(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的にオレンジの波長及びそれより長い波長の光を記録する第１組の光センサと、実質的に赤の波長及びそれより長い波長の光を記録する第２組の光センサと、前記第１組の光センサからの信号から前記第２組の光センサからの信号を引き算することによって、実質的にオレンジの波長の光に実質的に関連する差信号を生成する手段とを備えていることを特徴とする感光性画像形成装置。
【請求項２】
前記第１組の光センサには、約６００ｎｍ及びそれより長い波長域に対して平坦な透明度を有するフィルタが関係付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２組の光センサは、約６７５ｎｍ及びそれより長い波長域に対して平坦な透明度を有するフィルタが関係付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
第１組の光センサと、前記第１組の光センサへオレンジ及びそれより長い波長の光を通す第１光透過性フィルタと、前記第１組の光センサへ実質的にオレンジの波長及びそれより長い波長の光が達するのを阻止する赤外線フィルタと、を備えていることを特徴とする感光性画像形成装置。
【請求項５】
前記第１光透過性フィルタ及び前記赤外線フィルタは、約６００ｎｍにおいてピークに達する結合応答特性を有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像入力スキャナやディジタルカメラなどに使用される、画像から受け取った光を一組の画像信号へ変換するカラー感光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
単色イメージセンサアレイは、一般に、画像記載文書をラスタ走査して、各光センサが見た各微小画像領域からの反射光を画像信号電荷へ変換する光センサの直線アレイで構成されている。画像信号は、蓄積期間の後、増幅され、順次に動作していくマルチプレクサ動作のトランジスタを通じて共通出力ラインへ転送される。
【０００３】
たとえば画像入力スキャナに使用されている感光デバイスの周知の設計では、光センサの別個の直線アレイが単一センサバーに並列に配列されており、アレイの方向とほぼ直角な方向（走査方向）に原画像に対し動かされる。各アレイ内の光センサには１つの原色フィルタが付いている。３列の光センサをもつセンサバーが原画像に沿って移動すると、原画像の領域の各部分が各列の光センサにさらされる。フィルタ付きの各列の光センサが原画像の各領域を通過すると、各列内のの個々の光センサによって、その領域の異なる色分解に応じた信号が出力される。このやり方で、光センサの直線アレイによって、それぞれが１つの原色に関連している別個の３組の信号が生成される。
【０００４】
テレビジョンや写真フィルムの技術を含む、一般的な画像形成の技術においては、電子デバイスが一般に高い感度をもつスペクトルの青、緑、及び赤の部分とは対照的に、人間の目の色感光受容体(color-sensitive  photoreceptor)はスペクトルの青、緑、及びオレンジの部分において実質的にピークに達するガウス応答をもつ傾向のあることが知られている。したがって、画像形成装置またはフィルムは、赤（約６５０ｎｍ）でなく、オレンジ（６００ｎｍ）においてピークに達する応答性をもつことが望ましいであろう。このオレンジ感度を達成することは困難であることが分かった。６００ｎｍにおいて光を通すガウスピークをもつ光透過性フィルタは存在するが、製造が難しい、すなわち高価になる傾向があるからである。
【０００５】
米国特許第５，１４８，２６８号及び第５，５４３，８３８号は、フルカラーの原画像をディジタルデータとして記録するカラーイメージセンサのための回路設計を開示している。
【０００６】
米国特許第４，８７０，４９６号は、イエローオレンジフィルタと赤外線フィルタを組み合わせて使用するビデオカメラを開示しているが、可視スペクトルのオレンジ部分を分離することは開示していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，少なくとも一組の光センサが可視スペクトルのオレンジ（約６００ｎｍ）部分において特に高い感度をもつ（すなわち、実質的にピークに達する応答性を有する）感光性画像形成装置を設計する技術に向けられている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一態様として、実質的に赤の波長及びそれより長い波長の光を記録する第１組の光センサと、実質的に赤外線の波長及びそれより長い波長の光を記録する第２組の光センサを備えた画像形成装置を提供する。画像形成装置は、さらに、第１組の光センサからの信号から第２組の光センサからの信号を引き算することによって、実質的にオレンジの波長の光と実質的に関連のある差信号を生成する手段を備えている。
【０００９】
本発明は、もう１つの態様として、第１組の光センサ、オレンジ及びそれより長い波長の光を第１組の光センサへ通す第１光透過性フィルタ、及び実質的にオレンジの波長及びそれより長い波長の光が第１組の光センサへ達するのを阻止する赤外線フィルタを備えた画像形成装置を提供する。
【発明の実施の形態】
図１は、走査アレイすなわちセンサバー１０を使用するのに適した形式の典型的なラスタ入力スキャナ１２を示す。センサバー１０は、走査しようとする最大書類１０３または他の物体の幅にほぼ等しいか、それより少し大きい走査幅をもつ全幅直線アレイで構成されている。走査しようとする書類は、最大原稿書類１０３を収容する大きさに作られた一般にガラス製の長方形の透明プラテン１０４の上に置かれている。書類は、走査する時に手動または適当な自動原稿取扱い装置（図示せず）によってプラテン１０４の上に置かれる。走査アレイ１０は、プラテン１０４の下で可動走査キャリッジ（図示せず）によって矢印１０５で示した走査方向に往復運動して走査するように支持されている。レンズ１０６は、プラテン１０４の全幅を横切って延びている線状領域にアレイ１０のピントを合わせる。アレイ１０のピントが合わされる線状領域を照明するため、光源１０７を形成する１つまたはそれ以上のランプと反射器のアセンブリが設けられている。
【００１０】
図２は、細長い長方形の剛体基板１３の上に端と端を突き合わせて組立てられたより小さい複数のセンサチップ１２（個々のチップは、符号１２ａ，１２ｂ，．．．１２ｎで識別してある。）から成る長い全幅センサバー１０を示す。
【００１１】
チップ１２（たとえば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）またはＭＯＳセンサアレイでもよい）は長方形の比較的薄いシリコンダイである。１組の光センサ１６はチップ１２の縦軸と並行に配置されている。その他の能動要素、例えばシフトレジスタ、ゲート、画素クロック、等はチップ１２と一体に作ることが好ましい。チップ１２を関連外部回路に電気的に接続するために、適当な外部コネクタ（図示せず）が設けられている。
【００１２】
フルカラー画像形成装置を設計する技術では、周知のように、１組の光センサ１６の中に、異なる小さい一組の光センサが存在する。各組の光センサは、その上の光透過性カラーフィルタによって１つの原色に高い感度を有する。通常の設計の場合、異なる一組の光センサは、青、緑、及び赤の光に応答するようにフィルタで濾光される。異なるフィルタで濾光された光センサの出力は、次にフルカラー画像を得るため下流の回路で調整される。
【００１３】
図３は、人間の目の網膜内の異なる種類の「錐体（コーン）」（感色性光受容体セル）の相対的応答を示すグラフである。人間の目には３種類の錐体があり、各錐体は可視スペクトルの一部分に高い感度を有する。より正確に述べると、それぞれの種類の錐体は、脳で青（Ｂ）、緑（Ｇ）、及びオレンジ（Ｏ）として認識される可視スペクトルに沿った点においてピークに達するガウス応答曲線を有する。３種類の光センサのフィルタ処理が人間の目の３種類の錐体の応答特性に一致している画像形成装置が提供できれば望ましいであろう。
【００１４】
図４は、人間の目の応答をシミュレートする画像形成装置を提供するという技術的な挑戦を示す図３にほぼ類似するグラフである。人間の目の錐体のガウス関数の妥当な近似関数で３原色の青（Ｂ）と緑（Ｇ）の光を通すフィルタ材料は存在するが、大部分の既知の画像形成装置は、可視スペクトルの赤部分において約６５０ｎｍでピークに達する赤（Ｒ）フィルタを有している。しかし、人間の目を模倣する見地から、一組の光センサをオレンジ光で、すなわちグラフの（Ｏ）で示すように、約６００ｎｍでピークに達するガウス関数でフィルタ処理することが望ましい。そのようなオレンジ帯域通過光学フィルタは存在するが、それらのフィルタはいろいろな理由で要求を満たさないことが分かった。本発明は、そのようなフィルタを使用せずに、この要求されたオレンジ応答をシミュレートするいろいろな技法に向けられている。
【００１５】
以下の図５〜図８の説明において、各図は、図２にチップ１２として示したデバイス内の光センサに関連のある多数のフィルタの光透過率関数を示す。各実施例においては、青（Ｂ）及び緑（Ｇ）光を検出するように意図された各組の光センサに別個のフィルタが設けられている。別の一組の光センサは、本発明に従って、以下に詳しく説明するように、いろいろな計画に従って、可視スペクトルのオレンジ部分において実質的にピークに達する関数に従って光を検出することが意図されている。３つの異なるフィルタで濾光される光センサ列を有する光センサチップの基本構成は、たとえば米国特許第６，２０１，２９３号に記載されている。
【００１６】
図５は、本発明による上記の技法の１つを示すグラフである。一部の光センサに関して示したＢ及びＧのためのフィルタに加えて、装置内の他の光センサに図示した応答をさせるために「赤色ハイパス（ＲＨＰ）」フィルタが設けられている（ここで、「ハイパス」の「ハイ」は、高い周波数でなく、指定波長より長い波長を指し、「ハイパス」は指定波長より長い波長のものを通過させることを指す）。例示した実施例においては、ＲＨＰフィルタの外に、問題の光センサ（及び、実際にはデバイス内の光センサの全部）に、ＩＲＢとして示した特性をもつ赤外線阻止フィルタが設けられている。そのような赤外線阻止フィルタは、実際には、個々の一組の光センサ上のＲＨＰフィルタを含めデバイス全体を被覆する「カバーガラス」の形をした普通のものである。例示した実施例においては、ＲＨＰフィルタは約６２０ｎｍで有効最大透過度(effectively maximum transparency)の上部平坦域に達するが、ＩＲＢフィルタは６００ｎｍまでは事実上透明である。単一組の光センサに適用されるＲＨＰ関数とＩＲＢ関数の組合せは、図４の純粋オレンジフィルタＯに全体的に近い応答を生み出すことができる。
【００１７】
赤外線阻止フィルタを使用した場合と同様な結果を得るもう１つの技法は、赤外線に関して減衰される光を出す光源（たとえば、図１に１０７で示した光源）を設計することである。言い替えると、光源１０７の性質は赤外線阻止フィルタの動作をシミュレートすることができる。
【００１８】
図６は、本発明のもう１つの実施例を示すグラフである。図５に示した赤ハイパスフィルタの代わりに、オレンジ  ハイパス（ＯＨＰ）フィルタを使用している。ＲＨＰフィルタとＯＨＰフィルタの材料は共に市販されている。ここで、ＯＨＰフィルタは、６００ｎｍ及びそれより長い波長において完全透過度(full transparency)の平坦域を有し、他方ＩＲＢフィルタは６００ｎｍまでは完全に透明である。この構成は、図示のように約６００ｎｍにおいてピークに達する総合関数、すなわち純粋オレンジのバンドパスフィルタによりいっそう近いものを得ることができる。
【００１９】
図７は、本発明の別の実施例を示すグラフである。図６の実施例と同様に、一組の光センサにオレンジハイパス（ＯＨＰ）フィルタが設けられている。ＯＨＰフィルタは、図示のように、約６００ｎｍの目印まで応答を定義する１つの境界線を設ける。６００ｎｍより上で信号を徐々に減衰させる、したがって約６００ｎｍまたはそれより少し短い波長において応答ピークを生じさせるために、実施例は、６００ｎｍを越えて入射光の波長が増加すると応答が減少するように設計された構造を有するエピタキシャル層（すなわち、入射光に応答して電荷が発生する）をもつＣＭＯＳ型光センサ（この分野で周知の形式の光センサ）を備えている。詳しく述べると、一実施例に従って、このエピタキシャル層は約２μmの厚さにするべきである。この厚さは６００ｎｍ以上において応答を生じさせる。エピタキシャル層は、ＯＨＰフィルタが設けられた光センサばかりでなく、すべての光センサに同様に設けることができる。
【００２０】
図８は、本発明の更に別の実施例を示すグラフである。このケースでは、青おび緑（すなわち、原色）の光を受け取るようにフィルタで濾光される光センサに加えて、一組の光センサは、この実施例では６００ｎｍで透過度の平坦域を有するオレンジハイパス（ＯＨＰ）フィルタが有効に設けられており、別の一組の光センサは、図示のように、約６９０ｎｍで平坦域を有する赤ハイパス（ＲＨＰ）フィルタが設けられている。このグラフには更に、応答の差［ＯＨＰ−ＲＨＰ］を表す線Ｄが示されている。この差関数は、理解されるように、図４の理想オレンジ応答に大いに類似している（この実施例の場合、応答は６００ｎｍよりちょっと短い波長のところでピークに達する）。したがって、この実施例によれば、２つの光センサが記録中の画像のほぼ同じ領域を見ている時、ＯＨＰフィルタで濾光された光センサからの信号からＲＨＰフィルタで濾光された光センサからの信号が引き算される。この差信号は、まるで簡単なオレンジ帯域通過フィルタが存在していたかのように、画像の「オレンジ」成分に一致するであろう。
【００２１】
図９は、本発明の図８の特徴に係る考えられる光センサ１６の配置を示す平面図である（図示してあるものは、図２のセンサチップ１２上のより大きなアレイのわずかな部分である）。３列の光センサ、すなわち光センサの３つの直線アレイが配置されている。第１の列は青（Ｂ）フィルタで濾光され、第２の列は緑（Ｇ）フィルタで濾光される。第３の列は交互に配置された赤ハイパス（ＲＨＰ）フィルタとオレンジハイパス（ＯＨＰ）フィルタでフィルタリングされる。（より詳しく言うと、アレイ内にＯＨＰフィルタで濾光される光センサとＲＨＰフィルタで濾光される光センサとが混在していると言うことができる。１個ずつ交互に配置するほかに、たとえば２または３個から成るＲＨＰ光センサのグループの間に１個のＯＨＰ光センサを配置することもできるし、他の配列もあり得る。）
【００２２】
図８の総合応答を得るため、下流の回路を通じて、実際には隣接する光センサからのＲＨＰ信号からＩＲＢ信号を引き算することによって、異なるフィルタで濾光された光センサから得られた信号を有効に結合することができる。２つの信号の引き算（減算手段（図示せず）による）は、たとえば、隣接するフィルタで濾光された光センサからの出力を信号で引き算を行うアナログ回路に送り込むことによって、または次のディジタル画像処理によって実行することができる。事務機器において記録している画像に対する光センサの典型的なスケールを与えられたものとすると、各隣接するペアのＲＨＰ光センサとＯＨＰ光センサが原画像のわずかに異なる狭い領域を見ることは、ほとんど取るに足りない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を使用しているラスタ入力スキャナの基本的要素を示す正面図である。
【図２】図１のスキャナに使用ができる多くの感光チップを示す平面図である。
【図３】人間の目の網膜内の異なる種類の「錐体」（感色性光受容体セル）の相対的応答を示すグラフである。
【図４】人間の目を模倣する「理想」センサ内の異なる種類の原色フィルタで濾光された光センサの相対的応答を示すグラフである。
【図５】本発明のいろいろな実施例に係る、スキャナ内の光センサに対する異なるフィルタ処理形態の応答効果を示す第１のグラフである。
【図６】図５に類似する第２のグラフである。
【図７】図５に類似する第３のグラフである。
【図８】図５に類似する第４のグラフである。
【図９】本発明の一実施例に係る光センサフィルタの考えられる第１の配置を示す平面図である。
【図１０】図９に類似する第２の配置を示す平面図である。
【符号の説明】
１０  走査アレイ（センサバー）
１２ａ〜１２ｂ  センサチップ
１３  剛体基板
１６  光センサ
１０２  典型的なラスタ入力スキャナ
１０３  書類
１０４  透明プラテン
１０５  走査方向
１０６  レンズ
１０７  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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