JP3662625B2 - イメージング・システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般にイメージング・システムの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電子イメージング・カメラでは、光を電荷に変換する、時には、ＣＣＤ（すなわち、電荷結合素子）光検出器として知られるタイプの、２次元アレイをなす感光素子が用いられている。多くの比較的低価格のカラー及び黒・白アレイＣＣＤ検出器がビデオ・イメージングに利用可能であるが、その少ないピクセル（すなわち、画素）数及び狭いダイナミック・レンジにより判定される低い品質のイメージしか得られない。従来の３５ｍｍ化学写真に匹敵する質を備えたイメージを形成するアレイＣＣＤ光検出器は、約３０００×２０００ピクセルの解像度を備えなければならない。こうしたアレイは、製造歩留まりが低いので、高価である。
【０００３】
線形光検出器は、はるかに小さく、製造歩留まりが高くなるので、アレイ検出器に比べてコストが大幅に低下する。線形光検出器に伴う問題は、１度に１ラインのピクセルだけしか解像しないので、カメラの露光時間内に１ラインずつイメージ全体を走査しなければならないという点にある。携帯型のカメラの場合、ユーザは、１／１５秒より長くカメラを保持することはできないので、露光時間はこれ未満でなければならない。露光時間は、例えば、１／１２５秒のように、はるかに短いのが理想的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
既知の携帯型カメラは、露光時間内に、イメージ全体にわたって、線形検出器を走査させることができないので、また、線形光検出器は、質の高いイメージを形成するのに十分な光子を捕捉しないので、線形光検出器を利用することができない。既知の携帯型カメラが、その露光時間内に、イメージ全体にわたって光検出器を走査させることができるとすれば、線形光検出器は、ユーザの手からカメラを揺り動かすほどの高速度及び加速度で移動することになる。
【０００５】
コピー機及び写真スキャナのような既知の固定イメージング・システムは、周囲光及び／又は露光時間を増すことによって、イメージの質を向上させることが可能である。これらの技法は、露光時間が短く、さまざまな光条件において機能する必要があるので、携帯型カメラには役立たない。
【０００６】
前述の理由から、検出器を横切って、かなり迅速なイメージ走査を行うが、検出器がけた外れな速度又は加速度で移動する必要のない、イメージ捕捉システムを有することに利点がある。また走査時に捕捉される光子の数を増すことが可能な、イメージ捕捉システムを有することに利点がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、像平面にイメージを形成するためのレンズと、並進移動を排除するように取り付けられた検出器と、イメージを検出器の平面に偏向させるためのミラーと、ミラーを移動させて、検出器を横切ってイメージを走査するための機構とを備えたイメージを捕捉するためのシステムである。ミラーの平面は、本明細書で「光束」と呼ばれる、イメージの一部を捕捉する検出器のセルと、像平面における対応する焦点（すなわち、検出器のセルに合焦する光束は、像平面上に、対応する焦点と呼ばれるもう１つの焦点を有している）との間の仮想線を９０゜で「二分割する」（すなわち、２つの等しい部分に分割する）。検出器の幅が、セル１つ分を超えると、検出器はミラーと同期して回転する。該イメージ捕捉システムは、任意の周波数の電磁波によって得られる「イメージ」を捕捉することが可能であり、例えば、フォトコピー機、携帯型静止画カメラ、動画カメラ、フィルム・スキャナ、コピー機を形成するためにプリンタに接続されるスキャナ、ファックス機、イメージを記憶するためにメモリに接続されるスキャナ、イメージを変更するためにコンピュータに接続されるスキャナ、顕微鏡、望遠鏡、コヒーレント光学系、及び他の多くのシステムといった、多種多様な装置に適合することが可能である。
【０００８】
このイメージ捕捉システムには、検出器の動き及びミラーの動きが最小化されるという利点があり、線形ＣＣＤ光検出器のような安価な線形光検出器を利用して、高品質イメージを捕捉することが可能である。
【０００９】
イメージ投影システムは、逆の働きをし、光検出器の代わりに、発光素子アレイを備えている点を除けば、イメージ捕捉システムと同様である。イメージ投影システムには、並進移動を排除するように取り付けられた発光素子と、イメージを偏向させるためのミラーと、ミラーを移動させて、イメージを走査するための機構が設けられている。やはり、ミラーの平面は、「光束」と呼ばれる、イメージの一部を発生する発光素子と、像平面における対応する焦点（すなわち、発光素子から生じる光束は、イメージ上に、対応する焦点と呼ばれるもう１つの焦点を有している）との間の仮想線を９０゜で二分割する。
【００１０】
【実施例】
図１は、イメージ捕捉システム２０の動作を示す３次元ダイヤグラムである。各光束は、主光線３３（すなわち、光束の中心をなす光ビーム）と、像平面３８上の対応する焦点３６として知られる位置に合焦する、補助光線３４Ａ〜３４Ｄで表示された多くの補助光線を備えている。イメージ捕捉システム２０において、像平面３８上の対応する焦点３６に合焦する光束は、「イメージ形成システム」２４（すなわち、望遠鏡、潜望鏡、顕微鏡、単一レンズ、ホログラフィック・レンズ、コヒーレント光学系、望遠レンズ、ミラー、イメージ安定器、フィルタ、並びに、他の多くの装置といった、像平面３８にイメージを合焦させるための多くのシステムのうちの任意のもの）を通る。次に、光束は、ミラー２６によって、像平面３８に向かう途中で偏向させられ、その光路から検出器平面３１及び検出器３０に向かい、そこで、セル４４に合焦することになる。トラック４８は、ミラー２６の軌道を制御する、可能性のある多くの装置のうちの１つを表している。
【００１１】
図２には、図面の簡略化のため、主光線３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、及び、３３Ｄだけで追加光束が示されている。各光束は、異なるフォトセル４４、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄによって検出され、対応する異なる焦点３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄを備えている。本発明の最良の態様では、互いの間で電荷を転送することによって、イメージ捕捉システムの露光時間を延長する水平方向に集積された連鎖状フォトセル段を備える、線形ＴＤＩ（すなわち、時間遅延集積）光検出器が利用される。ミラー２６が、光検出器３０を横切り主光線３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、及び３３Ｄによって表示される光束を走査させると、電荷が、同期して、１つのフォトセルから水平方向に集積されたもう１つのフォトセルに移動する。
【００１２】
図８には、光検出器３０の実施例が示されている。該検出器は、それぞれ、赤、緑、または青の光を検出するように、それぞれ、異なるフィルタで覆われた、３つのＴＤＩ ＣＣＤ検出器３２Ａ、３２Ｂ、及び３２Ｃから成るグループを４つ備えている。（光検出器は、本発明の範囲を逸脱することなく、異なるカラー・フィルタを備えることが可能である。）ＴＤＩ検出器３２Ａ、３２Ｂ、及び３２Ｃは並列に取り付けられ、各ＴＤＩ検出器毎に、約１００段が設けられているので、光検出器３０がミラー２６の２倍の角速度で回転する間に、ミラー２６は、約１２００段にわたってイメージの走査を行うことになる。本発明の代替実施例では、本発明の範囲を逸脱することなく、任意の数の光検出器または３つで１グループの光検出器を任意のグループ数だけ利用することが可能である。さらに、光検出器は、本発明の範囲を逸脱することなく、点検出器、線形検出器、あるいは、任意の幅を備えた検出器とすることが可能である。本発明の代替実施例では、ミラー２６と共に移動するのなら、任意のタイプの感光材料、例えば、写真フィルムであろうと利用することが可能である。
【００１３】
イメージ捕捉システム２０は、検出器の並進移動を排除することによって、また、ミラー２６またはミラー平面２８（すなわち、ミラー手段とは、ミラー２６及び／又はミラー平面２８をいう）によって、検出器３０上のセル４４と対応する焦点３６との間の仮想線が９０゜で二分割されるようにすることによって、また、検出器３０の幅が１つのセルよりも大きい場合、ミラー２６と同期して、ミラー２６の２倍の回転速度で、光検出器３０を回転させることによって、該システムによって生じる速度及び加速度に制限を加えることになる。図３〜図５及び図６には、この独自の軌道及び回転がより詳細に示されている。
【００１４】
図３は、本発明を例示するイメージ捕捉システム２０の最良の態様に関する平面図である。図面の簡略化のため、図３〜図５、図６、及び図７では、主光線だけを用いて、光束を表している。別様であれば、像平面３８の対応する焦点３６、３６Ａ、及び３６Ｂに合焦する光束は、イメージ形成システム２４を通り、ミラー２６で偏向し、それぞれ、光検出器３０の中心及び両端に位置するフォトセル４４、４４Ａ、及び４４Ｂに進む。本発明の場合、ミラー２６の軌道によって、ミラー平面２８が、フォトセル４４、４４Ａ、及び４４Ｂから対応する焦点３６、３６Ａ、及び３６Ｂに延びるライン４６、４６Ａ、及び４６Ｂを９０゜で二分割することになる。この幾何学的配置の結果、ミラー２６とフォトセル４４、４４Ａ、及び４４Ｂ間の距離は、常に、ミラー２６と対応する焦点３６、３６Ａ、及び、３６Ｂの間の距離に等しくなる。この独自の軌道の利点は、ミラー２６及び光検出器３０の移動が最小限に抑えられるので、非実際的な力を発生しなくても、カメラの露光時間内に、ミラー２６によって、光検出器３０（並進移動を生じない）上にイメージを走査することが可能になるということである。イメージ捕捉システム２０の露光時間は、少なくとも部分的には、それを利用する装置によって決まる。
【００１５】
ミラー平面２８は、ライン４６、４６Ａ、及び４６Ｂを二分割するだけではなく、全てのフォトセルと対応する焦点との間における全ての仮想線を二分割する。本発明の最良の態様では、図８に示すように、３つの１００×２０４８ＴＤＩ光検出器から成るグループが４つ利用される。各グループは、６１４，４００のフォトセル、６１４，４００の対応する焦点、及び、ミラー平面２８が９０゜で二分割する、フォトセルと対応する焦点との間における６１４，４００のラインを備えている。
【００１６】
図４及び図５に示すように、その軌道内におけるミラー２６の位置にもかかわらず、ミラー平面２８は、常に、フォトセル４４と像平面３８上の対応する焦点４０または４２とを結ぶ仮想線４６を９０゜で二分割する。図４の場合、ミラー２６の位置によって、主光線３３で表した光束がフォトセル４４へと偏向される。この光束は、別様であれば、像平面３８の対応する焦点４０に合焦する。図５の場合、ミラー２６が、別様であれば、像平面３８の位置４２に合焦する、主光線３３で表した光束をフォトセル４４に反射する。対応する焦点の位置が変化し、ミラー２６の位置が変化し、ミラー２６からフォトセル４４までの距離が変化するが、ミラー平面２８は、常に、フォトセル４４と像平面３８上の対応する焦点３６、４０または４２との間の仮想線４６を９０゜で二分割する。
【００１７】
望ましい実施例の場合、ミラー２６は、それに当たる全ての光を反射し、像平面３８は実際の素子ではなく、焦点の仮想平面である。本発明の代替実施例の場合、ミラー２６が、進路からはずれる、すなわち、それに当たる光の一部（例えば、２５％）を送り出す。この光は像平面３８の位置まで進み、オートフォーカス・センサ、コントラスト比センサ、自動露出センサ、ビュー・ファインダ、または、入力イメージを検査し、カメラの調整を行う他の装置といった、補助装置６８（図３、図４、及び図５にアウトラインの形で図示）に合焦する。従って、本発明の代替実施例には、２つ以上の焦点面に２つ以上の感光装置を備えるものもある。
【００１８】
図６には、光検出器上にイメージを走査する場合におけるミラー平面２８のさまざまな位置が示されている。ミラー２６の移動につれて距離の変化は生じるが、どの位置においても、ミラー平面２８とフォトセル４４との間の距離は、ミラー平面２８と像平面３８上の対応する焦点３６、４０、または４２との間の距離に等しい。ミラー平面２８は、常に、仮想線４６（明瞭にするため不図示）を９０゜で二分割する。図３、図４、図５、及び図６に示すように、ミラー２６の移動と光検出器３０の回転とが同期され、光検出器３０の幅がフォトセル１つ分を超えると、光検出器３０は、ミラー２６の２倍回転するようになっている。本発明の代替実施例の場合、光検出器３０は、幅が、点検出器または線形検出器のようなフォトセル１つ分であり、回転しない。
【００１９】
図７には、代替位置にある光検出器３０を備えたイメージ捕捉システム２０が示されている。ミラー平面２８は、やはり、ライン４６を９０゜で二分割する。本発明の利点の１つは、光検出器３０がさまざまな位置につくことができるという点である。この柔軟性の利点の１つは、光検出器３０の近くにバッフルを形成することによって、迷光の影響を最小限に抑えるように、光検出器３０を配置することができるということである。
【００２０】
図８に示すＴＤＩ ＣＣＤ線形光検出器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの一例は、カナダ、オンタリオ州、ウォータールーのＤａｌｓａ Ｉｎｃ．（電話：５１９−８８６−６０００）から入手可能なＩＴ−Ｅ１シリーズＴＤＩ ＱｕｉｅｔｓｅｎｓｏｒTMである。その独自の軌道を有するミラー２６は、任意のタイプの光検出器に用いることが可能である。例えば、１×２０４８の単一光検出器は、黒白イメージの捕捉に用いることが可能である。本発明の範囲を逸脱することなく、他の光検出器及び感光フィルムを用いることも可能である。更に、本発明の範囲を逸脱することなく、図９に示すモザイク光検出器のような、他の構成による感光装置を利用することも可能である。
【００２１】
本発明の最良の態様において用いられるＴＤＩ光検出器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、それぞれ、２０４８列のフォトセルからなる高さと、９６個のフォトセルからなる幅を備え、１つのフォトセルに生じた電荷が、特定の時間間隔において、近傍のフォトセルに転送されるように接続された、フォトセル・アレイである。本発明の代替実施例では、本発明の範囲を逸脱することなく、９６×２０４８以外のサイズを有する、他のタイプの光検出器を用いることが可能である。図１０に示す検出器コントローラ６６及びカメラ・コントローラ５８は、フォトセル間の電荷の転送とミラー２６の移動を、従って、ＴＤＩ検出器３０を横切るイメージの移動を同期させる。第１のフォトセルに隣接して配置された第２のフォトセルは、同じ光束からの光子を電荷に変換し、これを、第１のフォトセルから転送される電荷に付加する。このイメージ捕捉システム２０は、検出器３０を９５回横切ってこれを繰り返す。ＴＤＩ ＣＣＤ線形検出器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを利用する利点は、イメージの露光時間が有効に延長されることにある。この結果、光に対する有効感度が高くなり、捕捉されるイメージの空間均一性及び忠実度が増すことになる。さらに、それによって、イメージ捕捉システム２０は、少ない光で、高解像度／高品質のイメージを形成することが可能になる。
【００２２】
前述のように、アレイ光検出器が、従来の３５ｍｍ化学写真に匹敵する品質を備えたイメージを形成するには、約３０００×２０００ピクセルの寸法を備えなければならない。線形光検出器またはＴＤＩ光検出器が１×２０４８フォトセルの長さを備える場合、イメージの他方の寸法を３０７２ピクセルに解像しなければならない。これは、光検出器３０を横切ってイメージを走査することによって実施される。
【００２３】
携帯型カメラの場合、これは１／１５秒以下で実施しなければならない。この結果、各ピクセル毎の露光時間は、約（（１／１５）／３０００）すなわち１／（４５，０００）秒になる。９６×２０４８ＴＤＩ線形検出器の場合、露光の長さは９６倍に増大する。水平方向に集積されたフォトセルの数が増すと、露光はさらに延長される。チップ内における電荷転送機構は、Ｓ／Ｎ比が、チップ間における電気信号の転送に比べてはるかに優れているので、９６×２０４８ＴＤＩ線形光検出器は、並列に取り付けられた９６個の１×２０４８の線形光検出器よりもずっと有効である。
【００２４】
本発明の代替実施例では、図９に示すモザイク光検出器７０を利用する。光検出器７０のモザイクには、歩留まりの高い多くの小形光検出器７２を利用するので、安価であるという利点がある。小形光検出器７２は、各列が互いに連鎖された９６個のフォトセルを含む２５６列のフォトセルといった、任意の寸法の時間遅延集積（ＴＤＩ）光検出器とすることが可能である。光検出器７２は、マルチ・チップ・モジュールにアセンブルされる。図９の場合、モザイク光検出器７０は、赤の光検出器７６、次に緑の光検出器７８、次に青の光検出器８０を有する列内に配列された光検出器を備え、このパターンが繰り返される。個々の列はジグザグ状であり、列の上部のカラーが変わるので、異なる列における同様のカラー間でいくらかのオーバラップ７４がある。この光検出器に対するイメージの走査が済むと、イメージ処理技法を利用して、イメージの再アセンブルが実施される。この例の場合、完全な走査セグメントは４列の光検出器を備える。
【００２５】
露光時間の長いイメージ捕捉システムに関する代替実施例の場合、イメージ形成システム２４は、イメージ安定器を利用することが可能である。イメージ安定器は、ミラー２６に投影されるイメージが静止状態に保たれるように、カメラ位置におけるわずかな偏差を補償する。イメージ安定器は、加速度計、液体変形レンズ、ジャイロ制御レンズ、及び他の装置によって制御される液体バッフルとすることが可能である。移動の周波数または振幅が極めて大きいために、イメージ安定器による移動の補償が不可能な場合には、デジタル化イメージに対して信号処理技法を用いることによって、この移動によって導入される歪みを補正することが可能である。
【００２６】
図１０には、イメージ捕捉システム２０を用いるカメラ・システムのブロック図が示されている。光イメージは、イメージ形成システム２４を通ってミラー２６に達し、光検出器３０に反射される。ミラー・コントローラ６８は、カメラ・コントローラ５８から指令を受信し、ミラー２６の位置を検知して、移動アクチュエータ５６に指令を出し、ミラー機構５４に電力を送らせる。ミラー機構５４は、この電力を利用してミラー２６を軌道に沿って移動させ、この結果、ミラーは、検出器３０を横切ってイメージの走査を行い、ミラー平面２８は、検出器３０のセル４４と対応する焦点４６の間に延びる仮想線４６を９０゜で二分割する。
【００２７】
検出器３０の幅がセル４４の１つ分を超えると、検出器コントローラ６６が、カメラ・コントローラ５８から指令を受信し、光検出器３０の位置を検出して、検出器機構５２に電力を供給するように移動アクチュエータ５６に指令を出し、検出器３０は、該機構によってミラー２６の２倍の回転速度で回転することになる。光検出器３０の出力は、信号処理システム８２に送られ、ここで組み合わせられて、カラー・イメージを形成することになる。カメラ・コントローラ５８は、信号処理システム８２の動作をミラー２６及び光検出器３０の移動と共に調整する。
【００２８】
検出器３０及びミラー２６は、同じ移動アクチュエータ５６、あるいは異なる移動アクチュエータ５６を利用することも可能である。移動アクチュエータ５６は、本発明の範囲を逸脱することなく、モータ、またはバネ負荷機構、または他の装置とすることが可能である。検出器機構５２は、ギヤ、プーリ、または所望の速度で検出器を回転させる他の装置とすることが可能である。ミラー機構５４は、所望の並進移動が行えるように、ギヤ、プーリ、または他の装置を介して、モータ・アクチュエータ５６に取り付けられた、ミラー支持体とすることが可能である。回転移動は、並進移動時に、ミラー支持体を傾斜させることによって実現することができる。この並進移動と回転移動の組み合わせは、当該技術の通常の技術者であれば設計可能な、多種多様な装置によって実施することが可能である。
【００２９】
イメージ捕捉システム２０は、フォトコピー機、携帯型静止画カメラ、動画カメラ、フィルム・スキャナ、コピー機を形成するためにプリンタに接続されるスキャナ、ファックス機、イメージを記憶するためにメモリに接続されるスキャナ、イメージを変更するためにコンピュータに接続されるスキャナ、顕微鏡、望遠鏡、コヒーレント光学系、及び他の多くのイメージ捕捉システムといった、多種多様な装置に取り付けることが可能である。ホスト装置によって、どのタイプの大容量記憶装置、ユーザ・インターフェイス、及び通信リンクが、イメージ捕捉システム２０に取り付けられるかが決定される。
【００３０】
図１１は、検出器３０の代わりに発光素子８４を備えている点と、イメージ捕捉システム２０と逆の働きをする点を除けば、図１〜図１０に示すイメージ捕捉システム２０に極めてよく似たイメージ投影システム９０のブロック図である。大容量記憶装置９２はイメージを生成する情報を記憶する。この情報は、プロジェクタ・コントローラ９４によって信号処理システム８２に送られる。信号処理システム８２はこの情報を発光素子８４Ａ、８４Ｂ、及び８４Ｃに対して準備し、各発光素子は、イメージの各部分毎に３つもの異なる光束を生成するための、異なるカラー・フィルタを備える。黒・白イメージが形成される場合には、１つの発光素子だけしか用いられない。プロジェクタ・コントローラ９４は、発光素子８４Ａ、８４Ｂ、及び８４Ｃを横切ってイメージの走査を行う。ミラー２６は、これらの光束を途中で受け、イメージ形成システム２４を横切って光束を走査する。イメージ投影システム９０に関するミラー２６の軌道は、図１〜図７に示すイメージ捕捉システムに関するミラー２６の軌道と同じである。イメージ形成システム２４は、光束の焦点を合わせて、遠位点にイメージが形成されるようにする。
【００３１】
図１２には、イメージ投影システム９０における光束の経路が示されている。発光素子８４のセル８６が、主光線３３、及び補助光線３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、及び３４Ｄを含む光束を放出する。ミラー２６は、この光束をイメージ形成システム２４に偏向させて、光束を遠位平面に合焦させる。
【００３２】
以下に、本発明の実施態様を列挙する。
【００３３】
１．ａ．並進移動を排除するように取り付けられた検出器と、
ｂ．イメージを検出器の平面に偏向させるためのミラー手段と、
ｃ．ミラー手段を移動させて、検出器を横切ってイメージを走査する走査手段から構成される、イメージ捕捉システム。
【００３４】
２．前記検出器が１つのセルの幅を備えることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３５】
３．前記検出器がさらに、
１つのセルより大きな幅を備えた検出器と、
ミラー手段と同期して検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３６】
４．前記検出器がさらに、
モザイク検出器と、
ミラー手段の２倍の回転速度でモザイク検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３７】
５．前記検出器がさらに、
一連のフォトセル段を備えるＴＤＩ検出器と、
ミラー手段の移動と同期して、フォトセル段間で電荷を転送する転送手段と、
ミラー手段の２倍の回転速度で検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３８】
６．前記検出器がさらに、それぞれ、カラー・フィルタを備えた３つの検出器からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３９】
７．前記検出器がさらに、並列に配置された３つの検出器のグループからなることを特徴とする前項６に記載のシステム。
【００４０】
８．像平面に配置される第２の検出器から更になり、ミラー手段がさらに、光を伝送するミラー手段からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００４１】
９．前記走査手段がさらに、検出器上のセルと像平面上の対応する焦点との間の仮想線を９０゜で二等分するように、ミラー手段の平面を位置決めする手段からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００４２】
１０．前記検出器が１つのセルの幅を備えることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４３】
１１．前記検出器がさらに、
１つのセルより大きな幅を備えた検出器と、
ミラー手段と同期して検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４４】
１２．前記検出器がさらに、
モザイク光検出器と、
ミラー手段の２倍の回転速度で検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４５】
１３．前記検出器がさらに、
一連のフォトセル段を備えるＴＤＩ検出器と、
ミラー手段の移動と同期して、フォトセル段間で電荷を転送する転送手段と、ミラー手段の２倍の回転速度で検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４６】
１４．像平面に配置された第２の検出器から更になり、ミラー手段がさらに、光を伝送するミラー手段からなることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４７】
１５．ａ．並進移動を排除するように取り付けられた、イメージを生成するための手段と、
ｂ．イメージをイメージ形成システムに偏向させるためのミラー手段と、
ｃ．ミラー手段を移動させて、イメージ形成システムを横切ってイメージを走査する走査手段と、からなるイメージ投影システム。
【００４８】
１６．検出器上のセルと像平面上の対応する焦点との間の仮想線を９０゜で二等分するように、ミラー手段の平面を位置決めする手段から更になることを特徴とする前項１５に記載のイメージ投影システム。
【００４９】
１７．ａ．検出器の並進移動を阻止するステップと、
ｂ．ミラーを用いて、イメージを検出器の平面に偏向させるステップと、
ｃ．ミラーを移動させて、検出器を横切ってイメージを走査するステップと、を含むイメージの捕捉方法。
【００５０】
１８．走査時におけるミラーの軌道を制御して、ミラー平面が、検出器のセルと像平面上の対応する焦点との間において描かれる仮想線を９０゜で二等分するようにするステップを含むことを特徴とする前項１７に記載の方法。
【００５１】
１９．それぞれ、カラー・フィルタを備え、並列に配置された３つの光検出器上にイメージを走査するステップを更に含むことを特徴とする前項１７に記載の方法。
【００５２】
２０．ミラーを介してイメージの一部を像平面に配置された第２の検出器に伝送するステップを更に含むことを特徴とす前項１７に記載の方法。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、このイメージ捕捉システムには、検出器の動き及びミラーの動きが最小化されるという効果があり、また線形ＣＣＤ光検出器のような安価な線形光検出器を利用して、高品質イメージを捕捉することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】イメージ捕捉システムの望ましい実施例の動作を示す３次元図面である。
【図２】イメージ捕捉システムの望ましい実施例の動作を示す３次元図面である。
【図３】ミラーがその軌道内の３つの異なる位置についている、図１及び図２に示すイメージ捕捉システムの平面図である。
【図４】ミラーがその軌道内の３つの異なる位置についている、図１及び図２に示すイメージ捕捉システムの平面図である。
【図５】ミラーがその軌道内の３つの異なる位置についている、図１及び図２に示すイメージ捕捉システムの平面図である。
【図６】ミラーが線形検出器上にイメージを走査する場合の、図１、図２、及び図３〜図５に示すミラーの軌道の平面図である。
【図７】バッフルまたは他の装置の構成のためにスペースを提供する、光検出器の代替位置を示す図である。
【図８】光検出器の望ましい実施例を示す図である。
【図９】光検出器の代替実施例を示す図である。
【図１０】図１〜４に示すイメージ捕捉システム利用した、イメージ取得システムのブロック図である。
【図１１】イメージ投影システムのブロック図である。
【図１２】イメージ投影システムの動作を示す３次元図面である。
【符号の説明】
２０ イメージ捕捉システム
２４ イメージ形成システム
２６ ミラー
２８ ミラー平面
３０ 光検出器
３１ 検出器平面
３２Ａ ＴＤＩ光検出器
３２Ｂ ＴＤＩ光検出器
３２Ｃ ＴＤＩ光検出器
３３ 主光線
３３Ａ 主光線
３３Ｂ 主光線
３３Ｃ 主光線
３３Ｄ 主光線
３４Ａ 補助光線
３４Ｂ 補助光線
３４Ｃ 補助光線
３４Ｄ 補助光線
３６ 対応する焦点
３６Ａ 対応する焦点
３６Ｂ 対応する焦点
３６Ｃ 対応する焦点
３６Ｄ 対応する焦点
３８ 像平面
４０ 対応する焦点
４０Ａ 対応する焦点
４０Ｂ 対応する焦点
４２ 対応する焦点
４２Ａ 対応する焦点
４２Ｂ 対応する焦点
４４ セル
４４Ａ セル
４４Ｂ セル
４４Ｃ セル
４４Ｄ セル
４６ 仮想線
４８ トラック
５０ 第２の検出器
５２ 検出器機構
５４ ミラー機構
５６ 移動アクチュエータ
５８ カメラ・コントローラ
６６ 検出器コントローラ
６８ 移動コントローラ
７０ モザイク光検出器
７２ 小形光検出器
７４ オーバラップ
７６ 赤光検出器
７８ 緑光検出器
８０ 青光検出器
８２ 信号処理コンピュータ
８４ 発光素子
８６ 発光機構
８８ 発光コントローラ
９０ イメージ投影システム
９２ 大容量記憶装置
９４ プロジェクタ・コントローラ
【産業上の利用分野】
本発明は、一般にイメージング・システムの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電子イメージング・カメラでは、光を電荷に変換する、時には、ＣＣＤ（すなわち、電荷結合素子）光検出器として知られるタイプの、２次元アレイをなす感光素子が用いられている。多くの比較的低価格のカラー及び黒・白アレイＣＣＤ検出器がビデオ・イメージングに利用可能であるが、その少ないピクセル（すなわち、画素）数及び狭いダイナミック・レンジにより判定される低い品質のイメージしか得られない。従来の３５ｍｍ化学写真に匹敵する質を備えたイメージを形成するアレイＣＣＤ光検出器は、約３０００×２０００ピクセルの解像度を備えなければならない。こうしたアレイは、製造歩留まりが低いので、高価である。
【０００３】
線形光検出器は、はるかに小さく、製造歩留まりが高くなるので、アレイ検出器に比べてコストが大幅に低下する。線形光検出器に伴う問題は、１度に１ラインのピクセルだけしか解像しないので、カメラの露光時間内に１ラインずつイメージ全体を走査しなければならないという点にある。携帯型のカメラの場合、ユーザは、１／１５秒より長くカメラを保持することはできないので、露光時間はこれ未満でなければならない。露光時間は、例えば、１／１２５秒のように、はるかに短いのが理想的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
既知の携帯型カメラは、露光時間内に、イメージ全体にわたって、線形検出器を走査させることができないので、また、線形光検出器は、質の高いイメージを形成するのに十分な光子を捕捉しないので、線形光検出器を利用することができない。既知の携帯型カメラが、その露光時間内に、イメージ全体にわたって光検出器を走査させることができるとすれば、線形光検出器は、ユーザの手からカメラを揺り動かすほどの高速度及び加速度で移動することになる。
【０００５】
コピー機及び写真スキャナのような既知の固定イメージング・システムは、周囲光及び／又は露光時間を増すことによって、イメージの質を向上させることが可能である。これらの技法は、露光時間が短く、さまざまな光条件において機能する必要があるので、携帯型カメラには役立たない。
【０００６】
前述の理由から、検出器を横切って、かなり迅速なイメージ走査を行うが、検出器がけた外れな速度又は加速度で移動する必要のない、イメージ捕捉システムを有することに利点がある。また走査時に捕捉される光子の数を増すことが可能な、イメージ捕捉システムを有することに利点がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、像平面にイメージを形成するためのレンズと、並進移動を排除するように取り付けられた検出器と、イメージを検出器の平面に偏向させるためのミラーと、ミラーを移動させて、検出器を横切ってイメージを走査するための機構とを備えたイメージを捕捉するためのシステムである。ミラーの平面は、本明細書で「光束」と呼ばれる、イメージの一部を捕捉する検出器のセルと、像平面における対応する焦点（すなわち、検出器のセルに合焦する光束は、像平面上に、対応する焦点と呼ばれるもう１つの焦点を有している）との間の仮想線を９０゜で「二分割する」（すなわち、２つの等しい部分に分割する）。検出器の幅が、セル１つ分を超えると、検出器はミラーと同期して回転する。該イメージ捕捉システムは、任意の周波数の電磁波によって得られる「イメージ」を捕捉することが可能であり、例えば、フォトコピー機、携帯型静止画カメラ、動画カメラ、フィルム・スキャナ、コピー機を形成するためにプリンタに接続されるスキャナ、ファックス機、イメージを記憶するためにメモリに接続されるスキャナ、イメージを変更するためにコンピュータに接続されるスキャナ、顕微鏡、望遠鏡、コヒーレント光学系、及び他の多くのシステムといった、多種多様な装置に適合することが可能である。
【０００８】
このイメージ捕捉システムには、検出器の動き及びミラーの動きが最小化されるという利点があり、線形ＣＣＤ光検出器のような安価な線形光検出器を利用して、高品質イメージを捕捉することが可能である。
【０００９】
イメージ投影システムは、逆の働きをし、光検出器の代わりに、発光素子アレイを備えている点を除けば、イメージ捕捉システムと同様である。イメージ投影システムには、並進移動を排除するように取り付けられた発光素子と、イメージを偏向させるためのミラーと、ミラーを移動させて、イメージを走査するための機構が設けられている。やはり、ミラーの平面は、「光束」と呼ばれる、イメージの一部を発生する発光素子と、像平面における対応する焦点（すなわち、発光素子から生じる光束は、イメージ上に、対応する焦点と呼ばれるもう１つの焦点を有している）との間の仮想線を９０゜で二分割する。
【００１０】
【実施例】
図１は、イメージ捕捉システム２０の動作を示す３次元ダイヤグラムである。各光束は、主光線３３（すなわち、光束の中心をなす光ビーム）と、像平面３８上の対応する焦点３６として知られる位置に合焦する、補助光線３４Ａ〜３４Ｄで表示された多くの補助光線を備えている。イメージ捕捉システム２０において、像平面３８上の対応する焦点３６に合焦する光束は、「イメージ形成システム」２４（すなわち、望遠鏡、潜望鏡、顕微鏡、単一レンズ、ホログラフィック・レンズ、コヒーレント光学系、望遠レンズ、ミラー、イメージ安定器、フィルタ、並びに、他の多くの装置といった、像平面３８にイメージを合焦させるための多くのシステムのうちの任意のもの）を通る。次に、光束は、ミラー２６によって、像平面３８に向かう途中で偏向させられ、その光路から検出器平面３１及び検出器３０に向かい、そこで、セル４４に合焦することになる。トラック４８は、ミラー２６の軌道を制御する、可能性のある多くの装置のうちの１つを表している。
【００１１】
図２には、図面の簡略化のため、主光線３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、及び、３３Ｄだけで追加光束が示されている。各光束は、異なるフォトセル４４、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄによって検出され、対応する異なる焦点３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄを備えている。本発明の最良の態様では、互いの間で電荷を転送することによって、イメージ捕捉システムの露光時間を延長する水平方向に集積された連鎖状フォトセル段を備える、線形ＴＤＩ（すなわち、時間遅延集積）光検出器が利用される。ミラー２６が、光検出器３０を横切り主光線３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、及び３３Ｄによって表示される光束を走査させると、電荷が、同期して、１つのフォトセルから水平方向に集積されたもう１つのフォトセルに移動する。
【００１２】
図８には、光検出器３０の実施例が示されている。該検出器は、それぞれ、赤、緑、または青の光を検出するように、それぞれ、異なるフィルタで覆われた、３つのＴＤＩ ＣＣＤ検出器３２Ａ、３２Ｂ、及び３２Ｃから成るグループを４つ備えている。（光検出器は、本発明の範囲を逸脱することなく、異なるカラー・フィルタを備えることが可能である。）ＴＤＩ検出器３２Ａ、３２Ｂ、及び３２Ｃは並列に取り付けられ、各ＴＤＩ検出器毎に、約１００段が設けられているので、光検出器３０がミラー２６の２倍の角速度で回転する間に、ミラー２６は、約１２００段にわたってイメージの走査を行うことになる。本発明の代替実施例では、本発明の範囲を逸脱することなく、任意の数の光検出器または３つで１グループの光検出器を任意のグループ数だけ利用することが可能である。さらに、光検出器は、本発明の範囲を逸脱することなく、点検出器、線形検出器、あるいは、任意の幅を備えた検出器とすることが可能である。本発明の代替実施例では、ミラー２６と共に移動するのなら、任意のタイプの感光材料、例えば、写真フィルムであろうと利用することが可能である。
【００１３】
イメージ捕捉システム２０は、検出器の並進移動を排除することによって、また、ミラー２６またはミラー平面２８（すなわち、ミラー手段とは、ミラー２６及び／又はミラー平面２８をいう）によって、検出器３０上のセル４４と対応する焦点３６との間の仮想線が９０゜で二分割されるようにすることによって、また、検出器３０の幅が１つのセルよりも大きい場合、ミラー２６と同期して、ミラー２６の２倍の回転速度で、光検出器３０を回転させることによって、該システムによって生じる速度及び加速度に制限を加えることになる。図３〜図５及び図６には、この独自の軌道及び回転がより詳細に示されている。
【００１４】
図３は、本発明を例示するイメージ捕捉システム２０の最良の態様に関する平面図である。図面の簡略化のため、図３〜図５、図６、及び図７では、主光線だけを用いて、光束を表している。別様であれば、像平面３８の対応する焦点３６、３６Ａ、及び３６Ｂに合焦する光束は、イメージ形成システム２４を通り、ミラー２６で偏向し、それぞれ、光検出器３０の中心及び両端に位置するフォトセル４４、４４Ａ、及び４４Ｂに進む。本発明の場合、ミラー２６の軌道によって、ミラー平面２８が、フォトセル４４、４４Ａ、及び４４Ｂから対応する焦点３６、３６Ａ、及び３６Ｂに延びるライン４６、４６Ａ、及び４６Ｂを９０゜で二分割することになる。この幾何学的配置の結果、ミラー２６とフォトセル４４、４４Ａ、及び４４Ｂ間の距離は、常に、ミラー２６と対応する焦点３６、３６Ａ、及び、３６Ｂの間の距離に等しくなる。この独自の軌道の利点は、ミラー２６及び光検出器３０の移動が最小限に抑えられるので、非実際的な力を発生しなくても、カメラの露光時間内に、ミラー２６によって、光検出器３０（並進移動を生じない）上にイメージを走査することが可能になるということである。イメージ捕捉システム２０の露光時間は、少なくとも部分的には、それを利用する装置によって決まる。
【００１５】
ミラー平面２８は、ライン４６、４６Ａ、及び４６Ｂを二分割するだけではなく、全てのフォトセルと対応する焦点との間における全ての仮想線を二分割する。本発明の最良の態様では、図８に示すように、３つの１００×２０４８ＴＤＩ光検出器から成るグループが４つ利用される。各グループは、６１４，４００のフォトセル、６１４，４００の対応する焦点、及び、ミラー平面２８が９０゜で二分割する、フォトセルと対応する焦点との間における６１４，４００のラインを備えている。
【００１６】
図４及び図５に示すように、その軌道内におけるミラー２６の位置にもかかわらず、ミラー平面２８は、常に、フォトセル４４と像平面３８上の対応する焦点４０または４２とを結ぶ仮想線４６を９０゜で二分割する。図４の場合、ミラー２６の位置によって、主光線３３で表した光束がフォトセル４４へと偏向される。この光束は、別様であれば、像平面３８の対応する焦点４０に合焦する。図５の場合、ミラー２６が、別様であれば、像平面３８の位置４２に合焦する、主光線３３で表した光束をフォトセル４４に反射する。対応する焦点の位置が変化し、ミラー２６の位置が変化し、ミラー２６からフォトセル４４までの距離が変化するが、ミラー平面２８は、常に、フォトセル４４と像平面３８上の対応する焦点３６、４０または４２との間の仮想線４６を９０゜で二分割する。
【００１７】
望ましい実施例の場合、ミラー２６は、それに当たる全ての光を反射し、像平面３８は実際の素子ではなく、焦点の仮想平面である。本発明の代替実施例の場合、ミラー２６が、進路からはずれる、すなわち、それに当たる光の一部（例えば、２５％）を送り出す。この光は像平面３８の位置まで進み、オートフォーカス・センサ、コントラスト比センサ、自動露出センサ、ビュー・ファインダ、または、入力イメージを検査し、カメラの調整を行う他の装置といった、補助装置６８（図３、図４、及び図５にアウトラインの形で図示）に合焦する。従って、本発明の代替実施例には、２つ以上の焦点面に２つ以上の感光装置を備えるものもある。
【００１８】
図６には、光検出器上にイメージを走査する場合におけるミラー平面２８のさまざまな位置が示されている。ミラー２６の移動につれて距離の変化は生じるが、どの位置においても、ミラー平面２８とフォトセル４４との間の距離は、ミラー平面２８と像平面３８上の対応する焦点３６、４０、または４２との間の距離に等しい。ミラー平面２８は、常に、仮想線４６（明瞭にするため不図示）を９０゜で二分割する。図３、図４、図５、及び図６に示すように、ミラー２６の移動と光検出器３０の回転とが同期され、光検出器３０の幅がフォトセル１つ分を超えると、光検出器３０は、ミラー２６の２倍回転するようになっている。本発明の代替実施例の場合、光検出器３０は、幅が、点検出器または線形検出器のようなフォトセル１つ分であり、回転しない。
【００１９】
図７には、代替位置にある光検出器３０を備えたイメージ捕捉システム２０が示されている。ミラー平面２８は、やはり、ライン４６を９０゜で二分割する。本発明の利点の１つは、光検出器３０がさまざまな位置につくことができるという点である。この柔軟性の利点の１つは、光検出器３０の近くにバッフルを形成することによって、迷光の影響を最小限に抑えるように、光検出器３０を配置することができるということである。
【００２０】
図８に示すＴＤＩ ＣＣＤ線形光検出器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの一例は、カナダ、オンタリオ州、ウォータールーのＤａｌｓａ Ｉｎｃ．（電話：５１９−８８６−６０００）から入手可能なＩＴ−Ｅ１シリーズＴＤＩ ＱｕｉｅｔｓｅｎｓｏｒTMである。その独自の軌道を有するミラー２６は、任意のタイプの光検出器に用いることが可能である。例えば、１×２０４８の単一光検出器は、黒白イメージの捕捉に用いることが可能である。本発明の範囲を逸脱することなく、他の光検出器及び感光フィルムを用いることも可能である。更に、本発明の範囲を逸脱することなく、図９に示すモザイク光検出器のような、他の構成による感光装置を利用することも可能である。
【００２１】
本発明の最良の態様において用いられるＴＤＩ光検出器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、それぞれ、２０４８列のフォトセルからなる高さと、９６個のフォトセルからなる幅を備え、１つのフォトセルに生じた電荷が、特定の時間間隔において、近傍のフォトセルに転送されるように接続された、フォトセル・アレイである。本発明の代替実施例では、本発明の範囲を逸脱することなく、９６×２０４８以外のサイズを有する、他のタイプの光検出器を用いることが可能である。図１０に示す検出器コントローラ６６及びカメラ・コントローラ５８は、フォトセル間の電荷の転送とミラー２６の移動を、従って、ＴＤＩ検出器３０を横切るイメージの移動を同期させる。第１のフォトセルに隣接して配置された第２のフォトセルは、同じ光束からの光子を電荷に変換し、これを、第１のフォトセルから転送される電荷に付加する。このイメージ捕捉システム２０は、検出器３０を９５回横切ってこれを繰り返す。ＴＤＩ ＣＣＤ線形検出器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを利用する利点は、イメージの露光時間が有効に延長されることにある。この結果、光に対する有効感度が高くなり、捕捉されるイメージの空間均一性及び忠実度が増すことになる。さらに、それによって、イメージ捕捉システム２０は、少ない光で、高解像度／高品質のイメージを形成することが可能になる。
【００２２】
前述のように、アレイ光検出器が、従来の３５ｍｍ化学写真に匹敵する品質を備えたイメージを形成するには、約３０００×２０００ピクセルの寸法を備えなければならない。線形光検出器またはＴＤＩ光検出器が１×２０４８フォトセルの長さを備える場合、イメージの他方の寸法を３０７２ピクセルに解像しなければならない。これは、光検出器３０を横切ってイメージを走査することによって実施される。
【００２３】
携帯型カメラの場合、これは１／１５秒以下で実施しなければならない。この結果、各ピクセル毎の露光時間は、約（（１／１５）／３０００）すなわち１／（４５，０００）秒になる。９６×２０４８ＴＤＩ線形検出器の場合、露光の長さは９６倍に増大する。水平方向に集積されたフォトセルの数が増すと、露光はさらに延長される。チップ内における電荷転送機構は、Ｓ／Ｎ比が、チップ間における電気信号の転送に比べてはるかに優れているので、９６×２０４８ＴＤＩ線形光検出器は、並列に取り付けられた９６個の１×２０４８の線形光検出器よりもずっと有効である。
【００２４】
本発明の代替実施例では、図９に示すモザイク光検出器７０を利用する。光検出器７０のモザイクには、歩留まりの高い多くの小形光検出器７２を利用するので、安価であるという利点がある。小形光検出器７２は、各列が互いに連鎖された９６個のフォトセルを含む２５６列のフォトセルといった、任意の寸法の時間遅延集積（ＴＤＩ）光検出器とすることが可能である。光検出器７２は、マルチ・チップ・モジュールにアセンブルされる。図９の場合、モザイク光検出器７０は、赤の光検出器７６、次に緑の光検出器７８、次に青の光検出器８０を有する列内に配列された光検出器を備え、このパターンが繰り返される。個々の列はジグザグ状であり、列の上部のカラーが変わるので、異なる列における同様のカラー間でいくらかのオーバラップ７４がある。この光検出器に対するイメージの走査が済むと、イメージ処理技法を利用して、イメージの再アセンブルが実施される。この例の場合、完全な走査セグメントは４列の光検出器を備える。
【００２５】
露光時間の長いイメージ捕捉システムに関する代替実施例の場合、イメージ形成システム２４は、イメージ安定器を利用することが可能である。イメージ安定器は、ミラー２６に投影されるイメージが静止状態に保たれるように、カメラ位置におけるわずかな偏差を補償する。イメージ安定器は、加速度計、液体変形レンズ、ジャイロ制御レンズ、及び他の装置によって制御される液体バッフルとすることが可能である。移動の周波数または振幅が極めて大きいために、イメージ安定器による移動の補償が不可能な場合には、デジタル化イメージに対して信号処理技法を用いることによって、この移動によって導入される歪みを補正することが可能である。
【００２６】
図１０には、イメージ捕捉システム２０を用いるカメラ・システムのブロック図が示されている。光イメージは、イメージ形成システム２４を通ってミラー２６に達し、光検出器３０に反射される。ミラー・コントローラ６８は、カメラ・コントローラ５８から指令を受信し、ミラー２６の位置を検知して、移動アクチュエータ５６に指令を出し、ミラー機構５４に電力を送らせる。ミラー機構５４は、この電力を利用してミラー２６を軌道に沿って移動させ、この結果、ミラーは、検出器３０を横切ってイメージの走査を行い、ミラー平面２８は、検出器３０のセル４４と対応する焦点４６の間に延びる仮想線４６を９０゜で二分割する。
【００２７】
検出器３０の幅がセル４４の１つ分を超えると、検出器コントローラ６６が、カメラ・コントローラ５８から指令を受信し、光検出器３０の位置を検出して、検出器機構５２に電力を供給するように移動アクチュエータ５６に指令を出し、検出器３０は、該機構によってミラー２６の２倍の回転速度で回転することになる。光検出器３０の出力は、信号処理システム８２に送られ、ここで組み合わせられて、カラー・イメージを形成することになる。カメラ・コントローラ５８は、信号処理システム８２の動作をミラー２６及び光検出器３０の移動と共に調整する。
【００２８】
検出器３０及びミラー２６は、同じ移動アクチュエータ５６、あるいは異なる移動アクチュエータ５６を利用することも可能である。移動アクチュエータ５６は、本発明の範囲を逸脱することなく、モータ、またはバネ負荷機構、または他の装置とすることが可能である。検出器機構５２は、ギヤ、プーリ、または所望の速度で検出器を回転させる他の装置とすることが可能である。ミラー機構５４は、所望の並進移動が行えるように、ギヤ、プーリ、または他の装置を介して、モータ・アクチュエータ５６に取り付けられた、ミラー支持体とすることが可能である。回転移動は、並進移動時に、ミラー支持体を傾斜させることによって実現することができる。この並進移動と回転移動の組み合わせは、当該技術の通常の技術者であれば設計可能な、多種多様な装置によって実施することが可能である。
【００２９】
イメージ捕捉システム２０は、フォトコピー機、携帯型静止画カメラ、動画カメラ、フィルム・スキャナ、コピー機を形成するためにプリンタに接続されるスキャナ、ファックス機、イメージを記憶するためにメモリに接続されるスキャナ、イメージを変更するためにコンピュータに接続されるスキャナ、顕微鏡、望遠鏡、コヒーレント光学系、及び他の多くのイメージ捕捉システムといった、多種多様な装置に取り付けることが可能である。ホスト装置によって、どのタイプの大容量記憶装置、ユーザ・インターフェイス、及び通信リンクが、イメージ捕捉システム２０に取り付けられるかが決定される。
【００３０】
図１１は、検出器３０の代わりに発光素子８４を備えている点と、イメージ捕捉システム２０と逆の働きをする点を除けば、図１〜図１０に示すイメージ捕捉システム２０に極めてよく似たイメージ投影システム９０のブロック図である。大容量記憶装置９２はイメージを生成する情報を記憶する。この情報は、プロジェクタ・コントローラ９４によって信号処理システム８２に送られる。信号処理システム８２はこの情報を発光素子８４Ａ、８４Ｂ、及び８４Ｃに対して準備し、各発光素子は、イメージの各部分毎に３つもの異なる光束を生成するための、異なるカラー・フィルタを備える。黒・白イメージが形成される場合には、１つの発光素子だけしか用いられない。プロジェクタ・コントローラ９４は、発光素子８４Ａ、８４Ｂ、及び８４Ｃを横切ってイメージの走査を行う。ミラー２６は、これらの光束を途中で受け、イメージ形成システム２４を横切って光束を走査する。イメージ投影システム９０に関するミラー２６の軌道は、図１〜図７に示すイメージ捕捉システムに関するミラー２６の軌道と同じである。イメージ形成システム２４は、光束の焦点を合わせて、遠位点にイメージが形成されるようにする。
【００３１】
図１２には、イメージ投影システム９０における光束の経路が示されている。発光素子８４のセル８６が、主光線３３、及び補助光線３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、及び３４Ｄを含む光束を放出する。ミラー２６は、この光束をイメージ形成システム２４に偏向させて、光束を遠位平面に合焦させる。
【００３２】
以下に、本発明の実施態様を列挙する。
【００３３】
１．ａ．並進移動を排除するように取り付けられた検出器と、
ｂ．イメージを検出器の平面に偏向させるためのミラー手段と、
ｃ．ミラー手段を移動させて、検出器を横切ってイメージを走査する走査手段から構成される、イメージ捕捉システム。
【００３４】
２．前記検出器が１つのセルの幅を備えることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３５】
３．前記検出器がさらに、
１つのセルより大きな幅を備えた検出器と、
ミラー手段と同期して検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３６】
４．前記検出器がさらに、
モザイク検出器と、
ミラー手段の２倍の回転速度でモザイク検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３７】
５．前記検出器がさらに、
一連のフォトセル段を備えるＴＤＩ検出器と、
ミラー手段の移動と同期して、フォトセル段間で電荷を転送する転送手段と、
ミラー手段の２倍の回転速度で検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３８】
６．前記検出器がさらに、それぞれ、カラー・フィルタを備えた３つの検出器からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００３９】
７．前記検出器がさらに、並列に配置された３つの検出器のグループからなることを特徴とする前項６に記載のシステム。
【００４０】
８．像平面に配置される第２の検出器から更になり、ミラー手段がさらに、光を伝送するミラー手段からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００４１】
９．前記走査手段がさらに、検出器上のセルと像平面上の対応する焦点との間の仮想線を９０゜で二等分するように、ミラー手段の平面を位置決めする手段からなることを特徴とする前項１に記載のシステム。
【００４２】
１０．前記検出器が１つのセルの幅を備えることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４３】
１１．前記検出器がさらに、
１つのセルより大きな幅を備えた検出器と、
ミラー手段と同期して検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４４】
１２．前記検出器がさらに、
モザイク光検出器と、
ミラー手段の２倍の回転速度で検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４５】
１３．前記検出器がさらに、
一連のフォトセル段を備えるＴＤＩ検出器と、
ミラー手段の移動と同期して、フォトセル段間で電荷を転送する転送手段と、ミラー手段の２倍の回転速度で検出器を回転させる回転手段と、
からなることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４６】
１４．像平面に配置された第２の検出器から更になり、ミラー手段がさらに、光を伝送するミラー手段からなることを特徴とする前項９に記載のシステム。
【００４７】
１５．ａ．並進移動を排除するように取り付けられた、イメージを生成するための手段と、
ｂ．イメージをイメージ形成システムに偏向させるためのミラー手段と、
ｃ．ミラー手段を移動させて、イメージ形成システムを横切ってイメージを走査する走査手段と、からなるイメージ投影システム。
【００４８】
１６．検出器上のセルと像平面上の対応する焦点との間の仮想線を９０゜で二等分するように、ミラー手段の平面を位置決めする手段から更になることを特徴とする前項１５に記載のイメージ投影システム。
【００４９】
１７．ａ．検出器の並進移動を阻止するステップと、
ｂ．ミラーを用いて、イメージを検出器の平面に偏向させるステップと、
ｃ．ミラーを移動させて、検出器を横切ってイメージを走査するステップと、を含むイメージの捕捉方法。
【００５０】
１８．走査時におけるミラーの軌道を制御して、ミラー平面が、検出器のセルと像平面上の対応する焦点との間において描かれる仮想線を９０゜で二等分するようにするステップを含むことを特徴とする前項１７に記載の方法。
【００５１】
１９．それぞれ、カラー・フィルタを備え、並列に配置された３つの光検出器上にイメージを走査するステップを更に含むことを特徴とする前項１７に記載の方法。
【００５２】
２０．ミラーを介してイメージの一部を像平面に配置された第２の検出器に伝送するステップを更に含むことを特徴とす前項１７に記載の方法。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、このイメージ捕捉システムには、検出器の動き及びミラーの動きが最小化されるという効果があり、また線形ＣＣＤ光検出器のような安価な線形光検出器を利用して、高品質イメージを捕捉することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】イメージ捕捉システムの望ましい実施例の動作を示す３次元図面である。
【図２】イメージ捕捉システムの望ましい実施例の動作を示す３次元図面である。
【図３】ミラーがその軌道内の３つの異なる位置についている、図１及び図２に示すイメージ捕捉システムの平面図である。
【図４】ミラーがその軌道内の３つの異なる位置についている、図１及び図２に示すイメージ捕捉システムの平面図である。
【図５】ミラーがその軌道内の３つの異なる位置についている、図１及び図２に示すイメージ捕捉システムの平面図である。
【図６】ミラーが線形検出器上にイメージを走査する場合の、図１、図２、及び図３〜図５に示すミラーの軌道の平面図である。
【図７】バッフルまたは他の装置の構成のためにスペースを提供する、光検出器の代替位置を示す図である。
【図８】光検出器の望ましい実施例を示す図である。
【図９】光検出器の代替実施例を示す図である。
【図１０】図１〜４に示すイメージ捕捉システム利用した、イメージ取得システムのブロック図である。
【図１１】イメージ投影システムのブロック図である。
【図１２】イメージ投影システムの動作を示す３次元図面である。
【符号の説明】
２０ イメージ捕捉システム
２４ イメージ形成システム
２６ ミラー
２８ ミラー平面
３０ 光検出器
３１ 検出器平面
３２Ａ ＴＤＩ光検出器
３２Ｂ ＴＤＩ光検出器
３２Ｃ ＴＤＩ光検出器
３３ 主光線
３３Ａ 主光線
３３Ｂ 主光線
３３Ｃ 主光線
３３Ｄ 主光線
３４Ａ 補助光線
３４Ｂ 補助光線
３４Ｃ 補助光線
３４Ｄ 補助光線
３６ 対応する焦点
３６Ａ 対応する焦点
３６Ｂ 対応する焦点
３６Ｃ 対応する焦点
３６Ｄ 対応する焦点
３８ 像平面
４０ 対応する焦点
４０Ａ 対応する焦点
４０Ｂ 対応する焦点
４２ 対応する焦点
４２Ａ 対応する焦点
４２Ｂ 対応する焦点
４４ セル
４４Ａ セル
４４Ｂ セル
４４Ｃ セル
４４Ｄ セル
４６ 仮想線
４８ トラック
５０ 第２の検出器
５２ 検出器機構
５４ ミラー機構
５６ 移動アクチュエータ
５８ カメラ・コントローラ
６６ 検出器コントローラ
６８ 移動コントローラ
７０ モザイク光検出器
７２ 小形光検出器
７４ オーバラップ
７６ 赤光検出器
７８ 緑光検出器
８０ 青光検出器
８２ 信号処理コンピュータ
８４ 発光素子
８６ 発光機構
８８ 発光コントローラ
９０ イメージ投影システム
９２ 大容量記憶装置
９４ プロジェクタ・コントローラ
Claims (10)
- ａ．並進運動をしないように取り付けられた検出器手段と、
ｂ．イメージを検出器の面に対して偏向させるためのミラー手段と、
ｃ．前記ミラー手段を移動させて、前記検出器手段を横切ってイメージを走査するための走査手段
から構成される、イメージ捕捉システム。 - 前記検出器手段の幅が、セル１つ分である、請求項１のシステム。
- 前記検出器手段が、
１つのセルより大きな幅を有する検出器と、
前記ミラー手段と同期して前記検出器を回転させるための回転手段
からさらに構成される、請求項１のシステム。 - 前記検出器手段が、さらに、
モザイク検出器と、
ミラー手段の２倍の回転速度で前記モザイク検出器を回転させるための回転手段
から構成される、請求項１のシステム。 - 前記検出器手段が、さらに、
一連のフォトセル段を有するＴＤＩ検出器と、
前記ミラー手段の移動と同期して、前記フォトセル段間で電荷を転送するための転送手段と、
前記ミラー手段の２倍の回転速度で前記検出器を回転させるための回転手段
から構成される、請求項１のシステム。 - 前記検出器手段が、カラー・フィルタをそれぞれが備えた３つの検出器からさらに構成される、請求項１のシステム。
- 前記検出器手段が、並列に配置された３つの検出器のグループからさらに構成される、請求項６のシステム。
- 像平面に配置される第２の検出器をさらに備え、前記ミラー手段が、さらに、当該ミラー手段に入射する光の一部を前記第２の検出器に向けて送ることからなる、請求項１のシステム。
- 前記走査手段が、前記検出器手段上のセルと像平面上の対応する焦点との間の仮想線を９０°で二等分するように、前記ミラー手段の平面を位置決めするための手段をさらに備える、請求項１のシステム。
- 前記検出器手段の幅が、セル１つ分である、請求項９のシステム。
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