JPH05502569A - 同期可変露光シャッターを有するカラー順次スキャナ - 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】 同期可変露光シャッターを有するカラー順次スキャナ技術分野 本発明は、定着されたカラーイメージを電気的に蓄積可能なカラーイメージに変 換する光学装置、特に発光同期可変露光シャッターを有する装置に関する。

先行技術の説明 多くの適用分野において、定着済みカラーイメージ、例えば写真のネガあるいは プリント、を電気的に蓄積可能なイメージに変換することが望まれている。これ を行う一つの方法は、一つのモノクロイメージセンサと、一時に一個ずつ光路に 配置される３つのカラーフィルターを用いて、赤、緑、と青（ＲＧＢ）色の分離 されたイメージを作り、一つのカラーイメージを得るように合成している。代表 的な装置では、定着されたイメージを照射して、イメージをレンズとＲＧＢカラ ーフィルタ輪を介して合焦させている。このような装置の一例が、フランク・ジ エイ・ソマーズのアメリカ特許第２４７８５９８号、「テレビジョン送信装置の 可変カラーフィルタ・アッセンブリ」に開示されている。このような装置では、 装置によって作られる赤、緑、青の成分カラーを表すビデオ信号が、カラーイメ ージの白またはグレーの部分に対するのと、同じであることが好ましい。しかし 、フィルタの光透過率とイメージセンサのスペクトル反応が、赤、緑、青では概 して異なっている。アメリカ特許第２４７８５９８号では、回転する赤、緑、青 のフィルタの相対的寸法を変え、赤、緑、青を分離するための相対センサ露光時 間を変えることによって、これらの差異を補正する方法が提案されている。この 方法により、中性（ｎｅｕｔｒａｌ）イメージ体から赤、緑、青を分離する為に 均一な信号レベルを得ることができる。これは通常もっとわかりやすくは、「ホ ワイト・バランス」と呼ばれている。この特許の赤、緑、青フイルタ用のシャッ ターは、一定速度で回転する回転フィルタ輪に取り付けられているため、露光時 間が限定されてしまう。

次に関連のあるものとしては、フジモリ他のアメリカ特許第４７１３６８３号「 カラーイメージ形成装置のための照射及び同期装置」がある。この特許の装置で は、カラーフィルタ輪と、イメージセンサの前に種々のカラーフィルタが置かれ ると、強度レベルが変化する照射光源を用いている。カラーフィルタはサイズが 様々であり、フィルタの特定の色に対するイメージセンサの感度に応じて選択さ れる。

フル・フレーム構成を持つ荷電結合素子（ＣＣＤ）のイメージセンサを用いて、 カラーネガフィルムイメージを電気信号に変換する場合、ホワイト・バランスを 適正にするために要求される赤、緑、青の露光時間の差異は、非常に重要である 。

通常のカラーネガフィルムは、青い光の大部分を吸収する黄色のマスクを有して いるため、フルフレームイメージセンサは赤と緑の光に比べて青い光にはかなり 感度が低くなる。これは、センサのフォトサイトを被うポリシリコン層が、選択 的にスペクトル吸収することに由来する。さらに、このような装置では、光源と して、タングステン電球を用いる。この電球は、赤と緑の領域で発するエネルギ ーに比べて、青のスペクトル領域で発するエネルギーは非常に少ない。蛍光光源 は、青のエネルギーをかなり多く供給するが、タングステンランプと異なって、 ＡＣライン電圧の位相に応じて、蛍光灯の出力が変動しやすい。前述のことは、 センサの照射レベルに好ましくない変動をもたらす。必要なことは、高い容量の 青のスペクトルエネルギーを得ることと、イメージ捕捉毎に変化しない一貫した センサの露光を確保しつつ、適切なホワイト・バランスを得るために、赤、緑、 青に必要な露光時間を確保する手段を提供することである。

発明の開示 本発明の装置は、カラーフィルタ輪とは別個のンヤソターを用いて被写体の照明 レベルを最小にしつつ、カラー順次イメージ変換装置からのイメージに対して、 正確なホワイト・バランスを与え、かつ赤、緑、青色分離のために広い範囲の露 光時間を確保することを目的とする。本装置には、青のスペクトル領域に対して 十分な電力を供給できる蛍光光源と、照射レベルの不要な変動を防止するために 、光源の周波数にンヤッターの開く時間を同期させる回路とが含まれている。

上述のことから、本発明の主要な目的の一つは、カラー・プリントイメージを電 気的に蓄積可能なイメージに変換するための改良された装置を提供することであ る。

本発明の他の目的は、適切なホワイト・バランスを有するカラーイメージを作り 出すことである。

本発明の他の目的は、３つのカラーフィルタ輪と、色分はイメージを供給する別 々の制御可能なシャッターとを冑する。

さらに、本発明の他の目的は、照射光源の周波数に応じて、露光時間とンヤノタ ーの動作を同期させる装置を提供することである。

本発明のこれら及び他の目的は、以下の説明と図面を参照することにより明かと なろう。図中、同一符号は同一の部分を表しており、図面は本説明の一部をなす ものである。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の好ましい一実施例を示すブロック図である。

第２図は、第１図の装置に用いられるイメージ・センサのスペクトル反応を示す グラフである。

第３図は、タングステンランプと蛍光灯のスペクトル・エネルギー出力を示すグ ラフである。

第４図は、代表的なタングステンランプと蛍光灯の光出力を示すグラフである。

第５図は、第１図の制御回路の一部の好ましい実施例の回路図であるも第６図は 、第１図の装置のソフトウェア制御の好ましい実施例のフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態 第１図は、本発明の好ましい実施例のブロック図である。この装置においては、 写真反射原稿１０は４個の蛍光灯１４．１５．１６．１７によって照射されるよ うに置かれる。これらの蛍光灯は、ニューヨーク州シラキュースのフィリップス 電灯会社のＦ６Ｔ５／Ｄランプ（商品名）が好ましい。これらのランプは、安定 回路７０を介して１１５Ｖ、６０Ｈｚの電圧の供給を受ける。安定回路は、カタ ログ番号Ｆ８のものであり、キーストン変圧器台社製が好ましい。写真反射原稿 １０上のイメージは、レンズ２２、好ましくはニコン社のミクロ二ノコール＝（ 商品名）５５ｍｍのレンズによって、モノクロＣＣＤイメージセンサ上に合焦さ れる。このセンサは、１０２４ｘ１５３２能動素子、フルフレーム、イメージセ ンサであることが望ましく、二ニーヨーク州ロチェスターのイーストマン・コダ ック社製の部品番号ＫＡＦ−１６００が望ましい。赤フィルタ３２、緑フィルタ ３４と青フィルタ３６よりなるＲＧＢフィルタ輪３０は、レンズ２２とイメージ ・センサ５０との間に配置される。フィルタは、カリフォルニア州、サンタ・ロ ーザの０ＣＬＩ社製のカラーバンド（米国における登録商標）ジクロイック・カ ラーフィルタであることが好ましい。電気的に駆動される機械的なンヤツター４ ０も、レンズ２２とＣＣＤイメージセンサ５０との間に配置される。シャッター ４０は、シャッター制御ユニット８４で制御されるユニブリツツ（米国における 登録商標）モデル２３Ｘ２Ａ２Ｓ５）１．好ましくはモデル１００−２Ｂ　（商 品名）であり、ニューヨーク州、ロチニスターのヴインセント・アソシエイツ社 製である。赤外線ブロック用フィルタ２０は、ペンシルベニア州ダーヤのショッ ト・グラス・テクノロジイズ社製のモデルＢＧ−４０（商品名）であることが好 ましく、長い波長の光がイメージの質を低下させないように、光路に挿入される 。

ＣＣＤイメージセンサ５０の出力は、アナログ処理とＡ／Ｄ変換ブロック６０に 接続されれている。ＣＣＤイメージセンサに熟知している人々には明らかなよう に、アナログとＡ／Ｄ変換ブロックは、通常の増幅、関連する二重サンプリング 、及びＡ／Ｄ変換を行うものである。ブロック６０から出力されるディジタル化 されたイメージは、コンピュータ９０に入力される。コンピュータ９０は、カリ フォルニア州、マウンテンビューのサン・マイクロンステムズ社製のモデル３／ １１０ワークステンヨン（商品名）であり、ニューヨーク州、ロチニスターのイ ーストマン拳コダック社製のジェネラル・パーパス・ビデオ・フレーム・ストア ーモデル９１００カード（商品名）を有しているものが好ましい。

ＣＣＤイメージセンサは、クロック発生回路６２により制御される。この回路６ ２は、プログラマブル・クロック・発生集積回路を使用しており、イーストマン ・コダック社製の部品番号ＰＣＧである。特に、クロック発生回路６２により供 給される積算周期であって、ＣＣＤイメージ・センサ５０を制御するためのもの であり、シャッターとフィルタ輪制御ブロック８０により供給されるパルスと同 期されている。そして、ブロック８０は、しきい値検出器７２（第５図に詳しく 示す）を介して、ＡＣライン電圧と同期される。シャッターフィルタ輪制御ブロ ック８０（第５図に詳しく示す）は、フィルタ輪駆動ブロック８２（第５図に詳 しく示す）を制御する。所望の赤、緑、青の露光時間を表すディジタル値は、Ｒ ＧＢ露光時間ブロック８６（第５図に詳しく示す）によってフィルタ輪制御ブロ ック８０に供給される。

さて、第２図には、第１図のＣＣＤイメージセンサ５０の絶対量子効率が、グラ フで示されている。第２図かられかるように、青のスペクトル領域１１０におけ るＣＣＤの量子効率、すなわち４００−５００ｎｍは、縁領域１１２の量子効率 、５００−６００ｎｍよりかなり低く、そしてさらに赤領域１１４の量子効率、 ６００−７００ｎｍよりさらに低い。これは、適切なホワイト・バランスを得る という点では問題である。なぜなら、センサに到達する前に、赤と緑の光をかな り減衰させるか、あるいは青色を分離するためにかなり長い露光時間を確保する 手段を設ける必要があるからである。

第３図には、タングステン・ランプからの光の典型的な相対発光スペクトルを表 す曲線１２０が示されており、これは定着後のイメージを電気的に蓄積可能なイ メージに変換する際に、先行技術例の装置で使用されるものと同様である。図か られかるように、青のスペクトル領域で発せられるエネルギーは、緑の領域より かなり低いが、赤の領域のエネルギーは緑の領域のエネルギーよりもかなり高い 。第２図に示されているのと同様に絶対量子効率を有するセンサと一緒にタング ステン・光源を使用すると、重大な問題がある。何故なら、青を分離するための 露光時間は、赤と比べて因数１０以上だからである。第１図の装置でネガ写真フ ィルムをスキャナする場合には、この問題は厳しくなる。というのは青のスペク トル領域におけるこのようなフィルムの透過率は、赤のスペクトル領域における よりもずっと少ないからである。

従って、青のエネルギーをより多く有する光源が望ましい。第３図には、第１図 の装置に用いられる蛍光光源の発光スペクトルを表す曲線１２２が示されている 。第３図かられかるように、赤のスペクトル領域ではエネルギーはかなり少ない 、これは、第２図のセンサ量子効率曲線を補うので望ましいのである。残念なこ とに、蛍光光源は定着後のイメージを電気的に蓄積可能なイメージの変換に使用 するのは、むずかしい。これは蛍光光源は一時的にせよ光出力が一定してないか らである。第４図の曲線１３２が示すように、蛍光光源の出力は時間とともに変 化したり、”ちらつく°からである。たとえ露光時間１３６と１３８が同じであ っても、時間１３６中にセンサの露光が行われると、露光が時間１３８中に行わ れるときよりも、受は取る光の量はかなり少ない。第４図の曲線１３０が示すよ うに、タングステン・ランプは比較すると、時間関数としては一定の光出力を持 っている。

上記の問題を解決するために、本発明の発明者は、第１図のような装置を設計し た。すなわち、ちらつく蛍光光源を使用することによる問題を除去し、フィルタ 輪とは別個にンヤッターを制御して赤、緑、青を分離するためにセンサの露光時 間の範囲を広くし、照明源のちらつく光出力の位相に同期させてンヤッターを開 くようにしている。

蛍光光源の光出力のちらつきは、光源に電力を供給するＡＣライン電圧に同期し ていることを発明者は認識しており、シャッターか同期される位相を基準として ＡＣライン電圧を使用している。

第５図は、第１図に示すしきい値検出回路７２、ンヤッターとフィルタ輪制御回 路８０、フィルタ輪駆動装置８２、と赤、緑、前露光時間制御装置８６の電気配 線図である。

しきい値検出回路７２の動作は下記の通りである。ライン電圧は、変圧器３５８ により交流１１０Ｖから交流１２．６Ｖに変換され、ダイオード３６０により整 流され、抵抗３６２と３６４より構成される電圧分配器により減衰され、ンユミ ットートリガー・インバーター３６６によりディジタル信号ＡＣ５ＹＮＣに変換 される。インバーター３６６からのディジタル信号は、第５図のンヤツターとフ ィルタ輪制御回路８０に送られる。

第５図のシャッターとフィルタ輪制御回路８０は次のように機能する。マイクロ プロセッサ−３１４はインテル・コープ社製の部品番号８０Ｃ３１であって、シ ャッターとフィルタ輪の制御に使用され、５ＥＮＳＯＲＴＩＭＩＮＧ信号を介し てＣＣＤイメージ読み出しを同期化する。この信号は第５図のクロック発生回路 ６２に送られている。マイクロプロセッサ−３１４は、周波数１０ＭＨｚクロッ クの水晶発振器３０４で作動されている。抵抗３０６．３１２とコンデンサ３０ ８と協動する押しボタン・スイッチ３１０により、マイクロプロセッサ３１４用 のリセット・パルスが発生される。イメージを捕捉する為の一連の行程を起動す るのに、もう一つの押しボタンφスイッチ３０２が使用される。オフタルＤ型ラ ッチ３１６とオフタル・３状態バツフア３１８が、マイクロプロセッサのプログ ラムを記憶しているＥＰＲＯＭ３２０にアドレスを与える。このプログラムのＣ −言語が添付の付録に記載されている。

オフタルＤ型ラッチ３２４とノア・ゲート３２２により、出力ライン゛ＲＳＨＵ Ｔ、”Ｇ　５ＨＵＴと“Ｂ　５ＨＵＴのメモリー・マツピングが行われる。

マイクロプロセッサ３１４までの入力ライン５ＨＵＴ　（０：　７）に沿うこれ らの出力線により、第５図に示すＲＧＢ露光時間回路８６からの数値を読み取る ことが可能となる。

マイクロプロセッサ３１４は、５ＨＵＴＴＥＲ信号線を介してシャッター制御ユ ニット８４の開閉を指示する。マイクロプロセッサ３１４は、Ｆ　Ｉ　ＬＴＥＲ −３ＴＥＰ出カラインとＦＩＬＴＥＲＨＯＭＥ入カラインを介して、赤、緑、青 のフィルタ輪も制御する。これらの出力ラインと入力ラインは、第５図に示すフ ィルタ輪駆動ブロック８２に動力を与える。

第５図に示すフィルタ輪駆動ブロック８２の動作は、以下の通りである。マイク ロプロセッサ３１４からのＦＩＬＴＥＲ５ＴＥＰラインがｒＨＪに設定された時 、モータコントローラ３４６は４相ステツプ・モータ３４６（フィルタ輪駆動モ ータ）を１ステツプ前進させる。フィルタ輪駆動モータ３４６を、ベルト駆動装 置（図示せず）を介して機械的にＲＧＢフィルタ輪３０に連結しても良い。

フィルタ輪の位置が、シュミット・トリガー・インバータ３５４に接続している ＬＥＤ送受信器３５２により検知される。インバータ３５４のＦＩＬＴＥＲＨＯ ＭＥ出力は、マイクロプロセッサ３１４に緯続されている。３つのフィルタ位置 のそれぞれを一直線に並ぶ小さな穴が、直接ＬＥＤ送受信器３５２の間にあるよ うにフィルタ輪が位置していなければ、信号ＦＩＬＴＥＲＨＯＭＥのディジタル 値は、０である。赤フィルタの位置には、この穴の近傍に別の穴があり、この位 置がフィルタのホーム・ボジンヨンであることを示す。制御用ソフトウェアによ り、二つの連続する穴がホーム・ボジンヨンとして十分に接近しているかどうか を判定する。

第５図のＲＧＢ露光回路８６の動作は、以下の通りである。赤の露光時間は、ス イッチ３２６を介して設定される。このスイッチは、オフタル３状態バ・ソファ ３２２に接続している。同様にして、緑露光値がスイッチ３２８を介して設定さ れる。このスイッチは、オフタル３状態バッファ３４４に接続されている。前置 光値は、オフタル３状態バッファ３３６に接続されているスイッチ３３０を介し て設定される。バッファ３３２．３３４．３３６への３状態制御入力は、ライン “Ｒ５ＨＵＴ、“Ｇ　５ＨＵＴ、−Ｂ　５ＨＵＴを介して第６図のシャ・ツタ− ・フィルタ輪制御回路８０によって制御され、入力ライン５ＨＵＴ　（０：　７ ）を介してマイクロプロセッサ３１４は、赤、緑、青スイッチの設定値を読みと ることができる。第５図には、ＲＧＢシャッターの時間は、手動スイ・ソチの設 定に基づくと示されているが、ディジタル化されたイメージを受けるコンピュー タ９０からの数値の代わりに設定することも可能である。

赤、緑、青のイメージを捕捉する手順を次に述べる。第６図は、スキャナの制御 に用いられるプログラムのフローチャートである。ステ・ノブ４０２で、変数と １１０ポートが、始動値に初期化される。ソフトウェアは、第５図の捕捉ボタン ３０２がステップ４０４で押されるのを待ち、捕捉の開始を示す。ステップ４０ ６において、第１図のフィルタ輪駆動装置８２は、赤フィルタを光路に設定する 。

赤、緑、青のシャッタ一時間が、第５図のスイッチ６０２．６２２．６４２から ステップ４０８にて、順次読みとられる。シャッターとセンサを照明装置と同期 させるために、ステップ４１０とステップ４１２で信号の立ち上がりか検出され ツブ４１４で、適切な信号がクロック発生回路６２とシャッター制御ユニット８ ４の両方に送出され、赤のイメージの情報をえる。第１のイメージが捕捉される と、赤フィルタは、ステップ４１６で緑フィルタと代えられ、信号ＡＣＳＹＮＣ の次の立ち上がりが、ステップ４１８と４２０で検知される。赤のイメージで行 ったのと同様に、適切な信号がクロック発生回路６２とシャッター制御装置８４ の双方に送られ、緑のイメージに関する情報を得る。緑のイメージに関しても、 ステップ４２４〜４３０で同様の手順が実施され、これらのステップ後制御はス テップ４０４に戻り、他のイメージの捕捉を待つ。

本発明の最良の実施例を説明したが、本発明の精神から逸脱すること無しに、多 くの改良と変更等が可能であることは言うまでもない。そのような変更は、添付 請求の範囲に含まれるものとする。

要約書 本発明は、被写体の照射レベルを最小に保持しつつ、カラー順次イメージスキャ ナからのイメージに対してホワイト・バランスを正確に与えるための装置に関す る。蛍光光源の位相に同期しているシャッターは、赤、緑、青のイメージの捕捉 に対して露光時間を別々に設定でき、信号／雑音比を最大に保持しつつ、適切な ホワイト・バランスを確保できる。照明源に供給されるＡＣライン電圧にシャッ ターを同期させることによって、個々のイメージのレベルの変動を最小にする。

国際調査報告 ＦＣＴＡ！１９１１０６ｏ２２　Ｓｅｌ’ｒ１５

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．イメージ形成装置であって、以下のものを含む。 ＡＣ電源に接続される照明源と、 前記照明源により照射されるされるように置かれる原稿イメージと、原稿イメー ジを照明することにより形成されるイメージビームを受けるように配置されるセ ンサと、 センサの露光をＡＣ電源の位相に同期させるための前記センサと原稿イメージと の間に挿入される手段。
2. ２．請求の範囲１記載のスキャナであって、前記原稿イメージと前記センサとの 間に挿入される手段は、以下のものを含む。 複数個のカラーフィルタがその上に配置されるフィルタ輪と、ＡＣ電源に応答す るシャッター手段であって、ＡＣ電源と位相を合わせて、前記センサをイメージ ビームに対して露光するためのシャッター手段。
3. ３．請求の範囲２記載のスキャナであって、さらに以下のものを含む。 前記シャッター手段の開口を制御するためのしきい値信号を発生するためにＡＣ 電源に接続されているしきい値検出手段。
4. ４．定着済みのイメージを電気的に蓄積可能なイメージに変換するための装置で あって、以下のものを含む。 電源の周波数の関数として、ちらつく照明源によって定着済みイメージを照射す る手段と、 前記照射された定着済みイメージからイメージビームを作り出す手段と、前記イ メージビームを受信するように配置された少なくとも一列の感光素子と、前記一 列の感光索子の露光を断続する手段と、前記ちらつく照明源の照明レベルの出力 と位相を合わせて、前記断続手段の断続を制御する手段。
5. ５．請求の範囲４記載の装置であって、前記一列の感光素子の露光を断続する手 段は、以下のものを含む。 その上に配置される複数カラー・フィルタを有するフィルタ輪と、電源の位相と 同期て前記露光周期を開始するイメージビームに対して前記一列の感光素子の露 光を制御するシャッター手段。
6. ６．請求の範囲５記載の装置であって、さらに以下のものを含む。 イメージビームに対して前記一列の感光素子を露光するための前記制御手段に、 しきい値信号を供給するための電源を接続するしきい値検出手段。
7. ７．同期可変露光シャッターを含むカラー順次スキャナであって、以下のものを 含む。 カラーイメージビームを形成するためにカラーイメージを照射するＡＣ電源によ り電力を受ける少なくとも一つの蛍光灯を有する照明源と、形成されたカラーイ メージビームにカラーフィルタの各々を順次挿入するように配置されるカラーフ ィルタ手段と、 前記カラーフィルタ輪のカラーフィルタからイメージを受け取り、制御しながら 通すように配置されるシャッター手段と、前記シャッター手段を通過したイメー ジビームを電気的信号に変換するイメージセンサ手段と、 前記イメージセンサ手段から電気信号を受信し蓄積する蓄積手段と、前記ＡＣ電 源に接続され、ＡＣ電源からの信号の大霞さがしきい値を巷えるときに、同期信 号を供給するしきい値検出手段と、前記しきい値検手段からの同期信号に同期し て開始する露光時間に、各カラーフィルタに対するイメージビームを通過させる 前記シャッター手段と前記フィルタ手段を制御する手段と、 シャッター手段がイメージビームを前記イメージセンサに送出する時間の量を設 定するための制御手段に、露光時間信号を送出する露光時間決定手段。