DE19505988B4

DE19505988B4 - Farbbild-Lesevorrichtung

Info

Publication number: DE19505988B4
Application number: DE19505988A
Authority: DE
Inventors: Seiichiro Hiratsuka; Masaya Oonojo Shimada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2015-02-22
Also published as: GB9503546D0; JPH07234501A; DE19505988A1; US5715095A; GB2286694B; GB2286694A

Abstract

Farbbild-Lesevorrichtung mit:
drei Reflexionselementen (19, 20, 21; 28, 29, 30) mit untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente (19, 20, 21; 28, 29, 30) aus einem halbdurchlässigen Spiegel (19D, 20D, 21D; 22D, 23D, 24D), einem total reflektierenden Spiegel (19M, 20M, 21M; 22M, 23M, 24M) und einer transparenten Schicht (19T, 20T, 21T; 22T, 23T, 24T; 28T, 29T, 30T), wobei diese zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel (19D, 20D, 21D; 22D, 23D, 24D) und dem total reflektierenden Spiegel (19M, 20M, 21M; 22M, 23M, 24M) angeordnet ist, gebildet wird und wobei die drei Reflexionselemente (19, 20, 21; 28, 29, 30) so zueinander angeordnet sind, dass sie den einfallenden Lichtstrahl in drei Farbstrahlen rot, grün, blau trennen, deren optische Weglängen gleich sind;
einer Linse (16), um Licht zu konzentrieren; und
einem Sensor (18), um das Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln;
wobei die Linse (16) und die drei Reflexionselemente...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Farbbild-Lesevorrichtung, die einen Farbstrahlteiler enthält, um das Farbbild in eine gegebene Anzahl von Farbbildern zu trennen und so getrennte Farbbilder zu lesen.
Farbbild-Lesevorrichtungen mit einem Farbstrahlteiler sind in Bildeingabevorrichtungen für Computer oder dergleichen verwendet worden.

Die japanische erste (ungeprüfte) Patentveröffentlichung mit Nummer 62-234106 offenbart einen Typ der Farbstrahlteiler, worin zwei Strahlteiler oder Reflexionselemente, die jeweils gebildet werden, indem zwischen drei dichroitischen Filmen Glasplatten angeordnet werden, verwendet werden, um ein Farbbild in drei Grund- bzw. Primärfarben zu trennen, wobei die Lichtwege bzw. optischen Weglängen (optischen Distanzen bzw. Längen) der jeweiligen drei Farblichter einander gleich sind. Auf der anderen Seite offenbart die japanische erste (ungeprüfte) Patentveröffentlichung mit Nummer 3-146918 einen anderen Typ, worin vier Reflexionselemente, die jeweils gebildet werden, indem zwischen einen dichroitischen Spiegel und einen Totalreflexionsspiegel eine durchlässige bzw. transparente Schicht angeordnet wird, verwendet werden, um ein Farbbild in drei Primärfarben zu trennen, wobei optische Weglängen der jeweiligen drei Farblichter einander gleich sind.

11 zeigt den Farbstrahlteiler des erstgenannten Typs, worin zwei Reflexionselemente verwendet werden, die jeweils gebildet werden, indem zwischen drei dichroitischen Spiegeln transparente Schichten angeordnet werden. In 11 bezeichnen Symbole 1R beziehungsweise 2R dichroitische Spiegel, von denen jeder rotes Licht R reflektiert, bezeichnen Symbole 1G beziehungsweise 2G dichroitische Spiegel, von denen jeder ein grünes Licht G reflektiert, und bezeichnen Symbole 1B beziehungsweise 2B dichroitische Spiegel, von denen jeder ein blaues Licht B reflektiert. Ziffer 1 bezeichnet ein Reflexionselement mit den drei dichroitischen Spiegeln 1R, 1G und 1B, zwischen welchen parallele transparente Schichten angeordnet sind. Ziffer 2 kennzeichnet ein Reflexionselement mit den drei dichroitischen Spiegeln 2R, 2G und 2B, zwischen welchen parallele transparente Schichten angeordnet sind. Ziffer 3 bezeichnet einen CCD-Bildsensor mit drei Zeilen- bzw. Liniensensoren, die parallel zueinander mit vorgegebenen gleichen Abständen dazwischen angeordnet sind.

Mit dieser Anordnung wird das Licht, das auf das Farbbild gestrahlt und von ihm reflektiert wird, in die drei Primärfarblichter getrennt, so daß das rote Licht R durch die dichroitischen Spiegel 1R und 2R reflektiert wird, das grüne Licht G durch die dichroitischen Spiegel 1G und 2G reflektiert wird und das blaue Licht B durch die dichroitischen Spiegel 1B und 2B reflektiert wird. Die getrennten drei Primärfarblichter treffen auf den CCD-Bildsensor 3 auf, wobei gleiche Abstände dazwischen vorgegeben sind und wobei optische Weglängen der jeweiligen Lichter einander gleich sind.

12 zeigt den Farbstrahlteiler des letztgenannten Typs, worin vier Reflexionselemente verwendet werden, die jeweils gebildet werden, indem zwischen einem dichroitischen Spiegel und einem Totalreflexionsspiegel eine transparente Schicht angeordnet wird. In 12 kennzeichnet Symbol 4M einen To talreflexionsspiegel, bezeichnet Symbol 4R einen dichroitischen Spiegel, der ein rotes Licht R reflektiert, und kennzeichnet Ziffer 4 ein Reflexionselement mit dem Totalreflexionsspiegel 4M und dem dichroitischen Spiegel 4R, zwischen denen eine parallele transparente Schicht angeordnet ist. Symbol 5M bezeichnet einen Totalreflexionsspiegel, Symbol 5RG bezeichnet einen dichroitischen Spiegel, der das rote Licht R und ein grünes Licht G reflektiert, und Ziffer 5 kennzeichnet ein Reflexionselement mit dem Totalreflexionsspiegel 5M und dem dichroitischen Spiegel 5RG, zwischen welchen eine parallele transparente Schicht angeordnet ist. Symbol 6M bezeichnet einen Totalreflexionsspiegel, Symbol 6GB bezeichnet einen dichroitischen Spiegel, der das grüne Licht G und ein blaues Licht B reflektiert, und Ziffer 6 kennzeichnet ein Reflexionselement mit dem Totalreflexionsspiegel 6M und dem dichroitischen Spiegel 6GB, zwischen denen eine parallele transparente Schicht angeordnet ist. Symbol 7M bezeichnet einen Totalreflexionsspiegel, Symbol 7B einen dichroitischen Spiegel, der das blaue Licht B reflektiert, und Ziffer 7 kennzeichnet ein Reflexionselement mit dem Totalreflexionsspiegel 7M und dem dichroitischen Spiegel 7B, zwischen denen eine parallele transparente Schicht angeordnet ist. Ziffer 8 kennzeichnet einen CCD-Bildsensor mit drei Liniensensoren, die parallel zueinander mit vorgegebenen gleichen Abständen dazwischen angeordnet sind.

Mit dieser Anordnung wird das Licht, das auf das Farbbild gestrahlt und von ihm reflektiert wird, in die drei Primärfarblichter derart getrennt, daß das rote Licht R durch die dichroitischen Spiegel 4R und 5RG und die Totalreflexionsspiegel 6M und 7M reflektiert wird, das grüne Licht G durch die dichroitischen Spiegel 5RG und 6GB und die Totalreflexionsspiegel 4M und 7M reflektiert wird und das blaue Licht B durch die dichroitischen Spiegel 6GB und 7B und die Totalreflexionsspiegel 4M und 5M reflektiert wird. Die getrennten drei Primärfarblichter treffen auf den CCD-Bildsensor 8 auf, wobei gleiche Abstände dazwischen gegeben sind und wobei optische Weglängen der jeweiligen Lichter einander gleich sind.

In dem erstgenannten Farbstrahlteiler ist jedoch, weil zwischen den drei dichroitischen Spiegeln zwei transparente Schichten angeordnet sind, ein äußerst schwieriges Herstellungsverfahren erforderlich, um eine Dicke jeder transparenten Schicht auf 100 μm ~ 500 μm mit hoher Genauigkeit zu regeln. Dies erhöht die Herstellungskosten.

Auf der anderen Seite ist bei dem letztgenannten Farbstrahlteiler die Herstellung der Reflexionselemente weniger schwierig, und jedes Reflexionselement ist weniger kostspielig im Vergleich mit der erstgenannten Farbentrennvorrichtung. Jedoch sollten in der letztgenannten Vorrichtung vier Arten der dichroitischen Spiegel mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spektralen Reflexions-Charakteristiken hergestellt werden, so daß die Gesamtkosten der Reflexionselemente höher als im Vergleich mit der erstgenannten Vorrichtung werden. Überdies ist, weil die Lichtstrahlen aller Farben auf die dichroitischen Spiegel insgesamt viermal auftreffen, die Verringerung der Lichtmenge infolge von Absorption bei den dichroitischen Spiegeln hoch. Außerdem sind, weil die vier Reflexionselemente verwendet werden, die Anordnung und Einstellung davon bei entsprechenden vier Stellen erforderlich, was den Arbeitsvorgang ziemlich mühsam macht und die Größe des Farbstrahlteilers erhöht.

Die Druckschrift EP 0 325 363 A2 betrifft eine elektronische Filteranordnung, bei welcher ein Lichtstrahl farblich und räumlich aufgetrennt wird, wobei die optischen Weglängen der entstehenden Strahlen untereinander im wesentlichen gleich sind, um die Durchgangsintensität der einzelnen Strahlen durch eine Blende in Abhängigkeit eines elektrischen Filtersteuersignals getrennt zu steuern.

Die Druckschrift JP 3-125 114 A betrifft einen Farbstrahlteiler, mit welchem die optische Weglänge eines Wellenlängenbereichs veränderbar ist, indem der Abstand zweier Spektralreflexionsflächen zueinander eingestellt wird.

Die Druckschrift US 4 962 997 beschreibt eine Anordnung, durch welche Licht von einer einzigen Lichtquelle in Komponenten aufgeteilt wird, die mit Bildinformation moduliert und anschließend wieder vereinigt werden, um ein mehrfarbiges Bild zu geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbbild-Lesevorrichtung mit einem Farbstrahlteiler zu schaffen, der verhältnismäßig einfach in der Herstellung ist und die Lichtmenge möglichst wenig verringert.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält ein Farbstrahlteiler drei Reflexionselemente mit gegenseitig oder untereinander verschiedenen spektralen Verteilungscharakteristiken bzw. spektralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei zwischen dem Durchlaß/Reflexionsbauglied und dem Reflexionsspiegel eine transparente Schicht angeordnet ist, um das Reflexionselement zu bilden; und wobei die drei Reflexionselemente angeordnet sind, um einfallendes bzw. auftreffendes Licht in drei Farblichter zu trennen, deren optische Weglängen einander gleich sind.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält eine Farbbild-Lesevorrichtung drei Reflexionselemente mit gegenseitig oder untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei zwischen dem Durchlaß/Reflexionsbauglied und dem Reflexionsspiegel eine transparente Schicht angeordnet ist, um das Reflexionselement zu bilden; eine Linse zum Konzentrieren von Licht; einen Sensor, um das Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln; und wobei die Linse und die drei Reflexionselemente angeordnet sind, um das Licht in drei Farblichter zu trennen, deren optische Weglängen einander gleich sind, und um die drei Farblichter auf den Sensor zusammenlaufen zu lassen.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält ein Farbstrahlteiler eine Vielzahl von Reflexionselementen mit gegenseitig oder untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei zwischen dem Durchlaß/Reflexionsbauglied und dem Reflexionsspiegel eine transparente Schicht angeordnet ist, um das Reflexionselement zu bilden; und eine Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Lichtwellenlängen unterscheiden.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält ein Farbstrahlteiler zwei Reflexionselemente mit gegenseitig oder untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei zwischen dem Durchlaß/Reflexionsbauglied und dem Reflexionsspiegel eine transparente Schicht angeordnet ist, um das Reflexionselement zu bilden, wobei die beiden Reflexionselemente angeordnet sind, um auftreffendes oder einfallendes Licht in drei Farblichter zu trennen; und eine Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Lichtwellenlängen unterscheiden, um so einen Unterschied in optischen Weglängen zu korrigieren, der zwischen den jeweiligen Farblichtern infolge der Reflexionselemente hervorgerufen wird.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält eine Farbbild-Lesevorrichtung zwei Reflexionselemente mit gegenseitig oder untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei zwischen dem Durchlaß/Reflexionsbauglied und dem Reflexionsspiegel eine transparente Schicht angeordnet ist, um das Reflexionselement zu bilden, wobei die beiden Reflexionselemente angeordnet sind, um auftreffendes oder einfallendes Licht in drei Farblichter zu trennen; einen Sensor, um die jeweiligen Farblichter in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln; und eine Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Lichtwellenlängen unterscheiden, um so einen Unterschied in optischen Weglängen zu korrigieren, der zwischen den jeweiligen Farblichtern infolge der Reflexionselemente hervorgerufen wird.

Die vorliegende Erfindung wird umfassender aus der ausführlichen Beschreibung, die hierin unten gegeben wird, und aus den beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verstanden werden, welche nur beispielhaft angegeben werden und nicht dazu gedacht sind, die vorliegende Erfindung zu beschränken.

In den Zeichnungen
ist 1 ein Diagramm, das einen Aufbau einer Farbbild-Lesevorrichtung darstellt, die einen Farbstrahlteiler gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
ist 2 ein Diagramm, das einen Aufbau des Farbstrahlteilers gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
ist 3 ein Diagramm, um ein Berechnungsverfahren zu erklären, um Unterschiede der optischen Weglängen der jeweiligen Farblichter bei den Reflexionselementen des Farbstrahlteilers gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform abzuleiten, worin angenommen wird, daß die transparenten Schichten aus Luft ähnlich einfallsseitigen Bereichen der Reflexionselemente bestehen;
ist 4 ein Diagramm, um ein Berechnungsverfahren zum Ableiten von Dicken der transparenten Schichten der Reflexionselemente in dem Farbstrahlteiler gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform zu erklären, worin die transparenten Schichten aus Glas hergestellt sind;
ist 5 ein Diagramm, um ein Konstruktions- bzw. Aufbauverfahren des Farbstrahlteilers gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform zu erklären;
ist 6 ein Diagramm, das eine Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt, worin ein Farbstrahlteiler ein Glasprisma nutzt;
ist 7 ein Diagramm, das eine andere Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt, worin spektrale Charakteristiken dichroitischer Spiegel von Reflexionselementen verschieden von denjenigen in der ersten bevorzugten Ausführungsform eingestellt sind;
ist 8 ein Diagramm, das eine andere Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt, worin die Reihenfolge der Reflexionselemente im Vergleich mit derjenigen in der ersten bevorzugten Ausführungsform umgekehrt ist;
ist 9 ein Diagramm, das eine andere Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt, worin eine der transparenten Schichten der Reflexionselemente keilförmig ist;
ist 10 ein Diagramm, das einen Aufbau eines Farbstrahlteilers gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
ist 11 ein Diagramm, das einen Aufbau eines herkömmlichen Farbstrahlteilers darstellt, worin zwei Reflexionselemente verwendet werden, welche jeweils drei dichroitische Spiegel aufweisen, zwischen denen parallele transparente Schichten angeordnet sind; und
ist 12 ein Diagramm, das einen Aufbau eines anderen herkömmlichen Farbstrahlteilers darstellt, worin vier Reflexionselemente verwendet werden, welche jeweils einen dichroitischen Spiegel und einen Totalreflexionsspiegel aufweisen, zwischen denen eine parallele transparente Schicht angeordnet ist.
Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hierin unten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
1 zeigt einen Aufbau einer Farbbild-Lesevorrichtung, die einen Farbstrahlteiler gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. In 1 bezeichnen Ziffern 9, 9 jeweils Beleuchtungslampen, um Licht auf ein Farboriginal 11 auf einem Deckglas 10-fallen oder strahlen zu lassen, und kennzeichnet 12 einen Einfallsspalt, um diejenigen Lichtstrahlen abzuhalten, die von einem anderen als einem Lesebereich auf dem Farboriginal 11 reflektiert werden, das heißt damit nur diejenigen Lichtstrahlen durchgehen, welche von dem Lesebereich auf dem Farboriginal 11 reflektiert werden. Ziffern 13, 14 und 15 bezeichnen jeweils Totalreflexionsspiegel, um das reflektierte Licht zu reflektieren, welches durch den Einfallsspalt 12 gelangt ist, und Ziffer 16 kennzeichnet eine bilderzeugende oder Kondensorlinse, um das Licht zu konzentrieren, das von dem Totalreflexionsspiegel 15 reflektiert wird. Ziffer 17 bezeichnet einen Farbstrahlteiler, um das Licht, das darauf über die Konzentrierlinse 16 auftrifft bzw. einfällt, in drei Farben zu trennen. Der Farbstrahlteiler 17 schließt Reflexionselemente 19, 20 und 21 ein, die jeweils gebildet werden, indem zwischen einen dichroitischen Spiegel und einen Totalreflexionsspiegel eine transparente Schicht angeordnet wird. Wie bekannt ist, läßt der dichroitische Spiegel das Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durch, während er das Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge reflektiert. Ziffer 18 bezeichnet einen CCD-Bildsensor mit drei Zeilen- bzw. Liniensensoren, die parallel zueinander mit vorgegebenen gleichen Abständen dazwischen angeordnet sind. Wie in 1 ersichtlich ist, ist der Farbstrahlteiler 17 in einem Lichtlaufweg zwischen der Kondensorlinse 16 und dem CCD-Bildsensor 15 angeordnet.
Eine Spaltbreite des Einfallsspaltes 12 ist derart eingestellt, daß jedes der drei Farblichter auf den entsprechenden der drei Liniensensoren des CCD-Bildsensors 18 auftrifft ohne auf den anderen Liniensensor aufzutreffen, der die andere Farbe feststellt.
Nun wird hierin unten eine Funktion des Farbstrahlteilers 17 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden.
Das Licht von den Beleuchtungslampen 9, welches durch das Farboriginal auf dem Deckglas 10 reflektiert wird, wird über den Einfallsspalt 12 in das spaltförmige Licht geformt bzw. abgebildet und dann durch die Totalreflexionsspiegel 13, 14 und 15 reflektiert, um dessen Richtungen zu ändern. Das spahförmige Licht wird dann über die Kondensorlinse 16 zum Farbstrahlteiler 17 geführt, wo das spaltförmige Licht in drei Farblichter ohne einen Unterschied in ihren optischen Weglängen (optischen Distanzen oder Längen) getrennt wird. Die drei Farblichter treffen dann auf die entsprechenden Liniensensoren des CCD-Bildsensors 18 auf, um darauf Bilder zu erzeugen, und werden in entsprechende elektrische Signale umgewandelt.
Im Farbstrahlteiler 17 trifft das Licht von der Konzentrierlinse 16 zuerst auf das Reflexionselement 19, wo das Licht in zwei Farblichter getrennt und reflektiert wird. Die getrennten beiden Farblichter treffen dann auf das Reflexionselement 20 auf, wo die beiden Farblichter in drei Farblichter getrennt und reflektiert werden. Schließlich treffen die getrennten drei Farblichter auf das Reflexionselement 21 auf, wo die optischen Weglängen der drei Farblichter eingestellt werden, und werden reflektiert.
2 zeigt einen Aufbau des Farbstrahlteilers 17. Wie in 2 dargestellt ist, wird das Reflexionselement 19 durch einen dichroitischen Spiegel 19D, einen Totalreflexionsspiegel 19M und eine transparente Schicht 19T gebildet, die zwischen den dichroitischen Spiegel 19D und den Totalreflexionsspiegel 19M gelegt ist. Der dichroitische Spiegel 19D reflektiert ein grünes Licht G und ein blaues Licht B und läßt ein rotes Licht R durch. Das Reflexionselement 20 wird durch einen dichroitischen Spiegel 20D, einen Totalreflexionsspiegel 20M und eine transparente Schicht 20T gebildet, die zwischen den dichroitischen Spiegel 20D und den Totalreflexionsspiegel 20M gelegt ist. Der dichroitische Spiegel 20D reflektiert das rote Licht R und das grüne Licht G und läßt das blaue Licht B durch. Das Reflexionselement 21 wird durch einen dichroitischen Spiegel 21D, einen Totalreflexionsspiegel 21M und eine transparente Schicht 21T gebildet, die zwischen den dichroitischen Spiegel 21D und den Totalreflexionsspiegel 21M gelegt ist. Der dichroitische Spiegel 21D reflektiert das rote Licht R und das blaue Licht B und läßt das grüne Licht G durch.
Die Funktion des Farbstrahlteilers 17 wird hierin unten weiter ausführlich beschrieben werden.
Das Licht von der Kondensorlinse 16 trifft auf das Reflexionselement 19 auf, wo der dichroitische Spiegel 19D das grüne Licht G und das blaue Licht B reflektiert, während er das rote Licht R durchläßt. Das rote Licht R wird dann durch die transparente Schicht 19T gebrochen, um den Totalreflexionsspiegel 19M zu erreichen, wo das rote Licht R reflektiert wird. Das reflektierte rote Licht R wird durch die transparente Schicht 19T wieder gebrochen und durch den dichroitischen Spiegel 19D durchgelassen. Durch das Reflexionselement 19 wird das Licht in zwei Farblichter getrennt, wobei eines eine Mischung des grünen Lichts G und des blauen Lichts B ist und das andere das rote Licht R ist. Die beiden Farblichter laufen weiter auf das Reflexionselement 20 parallel zueinander mit einem gegebenen Abstand dazwischen und mit einem Unterschied in ihren optischen Weglängen zu.
Bei dem Reflexionselement 20 läßt der dichroitische Spiegel 20D nur das blaue Licht B durch, so daß die Farbtrennung in das blaue Licht B und das grüne Licht G durchgeführt wird. Ferner wird eine Korrektur eines Unterschieds zwischen den optischen Weglängen des roten Lichts R und. des blauen Lichts B vorgenommen, um ihre optischen Weglängen einander gleich zu machen. Außerdem wird ein Abstand zwischen dem roten Licht R und dem blauen Licht B dahingehend korrigiert, um doppelt so groß wie der Abstand der benachbarten Liniensensoren des CCD-Bildsensors 18 zu sein. Auf der anderen Seite unterscheidet sich die optische Weglänge des grünen Lichts G von dem des roten Lichts R oder des blauen Lichts B. Ferner entspricht keiner der Abstände zwischen den grünen und roten Lichtern G, R und zwischen den grünen und blauen Lichtern G, B dem Abstand zwischen den benachbarten Liniensensoren des CCD-Bildsensors 18.
Schließlich läßt bei dem Reflexionselement 21 der dichroitische Spiegel 21D nur das grüne Licht G durch, so daß eine Korrektur eines Unterschieds zwischen den optischen Weglängen des grünen Lichts G und des roten oder blauen Lichts R, B vorgenommen wird, um all ihre optischen Weglängen einander gleich zu machen. Ferner werden die Abstände zwischen den grünen und roten Lichtern G, R und zwischen den grünen und blauen Lichtern G, B korrigiert, um den Abständen zwischen den benachbarten Liniensensoren des CCD-Bildsensors 13 zu entsprechen. Als eine Folge treffen das rote Licht R, das grüne Licht G und das blaue Licht B auf die entsprechenden Liniensensoren des CCD-Bildsensors 13 ohne einen Unterschied in ihren optischen Weglängen und mit den Abständen dazwischen auf, welche den Abständen zwischen den benachbarten Liniensensoren des CCD-Bildsensors 13 entsprechen.
Nun wird ein Konstruktions- bzw. Aufbauverfahren des Farbstrahlteilers 17 hierin unten beschrieben werden.
Vor einer Konstruktion bzw. einem Aufbau des Farbstrahlteilers 17 werden Berechnungsverfahren zum Ableiten von Unterschieden der optischen Weglängen der roten, grünen und blauen Lichter bei den Reflexionselementen 19, 20 und 21 und Dicken der transparenten Schichten 19T, 20T und 21T hierin unten beschrieben werden.
3 ist ein Diagramm, um das Berechnungsverfahren zum Ableiten der Unterschiede der Lichtwege der jeweiligen Farblichter bei den Reflexionselementen 19, 20 und 21 im Färbstrahlteiler 17 zu erklären. worin angenommen wird, daß die transparenten Schichten 19T, 20T und 21T aus Luft ähnlich einfallsseitigen Bereichen der Reflexionselemente 19, 20 und 21 hergestellt sind. In 3 repräsentiert d eine Dicke der transparenten (Luft-) Schicht 19T, 20T, 21T, repräsentiert θ einen Einfallswinkel des Lichts bezüglich des Reflexionselements 19, 20, 21, repräsentiert s einen seitlichen Versatz bzw. eine Seitenverschiebung des Lichts infolge des Reflexionselements 19, 20, 21, repräsentiert u einen Unterschied in einer optischen Weglänge bei einer Einfallsseite des Lichts, und repräsentiert v einen Unterschied in einer optischen Weglänge bei einer Ausgangs- bzw. Austrittsseite des Lichts.
Zuerst sind der Unterschied u auf einer Einfallsseite und der Unterschied v auf einer Austrittsseite gegeben durch: u = s/sin 2θ (1) v = s/tan 2θ (2)
Demgemäß is ein Gesamtunterschied L in einer optischen Weglänge gegeben durch: L = u + v = ((1/sin 2θ) + (1/tan 2θ))s (3)
Falls ein Koeffizient p für einen Unterschied in einer optischen Weblänge, der von einem Einfallswinkel des Lichts abhängt, gegeben ist durch: p = (1/sin 2θ) + (1/tan 2θ) (4)ist der Gesamtunterschied L in einer optischen Weglänge gegeben durch: L = ps (5)
Auf der anderen Seite ist die Dicke d der transparenten (Luft-) Schicht 19T, 20T, 21T gegeben durch: d = u cosθ = s/(2 sin θ) (6)
Demgemäß werden der Gesamtunterschied L im Lichtweg bzw. in der optischen Weglänge bei dem Reflexionselement 19, 20, 21 und die Dicke d der transparenten (Luft-) Schicht 19T, 20T, 21T für den Lichteinfallswinkel θ beziehungsweise die Licht-Seitenverschiebung s abgeleitet.
Nun betrachte man den Fall, daß die transparenten Schichten 19T, 20T und 21T aus Glas mit einem Brechungsindex bzw. -faktor n hergestellt sind. In 4 repräsentiert d' eine Dicke der transparenten (Glas-) Schicht 19T, 20T, 21T, repräsentiert θ einen Einfallswinkel des Lichts bezüglich des Reflexionselements 19, 20, 21, repräsentiert θ' einen Austrittswinkel des Lichts bezüglich der transparenten (Glas-) Schicht 19T, 20T, 21T, repräsentiert d eine Dicke der transparenten Schicht 19T, 20T, 21T, wenn angenommen wird, daß sie aus Luft besteht, und repräsentiert c eine horizontale Komponente eines Einfallslichtweges bei der transparenten (Glas-) Schicht 19T, 20T, 21T.
Gemäß dem Brechungsgesetz ist zuerst der Brechungsfaktor n gegeben durch: n = sin θ/sin θ' (7)
Falls Gleichung (7) nach dem Austrittswinkel θ' aufgelöst wird, gilt: θ' = sin–1(sin θ/n) (8)
Auf der anderen Seite ist die horizontale Komponente c ohne Rücksicht darauf konstant, ob die transparente Schicht 19T, 20T, 21T aus Luft oder Glas besteht. Demgemäß gilt: c = d tan θ = d' tan θ' (9)
Falls Gleichung (9) nach der Dicke d' aufgelöst wird, gilt: d' = (tan θ/tan θ')d (10)
Durch Substituieren der Gleichungen (6) und (8) in Gleichung (10) wird demgemäß die Dicke d' der transparenten (Glas-) Schicht 19T, 20T, 21T für den Lichteinfallswinkel θ, die Licht-Seitenverschiebung s und den Brechungsfaktor n abgeleitet.
Nun wird das Konstruktions- bzw. Alufbauverfahren für den Farbstrahlreiler 17 (das heißt ein Verfahren zum Einstellen von Einfallswinkeln des Lichts bezüglich der Reflexionselemente 19, 20 und 21) unter Verwendung der vorhergehenden Gleichungen beschrieben werden.
5 ist ein Diagramm, um das Konstruktions- bzw. Aufbauverfahren des Farbstrahlteilers 17 zu erklären. In 5 repräsentieren θ₁, θ₂, und θ₃ Einfallswinkel des Lichts bezüglich der Reflexionselemente 19, 20 und 21, repräsentieren θ'₁, θ'₂ und θ'₃ Austrittswinkel des Lichts bezüglich der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 20T und 21T, repräsentieren n₁, n₂ und n₃ Brechungsfaktoren der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 20T und 21T, und repräsentieren s₁, s₂ und s₃ Seitenverschiebungen des Lichts infolge der Reflexionselemente 19, 20 und 21. Ferner repräsentiert s₀ den Abstand zwischen den benachbarten Liniensensoren des CCD-Bildsensors 18.
Aus Gleichung (4) sind zuerst Koeffizienten p₁, p₂ und p₃ für einen Unterschied in der optischen Weglänge der Reflexionselemente 19, 20 und 21 gegeben durch: p1 = (1/sin 2θ1) + (1/tan 2θ1) (11) p2 = (1/sin 2θ2) + (1/tan 2θ2) (12) p3 = (1/sin 2θ3) + (1/tan 2θ3) (13)
Auf der anderen Seite sind aus Gleichung (5) Gesamtunterschiede L₁, L₂ und L₃ in einer optischen Weblänge der Reflexionselemente 19, 20 und 21 gegeben durch: L1 = p1 s1 (14) L2 = p2 s2 (15) L3 = p3 s3 (16)
Weil die Gesamtunterschiede L₁, L₂ und L₃ in einer optischen Weblänge einander gleich sein sollten, gilt: p1 s1 = p2 s2 = p3 s3 (17)
Überdies ist, wie auf 5 deutlich wird, die Beziehung zwischen den Licht-Seitenverschiebungen s₁, s₂ und s₃ und dem Liniensensorabstand s₀ des CCD-Bildsensors 18 gegeben durch: s1 + s2 = 2s0 (18) s2 + s3 = s0 (19)
Nach den Gleichungen (17) und (13) sind die Licht-Seitenverschiebungen s₁ und s₂ gegeben durch: s1 = 2{p2/(p1 + p2)}s0 (20) s2 = 2{p1/(p1 + p2)}s0 (21)
Entsprechend sind nach den Gleichungen (17) und (19) die Licht-Seitenverschiebungen s₂ und s₃ gegeben durch: s2 = 2{p3/(p2 + p3)}s0 (22) s3 = 2{p2/(p2 + p3)}s0 (23)
Demgemäß gilt nach den Gleichungen (21) und (22): 2p1p2 + p1p3 – p2p3 = 0 (24)
Auf der anderen Seite wird in dieser bevorzugten Ausführungsform das Licht in den Farbstrahlteiler 17 horizontal eingeführt und aus ihm herausgeführt. Demgemäß ist die Summe der Lichteinfallswinkel θ₁, θ₂ und θ₃ gegeben durch: θ1 + θ2 + θ3 = 90° (25)
Wie richtig erkannt wird, kann, falls versucht wird, die Lichteintrittswinkel θ₁, θ₂ und θ₃ aus Gleichung (24) (einschließlich der Gleichungen (11), (12) und (13), welche die Koeffizienten p₁, p₂ und ps für den Lichtwegunterschied unter Verwendung der Lichteinfallswinkel θ₁, θ₂, und θ₃ definieren) und Gleichung (25) zu erhalten, weil die Zahl von Bestimmungsgleichungen bezüglich drei unbekannter Werte θ₁, θ₂ und θ₃ zwei ist, eine Lösung nicht eindeutig erhalten werden. Ferner können, sogar falls der Lichteinfallswinkel θ₁ bestimmt ist, die Lichteinfallswinkel θ₂ und θ₃ infolge einer nichtlinearen Gleichung einschließlich trigonometrischer Funktionen nicht analytisch erhalten werden.
In dieser Hinsicht beträgt, falls ein numerisches Rechenverfahren mit einer Rechen. maschine in Anbetracht der Tatsache ausgeführt wird, daß die Lichteinfallswinkel θ₁, θ₂, und θ₃ alle positive Werte besitzen, ein Lösungsbereich für den Lichteinfallswinkel θ₁ 45° < θ₁ < 55°. Im Hinblick auf den Aufbau des Farbstrahlteilers 17 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es vorzuziehen, 46° ≤ θ₁ ≤ 53° zu realisieren. Tabelle 1 zeigt Beispiele von Lösungen für die Lichteinfallswinkel θ₁, θ₂ und θ₃.
Tabelle 1
Anschließend werden die Dicken d₁, d₂, und d₃ der transparenten (Luft-) Schichten 19T. 20T und 21T der Reflexionselemente 19, 20 und 21 erhalten. Nach Gleichung (6) sind die Dicken d₁, d₂ und d₃ gegeben durch: d1 = s1/(2 sin θ1) (26) d2 = s2/(2 sin θ2) (27) d3 = s3/(2 sin θ3) (28)
Schließlich werden die Dicken d'₁, d'₂ und d'₃ der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 30T und 21T der Reflexionselemente 19, 20 und 21 erhalten. Zuerst sind nach Gleichung (8) die Lichtaustrittswinkel θ'₁, θ'₂ und θ'₃ bezüglich der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 20T und 21T gegeben durch: θ'1 = sin–1(sin θ1/n) (29) θ'2 = sin–1(sin θ2/n) (30) θ'3 = sin–1(sin θ3/n) (31)
Auf der anderen Seite sind nach Gleichung (10) die Dicken d'₁, d'₂ und d'₃ der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 20T und 21T gegeben durch: d'1 = (tan θ1/tan θ'1) (32) d'2 = (tan θ2/tan θ'2)d2 (33) d'3 = (tan θ3/tan θ'3)d3 (34)Folglich werden die Dicken d'₁, d'₂ und d'₃ der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 20T und 21T aus den Gleichungen (26) bis (34) erhalten.
Zum Beispiel werden, falls der Liniensensorabstand s₀ des CCD-Bildsensors 13 163 μm beträgt, der Brechungsfaktor n von jeder der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 20T und 21T 1,56 beträgt und die Lichteinfallswinkel θ₁, θ₂ und θ₃ diejenigen von Lösung 1 in Tabelle 1 sind, das heißt θ₁ = 46,00°, θ₂ = 33,23°, θ₃ = 10,77° gelten. die Dicken d'₁, d'₂ und d'₃ der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 20T und 21T als d'₁ = 285 μm, d'₂ = 207,4 μm und d'₃ = 159,5 μm erhalten.
Auf die vorhergehende Weise sind die Lichteinfallswinkel θ₁, θ₂ und θ₃ bezüglich der Reflexionselemente 19, 20 und 21 und die Dicken d'₁, d'₂ und d'₃ der transparenten (Glas-) Schichten 19T, 20T und 21T bestimmt, so daß der Farbstrahlteiler 17 aufgebaut werden kann.
6 zeigt eine Modifikation der vorhergehenden ersten bevorzugten Ausführungsform. worin der Farbstrahlteiler 17 durch einen Farbstrahlteiler 40 unter Verwendung eines Glasprismas 41 ersetzt ist. Wie in 6 dargestellt ist, sind ein dichroitischer Spiegel 22D, der nur das rote Licht R durchläßt ein dichroitischer Spiegel 23D, der nur das blaue Licht B durchläßt, und ein dichroitischer Spiegel 24D, der nur das grüne Licht G durchläßt, auf entsprechenden Schnittoberflächen des Prismas 41 abgelegt bzw. angeordnet. Ferner sind Totalreflexionsspiegel 22M, 23M und 24M nahe den entsprechenden dichroitischen Spiegeln 22D, 23D und 24D über transparente Schichten 22T, 23T und 24T in der Form von Luftlücken dazwischen jeweils angeordnet. Mit dieser Anordnung kann die Dreifarbentrennung erreicht werden. ohne den Unterschied im Lichtweg bzw. in einer optischen Weglänge wie in der vorhergehenden ersten bevorzugten Ausführungsform zu erzeugen.
Ferner kann, obwohl die spektralen Charakteristiken der dichroitischen Spiegel 19D, 20D und 21D, die in dem Farbstrahlteiler 17 verwendet werden, welche in den 1 und 2 dargestellt ist, und der dichroitischen Spiegel 22D, 23D und 24D, die in dem in 6 dargestellten Farbstrahlteiter 40 verwendet werden, eingerichtet sind, um das rote Licht R, das blaue Licht B und das grüne Licht G in der angegebenen Reihenfolge durchzulassen, diese Reihenfolge geändert werden.
7 zeigt eine andere Modifikation der vorhergehenden ersten bevorzugten Aus führungsform, worin spektrale Charakteristiken dichroitischer Spiegel 25D, 26D und 27D von Reflexionselementen 25, 26 und 27 eingerichtet sind, um das rote Licht R, das blaue Licht B und das grüne Licht G in der angegebenen Reihenfolge zu reflektieren. Auch diese Reihenfolge kann geändert werden.
In dem in 1 dargestellten Farbstrahlteiler 17 reflektieren die Reflexionselemente 19, 20 und 21 das Licht wiederum in der angegebenen Reihenfolge. um die Dreifarbentrennung durchzuführen. Wie in 8 dargestellt ist, kann jedoch diese Reihenfolge umgekehrt werden. so daß die Reflexionselemente 21, 20 und 19 das Licht wiederum in der angegebenen Reihenfolge reflektieren, um die Dreifarbentrennung durchzuführen. In diesem Fall ist, falls Seitenverschiebungen des Lichts infolge der Reflexionselemente 21, 20 und 19 als s'₁, s'₂ und s'₃ festgelegt sind, die Beziehung der Licht-Seitenverschiebungen s'₁, s'₂ und s'₃ bezüglich des Liniensensorabstandes s₀ des CCD-Bildsensors 18 gegeben durch: s'1 + s'2 = s0 (35) s'2 + s'3 = 2s0 (36)
Entsprechend können die Reflexionselemente 21, 20 und 19 in der gleichen Weise wie der Farbstrahlteiler 17, die in den 1 bis 5 dargestellt ist, konstruiert bzw. aufgebaut werden.
Überdies kann, obwohl jede der transparenten Schichten 19T, 20T und 21T der Reflexionselemente 19, 20 und 21, die in dem Farbstrahlteiler 17 verwendet werden, parallel angeordnet ist, das heißt zwei gegenüberliegende Seiten davon sind parallele Planare Oberflächen, eine von ihnen keilförmig sein. Zum Beispiel kann, wie in 9 dargestellt ist, unter transparenten Schichten 28T, 29T und 30T von Reflexionselementen 28, 29 und 30 die transparente Schicht 30T keilförmig sein. Ferner können unter den transparenten Schichten 19T, 20T und 21T zwei von ihnen oder alle von ihnen keilförmig sein. Durch eine keilförmige Gestaltung von mindestens einer der transparenten Schichten 19T, 20T und 21T kann der Freiheitsgrad des Lichteinfallswinkels bezüglich der Reflexionselemente 19, 20 und 21 erhöht werden.
Nun wird hierin unten eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 10 zeigt einen Aufbau eines Farbstrahlteilers gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform. In der zweiten bevorzugten Ausführungsform werden zwei Reflexionselemente in Kombination mit einer Bilderzeugungs- oder Kondensor- bzw. Kondensorlinse verwendet, um die Dreifarbentrennung ohne einen Unterschied in einer optischen Weglänge durchzuführen.
In 10 bezeichnet Ziffer 32 eine Kondensorlinse, die derart konstruiert bzw. aufgebaut ist, daß sich ein bildseitiger Hauptpunkt des grünen Lichts G näher an einer Lichteinfallsseite der Kondensorlinse 32 im Vergleich mit einem bildseitigen Hauptpunkt der roten und blauen Lichter R, B befindet. Ziffer 33 kennzeichnet ein Farbentrennprisma mit dichroitischen Spiegeln 34D und 35D. die auf entsprechenden zwei Schnittoberflächen davon abgelegt bzw. angeordnet sind. Der dichroitische Spiegel 34D weist eine spektrale Charakteristik auf, um nur das rote Licht R durchzulassen, und der dichroitische Spiegel 35D weist eine spektrale Charakteristik auf, um nur das blaue Licht B durchzulassen. Symbole 34T beziehungsweise 35T bezeichnen keilförmige transparente Schichten in der Form von Luftlücken, und Symbole 34M beziehungsweise 35M bezeichnen Totalreflexionsspiegel.
Nun wird hierin unten eine Funktion des Farbstrahlteilers gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden.
Zuerst gelangt das Licht, das auf die Kondensorlinse 32 auftrifft, durch das Prisma 33, um auf den dichroitischen Spiegel 34D aufzutreffen. Der dichroitische Spiegel 34D reflektiert das grüne Licht G und das blaue Licht B, während das rote Licht R durchgelassen wird welches dann durch die transparente Schicht 34T gebrochen wird, um den Totalreflexionsspiegel 34M zu erreichen, wo das rote Licht R reflektiert wird.
Das reflektierte rote Licht R wird dann durch die transparente Schicht 34T wieder gebrochen und durch den dichroitischen Spiegel 34D durchgelassen. Auf diese Weise wird das einfallende Licht in zwei Farblichter getrennt, wobei eines eine Mischung des grünen Lichts G und des blauen Lichts B und das andere das rote Licht R ist.
Anschließend läßt der dichroitische Spiegel 35D nur das blaue Licht B durch, so daß die Farbentrennung in das blaue Licht B und das grüne Licht G durchgeführt wird.
Weiter wird eine Korrektur eines Unterschieds zwischen den optischen Weglängen des roten Lichts R und des blauen Lichts B vorgenommen, um ihre optischen Weglängen einander gleich zu machen. Auf der anderen Seite ist die optische Weglänge des grünen Lichts G kürzer als der des roten Lichts R oder des blauen Lichts B. Weil jedoch der bildseitige Hauptpunkt des grünen Lichts G in der Konzentrierlinse 32 eingerichtet ist, um näher an der Lichteinfallsseite als im Vergleich mit dem des roten und blauen Lichts R, B zu liegen, sind die optischen Weglängen der roten, grünen und blauen Lichter R, G, B von deren bildseitigen Hauptpunkten in der Kondensorlinse 32 einander gleich.
Es ist vorzuziehen, den Farbstrahlteiler der ersten bevorzugten Ausführungsform zu benutzen, wenn der Liniensensorabstand des CCD-Bildsensors relativ groß ist. und den Farbstrahlteiler der zweiten bevorzugten ausführungsform zu benutzen. wenn der Abstand relativ klein ist.
Bei den vorhergehenden, ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen ist der Farbstrahlteiler bei einer Bildseite der Konzentrierlinse angeordnet. Auf der anderen Seite kann die Farbentrennvorrichtung bei einer Originalseite der Konzentrierlinse angeordnet werden, das heißt bei einer Seite des Farboriginals. Ferner können die Reflexionselemente des Farbstrahlteilers teilweise bei den Originalbeziehungsweise Bildseiten der Koazentrierlinse vorgesehen werden.
Wie oben beschrieben ist, kann gemäß der vorhergehenden, ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen und deren Modifikationen die geforderte Dreifarbentrennung erfolgreich mit einer reduzierten Anzahl von Reflexionselementen erreicht werden. Demgemäß kann die Verringerung einer Lichtmenge unterdrückt werden. und ferner können die Größenreduzierung und Kostenreduzierung der Vorrichtung realisiert bzw. verwirklicht werden.
Es versteht sich, daß diese Erfindung auf die bevorzugten Ausführungsformen und Modifikationen, die oben beschrieben sind, nicht zu beschränken ist und daß verschiedene Anderungen und Modifikationen, ohne von dem Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, vorgenommen werden können.

Claims

Farbbild-Lesevorrichtung mit: drei Reflexionselementen (19, 20, 21; 28, 29, 30) mit untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente (19, 20, 21; 28, 29, 30) aus einem halbdurchlässigen Spiegel (19D, 20D, 21D; 22D, 23D, 24D), einem total reflektierenden Spiegel (19M, 20M, 21M; 22M, 23M, 24M) und einer transparenten Schicht (19T, 20T, 21T; 22T, 23T, 24T; 28T, 29T, 30T), wobei diese zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel (19D, 20D, 21D; 22D, 23D, 24D) und dem total reflektierenden Spiegel (19M, 20M, 21M; 22M, 23M, 24M) angeordnet ist, gebildet wird und wobei die drei Reflexionselemente (19, 20, 21; 28, 29, 30) so zueinander angeordnet sind, dass sie den einfallenden Lichtstrahl in drei Farbstrahlen rot, grün, blau trennen, deren optische Weglängen gleich sind; einer Linse (16), um Licht zu konzentrieren; und einem Sensor (18), um das Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln; wobei die Linse (16) und die drei Reflexionselemente (19, 20, 21) so angeordnet sind, dass die drei Farbstrahlen auf den Sensor (18) zusammenlaufen.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 1, worin jeder halbdurchlässige Spiegel (19D, 20D, 21D, 23D, 24D) ein dichroitischer Spiegel ist.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 1, worin mindestens eine der transparenten Schichten (30T) keilförmig ist.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 1, worin jede der transparenten Schichten (22T, 23T, 24T) eine Luftlücke ist.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 1, worin der Sensor (18) ein Bildsensor mit drei Zeilen- oder Liniensensoren ist, die parallel zueinander angeordnet sind.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 5, worin die drei Reflexionselemente (19, 20, 21)im Strahlengang zwischen der Linse (16) und dem Bildsensor (18) angeordnet sind und worin unter der Annahme, dass der Abstand zwischen den benachbarten Liniensensoren so beträgt und die Seitenverschiebungen des Lichts, das heißt, seitliche Versätze zwischen den an den Reflexionselementen (19, 20, 21) in Abhängigkeit von ihrer Farbe unterschiedlich reflektierten Lichtstrahlen in der Reihenfolge ihres Auftretens s₁, s₂ und s₃ sind, eine Beziehung zwischen s₀, s₁, s₂ und s₃ gegeben ist durch s1 + s2 = 2s0 s2 + s3 = s0
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 5, worin die drei Reflexionselemente (19, 20, 21) im Strahlengang zwischen der Linse (16) und dem Bildsensor (18) angeordnet sind und worin unter der Annahme, dass der Abstand zwischen den benachbarten Liniensensoren s₀ beträgt und die Seitenverschiebungen des Lichts in der Reihenfolge ihres Auftretens s₁, s₂ und s₃ sind, eine Beziehung zwischen s₀, s₁, s₂ und s₃ gegeben ist durch s1 + s2 = s0 s2 + s3 = 2s0
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 6, worin unter der Annahme, dass Einfallswinkel des Lichts bezüglich der Reflexionselemente (19, 20, 21) θ₁, θ₂ und θ₃ in der Reihenfolge des Auftreffens des Lichts auf die Reflexionselemente (19, 20, 21) sind, eine Beziehung zwischen θ₁, θ₂ und θ₃ gegeben ist durch 2p1p2 + p1p3 – p2p3 = 0worin p1 = (1/sin2 θ1) + (1/tan2 θ1) p2 = (1/sin2 θ2) + (1/tan2 θ2) p3 = (1/sin2 θ3) + (1/tan2 θ3) θ1 + θ2 + θ3 = 90°gelten.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 8, worin unter der Annahme, dass die Dicken der transparenten Schichten (19T, 20T, 21T) der Reflexionselemente (19, 20, 21) d'₁, d'₂ und d'₃ in der Reihenfolge des Auftreffens des Lichts auf die Reflexionselemente (19, 20, 21) sind und der Brechungsindex von jeder der transparenten Schichten (19T, 20T, 21T) n ist, d'₁, d'₂ und d'₃ gegeben sind durch d'1 = (tan θ1/tan θ'1)d1 worin θ'1 = sin–1(sin θ1/n) d1 = s1/(2sin θ1) d'2 = (tan θ2/tan θ'2)d2 worin θ'2 = sin–1(sin θ2/n) d2 = s2(2sin θ2) d'3 = (tan θ3/tan θ'3)d3 worin θ'3 = sin–1(sin θ3/n) d3 = s3/(2sin θ3)
Farbbild-Lesevorrichtung mit: mehreren Reflexionselementen mit untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente aus einem halbdurchlässigen Spiegel (34D, 35D), einem total reflektierenden Spiegel (34M, 35M) und einer transparenten Schicht (34T, 35T), wobei diese zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel (34D, 35D) und dem total reflektierenden Spiegel (34M, 35M) angeordnet ist, gebildet wird und wobei die mehreren Reflexionselemente so zueinander angeordnet sind, dass sie den einfallenden Lichtstrahl in drei Farbstrahlen rot, grün, blau trennen; einem Sensor (18), um die jeweiligen Farbstrahlen in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln; und einer Linse (32) mit mehreren bildseitigen Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge unterscheiden, wobei die Linse (32) im Strahlengang so angeordnet ist, dass ein Unterschied in optischen Weglängen korrigiert wird, der zwischen den jeweiligen Farbstrahlen infolge der mehreren Reflexionselemente hervorgerufen wird, so dass die optischen Weglängen der drei Farbstrahlen gleich lang werden.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 10, worin der Sensor (18) ein Bildsensor mit drei Liniensensoren ist, die parallel zueinander angeordnet sind.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (19T, 20T, 21T) mit dem jeweils zugehörigen halbdurchlässigen Spiegel (19D, 20D, 21D) und dem jeweils zugehörigen total reflektierenden Spiegel (19M, 20M, 21M) eine Laminatstruktur bildet.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (34T, 35T) mit dem jeweils zugehörigen halbdurchlässigen Spiegel (34D, 35D) und dem jeweils zugehörigen total reflektierenden Spiegel (34M, 35M) eine Laminatstruktur bildet.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Reflexionselemente vorgesehen sind.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (32) auf der Strahleintrittsseite der mehreren Reflexionselemente angeordnet ist.
Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (32) auf der Strahlaustrittsseite der mehreren Reflexionselemente angeordnet ist.