JPH0389126A - 光センサの遅れを減少させる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般的には半導体光センサに係り特に、遅れを
有する半導体光センサ（関する。

［従来の技術］ 従来技術では半導体光センサが光度の突然の変化に即座
には反応できないことはよく知られている。この効果は
立上り及び立下り両方の遅れを備え、この立上り遅れは
光センサの反応速度が遅いので、最初に光が加えられる
瞬間に完全に反応して生じ、立下り遅れは光センサの反
応速度が遅いために、光が遮断される瞬間に出力信号レ
ベルを暗値に完全に減少して生じる。１９７５年１月の
ＪＥＥＥ６３巻の議事録として出版された、Ｄａｖｉｄ
　Ｆ、　Ｂａｒｂｅによる「帯電結合概念を使った結像
′Ｓｔ置Ｊという論文に遅れ効果の大義が詳しく出てい
る。

遅れの問題に公知の解決は投射する照明に加えてバイア
ス光すなわちファツト・ゼロ（ｆａＬｚｅｒｏ）を有す
る半導体光センサを与えることである。光センサの操作
のバイアス光及びその効果の使用はＣＣＤ結像区分のフ
ェアチャイルド・ウニストン・システムによる１９８９
年のフェアチャイルド・ウニストン・ＣＣＤ結像データ
ブックに出版された「応用記二光位置移動損失（ＰＳＴ
Ｌ）Ｊと１９８４年４月のＳＰ　Ｉ　Ｅ４８６巻の１９
８４年医療結像と器具の使用に出版されたＨｏｒａｎｃ
ｅ　Ｈ，１ｌｉｎｅｓ他による「デジタル減法管掌のた
めの映像要求」の中の、多数の論文中で議論されている
。

白色光燈を利用する遅れを減少させる装置が１９７２年
８１巻のザ・ジャーナル・オブ・ザ・ニスエムビーティ
ーイー（ｔ、ｈｅ　ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅＳｌ
ｌｉＰＴＥ）によって出版され、Ｄ−Ｇ、　Ｐｅｒｋｉ
ｎｓによる「新三管色テレビカメラの特長」という論文
に説明されている。この装置はカメラのレンズとＲＧＢ
色構威構成ピックアップ管との間に置かれた「ガラス圧
診器」を備える。このガラス圧診器は光源から各ピック
アップ管へバイアス白色光を投射するプリズムから或っ
ている。

Ｓ、　Ｂ、　Ｍｅｎｄｅは「衛星応用のための低光レベ
ル低速走査テレビカメラ」という論文中で光陰極表面を
比較的−様（照明するようカメラ管上に光源を取り付け
て成るバイアス照明のための方法を説明している。

英国特許第１，２４０，４６８号にはカメラのレンズ、
ＲＧＢ色構成要素中へ入って来る白色光を分割するビー
ム分割システム及び光源からバイアス照明のためにカメ
ラのレンズとビーム分割システムとの間の位置へ白色光
を送るファイバー光ケーブルを備えるバイアス照明装置
が説明されている。

１９７１年１月第１０９号のマリアート・テクニカル・
コミュニケーションズ（ＭｕｌｌｉａｒｄＴｅｃｈｎｉ
ｃａｌ　ＣｏｍｍｕｎｉｃａＬｉｏｎｓ）のＪ−Ｄｏｌ
ｌｅｄａｓｐによる「１インチ直径鉛両ＴＭカメラ管型
１９ＸＱＪという論文中には遅れを減少させるための二
つの方法か説明されている。一つは高速読み出し銃と電
子銃の合体であり、もう一つは光管を介するバイアス照
明の合体である。

上述の論文及び特許は前方照明（すなわち、入って来る
光信号を有するバイアス照明を含む）を図解している。

後方照明することすなわち光学結像路の一部でない方向
からセンサを照明することもまた公知である。ブラウン
管には、後方照明が管表面の内側を照明することにより
達成されている。ＣＣＤセンサは感光性層の後部に光学
接近をせず、従って後方照明はＣＣＤセンサでは利用さ
れていない。

さらに、上述の論文及び特許は典型的な白熱光源である
白色光源を利用している。白熱光源には得られた色平衡
が強度変化を伴って変化するという不具合がある。キセ
ノン燈などの他の光源は操作が複雑で、比較的不安定で
、短い寿命を有し、購入が高価である。蛍光燈は、まだ
白色光源のためのもう一つの選択であるか、大きく、安
定が要求され、強度の制御か疑問である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は発光ダイオード（ＬＥＤ）光源で、かつ
光学結像路と機械的に干渉しないバイアス照明を提供す
ることと共に色分離組立装置でバイアス照明を提供する
ことである。

［課題を解決するための手段］ 故に本発明に従って、光センサを照明するよう配置され
る光学路の外側に置かれる複数の色付きＬ　Ｅ　Ｄ　ｌ
ｉえる光学結像路を有する色分離組立装置の光センサ中
で遅れを減少させる装置が与えられる。

また、本発明の好的実施例に従って、色付きＬＥＤの色
と位置が色分解組立装置の透過及び反射特性に調和する
よう選択される。ＬＥＤは緑、赤及びＨのＬＥＤのいく
つか或は全ての収束可能な機能に基づいて選択される。

［作用］ さらに、本発明の望ましい実施例に従って、色分離組立
装置は構Ｔ＆！素の色中へ入射白色光を分離し、かつ光
センサ上へＬＥＤの光を向ける光学フィルター装置を備
える。光学フィルター装置は二色性フィルターか、その
代わりに、二色性層を有するプリズムを備える。

ＬＥＤ光源か選択される理由は、ＬＥＤが高価でなく、
操作が容易で、小さく、長い寿命を有し、電流や衝撃係
数のどちらかによって高度な強度制御を有することであ
ると特記されるべき℃ある。

［実施例］ 本発明は以下の図面に関連される次の詳しい記載からよ
り完全に理解され、かつ認められよう。

次に本発明に従って作用し、かつ構成される遅れ減少装
置を図解する第１図を参照する。この装置は色スペクト
ルの赤、緑ならび青の範囲内でそれぞれ色を受ける、Ｃ
ＣＤ光センサ等の三個の光センサｔｏ、１２及び１４と
、光センサ１Ｏ１１２及び１４上で物体を結像するレン
ズ１６と、ビーム２２．２４．２６及び２８中へ光学軸
が一致して入射する白色光ビーム１７を分離する、米国
カリフォルニア州すンタロサの０ＣＬＩによって製造さ
れた製品等の二色性フィルター１８及び２０とを備える
。フィルター１８はビーム１７を可視スペクトルの赤の
範囲内の光を構成するビーム２２と可視スペクトルの緑
及び青の範囲内の光を構成するビーム２４に分解する。

フィルター２０はビーム２４を緑の範囲内の光を構成す
るビーム２６と青の範囲内の光を構成するビーム２８に
分解する。

フィルター１８及び２０のフィルター特性は第２Ａ〜２
Ｄ図中に示され、その第２Ａ図及び第２Ｃ図はそれぞれ
フィルター１８及び２０の透過特性を図解し、その第２
Ｂ図及び第２Ｄ図は各フィルターの反射特性を図解して
いる。フィルター１８が４００〜６００ｎｍ　（すなわ
ち光スペクトルの青及び緑の範囲内）の波長を有する光
を透過し、かつ６００ｎｍ以上（すなわち赤の範囲内）
の波長を有する光を反射することは認められている。他
方フィルター２０は青の範囲内で光を透過し、かつ緑及
び赤の範囲内で光を反射する。

次に再度第１図を参照し本発明の一実施例では、典型的
な緑色ＬＥＤ３０は、その光ビームがビーム４０に指示
される通り、フィルター１８を介して光センサｌＯへ透
過されるようフィルター１８の手前に置かれる０線色Ｌ
ＥＤ３０が遅れを減少させるために光センサ１０のバイ
アス照明用に利用されることは認められている。

本発明の一実施例に従って第２のＬＥＤ３２は、典型的
な赤色ＬＥＤであり、フィルター１８の手前に置かれる
。その光ビームは、第１図中の４２で付号され、二度す
なわちフィルター１８によってフィルター２０方向に一
度そしてフィルター２０によって光センサ１２方向に一
度反射される。第３のＬＥＤ３４は、典型的な赤色又は
緑色のＬＥＤであり、フィルター２０の陰に位置され、
そのビームは４４で付号され、光センサ１４へ反射され
る。

本発明の特長はＬＥＤがバイアス照明に使われることで
ある。ＬＥＤは、白熱光源に起こるような、色に影響を
及ぼすことなしに電流若しくは衝撃係数又はその双方を
変化させることにより強度を制御する良く知られた能力
のためバイアス照明に有効である。

本発明の別の特長は、ＬＥＤ３０．３２及び３４かビー
ム１７，２２，２４．２６及び２８によって付された光
学結像路の外側に置かれることである。この特長はバイ
アス照明が光センサ１０．１２及び１４上への光学結像
に伴って機械的な干渉をしないことを確証する。

次に二色性フィルター１８及び２０よりもむしろ二色性
フィルター５０及び５２を利用する本発明の第二実施例
を図解する第３図を参照する。第４Ａ〜４Ｄ図はフィル
ター５０及び５２の特性を図解する。従って第４Ａ図及
び第４Ｂ図に示す通り、フィルター５０はスペクトルの
緑の範囲内で光を反射し、かつ青及び赤の範囲で光を透
過し、また第４Ｃ図及び第４Ｄ図に示す通り、フィルタ
ー５２は赤の光を反射し、かつ青及び緑の範囲内で光を
透過する。

次に第３図を再度参照する。ＬＥＤ６０．６２及び６４
は次の通りフィルター５０及び５２の特性に調和するよ
う選択する。ＬＥＤ６０及び６２はそれぞれ典型的な赤
及び緑のＬＥＤであり、その光ビームはフィルター５０
及び５２によってそれぞれ光センサ１２及びｌＯへ透過
される。ＬＥＤ６４は典型的な赤色ＬＥＤであり、その
光ビームはフィルター５２によって反射され、かっ光セ
ンサ１４に当たる。

二色性フィルターが本発明に使われ得ること、例えば、
フィルター１８及び２０が二色性層で覆われたプリズム
によって置き換えられ得ることは当業者により理解され
る。

また、ＬＥＤの型及び位置か実験に基づいて選択され、
フィルターの向きと同じく選択されたフィルターの特別
の伝送及び反射特性によることは認められる。

遅れ減少装置の設計者は最初に一組の二個のフィルター
とその向きを選択する。三器の光センサの位置とそれら
が受ける色の範囲はフィルターの型と向きから決定され
る。設計者はついで第１フイルターの手前に置かれるよ
う第１ＬＥＤを選択し、その色はその光が第１光センサ
上へ第１フイルターによって透過されるものである。第
２ＬＥＤが第２フイルターの手前に置かれる。その色は
好ましくはその光が第２光センサ上へ第２フイルターに
よって透過されるように選択される。これが不可能なら
ば、ＬＥＤの有効な色選択又は選択されたフィルターの
型に従って、光が第３光センサ上へ第２フイルターによ
って反射されるように色を選択する。第３ＬＥＤは残存
する光センサに投射するような方法でフィルターの少く
とも一個によって光が反射されるような位置内で第１又
は第２フイルターのどちらかの手前に置かれる。

青色ＬＥＤは可視光スペクトルの青の範囲内のＬＥＤが
典型的に極めて高価であるので選択されていないことは
特記されるべきである。しかしながら、第７図に参照さ
れ、示される通り、青色ＬＥＤは利用され得る。黄色Ｌ
ＥＤはその色の範囲がフィルター１８．５０及び５２の
切断点に近く置かれるので選択されていない。

第５図はフィルターのための第３可能結合構造を図解す
る本発明の第３実施例の図である。この実施例は第２結
合構造中で置かれた（第１図の）フィルター１８及び２
０を利用している。フィルター１８の向きは第１図の向
きとはわずかに変化している。しかしながら、フィルタ
ー２０は全体的に新しい向きを有している。ＬＥＤ７０
及び７２はフィルター１８の手前に置かれ、かつそれぞ
れ緑と赤の色である。赤色ＬＥＤはフィルター２０の手
前に置かれている。その代わりにＬＥＤ゛７４は緑色Ｌ
ＥＤでもよい、ＬＥＤ７０．７２及び７４が第１図のＬ
ＥＤ３０．３２及び３４と同等の色であることは記され
ている。しかしながら、この第３実施例では、ＬＥＤ７
０，７２及び７４は１７．２２、及び２８によって付さ
れた光学軸に対し、−膜内に９０°でない、ある角度で
置かれている。

次に第６図を参照し、二つの表面８２及び８４上の二色
性層で覆われたプリズム８０を利用する本発明の一実施
例を説明する。二つの表面８２及び８４のフィルター特
性は第１図のフィルター１８及び２０と同様である。光
センサ１０．１２及び１４は第１図のそれらと同様の位
置に置かれ、またＬＥＤ９２．９４及び９６は第１図の
ＬＥＤ３０．３２及び３４と同様の色、同様な位置にあ
る。

次に第７図及び第８Ａ〜８Ｄ図を参照し、青色ＬＥＤを
利用する本発明の他の実施例を説明する。この実施例に
おいて、第１図に示される実施例と同様に、光センサ１
４はフィルター１１８から反射された光を受け、また光
センサｌＯはフィルター１２０から反射された光を受け
、また光センサ１２は残存する光を受ける。フィルター
１１８の透過及び反射特性は、第８Ａ図及び第８Ｂ図に
示され、緑及び赤の光が透過され、かつ青い光が反射さ
れるものである。従ってＬＥＤ１３０は緑或は赤のどち
らかであり、またＬＥＤ１３２は青である。以前の通り
、ＬＥＤ１３０及び１３２はフィルター１１８の手前に
置かれる。

フィルター１２０の透過及び反射特性は、第８Ｃ図及び
第８Ｄ図に示され、緑の光が透過され、かつ赤及び青の
光が反射されるものである。従って、フィルター１２０
の陰に置かれる、ＬＥＤ１３４は青又は赤のどちらかで
ある。

本発明が上文に特に示され、記載されているものによっ
て限定されないことは当業者により理解されるものであ
り１本発明の範囲は上記の請求項によってのみ限定され
る。

［発明の効果］ 本発明の装置は、強度の制御が容易で、安価なＬＥＤ光
源で、かつ光学結像路と機械的に干渉しないバイアス照
明ができ、また色分解合成装置で遅れを減少させること
ができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って作用し、かつ構成される遅れ減
少装置の概略図である。 第２Ａ〜２Ｄ図は第１図の装置中で使われるフィルター
の特性を示すグラフである。 第３図は本発明の第２実施例の概略図である。 第４Ａ〜４Ｄ図は第３図の装置中で使われるフィルター
の特性を示すグラフである。 第５図は本発明の第３″５施例の概略図である。 第６図は二色性層で覆われたプリズムを利用する本発明
の実施例の概略図である。 第７図は青色ＬＥＤを利用する本発明の実施例の概略図
である。 第８Ａ〜８Ｄ図は第７図の装置中で使われるフィルター
の特性を示すグラフである。 １−０．１２．１４　−−−　　光センサ、１６・・・
　レンズ、　　１７　・・・　白色光ビーム、　１８．
２０　・・・　フィルター３０．３２．３４　・・・　
ＬＥＤ、　　８０プリズム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光学結像路を有する色分解組立装置内で光センサの
   遅れを減少させる装置であって、 前記光学路の外側に置かれ、かつ前記光センサの照明の
   ために配置される、複数の色発光ダイオードを備える光
   センサ中の遅れを減少させる装置。 ２）前記色発光ダイオードの色と位置が前記色分解組立
   装置の透過及び反射特性に調和するように選択される請
   求項１記載の光センサ中の遅れを減少させる装置。 ３）前記複数の色発光ダイオードが緑、赤及び青の発光
   ダイオードのいくつか又は全ての収束可能な機能を備え
   る請求項１記載の光センサ中の遅れを減少させる装置。 ４）前記複数の色付き発光ダイオードが緑、赤及び青の
   発光ダイオードのいくつか又は全ての収束可能な機能を
   備える請求項２記載の光センサの遅れを減少させる装置
   。 ５）前記色分離組立装置が構成要素の色中へ投射する白
   色光を分離し、かつ前記光センサ上へ前記発光ダイオー
   ドから光を向ける光学フィルター手段を備える請求項１
   記載の光センサ中の遅れを減少させる装置。 ６）前記光学フィルター手段が二色性フィルターを備え
   る請求項５記載の光センサ中の遅れを減少させる装置。 ７）前記光学フィルター手段が二色性層を有するプリズ
   ムを備える請求項５記載の光センサ中の遅れを減少させ
   る装置。