JPH05502532A - 画像スキャナの光散乱を補正する並列処理ネットワーク - 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】 画像スキャナの光散乱を補正する 並列処理ネットワーク 技術分野 本発明は画像処理（イメージング）装置に関し、さらに具体的には、光束散乱の 影響を補正する画像処理装置に関する。

背景技術 写真フィルムの有用な特性の１つは、入射放射光をダイナミック・レンジを圧縮 する方法で記録することである。写真フィルムが露光されたときのその応答性の 測定は、その結果得た透明画の光学的濃度を測定して行うのが標準的になってい る。これは、透明画に光を照射して、透過または反射した光束を測定することに よって行われる。透明画の読取り時に、透過光束または反射光束の値を正確に測 定することは、機器の技術約制約によって、妨げられている。そのような制約と して、透明画平面に均等な照射を作り出すことができないこと、ビネット（ぼか し）、光学軸のずれ（ミスアライメント）、センサの非均質性などがある。従来 装置の中には、これらの制約の除去を試みた装置が知られている。たとえば、Ｊ ａｎｓｓｏｎ他著の「２次元ゲル電気泳動パターンを数量化する方法の実現と応 用」（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ 　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔ。

ｑｕａｎｔｉｔａｔｅ　２−Ｄ　ｇｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ　ｐ ａｔｔｅｒｎｓ）。

Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ　４．８２−９１（１９８３）に記載されてい る装置がある。

透過光束または反射光束の値を測定することを妨げる要因は他にもある。たとえ ば、光学機械要素上のほこりが原因で起こる光束の散乱、光学系の欠陥が原因で 起こる光束の散乱、透明画自体からの光束の散乱などである。

透明画を透過した光束の測定中に、上記に挙げた散乱現象によって起こる散乱光 束の寄与を、光学的絶縁を用いて除去または低減することが、いろいろな方法で 試みられている。デジタル走査マイクロ濃度計として知られる計器は、透明画上 の画像全体をビクセル単位で走査して、画像を一連の数字列、つまり、デジタル 化した画像に変換するために使用されている。このような形態のデータは、その 後の画像処理と分析を行う時に好都合である。走査は、透明画を収めているステ ージを平面移動させるか、あるいは別の方法として、透明画が置かれているドラ ムを回転させることによって行うことができる。しかるに、この種の装置の場合 は、必要とする機械的部品が高い精度を要求し、走査速度を制限し、スキャナを 高価にし、機器の寿命を短縮する摩耗を発生するために、その扱い方が煩わしく なっている。その結果、装置コストが異常に高（なっている。

分光計、その他の光学装置における解像度の歪みを補正する方法および装置は、 Ｊａｎｓｓｏｎ著「デコンボルーシ：ｉン：分光における応用Ｊ　（Ｄｅｃｏｎ ｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＷｉｔｈＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　５ｐｅｃｔｒｏ ｓｃｏｐｙ）、　ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ　（１９８４）に要約されている 。

以上に鑑みて、比較的低コストのスキャナの走査速度と便利さが得られ、しかも 、絶縁によって散乱光束の影響を除去できるような、精度と正確性が同時に得ら れるようにすることが望ましいとされている。

発明の開示 本発明は、そこから放射される光束をもつ被写体（ｏｂｊｅｃｔ）、つまり、そ こに所定数の離散的部分をもつ被写体を、画像処理する装置と方法に関するもの である。本発明によれば、複数の領域素（ａｒｅａ　ｅｌｅｍｅｎｔ）をもつタ ーゲット平面が定義される。各領域素は被写体の部分に対応している。各領域素 上の総入射光束を表す信号が生成される。各総入射光束信号は、散乱によって、 対応する所定の領域素に入射する光束の影響を、その信号から除去するように補 正される。この補正によって、その領域前に対応する被写体部分だけから放射さ れ、当該領域前へ入射した光束を表す信号が生成される。

総入射光束信号の補正は、予め定められた重みづけ係数Ｗ（ｘ、ｙ）によって、 各総入射光束信号に重みづけをし、ある領域前へ入射した総光束を表す重みづけ をした信号を、その他の領域前の各々から得られた重みづけをした総入射光束信 号と加算することによって行われる。各重みづけ係数Ｗ（ｘ、ｙ）は、予め定め られた個数の応答係数Ｒ（ｘ、　ｙ）から作られる所定の応答マトリックスＲと 関数で関係づけられている。応答係数Ｒ（ｘ、　ｙ）は、領域前のうちの任意の 領域前（たとえば、Ｘ番目の領域前）が、別の領域前に対応する被写体の部分（ たとえば、ｙ番目の領域前に対する部分）から放射された光束、つまり、散乱が 原因で、Ｘ番目の領域前に入射された光束に影響される度合いを、数量化して表 している。各応答係数Ｒ（ｘ、　ｙ）は、観測される被写体、または画像処理装 置を較正するために使用される試験用被写体に左右されない画像処理装置の特性 を表している。

図面の簡単な説明 本発明は、付属図面を参照して行われる以下の詳細な説明から、より十分に理解 されるであろう。図面は、本願の一部をなすもので、以下の通りである。

第１Ａ図および第１Ｂ図は、ともに、本発明の一般原理を実施化した、散乱の影 響を解消する一般画像処理装置の高度に様式化した図である。

第２図は、透明画の光学的濃度を測定する、本発明の教示を実施化した濃度計の 概略図である。

第３図は、第２図に示す濃度計の光路の高度に様式化した概略斜視図である。

第４図は、濃度計で、単一ビクセルｉと、それに隣接する単一サンプルビクセル ｊに当たる光束の配置を示す高度に様式化した概略図である。

第５図は、未知の透過率をもつ透明画の真の透過率を決定する一般的方法のステ ップを示すブロック図である。

第６図は、隣接したビクセルからの検＄信号を重みづけ加算することにより、単 一ビクセルｉの位置での真のサンプル透過率を測定する、平行処理ネットワーク を示す概略図である。

第７図は、一つの３検出器要素スキヤナー（Ｔｈｒｅｅｄｅｔｅｃｔｏｒ　ｅｌ ｅｌＩｌｅｎｔ　５ｃａｎｎｅｒ）の、３つのすべてのビクセル位置で９真のサ ンプル透過率を測定する、平行処理ネットワークを示す概略図である。

発明を実施するための最良の形態 以下の詳細な説明および図面で、同じ参照番号は同じ構成部品を示す。

本発明のさらに詳細な数学的根拠は、後述するさらに詳細な実施例に関連して述 べるが、第１Ａ図および第１Ｂ図に示す参照符号Ａで示される、本発明の一般的 画像処理装置の、高度に様式化された図から、本発明が述べる問題点の一般的性 質が明らかになるであろう。

任意の被写体１０は、図に示すように、装置Ａの一部を構成するターゲット平面 １２に対して、一般には向き合うように配置されている。図示されてはいないが 、適宜な光学的構成要素を、被写体１０とターゲット平面１２との間に挿入して もよい。ターゲット平面１２に対向する被写体１０全体は、所定のＮ個の離散部 分に細分化されていると理解してよ（、いくつかの離散部分、すなわち、部分１ ０−１．１Ｏ−（ｉ−１）、　１０−ｉ、　１Ｏ−（ｊ−１）、　１０−ｊおよ び１０−Ｎが、例として図示されている。ターゲット平面に対向する被写体の部 分のみが、光束に寄与するのを確実にするために、ある例では、被写体の周囲の ？替在的な光路を、マスク、ストッパ、隔壁、あるいは同様の構造物で、遮断す る必要が生じ、あるいは、そうすることが望ましいかもしれない。

適宜の位置に置かれた光源（ｓｏｕｒｃｅ）　１４から放射され、被写体２０に きた入射工。による放射によって、あるいは自己発光によって、放射光束は、被 写体１ｏの離散部分から発光される。この使用目的では、被写体ｌＯは、自己発 光物体１反射物体、あるいは透明物体のいずれでもよいことは、前述したところ から明らかであろう。被写体ｌＯから放射される光束は、ターゲット平面１２に 突き当たる。ターゲット平面１２は所定のＮ個の領域前を含む。再び、領域前１ ２−１．１２−（ｉ−１）、　１２−ｉ。

１２−（ｊ−１）、　１２−ｊおよび１２−Ｎは、被写体１０の離散部分１０− Ｌ　１Ｏｉｉ−１＞、　１０−ｉ、　１０ｉｊ−１）、　１０−ｊおよび１０− Ｎに、それぞれ対応し、そのうちのいくつかが図示されている。第１Ａ図には、 被写体１０の２つの離散部分１０−１および１０−ｊから放射される各々の光路 が、参照番号１６−ｉおよび１６−ｊによってそれぞれ示される太い破線で図示 され、また、被写体の他の離散部分からの光路が示唆されている。各離散部分か らの放射光束の大きさが、符号Ｉ（ｉ）およびＩ　（ｊ）により示される。

代表的な例では、後でさらに十分に説明するが、１８で総称される光検出器配列 （ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）が、ターゲット平面１２と関連 づけられている。光検出器配列１８は、装置Ａの一部分を形成する。光検出器配 列１８は、ターゲット平面１２に対し、動作に都合のよい任意の位置に！（こと ができる。第１図では、光検出器配列１８が、一般的に、ターゲット平面１２の 背後に置かれていることを示している。また、本発明の各種の実現例（ｉｍｐｌ ｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ）では、適当な光学的構成要素を、ターゲット平面１２ と光検出器配列１８との間の任意の適宜な位置に挿入できることは明らかである 。

「光検出器」という用語が、電磁束以外のエネルギー束の検圧器を含むのは明ら かである。

一般の場合、光検出器配列１８の各部分は、それに対応したターゲット平面１２ の領域素と関連づけられている。たとえば、光検出器配列の部分１８−１．１８ −（ｉ−１）。

１ｇ−１，１８−（ｊ−１）、　１８−ｊおよび１８−Ｎは、ターゲット平面１ ２の領域素１２−１．１２−（ｉ−１）、　１２−ｉ、　１２−（ｊ−１）、　 １２−ｊおよび１２−Ｎと、それぞれ関連づけられている。一般に、被写体１０ が細分割される離散部分の合計数Ｎは、ターゲット平面１２上に定義される領域 素の数、およびこれに対応関連する光検出器配列１８の部分の数により決定され る。複数の検出器が、全体として、ひとつの検出器として動作するように配置す ることも、本発明の範囲内にある。

この点について、本発明の多（の実現例においては、ターゲット平面１２および 光検出配列１８は、物理的に一体化できる。たとえば、ターゲット平面１２は、 ブレーナ（ｐｌａｎａｒ）フォトダイオード配列の表面、光感知写真フィルムの 表面、あるいはビジコンのターゲット表面上にとることができる。これらの例で 、ターゲット平面は、光検出器配列の構造に固有のものであることは明らかであ る。

他の例として、ターゲット平面と光検出器配列とは物理的に互いに分離してよい 。たとえば、レーザ・スキャナの場合、ある所定のパターンで被写体の離散部分 を照射するために、探索（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｎｇ）レーザビームの焦点合 せと時間的位置合せが使用される。

ビームの動きは、通常、回転ミラーにより形成される。任意の所定の時刻の瞬間 に、光の照射を受ける被写体の離散部分から反射された光（離散部分を透過した 光）は、適宜の光コレクタ配列で集められる。このような配列では、この瞬時の コレクタの表面は、該被写体の照射を受ける離散部分に対応した、ターゲット平 面の領域素を規定する。関連づけられた光検出器配列は、通常、ターゲット平面 内以外の位置に位置づけされる。

第１図においては、ターゲット平面１２の各分離した別個の領域素が、光検出器 配列１８の各分離した別個の部分に対応するものとして描かれている。このこと は、しかしながら、ターゲット平面１２の領域素を時間的なスキャニングによっ て、時系列的に識別するレーザスキャナ等の装置に限定し、あるいはその種の装 置を除外するものと解釈すべきではない。このような場合、物理的には、ターゲ ット平面は、ただひとつの領域素をもつことができるが、いかなる所定の時刻に も、そのターゲット平面が、被写体の照射を受けた離散部分に対応することは、 前述したことから正しく認識されるべきである。このようにして、被写体な横切 ってのビームの時間的スキャニングが、この一連の対応を発生し、このゆえ、被 写体の各離散部分に対応した一連の領域素を生成する。この意味で、レーザスキ ャナの場合、ターゲット平面は、それぞれが被写体の離散部分に対応している複 数の領域素を示しているといえる。

しかし、光検出器配列１８の各部分は、その各部分に対応するターゲット平面１ ２の領域素に当たる放射光束の総計を表す信号を出すように機能する。第１Ａ図 および第１Ｂ図において、この各信号は、光検出器配列の各検出器に関連づけら れたライン２０上に伝送される。ライン２０上の信号は、１本のライン上で多重 化される。

任意の光検出器から出力されたライン２０上の信号を補正して、光検出器の光束 に対する非線型応答を除去し、光検出器の出力に一定値を加えるオフセットを補 償することが必要であることを、当業者は、理解するであろう。

散乱がない場合には、各光路１６−ｉと１６ｊに沿って、被写体ｌＯの各離散部 分１０ｉと１０ｊから放射される放射光束Ｉ　（ｉ）と　Ｉ（ｊ）は、ターゲッ ト平面１２の対応する領域素１２−ｉと１２−ｊに直接光たるであろう。第１図 において、被写体１０の離散部分から対応するターゲット平面１２の領域素への 、これらの直接光路は、互いに平行な（ｃｏｌｌｉｎｅａｒ）太い破線と細い破 線で示される。散乱や吸収がなければ、被写体１０の所定の離散部分から放射し ターゲット平面１２の対応する部分に当たる光束は、減衰されないだろう。

しかし、理想でな（、実際に実現できる装置では、散乱がおこる。たとえば、光 路１６−１において、参照番号２２で概略的に示した散乱物（ｓｃａｔｔｅｒｉ ｎｇ　ｖｏｌｕｍｅ）は、光束Ｉ（ｉ）の一部を、１以上の別の光路に沿って散 乱させる。散乱物は、前方および／または後方へ、光束を鏡のように反射する表 面を含む可能性がある。光路１６−１に沿った光束１（ｉ）に対し、別の２つの 光路２４Ｓ１と２４Ｓ２とが、点線で表示される。同様に、光路１６−ｊに沿っ て進む光束Ｉ　（ｊ）の場合には、散乱物２６は、２つの別の光路２８Ｓ１と２ ８Ｓ２を生じ、これは一点鎖線で示される。物（ｖｏｌｕｍｅ）２２で散乱する 光束の一部、たとえば、光路２４Ｓ２に沿った光束は、領域素１２−ｊの方へ進 み、１２−ｊに突当たるだろう。この光束は、第１Ａ図で参照符号Ｉｓ　Ｄ、　 ｊ）により示される。同様に、物２６で散乱する光束の一部、たとえば、光路２ ８Ｓ１に沿う光束は、領域素１２−ｉの方へ進み、１２−１に突当るだろう。こ の光束は、第１Ａ図で参照符号Ｉｓ　（ｉ、　ｊ）により示される。しかし、被 写体ｌＯの各離散部分から放射した光束の一部は、これに対応した領域素に突当 るだろう。この光束は、第１Ａ図で参照符号Ｌ（ｉ）と工Ｕ（ｊ）により示され る。各光路での吸収損失により、Ｉｕ（ｉ）とＩｕ（ｊ）は減衰されることもあ る。

第１Ａ図より、ターゲット平面１２の所定の領域素に突当る（および光検出器配 列１８に当たり、そのライン２０上に信号を発生する）絵入射光束は、ターゲッ ト平面１２の所定の部分に対応する、被写体１０の離散部分から直接放射される 光束と、被写体の他の部分から放射されターゲット平面の当該の部分で散乱され る光束の総和とに等しい。記号を用いれば、領域前１２−１に対し、ここで、Ｌ （ｉ）は、ターゲット平面１２の所定領域前に突当る絵入射光束であり、それに 関連する光検出器配列１８で測定される。

絵入射光束Ｉｕ（ｉ）は、ターゲット平面１２の該所定部分に対応した被写体の 離散部分から直接に放射され、ターゲット平面１２の当該部分に入射する光束で ある。

ｌ５（ｘ、、＋）は、被写体ＩＯの他の部分から放射され、散乱によって、ター ゲット平面１２の該所定部分に入射する光束である。

同様の関係は、ターゲット平面１２上の別の領域前に対して測定される絵入射光 束についてもいえ、これによって絵入射光束が定義される。

等式（１）の関係から、被写体ＩＯの予め定められた部分から放射し、ターゲッ ト平面１２の対応する領域前に入射する放射光束は、以下のように表される（領 域前１２−１に対して）： 本発明によれば、装置Ａは、参照符号３０（第１Ｂ図）で総称される手段を含ん でいる。これは、任意の領域前に入射する総絞射光束を表す信号を補正して、散 乱によって当該領域前に入射する光束の影響を該信号から除去するものである。

補正手段３０は、光検出器配列１８と関連づけられ、ライン２０上の信号を補正 し、出力ライン３２のアレイの各ライン上に信号を生成するように機能し、この 各ライン上の信号は、ターゲット平面１２上の所定の領域前に入射した放射光束 のうち、該領域前に対応した被写体ｌＯの離散部分からのみ放射された光束を表 す。補正手段３０は、個別の構成要素を含むハードワイヤ（ｈａｒｄｗｉｒｅｄ ）回路の形で、集積回路および／またはハイブリッド回路の形で、あるいは適宜 にプログラムされたディジタルコンピュータにより実現される。

補正手段３０は、加算要素（ｓｕｍｍｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ）３４−１ない し３４−Ｎのアレイを含む。各加算要素３４は領域前１２の一つに対応する。第 １Ｂ図から分かるように、各加算要素３４は、ライン２２のアレイにより、検出 器１８から出る各出力ライン２０に接続される。各加算要素３４はＮ個の重みづ け要素３６−１ないし３６−Ｎ　からなるアレイに関連づけられている。重みづ け要素３６の各アレイは、任意の加算要素３４に関連し、検出器１８から出るラ イン２０に当該任意の加算要素を接続するライン２２の一つに、それぞれ接続さ れている。

各重みづけ要素は、それに接続されているライン２２上の信号に、所定の重みづ け係数Ｗ（ｘ、ｙ）を適用する。

各重みづけ係数Ｗ（ｘ、ｙ）は、一方、予め定められた個数の応答係数Ｒ（ｘ、 ｙ）で形成される、予め定められた応答マトリックスＲに関数で関係づけられて いる。応答マトリックスＲと重みづけ係数Ｗ（ｘ、ｙ）との開の関数関係は、Ｗ （ｘ、ｙ）　＝　ｆ　ｘ、ｙ（Ｒ）で表される。応答係数Ｒ（ｘ、ｙ）は、任意 のある領域前（たとえば、Ｘ番目の領域前）が、別の領域前（たとえば、ｙ番目 の領域前）に対応する被写体の離散部分から放射される光束、すなわち、散乱に よってＸ番目の領域前に入射する光束から受ける影響の度合を定量化して表わす 。各応答係数Ｒ（ｘ、　ｙｌは、予め定められた試験用被写体を使って表される ような方法で決定される。各応答係数Ｒ（ｘ、　ｙ）は、比率であり、この比率 は、観測される被写体や装置の較正に使われる試験用被写体に依存しない、画像 処理装置の特性を表す。

各重みづけ係数Ｗ（ｘ、ｙ）の値は、これらの応答係数Ｒ（ｘ、ｙｌから、いろ いろな方法によって計算されるが、これらはすべて、後述される。そこで分かる ように、これらの方法は、精度においても、装置毎に異なるであろう種々の散乱 特性に対する適用性においても、異なっている。こうして、重みづけ要素に対す る重みづけ係数Ｗ　（ｘ、　ｙ）は、重みづけ係数を計算する方法に応じて、変 わるであろう。

重みづけ係数を、装置の特性を表わす比率である応答係数から導き出すことによ って、装置使用中に実際に生じる光束の強度が、装置を較正して応答係数を生成 するために使用する光束の強度と異なる場合でも、各信号に適正な補正が確実に 加えられる。

ライン２２のすべてに現れた信号は、各々が所定の重みづけ係数で重みづけされ て、加算要素３４の各々に人力され、加算または減算される。加算要素３４と重 みづけ要素３６は相互に作用し合う関係にあって、並列処理ネットワーク（その 構築方法は前述したとおりである）が形成される。このネットワークは、ターゲ ット平面１２の各領域前の総入射放射光から散乱影響が除去された信号を、各信 号ライン３２上に発生するように働く。

店　２、　を′る　′。応答係数Ｒ（ｘ、ｙ）を得るために、装置Ａは試験用被 写体を用いて較正される。望ましい試験用被写体は複数の光束発生源を含んでい る。

光束発生源の数は光検出器Ｉ８に含まれる検出器の数に対応している。試験用被 写体は、本発明による画像処理装置の使用時に、装置に対面している、あるいは 対面すると考えられる全フィールドを全体的にカバーするものを選択するのが好 ましい。光束発生源は、ある所定の順序で１回ずつ照射され、各検出器１８がら の各ライン２０に現れた応答信号がモニタされる。このような方法によって、テ ーブルが作成される。このテーブルはマトリックス形態にすると便利である。こ のマトリックスは個々の光束発生源に対する各検出器１８の応答から構成されて いる。

応答係数は、応答信号と関数的に関係づけられている。応答係数を得るための好 適な方法によれば、ある任意の光束発生源が活性化されたとき、検出器のそれに 対する応答の値は、その活動状態の光束発生源から放射された真の光束を表して いる量によって除算される。これらの簡は、各検出器ごとに１つが得られ、すべ てが１つの光束発生源に関係づけられて、応答係数マトリックスの１つの列に置 かれる。順番に活性化される他の光束発生源ごとにこの方法を繰り返していくと 、応答係数マトリックスの他の列が得られる。

ある任意の活動状態の光束発生源から放射された真の光束を表す量は、都合の良 い方法ならば、どのような方法でも確定することが可能である。例えば、ある任 意の活動状態の光束発生源から放射された真の光束を表す量は、ある任意の光束 発生源が活性化されたときの検出器応答の値の総和に比例するものと定義するこ とが可能である。また、別の方法として、任意の活動状態の光束発生源から放射 された真の光束を表す量は、その発生源からの実際の光束出力を測定することに よって確定することが可能であるが、その測定が都合よ〈実施できることが前提 となる。任意の活動状態の光束発生源から放射された真の光束を表す量を定義す る方法は、上記以外の方法によることも可能である。

勿論のことであるが、他の形態の試験用被写体を使用することも可能であり、ま た、装置の設計構造を基礎にして応答係数を計算でめることも可能である。

どのような方法で定式化しても（つまり、経験に基づく場合も、第１原理から得 る場合も）、装置の特性を表した応答係数のマトリックスが得られる。

、；ｖ−ｉｔ　、１゜前述したように、重みづけ係数Ｗ（ｘ、ｙ）の各々は、少 なくともそれぞれに対応する応答係数Ｒ（ｘ、ｙ）と関数的に関係づけられてい る。また、重みづけ係数Ｗ（ｘ、ｙ）は、他の特定の応答係数と関数的に関係づ けることも可能である。必要とされる精度の程度に応じて、また使用する装置に おける散乱の性質に応じて、いくつかの異なる公式を設定して、補正手段３０で 採用される重みづけ係数を計算でめることが可能である。また、重みづけ係数は マトリックス形態で表すことが好ましい。この場合、重みづけ係数マトリックス の寸法（次元）は、応答係数マトリックスの寸法（次元）に対応づけることがで きる。重みづけ係数マトリックスは第１Ａ図に示されている。重みづけ係数マト リックスＷはＮＸＮの方形であり、第１Ａ図に参照符号Ｍで示すように主要対角 線を含んでいる。重みづけ係数マトリックスの他の対角線はすべて、主要対角！ ！！Ｍに平行に、同じ方向に延長して、いる。

第１の方法によれば、各重みづけ係数Ｗ（ｘ、ｙ）は少な（ともそれぞれに対応 する応答係数Ｒ（ｘ、　ｙ）と正比例関係にあるが、上述したように、他の応答 係数と関数的に関係づけることも可能である。

第２の方法では、該当のタイミング、スイッチングおよび記憶要素が用意されて いることを前提としているが、さらに正確な近似値が得られる。

第２の方法を実施する場合は、第１Ｂ図に示すように、補正手段３０は、複数の 記憶装置４０−１〜４０−Ｎを含んでいる。各記憶装置４０は、それぞれライン ４１によって加算要素３４の１つに接続されている。各記憶装置４０は、都合の 良い方法ならば、どのような方法で実現することも可能である。記憶装置４０− １だけの詳細が図に示されているが、他の記憶装置もすべて図示の記憶装置と棲 能が同じであることは勿論である。第１Ｂ図に示すように、各記憶装置４０は第 １記憶要素と第２記憶要素４３Ａ、　４３Ｂを含んでおり、これらは、それぞれ の入力スイッチ４４と出力スイッチ４５によってライン４１とライン４２間で交 互に接続可能になっている。スイッチ４４と４５は相互に反対に接続されており 、ある任意の時点で、記憶要素の一方がライン４１に接続され、他方の記憶要素 がライン４２に接続されるようになっている。このことから理解されるように、 各記憶装置４０は加算要素の各々の出力に接続されて、そこからの信号を格納す る記憶手段となるものである。勿論のことであるが、記憶手段の実現方法はいろ いろあるが、記憶手段がもつ機能によって補正手段が時間的に連続して、より精 度の高い補正を行って、総放射光束信号に対する散乱光束の影響を減少して、最 終的に十分な精度が得られる限り、どのような方法でも可能である。

第２の方法によれば、補正手段３０はさらに、１組のフィードバック重みづけ要 素４６−１〜４６−Ｎを含んでいる。各言己憶装置４０からの出力ライン４２は フィードバック重みづけ要素４６の１つに接続されている。各フィードバック重 みづけ要素４６はそれぞれに関連する記憶装置４０の出力ライン４２に現れた信 号に、所定のフィードバック重みづけ係数Ｚ（ｘ）の重みづけをする働きをする 。好適実施例では、各重みづけ係数Ｚ（ｘ）は対応する応答係数Ｒ（ｘ、　ｘ） に比例している。

補正手段３０は、第２の方法によれば、加算要素３４に関連づけられた１組のス イッチ４８をさらに含むように改良されている。各組のスイッチ４８は（Ｎ−１ ）個のスイッチ要素から構成されている。任意の１つの加算要素３４に関連づけ られたスイッチ要素４８の各々は、その加算要素に関連づけられたフィードバッ ク重みづけ要素４６と、その加算要素に関連づけられた重みづけ要素の１つとの 中間に位置する各ライン２２中に接続されている。スイッチ４８は、任意の加算 要素４８に関連づけられたライン２２の各々が、その中にスイッチ４８をもつよ うに接続されている。ただし、加算要素の添字と同じ添字のついたライン２２に はスイッチ４８が存在しない。

例えば、加算要素３４−１の場合には、加算要素３４−１に関連づけられたライ ン２２の各々にスイッチ４８が接続されているが、ライン２２−１は例外で、対 応する添字をもつラインであるので、このラインには接続されたスイッチ４８が 存在しない。したがって、ある任意の加算要素は、それが重みづけ要素３６を通 して対応づけられている総光束信号生成手段に接続されたままになっている。ス イッチ要素４８は、任意の重みづけ要素が関連づけられている総光束信号生成手 段以外のすべてからその重みづけ要素を切り離し、その重みづけ要素をフィード バック重みづけ要素のうちの所定の１つに接続するように働く。各スイッチ４８ の実現方法はい（つかあるが、都合の良い方法ならば、どの方法も可能である。

スイッチ４８の１つだけが詳細に示されているが、他のスイッチ４８はすべて図 示のスイッチと同じ働きをする。

次に、動作について説明する。補正手段３０の初期設定時、ライン２２は、スイ ッチ４８によって開かれた状態にはなっておらず、第１の記憶要素４３Ａは、加 算要素３４の出力に接続されている。したがって、第１次補正光束信号は、加算 要素３４の出力に現れ、予定のコースをたどった後、第１記憶要素によって、そ の加算要素３４に関連する記憶装置４０内の記憶要素４３Ａに格納される。スイ ッチ４８は、重みづけ要素３４のうちから選択されたものを、それらが関連づけ られている総光束信号生成手段１８から切り離し、それらの重みづけ要素の各々 をフィードバック重みづけ要素４６のうちの所定の１つに接続するように肯定（ ａｓｓｅｒｔ）される。いったん肯定されたスイッチ４８は、この方法の後続の ステップが終わるまで、この位置を維持している。スイッチ４８によってライン ２２が開かれると同時に、スイッチ４４と４５が肯定されて、格納された第１次 光束信号（記憶要素４３Ａによって格納されたもの）が重みづけ要素４６に入力 され、それと同時に加算要素３４の出力が第２の記憶要素４３Ｂに入力される。

加算要素３４の出力から第２次補正光束信号が得られ、この信号は予定のコース をたどった後、第２の記憶要素４３Ｂによって格納される。スイッチ４４と４５ の位置が反転すると、格納された第２次光束信号（第２の記憶要素４３Ｂによっ て格納されたもの）がフィードバック重みづけ要素４６に入力される。加算要素 ３４の出力からは第３次補正光束信号が得られる。このようにして、記憶要素の 接続は、スイッチ４４と４５の繰り返し動作によって循環され、ターゲット平面 １２内のある領域素に入射した放射光束であって、その領域素に対応する被写体 １０の部分だけから放射された光束を、十分に正確に表したものが、加算要素３ ４の出力から得られるまで続けられる。

本明細書に記載されているすべての方法を実現する場合と同じように、スイッチ ング要素、タイミング要素および記憶要素は、それぞれのために適切にプログラ ミングしたデジタル・コンピュータによって実現することが可能である。

第３の方法では、重みづけ係数マトリックス内の各要素が、それぞれ対応する応 答係数と関数的に関係づけられているほかに、重みづけ係数マトリックスの主要 対角線Ｍ上の重みづけ係数の値は等しくなっており、他の平行対角線上の各々の 値も等しくなっているので、各対角線は連続した同一値を含む。これらの値は他 の対角線の１つに置かれている値と等しい場合と、等しくない場合とがある。こ れを視覚的に表現するもう１つの方法は最初の行のコピーを右にシフトしたもの を行とし、連続する各行を１ステツプずつ右にシフトすることである。ただし、 新しい値を左に追加して、行を右にシフトしたときに生じたスペースを埋める必 要がある。右側の値はシフトによって利用できる場所から押し出されると、見え なくなる。このようなマトリックスは　ｒＴｏｅｐｌｉｔｚｊマトリックスと呼 ばれる。このＴｏｅｐｌｉｔｚ重みづけマトリックスは、被写体の各部分からタ ーゲット平面上の任意の領域素に散乱された光束の量が、その任意のターゲット 平面要素から、被写体のその部分に対応するターゲット平面要素までの、距離と 方向とによって左右されるような装置における散乱を補正するために使用すると 、好都合である。

第４の方法では、重みづけ係数マトリックスの主要対角線Ｍ上の任意の要素の値 は、第１の値とほぼ等しくなっており、さらに、その要素が置かれている重みづ け係数マトリックスの列に入っている、他のすべての要素の値は第２の値と等し いか、はぼ等しくなっている。列の各々は、第１と第２の値だけをもつ他のすべ ての列と異なっていてもよい。こうして、このマトリックスはＴｏｅｐｌｉｔｚ ではない。

最後に、第５の方法では、重みづけ係数マトリックスはこの場合もＴｏｅｐｌｉ ｔｚマトリックスであり、主要対角線上の要素の値は第１の値と等しいか、はぼ 等しくなっている。さらに、重みづけ係数マトリックスのすべての列に入る他の すべての要素の値は第２の値と等しいか、はぼ等しくなっている。

第６の方法では、重みづけ係数は応答係数マトリックスの逆マトリックスの値に なっている。これは実現するのが煩わしく、応答マトリックスを逆行列化するの で、数値の扱いが困難になる。数値の扱いが困難なとき、疑似逆行列化手法を用 いることも可能である。この疑似逆行列化手法は、Ａｂｂｏｔｔ著「回帰および ムーアーベンローズ疑似逆行列化Ｊ　（Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎｄ　Ｍｏｏｒ ｅ−Ｐｅｎｒｏｓｅ　Ｐｓｅｕｄｏｉｎｖｅｒｓｅ）、　ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒ ｅｓｓ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ（１９７２）に記載されている。

本発明は、第２図の概要図に全体を参照符号５０で示した濃度測定装置の環境で 実用化すると、特に有用性がある。濃度測定装置５０は第１図の装置Ａとほぼ同 じである。この濃度測定装置５０の機能は、装置５０に挿入された透明画Ｆの複 数の特定の局所またはビクセル個所における光学濃度を測定することである。

濃度測定装置５０は光源ボックス５２を含み、このボックス内に第１図に示す光 源１４と類似の光′ａ１４°が置かれている。光源ボックス５２は通気されてお り、必要に応じて冷却される。光源ボックス５２の上面は透明拡散プレート５８ で仕切られている。この透明拡散プレート５８の上には、スリット６０Ｓが設け られたマスク６０が置かれている。その目的は以下で明らかにする。

遮光格納シュラウド６２が光源ボックス５２に装着されている。シュラウド６２ の内部点検は、適当なドア６４を通して行われる。例えば、透明ガラス・プラテ ン６８の形態をした透明画支持部材がシュラウド６２内の適当なローラ７０上に 取り付けられている。プラテン６８は支持面との境界をなし、その上に第１図に 示す被写体ｌＯに対応する透明画Ｆが装着されている。プラテン６８は、矢印７ ４で示す方向に直線的に往復運動するように取り付けられている。プラテン６８ 上の透明画Ｆとマスク６０とを相対的に移動させるための適当なローラ駆動装置 が設けられていることは勿論である。本明細書中で用いられている「支持部材」 という用語は、透明画を支持する他の構成を含むことを意味し、この中には、窓 付きの回転ドラムや透明画をそのエツジたりで支持するフレーム形状の部材が含 まれることは勿論である。

レンズ７６は、シュラウド６２の上部に適当な方法で固定された、適当なレンズ ・ブラケット７８上に支持されている。レンズ７６の上方には、所定の焦点距離 を置いて、検出器１８°の列（アレイ）が配置され、これらの検圧器は、第２図 の紙面に垂直な方向に直線的に並んでいる。理解されるように、検出器１８”の 配列は第１Ａ図に示す光検圧装置に対応している。また、上述の説明から理解さ れるように、配列内の検出器１８゛の受光面１２“は、第１図のターゲツト面１ ２に対応している。

以下の説明では、ターゲット平面１２の領域素およびこれらの領域素に関連づけ られた光検出器１８は、検出器１８°に結合されたものと見ることができる。検 出器１８°からの出力ライン２０°は、補正手段３０に接続されているが、この 補正手段は、シュラウド６２やその他の適当な個所に物理的に収容することが可 能である。理解されるように、出力ライン２０°に現れた信号は単一のライン上 で多重化することが可能である。そうすれば、任意の時点で単一のラインを２０ °で示したラインの１つに対応づけることが可能になる。

第２図と第３図から理解されるように、透明画Ｆが置かれているプラテン６８が 、マスク６０のスリット６０Ｓに対して相対運動すると、透明画Ｆのある走査線 全体が光源１４゛からの照射を受けて、レンズ７６によって線形的に配列された 光検出器１８’上に結像されることになる。露光された透明画１８’の線は、所 定数のビクセル１〜Ｎに分割される。この数は検出器１８°の個数に対応してい る。

第４図は、高度に様式化した概略図であり、第２図と第３図に示した濃度計にお いて、単一のビクセルｊおよび隣接の単一サンプル・ビクセルｊに照射された光 束の配置を示している。

透明画のｉ番目のビクセル個所の濃度は次式のように定義されている。

Ｄ（ｉ）　＝　ｌｏｇ＋。■。（ｉ）／Ｉ　（ｉ）］　（３）上式において、■ 。（ｉ）は位置ｉからフィルムに入射した光束であり、工（１）はその位置から 透過した光束である。個所ｉにおける透明画の透過率Ｔ（ｉ）は次式からめられ る。

Ｔ（ｉ）　＝　Ｉ　（ｉ）／Ｉｏ　（ｉ）　（４）したがって、濃度Ｄ（ｉ）は 次のように表すことができる。

Ｄ（ｉ）　＝　ｌｏｇ＋。［１／Ｔ（ｉ）］　（５）以下の説明では、透過率Ｔ （ｉ）の測定方法について詳しく説明する。これらの測定値を濃度Ｄ（ｉ）に変 換することは、容易に理解されるように、式（５）からめることができる。

第４図から理解されるように、透明画Ｆの露光された線中の、ｉ番目のビクセル に入射した光束工。（ｉ）は、空間的に変化する配置になっているので、このビ クセルｉは光束Ｉ（ｉ）を透過する。

Ｉ（ｉ）＝Ｔ（ｉ）Ｉ。（ｉ）　（６）透過した光束の一部、つまり、散乱して いない光束■１．（ｉ）は通り抜けて、直接に検出個所ｉに置かれた検出器に到 達する。透過した光束の残余は、次式に示すように、 Ｈｉ）−Ｉｕ（ｉ）＝　Ｉ。（ｉ）Ｔ（ｉ）　−ＩＵ（ｉ）　（７）濃度計内の 他の個所に散乱する。そのうちの一部は最終的に他の検圧器に到達する。

検圧要素ｊに到達した部分はＩｓ（、＋、ｉ）と定義することができる。第４図 は、透明画の隣接ビクセル個所ｊに照射された光束工。（ｊ）の配置も示してい る。

透明画Ｆ内のビクセル個所ｊから、検出器平面内の対応するビクセル個所ｉに散 乱された光束は、次式に示すように商として表すことができる。

ｊ＃ｉのとき、 ｌ５（ｉ、ｊ）　＝　Ｓ（ｉ、ｊ）Ｔ（ｌＩｏ（ｊ）　（８）上式において、量 Ｓ（ｉ、ｊ）は、個所ｊにおいてサンプルから放射されて最終的に検出器個所ｉ に到達する光束の、サンプル個所ｊから透過された光束に対する比率である。■ が１からＮまで変化するとすると、量は次式のように定義される。

Ｓ’　（ｉ、　ｉ）　＝　Ｉｕ　（ｉ）／　［Ｔ（ｉ）　Ｉｏ　（ｉ）］　（９ ）ｉとｊが共に１からＮ（ただし、ｉ≠ｊ）まで変化するとすると、次式のよう に定義される。

Ｓ’　（ｉ、ｊ）　＝　Ｓ（ｉ、ｌ　（１０）したがって、検出要素ｉに入射さ れる総光束は次のようになる。

Ｉ、（ｉ）　＝　Ｉｕ（ｉ）＋Σ　Ｓ（ｉ、ｊ）Ｔ（ｊ）Ｉｏ（、、＋）ｊ＝１ ｊ＃１ Ｊ＝１ 量Ｓ’　（Ｌ　ｉ）は、サンプル個所ｉから透過された非数乱光束の、サンプル 個所ｉから透過された総光束に対する比率である。

入射光束の空間変化をＳ’（ｉ、ｊ）と組み合わせると、新しい量が得られる。

Ｒ（ｉ、ｊ）＝Ｓ’（ｉ、ｊ）　Ｉｏ（ｊ）　（１２）したがって、式（１１） は次のようになる。

九（ｉ）＝　Σ　Ｒ（ｉｊ）Ｔ（ｊ）　（１３）ｊ＝１ 式（１３）は次のようにマトリックス式として表すことができる。

１、＝ＲＴ　（１４） 上式において、九はその要素が測定された光束工、（ｉ）である列ベクトルであ り、Ｒはその要素が上記のように定義されたＲ（ｉ、ｊ）であるスキャナ応答マ トリックスであり、Ｔはその要素がサンプルの透過率Ｔ（ｉ）である列ベクトル である。

次に、透明画の真のサンプル透過率を測定する方法について説明する。

本発明の教示事項に基づく濃度測定装置の主機能は、透明画の真の透過率、した がって真の濃度を測定することである。一般的に、既知で、慎重に指定された透 過率をもつ透明画がまず濃度測定装置に挿入される。その結果として得られた光 束は検出器１８°によって測定される。既知の透過率と測定された透過率から、 濃度計応答マトリックスとその逆マトリックス、あるいはその後で行われる計算 で必要になるその他の量がめられる。次に、既知でない透過率をもつ透明画が濃 度測定装置に挿入される。その結果得られた光束が測定される。応答マトリック スからめられた量が、次に、既知でない透明画の測定値に適用されて、真の透明 画透過率の概算値が得られる。この一般的方法は第５図に要約されている。

濃度測定装置に関連して使用することを目的に、以下に説明する方法はすべて、 散乱光束の検出時に起こる誤差の黙示的または明示的補正を内容としている。

これらの補正は、応答マトリックスＲ１と関連づけて説明されている。このマト リックスは、この説明に不可欠である濃度計の光学的特性を簡潔に要約している 。

また、このマトリックスは、散乱マトリックスＳ（ｉ、ｊ）およびＳ’　（ｉ、 　ｊ）によって、より一般的に説明される散乱特性を、濃度計の説明に合わせた 形で表している。

一般的原理およびＲをめるために使用される手法を簡単に説明した後で、６つの 方法について詳しく説明する。これらの方法は、値Ｔ（ｉ）の概算値をめるもの で請求めた概算値は、式（５）から真のサンプル濃度Ｄ（ｉ）の概算値を得るた めに使用することができる。

応答マトリックスＲをめるために、個所ｊの１つのビクセルだけからの光を透過 する較正透明画が濃度測定装置に挿入される。その結果得た光束は、走査のライ ン上のすべての個所で測定される。式（１３）から明らかなように、マトリック ス要素Ｒ（ｉ、ｊ）は次式からめられる。

Ｒ（ｉ、ｊ）＝　Ｉｃ（Ｌ）／Ｔｃ（ｊ）　（１５）上式において、ＩＣ（ｉ） は較正透明画を所定位置において測定された光束ＩＪｉ）の値であり、Ｔｃ（ｊ ）は較正透明画の透過率Ｔ（ｊ）である。マトリックスＲの値のすべてをめるた めには、較正透明画を連続させて挿入して、各透明画は１個所のビクセルだけか ら光束を透過し、連続する較正透明画は可能な限りの個所ｊをすべてカバーして いなければならない。

みづＣ２、マトリックスの社　。本発明の第１の方法では、マトリックスＲの値 をめた後で、既知でない透過率をもつサンプル透明画が濃度測定装置に挿入され 、その結果得られた光束工、が測定される。真の透過率Ｔ（ｉ）の有用な近似値 は次式によると、１回のステップで得られる。

Ｔ（ｉ）＝　［１／Ｒ（ｉ、ｉ）］　［Ｉ１．１（ｉ）］ｊ＝１ ｊ＃１ ロセスによって１回のステップで、測定値から得られる。

このプロセスは、第１Ｂ図にその概要を示し、その一部の詳細を第６図に示して いる並列処理ネットワークに実現させることが可能である。この図には、重みづ けしだ総和、および１つのビクセルｉを補正するのに必要な重みづけ係数Ｗが、 応答マトリックスの中の各種Ｒ値の商として明示的に示されている。重みづけし た総和のすべてと、小規模な３検出要素源度計における、散乱光を補正するため に必要な重みづけ係数の全セットは、第７図に示されている。実用性が非常に限 られているかも知れないが、それにもかかわらず、本明細書に示したのは、それ が単純化されているために、補正手段３０における重みづけ係数Ｗのさまざまな 値を漏れなく示すことができるからである。

勿論、このプロセスは、デジタル・コンピュータやその他のタイプの信号プロセ ッサで、直列方式で実現することも可能である。応答マトリックス値をめて、そ れを格納しておき、あとでその値を使用して散乱を補正するという一部的考え方 は、第５図の流れ図に集約されている。この１ステツプ法は単純であり、高速で あり、便利であり、しかも良好な正確さで実行される。この方法は正確さと複雑 さを妥協した好例である。ｌステップ法を好ましい方法としたのは、そのためで ある。

しかし、正確さを向上する必要がある場合は、第２の方法を採用することが可能 である。この方法は第１の方法の式（１６）を反復的に適用する方法である。こ の第２の方法では、ＲとＩｌ、１（ｊ）の値は、第１の方法と同じようにめられ る。第１の方法と同様に、式（１６）が適用される。しかし、第２の方法では、 最初の結果値Ｔ（ｉ）は真の透明画透過率の最初の近似値とみなされるだけであ る。これらは積Ｒ（ｊ、ｊ）Ｔ（ｊ）を作るために使用され、式（１６）の総和 符号によって規律される量の中のＬ　（Ｊ）に代入される。したがって、Ｌ（ｊ ）は、Ｔ（ｉ）に対して前回に式を適用して得た結果Ｔ　（ｊ）に比例する値に よって置き換えられる。（左側の項の中のＩ、（ｉ）は置換されない。）式（１ ６）をこのように再び適用すると、新しい組のＴ（ｉ）、つまり、真の透過率の 第２近似値が得られる。重みづけした総和の中で採用される重みづけ係数は、上 述した第１の方法で採用したものとまったく同じである。この反復的プロセスは 、Ｔ（ｉ）の連続するセット間の差が無視できるほどに小さくなるまで繰り返さ れる。

本発明の第３の方法はシフト不変散乱による１ステツプ法である。上述したよう に、ある種のスキャナでは、マトリックスＲ（ｉ、ｊ）は、Ｔｏｅｐｌｉｔｚで ある場合と、近似的にＴｏｅｐｌｉｔｚである場合とがある。つまり、すべての 行は最初の行のシフトしたコピーであるので、式（１６）は、部分的離散コンポ ルージョンを含む形式で表すことができる。

第３の方法による場合は、マトリックスＲと光束Ｉ、（ｉ）が、第１と第２の方 法と同じように、最初にめられる。次に、真の透過率の有用な近似値が、次式を 適用することによって得られる。

Ｔ（ｉ）＝　［１／Ｒ（０）１ 上式において、新しい単一添字付会の変数Ｒ（ｐ）＝Ｒ（ｑ、ｒ）が定義されて いる。ただし、ｐ”ｑ−ｒである。

この定義が可能になったのは、ＲがＴｏｅｐｌｉｔｚの性質をもっためである。

Ｒのすべての行は、この例では同じであるので、どの行を使用しても、Ｒ（ｉ） の値を得ることができる。行が近似的に同一である場合や雑音が原因で不確定で ある場合は、Ｒ（ｉ）の平均値を使用することが可能であり、平均値は、すべて の行から得たＲ　（ｉ）のシフトした値から計算することができる。この方法は 、次に述べる点で、前述した２方法よりも利点がある。すなわち、Ｒの値のマト リックスを完全な形で格納する必要がないことである。さらに、式（１７）にお ける部分的コンポルージョンは、電子的遅延線フィルタまたはタップ付き遅延線 を用いて計算することができる。

本発明の第４の方法は非シフト応答法と呼ばれるのもので、この方法は、ある種 のスキャナが、検出器心こ沿う各ビクセルで検出する散乱光束の量は、同一量ま たは近似的に同一量であるという事実、およびこの光束は、サンプル平面におけ る走査線上の照射光束またはサンプル透過率の総和に重みづけをしたものである という事実に基づいている。この場合は、散乱マトリックスＳのすべての行は同 一である。

本発明の第４の方法によれば、マトリ・ソクスＲと光束Ｉ１．Ｉ（ｉ）が、前記 ３方法と同じように最初にめられる。次に、新しい量Ｒ’　（ｊ）が、次式を用 いて、マトリックスＲから計算される。

および 真の透過率の有用な近似値は、次式を適用すると、得られる。

Ｔ　（ｉ）　＝　Ｌ　（ｉ）／Ｒ“（０）新しい一組の透過率Ｔ（ｉ）をもつ各 サンプルの走査では、上式の右辺の項は、すべてのビクセルｉについて同じであ る。したがって、この方法は、他の方法よりも適用が容易になっている。それは 、この方法によると、すべての測定値ｌ１４（ｉ）／Ｒ’　（０）から、ある定 数値を減算するだけですむからである。しかし、この定数は各走査線ごとに定義 し直す必要がある。

本発明の第５の方法は、積を必要としない方法である。上述したように、第４の 方法では、積Ｒ’（ｊ）Ｉ、（ｊ）の計算が必要であるが、この計算は避けるこ とが望ましい。このようなわけで、総和の計算の際に、Ｉ、（ｊ）に重みづけを しないですますような近似をすることが可能である。つまり、重みづけした総和 の中の重みは、すべて１になっている。

本発明の第５の方法によれば、量Ｒ’（ｊ）および光束Ｉ、（ｉ）は、第４の方 法と同じようにめられる。定数ａは次のように計算される。

ａ＝　［１／Ｒ’（０）］”［１／Ｎ］　Σ　Ｒ’　（ｊ）　（２１）ｊ＝１ 真の透過率の有用な近似値は、次式を適用すると、得られる。

Ｔ（ｉ）　＝　Ｉ、（ｉ）／Ｒ’　（０）　−ａΣ　Ｉ、（ｊ）　（２２）ｊ＝ １ 定数ａは、上式から明らかなように、測定値Ｉ、（ｉ）から独立しているので、 各走査線ごとに再定義する必要がない。

また、明らかなように、式（１４）はマトリックスＲの逆マトリックスをめるこ とにより、未知のＴについて解を得ることができる。

Ｔ＝Ｒ−１１Ｍ（２３） 上式は、第６の方法を示唆している。この式から明らかなように、真のアンプル 透過率、したがって、真の濃度Ｄ（ｉ）を、測定した光束ＩＭ（ｉ）からめるこ とが可能である。ただし、濃度計の応答マトリックスが既知であることを条件と する。ガウス除去法といった数値法を使用すれば、Ｒ−’を計算することができ る。このような計算は、例えば、マトリックスの逆行列を計算するための、適当 な市販プログラムにしたがって稼働するデジタル・コンピュータを用いて行うこ とができる。そのようなプログラムとしては、例えば、テキサス州ヒユーストン のＩＭＳＬから提供されているものがある。前述したように、応答マトリックス を逆行列化するためには、数値計算が複雑になる可能性がある。

そのような場合には、本明細書ですでに引用した疑似逆行列化手法を用いた第７ の方法を使用することが可能である。

減算すべき量を上述した各種方法で計算すると、余計な時間がかかり、回路が複 雑になる。応答マトリックスＲは、位置と共に緩やかに変化するので、また補正 項は小さくなる可能性があるので、必要とする総和の要素をすべて計算すること は、必ずしも必要ではない。この場合は、分散サンプリング手法を用いることが できる。より具体的にいうと、各要素一つ一つの寄与を含める必要がない。サン プル間隔は均等にすることも、ランダムにすることも可能であ′る。寄与が最大 の箇所では、高密度にサンプリングすると好都合である。サンプル間隔に重みづ けを暗に含ませることも可能である。このような方法では、サンプルは単純に加 算されるだけであるが、計算でめた総和は、実際には必要とする重みづけされた 総和である。分散サンプリングでは、補間法を用いることも可能である。

本発明による装置Ａ（および方法）の主要応用として濃度計の場合について上述 してきたが、本発明は、離れた個所に存在する場合には、光マイクロスコープ、 およびカメラやテレスコープなどの他の光画像処理システムにも、あるいは、エ レクトロン・マイクロスコープや走査エレクトロン・マイクロスコープなどの粒 子束を利用した画像処理システムにも、等しく応用することが可能である。光カ メラやテレスコープの場合には、散乱のマトリックス特性の値をめるために、較 正セットアツプが採用されることになる。このようなセットアツプでは、既知の 透過率をもつサンプルの使用と同じように、単一点に似た光束発生源を採用する ことになる。エレクトロン・マイクロスコープの場合も同様に、散乱マトリック スの値をめるためには、既知の電子透過率をもつサンプルの使用が必要になる。

本発明の利点について上述してきたが、本発明は種々の態様に変更することが可 能である。かかる変更は、請求の範囲に明確化されている本発明の目的の範囲に 属することは勿論である。

要約書 ターゲット平面（１２）の各領域素（１２−ｉ）上の絵入射光束を表す信号が生 成される。各領域素は、光束を放射した被写体（１０）部分に対応している。各 総入射光束信号は、散乱によって対応する領域素に入射した光束の影響を除去す るように補正される（２４Ｓ１．２４Ｓ２．２８Ｓ１゜２８Ｓ２）。これにより 、その領域素に入射した光束であって、その領域素に対応する被写体部分だけか ら放射された光束を表す信号が生成される。総入射光束信号は、各絵入射光束に 、所定の重みづけ係数Ｗ　（ｘ、　ｙ）の重み（ｍ）をつけ、ある領域素に入射 した総光束を表す重みづけされた信号と、他の領域素の各々からの重みづけされ た総入射光束信号との総和をとることによって補正される。

請求の範囲 補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年６月５日

Claims (48)

【特許請求の範囲】
1. １．予め定められた離散部をその表面に有し、そこから光束を放射する被写体の 画像処理装置であって、前記被写体の一部分にそれぞれ対応する複数の領域素を もつターゲット平面と、 予め定められた各領域素への総入射光束を表す信号を生成する手段と、 各総入射光束信号を補正して、前記予め定められた領域素に散乱によって入射す る光束の影響を除き、当該領域素に入射した光束のうち、当該領域素に対応する 前記被写体の部分からのみ放射した光束を表す信号を生成する補正手段と を具備する画像処理装置。
2. ２．前記補正手段は、 予め定められた領域素に入射する光束を表す信号を加算する手段を具備し、 少なくとも一つの信号は、該予め定めらた領域累に対応する前記被写体の部分以 外の、少なくとも一つの予め定められた部分から放射する光束を表すことを特徴 とする請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．前記補正手段は、 予め定められた各領域素に入射する光束を表す重みづけされた信号を加算する手 段を具備し、少なくとも一つの重みづけされた信号は、該予め定められた領域素 に対応する前記被写体の部分以外の、予め定められた数の部分から放射する光束 を表すことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．前記補正手段は、 予め定められた領域累に入射する光束を表す信号を加算する手段を具備し、 信号は、該予め定められた領域素に対応する前記被写体の部分以外の、予め定め られた数の部分から放射する光束を表すことを特徴とする請求の範囲第１項記載 の装置。
5. ５．前記補正手段は、 予め定められた各領域素に入射する光束を表す重みづけされた信号を加算する手 段を具備し、重みづけされた信号は、該予め定められた領域素に対応する前記被 写体の部分以外の、予め定められた数の部分から放射する光束を表すことを特徴 とする請求の範囲第１項記載の装置。
6. ６．前記補正手段は、 それぞれが前記ターゲット平面の領域素の一つに対応する加算要素のアレイと、 各加算要素に接続された重みづけ要素のアレイであって、各重みづけ要素は、総 光束信号生成手段の一つと関連し、関連する総光束信号生成手段によって生成さ れた総入射光束信号を、予め定められた重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）によって重み づけするように機能するアレイとを具備し、 各加算要素は、対応する領域素へ入射した総光束を表す重みづけ信号と、他の重 みづけ要素それぞれからの重みづけ信号とを加算するように機能することを特徴 とする請求の範囲第１項記載の装置。
7. ７．前記各総入射光束信号生成手段は、ターゲット平面に関して予め定められた 位置に配置された単一の試験用光束源に応答して、該信号生成手段の応答信号を 生成し、 αを、予め定められた単一の試験用光束源への応答として、予め定められた一つ の光束信号生成手段から出力される信号、βを前記単一の試験用光束源から放射 する真の光束を表す愚としたときに、応答係数Ｒ（ｘ，ｙ）は、比率α／βによ って定義され、応答係数マトリックスＲを定義し、各重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ） は、応答係数マトリックスＲと関数で関係づけられていることを特徴とする請求 の範囲第６項記載の装置。
8. ８．各重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、対応する応答係数Ｒ（ｘ，ｙ）に正比例す ることを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
9. ９．前記装置は、さらに 各加算要素の出力に接続され、そこからの信号を格納する記憶手段と、 一群のフィードバック重みづけ要素であって、各フィードバック重みづけ要素は 、前記記憶手段の一つと関連づけられ、該関連づけられた記憶手段に格納された 信号を、予め定められたフィードバック重みづけ係数Ｚ（ｘ）によって、重みづ けするように機能する重みづけ要素と、 前記総光束信号生成手段に関連づけられた前記重みづけ要素のうちから選択され た一つを、該信号生成手段から切り離し、かつ、前記各重みづけ要素を予め定め られた一つのフィードバック要素に接続するように機能するスイッチと を具備することを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
10. １０．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、主要対角線をもつ重みづけマトリック スを定義し、該重みづけマトリックスの主要対角線に沿う重みづけ係数の値は、 少なくとも第１の値に実質的に等しいことを特徴とする請求の範囲第７項記載の 装置。
11. １１．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、主要対角線をもつ重みづけマトリック スを定義し、該重みづけマトリックスの主要対角線に沿う重みづけ係数の値は、 第１の値に等しいことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
12. １２．前記重みづけマトリックスの主要対角線に平行な他の任意の対角線に沿う 重みづけ係数の値は、少なくとも同一のある値に実質的に等しいことを特徴とす る請求の範囲第１０項記載の装置。
13. １３．前記重みづけマトリックスの主要対角線に平行な他の任意の対角線に沿う 重みづけ係数の値は、一つの同一値に等しいことを特徴とする請求の範囲第１１ 項記載の装置。
14. １４．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、Ｎ列、Ｎ行と主要対角線とをもつ重み づけマトリックスを定義し、該重みづけ係数マトリックスの主要対角線上の任意 の要素の値は、少なくとも第１の値に実質的に等しく、かつ、さらに、該要素を 含む重みづけ係数マトリックスの列の他のあらゆる要素の値は、少なくとも第２ の値に実質的に等しいことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
15. １５．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、Ｎ列、Ｎ行と主要対角線とをもつ重み づけマトリックスを定義し、該重みづけ係数マトリックスの主要対角線上の任意 の要素の値は、第１の値に等しく、かつ、さらに、該要素を含む重みづけ係数マ トリックスの列の他のあらゆる要素の値は、第２の値に等しいことを特徴とする 請求の範囲第７項記載の装置。
16. １６．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、Ｎ列、Ｎ行と主要対角線とをもつ重み づけマトリックスを定義し、該重みづけ係数マトリックスの主要対角線に沿う重 みづけ係数の値は、少なくとも第１の値に実質的に等しく、かつ、さらに、該重 みづけ係数マトリックスの他のあらゆる要素の値は、少なくとも第２の値に実質 的に等しいことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
17. １７．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、Ｎ列、Ｎ行と主要対角線とをもつ重み づけマトリックスを定義し、該重みづけ係数マトリックスの主要対角線に沿う重 みづけ係数の値は、第１の値に等しく、かつ、さらに、該重みづけ係数マトリッ クスの他のあらゆる要素の値は、第２の値に等しいことを特徴とする請求の範囲 第７項記載の装置。
18. １８．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、重みづけ係数マトリックスＷを定義し 、該重みづけ係数マトリックスＷは、前記応答係数マトリックスＲの逆行列であ ることを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
19. １９．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、重みづけ係数マトリックスＷを定義し 、該重みづけ係数マトリックスＷは、前記応答係数マトリックスＲの擬逆行列で あることを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
20. ２０．予め定められた離散部をその表面に有し、そこから光束を放射する被写体 の画像処理装置であって、単一物理的領域素をもつターゲット平面であって、該 単一物理的領域素は、前記被写体の各部分と時系列的に順次関連づけられ、該被 写体の各部分に対応する領域素の系列を発生するようにされた、ターゲット平面 と、 前記系列の予め定められた各領域素への総入射光束を表す信号を生成する手段と 、 各総入射光束信号を補正して、前記系列の予め定められた領域素に散乱によって 入射する光束の影響を除き、当該系列の領域素に入射した光束のうち、当該領域 素に対応する前記被写体の部分からのみ放射した光束を表す信号を生成する補正 手段と を具備する画像処理装置。
21. ２１．予め定められた数の離散ピクセルをもつ透明画を画像処理する濃度計装置 であって、 透明画を支持する支持部材と、 前記透明画を照射し、該透明画から光束を放射させるための発光源と、 １，…，ｉ，…Ｎ個の光検出器のアレイであって、各光検出器ｉは、予め定めら れたピクセルに対応し、それに入射した総光束ＩＭ（ｉ）を表す信号を生成する ように機能するようにされたアレイと、 前記各光検出器に入射する総光束を表す信号を補正し、散乱によって該光検出器 に入射する光束の影響を該信号から除き、該予め定められた光検出器に対応する 前記透明画のピクセルの透過率を表す信号を生成する補正手段と を具備することを特徴とする濃度計装置。
22. ２２．前記補正手段は、 予め定められた光検出器に入射する光束を表す信号を加算する手段を具備し、 少なくとも一つの信号は、該予め定められた光検出器に対応する前記透明画のピ クセル以外の、少なくとも一つの予め定められた透明画のピクセルから放射する 光束を表すことを特徴とする請求の範囲第２１項記載の濃度計。
23. ２３．前記補正手段は、 予め定められた光検出器に入射する光束を表す重みづけされた信号を加算する手 段を具備し、少なくとも一つの重みづけされた信号は、該予め定められた光検出 器に対応する前記透明画のピクセル以外の、少なくとも一つの予め定められた透 明画のピクセルから放射する光束を表すことを特徴とする請求の範囲第２１項記 載の濃度計。
24. ２４．前記補正手段は、 予め定められた光検出器に入射する光束を表す信号を加算する手段を具備し、 信号は、該予め定められた光検出器に対応する前記透明画のピクセル以外の、前 記透明画の予め定められた数のピクセルから放射する光束を表すことを特徴とす る請求の範囲第２１項記載の濃度計。
25. ２５．前記補正手段は、 予め定められた光検出器に入射する光束を表す重みづけされた信号を加算する手 段を具備し、重みづけされた信号は、該予め定められた光検出器に対応する前記 透明画のピクセル以外の、前記透明画の予め定められた数のピクセルから放射す る光束を表すことを特徴とする請求の範囲第２１項記載の濃度計。
26. ２６．前記補正手段は、 それぞれが前記光検出器のうちの予め定められた一つに対応する加算要素のアレ イと、 各加算要素に接続された重みづけ要素のアレイであって、各重みづけ要素は、前 記光検出器の一つと関連し、開運する光検出器によって生成された信号を、予め 定められた重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）によって、重みづけするように機能する要 素のアレイとを具備し、各加算要素は、対応する光検出器へ入射した総光束を表 す重みづけ信号と、他の重みづけ要素それぞれからの重みづけ信号とを加算する ように機能することを特徴とする請求の範囲第２１項記載の濃度計。
27. ２７．前記各光検出器は、前記支持部材の予め定められた位置にある試験用透明 画に配置された単一の試験用ピクセルに応答して、該光検出器の応答信号を生成 し、 αを、予め定められた単一の試験用ピクセルに応じて、予め定められた一つの光 検出器から得られる応答信号とし、βを前記単一の試験用ピクセルから放射する 真の光束を表す量としたときに、 応答係数Ｒ（ｘ，ｙ）は、比率α／βによって定義され、応答係数マトリックス Ｒを定義し、各重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、応答係数マトリックスＲと関数で 関係づけられていることを特徴とする請求の範囲第２６項記載の濃度計。
28. ２８．各重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、対応する応答係数Ｒ（ｘ，ｙ）に正比例 することを特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
29. ２９．前記光検出器は、Ｎ個有り、前記透明画の第ｉ番目の透過率は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ｉ＝１，…，Ｎ で表されることを特徴とする請求の範囲第２８項記載の濃度計。
30. ３０．各ＩＭ（ｊ）は、前記式を前記Ｔ（ｊ）に先に適用して得たＴ（ｊ）に比 例する値によって置き換え、かつ、値ＩＭ（ｉ）は、変えないことを特徴とする 請求の範囲第２９項記載の濃度計。
31. ３１．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、主要対角線をもつ重みづけマトリック スを定義し、該重みづけマトリックスの主要対角線に沿う重みづけ係数の値は、 少なくとも第１の値に実質的に等しいことを特徴とする請求の範囲第２７項記載 の濃度計。
32. ３２．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、主要対角線をもつ重みづけマトリック スを定義し、該重みづけマトリックスの主要対角線に沿う重みづけ係数の値は、 第１の値に等しいことを特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
33. ３３．前記重みづけマトリックスの主要対角線に平行な他の任意の対角線に沿う 重みづけ係数の値は、少なくとも同一のある値に実質的に等しいことを特徴とす る請求の範囲第３２項記載の濃度計。
34. ３４．前記重みづけマトリックスの主要対角線に平行な他の任意の対角線に沿う 重みづけ係数の値は、一つの同一値に算しいごとを特徴とする請求の範囲第３２ 項記載の濃度計。
35. ３５．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、Ｎ列、Ｎ行と主要対角線とをもつ重み づけマトリックスを定義し、該重みづけ係数マトリックスの主要対角線上の任意 の要素の値は、少なくとも第１の値に実質的に等しく、かつ、さらに、該要素を 含む重みづけ係数マトリックスの列の他のあらゆる要素の値は、少なくとも第２ の値に実質的に等しいことを特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
36. ３６．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、Ｎ列、Ｎ行と主要対角線とをもつ重み づけマトリックスを定義し、該重みづけ係数マトリックスの主要対角線上の任意 の要素の値は、第１の値に等しく、かつ、さらに、該要素を含む重みづけ係数マ トリックスの列の他のあらゆる要素の値は、第２の値に等しいことを特徴とする 請求の範囲第２７項記載の濃度計。
37. ３７．前記光検出器は、Ｎ個有り、ｐ＝ｑ−ｒ，Ｒ（ｐ）＝Ｒ（ｑ，ｒ）とする とき、前記透明画の第ｉ番目の透過率は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ｉ＝１，…，Ｎ で表されることを特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
38. ３８．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、主要対角線をもつ重みづけマトリック スを定義し、該重みづけ係数マトリックスの主要対角線に沿う重みづけ係数の値 は、少なくとも第１の値に案質的に等しく、かつ、さらに、該重みづけ係数マト リックスの他のあらゆる要素の値は、少なくとも第２の値に実質的に等しいこと を特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
39. ３９．前記光検出器は、Ｎ個有り、 ▲数式、化学式、表等があります▼および▲数式、化学式、表等があります▼ とするとき、前記透明画の第ｉ番目の透過率は、▲数式、化学式、表等がありま す▼ ｉ＝１，…，Ｎ で表されることを特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
40. ４０．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、主要対角線をもつ重みづけマトリック スを定義し、該重みづけ係数マトリックスの主要対角線に沿う重みづけ係数の値 は、第１の値に等しく、かつ、さらに、該重みづけ係数マトリックスの他のあら ゆる要素の値は、第２の値に等しいことを特徴とする請求の範囲第２７項記載の 濃度計。
41. ４１．前記光検出器は、Ｎ個有り、 ▲数式、化学式、表等があります▼および▲数式、化学式、表等があります▼ とし、 ▲数式、化学式、表等があります▼ とするとき、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表されることを特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
42. ４２．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、重みづけ係数マトリックスＷを定義し 、該重みづけ係数マトリックスＷは、前記応答係数マトリックスＲの逆行列であ ることを特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
43. ４３．前記重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）は、重みづけ係数マトリックスＷを定義し 、該重みづけ係数マトリックスＷは、前記応答係数マトリックスＲの擬逆行列で あることを特徴とする請求の範囲第２７項記載の濃度計。
44. ４４．予め定められた離散部をその表面に有し、そこから光束を放射する被写体 の画像処理方法であって、次の過程を具備する画像処理方法。 （ａ）前記被写体の一部分に対応する、ターゲット平面の各領域素への総入射光 束を表す信号を生成する、 （ｂ）各総入射光束信号を補正して、前記予め定められた領域素に散乱によって 入射する光束の影響を除き、当該領域素に入射した光束のうち、当該領域素に対 応する前記被写体の部分からのみ放射した光束を表す信号を生成する。
45. ４５．前記補正過程（ｂ）は、 （ｂ１）予め定められた領域素に入射する光束を表す重みづけされた信号を加算 する過程を具備し、少なくとも一つの重みづけされた信号は、該予め定めらた領 域素に対応する前記被写体の部分以外の、少なくとも一つの予め定められた部分 から放射する光束を表すことを特徴とする請求の範囲第４４項記載の方法。
46. ４６．前記補正過程（ｂ）は、次の過程を有することを特徴とする請求の範囲第 ４４項記載の方法。 （ｂ１）各総入射光束信号を、予め定められた重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）によっ て重みづけする、（ｂ２）対応する領域素へ入射した総光束を表す重みづけ信号 と、他の重みづけ要素それぞれからの重みづけ信号とを加算する。
47. ４７．予め定められた離散部をその表面に有し、そこから光束を放射する被写体 の画像処理方法であって、次の過程を具備する画像処理方法。 （ａ）単一の試験用光束源を使用し、ターゲット平面の対応する各領域素とそれ ぞれ関連づけられている複数の信号発生器をそれぞれ励起し、ターゲット平面の 対応領域素への総入射光束を表す信号を生成する、（ｂ）αを、予め定められた 単一の試験用光束源に応答して、予め定められた一つの光束信号発生器から発生 された信号とし、βを前記単一の試験用光束源から放射する真の光束を表す量と したときに、比率α／βによって定義される応答係数Ｒ（ｘ，ｙ）から形成され る応答係数マトリックスＲを作成する、 （ｃ）応答係数Ｒ（ｘ，ｙ）を使用して、重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）によって形 成される重みづけ係数マトリックスを生成する、 （ｄ）未知被写体から放射され、該未知被写体の部分に対応して定義された前記 ターゲット平面の各領域累に入射する総光束を表す信号を、前記複数の信号発生 器のそれぞれから生成する、 （ｅ）各総入射光束信号を、予め定められた重みづけ係数Ｗ（ｘ，ｙ）によって 、重みづけする、（ｆ）対応する領域素に入射する総光束を表す重みづけ信号を 他の重みづけ要素からの重みづけ信号と加算し、当該領域素に入射した光束のう ち、当該領域素に対応する前記被写体の部分からのみ放射した光束を表す信号を 生成する。
48. ４８．予め定められた離散部をその表面に有し、そこから光束を放射する被写体 の画像処理方法であって、次の過程を具備する画像処理方法。 （ａ）前記被写体の一部分にそれぞれ対応する時系列的な総入射光束信号であっ て、ターゲット平面の領域素へ入射する総入射光束を表す信号の時系列を生成す る （ｂ）各総入射光束信号を補正して、前記予め定められた領域素に散乱によって 入射する光束の影響を該信号から除く。