KR100314344B1 - 휘도우선칼라센서및칼라화상감지방법 - Google Patents

Abstract

휘도우선 다층 칼라 필름에 있어서, 층의 하나가 사람의 눈의 휘도 감도와 실질적으로 매치한다. 이 휘도층은 청색, 녹색, 적색 감지층을 갖는 종래 기술의 칼라 필름과는 다르다. 이 휘도층은 다른 층에 의해 확산 및 감쇄되기 전에 광을 감지하기 위해 우선 전방 위치를 갖고, 종래의 청색-우선 칼라 필름과 비교하여 개선된 감도와 선명성이 높게 된 휘도 기록을 부여한다. 다른 실시예에서는, 층 모양의 CCD 센서가 모든 칼라에 감도를 갖는 상부 실리콘층(1012)을 갖추고, 그 뒤에 옐로우 필터(1010)가 이어지며, 그 뒤에 옐로우 필터를 위해서만 녹색 및 적색 광에 응답하는 제2실리콘층(1008), 시안 필터(106) 및, 녹색 광만을 받아들이는 하부 실리콘층(1004)을 갖는다. 휘도우선 칼라 센서로부터의 화상이 칼라 공간변환으로 입력되어 풀 칼라를 회복한다. 바람직한 실시예에서는, 상부의 휘도층이 휘도 "Y"값에 매핑되고, 하층의 칼라 감지층이 휘도와 함께 이용되어 YUV 칼라 공간의 "U" 및 "V" 색차 벡터를 얻는다.

Description

휘도우선 칼라 센서 및 칼라 화상 감지방법

[발명의 배경]

풀 칼라(full color) 필름은 3개의 칼라 디멘죤에서 감지되어야 한다. 이들 3개의 디멘죤은 3개의 단색, 또는 흑과 백의 감광 유제에 의해 감지되고, 각 감광유제는 다른 분광감도 또는 칼라에 대한 센서로서 작용한다. 디지탈 이미징 기술에서는, 이들 감광제의 각각은 개별적인 칼라 채널이나 풀 칼라 화상의 성분을 발생시킨다. 역사적으로는, 이들 센서의 기하학적인 위상 배치가 존재하고 있었다. 최초의 칼라 필름인 듀피칼라(Duffycolor)는 최근의 CCD 매트릭스와 같은 흑백 필름의 위에 적, 녹, 청의 매트릭스를 형성하기 위해 착색한 쌀 입자를 이용하고 있었다. 폴라로이드는 칼라 CRT에서의 섀도우 마스크와 유사하게 흑백 필름의 위에 적, 녹, 청의 스트라이프(stripe)를 배치한 순간 투명 필름을 제조했다. 최초의 테크니칼라(Technicolor) 처리는, 흑백 필름상에 공간적으로 개별적인 3개의 칼라 화상을 노광하고, 각각으로부터 개별적인 염료 전송 매트릭스를 형성하며, 받은 필름의 단일의 층에 3개의 매트릭스로부터 3개의 염료를 부착하여 극장용 프린트를 작성했다. 대량 판매에 적합한 칼라 필름이 실용으로 된 것은 이스트만(Eastman)의 다층 코다크롬(Kodachrome)의 출현에 의해서였다.

오늘날 거의 모든 칼라 필름은 상호에 적층된 다수의 층을 포함하고 있다. 필름에 입사한 빛은 모든 층을 통과한다. 층은 다른 분광감도(spectralsensitivity)를 갖기 때문에, 빛의 칼라에 따라 특정의 층이 노광한다. 대부분의 필름에서는, 각 층에는 제조시에 현상의 부산물과 반응하여 그 층의 칼라감도에 적절한 풀 염료(full dye)를 만드는 칼라 결합제(coupler)나 염료 분자도 부여된다. 현상 후에, 은(silver)의 화상이 제거되고, 염료로 합성된 칼라 화상이 층 내에 남는다. 칼라 필름을 문질러 벗기면, 엘로우층이 제거됨에 따라 검은 영역이 최초로 청색으로 바뀌고, 그 후 마젠타층이 제거됨에 따라 시안으로 되며, 마지막으로 모든 층이 제거되면 백색으로 된다.

코다크롬은 다수의 층을 갖지만, 현상되지 않은 필름에 결합제를 축적하는 것을 필요로 하지 않는 반전 투명 필름에 한정된 특유의 처리를 이용한다. 노광된 할로겐화은을 은으로 환원하기 위해 첫번째의 현상을 행한 후, 노광되지 않은 할로겐화은을 섬광으로 노광하여 그 자신의 칼라 결합제를 포함하고 있는 현상제중에서 처리한다. 코다크롬에서는, 1회에 1개의 칼라에 대해 섬광노광을 행하여 1회에 1개의 칼라층을 섬광노광하고, 각 섬광후에 그 층의 칼라 감도에 특정의 결합제를 갖는 현상제에 의한 현상이 계속된다. 코다크롬의 현상은 대단히 곤란하고, 세계적으로 거의 소수의 현상소만이 코다크롬을 처리할 수 있을 뿐이다. 그러나, 노광 중에 칼라 결합제를 필름으로부터 제거함으로써, 감광제중의 광산란이 감소하고, 코다크롬의 명료성이 대단히 높아진다. 네가티브 필름(negative film)은 반전 필름보다도 허용도가 훨씬 넓지만, 종래 기술에서는 코다크롬 처리는 반전 필름으로 한정되고, 네가티브 필름의 허용도의 이점과 동시에 결합제를 포함하고 있지 않은 필름의 선명성의 이점을 얻는 방법은 없었다.

종래 기술의 칼라 필름은, 칼라 공간변환 없이 직접 보여지거나 인화되거나 할 수 있는 화상 또는 칼라 채널을 현상하는 특정의 염료에 각 층이 매핑하지 않으면 안되기 때문에, RGB 칼라 공간에서 작용하는 것에 한정되고 있었다. 따라서, 현상된 필름을 투과하는 적색 광의 양을 조정하기 위해 시안 염료를 발생시키는데 적색 감지층이 필요하게 되고, 녹색 감지층이 마젠타 염료를 발생하며, 청색 감지층이 옐로우 염료를 발생했다. 화학적으로 현상된 화상을 직접 볼 수 있도록 한다고 하는 종래의 요구에 의해, 종래 기술의 칼라 필름에는 RGB 칼라 공간의 빛만 감지한다고 하는 제약이 부과되었다. 더욱이, 칼라 공간변환 없이 순수한 칼라를 기록하여 보기 때문에, 층은 칼라의 상호오염 없이 비교적 순수한 적, 녹, 청으로 감지되지 않으면 안된다. 예컨대, 마젠타 형성층이 녹색에 부가하여 청색의 광을 검출하고, 적색 감지층이 적색에 부가하여 청색을 검출하는 것으로 하면, 청색의 꽃이 청색 뿐만 아니라 녹색과 적색도 노광하여 종래의 방법으로 현상하여 칼라 화상으로서 직접 본 때에 회색의 그늘(음영)을 발생시킨다.

더욱이, 종래의 칼라 필름의 감지층의 깊이의 순서가 청색의 광에 대한 할로겐화은의 보편적인 감도에 의해 제한되고 있었다. 할로겐화은은 항상 청색 감도를 가지고 있다. 이 청색 감도에 부가하여, 다른 칼라의 광자를 트랩하여 그들의 광자를 할로겐화물 결정에 결합시키기 위해 염료를 부가할 수 있다. 따라서, 녹색 감지층이 청색과 녹색의 양쪽을 실제로 감지하고, 적색 감지층이 청색과 적색의 양쪽을 실제로 감지한다. 마젠타와 시안 염료의 직접 제어를 위해 필요로 되는 녹색만을 감지하는 층과 적색만을 감지하는 층은 엘로우 필터로 청색 광을 필터링하여제거함으로써 실현할 수 있을 뿐이다. 칼라 필름에서는, 이것은 옐로우 필터링층을 부가함으로써 행해진다. 이 옐로우층은, 적색 감지층과 녹색 감지층으로부터 청색 광을 필터링하기 위해 물론 적색 감지층과 녹색 감지층의 위에 배치되어야 하고, 또한 청색 감지층으로부터 청색 광을 차단하지 않도록 청색 감지층의 아래에 배치되어야 한다. 따라서, 종래 기술에서는 청색 감지층을 옐로우 필터의 위, 따라서 적색 감지층과 녹색 감지층의 위의 꼭대기에 배치해야 한다.

현상되지 않은 할로겐화은은 그것의 우유와 같은 점조성(milky consistency)에 의해 광을 산란한다. 광을 차단하면, 현상되지 않은 필름은 확산기 및 감쇄기로서 작용한다. 이것은 필름을 카메라에 장전하면서 관찰할 수 있다. 칼라 필름의 각 감지층은, 광을 확산하고, 따라서 희미해지게 하는 것에 의해, 그리고 소정의 광을 이용하여 반사하며, 또한 흡수하는 것에 의해 하부층에 도달하는 광을 감소시킴으로써, 하부층에서는 화상을 열화시키기 때문에, 그들 층의 감도를 높게 하고, 따라서 한층 미세하게 하는 것을 필요로 한다. 꼭대기의 층만이 전혀 감쇄되지 않고, 또한 흐려지지 않은 광을 받는다.

사람의 눈은 밝기의 미세한 부분을 거의 완전히 감지하기 때문에, 이상적으로는 휘도의 전체를 그 꼭대기 층에서 감지하지 않으면 안된다. 불행하게도, 단지 하나의 층을 꼭대기로 할 수 있을 뿐이다. 다음의 선택은, 녹색이 휘도의 반에 걸쳐 응답하기 때문에, 하나의 층을 녹색 센서로 하는 것이다. 그러나, 방금 살펴본 바와 같이, 청색층을 꼭대기로 하고, 이어서 녹색보다 앞서서 옐로우 필터층을 설치하지 않으면 안된다. 청색은 휘도의 약 10%에 응답할 뿐이다. 따라서, 청색을꼭대기에 설치한다는 강제적인 요구는, 거의 모든 휘도가 화상이 감광되어 흐려지는 장소인 하부층에서 감지된다는 것을 의미한다. 필름 기술에서의 진보의 대부분은 칼라 필름에 있었고, 오늘날까지도 시각예술의 흑백 프린트는 종래 기술의 칼라 필름에 의해 매치되지 않는 명료성과 활발성을 갖는다.

녹색 또는 적색을 꼭대기에 위치시킨다고 하는 역사적이면서 니치(niche)한 시도가 행해졌다. 가장 흥미있는 것은, 청색을 바닥에 두고 적색을 꼭대기에 둔 칼라 프린트 용지(printing paper: 인화지)이다. 곧바로 드는 의문은, 적색 감지층을 청색으로부터 어떻게 차단하는가 하는 점이다. 실제로는 그것은 차단되지 않고, 실제로 적색 감지층은 적색광에 대한 감도와 거의 같은 감도를 청색에 대해 갖는다. 인화지에 독특한 몇 가지의 조건에 의해 이것은 실용적으로 된다. 먼저, 콘트라스트가 높은 인화지가 콘트라스트가 낮은 네가티브를 보는 것이기 때문에, 백색으로부터 흑색으로 진행하기 위해 필요하게 되는 노광의 밀도범위는, 1000:1의 범위에 걸쳐 응답하지 않으면 안되는 카메라 필름과는 달리, 불과 약 10:1이고, 따라서 적색과 청색 사이의 분리는 100:1이 인화지에 대해 적절하다. 인화지는, 전형적으로는 오렌지색 빛을 띤 백열광으로부터 나와 램프로부터의 청색의 전형적으로는 80%를 제거하는 오렌지색 빛을 띤 필터팩에 의해 필터링되고, 그 후에 결합제 마스크의 기본 오렌지색 색조(base orange cast)를 갖는 네가티브를 통해 집속된 광을 본다. 그 결과로서 생기는 광의 짙은 오렌지색이 네가티브 프린팅의 저콘트라스트 화상에 대한 카메라 필름에서의 옐로우 필터 레벨의 역할을 하고, 청색 감지층의 감도가 적색 층의 감도의 100배 이상으로도 되어 오렌지색의 광을 보상한다. 이것이 가능한 이유는, 카메라 필름과 비교하여 인화지의 기본 감도가 비교적 낮기 때문이다.

적색을 꼭대기에 두기 위해 인화지에서 사용되는 방법은 카메라 필름에서는 기능하지 않는다. 그 이유는, 첫째로 필름은 10:1이 아니라 1000:1의 범위를 넘어 응답해야만 하고, 둘째로 렌즈를 통해 들어오는 광이 짙은 오렌지색이 아니며, 세째로 만일 오렌지색이라고 해도, ASA 400 적색 감도에 매치시키기 위해서는 100배 이상의 감도의 청색에는 ASA 40,000을 필요로 하게 되는데, 그것에서는 입자가 매우 작아지기 때문이다. 그러나, 녹색 층을 꼭대기에 두는 것도 시도되고 있었다. 상기의 개량에도 불구하고, 칼라 상호간의 오염에 의해 야기된 회피할 수 없는 칼라의 둔함으로 인해 그러한 시도는 시장에서 수용되지 않았다.

종래 기술의 칼라 필름은 적-녹-청 채널을 감지하고, 3차원 RGB 칼라 공간을 직접 포착하지만, 화상처리 및 저장에서는 사람의 시각의 필요성을 보다 좋게 이용하는 다른 칼라 공간이 가능하다. 통상의 칼라 공간은 휘도와 크로미넌스를 포함한다. 전형적으로는, 휘도값은 적, 녹, 청이 관례에 따라 "Y"라 불리는 사람의 눈의 감도에 비례하여 혼합한 것이다. 크로미넌스는, "Y"값과 함께, 칼라의 3개의 디멘죤을 정하는 2개의 값을 필요로 한다. 크로미넌스의 일반적인 표현은, 적색을 뺀 휘도인 "U"와, 청색을 뺀 휘도인 "V"를 포함한다. 따라서, "U"와 "V"는 흑백의 "Y" 기록의 위에 층모양으로 된 색조이다. 사람의 눈은 "Y"채널에서의 세부(detail)에는 확실히 높은 감도를 갖고, 따라서 "U"와 "V"는 세부에 대한 요구가 낮아 보다 관대하게 할 수 있다.

칼라 공간 변환은 관련된 기술이다. 칼라 공간 변환은 칼라 채널의 입력 스위트(input suit)를 다른 칼라 공간내의 출력 스위트에 매핑하거나, 또는 다른 화상 칼라로 매핑한다. 통상의 3차원 칼라 공간 변환 알고리즘에서는, 감지되는 3개의 칼라 채널내의 각 픽셀(pixel)에서의 3개의 측정값이 알고리즘으로 들어간다. 그 알고리즘은 함수를 매개해서 수학적으로 매핑하여 3개의 측정값, 또는 그 픽셀에 대응하는 칼라를 알고리즘으로부터 부여한다. 예컨대, 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 종래 기술의 통상의 칼라 필름에서의 디지탈 현상에 있어서는, 청색과 적색을 포함하고 있는 "전방(front)" 화상 및 "후방(back)" 화상이 적, 녹, 청을 포함하고 있는 "통과(through)" 화상으로부터 추출되어 녹색만을 산출한다. 이러한 녹색 화상의 작은 부분이 "전방" 화상으로부터 추출되어 청색 화상을 산출하고, 또한 "후방" 화상이 적색에 직접 매핑된다. 이 칼라 공간 변환에 있어서는, 전방 채널로부터의 각 픽셀 전방 측정값와, 후방 채널로부터의 각 픽셀 후방 측정값 및, 통과 채널로부터의 각 픽셀 통과 측정값에 대해 들어가고, 적, 녹, 청이 나온다. 하나의 칼라 세트로부터 다른 칼라 세트로 매핑하기 위해, 예컨대 회색을 청색으로 매핑하기 위해 칼라 공간 변환을 채널의 임의의 스위트에서 채용할 수 있다. 소정의 칼라 공간 변환은 식으로 나타낼 수 있지만, 일반적인 경우에는 어떠한 임의의 변환도 부여하기 위해 룩업 테이블(look-up table: 검색표)을 이용할 수 있다.

다른 관련된 기술은 화상의 직접 디지탈 현상이다. 이는 현상중에 칼라 필름을 디지탈화하는 방법이다. 현상중의 필름에 덮어쓰는 일이 일어나지 않도록 적외선을 이용하여 현상중의 네가티브를 스캐닝한다. 3층을 광학적으로 분리하기 위하여 현상중에 정착되어 있지 않은 할로겐화은의 유백색의 불투명도를 이용함으로써 현상중에 칼라가 실버 화상으로부터 추출되어 3개의 층을 광학적으로 분리한다. 현상중에 꼭대기로부터 보면, 꼭대기 층이 명확히 보이고, 하부의 층이 꼭대기 층의 유백색의 불투명도에 의해 거의 보여지지 않게 된다. 현상중에 뒤에서부터 보면, 뒤의 층이 보이고, 다른 층은 거의 숨겨진다. 마지막으로 투과광에서 보면, 3개의 층 전부를 투과하는 광의 일부는 모든 층에 의해 변조되고, 따라서 3개의 칼라를 모두 포함한다. 전방, 후방, 통과의 노광이 옐로우, 시안, 마젠타 염료에 직접 매핑된다면, 파스텔화된 칼라 화상이 생긴다. 그러나, 디지탈 현상에서는 이들 3개의 주사, 전방, 후방, 통과는 상기와 같이 칼라 공간 변환을 이용하여 디지탈처리되어 풀 칼라를 회복한다.

본 발명은 할로겐화은 이외의 층모양으로 된 센서에 의해 실시할 수도 있다. 고체촬상소자에 대해 특수한 실시예가 주어질 수 있다. 오늘날 거의 모든 전자적 화상은 실리콘 고체촬상센서를 이용하고 있다. 광자가 실리콘 반도체에 입사되면, 그 광자는 원자로부터 전자를 때려 단위 전하가 흐르게 하는 정공-전자쌍을 발생시킨다. 통상은 이 전하는 하나의 화소, 또는 픽셀(pixel)을 나타내는 작은 캐패시터로 전송되고, 이 유지된 전하는 CCD, 즉 전하결합소자, 시프트 레지스터내의 다른 픽셀로부터의 전하와 함께 증폭기로 차례로 이동된다. 따라서, "CCD"는 고체촬상소자의 어레이로부터 정보를 독출하기 위해 일반적으로 이용되는 특정의 장치이다.

실리콘 고체촬상소자 자체는 모든 가시 칼라에 대해 감도를 갖는다. 광을 2색 거울(dichroic mirror)로 3가지 칼라의 화상으로 분리하고, 공간적으로 분리하고 있는 감지 어레이에 의해 각 화상을 감지함으로써 전 칼라 화상을 감지할 수 있다. 그러한 3칩 카메라는 매우 고가이고 크며, 광손실로 인해 약한 광은 일반적으로 감지하지 못하고, 프리즘을 통해 깊은 렌즈 구멍의 가상 화상을 투사하기 위해 고가의 광학장치를 필요로 한다.

대용의 보다 일반적인 착색방법은, 착색된 필터로 광을 감쇄하고, 개개의 각 감지소자를 적어도 하나의 칼라가 제거된 광에 노출시킨다. 스틸 사진을 위해 설계된 몇몇 카메라는, 정방형 매트릭스내의 센서의 반정도의 위에 녹색을 두고, 적색 필터 아래의 1/4의 픽셀과 청색 필터 아래의 1/4의 픽셀이 엇갈리는 녹색 점검 보드를 구성하는 코닥 카메라에서 사용되고 있는 바이엘 매트릭스(Bayer matrix) 등의 매트릭스에 배치된 적, 녹, 청 필터를 이용한다. 비디오용으로 설계된 몇몇 카메라는, 칩으로부터 신호가 순차적으로 독출됨에 따라 YUV로 용이하게 변환할 수 있도록 하는 매트릭스에 배치된 시안, 마젠타, 옐로우, 녹색 필터를 이용한다. 또한, 다른 칼라와 구성도 이용한다. 그러한 1칩 카메라에는 몇가지의 문제가 있다. 첫째로, 필터에 의해 제거된 광은 센서에 대해 손실된다. 특정의 1칩 카메라는 같은 자리에 착색된 필터를 갖는 정격 ASA 100이다. 동일한 카메라의 흑백 버젼에서는 필터가 제거됨에 따라 정격감도가 ASA 400의 4배로 점프된다. 둘째로, 착색된 매트릭스 자체는 화상의 세부와 상호작용하여 1칩 디지탈 카메라에 있어서 일반적인 착색된 모아레(moire)구조를 생성한다. 이들 모아레 구조의 전형적인 발현은 하나의 적색 눈과 하나의 청색 눈, 또는 적색 창과 청색 창이 불규칙하게 배열되어있는 먼 쪽의 빌딩을 포함한다. 세째로, 칼라 매트릭스는 센서 어레이의 실효 분해능을 저하시키고, 흐려지게 하는 것에 의해 착색된 모아레 구조를 감소시키려고 시도하여 광학 안티에일라이어징 필터(optical antialiasing filter)가 실효 분해능을 저하시킨다.

종래 기술에 의하면, 보색군 중에서 동작하기 위해 전 칼라는 센서를 요구하고 있다고 항상 믿고 있었다. 그들 군은 적, 녹, 청 또는 시안, 녹, 마젠타, 옐로우를 포함할 수 있지만, 다른 어떤 센서를 보충하기 위해 적어도 하나의 칼라를 각 칼라 센서로부터 제거할 필요가 있다. 이 신념을 위해, 필름에서와 같은 층 자체의 칼라 감도의 변화와는 다르고, 감색 층간 필터(subtractive interlayer filter)가 칼라 응답에 통합된 고체 센서를 층모양으로 하는 것이 방해되었다. 그 이유는, 꼭대기 층에 대해 어떠한 칼라도 제거하는 것이 불가능하였고, 게다가 여전히 하부층에서의 감지를 위해 다시 나타나는 것으로 되기 때문이다.

[발명의 개요]

제1분광감도를 갖는 제1감지층을 포함하고, 노광광원으로부터의 광에 응답하는 칼라 화상 센서이다. 칼라 화상 센서는 제1분광감도와는 다른 제2분광감도를 갖는 적어도 하나의 제2감지층도 포함한다. 제2분광감도는 제1감지층의 평면에 수직한 방향으로 제1감지층으로부터 오프세트되어 있다. 제1분광감도는 사람의 눈의 분광감도와 실질적으로 매치한다.

도 1은 전형적인 종래 기술의 칼라 필름의 구조를 나타낸 도면,

도 2는 종래 기술의 칼라 필름의 양자검출도를 나타낸 그래프,

도 3은 휘도우선 칼라 필름의 구성을 나타낸 도면,

도 4는 휘도우선 칼라 필름의 양자검출도를 나타낸 그래프,

도 5는 칼라 공간 변환을 행하는 시스템을 나타낸 도면,

도 6은 칼라 공간 매핑 알고리즘을 도시한 도면,

도 7은 전형적인 종래 기술의 CCD 센서의 구조를 나타낸 도면,

도 8은 1칩 칼라 CCD 센서를 위한 종래 기술의 칼라 매트릭스를 매핑하는 도면,

도 9는 종래 기술의 칼라 CCD 센서의 양자검출도를 나타낸 그래프,

도 10은 휘도우선 CCD 센서의 구조를 나타낸 도면,

도 11은 휘도우선 CCD 센서의 양자검출도를 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하여, 종래 기술에 따른 칼라 필름의 구조에 대해 설명한다. 구조는 구조 베이스(102)로 시작한다. 할로겐화은 감광 유제를 함유한 감지층이 이 베이스의 위의 얇은 필름에 배치되어 있다. 그들 층은 청색광에 특유의 감도를 갖는 할로겐화은을 포함한다. 또, 그들 층의 몇몇에는 다른 칼라로 감도를 확장하기 위한 감광성 염료가 첨가된다. 먼저, 적색 및 청색 감지층(104)이 베이스(102)의 위의 얇은 필름에 배치된다. 그 위에 녹색 및 청색 감지층(106)이 배치된다. 그 후, 청색광을 흡수하는 옐로우 필터층(108)이 배치된다. 마지막으로, 꼭대기에 청색 감지층(110)이 배치된다. 이 설명과 관련이 없는 그 외의 층은 도시를 명확하게 하기 위해 생략했다. 예컨대, 헐레이션(halation)을 줄이고 수정을 허용하기 위해 베이스(102)의 반대측의 위의 층이 때때로 부가되고, 상부 코팅(overcoat)이 모든 층을 보호하며, 더욱이 각 칼라 감지층이 다른 감도를 갖는 3개의 서브층으로 통상 분할된다. 칼라 필름의 구조의 상세(詳細)는 칼라 필름 제조기술에 있어서 일반적으로 알려져 있고, 「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 문헌에서 찾아 볼 수 있다.

적색 광선(112), 녹색 광선(114) 및 청색 광선(116)으로 이루어진 광이 필름위에 입사한다. 먼저, 광의 방향으로부터의 순서로 청색 감광층(110)이 청색 광자를 포착하여 그 층의 점(118)에서의 할로겐화물 결정내에 은의 잠재화상을 생성한다. 또, 모든 칼라의 광이 청색 감지층(110)에 의해 거의 동등하게 흡수 및 산란된다. 청색 감지층은 광에 대해 회색 빛을 띤 유백색으로 나타난다. 이 흡수는 광선(112,114,116)이 가늘어지는 것과, 산란된 광선(120)에 의해 도시되어 있다. 청색 감지층(110)은 통상은 다른 층보다도 얇게 형성되어 입자가 거친 청색 채널을 희생시켜 흡수 및 산란을 적게 한다.

다음에, 광의 방향의 순서로 옐로우 필터층(108)이 청색 광선(116)을 점(122)에 흡수함으로써, 청색 광선(116)이 하부층에 도달하는 것을 저지한다. 옐로우 필터 아래의 층에 도달하기 전에, 녹색 광선(114)은 청색 감지층(110)에 의해 감쇄 및 산란된다. 녹색 감지층(106)은 남은 녹색 광자를 차단하여 점(124)에 은잠재화상을 생성한다. 마지막으로, 몇몇 층에 의해 확산 및 감쇄된 후에, 적색 감지층(104)이 남아 있는 적색 광자를 차단하여 점(126)에 은 잠재화상을 생성한다.

도 2는 도 1의 감지층(104, 106, 110)의 스펙트럼 응답을 나타낸다. 횡축은 ㎚ 단위의 파장을 나타내고, 종축은 감도나 속도가 아니라 임의의 단위의 양자검출도(quantum detecability)를 나타낸다. 여기에서는, 양자검출도는 이상적인 광자카운터에 상대적인 저콘트라스트 세부에 대한 감도를 의미하기 위해 사용한다. 양자검출도는, 광자의 보다 높은 퍼센트(양자효율)를 검출하고, 한층 동등하게 각 광자를 카운트하며(카운트의 불균일성), 비광자 노이즈원(nonphoton noise source) 즉 입자를 최소로 하고(음영 카운트(dark count), 화소 불균일성), 또한 산란의 감소(별화상 등의 사건과 배경 사이의 보다 미세한 공간적 변별)에 의해 향상된다. 고속 및 저속 필름은 대략 같은 양자검출도를 갖는다. 보다 고속의 필름은 보다 넓은 면적으로부터 광을 모으기 위해 보다 큰 결정을 이용한다. 고속 필름을 노광하기 위해 보다 적은 광을 이용할 수 있지만, 보다 큰 입자는 측정에 의해 보다 많은 잡음을 발생시키고, 보다 넓은 면적에 걸쳐 광을 산란하기 때문에, 핀트가 잘 맞추어져 있는 별화상의 존재 등의 항목을 검출하는 성능은 고속 필름에서는 별화상을 보다 작은 면적에 유지하고 그 존재를 보다 작은 입자, 또는 불확실성을 가지고 측정하는 저속 필름보다도 높지 않다.

층의 두께가 양자검출도에 어떻게 영향을 미치는가는 흥미 있는 일이다. 여기에서, 할로겐화은이 광에 완전히 투명하다고 가정한다. 그렇게 하면, 다른 얇은 층의 두께의 2배의 두꺼운 층을, 2개의 얇은 층을 한꺼번에 한 것으로 수학적으로모델화할 수 있다. 각 얇은 층은 특정의 신호이득(콘트라스트)와 노이즈(입자)을 갖는다. 2개의 얇은 층의 신호(채널)를 가산함으로써, 2배의 신호를 얻지만, 노이즈가 통계적으로 부가되어 2의 제곱근의 노이즈를 주기 때문에, 두꺼운 층의 신호 대 잡음비는 두께가 1/2인 얇은 층보다 2의 제곱근만큼 높다. 이상적인 광자 카운터가 2배의 수의 광자를 받았다고 하면, 다시 통계이론으로부터 신호대 잡음비는 2의 제곱근만큼 향상된다. 따라서, 두꺼운 층의 양자검출도는 두께가 1/2인 얇은 층의 양자검출도의 2배이다. 이 때문에, 완전한 검출이 행해진다. 그 이유는, 두꺼운 층은 투과하는 광자를 두께가 1/2인 얇은 층보다 정확히 2배 포획하기 때문이다. 이것은, 할로겐화은이 광에 대해 완전히 투명하다고 가정했기 때문이다. 실제로, 할로겐화은은 광을 약간 흡수하고, 따라서 필름의 하부 층이 받는 광은 적으며, 마지막으로 하부 층의 미세한 입자가 신호의 어떠한 이득도 오프세트시키는 것으로 되기까지 리턴이 감소한다. 이것을 기초로 하여, 필름의 설계상의 두께는, 감광 유제가 너무 얇으면 중요한 광자를 누출하고, 감광 유제가 너무 두꺼우면 아주 적은 광자를 받는 하부 층으로부터의 입자를 부가한다고 하는 최적화의 문제가 있다. 최적화 문제는, 층 두께와 순서를 제어함으로써 임의의 층에 다른 층보다도 우선도를 줄 수 있기 때문에, 다층 칼라필름에서는 특히 중요하다.

도 2를 참조하여 설명을 계속하면, 곡선 202는 청색 층(110)의 양자검출도를 나타낸다. 청색은 광의 산란과 감쇄를 줄이기 위한 시도로 얇은 층에서 종종 희생되기 때문에, 그 곡선이 극히 낮음을 알 수 있다. 곡선 204는 청색 층이 그 자신을 위해 두께를 최적으로 한 경우의 청색 양자검출도를 나타낸다. 물론, 이것이행해졌다면, 녹색 층과 적색 층의 양자검출도는 대단히 낮을 것이다.

곡선 206은 녹색 감광층(106)의 양자검출도를 나타낸다. 곡선 208은 청색 감지층이 녹색 광을 감쇄 및 산란시키지 않은 경우의 양자검출도를 나타낸다. 이 손실은, 녹색이 휘도, 따라서 사람의 눈에 의해 지각되는 세부에 주된 기여를 하고 있기 때문이다. 곡선 210은 녹색 층 자신의 두께가 최적으로 된 경우에 취할 수 있는 녹색 검출도를 나타낸다. 녹색은 휘도에 크게 기여하고 있고, 또한 통상은 광차단에 우선권을 주고 있기 때문에, 큰 개량은 행해지지 않는다.

곡선 212는 적색 감지층(104)의 양자검출도를 나타낸다. 곡선 214는 이전의 층이 적색 광을 감쇄시키지 않고 산란하지 않은 경우에서의 양자검출도를 나타낸다. 두꺼운 녹색 층이 청색 층과 함께 적색 광의 대부분을 제거 및 산란했기 때문에, 곡선 212와 214간의 차이는 크다. 적색 감지층은 하부에 있기 때문에, 그것은 자신에 대해 이미 두께가 최적화되어 하부 층에 도달한 산란되지 않은 적색 광자를 최대한으로 사용한다.

마지막으로, 곡선 216은 약 50%의 녹색 층, 35%의 적색 층 및 15%의 청색 층을 혼합한 경우의 휘도에 대한 전체적인 감도를 나타낸다. 그들의 비율은 염료에 따라 변화하고, 텔레비전용 형광체에 대해 일반적으로 알려져 있는 휘도값과는 다르다. 검출도는 어느 하나의 층 단독의 검출도보다도 낮다. 녹색 층도 옐로우 필터를 제거함으로써 청색 광도 감광하게 되었다고 하면, 녹색 광 하에서는 녹색-청색 층의 응답과 녹색-청색 층의 입자를 보게 될 것이다. 그러나, 녹색-청색 층은 그것으로부터 청색 광을 필터링하고 있었다. 휘도를 위해 필요하게 되는 청색 응답은 청색 층의 응답에 부가됨으로써 가산된다. 이제, 녹색 광으로는 녹색 층의 동일한 응답과 녹색 층의 입자를 보는 것으로 한다. 이것은, 그 층이 녹색-청색을 감지하는 층이었던 경우와 마찬가지이다. 그러나, 이제는 청색 층의 입자도 가산되어 있고, 따라서 전제의 입상성(粒狀性: graininess)이 악화되어 양자검출도가 저하했다.

여기서 도 3을 참조하여 휘도우선 칼라 필름의 바람직한 실시예의 구조에 대해 설명한다. 도 1의 종래 기술에서와 같이, 구조는 구조 베이스(302)와, 적색 감지층(304)과 녹색 감지층(306) 및 옐로우 필터층(308)으로 시작한다. 꼭대기 층(310)은 휘도우선 필름을 종래 기술과 구별하는 것이다. 이 꼭대기 층(310)은 다른 감지층에 수직한 평면내에 있고, 사람의 눈의 휘도감도까지 감도에 전체적으로 일치하도록, 스펙트럼의 녹색 부분과 적색 부분까지 감도를 확장하는 감광성 염료이다. 또, 꼭대기 층(310)에 우선 감도를 주기 위해, 이 층은 종래 기술의 필름의 꼭대기의 청색 감지층(210)보다도 두껍다. 또, 필름의 제조는 이 기술에서 일반적으로 알려져 있고, 더욱이 녹색 및 적색 감도에 필요하게 되는 감광성 염료도 일반적으로 알려져 있으며, 전색성(panchromatic)의 감도를 전달하기 위해 대부분의 흑백 필름에서 사용되고 있다. 염료에 따른 감광성 유제의 상세는 이 기술에서 일반적으로 알려져 있다.

청색 광선(312)이 꼭대기의 층을 투과하여 점(314)에 은의 잠재화상을 생성한다. 녹색 광선(316)이 필름을 투과하여 점(318, 320)에 중심을 둔 2개의 잠재화상을 생성한다. 또, 적색 광선(322)이 필름을 투과하여 점(324, 326)에 중심을 둔2개의 잠재화상을 생성한다.

도 4는 도 2에 나타낸 종래 기술의 필름의 응답과 비교하기 위해 도 3의 휘도우선 필름의 감광층(304, 306, 310)의 스펙트럼 양자검출도 응답을 나타낸 것이다. 축은 파장대 양자검출도이고, 비교를 위해 도 2에서 사용한 것과 동일한 단위 및 크기를 취하고 있다.

도 4에서, 곡선 402는 녹색 층(306)의 양자검출도를 나타내고, 곡선 404는 적색 층(304)의 양자검출도를 나타낸다. 이들 양 층은, 꼭대기 층의 우선권이 있는 두께가 주어지기 때문에, 도 2로부터의 등가 곡선 206 및 212보다도 낮다는 점에 주의해야 한다. 녹색 곡선(402)은 가장 영향을 받을 수 있다. 그 이유는, 녹색이 더 이상 휘도의 주요한 담당자(bearer)가 아니라 눈의 감도가 최저인 녹색-마젠타 칼라축의 담당자에 지나지 않고, 따라서 녹색 층(306)을 등가의 층(106)보다도 얇게 하여 적색 층(304)에 의해 많은 광을 부여할 수 있도록 하기 위함이다. 꼭대기의 전색성 층(310)의 양자검출도를 도 4의 곡선 406으로 나타낸다. 이 층은 꼭대기의 층에 우선적으로 배치되고, 따라서 곡선 406은 아주 높은 양자검출도를 나타낸다.

휘도에 대한 전체적인 양자검출도를 곡선 408로 나타낸다. 도 2의 곡선 216으로 나타낸 종래 기술의 필름의 휘도검출도와 비교한 이 곡선의 높이는, 종래 기술에 대해 본 발명을 특징짓는 커다란 이점이다. 세부의 대부분, 따라서 입자의 인상(印象)과 선명성은 휘도로부터 오기 때문에, 고휘도 양자검출도가 보다 높은 양자검출도의 전체의 인상으로 이동한다. 이것은, 휘도우선 필름을 종래 기술의필름과 비교한 경우에 등가의 필름감도에서의 보다 좋은 투명성 또는 등가의 투명성에서의 보다 높은 필름감도로 이동할 수 있다.

곡선 408은 흥미 있는 이유로 인해 스펙트럼의 중요한 옐로우부분에서 곡선 406을 약간 넘고 있는 것처럼 보인다. 상기 도 2의 경우에는, 각 칼라는 개별로 감지되고, 따라서 임의의 단색을 합한 것의 검출도는 그 칼라만의 특정의 층의 검출도보다도 낮았다. 그러나, 도 4의 경우에는, 녹색 등의 특정의 칼라는 실제로 2개의 층, 즉 휘도층(310)과 녹색 감지층(306)에 의해 감지된다. 각 층의 이득이 그들 층의 합이 사람의 눈의 휘도와 일치하도록 조정된 후에서는, 신호는 이득을 수정한 각 층의 합이고, 노이즈는 이득을 수정한 각 층의 노이즈의 제곱의 합의 제곱근이다.

상기를 일례를 이용하여 설명하기로 한다. 설명을 간단하게 하기 위해, 녹색과 휘도층만이 있고, 양쪽 모두 녹색에 대해 동일한 감도를 가지며, 양쪽 모두 단위이득만큼 수정되었다고 가정한다. 전술한 바와 같이, 2개의 층의 채널을 한꺼번에 가산함으로써 녹색 신호는 2배로 되지만, 겨우 2의 제곱근만큼 높은 이득 노이즈에 랜덤 노이즈가 통계적으로 가산되고, 따라서 신호대 잡음비는 2의 제곱근만큼 높아지며, 양자검출도는 이 상승으로 2배로 된다. 또한, "이것은 논리적이다" 라고 하는 것은, 상기의 간단한 가정 하에서는 2개의 층이 녹색 광을 동일하게 감지하고, 또한 이것이 앞에 설명한 2배의 두께의 층의 경우와 등가이다. 이것은, 앞에 설명한 바와 같이 한꺼번에 합해진 각각의 청색과 녹색의 층의 경우와 구별된다. 그 이유는, 그 경우에는 녹색의 광에 대해 다만 하나의 층이 응답하고, 제2의청색 감지층이 신호를 가하지 않고 노이즈만을 가하기 때문이다. 실제로 2개의 층에서는, 가장 높은 신호대 잡음비를 얻기 위한 최적의 타협은 제1층의 이득과 비교하여 제2층의 신호대 잡음비와 제1층의 신호대 잡음비의 비를, 제2층과 제1층의 신호비로 나눈 것의 제곱근과 같은 이득비를 제2층에 주게 된다. 이 이상의 상세한 설명은, 「Parker, Sybil, Communication Source Book, McGraw Hill, 1987(TK5101. C6588 1988)」 등의 통계 통신이론에 대한 문헌에서 찾아 볼 수 있다.

상기한 설명의 실제적인 효과에 대해 다음에 설명한다. 휘도우선 필름에서는, 한꺼번에 합해진 3개의 층이 있고, 아래의 2개의 층의 양자검출도는 꼭대기의 휘도층의 양자검출도보다 낮다. 정성적으로는, 휘도층의 아래의 적색 층과 녹색 층의 바람직한 실시예에서는, 할로겐화은의 과잉의 청색 감도의 결과로서 자연적으로 발생하도록, 휘도층은 적색과 녹색을 부족하게 하지 않으면 안되고, 이 부족은 소량의 적색과 청색을 칼라 공간변환중에 스캐닝된 필름 채널로부터 얻어진 휘도 채널에 첨가함으로써 구성된다.

바람직한 실시예에 대하여 계속 설명하면, 이상적으로는 필름은 디지탈 현상을 위해 제조된다. 그러한 제조는 칼라 결합제(color coupler)를 유화제에 넣지 않고, 결합제로부터의 광산란을 줄임으로써 필름의 선명성을 종래의 필름과 비교하여 한층 향상시킨다. 디지탈 현상에서는, 현상중에 필름은 적외선으로 스캐닝된다. 은화상이 스캐닝되기 때문에, 착색 염료는 형성할 필요는 결코 없고, 네가티브 필름에 대해서 조차도 칼라 결합제는 불필요하다. 스캐닝은 전방으로부터의 반사광으로 행해지고, 후방으로부터의 반사광에 의해 각각 행해지며 또한 필름을 투과한 광으로 각각 행해진다. 고정시키기 전의 현상제중의 할로겐화은의 유백광을 발하는 성질에 의해, 전방 스캔(front scan)은 꼭대기의 층을 우선적으로 보고, 후방 스캔(back scan)은 하부층을 우선적으로 보며, 투과스캔은 모든 층을 그들 층의 두께에 비례하여 본다. 디지탈 현상에 대한 보다 상세한 설명은, 「US patent number 5,465,155, Duplex Film Scanning, by Edgar」에서 찾아 볼 수 있다.

혹은, 칼라 결합제를 포함함으로써 종래의 처리를 위해 필름을 준비할 수 있다. 이들 결합제는 종래의 필름과 같은 순서에 따를 수 있고, 적색 감지층이 시안에 특유이고 녹색 감지층이 마젠타에 특유이며 휘도 감지층이 옐로우에 특유이다. 종래와 같이 하여 인화하는 것으로 하면, 그러한 필름은 색조가 아주 약하지만 인식할 수 있는 칼라를 생성한다. 양질의 결과를 얻기 위해, 그러한 필름은 후술하는 바와 같이 스캐닝후에 칼라 공간변환을 필요로 한다. 백열광과 같은 대다수의 광원이나 발광다이오드는 청색이 부족하고, 네가티브 필름은 청색을 필터링하는 오렌지색의 외관을 하고 있으며, 청색 필터는 다른 칼라 필터보다도 효율이 낮고, 실리콘을 기초로 하고 있는 센서는 평탄한 스펙트럼과 비교하여 청색이 부족하기 때문에, 청색을 전자적으로 스캐닝하는 것은 곤란하다. 청색 감도에 대한 곤란으로 인해, 대부분의 전자 스캐너는 청색 채널에 과잉의 노이즈를 발생시킨다. 종래 기술에서는, 청색이 휘도에 기여하는 일은 대단히 적기 때문에 저가의 스캐너에 문제를 집중시키는 동기부여가 거의 없었다. 그러나, 휘도우선 필름에서는 휘도 채널이 중요하고, 몇몇 저가의 스캐너에 특유의 이유에 의해 중요한 휘도층을 청색 변조 옐로우 염료에 할당하는 것은 나쁜 전술적인 선택이다.

상기의 이유로 인해, 바람직한 실시예에서는 마젠타에 특유의 결합제를 휘도층내에 두고, 시안에 특유의 결합제를 녹색 감지층내에 두며, 옐로우에 특유의 결합제를 적색 감지층내에 둔다. 전자 스캐닝을 위해 필름을 개량하는 것 이외에, 이 완전한 칼라 불일치는 종래의 필름에서와 인화의 실패를 회피할 수 있다.

본 발명의 요지는, 사람의 눈의 휘도 응답에 충분히 매치하는 층을 칼라 필름에 포함시킨다고 하는 것이다. 이 매치는 정확할 필요는 없고, 실제로 작으면 유리하다는 것이 나타나 있다. 따라서, 충분하다고 하는 용어는 매치가 정확해야만 한다는 것을 의미하는 것으로 이해해서는 안된다. 휘도에 충분한 매치를 갖게 하는 것의 의도 및 목적은, 의도 및 목적이 각 층이 특정의 칼라인 적, 녹, 청의 하나를 직접 나타내었던 종래 기술과 명확히 다른 것이다.

바라직한 실시예와는 다른 다른 휘도우선 기술은, 바람직한 실시예보다 약간 불리하다고 해도, 본 발명의 커다란 이점을 제공한다. 이들 변형예의 몇 가지에 대해 다음에 설명한다. 이 리스트는 포괄적인 것, 또는 제약을 나타내는 것이라고 생각해서는 안된다. 물론, 적색 감지층과 녹색 감지층의 위치를 바꾸는 것은 가능하고, 그래도 거의 같은 결과가 얻어진다. 적색 감도와 녹색 감도의 쌍을 옐로우 대신으로 할 수 있다. 그것은 옐로우 필터 및 녹색 또는 옐로우와 적색 하의 전색성의 감도이다. 이들 조합은 크로미넌스 검출도를 희생시켜 휘도 검출도를 향상시킨다. 더욱이, 옐로우 필터는 더 저감되거나 제거될 수 있다. 앞에 설명한 이유에 의해, 이것은 바람직한 실시예와 비교하여 검출도를 통상 작게 하지만, 발명의 이점에 의해 본 발명의 필름은 종래 기술의 필름보다 우수한 것으로 된다.

더욱이, 휘도층은 녹색 및 다른 하나의 칼라에 대한 휘도를 근사시킬 수 있다. 이것은 옛날부터 정색성 감도라고 불리는 어떤 종류의 녹색 및 청색으로 할 수 있다. 정색성(orthochromatic)이라고 하는 말은 트루 칼라(true color)를 의미한다. 특히 흥미 있는 조합은 얇은 청색을 꼭대기의 층에 두고, 그것에 이어서 옐로우 필터를 두며, 그 뒤에 옐로우 광에 응답하는 전색성 층을 휘도층으로서 두고, 그것에 이어서 녹색 광에 응답하는 정색성 층을 두는 것이다. 또, 칼라 공간변환으로 인해, 직접 인화를 위해 설계된 종래 기술의 필름과는 달리 여러 층의 콘트라스트가 일치한다고 하는 요구는 없는 점에도 주목해야 한다.

다음으로, 칼라 공간변환에 대해 설명한다. 상기한 바와 같이, 휘도우선 칼라 필름은 종래의 인화지에는 충실한 색으로 직접 인화할 수 없다. 휘도우선 칼라 필름으로부터의 칼라 채널에 대해서는, 칼라 공간변환을 행해 필름중의 칼라를 트루 칼라로 재매핑하지 않으면 안된다. 이 매핑을 전 화학적 방법에 의해 칼라 분리 및 칼라 매핑을 이용하여 행하는 것은 이론적으로는 가능하지만, 그러한 작업은 최근의 디지탈 세계에서는 경합할 수 있다고는 보여지지 않고, 따라서 이하의 바람직한 실시예에 의해 전자적인 방법을 개시한다.

도 5는 필름상의 휘도우선 화상을 전자적으로 스캐닝하여 디지탈 데이터 파일에 넣기 위한 2개의 경로를 나타낸다. 바람직한 실시예에서는, 디지탈 현상을 위해 제조된 노광된 휘도우선 필름(502)이 디지탈 현상기(504)내에 입력된다. 이 현상기에 대한 상세한 설명은, 「US patent number 5,465,155, by Edgar」에서 찾아 볼 수 있다. 이 현상기는, 캘리포니아주 쿠퍼티노 소재의 애플 컴퓨터사에 의해제조된 컴퓨터 등의 컴퓨터(508)에 접속되어 있는 선로(506)에 디지탈 데이터 파일을 출력한다. 혹은, 종래의 현상을 위해 제조된 노광된 휘도우선 칼라 필름(510)은, 독일 검허스바하 소재의 JOBO사에 의해 제조된 필름 처리장치 등의 종래의 필름 처리장치(512)내에 입력된다. 처리 후에, 필름은 예컨대 일본의 동경 소재의 니콘사에 의해 제조된 필름 스캐너 등의 종래의 필름 스캐너(514)에 입력된다. 이 스캐너는 더 처리하기 위한 디지탈 데이터 파일을 컴퓨터(508)에 접속되어 있는 선로(506)에 출력한다.

더욱이, 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 휘도우선 센서를 이용하는 전

자 촬영 카메라(516)를 이용하여 휘도 채널과 크로미넌스 채널을 직접 포착하고, 더 처리하기 위해 종래의 내부제어 및 변환로직을 매개해서 그들의 채널을 디지탈 데이터 파일로서 컴퓨터(508)에 접속되어 있는 라인(506)에 출력할 수 있다.

컴퓨터(508)에는 디스플레이를 위한 모니터(520)와, 인쇄를 위한 프린터(522), 데이터의 입력 및 제어를 위한 키보드(524), 데이터저장을 위한 광디스크(526) 및, 통신을 위한 모뎀(528)이 부속되어 있다. 컴퓨터(508)의 내부에 모듈의 사이에서 데이터를 이동시키기 위한 버스(530)가 설치되어 있었다. 버스(530)에는 처리모듈(532), 컴퓨터에 부속하고 있는 각종의 주변장치로 데이터를 전송하기 위한 입출력모듈(534) 및 메모리 모듈(536)이 접속되어 있다. 입력화상(538)과, 출력화상(540) 및, 그들 화상을 주변장치 사이에서 이동하는 것을 지시하기 위해 그리고 입력화상(538)으로부터 출력화상(540)을 얻는 일을 처리모듈(532)에 지시하기 위한 제어프로그램(542)이 메모리 모듈에 저장되어 있다. 출력화상(540)을얻은 후에, 제어프로그램(542)은 보기 위한 모니터(520), 인쇄를 위한 프린터(522), 저장을 위한 광디스크 기억장치(526) 또는 전송을 위한 모뎀(528) 등의 주변장치로 출력화상(540)을 버스(530)를 통해 이동시키는 것을 처리모듈(532)에 지시할 수 있다. 화상처리를 위한 컴퓨터 시스템의 동작에 대한 이 이상의 설명은, 「L. Uhr, K. Preston Jr., S. Leviabli, MJB Duff, Evaluation of Multicomputers for Image Processing, Academic Press Inc. 1986」등의 문헌에서 찾을 수 있다.

칼라 공간변환의 실행에 있어서는, 3개의 채널로 구성된 입력화상이 통상 존재한다. 이것은, 입력화상의 각 화소가 그 화소에 관련된 3개의 측정값을 갖는 것을 의미한다. 각 채널로부터 1개의 측정값이 얻어진다. 변환에 의해, 3개의 채널로 구성된 출력화상이 만들어진다. 3개의 채널로 구성된 출력화상이라고 하는 것은, 출력화상의 각 화소에 3개의 값이 관련된다는 것을 의미한다. 각 채널에 1개의 값이 대응한다. 칼라 공간변환을 실행하기 위해, 알고리즘은 화상의 각 화소를 스캔하지 않으면 안된다. 이 스캔은, 2개의 "루프"를 "포개 넣음(nest)"으로써 행할 수 있다. 2개의 "루프"를 "포개 넣는다"고 하는 것은 컴퓨터 프로그래밍에서 일반적인 용어이다. 개개의 각 화소에 있어서, 3개의 입력 측정값이 입력화상의 3개의 채널로부터 얻어진다. 이들 3개의 입력 측정값은 칼라 공간변환 알고리즘에 의해 처리되어 3개의 출력값을 만들어낸다. 이들 3개의 출력값은 그 후에 출력화상의 3개의 채널에 배치함으로써 출력화상의 대응하는 화소에 배치된다.

입력 측정값은, 디지탈 현상기의 전방 측정값, 후방 측정값 및 통과 측정값,또는 종래의 스캐너에서의 휘도우선 필름의 휘도 측정값, 녹색 측정값 및 적색 측정값, 또는 휘도우선 센서의 휘도 측정값, 옐로우 측정값 및 녹색 측정값으로 할 수 있다. 「US patent number 5,465,155, System and Method for Image Recovery, by Edgar」에서와 같이, 적색, 녹색, 청색 및 적외선을 측정하는 4개의 측정값으로 할 수 있다. 출력값은 컴퓨터 모니터의 적색, 녹색 및 청색값, 시각 칼라공간의 XYZ 좌표, 디지탈 비디오의 YUV 또는 YIQ 측정값, 또는 프린터로 보내지는 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 4개의 값으로도 가능하다.

입력 측정값을 출력값으로 처리하기 위한 칼라 공간변환방법이 다수 있다. 예컨대, 그중 하나는 NTSC 텔레비전에서 행해지는 것과 같은 고전적인 선형 매트릭스 방정식을 이용하여 변환할 수 있다. 문제는, 대부분의 경우에 선형성이 근사에 지나지 않는다는 점이다. 때로는, 「US patent number 5,265,200, System and Method for Automatic Image Saturation, Gamma, and Exposure Correction In a Digitizing Video Capture System, by Edgar」및 「US patent number 5,469,275, Method and Apparatus for Grayscale Adjustment, by Edgar」등에서와 같이, 1차원 비선형성을 개개의 칼라 채널에 가산함으로써, 근사를 개선할 수 있다. 칼라 공간변환을 예측하여 제조된 휘도우선 필름에서는, 갖가지의 감지층이 동일한 콘트라스트를 갖는 것, 또는 동일한 곡선형상이나 동일한 스펙트럼 감도대 노광이라고 하는 것은 요구되지 않는다. 필름으로부터 그러한 요구를 해방하면, 변환알고리즘에 추가의 요구가 부과된다. 각 칼라마다 감도가 다른 갖가지의 서브층의 상호작용이 있는 디지탈 현상기의 경우에는, 비선형성은 대단히 복잡하다.

룩업 테이블은 복잡한 칼라 공간변환을 간단한 알고리즘으로 취급할 수 있다. 그 알고리즘이 앞에 설명한 3개의 입력 측정값을 받는 것으로 가정한다. 더욱이, 이들 측정값의 각각이 8비트 값이라고도 가정한다. 그것의 가장 간단한 형태에서는, 룩업 알고리즘은 이들 3개의 8비트 스트링을 한꺼번에 연결하여 24비트 스트링을 구성한다. 그 후, 24비트 스트링이 3개의 8비트 입력 측정값의 가능한 각 조합에 대한 요소를 갖는 룩업 테이블로의 어드레스로서 이용된다. 룩업 테이블의 각 요소는 입력 측정값의 그 조합에 대해 요망되는 3개의 8비트 출력값을 포함한다. 어떤 요소가 일단 어드레스지정되면, 3개의 출력값을 독출하여 출력화상에 복사할 수 있다.

그러한 테이블의 길이는 12메가바이트이다. 이것은 최근의 컴퓨터에서는 적절하지 않은 것은 아니기 때문에, 이 간단한 알고리즘은 바람직한 실시예로서 주어진다. 처리시간을 희생시켜 메모리 요구를 과감하게 줄이는 방법이 다수 있다. 일례로서, 각 입력 측정값의 최상위의 6비트만큼을 연결해 사용하여 룩업 테이블의 사이즈를 정확히 256킬로바이트로 절단할 수 있다. 절단된 비트를 사용하여 이 아주 작은 룩업 테이블의 요소 사이의 보간을 위해 정밀도의 대부분을 회복시킬 수 있다.

룩업 테이블중의 값을 미리 발생시키지 않으면 안된다. 룩업 테이블의 바람직한 실시예를 계속해서 설명하면, 어떤 점의 값을 경험적으로 찾아내고, 경험적으로 얻어진 값을 보간함으로써 나머지의 값을 찾아낼 수 있다. 이 방법을 실시하기 위해, 시험장비에 의해 다수의 칼라가 측정되어 각 칼라에 대한 소망하는 출력 칼라공간내의 알려진 칼라값을 없는다. 그 후에 이들 각 칼라가 휘도우선 센서에 노출된다. 그 후, 3개의 측정값이 센서로부터 독출된다. 센서로부터의 측정값은 상기한 바와 같이 사용되어 룩업 테이블의 요소를 억세스하고, 그 칼라에 대한 알려진 칼라값이 그 요소에 복사된다. 센서가 그들 정확한 3개의 값을 다시 산출하면, 룩업 테이블은 그들 측정값을 발생한 것이 알려져 있는 칼라를 항시 검색한다. 다수의 시험 칼라로 종료한 후에도, 큰 룩업 테이블내의 알려진 요소 사이에 공백 요소가 여전히 존재한다. 이들은 알려진 값의 테이블중의 가까운 요소의 사이에서 채워진다.

도 6은 룩업 테이블을 이용하는 칼라 공간변환의 바람직한 실시예를 나타낸다. 이러한 알고리즘은 도 5의 메모리 모듈(536)내의 제어프로그램(542)에 상주하고, 입력화상(538)을 처리하여 출력화상(540)을 발생시키도록 처리유니트(532)에 지시한다. 여기서 도 6으로 돌아가면, 휘도우선 센서로부터 얻은 입력화상(602)은 3개의 칼라 채널(604, 606, 608)을 포함한다. 이들은 디지탈 현상기 처리 휘도우선 필름으로부터의 전방 스캔, 후방 스캔, 통과 스캔이다. 입력화상으로부터 픽셀(610)이 선택되고, 3개의 칼라 채널의 각각으로부터의 측정값(612, 614, 616)에 대응하는 그 픽셀 0이 화상으로부터 독출된다. 이들 3개의 측정값은 하나의 어드레스(618)에 연결된다. 이 어드레스는 룩업 테이블(622)내의 요소(620)를 나타낸다. 이 요소로부터, 변환된 칼라를 부여하는 3개의 값(624, 626, 628)이 독출된다. 이들 3개의 값은 컴퓨터 모니터를 구동하기 위한 적색 성분, 녹색 성분 및 청색 성분으로 할 수 있다. 이들 3개의 값은 입력 픽셀(610)에 대응하는 출력픽셀(638)에서의 출력화상(636)에 의해 포함되어 있는 3개의 칼라 채널(630, 632, 634)에 복사된다. 상기의 처리는 입력화상(602)의 개개의 각 픽셀에 대해 반복되어 출력화상(636)의 각 픽셀을 채운다. 수행되면, 도 5의 출력화상(540)과 동일한 출력화상(636)이 아름답게 착색된 화상으로 컴퓨터 모니터(520)를 구동할 수 있다.

휘도우선 센서의 발명은 할로겐화은 필름에 한정되지 않는다. 휘도우선은 비은필름(nonsilver film)에도 적용할 수 있다. 더욱이, 이것은 화학을 기초로 한 사진기술에 한정되지 않는다. 특히 유용한 응용은 전자 화상의 직접 획득이다. 전자 화상 센서는 과거의 비디콘(Vidicon) 튜브와, 황화카드뮴 반도체의 어레이 및, 그 외의 기술을 포함한다. 오늘날, 실용적 전자 화상 센서는 CCD 어레이내에 실리콘을 함유하기 때문에, 이용할 수 있는 기술은 한정으로서가 아니라 일례로서 드는 것으로 바람직한 실시예를 나타낸다.

도 7은 실리콘을 기초로 한 종래의 전하결합소자, 또는 CCD, 센서의 중요한 요소를 나타낸다. 기판(702)의 위에서 영역 어레이(706)를 형성하는 2차원 매트릭스에서 개개의 PN 다이오드 접합(704)이 역바이어스된다. 역바이어스되어 있는 다이오드에는 통상은 전류는 흐르지 않지만, 광자(708)가 전자를 반도체 원자로부터 빼낸 후에 정공(712)을 남긴다. 이 전자-정공쌍에 의해 전류의 양자가 다이오드 접합을 흐를 수 있게 되어 전자의 상호작용을 검출한다. 전하 시프트 레지스터(714)에 소량의 전하가 수집된다. 제어로직(716)으로부터의 명령에 따라, 이 시프트 레지스터는 각 다이오드로부터 전하를 증폭기(720)로 직렬로 시프트시키고, 더욱이 처리를 위해 라인(722)을 통해 센서를 나온다. 이러한 형태는 "영역어레이"라고 불리고, 화상을 포획하기 위해 이용된다.

혹은, 1행의 다이오드가 하나의 시프트 레지스터로 출력할 수 있거나, 또는 대용의 다이오드를 어느 측의 대용의 시프트 레지스터로 출력할 수 있다. 이러한 형태는 "선형" 어레이 또는 "라인" 어레이라고 불리고, 다이오드의 라인에 수직한 방향의 기계적 스캐닝운동과 함께 이용되어 완전한 2차원 화상을 포획한다. 다른 형태는 어느 픽셀의 병렬 라인을 포함한다. 이것은 화상이 움직임에 따라 서로 시프트된다. 이것은 지연적분 어레이, 또는 TDI 어레이라고 불리고 있다. 전자 화상 센서에 대한 그 이상의 상세한 설명은, 「M. J. Howes, D. V. Morgan, Charge-Coupled Devices and Systems, John Wiley & Sons, New York, 1980」및 「Roger Melen, Dennis Buss, Charge-Coupled Devices: Technology and Applications, IEEE Press, 1977」등의 문헌에서 찾아 볼 수 있다.

CCD 카메라는 칼라를 3가지의 방법의 하나로 감지한다. 첫번째 방법은, 화상의 3가지의 별개의 단색 스캔을 행하여 광의 칼라를 변화시키거나, 또는 이미징 렌즈의 위의 칼라 필터를 변화시켜, 하나의 스캔이 적색 광으로 보고, 하나가 녹색 광으로 보며, 마지막이 청색 광으로 본다. 이 방법은 초기의 칼라 텔레비전에서 이용되었고, 초기의 우주 비행에서 칼라용으로 이용되었으며, 또한 많은 필름 스캐너에서 여전히 이용되고 있다. 칼라가 다른 시간에서 감지되기 때문에, 물체가 움직임에 따라 화질이 현저히 떨어진다. 두번째 방법은, 광을 2색 프리즘으로 3개의 칼라 빔으로 분할하고, 3개의 영역 센서를 각 빔에 하나씩 배치한다. 센서는 광로 길이가 다르기 때문에 각기 다른 평면에 배치되고, 또한 상호에 횡방향으로 오프세트되지만, 2색 프리즘을 통해 본 때의 3개의 센서의 "가상 화상"이 레지스터내에서 서로 중첩된다. 각 픽셀상에서 적색 감지센서와 녹색 감지센서를 정확히 정렬시키는 것, 이 기술에서 "동일장소 정렬(co-site alignment)"이라고 불리고 있는, 그러나 인접하는 감지소자 사이의 거리의 반만큼, 적색 센서 및 청색 센서와 동일한 평면내의 방향으로 오프세트된 레지스터에서 녹색 센서를 정렬시키는 것은 이 기술에서 일반적이다. 이것의 효과는, 적색 센서 및 청색 센서가 본 모아레가 녹색 센서 내에서 위상이 180도 다르게 반복되는 것이다. 휘도는 약 반 녹색으로 구성되어 있기 때문에, 모아레 효과는 휘도 채널에서는 소거되는 경향이 있다. 그러한 소위 "3칩" 카메라는 아름다운 화상을 발생시키고, 직업 스튜디오 작업을 위해 거의 일반적으로 이용되고 있다. 이것들은 고가이고, 프리즘으로 인해 크기가 크며, 프리즘 광로의 터널을 통해 가상 개구를 투사하기 위해 고가의 특수 렌즈를 필요로 하고, 또한 실제로 소위 "1칩" 카메라와 비교하여 어두운 광에 대한 감도가 훨씬 낮다.

여기서 도 8을 참조하여, CCD 센서에 의한 칼라 화상의 가장 일반적인 검출 방법에 대해 설명한다. 이 방법에서는, 칼라 필터(808)에 결부된 광선(810)을 필터링하기 위해 그 칼라 필터(808)가 각 다이오드(806)의 위에 배치되도록, 도 7에서와 같이 칼라 매트릭스(802)가 CCD 센서(804)상의 레지스터에 배치된다. 도 8에 나타낸 바이엘 어레이는 통과 화상 촬영 카메라에 있어서 일반적인 것이다. 이 어레이에서는, 필터 요소의 반이 도 8에 백색으로 표시되어 있는 필터 요소(808) 등의 녹색이다. 필터의 1/4이 필터 요소(812) 등의 흑색으로 표시되어 있는 청색이고, 1/4이 필터 요소(814) 등의 크로스 해치로 표시되어 있는 적색이다.

이러한 매트릭스의 사용으로부터 직접적인 문제가 야기된다. 이것은, 장면이 마치 착색된 스크린을 통해 보여지는 것과 같은 것이다. 광점이 적색 또는 청색의 밝은 점으로서 불규칙하게 나타나는 일이 있다. 먼 빌딩의 창의 주위의 가는 백색 선이 녹색 센서와 청색 센서에 불규칙하게 매핑되어 청색 빛을 띠고 나타나거나, 혹은 녹색 센서와 적색 센서에 매핑되어 오렌지색 빛을 띠고 나타난다. 이 공통의 문제는 화상을 흐리게 함으로써 작아지므로, 광점이 적어도 4개의 센서상에서 산란되기 때문에 모든 칼라가 커버된다. 그러한 흐려짐은 픽셀 카운트 분해능을 4만큼 감소시키고, 또한 흐려짐이 "sinc" 기능의 부(負)의 밝기 점을 가질 수 있는 것이 아니면, 무관계한 칼라를 완전히 없앨 수는 없다. 칼라 모아레라 불리우는 그들 무관계한 칼라는, 프랑스 실크(French silk)의 다음에서는 1칩 카메라를 이용하는 종래 기술의 전자 화상 검출에서는 중대한 문제였다.

"2칩" 카메라는 "3칩" 카메라의 변형이다. 이 기술에서는, 하나의 무색의 특정의 빔 스플리터가 광의 모든 칼라를 2개의 색이 부여되어 있지 않은 빔으로 분할하고, 2개의 영역 센서를 감쇄된 각 빔에 하나씩 배치한다. 빔은 발산하기 때문에, 하나의 센서를 다른 센서의 앞에 둘 수 없고, 더 정확히 말하면 어느 센서의 평면에 수직한 방향으로 서로 오프세트될 수 없다. 센서의 한쪽은 필터 매트릭스를 갖추지 않고, 텔레비전 비디오의 휘도성분을 감지하기 위해 이용된다. 다른쪽 센서는 칼라 매트릭스를 갖추고, 텔레비전 비디오의 칼라 성분을 감지하기 위해 이용된다. 칼라 센서에 도달하는 광은 무색의 특정의 빔 스플리터와 칼라 매트릭스에 의해 감쇄된다. 타당한 칼라 신호대 잡음비를 유지하기 위해, 칼라 센서는 광 우선을 요구하고, 광이 분할되어 있기 때문에 휘도센서에 우선도를 부여할 수 없다. 그 결과, "3칩" 카메라보다 감도는 낮고, 또한 1칩 카메라보다 매우 낮다. 또, 칼라 칩상의 칼라 매트릭스는 "1칩" 카메라의 칼라 모아레 모양을 도입하고, 프리즘이 "3칩" 카메라를 대형이면서 고가로 한다. "2칩" 카메라는 2개의 종래 기술의 결점을 결합시킨 것이기 때문에, 일반적이지 않다.

도 9는 칼라를 가능하게 하는 바이엘 매트릭스 하의 CCD 어레이의 양자 검출도를 나타낸 그래프이다. 종축 좌표는 도 2 및 도 4에서와 같이 양자 검출도대 파장을 나타낸다. 곡선(902)은 필터를 갖추지 않은 어레이의 검출도를 나타낸다. CCD는 흡수된 모든 광자에 동일한 전류로 응답하고, 또한 가시 스펙트럼에 걸쳐 거의 동일한 높은 퍼센트로 광자를 흡수하므로, 각 청색 광자가 보다 많은 에너지를 갖기 때문에, 단위 전력당의 표준으로 측정되면 청색 광에 대한 감도가 낮아지는 경향이 있다. 사람의 눈도 청색이 부족하므로, 눈은 할로겐화은 필름에 대한 것보다 실리콘에 대해 칼라가 보다 잘 매치한다. 곡선(904)은 칼라 화상을 위해 필요한 적외선 필터 및 자외선 필터를 부가한다. 적외선 필터는 원적외선도 어느 정도 제거하여 사람의 눈의 특성과 매치시킨다.

곡선(906, 908, 910)은 칼라 매트릭스 필터 하에서의 칼라 검출도를 나타낸다. 녹색 곡선(908)은, 센서의 반만이 녹색 광으로 보이기 때문에, 곡선(904)의 높이의 반으로 감쇄된다. 녹색 필터가 녹색 광의 100%를 투과시키는 일은 없기 때문에, 감도도 저하된다. 마찬가지로, 곡선(906, 910)으로 나타낸 적색과 청색은고작 곡선(904)의 높이의 1/4까지 감쇄된다. 그 이유는, 센서의 1/4만이 그들의 칼라의 각각으로부터의 광자를 포획하고 그들의 광자의 3/4이 반대의 필터에 의해 흡수되기 때문이다. 이용할 수 있는 청색 필터가 청색광 100%보다 매우 적게 투과시키기 때문에, 특히 청색이 감쇄된다. 센서의 수의 감소에 기인하는 이들 감소는 대단히 현실적이지만, 감도를 정확히 비교함으로써 전형적으로는 무시된다. 이것이 의미하는 것은, 특정의 칼라에 노출되는 센서의 수가 적으면, 임의로 주어진 영역의 그 칼라에 대한 정확한 휘도를 검출할 때에 통계적인 불확실한 노이즈가 생기는 것이다. 불확실성이 생기는 크기는 그 칼라에 대한 개개의 센서의 검출도가 동일한 그대로의 상태라고 해도, 그 칼라에 대한 양자 검출도가 저하하는 결과로 된다.

도 9에 있어서, 곡선(912)은 센서의 전체의 휘도 검출도를 나타낸다. 그 전체의 휘도 검출도는 앞에 설명한 바와 같이 그것이 합성하고 있는 칼라 검출도(906, 908, 910)의 각각보다도 약간 낮다. 코닥에 의해 제조된 특정의 카메라를, 칼라 인에이블링 매트릭스(color enabling matrix)를 갖추고, 또는 칼라 인에이블링 매트릭스 없이 입수할 수 있다. 흑백에 대한 매트릭스가 없다면, 카메라는 칼라 매트릭스를 갖춘 것보다 4배 더 민감해지게 된다. 칼라정격은 ASA 100이다. 이것은 이용할 수 있는 대부분의 광작업에 대해서는 부적절하다. 천문학 및 군사용으로 이용되고 있는 암시 광전자 증배관(night vision photomultiplier)을 이용하는 현재의 해결책은, 칼라까지 확장하는 것은 대단히 곤란하고, 비용이 많아지며, 화상의 질의 해상도 및 그 외의 면을 제약한다. 이것은 전자적 화상획득을위해 증대하고 제한하는 문제로, 전자 카메라가 널리 수용되기 위해 필름과 경합할 수 있게 있게 될 때까지 해결하지 않으면 안된다.

도 10은 칼라 CCD 센서에 응용된 휘도우선의 본 발명의 바람직한 실시예의 구조를 나타낸다. 기판(1002)상에서, 구조는 도 9에 나타낸 바와 같은 종래의 CCD 센서 어레이(1004)로 시작한다. 이 센서의 위에 적색 흡수, 녹색 투과 필터(1006)가 배치된다. 이것은 위치정합의 오프세트라고도 불린다. 필터는 옐로우 필터의 아래로 되므로, 필터가 녹색 또는 시안이라면 그것은 실제의 차이를 구성하지 않는다. 이 필터의 위에 다른 CCD 센서 어레이(1008)가 배치된다. 픽셀 사이트 다이오드(pixel site diode)가 불투명하지 않도록 센서를 구성하지 않으면 안된다. 이것은, 아래쪽을 위해 투명 전극을 이용함으로써, 그리고 광자를 전부는 차단하는 일이 없도록 접합을 형성함으로써, 임의의 형태로 행할 수 있다. 센서(1008)의 위에 옐로우 투과필터(1010)가 배치된다. 이 옐로우 필터의 위에, 센서 어레이(1008)와 마찬가지로 꼭대기의 센서 어레이(1012)가 배치된다.

꼭대기의 감지층(1012)과 중간 감지층(1008)의 두께는 층에 도달한 광자의 약 반정도를 흡수하고, 나머지를 투과시키도록 선택된다. 하부 감지층은 모든 광자를 사용하기 때문에 종래와 같이 두껍게 만들어진다. 그 결과, 광자의 약 반이 꼭대기 층에 의해 흡수되고, 반의 약 반, 즉 1/4이 제2층에 의해 흡수되며, 나머지의 1/4이 하부층에 의해 흡수된다.

옐로우 투과필터(1010)는 청색 광을 단순히 흡수할 수 있을 뿐이다. 바람직한 실시예에서는, 옐로우 필터(1010)는 청색 광을 반사하는 다층 2색 필터이다.그러한 필터는 간섭 2색 필터를 제조하기 위한 기술에서 알려져 있는 바와 같이, 굴절률이 교번(交番)하는 물질의 얇은 층을 부착함으로써 제조할 수 있다. 일반적인 기술과의 차이는, 최상층이 공기 인터페이스를 갖추지 않고, 따라서 같은 정도의 칼라 변별을 위해 여분의 층이 요구된다. 이러한 필터의 구조에 대한 설명은, 「Product Reference Guide from Melles Griot, 1770 Kettering Street, Irvine, California, 92714」등의 문헌에서 찾아 볼 수 있다.

도 10의 참조를 계속해서, 적색 광선(1014)이 어레이(1012, 1008)를 투과하여 그들 어레이를 자극하고 나서 시안 필터(1006)에 의해 흡수됨을 알 수 있다. 녹색 광선(1016)이 3개의 센서(1012, 1008, 1004)의 전부를 투과하여 그들 센서를 자극함을 알 수 있다. 이에 따라 녹색에 최고의 양자 검출도가 부여된다. 마지막으로, 청색 광선(1018)이 꼭대기의 센서(1012)만을 자극함을 알 수 있다. 더욱이, 청색 광은 2색 옐로우 필터(1010)로부터 반사되어 꼭대기의 센서를 2회째 자극한다. 따라서, 청색 광만이 하나의 센서 어레이를 자극하지만, 실제로는 청색 광이 2개의 센서 어레이를 자극한 것과 같이 동일한 검출도를 갖는다. 그 이유는, 청색 광이 꼭대기의 어레이를 2회 자극하기 때문이다. CCD는 본래는 청색보다도 적색에 대한 감도가 높기 때문에, 적색을 감지하는 2개의 어레이의 합이 사람의 눈에 대해 균형이 맞추어져 있고, 한쪽의 어레이가 청색을 2회 감지한다. 또, 적외선 필터 또는 자외선 필터로부터의 감쇄 없이 녹색을 감지하는 3개의 어레이의 합이 녹색 감도를 사람의 눈의 감도에 대해 다른 칼라에 균형이 맞추어지도록 한다.

화상내의 각 점이 3개의 칼라 평면의 각각에 대해 동일하게 억세스하기 위해, 밝은 점 또는 가는 백색 선이 매트릭스에 대한 그것의 정렬과는 독립적으로 동일한 칼라로서 감지된다. 따라서, 모든 칼라 모아레 모양이 본 발명에 의해 해소된다.

도 11은 휘도우선 CCD 센서내의 3개의 어레이의 양자 검출도를 나타낸 그래프이다. 곡선(1102)은 적외선 및 자외선을 위한 필터를 제외하고 필터를 갖추지 않은 단색 어레이의 검출도와의 비교를 위한 도 9로부터의 곡선(904)의 복사이다.

곡선(1104)은 꼭대기의 휘도층의 검출도를 나타낸다. 청색에서의 자연적인 저하가 센서 아래의 2색 필터층으로부터의 반사에 의해 계수된다. 광이 하부의 층을 통과할 수 있도록 꼭대기의 층이 보다 얇게 만들어지기 때문에, 휘도층의 전체의 검출도는 생(raw)의 CCD 상발생기의 곡선(1102)보다도 낮다. 따라서, 그것은 보다 적은 광자를 포획하여 검출도가 저하된다. 곡선(1106)은 중간층의 검출도를 나타내고, 곡선(1108)은 하부의 층의 검출도를 나타낸다. 모든 곡선은 꼭대기 및 중간의 층이 광의 반을 흡수하고, 광의 반을 투과시키는 하부의 층이 나머지 광의 전부를 흡수하며, 옐로우 투과필터가 청색을 반사하는 것으로 가정하고 있다.

전체의 휘도 검출도를 곡선(1110)으로 나타낸다. 스펙트럼의 중요한 녹색 부분에서는, 3개의 층의 전부가 완전히 감지되고 있고, 따라서 모든 광자가 이용되기 때문에 층 모양으로 된 휘도우선 CCD 센서(1110)의 양자 검출도는 필터링되지 않은 단색 센서(1102)의 검출도에 거의 매치하는 점에 주목해야 한다. 전 칼라에 대해 행함으로써, 휘도-수정 단색 카메라보다도 휘도 채널내의 검출도의 이론적인 손실이 없게 된다. 이것은, 도 9의 곡선(912)에 의해 표시되어 있는 종래 기술보다도 대폭적인 개선이고, 모든 전자 디지탈 사진의 신흥의 대형 시장에 대해 이용할 수 있는 광의 새로운 세계를 실제적으로 만든다.

칼라 인공물 및 화상의 선명성으로부터 자유롭다는 점에서, 휘도우선 센서의 본 발명은 종래의 "3칩" 기술과 동등하다. 크기와 비용의 점에서, 휘도우선은 종래의 "1칩" 기술과 동등하다. 그리고, 양자 검출도에 있어서는, 휘도우선 칼라 센서는 종래의 단색 기술과 동등하고, 따라서 모든 종래의 칼라 기술을 능가하게 된다.

본 발명의 요지는, 사람의 눈의 휘도 응답에 거의 그리고 전체적으로 매치하는 층을 전자 센서내에 포함하는 것이다. 이 매치는 정확할 필요는 없고, 실제로 바람직한 실시예에서는 휘도층은 적색과 청색을 과잉으로 갖는다. 따라서, "거의" 라고 하는 말은 매치가 정확하지 않으면 안된다는 것을 의미하는 것으로 해석해서는 안된다. 모든 칼라에 대한 감도를 갖게 함으로써 휘도에 매치시킨다고 하는 의도 및 목적은, 의도 및 목적이 각 층에 특정의 칼라 축도 하나를 직접 표시시키는 것이었던 종래 기술과 명백히 다르다. 흥미 있는 유사성은 흑백 필름에서 찾을 수 있다. 그 경우에는 전색성 필름이 "눈과 꼭 같다"고 일반적으로 일컬어지고 있는 바와 같이 모든 칼라에 감도를 부여한다. 눈의 휘도에 전색성 필름을 매치시키는 것은 대단히 근사적이지만, 녹색 필터 또는 적색 필터를 통해 "착색된" 표현으로부터 그것을 변별하는 것은 전혀 곤란하지 않다. 본 발명에서는, "휘도에 거의 매치한다"라고 하는 문구는 종래 기술의 "칼라" 채널과 구별하기 위한 것이다.

바람직한 실시예와는 다른 다른 휘도우선 기술은, 본 발명의 바람직한 실시예보다도 약간 떨어지지만, 본 발명의 큰 이점을 제공한다. 그들의 대체 기술의 몇 가지를 지금 제시한다. 이 리스트는 포괄적인 것, 또는 한정을 표현하는 것이라고 생각해서는 안된다.

꼭대기의 옐로우 필터와 하부의 시안 필터를 교환할 수 있고, 그 결과는 전체의 질이 거의 동등하다. 이 변형 실시예에서는, 적색 대신에 청색이 약간 강조된다. 꼭대기의 필터를 마젠타로 하고, 하측의 필터를 청색 또는 적색으로 하는 것도 가능하지만, 그렇게 하면 중요한 녹색이 약화된다. 모든 경우에, 반사되는 칼라를 강조하기 위해 꼭대기의 필터를 2색성으로 할 수 있다. 하측의 필터도 2색성으로 할 수 있다. 특히 흥미 있는 조합은 꼭대기의 필터를 2색성 옐로우로 하고, 하측의 필터를 2색성 마젠타로 하여 녹색이 위의 2개의 감지층에 2회 반사되도록 하는 것이다.

바람직한 실시예를 주로 하여 본 발명을 설명했지만, 바람직한 구성 및 방법의 변형을 사용할 수 있고, 실시예를 여기서 특별히 설명한 것 이외의 방법으로 실시할 수 있다. 따라서, 이하의 청구범위에 의해 정해진 본 발명은 그 요지 및 범위내에 포함되는 모든 변경을 포함한다.

Claims (28)

1. 제1분광감도를 갖는 제1감지층과, 제1분광감도와는 다른 제2분광감도를 가지며 상기 제1감지층의 평면에 수직한 방향에 있어서 제1감지층으로부터 오프세트된 적어도 하나의 제2감지층을 포함하고, 상기 제1분광감도는 사람의 눈의 분광감도와 실질적으로 매치하는 것을 특징으로 하는 노광광원으로부터의 광에 응답하는 칼라 화상 센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1감지층은 제2감지층 위에 상기 노광광원으로 향하는 방향으로 오프세트되어 배치되는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1감지층은 다수의 고체 감지소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
4. 제3항에 있어서, 사람의 눈의 분광감도에 대한 실질적 매치는 상기 고체 감지소자의 전색성 분광응답인 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
5. 제3항에 있어서, 상기 감지소자가 선형 패턴으로 배치되는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
6. 제5항에 있어서, 상기 감지소자는 다수의 평행한 선형 패턴으로 배치되는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
7. 제3항에 있어서, 상기 감지소자는 2차원 평면 패턴으로 배치되는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2감지층은 제1감지 어레이의 상기 감지소자의 2차원 평면 패턴에 정렬되어 매핑하고 있는 2차원 평면 패턴으로 배치된 다수의 고체 감지소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
9. 제7항에 있어서, 상기 제2감지층은 상기 제1감지층의 평면과 동일 방향으로 인접하는 감지소자 사이의 거리의 반만큼 오프세트되어 정렬되어 매핑하고 있는 2차원 평면패턴으로 배치된 다수의 고체 감지소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
10. 제7항에 있어서, 제1칼라의 광을 통과시키도록 작용하는 제1필터층이 상기 제1 및 제2감지층의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1필터는 이 제1필터가 통과하는 제1칼라에 대해 보색의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
12. 제10항에 있어서, 상기 제1필터는 이 제1필터가 통과하는 제1칼라에 보색의 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
13. 제10항에 있어서, 상기 노광광원으로부터 떨어진 방향에 있어서 오프세트된 상기 제2감지층의 아래에 배치된 제3감지층을 포함하고, 제2칼라의 광을 통과시키도록 작용함과 더불어 상기 제2 및 제3감지층의 사이에 개재된 제2필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1칼라는 적색 및 녹색을 포함하고, 청색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
15. 제14항에 있어서, 상기 제2칼라는 녹색을 포함하고, 적색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
16. 제13항에 있어서, 상기 제1칼라는 청색과 녹색을 포함하고, 적색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
17. 제16항에 있어서, 상기 제2칼라는 녹색을 포함하고, 청색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
18. 제2항에 있어서, 상기 제1감지층은 감광성 화학물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
19. 제18항에 있어서, 상기 감광성 화학물질은 할로겐화은인 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
20. 제18항에 있어서, 상기 제1감지층에 의한 사람의 눈의 분광감도에 대한 실질적 매치는, 녹색과 적어도 하나의 다른 칼라를 포함하기 위해 감광된 감광성 물질의 분광감도인 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
21. 제20항에 있어서, 상기 감광성 물질의 분광응답은 정색성인 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
22. 제20항에 있어서, 상기 감광성 물질의 분광응답은 전색성인 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
23. 제20항에 있어서, 상기 제2감지층의 분광감도는 상기 제1감지층의 분광감도가 사람의 눈의 정확한 분광감도를 가장 능가하는 색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
24. 제20항에 있어서, 제1칼라의 광을 통과시키도록 작용하는 제1필터층이 상기 제1 및 제2감지층의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
25. 제24항에 있어서, 제1칼라는 적색 및 녹색을 포함하고, 청색을 배제하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
26. 제25항에 있어서, 상기 노광광원으로부터 떨어지는 방향에 있어서 오프세트된 상기 제2감지층의 아래에 배치되어 있는 제3감지층을 포함하고, 상기 제2 및 제3감지층의 하나가 적색에 대한 감도를 가지며, 상기 제2 및 제3감지층의 다른 하나가 녹색에 대한 감도를 갖는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 센서.
27. 다른 분광감도를 갖는 다수의 단색 센서로 감지하는 단계를 포함하고, 상기 분광감도의 적어도 하나는 사람의 눈의 분광감도와 실질적으로 매치하며, 다수의 측정값을 발생하고, 칼라 공간변환으로 측정값에 대해 동작하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 감지방법.
28. 제27항에 있어서, 상기 칼라 공간변환은, 다수의 측정값을 어드레스에 모으는 단계와, 이 어드레스를 이용하여 룩업 테이블 내의 요소를 어드레스지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 감지방법.