DE3814790C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Farbbildsensor und insbe­ sondere einen Farbbildsensor für einen Farbbildabta­ ster.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht des Hauptteils eines herkömmlichen Farbbildsensors 1.

Der Farbbildsensor 1 ist ein linearer Bildsensor, der aus Festkörper-Bildaufnahmeelementen, wie etwa ladungs­ gekoppelten Elementen CCD, besteht. Abbildungsgemäß sind mehrere optische Sensoren 2 in gleichen Interval­ len P linear in der Hauptabtastrichtung angeordnet. Jeder optische Sensor 2 liest die Bildinformation eines Pixels und besteht aus einem optischen Sensor (R-Sen­ sor) 3 zum Lesen der roten Komponente der in der Bild­ information enthaltenden Farbkomponenten, einem opti­ schen Sensor (G-Sensor) 4 zum Lesen der grünen Kompo­ nente und einem optischen Sensor (B-Sensor) zum Lesen der blauen Komponente.

Ein Schwarz-Weiß-Bildsensor 6 weist mehrere optische Sensoren 7 auf, von denen jeder zum Aufnehmen der in einem Pixel enthaltenen Bildinformation vorgesehen ist, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Sensoren 7 sind mit gleichen Intervallen P linear in der Hauptabtastrichtung angeordnet.

Bei dem erwähnten herkömmlichen Bildsensor 1 sind zum Lesen der Bildinformation eines Pixels, d.h. der Farb­ komponenten eines Bildelementes, drei Typen optischer Sensoren erforderlich: der R-Sensor 3, der G-Sensor 4 und der B-Sensor 5. Somit ist der Aufbau des Farbbild­ sensors komplizierter als derjenige des Schwarz-Weiß- Bildsensors. Deshalb ist die Herstellung von Farbbild­ sensoren vergleichsweise schwierig und kostenaufwendig.

Aus US-A 46 63 535 ist ein Farbsensor bekannt, der aus in Spalten und in Reihen angeordneten Fotosensoren be­ steht. Das einfallende Licht wird bei dem bekannten Farbsensor in drei Farbkomponenten zerlegt.

Ein Farbbildsensor der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Art ist aus IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-32, No. 8, August 1985, S. 1439-1445 bekannt. Der bekannte Farbbildsensor weist eine CCD-Bildlesevorrichtung auf, die aus einer Viel­ zahl von Sensorelementen besteht. Oberhalb der CCD- Bildlesevorrichtung ist ein Farbfilter angeordnet. Der Farbfilter weist ein Streifenmuster in der Anordnung rot-grün-blau-grün auf. Die Signale der einzelnen Sensorelement werden parallel in zwei Register aus­ gelesen. Nachteilig ist, daß bei dem bekannten Farb­ bildsensor eine relativ große Anzahl von Sensoren er­ forderlich ist, um die Farbkomponenten jedes Pixels zu lesen. Daher ist der Aufbau des Farbsensors relativ aufwendig.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Farbbildsensor zu schaffen, der einen einfachen Aufbau aufweist und leicht und kostengünstig herstellbar ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den im Patent­ anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Farbbildsensor trifft jede der durch Zerlegung entstandenen Farbkomponenten nacheinander auf jeden der Sensorelemente auf. Mehrere der Farbkomponenten jedes Pixels werden von einem einzigen Sensorelement gelesen. Dadurch wird die Anzahl der erforderlichen Sensorelemente verringert und der Aufbau der Sensorelemente vereinfacht, so daß sich der Farbbildsensor auf einfache und kostengünstige Weise herstellen läßt.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische schematische Ansicht eines herkömmlichen Farbbildsensors;

Fig. 2 eine perspektivische schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Farbbild­ sensors;

Fig. 3 eine perspektivische schematische Ansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung, in der der erfin­ dungsgemäße Farbbildsensor enthalten ist; und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Farbbild­ sensors.

Der Farbbildsensor 10 weist einen optischen Sensorab­ schnitt 8, der aus Festkörper-Bildaufnahmeelementen, wie etwa ladungsgekoppelten Elementen CCD, besteht, und eine Reihe 9 optischer Verschlüsse auf. Der als Bild­ lesevorrichtung dienende Sensorabschnitt 8 weist mehre­ re Sensorelemente 8a, 8b, 8c, . . . auf. Der Sensorab­ schnitt 8 nimmt die Bildinformation auf bzw. liest die­ se und erzeugt die Bilddaten durch opto-elektrische Umwandlung der aufgenommenen Bildinformation. Der elek­ tronische Verschluß 9, der zum Zerlegen des einfallen­ den Lichtes vorgesehen ist, zerlegt auf den optischen Sensorabschnitt 8 auftreffenden Licht in Licht, welches aus vorbestimmten Farbkomponenten besteht.

Die Sensorelemente 8a, 8b, 8c, . . . sind in gleichen Intervallen P in der Hauptabtastrichtung nebeneinander angeordnet. Wie im folgenden beschrieben wird, liest jedes der Sensorelemente 8a, 8b, 8c, . . . die Farbkompo­ neten (Bildinformation) jeweils eines Pixels.

Bei diesem Aufbau des optischen Sensors 8 ist die für einen Pixel erforderliche Anzahl von Sensorelementen gleich derjenigen bei dem in Fig. 1 gezeigten Schwarz- Weiß-Bildsensor 6. Dies bedeutet, daß ein Sensorelement für einen Pixel verwendet wird.

Die Reihe 9 optischer Verschlüsse, d.h. die Vorrichtung zum Zerlegen von einfallendem Licht, weist einen ersten Verschluß 11, einen zweiten Verschluß 12, einen dritten Verschluß 13 und Elektroden 14, 15, 16 und 17 auf, de­ nen elektrische Signale zum Betätigen der Verschlüsse zugeführt werden. Der erste Verschluß 11 ist mit einem (nicht gezeigten) optischen Filter versehen, der nur Rot durchläßt. Somit tritt nur die rote Komponente der die Bilddaten bildenden Farbkomponenten durch den Ver­ schluß 11. Der zweite Verschluß 12 weist ein (nicht gezeigtes) optisches Filter auf, der nur Grün durch­ läßt. Somit gelangt lediglich die grüne Komponente durch den Verschluß 12 zum optischen Sensor 8. Der dritte Verschluß 13 weist einen (nicht gezeigten) opti­ schen Filter auf, der nur Blau durchläßt. Lediglich die blaue Komponente passiert den Verschluß 13 und gelangt zum optischen Sensor 8. Eine (nicht gezeigte) Steuer­ schaltung führt den Elektroden 14-17 elektrische Sig­ nale zu, so daß, wenn der Verschluß 11 öffnet, die Ver­ schlüsse 12 und 13 schließen, und wenn die Verschlüsse 12 oder 13 öffnen, die übrigen zwei Verschlüsse schlie­ ßen. Die Verschlüsse 11 bis 13 bestehen aus Blei-Zirko­ nat-Titanat oder der festen Lösung (Pb,La) (Zr,Ti)O₃, auf die Filtermaterial geschichtet ist.

Die folgende Beschreibung der Arbeitsweise des Farb­ bildsensors 10 betrifft den Fall, daß der Farbbildsen­ sor 10 für eine Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Bilderzeugungsvorrich­ tung, wie ein digitales Kopiergerät, ein Faksimilegerät oder einen Laserdrucker, bei der der Farbbildsensor 10 verwendet wird.

Bei der Bilderzeugungsvorrichtung 20 ist eine selbst­ fokussierende Linse 22 zwischen dem Farbbildsensor 10 und einer Vorlage 21 angeordnet. Die Farbinformation und die Positionsinformation der Pixel der Vorlage 21 werden von dem Farbbildsensor 10 durch die Linse 22 aufgenommen. Gemäß Fig. 4, die ein vergrößerter Schnitt von Fig. 3 ist, wird die Bildinformation (Farbkomponen­ teninformation) an Punkten a, b und c der Vorlage 21 über die Verschlüsse 11 bis 13 aufgenommen, die aufein­ anderfolgend geöffnet werden, wenn diese Punkte an Le­ sepunkten α, β und γ angeordnet sind, welche Fokussie­ rungspunkte der Linse 22 sind. Wie Fig. 4 zeigt, ist die an Punkt "a" auf der Vorlage 21 befindliche rote Komponente am Lesepunkt "α" angeordnet und wird von dem optischen Sensorabschnitt 8 durch den Verschluß 11 ge­ lesen. Die an Punkt "b" auf der Vorlage 21 befindliche grüne Komponente ist am Lesepunkt "β" angeordnet und wird vom optischen Sensor 8 durch den Verschluß 12 ge­ lesen. Die blaue Komponente, die sich an Punkt "c" auf der Vorlage 21 befindet, ist am Lesepunkt γ angeordnet wird vom optischen Sensor 8 durch den Verschluß 13 ge­ lesen. Bei dieser Ausführungsform werden die Verschlüs­ se 11, 12 und 13 von der (nicht gezeigten) Steuerschal­ tung derart gesteuert, daß sie nacheinander in der ge­ nannten Reihenfolge öffnen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Bilderzeugungs­ vorrichtung 20 genauer beschrieben.

Es wird angenommen, daß die Punkte "a", "b" und "c" der Vorlage 21 an den Lesepunkten "α", "β" und "γ" der Lin­ se 22 angeordnet sind, wie Fig. 4 zeigt. Die Verschlüs­ se 11 bis 13 der Reihe optischer Verschlüsse werden nacheinander geöffnet und geschlossen. Folglich werden die rote Komponente am Punkt "a", die grüne Komponente am Punkt "b" und die blaue Komponente am Punkt "c" nacheinander vom optischen Sensor gelesen. Anschließend wird die Vorlage 21 in die Folgetastrichtung (Pfeil­ richtung) bewegt. Wenn die Punkte "b", "c" und "d" die entsprechenden Lesepunkte "α", "β" und "γ" der Linse 22 erreichen, befindet sich die rote Komponente an Punkt "b", die grüne Komponente an Punkt "c" und die blaue Komponente an Punkt "d", und die an den jeweiligen Punkten angeordneten Positionskomponenten werden vom optischen Sensorabschnitt 8 gelesen. Die Abfolge der zuvor beschriebenen Vorgänge wird wiederholt, so daß die Farbkomponenten (Bildinformation) an den jeweiligen Punkten (Pixeln) von dem optischen Sensorbereich 8 ge­ lesen werden. Auf diese Weise liest der optische Sen­ sorbereich 8 des Farbbildsensors 10 nacheinander die Bildinformationen beispielsweise am Punkt "c" gemäß Fig. 4, d.h. die blauen, grünen und roten Farbkomponen­ ten in dieser Reihenfolge bei Bewegung der Vorlage 21 in der Folgeabtastrichtung. Die vom optischen Sensor 8 gelesenen Farbkomponenten an den jeweiligen Punkten der Vorlage 21 und die Positionsdaten werden dem (nicht gezeigten) Bildspeicherbereich der Bilderzeugungsvor­ richtung 20 übermittelt und in diesem gespeichert.

Zum Reproduzieren der Bilddaten der Vorlage 21 brauchen lediglich die Bild-(Farb-)Daten und die Positionsdaten der Pixel aus dem Bildspeicherbereich ausgelesen zu werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden die Ver­ schlüsse 11, 12 und 13 in der genannten Reihenfolge nacheinander geöffnet und geschlossen. Falls nötig, können die Verschlüsse in der umgekehrten Reihenfolge, d.h. 13, 12 und 11 oder in jeder anderen Reihenfolge aufeinanderfolgend geöffnet und geschlossen werden.

Wie oben beschrieben, ist bei dem Farbbildsensor die Reihe optischer Verschlüsse, welche aus mehreren unab­ hängig betätigbaren Verschlüssen besteht, an dem Sen­ sorbereich 8 in der Folgeabtastrichtung angeordnet. Mehrere der Farbkomponenten jedes Pixels werden von einem einzigen Sensorelement gelesen. Dadurch wird die Anzahl der erforderlichen Sensorelemente verringert und der Aufbau der Sensorelemente vereinfacht. Somit läßt sich der Farbbildsensor auf einfache und kostengünstige Weise herstellen.

Claims (6)

1. Farbbildsensor zum Umwandeln optischer Bildin­ formation einer Vorlage in ein elektrisches Signal, mit
einer Bildlesevorrichtung (8), die mehrere Sensor­ elemente (8a, 8b, 8c, ...) aufweist, von denen jedes die Lichtmenge von einem entsprechenden Pixel auf der Vorlage ermittelt, und
einer Vorrichtung (9) zum Zerlegen von einfallen­ dem Licht, die das auf jedes Sensorelement auf­ treffende Licht in mehrere Farbkomponenten zer­ legt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrrichtung (9) zum Zerlegen von einfallendem Licht derart ausgebildet ist, daß nacheinander jede der durch Zerlegung entstandenen Farb­ komponenten auf jeden der Sensoren der Sensor­ elemente (8a, 8b, 8c, . . .) auftrifft.

2. Farbbildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensorelemente (8a, 8b, 8c, . . .) in gleichen Intervallen nebeneinander angeordnet sind.

3. Farbbildsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sensorelemente (8a, 8b, 8c, . . .) Festkörper-Bildaufnahmeelemente sind.

4. Farbbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (9) zum Zerlegen von einfallendem Licht eine Reihe optischer Verschlüsse mit mehreren Verschluß­ elementen (11, 12, 13), die in einer zur Anordnungsrichtung der Sensorelemente senkrechten Richtung an den Sensorelementen (8a, 8b, 8c, . . .) angeordnet sind und in einer vorbestimmten Reihen­ folge nacheinander öffnen, und eine Filtervorrich­ tung mit mehreren Farbfiltern aufweist, von denen jeweils eines für eines der der Verschlußelemente (11, 12, 13) vorgesehen ist, wobei jedes der Farb­ filter nur eine bestimmte Farbkomponente durch­ läßt.

5. Farbbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente (11, 12, 13) aus der festen Lösung (Pb,La) (Zr,Ti)O₃ bestehen.

6. Farbbildsensor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung aus drei verschiedenen Farbfiltern besteht, und zwar einem Rot-Filter, der nur die rote Licht­ komponente durchläßt, einem Blau-Filter, der nur die blaue Lichtkomponente durchläßt, und einem Grün-Filter, der nur die grüne Lichtkomponente durchläßt.