KR20000034775A - 휘도-우선 칼라 센서 - Google Patents

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Abstract

휘도-우선 다층 칼라 필름에 있어서, 층중 하나는 사람 눈의 휘도 감도와 실질적으로 매치된다. 이러한 휘도층은 청색, 녹색, 적색 감도층을 갖춘 종래 기술의 칼라 필름과 구별된다. 이러한 휘도층은 다른 층에 의해 확산 및 감쇄되기 전에 광을 감지하도록 우선 전면 위치를 갖추고, 종래 청색-우선 칼라 필름에 비해 개선된 속도와 선명성을 기록하는 휘도를 부여한다. 다른 실시예에 있어서, 층이진 CCD센서는 옐로우 필터(1010)를 뒤따른 모든 칼라에 대해 민감한 상부 실리콘층(1012)과, 옐로우 필터 때문에 녹색 및 적색광에만 응답하는 제2실리콘층(1008), 시안 필터(106) 및, 녹색 광만을 받아들이는 바닥 실리콘층(1004)을 갖는다. 휘도-우선 칼라 센서로부터의 이미지는 전칼라를 복구하기 위해 칼라공간변환으로 입력된다. 종래의 실시예에 있어서, 상부의 휘도층은 휘도 "Y"값에 맵핑되고, 밑에 위치하는 칼라 감도층은 YUV 칼라 공간의 "U" 및 "V" 색차 벡터를 추출하기 위해 휘도와 함께 이용된다.

Description

휘도-우선 칼라 센서
전칼라(full color) 필름은 3가지 칼라 디멘죤에서 감지되어야 하는데, 이러한 3차원 디멘죤은 3가지 단색, 또는 흑백 감광제에 의해 감지되어, 각각 다른 분광 감도나 칼라를 위한 센서로서 작용한다. 디지탈 이미지 기술에 있어서, 이러한 각각의 감광제는 분리 칼라 채널이나 전칼라 이미지의 구성요소를 발생시킨다. 역사적으로, 이러한 센서의 다양한 위상 배열이 있었다. 첫번째 칼라 필름인 듀피칼라(Duffycolor)는 CCD 매트릭스와 같은 흑백 필름을 극복하여 적, 녹, 청 매트릭스를 발생시키도록 착색된 쌀 입자를 이용하였다. 폴라로이드는 칼라 CRT의 새도우마스크와 유사하게 흑백 필름을 극복하여 적, 녹, 청 스트라이프가 놓여지는 순간 투명 필름을 만들었다. 원래의 테크니칼라(Technicolor) 처리는 극장의 프린트를 만들기 위해 흑백 필름상에 3가지의 분광 분리 칼라 이미지를 노출시켰고, 각각으로부터 분리 염료 전송 매트릭스를 발생시켰으며, 3개의 매트릭스로부터 3가지 염료를 구비하는 수용 필름의 단일층을 염색하였다. 대중 판매용으로 적절한 칼라 필름이 실질적으로 되어진 이스트만(Eastman)의 다층 코닥크롬(Kodachrome)의 출현은 아직까지 없었다.
오늘날 실질적으로 모든 칼라 필름은 서로의 상부에 적층된 다층을 포함한다. 필름상에 충돌되는 빛은 모든 층을 통해 지나간다. 층은 다른 분광 감도를 갖추고, 따라서 빛의 칼라에 의존하여 특정층을 노출시키게 된다. 대부분의 필름에 있어서, 각 층은 또한 일정한 칼라 커플러나, 염료 분자의 일부를 제조시에 부여하고, 이는 그 층의 칼라 감도에 적절한 전(full) 염료를 형성하도록 현상의 부산물과함께 작용하게 된다. 현상 후, 실버 이미지가 표백되어져 사라지고, 층에 염료로 구성된 칼라 이미지가 남게된다. 칼라 필름을 문질러 벗기면, 엘로우층이 제거됨에 따라 검은 영역이 먼저 청색으로 바뀌게 되고, 이때 마젠타층으로서의 시안이 제거되며, 마지막으로 모든 층으로서의 백색층이 제거된다.
코닥크롬은 다층을 갖추고 있지만, 현상되지 않은 필름에 저장되어지는 커플러를 요구하지 않는 반전 투명 필름으로 제한된 특정 처리를 이용한다. 노출된 실버 할로겐화물을 은색으로 변화시키기 위한 첫번째 현상 후, 노출되지 않은 할로겐화물이 그 자체 칼라 커플러를 포함하는 현상기에서 섬광 노출 및 처리된다. 코닥크롬에 있어서, 해당 층의 칼라 감도를 위한 커플러 사양을 구비하는 현상기에 의한 각 섬광 후에 따른 섬광 노출이 동시에 하나의 칼라층을 섬광하도록 동시에 하나의 칼라에 대해 수행된다. 코닥크롬 현상은 매우 어렵고, 세계적으로 단지 몇몇 연구소에서만 코닥크롬을 처리하게 된다. 그러나, 노출 동안 필름으로부터 칼라 커플러를 제거함으로써 감광제의 광산란이 감소되어 코닥크롬은 명료성의 특별한 정도를 부여하였다. 네가티브 필름은 반전 필름 보다 더욱 넓은 허용도를 주지만, 종래 기술에 있어서 코닥크롬 처리는 반전 필름으로 제한되어, 네가티브 필름의 허용도 이점과 더불어 동시에 커플러 없는 필름의 선명성 이점을 얻을 방법이 없었다.
종래의 칼라 필름은 칼라 공간 변환 없이 직접 보여지거나 프린트되어질 수 있는 이미지나 칼라 채널을 현상하는 특정 염료에 대한 맵핑을 가져야만 하기 때문에 RGB 칼라 공간에서의 동작으로 제한되었다. 따라서, 적색 감도층은 현상 필름을 통해 지나는 적색 광량을 조정하기 위한 시안 염료를 발생시킬 필요가 있었고, 녹색 감도층은 마젠타 염료를 발생키고, 청색 감도층은 옐로우 염료를 발생시킬 필요가 있었다. 화학적으로 현상된 이미지의 직접 조망성의 이러한 전통적인 요구는 RGB 칼라 공간에서 빛을 감지하기 위해 종래의 칼라 필름에 제한을 두었다. 더욱이, 칼라 공간 변환 없이 기록 및 보여진 순수한 칼라를 위해 층은 칼라의 교차 조합 없이 비교적 순수한 적, 녹, 청을 감지해야만 한다. 예컨대, 마젠타 형성층이 녹색에 부가하여 청색 광을 감지하면, 적색 감도층은 적색에 부가하여 청색을 감지하고, 이때 청색 꽃은 청색층 뿐만 아니라 녹색 및 적색을 노출시켜, 칼라 이미지로서 통상적으로 현상되어짐과 더불어 직접 보여질 경우 회색의 그늘을 형성한다.
더욱이, 통상적인 칼라 필름의 감지층의 깊이 치수는 청색 광에 대한 실버 할로겐화물의 보편적인 감s도에 의해 제한된다. 실버 할로겐화물은 항상 청색 감도이다. 이러한 청색 감도에 부가하여 염료는 다른 칼라의 광자를 트랩에 부가하여 그를 할로겐화물 결정체에 결합시킬 수 있다. 따라서, 녹색 감도층이 실질적으로 청색 및 녹색 양쪽에 대해 민감하고, 적색 감도층이 청색 및 적색 양쪽에 대해 민감하다. 마젠타와 시안 염료의 직접 제어를 위해 필요로 되는 녹색만의 그리고 적색만의 감도층은 엘로우 필터로 청색 광을 필터링하여 제거하는 것만으로서 실현할 수 있다. 칼라 필름에 있어서 이는 옐로우 필터링층을 부가함으로써 달성된다. 이러한 옐로우층은 그러한 층으로부터 청색 광을 필터링하기 위하여 적색 및 녹색 감도층상에 물론 위치되어야만 하고, 그 청색 감도층으로부터 청색광을 막지 않기 위하여 청색 감도층 아래에 위치하여야만 한다. 따라서, 종래 기술에 있어서 청색 감도층은 옐로우 필터를 거치고, 따라서 적색 및 녹색 감도층을 거쳐 상부에 위치하여야 한다.
현상되지 않은 은색 할로겐화물은 그 유백색 농도와 함께 광을 비산시킨다. 광에 대해 유지될 경우, 비현상 필름은 확산기 및 감쇄기로서 기능한다. 이는 필름이 카메라에 장착될 경우 관찰되어질 수 있다. 칼라 필름에서의 각각의 감도층은 광을 확산 및 흐려지게 하는 것에 의해, 또한 소정의 광을 이용, 반사, 흡수하는 것에 의해 하부층을 위한 이미지의 질의 떨어뜨리고, 따라서 하부층에 대해 광을 흐릿하게 하며, 더욱 민감해진 유피제인 층을 요구한다. 상부층에서만 전부 비감쇄된, 흐려지지 않은 광을 받는다.
사람의 눈은 휘도에 있어서 거의 전체적으로 상세하게 감지하기 때문에, 이상적으로 전체 휘도는 그 상부층에서 감지되어야 한다. 불행하게도 하나의 눈만이 상부에 위치할 수 있다. 다음의 선택은 녹색이 휘도의 반을 넘게 책임지기 때문에 녹색 센서인 하나의 층을 만드는 것이다. 그러나, 방금 살펴본 바와 같이, 녹색에 앞서서 옐로우 필터층에 따른 청색층은 상부에 위치해야만 한다. 청색은 휘도의 약 10%만 책임지고, 따라서 청색이 상부에 위치한다는 강제적인 요구는 이미지가 흐려짐과 더불어 흐릿해지는 곳에서 거의 모든 휘도가 하부층에서 감지된다는 것을 의미한다. 필름 기술의 가장 큰 이점은 칼라 필름에 있고, 아직 오늘날까지 미세기술 흑백 프린트는 종래 기술의 칼라 필름에 의해 매치되지 않는 명료성과 활발성을 갖는다.
상부에 녹색이나 적색을 위치시키기 위한 노력이 시도되었다. 가장 흥미있는 것은 칼라 프린트 페이퍼로서, 이는 바닥에 청색을 위치시킴과 더불어 상부에 적색을 위치시킨다. 즉각적인 질문은 어떻게 적색 감지층이 청색으로부터 보호되어지는가이다. 실질적으로 보호되지는 않고, 사실 적색 감지층은 적색에 대해 거의 청색에 대한 감도 정도로 된다. 페이퍼를 프린팅하기 위한 다양한 조건 특성이 이를 실제적으로 만든다. 먼저, 고 콘트라스트 페이퍼는 저 콘트라스트 네가티브를 보기 때문에, 백색으로부터 흑색으로 가는 노출의 밀도 영역은 약 10:1만이고, 카메라 필름에 대항하는 것으로서는 1000:1 범위를 넘어 응답해야 하고, 따라서 적색과 청색의 100:1의 분리는 프린트 페이퍼를 위해 적절하다. 프린팅 페이퍼는 램프로부터 청색의 80%를 제거하는 오렌지 필터팩에 의해 필터링된 오렌지색 백열광을 내는 광으로부터 전형적으로 발산되는 광을 보게되고, 커플러 마스크의 베이스 오렌지 캐스트를 갖춘 네가티브를 통해 초점지워지게 된다. 결과적인 광의 깊은 오렌지색은 네가티브 프린팅의 낮은 콘트라스트 이미지를 위한 카메라 필름에서의 옐로우 필터 레벨을 야기시키고, 청색 감도층이 오렌지 광을 보상하기 위한 적색층에 비해 약 100배 이상 민감해지게 되는데, 이는 카메라 필름에 비해 프린팅 페이퍼의 비교적 낮은 베이스 감도 때문에 가능하다.
상부에 적색을 놓는 프린팅 페이퍼에서 이용된 접근은 카메라 필름과 함께 작용하지 않는데, 이는 첫째로 필름은 10:1이 아니라 100:1의 범위를 넘어 응답해야만 하고, 둘째로 렌즈를 통해 들어오는 광은 깊은 오렌지색이 아니며, 세째로 ASA 400 적색 감도를 매치시키기 위해 청색층이 존재함에도 불구하고 100배 이상의 감도가 ASA 40,000으로 되도록 필요로 되고, 이는 매우 작은 입자 모양으로 되기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 상부에 녹색층을 위치시키기 위해 시도되었다. 상기한 개선에도 불구하고, 크로스칼라 오염에 의해 야기된 회피할 수 없는 칼라 침묵은 이러한 시도를 시장에서 받아들여질 수 없게 하였다.
종래의 칼라 필름이 3개의 RGB 칼라 스페이스를 직접 포획하는 적-녹-청 채널을 감지함에도 불구하고, 이미지 프로세싱과 저장에 있어서 다른 칼라 스페이스는 사람의 상상력의 필요성에 더욱 공헌할 수 있게 되는 것을 가능하게 한다. 통상적인 칼라 스페이스는 휘도와 크로미넌스를 포함한다. 전형적으로 휘도값은 사람 눈의 감도에 비해 적, 녹, 청의 혼합이고, 통상 "Y"로 불리워진다. 크로미넌스는 "Y"값과 함께 2개의 값을 요구하고, 칼라의 3가지 디멘죤을 정의한다. 크로미넌스의 통상적인 표현은 적색을 뺀 휘도인 "U"와, 청색을 뺀 휘도인 "V"를 포함한다. 따라서, "U" 및 "V"는 단색 "Y" 기록상에 층이지워지는 칼라 빛깔이다. 사람의 눈은 "Y"채널에서 상세함에 대해 더욱 민감하고, 따라서 "U" 및 "V"는 낮은 상세함과 더욱 작은 입자화를 허용한다.
칼라 스페이스 변환은 관련된 기술이다. 칼라 스페이스 변환은 칼라 채널의 입력줄을 다른 칼라 스페이스에서나 다른 이미지 칼라와 함께 출력줄로 맵핑한다. 통상의 3차원 칼라 스페이스 변환 알고리즘에 있어서, 3개의 감지된 칼라 채널의 각각에서 각 픽셀 값에 대응하는 각 이미지 픽셀의 3가지 측정은 알고리즘내로 지나간다. 알고리즘은 3개의 측정을 제공하기 위한 함수를 통해서나 알고리즘과 상관없이 해당 이미지 픽셀과 대응하는 칼라를 통해 수학적으로 맵핑된다. 예컨대, 다음에 상세히 설명하는 바와 같이 종래 기술의 통상적인 칼라 필름에 따른 디지탈 현상에 있어서, 청색과 적색을 포함하는 "전면(front)" 및 "후면(back)" 이미지는 녹색을 산출하도록 적, 녹, 청을 포함하는 "통과(through)" 이미지로부터 추출된다. 이러한 녹색 이미지의 작은 부분은 청색 이미지를 산출하도록 "전면" 이미지로부터 추출되고, "후면" 이미지는 적색에 직접 맵핑된다. 이러한 칼라 공간 변환에 있어서, 전면, 후면, 통과로부터의 각 픽셀 전면, 후면, 통과 측정을 위해 채널이 지나 들어오고, 그리고 적, 녹, 청이 나간다. 칼라 공간 변환은, 예컨대 청색에 회색을 맵핑하기 위해 다른 것에 대해 칼라의 하나의 세트를 맵핑하도록 채널의 소정 줄을 채택할 수 있다. 소정의 칼라 공간 변환이 식에 의해 정의될 수 있음에도 불구하고, 일반적인 경우에는 룩업 테이블이 소정의 임의 변환을 주도록 채용될 수 있다.
다른 관련된 기술은 이미지의 직접 디지탈 현상이다. 이는 현상 동안 칼라 필름을 디지타이징하는 것이다. 현상 필름을 흐리게 하지 않게 하기 위하여 현상 네가티브는 적외선을 이용하여 스캐닝된다. 3층을 광학적으로 분리하기 위하여 비고정된 실버 할로겐화물의 흐린 불투명도의 이점을 취하여 현상하는 동안 칼라는 실버 이미지로부터 추출된다. 현상 동안 상부로부터의 관망은 상부층이 명료히 보이는 반면, 하부층은 실질적으로 상부층의 흐린 불투명도에 의해 막힌다. 현상 동안 뒤로부터의 관망은 이면층은 보여지는 반면, 다른 층은 대부분 막혀져 있다. 마지막으로 전송된 광에 의한 관망은 모든 3개층을 관통하는 광의 부분이 모두에 의해 변화되고, 따라서 3개 모두를 포함한다. 전면, 후면, 관통의 노출이 옐로우, 시안, 마젠타 염료에 직접 맵핑된다면, 파스텔화된 칼라 이미지가 초래되게 된다. 그러나, 디지탈 현상에 있어서 이러한 3개의 스캔, 전면, 후면, 통과는 전칼라를 복구하기 위해 상기한 바와 같이 칼라 공간 변환을 이용하여 디지탈적으로 처리된다.
본 발명은 실버 할로겐화물이 아니라 층이지워진 센서에 적용할 수 있다. 특정 실시예는 고체촬상소자에 주어질 수 있다. 실질적으로, 오늘날 모든 전자 이미지는 실리콘 고체촬상센서를 이용한다. 광자가 실리콘 반도체에 충돌할 경우, 광자는 원자로부터 전자를 때려 전하의 유니트의 흐름을 허용하는 정공-전자쌍을 발생시킨다. 통상적으로, 이러한 전하는 하나의 화면 소자나 픽셀을 나타내는 작은 캐패시터에 전송되고, 이 유지된 전하는 CCD의 다른 픽셀이나 전하결합소자 시프트 레지스터로부터 증폭기로 전하와 함께 차례로 시프트된다. 따라서, "CCD"는 고체촬상소자의 어레이로부터 정보를 독출하는데 통상적으로 이용된다.
실리콘 고체촬상소자 자체는 모든 가시가능 칼라에 대해 민감하다. 전칼라 이미지는 2색성 거울에 따라 광을 3가지 칼라로 분리시킴으로써 감지될 수 있고, 공간적으로 분리 센싱 어레이에 따라 각 이미지를 감지한다. 이러한 3칩 카메라는 매우 고가임과 더불어 크고, 광손실로 인해 낮은 광에서 민감하지 못하며, 프리즘을 통해 렌즈 구경 깊이의 실제 이미지를 투사하기 위해 고가의 광학기기를 요구한다.
칼라 필터를 구비하는 칼라 감쇄 광에 대한 통상적인 접근은 적어도 하나의 칼라가 제거된 것으로부터 각 개별적인 감지소자를 광에 노출시키는 것이다. 어떠한 카메라는 적색 필터하의 픽셀의 1/4 및 청색 필터하의 1/4과 엇갈리는 녹색 점검보드를 발생시키기 위해 정방형 매트릭스의 센서에서 반을 넘는 녹색을 위치시키는 코닥 카메라에 의해 이용된 바이어 매트릭스와 같이 아직 매트릭스로 놓여진 적, 녹, 청 필터를 이용하는 사진촬영을 위해 설계된다. 어떠한 카메라는 신호가 칩으로부터 연속적으로 독출됨에 따라 YUV로 용이하게 변환을 허용하는 매트릭스로 놓여진 시안, 마젠타, 옐로우, 녹색 필터를 채용하는 비디오를 위해 디자인되었다. 또한, 다른 칼라와 구성이 이용된다. 모든 이러한 단일 칩 카메라는 여러가지 문제를 겪게 된다. 첫째로, 필터에 의해 제거된 광이 센서에 대해 손실된다. 특정한 단일 칩 카메라는 위치한 칼라 필터에 따라 ASA 100으로 고려된다. 동일한 카메라의 흑과 백 버젼에서 필터가 제거됨에 따라 속도는 ASA 400의 4배로 점프되어진다. 둘째로, 칼라 매트릭스 그 자체는 단일 칩 디지탈 카메라에서 공통하는 칼라 무늬 물품을 발생시키도록 상세한 이미지와 상호작용을 한다. 이러한 무늬 물품의 전형적인 징후는 하나의 적색 눈과 하나의 청색 눈이나, 랜덤하게 적색 및 청색 창문을 구비하는 원거리 빌딩을 포함한다. 세째로, 칼라 매트릭스는 센서 어레이의 유효 해상도를 감소기키고, 광학 안티에일리어징 필터에 따라 흐려지게 하는 것에 의해 칼라 무늬 물품을 감소시키기 위해 시도된다.
종래 기술은 전칼라가 보상 칼라 그룹에서 동작하기 위한 센서를 요구하는 것으로 항상 믿고 있다. 그룹은 적, 녹, 청 또는 시안, 마젠타, 옐로우를 포함하지만, 적어도 하나의 칼라는 어떠한 다른 센서를 보상하기 위해 각 칼라 센서로부터 제거되어질 필요가 있다. 상부층을 위한 소정 칼라를 제거하는 것이 불가능함과 더불어 하부층에서 감지를 위해 아직 반복되기 때문에, 이러한 믿음은 칼라 응답이 필름으로서의 층 그 자체의 칼라 감도에서의 변화 보다 감해지는 층간 필터와 통합되는 반도체센서의 층을 만드는 것을 배제한다.
도 1은 전형적인 종래 칼라 필름의 구조를 나태낸 도면,
도 2는 종래 칼라 필름의 양자 검출도 그래프,
도 3은 휘도 우선 칼라 필름의 구성을 나타낸 도면,
도 4는 휘도 우선 칼라 필름의 양자 검출도 그래프,
도 5는 칼라 공간 변환을 실천하기 위한 시스템을 나타낸 도면,
도 6은 칼라 스페이스 맵핑 알고리즘을 도시한 도면,
도 7은 전형적인 종래 CCD센서의 구조를 나타낸 도면,
도 8은 단일 칩 칼라 CCD센서를 위한 종래 칼라 매트릭스를 맵핑하는 도면,
도 9는 종래 칼라 CCD센서의 양자 검출도를 나타낸 그래프,
도 10은 휘도 우선 CCD센서의 구조를 나타낸 도면,
도 11은 휘도 우선 CCD센서의 양자 검출도를 나타낸 그래프이다.
제1분광감도를 구비하는 제1감도층을 포함하는 칼라 이미지 센서는 노출 광원으로부터의 광에 응답한다. 또한 칼라 이미지 센서는 제1분광감도와 다른 제2분광감도를 구비하는 적어도 하나의 제2감도층을 포함한다. 제2분광감도는 제1감도층의 평면에 수직 방향에서 제1감도층으로부터 오프세트된다. 제1분광감도는 실질적으로 사람의 눈의 분광감도와 매치된다.
이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 칼라 필름의 구성에 대해 설명한다. 구성은 먼저 구조상의 베이스(102)부터 설명한다. 실버 할로겐화물 유화제를 함유한 감광층은 이 베이스상의 얇은 필름에 배치한다. 이들 층은 청색광으로 고유의 감도를 갖는 실버 할로겐화물을 함유한다. 더욱이, 이들 층 중 몇몇은 다른 칼라로 감도를 확장하기 위해 감광성을 주는 염료를 첨가했다. 먼저, 적색 및 청색 감광층(104)을 베이스(102)상의 얇은 필름에 올려 놓는다. 그리고 그 위에 녹색 및 청색 감광층(106)을 배치한다. 그 후, 청색광을 흡수하기 위해 황색 필터층(108)을 배치한다. 마지막으로, 그 위에 청색 감광층(110)을 배치한다. 이 논의와 관련이 없는 다른 층은 설명을 명확하게 하기 위해 생략한다. 예컨대, 베이스(102)의 반대측의 층은 헐레이션(halation)을 줄이고 수정을 허용하기 위해 종종 부가되고, 보호용 코팅은 모든 층을 보호하며, 더욱이 각 칼라의 감광층은 전형적으로 다른 감도를 갖는 3개의 서브층으로 분할된다. 칼라 필름의 구성의 상세(詳細)는 칼라 필름 제조분야에서 통상적으로 알려져 있는 것으로, 「Michael Freeman, Film Making the Most of Films and Filters, Amphoto, 1988」 및 「W. F. Berg, editor, Photographic Science: symposium: Zurich 1961, The Focal Press, London, 1963」 등의 레퍼런스에서 찾아 볼 수 있다.
적색광선(112), 녹색광선(114) 및 청색광선(116)으로 이루어진 광이 상기 필름을 침범한다. 먼저, 광의 방향으로부터 순서대로, 청색 감광층(110)은 점(118)에 그 층의 할로겐화물 결정에 실버 잠재화상을 생성하도록 청색 광자를 차단한다. 더욱이, 모든 칼라의 광은 흡수되고, 광에 대해 희끄무레하고 유백광을 내는 청색 감광층(110)에 의해 거의 균일하게 산란된다. 이 흡수는 광선(112,114,116)을 가늘게 하는 것 및 산란된 광선(120)에 의해 설명된다. 전형적으로, 청색 감광층(110)은 흡수를 적게 하기 위해 다른 층보다도 얇게 만들어지고, 나뭇결 같은 청색 채널을 희생시켜 산란시킨다.
다음에, 광의 방향으로부터 순서대로, 황색 필터층(108)은 청색광선(116)이 점(122)에 그 광선을 흡수함으로써 하부층에 도달하는 것을 차단한다. 황색 필터 아래의 층에 도달하기 전에, 녹색광선(114)이 청색 감광층(110)에 의해 감쇠되고 산란된다. 녹색 감광층(106)은 점(124)에 실버 잠재화상을 생성하기 위해 잔여의 녹색광자를 차단한다. 마지막으로, 몇 층에 의해 확산되고 감쇠된 후에, 적색 감광층(104)이 점(126)에 실버 잠재화상을 생성하기 위해 잔여의 적색광자를 차단한다.
도 2는 도 1의 감광층(104,106,110)의 스펙트럼 응답을 나타내고 있다. 횡축은 ㎚단위의 파장을 나타내고, 종축은 감도나 속도가 아니라 임의 단위의 양자검출도를 나타낸다. 여기에서, 양자검출도는 이상적인 광자카운터에 관하여 낮은 콘트라스트 항목에 대한 감도를 의미하기 위해 사용된다. 양자검출도는, 광자의 더 높은 퍼센트(양자 효율)를 감지하고, 각각을 더 동등하게 카운트하며(카운트 불균일성), 비광자 노이즈원 또는 이득(음영 카운트, 화소 불균일성)을 최소화하고, 산란(별화상 및 배경 등의 사건 사이의 미세한 공간 식별)을 줄임으로써 올라간다. 고속 및 저속 필름은 대략 같은 양자검출도를 갖는다. 더 고속의 필름은 더 큰 영역으로부터 광을 모으기 위해 더 큰 결정을 사용한다. 고속 필름을 노출시키기 위해 적은 양의 광을 조사하지만, 더 큰 이득이 측정에 대해 더 많은 잡음을 주고 더 넓은 영역에 광을 산란시킴으로써, 고속필름의 경우 초점이 잘 맞추어진 별화상의 존재 등의 항목을 검출할 능력이 더 작은 영역에 별화상을 유지하고 그 존재를 작은 이득이나 불확실성을 가지고 측정하는 느린 필름보다 못하다.
층의 두께가 양자검출도에 어떻게 영향을 미치는가에 흥미가 있다. 잠시동안 실버 할로겐화물이 광에 아주 투명하다고 가정한다. 이제 다른 얇은 층보다 두께가 2배인 두꺼운 층이 수학적으로 2개의 얇은 층으로서 함께 설계되는 것으로 한다. 각 얇은 층은 두드러진 신호이득(콘트라스트) 및 노이즈(그레인)을 갖는다. 2개의 얇은 층의 신호(채널)를 서로 가산함으로써, 2배의 신호를 얻고 있으나, 2개 이상의 신호의 제곱근을 주기 위해 통계학적으로 노이즈가 부가되고, 따라서 두꺼운 층의 신호대 잡음비는 두께가 1/2인 얇은 층보다 나은 2의 제곱근이다. 이상적인 광자 카운터가 광자의 수를 2배로 받아들인다면, 신호대 잡음비는 통계학 이론에 의해 다시 2의 제곱근만큼 향상될 것이다. 따라서, 두꺼운 층의 양자검출도는 두께가 1/2인 얇은 층의 양자검출도의 2배이다. 이것은, 두꺼운 층이 두께가 1/2인 얇은 층보다 통과하는 광자의 양을 2배 차단하기 때문에, 완전한 감각을 만든다. 이것은 실버 할로겐화물이 광에 완전하게 투명하다는 것을 가정하고 있다. 실제로, 실버 할로겐화물은 약간의 광을 흡수하고, 따라서 필름의 하부는 적은 양의 광을 받으며, 최종적으로 하부 층의 과도한 그레인이 신호의 소정의 이득보다 더 오프셋할 때까지 점감하는 회귀가 있다. 이에 기초하여, 필름의 설계된 두께는 너무 얇으면 유화제가 가변광자 누출을 일으키고, 너무 두꺼우면 유화제가 아주 적은 광자를 받아들이는 하부 층으로부터의 그레인을 포함시킨다는 최적화 문제가 있다. 최적화 문제는, 어떤 층이 양 두께 및 층의 순서를 제어함으로써 다른 층보다 우선권이 있기 때문에, 다층 칼라필름의 경우에 특히 중요하다.
도 2를 이용하여 설명을 계속하면, 곡선 202는 청색층(110)의 양자검출도를 나타낸다. 광의 산란 및 감쇠를 줄이기 위한 시도로 청색이 종종 얇은 층으로 희생되기 때문에, 아주 낮음을 알 수 있다. 곡선 204는 청색층이 자신에 대해 두께면에서 최적화된 경우의 청색 양자검출도를 나타낸다. 물론, 이것이 수행되었다면, 녹색 및 적색층은 아주 낮은 양자검출도로 되게 된다.
곡선 206은 녹색 감광층(106)의 양자검출도를 나타낸다. 곡선 208은 청색 감광층이 녹색광을 감쇠시키고 산란시키지 않는 경우의 녹색 양자검출도를 나타낸다. 이 손실은 녹색이 휘도에 대한 근본적인 공헌자이기 때문에 충분하고, 따라서 인간의 눈에 의해 감지되는 바와 같이 상세하다. 곡선 210은 녹색층이 그 자신에 대해 두께면에서 최적화된 경우의 녹색 검출도를 나타낸다. 녹색이 항시 광차단에 우선권이 주어지고, 휘도에 대한 주요한 공헌자이기 때문에, 큰 향상은 없다.
곡선 212는 적색 감광층(104)의 양자검출도를 나타낸다. 곡선 214는 이전의 층들이 적색광을 감쇠시키고 산란시키지 않는 경우의 적색 양자검출도를 나타낸다. 두꺼운 녹색층이 청색층과 함께 제거되어 적색광이 많이 산란되기 때문에, 곡선 212와 214간의 차이는 크다. 적색 감광층이 하부에 있기 때문에, 하부 층에 도달할 때면 언제나 산란되지 않은 적색광자의 사용을 최대로 하기 위해 그 자신에 대해 두께면에서 이미 최적화되어 있다.
마지막으로, 곡선 216은 약 50%의 녹색층, 35%의 적색층 및 15%의 청색층이 혼합된 경우의 휘도에 대한 전체적인 감도를 나타낸다. 이들 비율은 염료에 따라 변화하고, 텔레비전 인광체에 대하여 통상적으로 알려진 휘도값과 다르다. 검출도는 흥미있는 이유로 저절로 어느 한 층보다 더 낮아진다. 녹색층이 또한 황색 필터를 제거함으로써 청색광에 감광하게 만들어졌다면, 아래의 녹색광 필터는 녹색-청색층의 응답 및 녹색-청색층의 그레인을 보게 될 것이다. 그렇지만, 녹색-청색층은 청색광을 필터링하게 된다. 휘도에 대해 필요한 청색응답은 청색층의 응답에 가산됨으로써 밀리어 가산된다. 이제, 녹색광 필터가 녹색층의 동일한 반응 및 녹색층의 그레인을 보는 것으로 하면, 그 층이 녹색-청색 감광성을 갖는 것처럼 된다. 그렇지만, 청색층의 그레인도 가산되어 전체적인 그레이니니스(graininess)가 악화되고, 양자검출도가 저감된다.
이제 도 3을 이용하여 휘도-우선 칼라 필름의 제안된 실시예의 구성에 대해 설명한다. 도 1의 종래기술에서와 마찬가지로, 구성은 먼저 구조상의 베이스(302), 적색 감광층(304), 녹색 감광층(306) 및 황색 감광층(308)부터 설명한다. 상부층(310)은 휘도-우선 필름을 종래기술과 구별한다. 다른 감지층들과 수직한 면에 있는 이 상부층(310)은, 일반적으로 인간의 눈의 휘도감도와 일치하도록 스펙트럼의 녹색 및 적색부분으로 감도를 확장하는 감광성을 주는 염료이다. 더욱이, 상부층(310)은 이 층의 감도에 우선권을 주기 위해 종래 기술에 따른 필름의 상부 청색 감광층(210)보다도 두껍다. 또, 필름의 제조는 이 기술분야에서 통상적으로 알여져 있고, 더욱이 녹색 및 적색 감도에 필요하게 되는 감광성을 주는 염료도 통상적으로 알려져 있으며, 전색성의 감도를 첨가하기 위해 대부분의 흑색 및 백색 필름에 사용되고 있다. 염료와 더불어 감광성을 주는 유화제의 상세도 이 기술분야에서 통상적으로 알려져 있다.
청색광선(312)은 점(314)에 실버 잠재화상을 생성하기 위해 상부층을 통과한다. 녹색광선(316)은 점(318,320)에 중심을 둔 2개의 잠재화상을 생성하기 위해 필름을 통과한다. 또, 적색광선(322)은 점(324,326)에 중심을 둔 2개의 잠재화상을 생성하기 위해 필름을 통과한다.
도 4는 도 2에 주어진 바와 같은 종래기술에 따른 필름의 응답과 비교하기 위해 도 3의 휘도-우선 필름의 감광층(304,306,310)의 스펙트럼 양자검출도 응답을 나타낸 것이다. 축들은 비교를 위해 도 2에 사용된 것과 동일한 단위 및 크기를 갖는 파장과 양자검출도이다.
도 4에서, 곡선 402는 녹색층(306)의 양자검출도를 나타내고, 곡선 404는 적색층(304)의 양자검출도를 나타낸다. 이들 양 층은, 상부층의 두께에 우선권이 주어지기 때문에, 도 2로부터의 등가의 곡선 206 및 212보다도 얇다는 점에 주의해야 한다. 녹색 곡선(402)은 녹색이 더 이상 휘도의 주요한 운반자(bearer)는 아니지만 눈이 가장 적은 감도를 갖는 녹색-마젠타 칼라축의 운반자이기 때문에 가장 잘 견딜 수 있고, 따라서 녹색층(306)은 적색층(304)에 더 많은 광을 허용하기 위해 등가의 층(106)보다도 얇아질 수도 있다. 상부 전색성 층(310)의 양자검출도는 도 4의 곡선 406으로 나타내어져 있다. 이 층은 상부의 위치에 우선적으로 배치되고 두께에 우선권이 있으므로, 곡선 406은 아주 높은 양자검출도를 나타낸다.
휘도에 대한 전체적인 양자검출도는 곡선 408로 나타내어져 있다. 이 곡선의 높이는 도 2의 곡선 216으로 나타낸 종래기술에 따른 필름의 휘도검출도와 비교하여 종래기술 이상의 본 발명의 주요한 구별되는 이점이 있다. 가장 상세하기 때문에, 그레인 및 선명성의 느낌이 휘도로부터 오고, 고휘도 양자검출도를 더 높은 양자검출도의 전체적인 느낌으로 변형한다. 이것은, 등가의 필름속도에서 더 명확해지거나, 혹은 휘도-우선 필름을 종래기술의 필름과 비교할 때 등가의 선명성으로 더 높은 필름속도로 변형할 수 있다.
곡선 408은 흥미 있는 이유로 스펙트럼의 중요한 황색부분에서 곡선 406을 약간 초과하는 것처럼 보인다. 상술한 도 2의 경우에는, 각 칼라는 분리해서 감지되고, 따라서 어떤 단일 칼라에 대한 합의 검출도가 그 칼라만의 특유한 층의 검출도보다도 낮았다. 그렇지만, 도 4의 경우에는, 녹색 등의 특유의 칼라는 실제로 2개의 층, 즉 휘도(310) 및 녹색 감광층(306)에 의해 감지된다. 각 층의 이득이 그들 층의 합이 인간의 눈의 휘도와 일치하도록 조정된 후의 신호는 각 이득변형층의 합이고, 노이즈는 각 이득변형층의 노이즈의 제곱의 합의 제곱근이다.
이상과 같은 사실을 일례를 이용하여 설명하기로 한다. 설명을 간단하게 하기 위해, 녹색 및 휘도층만이 있고, 이들이 녹색과 동일한 감도를 가지며, 단위이득에 의해 변형되는 것으로 가정한다. 녹색신호는 2층의 채널을 서로 가산함으로써 2배로 되지만, 2개 이상의 그레인 노이즈의 제곱근만에 대하여 통계학적으로 랜덤 노이즈가 가산됨으로써, 신호대 잡음비가 2의 제곱근만큼 향상되고, 양자검출도가 전술한 바와 같이 이 증가로 인하여 2배로 된다. 또한, 이것은 상기의 간단화가정하에서 논리적이기 때문에, 2개의 층이 녹색광을 동일하게 감지하고 있고, 이것은 전술한 2배의 두꺼운 층의 경우와 등가이다. 이것은, 전술한 바와 같이 서로 합해지는 분리된 청색 및 녹색층의 경우와 구별되고 있고, 그 경우에 한 층만이 녹색광에 반응하기 때문에 제2의 청색 감광층이 신호없이 노이즈만을 가산하게 된다. 사실상 2층의 경우, 최상의 신호대 잡음비에 대한 최적의 절충이 제1층의 이득과 비교하여 제1층에 대한 제2층의 신호비로 나눈 제1층에 대한 제2층의 신호대 잡음비의 비의 제곱과 같은 이득비를 제2층에 주게 된다. 더 상세한 설명은, 「Parker, Sybil, Communication Source Book, McGraw Hill, 1987.(TK5101. C6588 1988)」 등의 통계학상의 통신이론에 대한 레퍼런스에서 찾을 수 있다.
이제, 상기한 논의의 실제적인 효과에 대해 소개한다. 휘도-우선 필름의 경우에는, 서로 합해지는 3개의 층이 있고, 하부의 2층은 상부의 휘도층보다도 낮은 양자검출도를 갖는다. 정성적으로, 휘도층 아래의 적색 및 녹색층의 제안된 실시예에서는, 휘도층은 적색 및 녹색에 통상 실버 할로겐화물의 과잉의 청색 감도의 결과로서 자연적으로 발생하는 약간 결함이 있고, 이 결함은 칼라 공간변환중에 스캐닝된 필름 채널로부터 유도되는 휘도 채널에 적은 양의 적색 및 녹색을 첨가함으로써 만들어진다.
제안된 실시예에 대해 계속 설명하면, 이상적으로 필름은 디지털 현상용으로 제조된다. 이러한 제조는 유화제에 칼라 커플러(color coupler)를 위치시키지 않고, 그 커플러로부터의 광산란을 줄임으로써 통상적인 필름에 비해 필름의 선명성을 더 향상시킨다. 디지털 현상에서는, 그 필름은 현상중에 적외선으로 스캐닝된다. 실버화상이 스캐닝되기 때문에, 착색염료는 결코 형상을 필요로 하지 않고, 네가티브 필름에 대해서 조차 칼라 커플러를 필요로 하지 않는다. 스캐닝은 후면으로부터 반사된 광 및 그 필름을 통해 전송된 광과 분리해서 전면으로부터 반사된 광으로 수행된다. 고정시키기 전에 현상기에 실버 할로겐화물의 유백광을 내는 성질 때문에, 전면 스캔(front scan)은 상부층을 우선적으로 보고, 후면 스캔(back scan)은 하부층을 우선적으로 보며, 통과스캔은 모든 층을 그들의 두께에 비례하여 본다. 디지털 현상에 대한 상세한 설명은, 「US patent number 5,465,155 Deplex Film Scanning, by Edgar」에서 볼 수 있다.
또한, 그 필름은 칼라 커플러를 포함함으로써 통상적인 처리를 위해 준비될 수 있다. 이들 커플러는 시안에게 특유한 적색 감광층, 마젠타에게 특유한 녹색 감광층 및 황색에게 특유한 휘도 감광층을 갖춘 통상의 필름과 같은 순서를 뒤따를 수 있다. 통상적으로 인쇄된다면, 그러한 필름은 아주 색조가 약하지만 인식할 수 있는 칼라를 생성할 수 있다. 화질 결과에 대해서는, 그러한 막은 후술하는 바와 같이 칼라 공간변환에 의해 추종되는 스캐닝을 필요로 한다. 백열광 및 발광다이오드와 같은 많은 광원이 청색에 결함이 있고, 네가티브 필름은 청색을 필터링하는 오렌지색상을 가지며, 청색 필터는 다른 칼라보다 덜 유효한 경향이 있고, 실리콘에 기초를 둔 센서는 평탄한 스펙트럼에 비해 청색에 상대적으로 결함이 있기 때문에, 청색은 전자적으로 스캐닝하기 어렵다. 청색 감도에 대한 어려움 때문에, 많은 전자 스캐너가 청색 채널에 과잉의 노이즈를 발생시킨다. 종래기술에서는, 청색은 저가의 스캐너에 문제를 집중시키는 작은 자극이 있는 휘도에 그만큼 작게 기여한다. 그렇지만, 휘도-우선 필름에서는 휘도 채널이 중요하고, 몇몇 저가의 스캐너에게 특유한 이유에 의해 임계휘도층을 황색염료를 변화시키는 청색에 할당하는 것은 나쁜 전술적인 선택이다.
상기한 이유에 의해, 제안된 실시예에서는 휘도층에 마젠타종의 커플러를 위치시키고, 녹색 감광층에 시안종의 커플러를 위치시키며, 적색 감광층에 옐로우종의 커플러를 위치시킨다. 전자 스캐닝을 위해 막을 개선하는 것을 제외하고, 이 완전한 칼라 불일치는 통상의 필름과 같은 잘못된 인쇄를 회피할 수 있다.
본 발명의 요지는, 일반적으로 인간의 눈의 휘도 반응과 대체로 일치하는 층을 칼라 필름에 포함시킨다고 하는 것이다. 이 일치는 정확할 필요는 없고, 실제로 작은 편차가 유익하게 되도록 나타난다. 따라서, 그 단어의 본질은 일치가 정확해야만 한다는 것을 의미하도록 해석되지는 않는다. 휘도 선명성에 실제적인 일치를 제공하는 의도 및 목적은, 각 층에 대해 특유한 칼라 적, 녹 및 청 중의 하나를 직접 나타내는 것이 의도 및 목적인 종래기술과 다르다.
제안된 실시예와 다른 다른 휘도-우선 기술은, 제안된 실시예보다 약간 적은 이점을 갖더라도, 본 발명의 주요한 이점을 제공할 수 있다. 이들 변형예중 몇 가지에 대해 나타낸다. 이 리스트는 속속들이 규명해 내거나 한계를 표현하도록 고려되어서는 안된다. 물론, 거의 동일한 결과를 가지고 적색 및 녹색 감광층의 위치를 바꿀 수는 있다. 적색 및 녹색 감광층의 쌍은 황색 필터 및 녹색 필터 또는 황색 필터 및 적색 필터하에서 전색성의 감도를 갖는 황색으로 대체할 수 있다. 이들 조합은 단색 검출도를 희생시켜 휘도 검출도를 더 향상시킨다. 더욱이, 황색 필터는 더 아래로 이동하거나 제거될 수도 있다. 전술한 바와 같은 이유에 의해, 이것은 통상적으로 제안된 실시예에 비해 검출도를 떨어뜨리지만, 발명의 이점은 여전히 통상적인 종래기술의 필름보다 우수한 그러한 필름을 만든다.
또한, 휘도층은 녹색 및 하나의 다른 칼라에 대한 휘도에 접근시킬 수 있다. 이것은 고전적으로 정색성 감도라고 불리우는 어떤 종류의 녹색 및 청색일 수 있다. 정색성이라고 하는 단어는 트루 칼라(true color)를 의미한다. 특히 흥미가 있는 조합은 꼭대기에 황색 필터에 의해 추종되고 황색광에 응하여 휘도층으로서의 전색성 층에 의해 추종되며 녹색광에 응하여 정색성 층에 의해 추종되는 얇은 청색층을 배치한다. 또, 칼라 공간변환 때문에, 직접 인쇄를 위해 설계된 종래기술의 필름과 달리 일치시켜야 할 다른 층에 대한 요구는 없다.
다음으로, 칼라 공간변환에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 휘도-우선 칼라 필름은 칼라 충실도를 가지고 통상의 인쇄용지에 직접 인쇄할 수 없다. 휘도-우선 칼라 필름으로부터의 칼라 채널은, 그 필름의 칼라를 트루 칼라로 재배치하기 위한 칼라 공간변환에 의해 동작해야만 한다. 모든 화학공정에서 칼라 분리 및 칼라 매핑을 가지고 이 매핑을 이론적으로 수행하는 것은 가능하지만, 그러한 절차는 현대 디지털세계에서 경쟁적이라고 생각되지 않고, 따라서 제안된 실시예는 전자적인 방법을 드러낼 수 있다.
도 5는 필름상에 휘도-우선 화상을 디지털 데이터 파일로 전자적으로 스캐닝하기 위한 2개의 집합을 도시한 것이다. 제안된 실시예에서는, 디지털 현상을 위해 제조된 노출된 휘도-우선 필름(502)이 디지탈 현상기(504)내로 입력된다. 이 현상기에 대한 상세한 설명은 「US patent number 5,465,155, by Edgar」에서 찾을 수 있다. 이 현상기는 디지털 데이터 파일을, 예컨대 캘리포니아 쿠퍼티노의 애플 컴퓨터사에 의해 제조된 컴퓨터(508)에 접속된 선로(506)상에 출력한다. 또한, 통상적인 현상을 위해 제조된 노출된 휘도-우선 칼라 필름(510)은, 예컨대 독일 검머스바하의 JOBO사에 의해 제조된 통상적인 필름 처리장치(512)로 입력된다. 처리한 후에, 그 필름은 예컨대 일본 니콘 가부시키가이샤에 의해 제조된 통상적인 필름 스캐너(514)로 입력된다. 스캐너는 또 다른 처리를 위해 디지털 데어터 파일을 컴퓨터(508)에 접속된 선로(506)상에 출력한다.
더욱이, 이하에 좀더 상세히 설명하는 바와 같이 휘도-우선 센서를 이용한 전자 이미징 카메라(516)는, 휘도 및 단색 채널을 포획하여 또 다른 처리를 위해 통상의 내부제어 및 변화로직을 매개해서 이들 채널을 디지털 데이터 파일로서 컴퓨터(508)에 접속된 라인(506)상에 출력하기 위해 사용될 수 있다.
컴퓨터(508)는 디스플레이용 모니터(520), 인쇄용 프린터(522), 데이터 엔트리 및 제어용 키보드(524), 데이터저장용 광학 디스크(526) 및 통신용 모뎀(528)에 접속된다. 컴퓨터(508)의 내부에는, 모듈 사이에서 데이터를 이동시키기 위한 버스(530)가 있다. 버스(530)에는 처리모듈(532), 컴퓨터에 접속된 각종 주변장치로 데이터를 전송하기 위한 입출력모듈(534) 및 메모리 모듈(536)이 접속되어 있다. 메모리 모듈의 내부에는 입력화상(538)과, 출력화상(540) 및, 주변장치 사이에서의 화상의 이동을 지시하고 입력화상(538)으로부터 출력화상(540)을 도출하기 위해 처리모듈(532)을 감독하는 제어프로그램(542)이 저장되어 있다. 출력화상(540)을 도출한 후에, 제어프로그램(542)은 출력화상(540)을 버스(530)를 통해 시청용의 모니터(520), 인쇄용의 프린터(522), 저장용의 광학 디스크(526) 또는 전송용의 모뎀(528) 등의 주변장치로 이동시키도록 처리모듈(532)을 감독한다. 화상처리를 위한 컴퓨터 시스템의 동작에 대한 더 상세한 설명은, 「L. Uhr, K. Preston Jr., S. Leviabli, MJB Duff, Evaluation of Multicomputers for Image Processing, Academic Press Inc. 1986」 등의 레퍼런스에서 찾을 수 있다.
칼라 공간변환을 수행함에 있어서는, 통상적으로 3개의 채널로 이루어진 입력화상이 있다. 이것은, 입력화상의 각 화소가 3개의 측정값을 갖고 각 채널로부터의 하나가 그 화소와 결합된다는 것을 의미한다. 변환은, 출력화상의 각 화소가 2개의 값을 갖고 각 채널중의 하나가 그 화소와 결합되는 것을 의미하는 3개의 채널로 이루어진 출력화상을 만들어낸다. 칼라 공간변환을 수행하기 위해서, 알고리즘은 그 화상의 각 화소를 통해 스캔되어야만 한다. 이 스캔은, 컴퓨터 프로그래밍에서 공통 항목인 2개의 "루프"를 포개 넣음으로써 수행될 수도 있다. 각 개별 화소에서, 3개의 입력 측정값은 입력화상의 3개의 채널로부터 얻어진다. 이들 3개의 입력 측정값은 3개의 출력값을 산출하기 위해 칼라 공간변환 알고리즘에 의해 처리된다. 이들 3개의 출력값은 그들 값을 출력화상의 3개의 채널에 위치시킴으로써 출력화상의 대응하는 화소에 위치된다.
이들 입력 측정값은 디지털 현상기의 전면, 후면 및 통과 측정값이나 휘도, 통상의 스캐너에 의한 휘도-우선 필름의 녹색 및 적색 측정값이나 휘도, 휘도-우선 센서의 황색 및 녹색 측정값일 수 있다. 「US patent number 5,465,155 System and Method for Image Recovery by Edgar」에서와 마찬가지로, 적색, 녹색, 청색 및 적외선을 측정하는 4개의 측정값이 있다. 출력값은 컴퓨터 모니터의 적색, 녹색 및 청색값, 시각상의 칼라공간의 XYZ 좌표, 디지털 비디오의 YUV 또는 YIQ 측정값 또는 프린터로 보내지는 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 4개의 값일 수 있다.
출력값을 위해 입력 측정값을 처리하기 위한 많은 칼라 공간변환방법이 있다. 예컨대, 그중 하나는 NTSC 텔레비전에서 행해지는 것과 같은 고전적인 선형 매트릭스 방정식을 이용하여 반전할 수 있다. 대부분의 경우에 선형성이 근사값일 뿐이라는 문제가 있다. 그 근사값은 종종 「US patent number 5,265,200 System and Method for Automatic Image Saturation, Gamma, and Exposure Correction in a Digitizing Video Capture System」 및 「US patent number 5,469,275 Method and Apparatus for Grayscale Adjustment, both by Edgar」 등에서와 같은 개별 칼라 채널에 하나의 1차원 비선형성을 가산함으로써 개선할 수 있다. 칼라 공간변환을 예상하여 제조된 휘도-우선 필름에서는, 다른 감광층이 동일한 콘트라스트, 또는 곡선형상조차 동일하거나 동일한 스펙트럼 감도대 노출을 가질 필요는 없다. 그러한 요구의 필름을 방출함으로써, 부가적인 요구를 변환알고리즘에 둔다. 각 칼라에 대해 다른 속도의 다른 서브층의 상호작용이 있는 디지털 현상기의 경우에는, 비선형성이 매우 복잡하다.
룩업 테이블은 간단한 알고리즘으로 매우 복잡한 칼라 공간변환을 처리할 수 있다. 그 알고리즘은 전술한 3개의 입력 측정값을 받는다고 가정한다. 또, 이들 측정값은 각각 8비트 값이라고 가정한다. 그 가장 간단한 형태에 있어서, 룩업 알고리즘은 24비트 스트링을 만들기 위해 이들 3개의 8비트 스트링을 서로 연결시킨다. 그후, 그 24비트 스트링은 3개의 8비트 입력 측정값의 각각 가능한 조합에 대한 요소를 갖는 룩업 테이블로의 어드레스로서 사용된다. 룩업 테이블의 각 요소는 입력 측정값의 그 조합에 필요한 3개의 8비트 출력값을 포함하고 있다. 요소가 일단 한번 어드레스지정되면, 3개의 출력값이 독출되어 출력화상으로 복사된다.
그러한 테이블은 그 길이가 12메가바이트이다. 이것은 현재의 컴퓨터에서는 터무니없는 것이고, 그래서 이 간단한 알고리즘이 제안된 실시예로서 주어진다. 처리시간을 희생시켜 과감하게 메모리 요구를 줄이기 위한 많은 방법이 있다. 일례로서, 각 입력 측정값의 최상의 6비트만이 룩업 테이블의 사이즈를 단지 256킬로바이트로 절단하기 위해 그 연결에 사용될 수도 있다. 절단된 비트는 이러한 아주 작은 룩업 테이블의 요소 사이에서 보간하여 대부분의 정밀도를 회복하기 위해 사용될 수 있다.
룩업 테이블에서는 값을 발생시키지 않으면 안된다. 룩업 테이블의 제안된 실시예를 계속해서 설명하면, 특정 점의 값은 경험적으로 찾을 수 있고, 나머지는 이들 경험적으로 유도된 값을 보간함으로써 찾을 수 있다. 이 방법을 실시하기 위해서, 칼라마다 소망하는 출력칼라공간에서 알려진 칼라값을 유도하도록 시험장비로 대다수의 칼라를 측정하게 된다. 이들 칼라의 각각은 휘도-우선 센서로 노출된다. 그후, 3개의 측정값이 센서로부터 독출된다. 센서로부터의 측정값은 상술한 바와 같이 룩업 테이블의 요소를 억세스하기 위해 사용되고, 그 칼라에 대해 알려진 칼라값이 그 요소로 복사된다. 센서가 그들 정확한 3개의 값을 다시 산출할 때면 언제나 룩업 테이블이 발생된 그들 측정값을 갖도록 알려진 칼라를 검색하게 된다. 대다수의 경험적인 칼라를 다 써버린 후에, 알려진 요소 사이의 큰 룩업 테이블에서 요소를 비우게 된다. 이들은 알려진 값의 테이블에서 닫힌 요소 사이에서 보간함으로써 채워지게 된다.
도 6은 룩업 테이블을 이용하는 칼라공간변환의 실시예를 나타낸 것이다. 이러한 알고리즘은 도 5의 메모리 모듈(536)의 제어프로그램(542)에 존재하고, 출력이미지(540)를 발생시키도록 입력이미지(538)를 처리하기 위해 처리유니트(532)를 감독한다. 도 6으로 돌아가서, 입력이미지(602)는 3개의 칼라 채널(604,606,608)을 포함하는 휘도 우선센서로부터 추출된다. 이는 디지탈 현상기 처리 휘도 우선 필름으로부터 전면, 후면, 통과 스캔으로 될 수 있다. 픽셀(610)은 입력이미지로부터 선택되고, 3개의 칼라 채널의 각각으로부터의 픽셀O 대응 측정값(612,614,616)이 이미지로부터 독출된다. 이러한 3개의 측정값이 하나의 어드레스(618)로 결부되어진다. 이러한 어드레스는 룩업 테이블(622)에서 소자(620)를 지시한다. 이러한 소자가 3개의 값(624,626,628)을 독출하는 것으로부터 변환된 칼라를 부여한다. 이러한 3개의 값은 컴퓨터 모니터를 구동시키기 위한 적, 녹, 청 성분으로 될 수 있다. 이러한 3가지 값은 입력 픽셀(610)에 대응하는 출력 픽셀(638)에서 출력 이미지(636)에 의해 포함된 3개의 칼라 채널(630,632,634)로 복사된다. 상기한 처리는 출력이미지(636)의 각 픽셀을 채우도록 입력 이미지(602)의 각 개별 픽셀을 위해 반복된다. 수행될 경우, 도 5의 출력이미지(540)와 동일한 출력이미지(636)가 이름답게 채색된 이미지와 함께 컴퓨터 모니터(520)를 구동시킨다.
휘도 우선 센서의 발명은 실버 할로겐화물 필름에 한정되는 것은 아니다. 휘도 우선은 비실버 필름에도 적용할 수 있다. 더욱이, 이는 화학제를 기초로 하는 감광기술에 한정되는 것은 아니다. 특히 유용한 응용은 전자 이미지의 직접 포획에 있다. 전자 이미지 센서는 근년의 비디콘(Vidicon) 튜브와, 카드뮴 황화물 반도체 및, 다른 기술을 포함한다. 오늘날, 오직 실제적인 전자 이미지센서는 CCD 어레이에서의 실리콘을 이용하고, 따라서 실시예는 제한으로서가 아니고 예로서 가능한 기술의 이용을 부여한다.
도 7은 통상적인 실리콘을 기초로 한 전하결합소자, 또는 CCD 센서의 기본 소자를 나타낸 것이다. 영역 어레이(706)를 형성하는 2차원 매트릭스에서 기판(702)상의 개별 PN다이오드 접합(704)은 역바이어스되어 있다. 통상적으로, 역바이어스된 다이오드에는 전류가 흐르지 않지만, 광자(708)는 반도체의 원자로부터 전자(710)와 충돌하여 정공(712)을 뒤에 남긴다. 이러한 전자-정공쌍은 다이오드 접합에서 흐르도록 전류의 양자를 허용하여, 전자의 차단을 감지한다. 전하의 이러한 작은 양은 전하 시프트 레지스터(714)에 수집된다. 제어로직(716)으로부터의 명령에 따라, 이러한 시프트 레지스터는 각 다이오드로부터 증폭기(720)에 직렬로 전하를 시프트시킴과 더불어 선(722)을 따라 더욱 처리하기 위한 센서를 오프하는 다른 시프트 레지스터(718)로 전하를 직렬로 시프트시킨다. 이러한 위상은 "영역 어레이"로 불리워지고, 이미지를 포획하는데 이용된다.
한편, 다이오드의 단일 행은 단일 시프트 레지스터로 출력될 수 있거나, 교대로 되는 다이오드는 각 측 상의 교대로 되는 시프트 레지스터로 출력될 수 있다. 이러한 위상은 "선형" 또는 "라인" 어레이로 불리워지고, 완전한 2차원 이미지를 포획하기 위해 다이오드의 라인에 수직 방향으로 기계적 스캐닝 운동과 함께 이용된다. 다른 위상은 시간지연집적, 또는 TDI 어레이로 불리워지는 이미지 운동으로서 서로에 대해 시프트되는 픽셀의 수개의 평행 라인을 포함한다. 전자 이미지 센서의 더욱 상세한 구성은 1980년 존 윌리 앤드 선스사의 엠. 제이. 호위, 디. 브이. 모간에 의한 전하전송장치 및 시스템과, 1997년 테크놀로지 앤드 어플리케이션, IEEE 프레스의 로저 멜렌, 데니스 버스에 의한 전하전송장치와 같은 참고문헌에서 찾을 수 있다.
CCD 카메라는 3가지 방법중 하나로 색을 감지한다. 첫번째 방법은 이미지의 3가지 분리 단색 스캔을 만들고, 광 칼라를 변화시키거나 이미지 렌즈를 거쳐 칼라 필터를 변화시킴에 따라, 하나의 스캔은 적색 광에서 보고, 하나는 녹색 광에서 보며, 마지막은 청색 광에서 본다. 이러한 방법은 이전의 칼라 텔레비전에서 이용되었고, 이전의 공간 비행에서의 칼라를 위해 이용되었으며, 아직 많은 필름 스캐너에서 이용되고 있다. 칼라가 다른 시간에서 감지되기 때문에, 품질은 물체가 움직임에 따라 상당히 떨어진다. 두번째 방법은 2색 프리즘으로 광을 3가지 색채 빔으로 분리하고, 각각의 빔에 하나로 3개의 영역 센서를 위치시킨다. 센서는 다른 광학 경로 길이로 인해 다른 평면에 위치하고, 서로로부터 횡적으로 오프세트되지만, 2색 프리즘을 통해 본 바와 같이 3개의 센서의 "실제 이미지"는 레지스터에서 서로 중첩된다. 이는 통상적으로 각 픽셀상에서 정밀하게 적색 및 녹색 감도센서를 정렬하는 기술로서, "코-사이트 정렬(co-site alignment)"로 불리워지고, 레지스터에서 녹색 센서를 정렬시키기 위해 적색 및 청색 센서와 동일한 평면의 방향에서의 인접하는 감지소자 사이의 거리를 반으로 오프세트한다. 이러한 효과는 적색 및 청색 센서에 의해 보여진 무늬가 위상에서 180도로 녹색 센서에서 반복된다는 것이다. 휘도가 거의 반 녹색으로 구성되기 때문에, 무늬 효과는 휘도 채널에서 생략되는 경향이 있다. 따라서, 소위 "3칩" 카메라는 아름다운 이미지를 발생시키고, 직업적인 스튜디오 작업을 위해 거의 일반적으로 이용된다. 이는 고가이고, 프리즘으로 인해 크기가 크며, 프리즘 광학로를 통해 실제 개구를 투사하기 위해 특정의 고가 렌즈를 요구하고, 실질적으로 소위 "단일 칩" 카메라 보다 광을 흐리게 하기 위해 더욱 낮은 감도로 된다.
도 8을 참조하여 CCD센서를 구비한 칼라 이미지를 감지하는 가장 일반적인 방법을 설명한다. 이러한 방법에 있어서, 칼라 매트릭스(802)는 도 7에서와 같이 CCD센서(804)상의 레지스터에 놓여있고, 따라서 각 다이오드(806)는 해당 소자를 향하는 광선(810)을 필터링하기 위해 그 칼라필터(808) 위에 놓인다. 필터의 다양한 구성이 일반적으로 이용된다. 도 8에 도시된 베이어 어레이는 이미지 포획 카메라에 통상적으로 이용된다. 이러한 어레이에 있어서, 필터 엘리먼트를 반으로 하는 것은 도 8에 백색으로 표시된 필터 엘리먼트(808)와 같은 녹색이다. 필터의 1/4은 필터 엘리먼트(812)와 같은 검정으로 표현된 청색이고, 1/4은 필터 엘리먼트(814)와 같은 그어진 선으로 표시된 적색이다.
이러한 매트릭스의 이용으로부터 즉각적인 문제가 야기된다. 생각하는 바와 같이 장면은 채색된 스크린을 통해 보여진다. 광의 점은 적색이나 청색의 밝은 점으로서 랜덤하게 나타난다. 거리가 있는 빌딩의 창 주위의 얇은 백색 선은 녹색 및 청색 센서에 랜덤하게 맵핑되어 푸르스름하게 나타나거나, 녹색이나 적색 센서에 맵핑되어 오렌지색으로 나타난다. 이러한 일반적인 문제는 이미지를 흐리게 함으로써 감소시키고, 따라서 광의 점이 적어도 4개의 센서를 거쳐 산란되어 모든 칼라가 커버된다. 이러한 흐려짐은 4로 픽셀 카운트 해상도를 감소시키고, 흐려짐이 "sinc" 함수의 네가티브 브라이트니스 점을 갖출 수 있음에도 불구하고, 이질적인 칼라를 전체적으로 제거하지 않는다. 이러한 이질적인 칼라는 프렌치 실크(French silk) 후에 칼라 무늬로 불리워지고, 단일 칩 카메라를 이용하는 종래 전자 이미지 센싱에 따른 심각한 문제를 갖고 있다.
"2칩" 카메라는 "3칩" 카메라상에서 변화한다. 이러한 기술에 있어서, 단일 비-칼라 특정 빔 스플리터는 광이 모든 칼라를 2개의 비칼라화된 빔으로 분할하고, 각 감쇄된 빔에 하나로 2개의 영역 센서를 위치시킨다. 빔 분기 때문에, 하나의 센서는 다른 것의 전면에 있을 수 없고, 또는 더욱 정밀하게 센서는 양 센서의 평면에 수직방향으로 서로로부터 오프세트될 수 없게 된다. 센서중 하나는 필터 매트릭스를 갖추고 있지 않고, 텔레비전 비디오의 휘도성분을 감지하기 위해 이용된다. 다른 센서는 칼라 매트릭스를 갖추고 있고, 텔레비전 비디오의 칼라 성분을 감지하기 위해 이용된다. 칼라 센서에 도달하는 광은 비-칼라 특정 빔 스플리터와 칼라 매트릭스의 양쪽에 의해 감쇄된다. 적절한 칼라 신호 대 잡음비를 유지하기 위해, 칼라 센서는 광 우선을 요구하고, 휘도센서는 광이 분할되는 것으로서 우선권을 줄 수 없게 된다. 결과적으로, 감도가 "3칩" 카메라 보다 나쁘거나 더 나빠지게 되고, 단일 칩 카메라 보다 더욱 더 나쁘다. 더욱이, 칼라 칩상의 칼라 매트릭스는 "단일 칩" 카메라의 칼라 무늬 물품을 도입하고, 프리즘은 "3칩" 카메라가 커지게 됨과 더불어 고가로 되는 것을 부가하게 된다. 2가지 종래 기술의 이점을 결합하기 때문에 "2칩" 기술은 보편적이지 않다.
도 9는 베이어 매트릭스를 가능하게 하는 칼라하의 CCD 어레이의 양자 검출도의 그래프이다. 도 2 및 도 4와 같이 세로좌표는 파장에 대한 양자 검출도를 나타낸다. 곡선(902)은 필터를 갖추지 않은 어레이의 검출도를 나타낸다. CCD가 모든 흡수된 광자에 대한 동일한 전류에 응답하기 때문에, 이는 가시가능 스펙트럼을 가로지르는 거의 동일한 높은 퍼센트에 따라 광자를 흡수하고, 이는 각 청색 광자가 더 에너지를 갖기 때문에, 단위 전력당 표준으로 측정할 때 청색광에 대해 더 낮은 감도로 되는 경향이 있다. 또한 사람 눈은 청색에 결함이 있기 때문에, 눈은 실버 할로겐화물 필름 보다 실리콘과 더 나은 칼라 매치를 갖는다. 곡선(904)는 칼라 이미지를 위해 필요로 된 적외선과 자외선 필터를 부가한다. 또한, 적외선 필터는 사람 눈의 특성을 매치시키기 위해 약간의 먼 적색을 제거한다.
곡선(906,908,910)은 칼라 매트릭스 필터하에서의 칼라 검출도를 나타낸다. 녹색 곡선(908)은 센서의 반만이 녹색 광을 보기 때문에 곡선(904)의 높이를 최상으로 반으로 감쇄시킨다. 감도는 녹색 필터가 녹색광의 100%를 지나기 때문에 더욱 감소된다. 마찬가지로, 곡선(906,910)으로 도시된 녹색 및 청색과 유사하게 이러한 칼라의 각각으로부터의 센서 차단 광자의 1/4만이, 그리고 이러한 칼라의 광자의 3/4이 대향 필터에 의해 흡수되기 때문에, 904의 높이를 최상으로 1/4로 감쇄시킨다. 특히, 가능한 청색 필터가 청색광의 100% 보다 더 낮게 지나가도록 하기 때문에 청색은 더욱 감쇄된다. 센서의 감소된 수에 기인하는 이러한 감소는 매우 실질적이지만, 전형적으로 감도를 비교하는 것만으로 무시할 수 있다. 무엇인가 말할 수 있는 것은, 극소의 센서가 특정 칼라에 대해 노출됨에 따라 소정의 주어진 영역의 칼라에 대한 정확한 브라이트니스의 검출에서 통계적으로 불확실한 잡음이 일어난다는 것이다. 그러한 칼라에 대한 개별적 센서의 감도가 동일하게 남아있음에도 불구하고, 불확실성에서 일어나는 크기는 해당 칼라를 위한 양자 검출도의 감소에서 초래된다.
계속해서 도 9에 따르면, 상기한 바와 같이 곡선(912)은 센서의 전체 휘도 검출도를 설명하고, 이는 혼합 칼라 검출도(906,908,910)의 각각 보다 근소하게 더 낮다. 코닥에 의해 제조된 특정 카메라는 칼라 인에이블링 매트릭스를 갖추거나 갖추지 않는 것이 가능하다. 흑과 백에 대한 매트릭스가 없다면, 카메라는 칼라 매트릭스를 갖춘 것 보다 4배 더 민감해지게 된다. 칼라 비는 ASA 100이고, 이는 가장 유효한 광 작업에 대해 부적절하다. 천문학과 군사용에서 이용되는 것과 같은 나이트 비전 광전자 증배관을 이용하는 전류 해석은 칼라에 대해 매우 어렵고 고가인 경향이 있으며, 이미지 품질의 해상도와 다른 측면을 제한한다. 이는 전자 이미지 포획을 위해 심각하면서 제한된 문제이고, 전자 카메라가 폭넓은 수용에 대한 필름을 완성할 수 있기 전에 해결해야만 한다.
도 10은 칼라 CCD 센서에 본 휘도 우선 발명을 적용한 실시예의 구성을 나타낸 것이다. 기판(1002)상에 구성이 도 9에 도시된 바와 같은 통상적인 CCD 센서 어레이(1004)에 따라 시작된다. 이러한 센서상에 적색 흡수, 녹색 전송필터(1006)가 놓인다. 이는 또한 레지스터에서의 오프세트로서 언급된다. 이러한 필터는 옐로우 필터를 아래에 놓게 되고, 따라서 필터가 녹색이나 시안이면 특정한 차이가 없게 만든다. 이러한 필터상에 다른 CCD 센서 어레이(1008)가 놓인다. 이러한 센서가 구축되어야만 함에 따라 픽셀 사이트 다이오드는 불투명하지 않게 된다. 이는 아래쪽을 위한 투명 전극을 이용하는 것에 의함과 더불어 모든 광자를 차단하지 않도록 더 얇은 접합을 만드는 것에 의한 소정 위상에서 달성될 수 있다. 센서(1008)상에는 옐로우 전송필터(1010)가 놓인다. 센서 어레이(1008)와 마찬가지로 이러한 옐로우 필터상에는 상부 센서 어레이(1012)가 놓인다.
상부와 중간 감도층(1012, 1008)의 두께는 층에 도달하는 광자를 약 반정도 흡수하고, 나머지를 전송하도록 선택되어진다. 바닥 감도층은 모든 광자를 이용하기 위해 통상적으로 두껍게 구축된다. 그 결과는 광자의 약 반이 상부층에 의해 흡수되고, 약 반의 반, 또는 1/4이 제2층에 의해 흡수되며, 바닥층에 의해 나머지 1/4이 흡수된다.
옐로우 전송필터(1010)는 청색 광을 간단히 흡수하게 된다. 실시예에 있어서, 옐로우 필터(1010)는 청색광을 반사하는 다층 2색 필터이다. 이러한 필터는 간섭 2색 필터의 제조의 기술에서 알 수 있는 바와 같이, 굴절의 반복율의 재료의 얇은 층을 적층함으로써 만들어질 수 있다. 종래 기술과의 차이는 최상층이 공기 인터페이스를 갖추고 있지 않은 것이고, 따라서 여분의 층이 칼라 식별의 동일한 정도에 대해 요구된다. 이러한 필터의 구성의 설명은 미국 92714 캘리포니아, 어빈, 케터링 스트리트 1770의 멜리스 그리오트로부터의 프로덕트 레퍼런tm 가이드와같은 참고문헌에서 찾을 수 있다.
계속해서 도 10에 따르면, 적색 광선(1014)이 시안필터(1006)에 의해 흡수되기 전에 어레이(1012,1008)를 관통 및 자극하기 위해 보여지게 된다. 녹색광선(1016)은 모든 3개의 센서(1012,1008,1004)를 관통 및 자극하기 위해 보여진다. 이는 녹색 최대 양자 검출도를 부여하게 된다. 마지막으로, 청색광선(1018)이 상부 센서(1012)만을 자극하기 위해 보여진다. 더욱이, 청색광은 2번째로 상부 센서를 자극하도록 2색 옐로우 필터(1010)로부터 반사된다. 따라서, 청색광이 하나의 센서 어레이만을 자극함에도 불구하고, 청색광이 상부 어레이를 2번 자극하기 때문에 2개의 센서 어레이가 자극되면, 사실상 이는 동일한 검출도를 갖는다. 원래 CCD가 청색 보다는 적색에 더 민감하기 때문에, 적색을 감지하는 2개의 어레이의 합은 청색을 2번 감지하는 하나의 어레이를 갖는 사람의 눈과 관련하여 균형이 이루어진다. 또한, 적외선이나 자외선으로부터의 감쇄가 없는 녹색을 감지하는 3개의 어레이의 합은 녹색 감도를 사람의 눈의 감도와 관련하여 다른 칼라와 균형되도록 한다.
이미지의 각 점이 3개의 칼라 평면의 각각에 대해 동일한 접근을 갖추기 때문에, 밝은 점이나 좁은 백색 선은 매트릭스에 따른 정렬과 독립적으로 동일한 칼라로서 감지된다. 따라서, 모든 칼라 무늬 물품은 본 발명에 따라 제거된다.
도 11은 휘도 우선 CCD 센서에서의 3개의 층의 양자 검출도 그래프이다. 곡선(1102)은 적외선과 자외선을 제외한 필터가 없는 단색 어레이의 검출도와 비교하기 위한 도 9로부터의 곡선(904)의 복사이다.
곡선(1104)은 상부 휘도층의 검출도를 나타낸다. 청색의 자연적인 강하는 센서 아래의 2색 필터층으로부터의 반사에 의해 계수되어진다. 하부층에 대한 광 통과를 허용하기 위해 상부층이 더 얇게 만들어지기 때문에, 휘도층의 전체 검출도는 행 CCD의 곡선(1102) 보다 낮고, 따라서 이는 광자의 극소를 차단하여 검출도가 감소된다. 곡선(1106)은 중간층의 검출도를 나타내고, 곡선(1108)은 바닥층의 검출도를 나타낸다. 모든 곡선은 상부 및 중간층이 반을 흡수하고, 광의 반을 전송하며, 바닥층은 모든 나머지 광을 흡수하고, 옐로우 전송필터는 청색을 반사하는 것으로 가정한다.
전체 휘도 검출도가 곡선(1110)으로 도시되어 있다. 스펙트럼의 임계 복색부에 있어서, 모든 3개의 층은 완전히 감지됨에 따라 모든 광자가 이용되기 때문에, 층이 진 휘도 우선 CCD 센서(110)의 양자 검출도는 필터링되지 않은 단색 센서(1102)의 검출도를 거의 매치시킨다. 휘도-보정 단색 카메라를 거쳐 전칼라로 가는 것에 의한 휘도 채널에서의 검출도의 이론적 손실은 없다. 이는 도 9의 곡선(912)에 의해 표현되는 종래 기술을 극복하는 극적인 개선이고, 모든 전자 디지탈 사진의 신흥 대중 시장에 대해 유용한 광의 새로운 세계를 만든다.
칼라 물품과 이미지 선명성으로부터 자유롭다는 것에 있어서 휘도 우선 센서의 본 발명은 종래의 "3칩" 기술과 동일하다. 크기와 결과적인 가격에 있어서, 휘도 우선은 종래의 "단일 칩" 기술과 동일하다. 그리고, 양자 검출도에 있어서, 휘도 우선 칼라 센서는 종래의 단색 기술과 동일하고, 따라서 모든 종래의 칼라 기술을 능가하게 된다.
본 발명의 요지는 전자 센서에 실질적이면서 일반적으로 사람 눈의 휘도 응 답과 매치되는 층을 포함한다는 것이다. 이러한 매치는 정확하게 되어야만 하는 것은 아니고, 사실상 실시예에 있어서 휘도층은 과잉의 적색과 청색을 갖는다. 따라서, "실질적"이라는 단어는 매치가 정확히 되어야만 한다는 의미로 해석되는 것은 아니다. 모든 칼라에 대해 감도를 제공하는 것에 의해 휘도에 대한 매치를 제공하는 의도 및 목적은 의도와 목적이 특정 칼라 축의 하나를 직접 표현하기 위한 각 층에 대한 것인 종래 기술과 명백히 구별된다. 흥미있는 유추는 흑백 필름에서 찾을 수 있고, 여기서 전색성 필름이 통상적으로 말하는 "눈과 꼭 같은"과 같이 모든 칼라에 대한 감도를 제공한다. 눈의 휘도에 대한 전색성 필름의 매치와 매우 근사적임에도 불구하고, 녹색이나 적색 필터를 통한 "체색된" 연출로부터 그를 구별하는 어려움은 없다. 본 발명에 있어서, "휘도에 실질적으로 매치된다"라는 문구는 종래의 "칼라" 채널과 구별하기 위한 것이다.
실시예 보다 근소한 이점이 있음에도 불구하고, 실시예와 달리되는 다른 휘도 우선 위상이 본 발명의 주요 이점을 제공하게 된다. 이러한 다양한 선택이 제공된다. 이러한 리스트는 상세하게 고려하거나 한정적으로 표현하지는 않는다.
상부 옐로우 필터와 바닥 시안 필터는 전체가 거의 동일한 품질이라는 결과에 따라 바뀔수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 청색은 적색 대신 근소하게 강조된다. 또한, 이는 청색이나 적색 어느 하나의 바닥 필터에 따라 상부 필터를 마젠타로 만들 수 있는 반면, 이는 임계 녹색을 덜 강조하게 된다. 모든 경우에 있어서, 상부 필터는 반사되어지는 색을 강조하기 위해 2색성으로 될 수 있다. 또한 하부 필터는 2색성으로 만들어질 수 있다. 특정의 흥미 있는 조합은 상부 필터를 2색성 옐로우로, 하부 필터를 2색성 마젠타로 만들고, 따라서 녹색이 2번째 기회를 위해 상부 2개의 감도층에 대해 되돌려 반사되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (28)

  1. 제1분광감도를 구비하는 제1감도층과, 제1분광감도와는 다름과 더불어 상기 제1감도층의 평면의 수직방향에서 제1감도층으로부터 오프세트되는 적어도 하나의 제2감도층을 포함하고, 상기 제1감도층이 사람 눈의 분광감도와 실질적으로 매치되는 것을 특징으로 하는 노출광으로부터의 광에 응답하는 칼라 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1감도층이 노출 광원을 향한 방향에서 오프세트되는 제2감도층 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서, 제1감도층이 다수의 고상 감지소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  4. 제3항에 있어서, 사람의 눈에 응답하는 분광에 대한 실질적 매치가 고상 감지소자의 전색성 분광 응답인 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  5. 제3항에 있어서, 감지소자가 선형 패턴으로 배열된 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  6. 제5항에 있어서, 감지소자가 다수의 평행 선형 패턴으로 배열된 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  7. 제3항에 있어서, 감지소자가 2차원 평면 패턴으로 배열된 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  8. 제7항에 있어서, 제2감도층이 제1감도 어레이의 감지소자의 2차원 평면 패턴에 대한 레지스터에서 맵핑되는 2차원 평면 패턴으로 배열된 다수의 고상 감지소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  9. 제7항에 있어서, 제2감도층이 제1감도층의 평면과 동일 방향에서 인접하는 감지소자 사이의 거리를 반으로 오프세트하는 레지스터에서 맵핑되는 2차원 평면 패턴으로 배열된 다수의 고상 감지소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  10. 제7항에 있어서, 제1칼라의 광이 지나가도록 작용하는 제1필터가 제1 및 제2감도층 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  11. 제10항에 있어서, 제1필터가 제1필터를 지나는 제1칼라에 대해 대비되는 색의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  12. 제10항에 있어서, 제1필터가 제1필터를 지나는 제1칼라에 대비되는 칼라의 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  13. 제10항에 있어서, 제3감도층이 노출 광원으로부터 떨어진 방향에서 오프세트되는 제2감도층 아래에 위치하고, 제2칼라의 광을 지나도록 작용함과 더불어 제2 및 제3감도층 사이에 개재되는 제2필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  14. 제13항에 있어서, 제1칼라가 적색 및 녹색을 포함함과 더불어 청색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  15. 제14항에 있어서, 제2칼라가 녹색을 포함함과 더불어 적색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  16. 제13항에 있어서, 제1칼라가 청색과 녹색을 포함함과 더불어 적색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  17. 제16항에 있어서, 제2칼라가 녹색을 포함함과 더불어 청색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  18. 제2항에 있어서, 제1감도층이 감광성 화학제를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  19. 제18항에 있어서, 감광성 화학제가 실버 할로겐화물인 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  20. 제18항에 있어서, 제1감도층에 의한 사람 눈의 분광 감도에 대한 실질적인 매치가 감광성 재료의 분광 감도임에 따라 녹색 및 적어도 하나의 다른 칼라를 포함하도록 감광되어지는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  21. 제20항에 있어서, 감광성 재료에 응답하는 분광이 정색성(orthochromatic)인 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  22. 제20항에 있어서, 감광성 재료의 분광 응답이 전색성(panchromatic)인 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  23. 제20항에 있어서, 제2감도층의 분광 감도는 제1감도층의 분광 감도가 사람 눈의 정확한 분광감도를 가장 능가하는 색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  24. 제20항에 있어서, 제1칼라의 광을 지나도록 작용하는 제1필터층이 제1 및 제2감도층 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  25. 제24항에 있어서, 제1칼라가 적색 및 녹색을 포함함과 더불어 청색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  26. 제25항에 있어서, 노출 광원으로부터 떨어진 방향에서 오프세트되는 제2감도층 아래에 위치하는 제3감도층을 포함하고, 제2 및 제3감도층중 하나가 적색에 대한 감도를 포함하며, 제2 및 제3감도층중 다른 하나가 녹색에 대한 감도를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센서.
  27. 다수의 측정값을 발생시키기기 위해 사람 눈의 분광 감도와 실질적으로 매치되는 적어도 하나의 다른 분광 감도를 구비하는 다수의 단색 센서에 따라 감지하고, 칼라공간변환에 따른 측정값으로 동작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센싱방법.
  28. 제27항에 있어서, 칼라공간변환이 다수의 측정을 어드레스로 모으고, 어드레스를 이용하여 룩업 테이블에 엘리먼트를 어드레싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 센싱방법.
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