JP3980891B2 - 永久情報が符号化される光センサ・アレイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、一般に、光学イメージ・スキャナ及びカメラに用いられる光センサ・アレイに関するものであり、とりわけ、光センサ内の光センサ・アレイに関する情報の符号化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル・カメラ、光学イメージ・スキャナ、デジタル・コピー機、デジタル・ファクシミリ機等は、全て、光センサ・アレイを利用して、可視イメージを、コンピュータによるコピー、記憶、または、処理に適した電子形態に変換する。光センサ・アレイ、とりわけ、カラー光センサ・アレイは、一般に、製品の生産前に、特性解明される性能パラメータを備えている。パラメータ、または、適合する補償値は、一般に、光センサ・アレイを利用して、イメージング装置内の不揮発性メモリに記憶される。例えば、３つの非理想的なフィルタ・スペクトル帯域に関するカラー測定値は、３対３のカラー変換マトリックスを利用して、人間の視覚系に必要とされる値に近似した測定値に線形変換することが可能である。フィルタ特性が、アレイ毎に一貫している場合、フィルタ特性を１回で解明して、結果得られるカラー変換マトリックス値をイメージング装置内の不揮発性メモリに記憶することが可能である。しかし、フィルタ特性または問題となる他のパラメータは、供給業者によって異なる場合もあるし、あるいは、部品ファミリが異なるためアレイ間で異なる場合もある。一般に、異なる供給業者からの部品、あるいは、１つの供給業者からの部品ではあるが、部品ファミリが異なる部品を利用できることが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、光センサ・アレイを電子的に識別して、光センサ・アレイを利用しているイメージング装置が、どのパラメータまたは補償値がそのアレイに適しているかを判定できるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
情報が、光センサ・アレイ内の光センサに符号化される。情報の符号化に用いられる光センサは、イメージングには用いられない。情報符号化光センサには、妨げられない光を受光することが可能なものもあれば、光が少なくとも部分的に阻止またはフィルタリングが施されるものもある。さらにもう１つの代替案として、光センサには、光が存在しなくても、コンデンサが充電されるように修正可能なものもある。光センサ・アレイは、放電させられて、暗い状態に保たれると、修正光センサからの電圧によって情報が提供される。情報は、２進数または複数ビット／ピクセルとすることが可能である。情報は、各個別カラー・チャネルに符号化することも可能である。供給業者、部品タイプ、または、他の情報の識別子を符号化することが可能である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１には、例えば、文書スキャナ及びデジタル・カラー・コピー機に用いることが可能な光センサ・アレイの典型的な一例が示されている。図１の例の場合、３つのライン・アレイをなす光センサが設けられている。ライン・アレイ１００は、赤帯域内の波長を備える光を受光し、ライン・アレイ１０２は、緑帯域内の波長を備える光を受光し、ライン・アレイ１０４は、青帯域内の波長を備える光を受光する。正確な構成は、本発明に関係がない。例えば、人間の全可視波長を受光する単一行の光センサを設けることもできるし（白黒のコピーまたはファクシミリの場合）、あるいは、４行以上の光センサを設けることもできるし、あるいは、波長帯域の選択が異なることも可能である。一般に、光センサ・アレイには、各光センサにおける光の強度をデジタル化値に変換するための回路要素が含まれている。
【０００６】
文書スキャナ及びデジタル・コピー機用のライン・アレイは、一般に、ライン・アレイ毎にほぼ１０，０００程の光センサを備えている。ライン・アレイの一方の端部または両方の端部には、イメージングのためにではなく、さまざまな較正のために用いられる少数の光センサが設けられているのが普通である。図１の場合、各行の一方の端部にある４つの光センサは、イメージングではなく、情報符号化に用いられる。情報符号化光センサの数、構成、及び、位置は、単なる例示のためのものであり、後述のように変化する可能性がある。
【０００７】
図１に示すように、光センサ１０６、１０８、１１０、及び、１１２は、光が光センサに達するのを阻止するため、例えば、不透明な材料でカバーすることが可能である。光を遮断するのに適した材料の一例としては、アルミニウムまたは他の金属の層がある。図１の光センサ・アセンブリを露光させると、光センサ１０６、１０８、１１０、及び、１１２は、遮断されない他の光センサとは異なる信号（強度値）を生じる。各ライン・アレイの最も左端に位置する４つの光センサが、情報の符号化に用いられ、列内の最下位ビットが光センサ１０６及び１１０に対応するものと仮定する。さらに、高輝度測定が、２進数の「０」と解釈され、低輝度測定が２進数の「１」と解釈されるものと仮定する。さらに、行１００において、１０進数の１の値が符号化され、行１０２において、１０進数の２の値が符号化され、行１０４において、１０進数の３の値が符号化される。
【０００８】
多くの適合する変形が存在する。例えば、情報の符号化は、行ではなく、列において実施することが可能である。例えば、光センサ１０６及び１１０に対応する列において、情報を符号化することが可能である。光センサ１１０が、最下位ビットに相当する場合、この列では、１０進数の５の値が符号化される。１つの行または列だけしか利用することができない。最後に、図１に描かれた構成は、３つの４ビット２進数と解釈することが可能である、すなわち、ビットを連結すると、１つの１２ビット２進数を形成することが可能である。
【０００９】
代替案として、情報は、複数ビット／ピクセルとして符号化することが可能である。例えば、光センサ１０６は、不透明材料の代わりに、光センサ１１０に入射する光の０％、２５％、５０％、７５％、または、１００％のうちの１つを吸収するフィルタ（色素、顔料等）によってカバーすることが可能である。代替案として、不透明材料によって、光センサの一部だけをカバーし、例えば、光の０％、２５％、５０％、７５％、または、１００％が光センサに到達するようにすることも可能である。さらに、光センサ１０６からのデジタル信号値が、５つのレベルの１つに量子化される。
【００１０】
図１に関する上記説明において、情報は、光センサに対する光の遮断またはフィルタリングの結果として符号化されるものと仮定する。代替案として、選択された光センサは、集積回路制作プロセスの一部として、または、制作後の手順として、動作不能にすることが可能である。例えば、製造中に、金属電極のような不可欠構造を動作不能にすることが可能であり、あるいは、製造後に、電極に対する接続を破壊することも可能である。動作不能になった光センサは、照射されても、信号を生じない。
【００１１】
さらにもう１つの実施態様として、光センサには、常に電荷を蓄積するように、あるいは、露光されなくても、制御を加えて、電荷を蓄積させることができるように制作することが可能なものもある。図２には、光がなくても、蓄積するように電荷パケットを制御することが可能な構造が例示されている。ＣＣＤアレイは、光センサ・アレイに用いられるだけではなく、アナログ遅延線としても利用されるし、メモリ装置にも利用される。遅延線またはメモリ装置として利用される場合、入力ダイオードを用いて、第１段の充電が行われる。図２の構造は、ＣＣＤ遅延線またはメモリ装置のための入力段とほぼ同じである。図２の場合、２つの金属電極（２００、２０２）、２つの酸化層領域（２０４、２０６）、Ｎ＋拡散領域２０８、及び、ｐタイプ・バルク・シリコン基板２１０が存在する。電極２００、Ｎ＋拡散領域２０８、及び、バルク基板２１０によって、ＭＯＳ入力ダイオードが形成される。電極２０２、酸化層２０６、及び、拡散領域２０８の下に位置しないバルク基板２１０の一部によって、ＣＣＤ段が形成される。入力２１４が高の場合、入力２１２を低下させると、電極２０２の下方にある空乏領域に電荷が蓄積される。結果として、光がなくても、ＣＣＤ段を制御して、電荷を蓄積することが可能になる。全てのＣＣＤ段に放電させ、露光させずに放置すると、短い時間期間の経過後、図２のように修正されたＣＣＤ段は、電荷を蓄積するが、修正されないＣＣＤ段では、ノイズ・レベルの電荷だけしか得られない。修正ＣＣＤ段の充電速度を制御するのが望ましい場合もあり得る。従って、図２では、オプションの直列抵抗器２１６を利用して、光がない場合に電荷が蓄積される速度を制御できるようになっている。直列抵抗器は、例えば、全修正ＣＣＤ段に対して１つ、集積回路の外部に設けることも可能であり、あるいは、集積回路の一部として制作することも可能である。代替案として、電荷ドレインは、ＣＣＤコンデンサと並列に実施することも可能である。ＣＣＤ素子の場合、過剰電荷を排流するオーバフロー・ドレイン（横方向または縦方向）を設けるのが普通である。電荷ドレインを制御することによって、ＣＣＤコンデンサの充電速度を制限することもできるし、制御速度でＣＣＤコンデンサに放電させることもできるし、あるいは、所定のしきい値を超える任意の電荷を放電させることも可能である。
【００１２】
照射を受ける可使光センサは、動作不能光センサ、または、光が遮断された光センサに対して高の値の信号を送り出すことが可能である。あるいはまた、光センサ・テクノロジには、反転信号を生じるものもある。例えば、光センサに暗状態で充電し、その後、露光させて、光センサからの放電を生じさせることが可能である。図２のように修正センサを備えるアレイの場合、可使光センサは、暗状態において電荷を蓄積することはないが、修正光センサは、暗状態で電荷を蓄積する。従って、重要なことは、動作不能光センサ、または、少なくとも部分的に遮光された光センサ、または、修正光センサからの信号レベルは、可使光センサから予測される信号レベルと見分けることが可能であるという点である。重要なのは、光センサ・アレイから戻る信号において情報を検出することができるという点であって、信号を修正または抑制する方法の詳細ではない。
【００１３】
図３には、デジタル・スチル・カメラまたはデジタル・ビデオ・カメラに利用することが可能な２次元光センサ・アレイの典型的な例が示されている。図３の例の場合、光センサ・アレイ３００のカラー・フィルタは、一般に、イーストマン・コダックのＢ．Ｅ．ＢａｙｅｒにちなんでＢａｙｅｒパターンと呼ばれるモザイク・パターンをなすように配列される。デジタル・スチル・カメラに関する光センサ・アレイには、ほぼ３，０００，０００程の光センサを含むことが可能である。図３に描かれているように、１つのエッジ行または列における少数の光センサは、イメージングではなく、情報の符号化専用とすることが可能である。図３の場合、光センサ３０２及び３０４は、光が光センサに達するのを阻止するため、不透明な材料でカバーされている。光センサ３０２が、最下位ビットに相当する場合、デジタル化強度値によって、デジタル値５が符号化される。やはり、異なる値を異なるカラーに符号化することもできるし、フィルタを利用して、複数ビット／ピクセルの符号化もできるし、遮光の代わりに、光センサの動作不能化を利用することもできるし、光センサに修正を加えて、光がなくても電荷を蓄積するようにすることも可能である。
【００１４】
情報は、光センサ・アセンブリのメーカによって符号化される。従って、光センサ・アレイを利用したイメージング製品のメーカの場合、情報は、イメージング製品内のコンピュータ・プロセッサ、または、イメージング製品に接続されたコンピュータにとって、永久的に利用可能である。符号化情報の典型的な利用には、パワー・オン初期設定時における情報の読み取り、及び、符号化情報を利用した、いくつかある代替データまたはファームウェア集合のうちどれを利用すべきかの判定が含まれる。有用な情報の例には、光センサ・アセンブリのタイプ（供給業者、構成等）を一意的に識別する番号があり、これによって、その光センサ・アセンブリを利用したイメージング製品のメーカは、複数の異なる光センサ・アセンブリを交換することが可能になる。
【００１５】
光センサの遮光または動作不能化を利用した符号化の場合、符号化情報を読み取るために、符号化光センサを照射しなければならない。２進符号化の場合、全ての符号化光センサの受光強度がほぼ同じであり、従って、信号差の検出が可能であるという限りにおいて、照射強度は重要ではない。複数ビット／ピクセルの符号化の場合、強度は一定であるか、または、既知のものであることが必要とされる。例えば、遮光またはフィルタリングを施されない光センサを用いて、照射強度を測定することができるし、フィルタリングを施された光センサからのデジタル化強度と、強度測定光センサからのデジタル化強度との比率を求めることも可能である。文書スキャナ、コピー機、及び、ファクシミリ機には、一般に、内部照射が含まれる。走査前に光センサの感度較正（光応答不均一性またはＰＲＮＵ較正と呼ばれる）を施すために用いられる較正ストリップが、文書を支持するプラテンのエッジの一方に沿って設けられるのも一般的である。情報符号化光センサは、ＰＲＮＵ較正中に読み取ることが可能である。デジタル・カメラには、発光ダイオードまたは各種制御インジケータ（例えば、「オン／オフ」・インジケータ）のための他の照射源を含むことが可能である。必要があれば、内部光源を設けなければならない場合もあり得る。光パイプまたは他の適合する手段を用いて、内部光源からの光を符号化光センサまで経路指定し、外部からの照射がなくても、符号化情報の読み取りが行えるようにすることが可能である。
【００１６】
本発明に関する以上の説明は、例証及び解説を目的として提示されたものである。本発明を余すところなく述べようとか、本発明を開示の形にそっくりそのまま制限しようとするものではなく、上述の教示に鑑みて、さまざまな変更を加えることが可能である。この実施態様は、本発明の原理及びその実際の適用例を最も明確に説明することによって、他の当該技術者が、企図する特定の用途に適した、さまざまな実施態様及びさまざまな修正態様において、本発明を最も有効に利用できるように、選択され、解説されている。付属の請求項は、先行技術による制限がある場合を除いて、本発明の他の代替実施態様を含むものと解釈されることを意図している。
【００１７】
本発明は以下に要約される。
【００１８】
１．光センサ・アセンブリであって、
少なくとも１つの情報光センサ（１０６、１０８、１１０、１１２、３０２、３０４）を備え、光が前記情報光センサに入射するのを少なくとも部分的に妨げることによって、前記光センサ・アセンブリの照射時に、光が妨げられずに前記情報光センサに入射するか否かを表す前記情報光センサからの信号の大きさに基づき、永久情報の符号化が行われるように構成されていることを特徴とする光センサ・アセンブリ。
【００１９】
２．さらに、前記光が前記情報光センサに入射するのがほぼ阻止されることを特徴とする第１項に記載の光センサ・アセンブリ。
【００２０】
３．さらに、前記光が前記情報光センサに入射するのを部分的に阻止するフィルタを備えることを特徴とする第１項に記載の光センサ・アセンブリ。
【００２１】
４．さらに、あらかじめ選択されたパーセンテージ・グループからのあるパーセンテージだけ光を吸収するフィルタを備えることを特徴とする第３項に記載の光センサ・アセンブリ。
【００２２】
５．さらに、前記光があらかじめ選択されたパーセンテージ・グループからのあるパーセンテージだけ部分的に妨げられることを特徴とする第１項に記載の光センサ・アセンブリ。
【００２３】
６．光センサ・アセンブリであって、
前記光センサ・アセンブリの照射時に、永久情報が情報光センサからの信号の大きさによって符号化されるように、意図的に動作不能にされた少なくとも１つの光センサ（１０６、１０８、１１０、１１２、３０２、３０４）を備えることを特徴とする光センサ・アセンブリ。
【００２４】
７．光センサ・アセンブリに情報を永久符号化する方法において、
前記光センサ・アセンブリ内の少なくとも１つの情報光センサを照射するステップと、
前記情報光センサからの信号の大きさが、照射時に、予測される大きさと異なるようにするステップとを、
備えることを特徴とする方法。
【００２５】
８．さらに、前記情報光センサに入射するほぼ全ての光を阻止するステップを備えることを特徴とする第７項に記載の方法。
【００２６】
９．さらに、あらかじめ選択されたパーセンテージ・グループからのあるパーセンテージだけ、前記情報光センサに入射する光を阻止するステップを備えることを特徴とする第７項に記載の方法。
【００２７】
１０．さらに、前記情報光センサに入射する光にフィルタリングを施すステップを備えることを特徴とする第７項に記載の方法。
【００２８】
１１．さらに、あらかじめ選択されたパーセンテージ・グループからのあるパーセンテージだけ、光にフィルタリングを施すステップを備えることを特徴とする第１０項に記載の方法。
【００２９】
１２．さらに、前記情報光センサを動作不能にするステップを備えることを特徴とする第７項に記載の方法。
【００３０】
１３．光センサ・アセンブリに情報を永久符号化する方法において、
照射がされていなくても、電荷を蓄積する少なくとも１つの情報光センサを設けるステップと、
照射が行われると、電荷を蓄積し、照射されなければ、ほとんど電荷を蓄積しない少なくとも１つのイメージング光センサを設けるステップとを備え、
前記情報光センサからの信号の大きさが、非照射時に、前記イメージング光センサからの信号の予測される大きさと異なることを特徴とする方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って情報が符号化された、ライン・アレイを備えた光センサ・アセンブリの一例を表す概略図である。
【図２】本発明に従って、光がなくても、コンデンサに充電するように修正された光センサを表す概略図である。
【図３】本発明に従って情報が符号化された、２次元アレイを備えた光センサ・アセンブリの一例を表す概略図である。
【符号の説明】
１０６、１０８、１１０、１１２、３０２、３０４ 光センサ

Claims (7)

1. 複数の光センサを有する光センサ・アセンブリであって、
   前記複数の光センサのうち、一部の光センサ（１０６、１０８、１１０、１１２、３０２、３０４）に設けられる減光手段であって、設定しうる複数の比率のうち、所望の比率で前記一部の光センサのそれぞれに入射する光の量を減じるための減光手段を備え、前記一部の光センサのそれぞれに入射する光の量が減じられることによって、前記光センサ・アセンブリが照射された時に、前記一部の光センサ及び他の光センサから出力される信号の大きさに基づき、永久情報の符号化が行われるように構成されていることを特徴とする光センサ・アセンブリ。
2. 前記減光手段は、前記一部の光センサのそれぞれをカバーするフィルタを有し、前記フィルタは、設定しうる複数の光吸収率のうちの、所望の光吸収率とすることが可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載の光センサ・アセンブリ。
3. 前記減光手段は、不透明な材料によって前記一部の光センサのそれぞれを部分的にカバーする光量制限部材を有し、前記光量制限部材は、設定しうる複数の光量制限比率のうちの、所望の光量制限比率とすることが可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載の光センサ・アセンブリ。
4. 複数の光センサを有する光センサ・アセンブリに情報を永久符号化する方法であって、
   前記複数の光センサのうち、一部の光センサのそれぞれに、入射する光の量を、設定しうる複数の比率のうちの所望の比率で減じるための減光手段を設けることと、
   前記光センサ・アセンブリが既知の照度で照射されているときに、前記一部の光センサのそれぞれからの信号の大きさが、前記減光手段の設けられていない他の光センサから出力される信号の大きさと異なるようにし、それにより、前記一部の光センサのそれぞれから出力される信号で前記光センサ・アセンブリを電子的に識別可能とすることと
   を備えることを特徴とする方法。
5. 前記減光手段は、前記一部の光センサのそれぞれをカバーするフィルタを有し、前記フィルタは、設定しうる複数の光吸収率のうちの所望の光吸収率とすることが可能に構成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記減光手段は、不透明な材料によって前記一部の光センサのそれぞれを部分的にカバーする光量制限部材を有し、前記光量制限部材は、設定しうる複数の光量制限比率のうちの所望の光量制限比率とすることが可能に構成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 複数の光センサを有する光センサ・アセンブリに情報を永久符号化する方法であって、
   前記複数の光センサのうち、一部の光センサのそれぞれを、光の照射がされていなくても電荷を蓄積するように構成することと、
   前記複数の光センサのうち、前記一部の光センサ以外の光センサのそれぞれを、光の照射が行われると電荷を蓄積し、照射されなければ、ほとんど電荷を蓄積しないように構成することとを有し、
   それにより、前記光センサ・アセンブリへの光の照射が行われない状態で、前記一部の光センサのそれぞれから出力される信号の大きさが、前記一部の光センサ以外の光センサのそれぞれから出力される信号の大きさと異なるようにすることを特徴とする方法。

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