながら、据付けの短波パスフィルタ（図１７中のフィルタ２３０）が、ＬＥＤ２００，２０２とともに、また、据付けの帯域パスフィルタ（図１７中のフィルタ２４０）が、ＬＥＤ２０６とともに、図１３に示された対応する一層狭い曲線２００ａ，２０２ａ及び２０６ａを得るために用いられる。これに適切なフィルタは、カリフォルニアのオプティカル・コーティング・ラボラトリ，インコーポレーティッド（Optical Coating Laboratories, Incorporated）から入手可能である。採用される短波パスフィルタは、実質的に４８５ｎｍのカットオフをもたらす一方、帯域フィルタは、２５ｎｍの広いパス帯域で、実質的にその中央は５５０ｎｍに位置する。

しかしながら、選択されたＬＥＤのセットを使用する結果としてのスキャナのスペクトル感度を得るために、ＬＥＤの放射スペクトルは、センサスペクトル感度で乗算処理される必要がある。典型的な電荷結合デバイス(「ＣＣＤ」)センサは、図１４に示されるように、スペクトル感度（この出願では、時に応答性又はその類似語で呼ばれる）を有する。図１４は、特に、ニューヨーク，イーストマン・コダック社から入手可能なＫＡＦ−１６００フルフレームＣＣＤに関するものである。ここでは、照明源及びセンサ以外に、他の素子は、スキャナスペクトル感度に著しく影響しないと仮定される。もしフィルタ付きのセンサが用いられれば、そのセンサ感度は、フィルタと組み合せられた唯一のセンサの感度として考慮され得る。スキャナレンズシステムなどの他の素子は、スキャナスペクトル感度にほとんど影響を与えない傾向にある。しかしながら、もし著しい影響を与え得る可能性のある他の構成要素が使用されれば、これは、ＣＣＤの感度と同様に考慮される必要がある。図１４のＣＣＤのスペクトル応答性と組み合せられた場合における、図１２及び１３のＬＥＤ放射スペクトルの結果的なスペクトル感度は、図１５（各タイプのＬＥＤについて領域正規化（area normalized）されている）に示される。図１５では、スキャナスペクトル感度のピーク２００ａ’，２０２ａ’，２０４’，２０６’，２０６ａ’，２０８’，２１０’，２１２’，２１４’，２１６’，２１８’及び２２０’が、それぞれ、ＬＥＤピーク２００ａ，２０２ａ，２０４，２０６，２０６ａ，２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８及び２２０に符号する。

実際のスキャナスペクトル感度は、ＣＣＤにより感知されるように、各タイプのＬＥＤによりもたらされるスキャナスペクトル感度の合計である。図１５及び１６から明らかであるが、もし各チャンネルからもたらされる露出が制御され、また、単一の任意のチャンネルに対応する異なるタイプのＬＥＤの露出が制御されれば、図１６の実際のスキャナスペクトル感度（実線で示される）のみが得られる。このような制御を実行し得る本発明の適切なスキャナが、図１７〜１９に示される。

図１７〜１９から分かるように、上記スキャナは、ＣＣＤセンサ１４０,信号調整器１６０（アナログ／デジタル変換器を含む）及びフレームバッファ１６２を含むセンサアッセンブリを有している。フレームバッファ１６２は、ＣＣＤから各フレームを受け、各走査イメージに関してｒ，ｇ，ｂのカラーチャンネル構成要素（それぞれ赤，緑及び青のスペクトル領域を表している）を有する単一のイメージフレーム信号の形で、ライン１６４上に出力をもたらす。その代わりとして、フレームバッファ１６２が、シアン，マゼンタ及びイエローのカラーチャンネル構成要素（それぞれ赤，緑及び青のスペクトル領域の減法混色を表している）を有するイメージフレーム信号を伝送しても、あるいは、幾つかの他の出力カラーチャンネルの構成が使用されてもよい。センサ１４０が、透明フィルム１１０などの媒体に、イメージ１１２からレンズアッセンブリ１２０を介した光を受けるために配置されている。フィルム１１０の各イメージは、フィルムゲート１０１の形式をなす媒体ホルダの開口部１０２を通じて逐次位置させられ得る。照明器は、センサ１４０に注がれる前のイメージによって調整される各イメージ１１２のための照明をもたらす。この照明器は、図１８及び１９においてより詳細に示され、また、各回路基板８ａ，８ｂ及び８ｃ上に設けられた複数のＬＥＤのアッセンブリ２０，２２，２４を有している。アッセンブリ２０は、ＬＥＤ２０２で構成され、また、アッセンブリ２２は、複数からなるＬＥＤ２０６で構成される一方、アッセンブリ２４は、ＬＥＤ２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８及び２２０で構成される。各アッセンブリは、図１８にてアッセンブリ２０について示される場合と同様に、２次元アレイの形式をなしている。

ＬＥＤの各アッセンブリは、それらＬＥＤからイメージ形成しない光学集光円錐体４０の各々の入口端部４１へ光を指向させるように方向付けられている（アッセンブリ２０，２２の光が、前述したように、まず、各フィルタ２３０，２４０を通過する一方、アッセンブリ２４からの光は、まず、赤外線フィルタ２５０を通過する）。円錐体４０は、中空の光調整器５０へ光を指向させる。光調整器５０の内部は、比較的均一な光のビームが、走査されるべきイメージを照明すべく出口６０を離れるように、拡散反射材料で作られている。集光円錐体４０は、よく知られるように、中空又は固体であってよく、また、環状の，楕円形の若しくは複合楕円形の（compound elliptical）断面を有してもよい。光調整器５０は、球形、又は、上下の両極方向に延びた長球形の形状をなしてもよい。つまり、球は、伸長した軸を有している（この場合には、伸長部がイメージ形成する光学軸に沿って延びている）。上下の両極で扁平な長球形は、主軸まわりに長円を回転させることにより形成される。この場合、上記主軸は、スキャナのイメージを形成する光学軸（図１９に見られるように、出口６０に対して垂直に延びる中央線により規定され、また、イメージ１１２，レンズアッセンブリ１２０及びセンサ１４０を垂直に且つそれらの中心にて通過させられる）と位置調整される。イメージを形成する光学軸は、円錐体４０の軸に垂直である。

このような集光及び光調整装置の一例が、１９９７年１１月２６日出願の「光源アレイを備えた照明器（Illuminator with Light Source Arrays）」と付題された特許文献５において記述されている。そこから理解されるように、他のアレンジが可能である。例えば、全てのＬＥＤが光調整器５０及びそれとともに施された集光円錐体の内面に配置されてもよい。しかしながら、かかるアレンジは、少なくとも、あるタイプのＬＥＤがフィルタリングされなければならない状況では望ましくない。また、線形の光出力ポート及びそれに関連する光入力装置を備えた光調整器が、線形センサがスキャナにおいて使用される場合に、前述したＬＥＤとともに用いられてもよい。

図１７のスキャナの場合には、光調整器５０が、イメージ１１２の照明される領域にわたって光の強度の均一性を向上させる作用を有するのみならず、ＬＥＤアッセンブリ２０及び２４からのスペクトルの均一性を向上させる付加的な目的をも果たすことに注目すべきである。これは、後述するように、典型的に、異なるＬＥＤのタイプが同時にオンされるためである。光が出口６０を出る前に光調整器５０内で起こる多重拡散反射によって、スペクトルの均一性が改良される。

ＬＥＤがフィルタリングの要件を満たすように図示されるアッセンブリにおいて配置され、また、アッセンブリが必ずしもＬＥＤの任意の「セット」に対応するものでないことが理解されるだろう。記述された照明源の構成では、ＬＥＤ２０２は、カラーネガフィルムについての青のカラーチャンネルを構成するために用いられるＬＥＤのセットを組み立てる一方、アッセンブリ２４からのＬＥＤ２０４及びアッセンブリ２２からのＬＥＤ２０６が、共に、カラーネガフィルムについての緑のカラーチャンネルを構成するために用いられる。ＬＥＤ２１０〜２２０が、カラーネガフィルムについての赤のカラーチャンネルを構成するために用いられる一方、アッセンブリ２４におけるＬＥＤ２０６は、カラーネガフィルムのために使用されない。セット内の各タイプのＬＥＤは、サブセットを構成する。このことは、以下に示す表２から一層よく分かる。

また、スキャナは、全ＬＥＤを駆動させるべく、可変式供給電源１８０を有している。供給電源は、プロセッサ１７０の制御によって、異なるＬＥＤアッセンブリ２０，２２，２４によりもたらされる総相対露出を調整することができる。露出が時間中の総出力電力により表されることから、供給電源１８０は、ＬＥＤのセットの作動時間を制御する、若しくは、作動状態にある間にそれらに供給される電力を制御することにより、このような相対露出を制御し得る。電力の変化はＬＥＤのスペクトル放射曲線において小さな変化をもたらす可能性を有するので、好ましくは、作動時間の制御が用いられる。供給電源１８０は、また、任意のチャンネル内の異なるスペクトル出力ＬＥＤの各サブセットを個々に制御することができる。前述した場合と同様に、これは、時間又は電力による制御が可能であるが、好ましくは前者が用いられる。その結果、供給電源１８０は、プロセッサ１７０の制御下で、カラーバランスを制御するために、ＬＥＤによりもたらされる相対露出を変化させ、また、対応する各カラーチャンネルにおけるスキャナスペクトル感度を制御するために、セット内のサブセットの各々を個々に制御することができる。

供給電源１８０は、メモリ１７４，伝達モジュール１７６と連絡があるプロセッサ１７０により制御され、また、オペレータインターフェイス１７２を通じてオペレータの入力（例えばスライド又はカラーネガなどの走査されるべき媒体のタイプについてのオペレータの指示等）を受けることができる。プロセッサ１７０は、必要とされるステップを実行するように適宜プログラムされる一般的な用途のマイクロプロセッサであっても、あるいは、それに相当するハードウェア及び／又はソフトウェアのいかなる組合せであってもよい。メモリ１７４は、適切であれば、磁気式の，光学式の若しくは固体のメモリデバイスであってもよい。例えば、メモリ１７４は、磁気式の又は光学式のディスクドライブであってよい。伝達モジュールは、電話線又はネットワーク接続（光学式，ワイヤ式又はワイヤレス式）を介して、スキャナが遠隔のホストと連絡し合うことを可能とする。この文脈における「リモート」によって、少なくともスキャナが配置された同じ建物の異なる部屋における、また、より典型的には、スキャナから少なくとも１，５又は１０若しくはそれ以上のマイル（１６０９，８０４５又は１６０９０若しくはそれ以上のメートル）にある異なる建物におけるホストが表される。プロセッサ１７０は、更に、フィルム１１０から磁気式の及び／又は光学式の機械読取りコードを読み取ることができるコードリーダ１９０からの入力信号を受ける。また、プロセッサ１７０は、センサ１４０からの出力を受け、各々からの信号が後述するように測定され調整され得るように、センサ１４０の全画素にわたってＬＥＤの各サブセットからの露出を空間的に平均化する。

メモリ１７４は、異なる媒体に関して、所望の目標のスキャナスペクトル感度がその媒体について得られるように、異なるＬＥＤのセット及び該セット内の異なるサブセットによりもたらされる露出を適確に制御する方法を、プロセッサ１７０に指示すべく、異なる制御データのセットを保有することができる。メモリ１７４は、更に、機械的な較正のデータを保存することができる。例えば、メモリ１７４は、典型的なスライドのデータセットとともに、典型的なカラーネガフィルムのついてのデータセットを保有することができる。それらデータの各々は、前述したように、実質的に異なる目標のスキャナスペクトル感度を有することになる。

前述したスキャナの働きに先んじて、それは、まず、カラーについてバランス調整されるとともに、スペクトルで較正される。これは、図２０のフローチャートにおいて示される様式で実現され得る。まず、サブセットについての電力又は作動時間（好ましくは作動時間）が、走査されるべき特定のタイプの媒体に関してメモリ１７４に保存されたルックアップテーブルを参照することにより、最初に調整される（３０４）。同じサブセットが、この値を用いて、作動させられる（３０６）。その結果として得られるＣＣＤセンサ１４０からの信号が測定され（３０８）、空間的に平均化される。この実際の信号が、メモリ１７４に保存されたサブセットについての目標値と比較される（３１０）。もし実際値及び目標値が所定の公差内に収まっていなければ、それらの値が所定の公差内に収まるまで、必要に応じて、前のステップが繰り返される。典型的な公差は、３〜５％であろう。もしこれが与えられたカラーチャンネルについて最後のサブセット（３１２）でなければ、チャンネルの各サブセットを順に較正すべく、前の処理が繰り返される。あるカラーチャンネルの最後のサブセットが較正された（３１４）後、残りのカラーチャンネルについて、処理が順に繰り返される。当然ながら、ステップは前の順序で実行される必要がないことが理解されるであろう。例えば、全サブセットから露出の測定が第一に得られることが可能であり、その後、全セットについての比較及び調整（必要に応じて）が行われる。スキャナの機械的な較正は、公知の様式で実行され得る。

前述した特定のスキャナに関して、以下のような相対露出の寄与が、カラーネガ及びカラー反転スライドについて用いられた。下記表中の「ＢＰＦ」は帯域パスフィルタ（band pass filter）、「ＳＷＰ」は短波パスフィルタである。

スペクトル及び数学的な較正に引き続き、本発明の方法によって、イメージが走査され得る。まず、スキャナにおけるフィルム１１０を用いて、リーダ１９０は、フィルム１１０上の光学及び／又は磁気コードから走査されるべきフィルムタイプの指示を得ることができる。代わりとして、オペレータは、フィルムのタイプを直接肉眼で確認した後、又は、フィルムのタイプをオペレータに指示するフィルムに付された印に関して、フィルムの容器，パッケージ又はその同様のものを確認した後に、インターフェイス１７２を介して、かかる指示を入力することができる。プロセッサ１７０は、この指示に応じて、メモリ１７４から適切な制御データのセットを自動的に選択し、選択された制御データセットに従って、各ＬＥＤのセット及び各セットにおけるサブセットにもたらされる露出を制御することができる。

前述したスキャナでは、ＬＥＤのセットが、順に（つまり代わる代わる）作動させられることになるが、１つのセットにおける全サブセット（詳細には、赤のセット２４の６つのサブセット）はカラーネガについて同時にオンにされる（表２参照）。サブセットが同時にオンにされることは、それらが作動時間において重なることを意味し、それは、（目標のスキャナスペクトル感度を得るには、異なる作動時間が必要とされるかもしれないことから）与えられたセットの全サブセットが同じ時間だけ作動状態にあることを必ずしも意味するものでない。各ＬＥＤのセットについて、対応する赤，緑又は青のチャンネルの信号がセンサ１４０により検出される。フレームバッファ１６２が受信された各フレームを内部メモリに一時的に保存された青，緑又は赤のカラーチャンネルの信号として識別することができるように、プロセッサ１７０により、同期信号がフレームバッファ１６２へ供給される。このように識別された３つのカラーフレームは、フレームバッファ１６２（スキャナの外部に存在してもよい）により組み合せられ、青，緑及び赤のカラーチャンネルの構成要素を有する単一のイメージフレーム信号として、各走査されたイメージ１１２に関して、ライン１６４に出力される。その後、ライン１６４上の各イメージフレーム信号は、所望に応じて、保存，処理若しくは伝達され得る。

例えば所望の目標スキャナスペクトル感度特性の変化によって、あるいは、より特有な制御データのセットを有するのに求められるフィルムタイプにおける付加又は変化によって、制御データのセットにおける情報が変化させられることが望ましければ、新しい若しくは修正された制御データの情報が、遠隔のホストから、伝達モジュール１７６を介して、スキャナへ連絡可能である。かかる情報は、例えばフィルムの特性に適応するように特定の製造業者のフィルム用に供給され得る。もし製造業者がかかるフィルムに関連して人間が読取り可能な適切な識別子を、あるいは、リーダ１９０により読み取るのに適したコードをフィルム１１０に付せば、必要とされる照明器の制御が、オペレータの考えがほとんど若しくは全く必要とされずに、実質的に自動で実行可能である。加えて、プロセッサ１７０は、リーダ１９０により読み取られる、あるいは、インターフェイス１７２を介してオペレータにより入力されるフィルムのタイプの指示がメモリ１７４に保存されたフィルムのタイプのいずれにも一致しない場合に、伝達モジュール１７６を介して、遠隔のホストと連絡し合うようにプログラムされ得る。フィルム１１０は、その上に、プロセッサがこの状況で新しい照明器の制御データを伴なって遠隔のホストと連絡をとることができる適切な連絡アドレスをコードとして付されることが可能であり、オペレータが電話番号または他の連絡アドレスを入力する必要をなくすることができる。

前述した実施の形態では、スキャナが各カラーチャンネルの情報を逐次生成するが、それらは、カラーフィルタが配列された領域センサ又はフィルタ付きのトリリニアセンサを用いて、従来のスキャナにおいて既に知られた場合と同様に、同時に生成され得ることが理解されるであろう。
なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、スキャナの感度が、カラーチャンネル間のカラーバランスについて制御されるだけでなく、フィルタ技術により制限されない複数のカラーチャンネルにおいて、感度スペクトルが容易に形成され得る。上記スキャナは、走査されるべき異なる媒体に関して、煩わしいフィルタの交換の必要もなく、非常に簡単且つ正確にスキャナの感度スペクトルを変化させることができる。また、上記スキャナは、比較的高いパワー効率を有し、また、走査されるべきイメージに対して良好な光の均一性をもたらすことができる。更に、照明源は、比較的熱を発生しない。

本発明の実施の形態に係る典型的な先行技術のスキャナ照明源を概略的に示す説明図である。 組み合せられた照明源スペクトル及びセンサ感度スペクトルをあらわす所望のスキャナ目標スペクトル感度（実線）と、典型的な照明源を備えたスキャナにおいて得られた実際のスキャナスペクトル感度（破線）を示す。 種々の中性つまり「灰色」レベルの露出から得られた特定の第１のフィルムタイプのスペクトル密度を示す。 図２による実際のスキャナ感度が図３のフィルムタイプを走査する際に用いられる場合における、赤（「ｒ」），緑（「ｇ」）及び青（「ｂ」）の各カラーチャンネルに関するカラー検出におけるエラーを示す。 図４に類似するが、機械的なフィルムの較正の結果として起こるエラーを示す。 図５に類似するが、この場合には、第２のフィルムタイプが、所定のスキャナ感度及び図５にて用いられる機械的な較正とともに用いられた。 図５に類似するが、この場合には、第３のフィルムタイプが、所定のスキャナ感度（図６における場合と同じ）及び図５にて用いられる機械的な較正とともに用いられた。 図２に類似するが、本発明に係るスキャナにおいて得られる実際のスキャナのスペクトル感度（破線）を示す。 図５に類似するが、図８に示す実際のスキャナのスペクトル感度を有するスキャナで、第１のフィルムタイプを走査する結果として得られたカラーエラーを示す。 図９に類似するが、第１のフィルムタイプについて機械的に較正された所定のスキャナを用いて、第２のフィルムタイプを走査する結果として得られたカラーエラーを示す。 図９に類似するが、第１のフィルムタイプについて機械的に較正されたスキャナ（図１０における場合と同じ）を用いて、第３のフィルムタイプを走査する結果として得られたカラーエラーを示す。 本発明に係るスキャナにおいて使用され得る種々の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）のピーク正規化スペクトルパワーを示す。 フィルタによるフィルタリング後の図１２に示すＬＥＤの３つのピーク正規化スペクトルパワーを示す。 本発明に係るスキャナに用いられる電荷結合デバイス（「ＣＣＤ」）センサのスペクトル応答性を示す。 図１４のＣＣＤと共働して用いられた場合における、図１２及び図１３の個々のＬＥＤを用いるスキャナのスペクトル感度を示す。 そのスペクトル感度が、図１２の選択されたＬＥＤ，図１３のフィルタリングされたＬＥＤ及び図１４のＣＣＤを用いて、図２及び８の目標のスペクトル感度に近接するスキャナを実現するために、本発明がどのように利用され得るかを示す。 本発明に係るスキャナを概略的に示す説明図である。 図１７のスキャナにおける照明源の細部を示す。 図１７のスキャナにおける照明源の別の細部を示す。 本発明に係るスキャナのスペクトル較正方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１１０…フィルム
１１２…イメージ
１２０…レンズアッセンブリ
１４０…ＣＣＤセンサ
１６０…信号調整器
１６２…フレームバッファ
１６４…ライン
１７０…プロセッサ
１７２…インターフェイス
１７４…メモリ
１７６…モジュール
１８０…供給電源
１９０…コードリーダ
２３０，２４０…フィルタ

Claims (3)

1. （ａ）イメージからの光を受けるセンサを備え、上記イメージに対応したイメージ信号であって、異なるスペクトル領域をそれぞれあらわす複数のカラーチャンネル成分を有するイメージ信号を生成するセンサアッセンブリと、
   （ｂ）上記イメージを帯びる媒体を保持する媒体ホルダと、
   （ｃ）上記イメージからの光が上記センサに照射されるように、上記媒体ホルダにより保持された媒体の上記イメージを照明する照明手段とを備えたスキャナであって、
   上記照明手段は、
   （ｉ）上記スペクトル領域の全てを照明する、複数の発光素子からなる複数の集合を備え、上記発光素子からなる各集合は異なるスペクトル出力を有し、上記発光素子からなる少なくとも１つの集合は、上記発光素子からなる複数の部分集合であって、上記カラーチャンネル成分のうちの１つによりあらわされる１つの同じスペクトル領域において異なるスペクトル出力をそれぞれ有する複数の部分集合を備え、異なるスペクトル出力を有する上記発光素子の数は、上記カラーチャンネル成分の数よりも大きく、
   （ｉｉ）上記イメージを照明する上記照明手段からの照明の均一性を向上させるように上記発光素子と上記媒体ホルダとの間に設けられたインテグレータを備えたことを特徴とするスキャナ。
2. 請求項１記載のスキャナをスペクトル較正する方法であって、上記方法は、
   （ａ）上記発光素子からなる１つの集合における上記発光素子からなる１つの部分集合を所定の時間又は電力で作動させるステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）で上記発光素子を作動させることにより生成された、上記センサアッセンブリからのイメージ信号を測定するステップと、
   （ｃ）上記イメージ信号の特性の実際値を目標値と比較するステップと、
   （ｄ）上記実際値及び上記目標値が所定の許容値よりも大きく相違する場合に、ステップ（ａ）において用いられた時間又は電力を調整するステップと、
   （ｅ）上記特性の実際値及び上記目標値の差が上記所定の許容値以下になるまで、ステップ（ａ）〜（ｄ）を繰り返すステップと、
   （ｆ）上記発光素子からなる同じ集合における上記発光素子からなる部分集合のそれぞれについて、ステップ（ａ）〜（ｄ）を繰り返すステップとを含むことを特徴とするスキャナのスペクトル較正方法。
3. 請求項１のスキャナを用いて上記媒体上のイメージを走査する方法であって、上記方法は、
   （ａ）上記発光素子からの光であって、上記インテグレータを通過した後の光により、上記イメージを照明するステップと、
   （ｂ）上記センサアッセンブリにより上記イメージ信号を生成することを特徴とするスキャナを用いたイメージ走査方法。

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