DE19505988A1 - Farbbild-Lesevorrichtung mit einer Farbentrennvorrichtung - Google Patents
Farbbild-Lesevorrichtung mit einer FarbentrennvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Farbentrennvorrichtung zur Farb
trennung eines Farbbildes und eine Farbbild-Lesevorrichtung, die solch eine Farben
trennvorrichtung enthält, um das Farbbild in eine gegebene Anzahl von Farbbildern zu
trennen und so getrennte Farbbilder zu lesen.
Farbentrennvorrichtungen und Farbbild-Lesevorrichtungen, welche die erstgenann
ten enthalten, sind in Bildeingabevorrichtungen für Computer oder dergleichen ver
wendet worden.
Die japanische erste (ungeprüfte) Patentveröffentlichung mit Nummer 62-234106
offenbart einen Typ der Farbentrennvorrichtungen, worin zwei Strahlteiler oder Refle
xionselemente, die jeweils gebildet werden, indem drei dichroitische Filme über dazwi
schengelegte Glasplatten geschichtet 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) Patentveröffentli
chung mit Nummer 3-146918 einen anderen Typ, worin vier Reflexionselemente, die
jeweils gebildet werden, indem ein dichroitischer Spiegel und ein Totalreflexionsspie
gel mit einer dazwischengelegten durchlässigen bzw. transparenten Schicht geschichtet
werden, verwendet werden, um ein Farbbild in drei Primärfarben zu trennen, wobei
optische Weglängen der jeweiligen drei Farblichter einander gleich sind.
Fig. 11 zeigt die Farbentrennvorrichtung des erstgenannten Typs, worin zwei Re
flexionselemente verwendet werden, die jeweils gebildet werden, indem drei dichroiti
sche Spiegel mit dazwischengelegten transparenten Schichten geschichtet werden. In
Fig. 11 bezeichnen Symbole 1R beziehungsweise 2R dichroitische Spiegel, von denen
jeder rotes Licht R reflektiert, bezeichnen Symbole 1G beziehungsweise 2G dichroiti
sche Spiegel, von denen jeder ein grünes Licht G reflektiert, und bezeichnen Symbole
1B beziehungsweise 2B dichroitische Spiegel, von denen jeder ein blaues Licht B re
flektiert. Ziffer 1 bezeichnet ein Reflexionselement mit den drei dichroitischen Spiegeln
1R, 1G und 1B, welche über parallelseitig angeordnete, dazwischengelegte transpa
rente Schichten geschichtet sind. Ziffer 2 kennzeichnet ein Reflexionselement mit den
drei dichroitischen Spiegeln 2R, 2G und 2B, welche über parallelseitig angeordnete,
dazwischengelegte transparente Schichten geschichtet sind. Ziffer 3 bezeichnet einen
CCD-Bildsensor mit drei Zeilen- bzw. Liniensensoren, die parallel zueinander mit vor
gegebenen 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.
Fig. 12 zeigt die Farbentrennvorrichtung des letztgenannten Typs, worin vier Re
flexionselemente verwendet werden, die jeweils gebildet werden, indem ein dichroiti
scher Spiegel und ein Totalreflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente
Schicht geschichtet werden. In Fig. 12 kennzeichnet Symbol 4M einen Totalreflexi
onsspiegel, bezeichnet Symbol 4R einen dichroitischen Spiegel, der ein rotes Licht R
reflektiert, und kennzeichnet Ziffer 4 ein Reflexionselement mit dem Totalreflexions
spiegel 4M und dem dichroitischen Spiegel 4R, die über eine parallelseitig angeordnete,
dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind. Symbol 5M bezeichnet einen
Totalreflexionsspiegel, Symbol 5RG bezeichnet einen dichroitischen Spiegel, der das ro
te Licht R und ein grünes Licht G reflektiert, und Ziffer 5 kennzeichnet ein Reflexions
element mit dem Totalreflexionsspiegel 5M und dem dichroitischen Spiegel 5RG, welche
über eine parallelseitig angeordnete, dazwischengelegte transparente Schicht geschich
tet sind. 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, die über eine parallelseitig angeordnete, dazwischen
gelegte transparente Schicht geschichtet sind. Symbol 7M bezeichnet einen Totalrefle
xionsspiegel, 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, die über eine parallelseitig angeordnete, dazwischenge
legte transparente Schicht geschichtet sind. 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 der erstgenannten Farbentrennvorrichtung ist jedoch, weil die drei dichroitischen
Spiegel über die beiden dazwischengelegten transparenten Schichten übereinanderge
legt 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 der letztgenannten Farbentrennvorrichtung die Herstel
lung 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 Licht
menge 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 der Farbentrennvorrichtung erhöht.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Farbentrenn
vorrichtung zu schaffen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Farbbild-
Lesevorrichtung zu schaffen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält eine Farbentrenn
vorrichtung drei Reflexionselemente mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen
spektralen Verteilungscharakteristiken bzw. spektralen Charakteristiken, wobei jedes
der drei Reflexionselemente ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer ge
gebenen Wellenlänge durchzulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen
Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektie
ren, wobei das Durchlaß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine da
zwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, 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 bzw. untereinander
verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente
ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durch
zulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektie
ren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch
laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte trans
parente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden; eine Linse zum
Konzentrieren von Licht; einen Sensor, um das Licht in ein elektrisches Signal umzu
wandeln; 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 eine Far
bentrennvorrichtung eine Vielzahl von Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. un
tereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionsele
mente ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge
durchzulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflek
tieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch
laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte trans
parente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden; und eine Linse
mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Lichtwellenlängen un
terscheiden.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält eine Far
bentrennvorrichtung zwei Reflexionselemente mit gegenseitig bzw. untereinander ver
schiedenen 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 Refle
xionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durchlaß/Reflexionsbauglied
und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschich
tet sind, um das Reflexionselement zu bilden, wobei die beiden Reflexionselemente
angeordnet sind, um auftreffendes bzw. einfallendes Licht in drei Farblichter zu tren
nen; 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 bzw. untereinan
der verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente
ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durch
zulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektie
ren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch
laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transpa
rente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden, wobei die beiden
Reflexionselemente angeordnet sind, um auftreffendes bzw. 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 angege
ben werden und nicht dazu gedacht sind, die vorliegende Erfindung zu beschränken.
In den Zeichnungen:
ist Fig. 1 ein Diagramm, das einen Aufbau einer Farbbild-Lesevorrichtung dar
stellt, die eine Farbentrennvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung enthält;
ist Fig. 2 ein Diagramm, das einen Aufbau der Farbentrennvorrichtung gemäß der
ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
ist Fig. 3 ein Diagramm, um ein Berechnungsverfahren zu erklären, um Unter
schiede der optischen Weglängen der jeweiligen Farblichter bei den Reflexionselemen
ten in der Farbentrennvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform
abzuleiten, worin angenommen wird, daß die transparenten Schichten aus Luft ähnlich
einfallsseitigen Bereichen der Reflexionselemente bestehen;
ist Fig. 4 ein Diagramm, um ein Berechnungsverfahren zum Ableiten von Dicken
der transparenten Schichten der Reflexionselemente in der Farbentrennvorrichtung
gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform zu erklären, worin die transparenten
Schichten aus Glas hergestellt sind;
ist Fig. 5 ein Diagramm, um ein Konstruktions- bzw. Aufbauverfahren der Far
bentrennvorrichtung gemaß" der ersten bevorzugten Ausführungsform zu erklären;
ist Fig. 6 ein Diagramm, das eine Modifikation der ersten bevorzugten Ausfüh
rungsform zeigt, worin eine Farbentrennvorrichtung ein Glasprisma nutzt;
ist Fig. 7 ein Diagramm, das eine andere Modifikation der ersten bevorzugten Aus führungsform darstellt, worin spektrale Charakteristiken dichroitischer Spiegel von Re flexionselementen verschieden von denjenigen in der ersten bevorzugten Ausführungs form eingestellt sind; ist Fig. 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 Fig. 9 ein Diagramm, das eine andere Modifikation der ersten bevorzugten Aus führungsform darstellt, worin eine der transparenten Schichten der Reflexionselemente keilförmig ist;
ist Fig. 10 ein Diagramm, das einen Aufbau einer Farbentrennvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; ist Fig. 11 ein Diagramm, das einen Aufbau einer herkömmlichen Farbentrennvor richtung darstellt, worin zwei Reflexionselemente verwendet werden, welche jeweils drei dichroitische Spiegel aufweisen, die über parallelseitig angeordnete, dazwischengelegte transparente Schichten geschichtet sind; und ist Fig. 12 ein Diagramm, das einen Aufbau einer anderen herkömmlichen Far bentrennvorrichtung darstellt, worin vier Reflexionselemente verwendet werden, wel che jeweils einen dichroitischen Spiegel und einen Totalreflexionsspiegel aufweisen, die über eine parallelseitig angeordnete, dazwischengelegte transparente Schicht geschich tet sind.
ist Fig. 7 ein Diagramm, das eine andere Modifikation der ersten bevorzugten Aus führungsform darstellt, worin spektrale Charakteristiken dichroitischer Spiegel von Re flexionselementen verschieden von denjenigen in der ersten bevorzugten Ausführungs form eingestellt sind; ist Fig. 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 Fig. 9 ein Diagramm, das eine andere Modifikation der ersten bevorzugten Aus führungsform darstellt, worin eine der transparenten Schichten der Reflexionselemente keilförmig ist;
ist Fig. 10 ein Diagramm, das einen Aufbau einer Farbentrennvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; ist Fig. 11 ein Diagramm, das einen Aufbau einer herkömmlichen Farbentrennvor richtung darstellt, worin zwei Reflexionselemente verwendet werden, welche jeweils drei dichroitische Spiegel aufweisen, die über parallelseitig angeordnete, dazwischengelegte transparente Schichten geschichtet sind; und ist Fig. 12 ein Diagramm, das einen Aufbau einer anderen herkömmlichen Far bentrennvorrichtung darstellt, worin vier Reflexionselemente verwendet werden, wel che jeweils einen dichroitischen Spiegel und einen Totalreflexionsspiegel aufweisen, die über eine parallelseitig angeordnete, dazwischengelegte transparente Schicht geschich tet sind.
Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hierin un
ten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt einen Aufbau einer Farbbild-Lesevorrichtung, die eine Farbentrennvor
richtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
enthält. In Fig. 1 bezeichnen Ziffern 9, 9 jeweils Beleuchtungslampen, um Licht auf
ein Farboriginal 11 auf einem Deckglas 10 fallen oder strahlen zu lassen, und kenn
zeichnet 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 Totalrefle
xionsspiegel, um das reflektierte Licht zu reflektieren, welches durch den Einfallsspalt
12 gelangt ist, und Ziffer 16 kennzeichnet eine bilderzeugende oder Kondensor- bzw.
Konzentrierlinse, um das Licht zu konzentrieren, das von dem Totalreflexionsspiegel 15
reflektiert wird. Ziffer 17 bezeichnet eine Farbentrennvorrichtung, um das Licht, das
darauf über die Konzentrierlinse 16 auftrifft bzw. einfällt, in drei Farben zu trennen.
Die Farbentrennvorrichtung 17 schließt Reflexionselemente 19, 20 und 21 ein, die jeweils
gebildet werden, indem ein dichroitischer Spiegel und ein Totalreflexionsspiegel über
eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet werden. 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 bezeich
net einen CCD-Bildsensor mit drei Zeilen- bzw. Liniensensoren, die parallel zueinander
mit vorgegebenen gleichen Abständen dazwischen angeordnet sind. Wie in Fig. 1
ersichtlich ist, ist die Farbentrennvorrichtung 17 in einem Lichtlaufweg zwischen der
Konzentrierlinse 16 und dem CCD-Bildsensor 18 angeordnet.
Eine Spaltbreite des Einfallsspaltes 12 ist derart eingestellt, daß jedes der drei Farb
lichter 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 der Farbentrennvorrichtung 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 re
flektiert, um dessen Richtungen zu ändern. Das spaltförmige Licht wird dann über
die Konzentrierlinse 16 zu der Farbentrennvorrichtung 17 geführt, wo das spaltförmige
Licht in drei Farblichter ohne einen Unterschied in ihren optischen Weglängen (op
tischen 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.
In der Farbentrennvorrichtung 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. Schließ
lich treffen die getrennten drei Farblichter auf das Reflexionselement 21 auf, wo die
optischen Weglängen der drei Farblichter eingestellt werden, und werden reflektiert.
Fig. 2 zeigt einen Aufbau der Farbentrennvorrichtung 17. Wie in Fig. 2 darge
stellt 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 di
chroitische 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 Spie
gel 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 dichroiti
schen 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 der Farbentrennvorrichtung 17 wird hierin unten weiter ausführlich
beschrieben werden.
Das Licht von der Konzentrierlinse 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 durch
geführt wird. Ferner wird eine Korrektur eines Unterschieds zwischen den optischen
Weglängen des roten Lichts R und des blauen Lichts B vorgenommen, um ihre op
tischen 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 18 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 18 ohne einen Unterschied in ihren optischen Weglängen und mit
den Abständen dazwischen auf, welche den Abständen zwischen den benachbarten
Liniensensoren des CCD- Bildsensors 18 entsprechen.
Nun wird ein Konstruktions- bzw. Aufbauverfahren der Farbentrennvorrichtung 17
hierin unten beschrieben werden.
Vor einer Konstruktion bzw. einem Aufbau der Farbentrennvorrichtung 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.
Fig. 3 ist ein Diagramm, um das Berechnungsverfahren zum Ableiten der Unter
schiede der Lichtwege der jeweiligen Farblichter bei den Reflexionselementen 19, 20
und 21 in der Farbentrennvorrichtung 17 zu erklären, worin angenommen wird, daß
die transparenten Schichten 19T, 20T und 21T aus Luft ähnlich einfallsseitigen Berei
chen der Reflexionselemente 19, 20 und 21 hergestellt sind. In Fig. 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
eine seitliche Verschiebung bzw. Seitenverschiebung des Lichts infolge des Reflexions
elements 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/sin2θ (1)
v = s/tan2θ (2)
Demgemäß ist ein Gesamtunterschied L in einer optischen Weglänge gegeben durch:
L = u + v = ((1/sin2θ) + (1/tan2θ)) s (3)
Falls ein Koeffizient p für einen Unterschied in einer optischen Weglänge, der von einem
Einfallswinkel des Lichts abhängt, gegeben ist durch:
p = (1/sin2θ) + (1/tan2θ) (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 = ucosθ = s/(2sinθ) (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 3 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 Fig. 4 repräsen
tiert d′ eine Dicke der transparenten (Glas-) Schicht 19T, 20T, 21T, repräsentiert θ
einen Einfallswinkel des Lichts bezüglich des Reflexionselements 19, 20, 21, repräsen
tiert 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 = sinθ/sinθ′ (7)
Falls Gleichung (7) nach dem Austrittswinkel θ′ aufgelöst wird, gilt:
θ′ = sin - 1(sinθ/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 = dtanθ = d′ tanθ′ (9)
Falls Gleichung (9) nach der Dicke d′ aufgelöst wird, gilt:
d′ = (tanθ/tanθ′)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. Aufbauverfahren für die Farbentrennvorrichtung
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.
Fig. 5 ist ein Diagramm, um das Konstruktions- bzw. Aufbauverfahren der Farben
trennvorrichtung 17 zu erklären. In Fig. 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/sin2θ₁) + (1/tan2θ₁) (11)
p₂ = (1/sin2θ₂) + (1/tan2θ₂) (12)
p₃ = (1/sin2θ₃) + (1/tan2θ₃) (13)
Auf der anderen Seite sind aus Gleichung (5) Gesamtunterschiede L₁, L₂ und L₃ in
einer optischen Weglänge der Reflexionselemente 19, 20 und 21 gegeben durch:
L₁ = p₁ s₁ (14)
L₂ = p₂ s₂ (15)
L₃ = p₃ s₂ (16)
Weil die Gesamtunterschiede L₁, L₂ und L₃ in einer optischen Weglänge einander gleich
sein sollten, gilt:
p₁ s₁ = p₂ s₂ = p₃ s₃ (17)
Überdies ist, wie auf Fig. 5 deutlich wird, die Beziehung zwischen den Licht-Seiten
verschiebungen 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 (18) 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):
2 p₁p₂ + p₁p₃ - p₂p₃ = 0 (24)
Auf der anderen Seite wird in dieser bevorzugten Ausführungsform das Licht in die
Farbentrennvorrichtung 17 horizontal eingeführt und aus ihr 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 p₃ für den Lichtwegunterschied unter Verwendung der Licht
einfallswinkel 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 Lichtein
fallswinkel 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 der Farbentrennvorrichtung 17 gemäß
dieser bevorzugten Ausführungsform ist es vorzuziehen, 46°θ₁53° zu realisieren.
Tabelle 1 zeigt Beispiele von Lösungen für die Lichteinfallswinkel θ₁, θ₂ und θ₃.
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/(2sinθ₁) (26)
d₂ = s₂/(2sinθ₂) (27)
d₃ = s₃/(2sinθ₃) (28)
Schließlich werden die Dicken d′₁, d′₂ und d′₃ der transparenten (Glas-)Schichten 19T,
20T und 21T der Reflexionselemente 19, 20 und 21 erhalten. Zuerst sind nach Gleichung
(8) die Lichtaustrittswinkel θ₁′, θ₂′ und θ₃′ bezüglich der transparenten (Glas-)Schichten
19T, 20T und 21T gegeben durch:
θ′₁ = sin-1(sinθ₁/n) (29)
θ′₂ = sin-1(sinθ₂/n) (30)
θ′₃ = sin-1(sinθ₃/n) (31)
Auf der anderen Seite sind nach Gleichung (10) die Dicken d′₁, d′₂ und d′₃ der transpa
renten (Glas-)Schichten 19T, 20T und 21T gegeben durch:
d′1 = (tanθ₁/tanθ′₁)d₁ (32)
d′₂ = (tanθ₂/tanθ′₂)d₂ (33)
d′₃ = (tanθ₃/tanθ′₃)d₃ (34)
Folglich werden die Dicken d′₁, d′₂ und d₃¹ 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 18
168 µm beträgt, der Brechungsfaktor n von jeder der transparenten (Glas-)Schich
ten 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 die Farbentrennvorrichtung 17
aufgebaut werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Modifikation der vorhergehenden ersten bevorzugten Ausfüh
rungsform, worin die Farbentrennvorrichtung 17 durch eine Farbentrennvorrichtung 40
unter Verwendung eines Glasprismas 41 ersetzt ist. Wie in Fig. 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 Pris
mas 41 abgelegt bzw. angeordnet. Ferner sind Totalreflexionsspiegel 22M, 23M und
24M nahe den entsprechenden dichroitischen Spiegeln 22D, 23D und 24D über trans
parente 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 vorhergehen
den ersten bevorzugten Ausführungsform zu erzeugen.
Ferner kann, obwohl die spektralen Charakteristiken der dichroitischen Spiegel 19D,
20D und 21D, die in der Farbentrennvorrichtung 17 verwendet werden, welche in den
Fig. 1 und 2 dargestellt ist, und der dichroitischen Spiegel 22D, 23D und 24D, die in
der in Fig. 6 dargestellten Farbentrennvorrichtung 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.
Fig. 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 der in Fig. 1 dargestellten Farbentrennvorrichtung 17 reflektieren die Reflexi
onselemente 19, 20 und 21 das Licht wiederum in der angegebenen Reihenfolge, um
die Dreifarbentrennung durchzuführen. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, kann jedoch die
se Reihenfolge umgekehrt werden, so daß die Reflexionselemente 21, 20 und 19 das
Licht wiederum in der angegebenen Reihenfolge reflektieren, um die Dreifarbentren
nung 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
die Farbentrennvorrichtung 17, die in den Fig. 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 der Farbentrennvorrichtung 17 verwendet
werden, parallelseitig angeordnet ist, das heißt zwei gegenüberliegende Seiten davon
sind parallele planare Oberflächen, eine von ihnen keilförmig sein. Zum Beispiel kann,
wie in Fig. 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 Lichteinfalls
winkels bezüglich der Reflexionselemente 19, 20 und 21 erhöht werden.
Nun wird hierin unten eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung beschrieben werden. Fig. 10 zeigt einen Aufbau einer Farbentrenn
vorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform. In der zweiten bevor
zugten Ausführungsform werden zwei Reflexionselemente in Kombination mit einer
Bilderzeugungs- oder Kondensor- bzw. Konzentrierlinse verwendet, um die Dreifarben
trennung ohne einen Unterschied in einer optischen Weglänge durchzuführen.
In Fig. 10 bezeichnet Ziffer 32 eine Konzentrierlinse, die derart konstruiert bzw.
aufgebaut ist, daß sich ein bildseitiger Hauptpunkt des grünen Lichts G näher an einer
Lichteinfallsseite der Konzentrierlinse 32 im Vergleich mit einem bildseitigen Haupt
punkt der roten und blauen Lichter R, B befindet. Ziffer 33 kennzeichnet ein Far
bentrennprisma 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 trans
parente Schichten in der Form von Luftlücken, und Symbole 34M beziehungsweise 35M
bezeichnen Totalreflexionsspiegel.
Nun wird hierin unten eine Funktion der Farbentrennvorrichtung gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden.
Zuerst gelangt das Licht, das auf die Konzentrierlinse 32 auftrifft, durch das Pris
ma 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 Konzentrierlinse 32 einander gleich.
Es ist vorzuziehen, die Farbentrennvorrichtung der ersten bevorzugten Ausfüh
rungsform zu benutzen, wenn der Liniensensorabstand des CCD-Bildsensors relativ
groß ist, und die Farbentrennvorrichtung der zweiten bevorzugten Ausführungsform
zu benutzen, wenn der Abstand relativ klein ist.
Bei den vorhergehenden, ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen ist
die Farbentrennvorrichtung bei einer Bildseite der Konzentrierlinse angeordnet. Auf
der anderen Seite kann die Farbentrennvorrichtung bei einer Originalseite der Kon
zentrierlinse angeordnet werden, das heißt bei einer Seite des Farboriginals. Ferner
können die Reflexionselemente der Farbentrennvorrichtung teilweise bei den Original
beziehungsweise Bildseiten der Konzentrierlinse vorgesehen werden.
Wie oben beschrieben ist, kann gemäß der vorhergehenden, ersten und zweiten
bevorzugten Ausführungsformen und deren Modifikationen die geforderte Dreifarben
trennung 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 verschie
dene Änderungen und Modifikationen, ohne von dem Geist und Umfang der Erfindung
abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, vorgenommen werden
können.
Claims (18)
1. Eine Farbentrennvorrichtung mit:
drei Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spek tralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulas sen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren,
und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden; und
wobei die drei Reflexionselemente angeordnet sind, um einfallendes Licht in drei Farblichter zu trennen, deren Lichtwege bzw. optische Weglängen einander gleich sind.
drei Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spek tralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulas sen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren,
und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden; und
wobei die drei Reflexionselemente angeordnet sind, um einfallendes Licht in drei Farblichter zu trennen, deren Lichtwege bzw. optische Weglängen einander gleich sind.
2. Die Farbentrennvorrichtung nach Anspruch 1, worin jedes der Durchlaß/Re
flexionsbauglieder ein dichroitischer Spiegel ist.
3. Die Farbentrennvorrichtung nach Anspruch 1, worin mindestens eine der trans
parenten Schichten keilförmig ist.
4. Die Farbentrennvorrichtung nach Anspruch 1, worin jede der transparenten
Schichten eine Luftlücke ist.
5. Eine Farbbild-Lesevorrichtung mit:
drei Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spek tralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulas sen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren,
und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden;
einer Linse, um Licht zu konzentrieren;
einem 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.
drei Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spek tralen Charakteristiken, wobei jedes der drei Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulas sen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren,
und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden;
einer Linse, um Licht zu konzentrieren;
einem 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.
6. Die Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 5, worin der Sensor ein Bildsensor
mit drei Zeilen- bzw. Liniensensoren ist, die parallel zueinander angeordnet sind.
7. Die Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 6, worin die drei Reflexionselemente
in einem Lichtlaufweg zwischen der Linse und dem Bildsensor angeordnet sind
und worin unter der Annahme, daß ein Abstand zwischen den benachbarten Lini
ensensoren s₀ beträgt und Seitenverschiebungen des Lichts, das in der Farbe bei
den Reflexionselementen wiederum getrennt wird, s₁, s₂ und s₃ in der Reihenfolge
eines Einfalls bzw. Auftreffens des Lichts auf die Reflexionselemente sind, eine
Beziehung zwischen s₀, s₁, s₂ und s₃ gegeben ist durch
s₁ + s₂ = 2 s₀s₂ + s₃ = s₀
8. Die Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 6, worin die drei Reflexionselemen
te in einem Lichtlaufweg zwischen der Linse und dem Bildsensor angeordnet
sind und worin unter der Annahme, daß ein Abstand zwischen den benachbarten
Liniensensoren s₀ beträgt und Seitenverschiebungen des Lichts, das in der Farbe
bei den Reflexionselementen wiederum getrennt wird, s₁, s₂ und s₃ in der Reihen
folge eines Auftreffens des Lichts auf die Reflexionselemente sind, eine Beziehung
zwischen s₀, s₁, s₂ und s₃ gegeben ist durch
s₁ + s₂ = s₀s₂ + s₃ = 2 s₀
9. Die Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 7, worin unter der Annahme, daß
Einfallswinkel des Lichts bezüglich der Reflexionselemente θ₁, θ₂ und θ₃ in der
Reihenfolge eines Auftreffens des Licht auf die Reflexionselemente sind, eine Be
ziehung zwischen θ₁, θ₂ und θ₃ gegeben ist durch
2 p₁p₂ + p₁p₃ - p₂p₃ = 0worinp₁ = (1/sin2θ₁)+(1/tan2θ₁)p₂ = (1/sin2θ₂)+(1/tan2θ₂)p₃ = (1/sin2θ₃)+(1/tan2θ₃)θ₁ + θ₂ + θ₃ = 90°gelten.
10. Die Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 9, worin unter der Annahme, daß
Dicken der transparenten Schichten der Reflexionselemente d′₁, d′₂ und d′₃ in der
Reihenfolge eines Auftreffens des Lichts auf die Reflexionselemente sind und ein
Brechungsfaktor von jeder der transparenten Schichten n ist, d′₁, d′₂ und d′₃ gege
ben sind durch
d′₁ = (tanθ₁/tanθ′₁)d₁worinθ′₁ = sin-1 (sinθ₁/n)d₁ = s₁/(2sinθ₁)gelten, durchd′₂ = (tanθ₂/tanθ′₂)d₂worinθ₂ = sin-1(sinθ₂/n)d₂ = s₂/(2sinθ₂)gelten, und durchd′₃ = (tanθ₃/tanθ′₃)d₃worinθ₃′ = sin-1(sinθ₃/n)d₃ = s₃/(2sinθ₃)gelten.
11. Eine Farbentrennvorrichtung mit:
einer Vielzahl von Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander ver schiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durch zulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflek tieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durchlaß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischenge legte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden; und
einer Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Licht wellenlängen unterscheiden.
einer Vielzahl von Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander ver schiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durchlaß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durch zulassen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflek tieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durchlaß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischenge legte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden; und
einer Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Licht wellenlängen unterscheiden.
12. Die Farbentrennvorrichtung nach Anspruch 11, worin jedes der Durch
laß/Reflexionsbauglieder ein dichroitischer Spiegel ist.
13. Die Farbentrennvorrichtung nach Anspruch 11, worin mindestens eine der trans
parenten Schichten keilförmig ist.
14. Die Farbentrennvorrichtung nach Anspruch 11, worin jede der transparenten
Schichten eine Luftlücke ist.
15. Eine Farbentrennvorrichtung mit:
zwei Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulas sen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden, wo bei die beiden Reflexionselemente angeordnet sind, um einfallendes Licht in drei Farblichter zu trennen; und
einer Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Licht wellenlängen unterscheiden, um einen Unterschied in optischen Weglängen zu korrigieren, der zwischen den jeweiligen Farblichtern infolge der Reflexionsele mente hervorgerufen wird.
zwei Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulas sen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden, wo bei die beiden Reflexionselemente angeordnet sind, um einfallendes Licht in drei Farblichter zu trennen; und
einer Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Licht wellenlängen unterscheiden, um einen Unterschied in optischen Weglängen zu korrigieren, der zwischen den jeweiligen Farblichtern infolge der Reflexionsele mente hervorgerufen wird.
16. Eine Farbentrennvorrichtung nach Anspruch 15, worin jedes der Durch
laß/ Reflexionsbauglieder ein dichroitischer Spiegel ist.
17. Eine Farbbild-Lesevorrichtung mit:
zwei Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulas sen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden, wo bei die beiden Reflexionselemente angeordnet sind, um einfallendes Licht in drei Farblichter zu trennen;
einem Sensor, um die jeweiligen Farblichter in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln; und
einer Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Licht wellenlängen unterscheiden, um einen Unterschied in optischen Weglängen zu korrigieren, der zwischen den jeweiligen Farblichtern infolge der Reflexionsele mente hervorgerufen wird.
zwei Reflexionselementen mit gegenseitig bzw. untereinander verschiedenen spektralen Charakteristiken, wobei jedes der Reflexionselemente ein Durch laß/Reflexionsbauglied, um Licht mit einer gegebenen Wellenlänge durchzulas sen und Licht mit einer anderen als der gegebenen Wellenlänge zu reflektieren, und einen Reflexionsspiegel besitzt, um Licht zu reflektieren, wobei das Durch laß/Reflexionsbauglied und der Reflexionsspiegel über eine dazwischengelegte transparente Schicht geschichtet sind, um das Reflexionselement zu bilden, wo bei die beiden Reflexionselemente angeordnet sind, um einfallendes Licht in drei Farblichter zu trennen;
einem Sensor, um die jeweiligen Farblichter in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln; und
einer Linse mit Hauptpunkten, deren Positionen sich in Abhängigkeit von Licht wellenlängen unterscheiden, um einen Unterschied in optischen Weglängen zu korrigieren, der zwischen den jeweiligen Farblichtern infolge der Reflexionsele mente hervorgerufen wird.
18. Die Farbbild-Lesevorrichtung nach Anspruch 17, worin der Sensor ein Bildsensor
mit drei Liniensensoren ist, die parallel zueinander angeordnet sind.
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