DE3615342A1

DE3615342A1 - Farbbildsensor

Info

Publication number: DE3615342A1
Application number: DE19863615342
Authority: DE
Inventors: Kenji Kanagawa Suzuki
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1985-05-08
Filing date: 1986-05-06
Publication date: 1986-11-13
Also published as: DE3615342C2; GB8917001D0; US4709259A; GB2175173A; GB2220817A; GB8611201D0; GB2175173B; GB2220817B

Description

Farbbildsensor Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Farbbildsensor zum Lesen eines Farbbildes, und speziell auf einen Farbbildsensor, der zur Verwendung als Abtaster eines Farbkopierers geeignet ist.

Ein moderner Farbkopierer ist mit einem Abtaster zum Abtasten eines Farboriginals (Farbnegativfilm, Farbpositivfilm oder dergleichen) ausgerüstet. Um einen Farbabzug mit richtigen Farbdichten und gut abgestimmten Farben herzustellen, werden drei Farbdichten des Originals bei jedem abgetasteten Punkt des Originals gemessen, um die Belichtungsmengen der roten, grünen und blauen Farben bei der Belichtung eines Farbpapiers zu steuern. Ein Farbbildsensor oder ein Festkorperbildsensor wird im Abtaster verwendet, der in einen Abtaster vom Dreibildsensortyp und Einzelbildsensortyp klassifiziert werden kann. Der erste Typ ist mit drei Farbbildsensoren, d.h. mit Rot-, Grün- und Blau-Bildsensoren für jede zu messende Farbe versehen, und der letztgenannte Abtastertyp ist mit einem einzelnen Bildsensor und mit einem Mosaikoder Streifenfilter versehen, das auf der lichtempfangenden Oberfläche des einzelnen Bildsensors angeordnet ist und rote, grüne und blaue Durchlaßbereiche aufweist, die alternierend zueinander angeordnet sind.

Der Dreibildsensorabtaster erfordert nicht nur drei Farbbildsensoren, sondern auch drei Sätze Verstärker und optische Systeme, hat daher einen komplizierten Aufbau

und ist teuer. Ein Einzelbildsensorabtaster ist in bezug auf die Kosten und den benötigten Platz zur Montage des Abtasters vorteilhafter. Bei den

Einzelbildsensorabtastern, die bereits für Farbfernsehkameras eingesetzt worden sind, werden drei Farbsignale für jeden Bildpunkt gemischt und vom Abtaster aufgenommen. Bei einem Farbkopierer ist es jedoch notwendig, daß ein Computer mit einem Farbsignal versorgt wird, das für jede Farbe getrennt ist, um die Belichtungsmenge für jede Farbe ausrechnen zu können. Wenn daher ein Abtaster vom Einzelbildsensortyp hierbei verwendet wird, dann wird ein Farbtrennkreis komplizierten Aufbaus, der synchron mit dem Lesen des Farbbildsensors arbeitet, zwischen dem Farbbildsensor und dem Computer benötigt.

Beim Messen der drei Farbdichten eines Farboriginals mit einem Abtaster vom Einzelbildsensortyp wird unvermeidlich eine Farbeintragung (Registerfehler) erzeugt, da jede photoelektrische Wandlereinheit einen anderen Punkt mißt. Eine korrekte Messung eines jeden Bildpunktes ist daher nicht möglich. Dies erwächst zu einem Problem, wenn die drei Farbbelichtungsmengen unter Beachtung des Farbtons eines jeden Bildpunktes geregelt werden.

Im allgemeinen enthalten Farbnegativfilme, die von Amateuren geliefert werden, richtig belichtete Bilder, überbelichtete Bilder oder unterbelichtete Bilder. Es ist daher ein Dynamikbereich von über 10 000 Stufen zur Messung der Dichte eines Bildes eines Farbnegativfilms notwendig. Der Dynamikbereich eines Farbbildsensors ist jedoch klein, so daß, wenn 10 000 Stufen abgedeckt werden sollen, eine Änderung des Signalpegels aufgrund einer Änderung des einfallenden Lichts unterdrückt werden muß, was es unmöglich macht, die Dichte mit hoher Genauigkeit zu messen. Abgesehen davon, betrachtet man ein

einzelnes Bild, dann kann ein Dynamikbereich von etwa 100 Stufen für jede Farbe ausreichend sein, obgleich der Signalpegel für jede Farbe unterschiedlich ist. Wenn daher die Dichte durch Änderung der Ladungsspeicherzeit für jede Farbe gemessen wird, dann wird der Dynamikbereich wesentlich gesteigert, so daß man ein Signal mit weniger Störung erhalten kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Farbbildsensor vom Einzelbildsensortyp anzugeben, daß mehrere Arten von photoelektrischen Wandlereinheiten alternierend angeordnet sind, wobei jede photoelektrische Wandlereinheit photoelektrisch Licht einer anderen Farbe in ein Ladungssignal umwandelt und es speichert, wobei ein Farbsignal entsprechend dem Ladungssignal getrennt von jedem anderen Farbsignal ausgelesen werden kann.

Dabei sollte ein Farbbildsensor eine geringere Farbeintragung (Registerfehler) aufweisen. Der Sensor sollte vorzugsweise ein Signal liefern, das weniger Störungen aufweist, indem eine Ladungsspeicherzeit unabhängig für jede Farbe bestimmt wird, um den Dynamikbereich zu verbreitern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Dnteransprüche.

Demgemäß sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die photoelektrischen Wandlereinheiten matrixartig in einer Mehrzahl von Ein-Bildpunkt-Meßeinheiten angeordnet, wobei jede Einheit MxN photoelektrische Wandlereinheiten umfaßt. M und N sind ganze Zahlen größer als 2. Innerhalb jeder Bildpunktmeßeinheit sind η Wandlereinheiten für jede Farbe vorhanden, η ist der kleinste gemeinsame Teiler von MxN und ist eine ganze

Zahl größer als 2. Die in den η photoelektrischen Wandlereinheiten gespeicherten Signale werden addiert und gelesen. Um die Addition der Ladungssignale in einer Bildpunktmeßeinheit auszuführen, werden entsprechende Vertikal-MOS-Sehalter, die mit η photoelektrischen Wandlereinheiten verbunden sind, gleichzeitig eingeschaltet und zum selben Zeitpunkt wird ein
Ein-Horizontal-MOS-Schalter, der mit den η Vertikal-MOS-Schaltern verbunden ist, eingeschaltet. Um den Schaltkreisaufbau zu vereinfachen, sind ein Ein-Vertikalabtastungsschieberegister zum Einschalten der Vertikal-MOS-Schalter und ein

Ein-Horizontalabtastungsschieberegister zum Einschalten der Horizontal-MOS-Schalter vorgesehen, um gleichzeitig die Ladungssignale für jede Farbe zu lesen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zur Ermöglichung einer hochpräzisen Messung durch Einstellung einer Speicherzeit (photoelektrischen Wandlerzeit) für jede Farbe zur Erweiterung des Dynamikbereichs ein Vertikalabtastschieberegister für jede Farbe vorgesehen. Jedes Vertikalabtastschieberegister arbeitet unabhängig von jedem anderen und schaltet Vertikal-MOS-Schalter zu unterschiedlichen Zeiten für jede Farbe ein, um dadurch die Speicherung der Ladungssignale zu beenden. Ein Horizontal-MOS-Schalter, der mit den Vertikal-MOS-Transistoren in Reihe geschaltet ist, wird so gesteuert, daß er durch die

Horizontalabtastschieberegister ein- oder ausgeschaltet wird, die für jede Farbe vorgesehen sein können oder gemeinsam für alle Farben verwendet werden. Im Falle eines einzelnen Horizontalabtastschieberegisters erhält man einen einfachen Schaltkreisaufbau bei geringen Kosten. Vertikalabtastschieberegister, die für entsprechende Farben vorgesehen sind, können jedoch nicht gleichzeitig

betrieben werden. Die Vertikalabtastschieberegister werden daher selektiv zum Lesen der Ladungssignale für jede Farbe in Betrieb gesetzt. Die Gruppierung der photoelektrischen Wandlereinheiten in Einheiten von MxN unterdrückt wirkungsvoll die Farbeinschreibung (Registerfehler).

Verschiedene Kombinationen, so wie Blau, Grün und Rot, oder Zyan, Magenta und Gelb können als Farblicht, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist, verwendet werden. Spezielle Farblichter, wie beispielsweise ein Fleischtonfarblicht können eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung der Anordnung der photoelektrischen Wandlereinheiten des Farbbildsensors nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild des Farbbildsensors nach der vorliegenden Erfindung, wobei Vertikalschieberegister und Horizontalschieberegister für die entsprechenden Farben vorgesehen sind und die Ladungsspeicherzeit für jede Farbe variiert werden kann;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Ladungszeit und Signalauslesung der Ausführungsform nach Fig. 2;

Fig. 4 ein Schaltbild des Farbbildsensors nach der vorliegenden Erfindung in gegenüber Fig. 2 modifizierter Ausführungsform, wobei Vertikalabtastschieberegister für entsprechende Farben vorgesehen sind und ein Horizontalabtastschieberegister gemeinsam für alle

Farben verwendet wird;

Fig. 5 eine Übersichtsdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine Ein-Bildpunkt-Meßeinheit aus 3x3 photoelektrischen Wandlereinheiten aufgebaut ist;

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Ladungssignale für jede Farbe in einem Ein-Bildpunkt addiert werden;

Fig. 7 ein spezielles Schaltbild nach dem Prinzip von Fig. 6, und

Fig. 8 ein Schaltbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Ein-Bildpunkt-Meßeinheit aus 3x3 photoelektrischen Wandlereinheiten besteht und die Ladungsspeicherzeit für jede Farbe verändert werden kann.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung von photoelektrischen Wandlereinheiten eines Farbbildsensors, wobei der Sensor 2 alternierend und regelmäßig angeordnete Rotlicht-Wandlereinheiten 3 zum Umwandeln eines roten Lichts in ein Ladungssignal und zum Speichern desselben, Grünlicht-Wandlereinheiten 4 zum Umwandeln eines grünen Lichts in ein Ladungssignal und zum Speichern desselben, und Blaulicht-Wandlereinheiten 5 zum Umwandeln eines Blaulichts in ein Ladungssignal und zum Speichern desselben aufweist. Die Rotlicht-, Grünlicht- und Blaulichtwandlereinheiten 3, 4 und 5 sind jeweils in bekannter Art aufgebaut und bestehen aus einer äquivalenten Photodiode und einem Farbfilter zum selektiven Durchlassen von Licht einer spezifischen Farbe.

Bei dieser Ausführungsform werden Rotfilter, Grünfilter und Blaufilter als Farbfilter verwendet. Die photoelektrische Rotlichtwandlereinheit 3 besteht aus einem Rotfilter und einer Photodiode, die Grünlichtwandlereinheit 4 besteht aus einem Grünfilter und einer Photodiode und die Blaulichtwandlereinheit 5 besteht aus einem Blaufilter und einer Photodiode. Um die drei Farben getrennt zu messen, besteht eine Ein-Bildpunkt-Meßeinheit 2a aus drei photoelektrischen Wandlereinheiten 3, 4 und 5, die quer angeordnet sind. In Fig. 1 ist eine Ein-Bildpunkt-Meßeinheit 2a von einer durchgezogenen Linie umgeben, während jede photoelektrische Wandlereinheit 3, 4 und 5 von einer gestrichelten Linie umgeben ist. Die Ein-Bildpunkt-Meßeinheit 2a kann aus drei photoelektrischen Wandlereinheiten 3, 4 und 5 bestehen, die vertikal oder schräg angeordnet sind. Obgleich nur ein Teil der photoelektrischen Wandlereinheiten in Fig. 1 dargestellt ist, ist in Wirklichkeit eine große Anzahl photoelektrischer Wandlereinheiten 3, 4 und 5 matrixartig angeordnet.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Farbbildsensors nach der Erfindung, bei der eine

Ein-Bildpunkt-Meßeinheit aus einer Ein-Wandlereinheit für jede Farbe besteht und die Ladungszeit für jede Farbe variiert werden kann. Bei einem tatsächlich ausgeführten Farbbildsensor ist jedes elektrische Element integral auf einem Halbleiterchip ausgebildet. In der Figur werden jedoch äquivalente elektrische Elemente verwendet, um solche wirklich verwendeten Elemente darzustellen. Photodioden 1 bis 16, 21 bis 26, 31 bis 35 und 41 bis 44 sind matrixartig angeordnet, um photoelektrisch Licht durch die oben erwähnten Farbfilter in ein Ladungssignal umzuwandeln. Das Ladungssignal, das man durch photoelektrische Umwandlung erhält, wird in einem "schwimmenden" Kondensator gespeichert. Die Photodioden

11, 14, 23, 26, 32, 35, 41 und 44 sind für rote Farbe. Die Photodioden 12, 15, 21, 24, 33 und 42 sind für grüne Farbe und die Photodioden 13, 16, 22, 25, 31, 34 und sind für blaue Farbe, um die in diesen Photodioden gespeicherten Ladungssignale zu lesen, sind Vertikal-MOS-Sehalter 71 bis 76, 81 bis 86, 91 bis 95 und 101 bis 105 in Serie mit den entsprechenden Photodioden geschaltet.

Dm eine hochgenaue Messung durch Vergrößerung des Dynamikbereiches auszuführen, ist eine Vertikalabtasteinrichtung für jede Farbe in dieser Ausführungsform vorgesehen. Um jede Farbe vertikal abzutasten, ist ein Vertikalabtastschieberegister 130a für blaue Farbe, ein solches Schieberegister 130b für grüne Farbe und ein solches Schieberegister 130c für rote Farbe vorgesehen. Om ein unabhängiges Auslesen für jede Farbe zu ermöglichen, d.h. um eine gleichzeitige Auslesung sowohl für Rot- und Grünsignale zu ermöglichen, sind außerdem

Horizontalabtastschieberegister 131a für blaue Farbe, ein Horizontalabtastschieberegister 131b für grüne Farbe und ein entsprechendes Horizontalabtastschieberegister 131c für rote Farbe vorgesehen. Die entsprechenden Schieberegister 130a bis 130c und 131a bis 131c werden durch eine Steuereinrichtung 132 gesteuert. Mit dem Bezugszeichen 133 ist ein' Impulsgenerator bezeichnet, der der Steuereinrichtung 132 Impulse zuführt.

Um die erste Reihe der photoelektrischen Wandlereinheiten abzutasten, sind eine Blaulichthorizontalleitung 141a, eine Grünlichthorizontalleitung 141b und eine Rotlichthorizontalleitung 141c vorgesehen, die mit dem Ausgangsanschluß D1 des

Blaulichtvertikalabtastschieberegisters 130a, dem entsprechenden Anschluß D1 des

Grünlichtvertikalabtastschieberegisters 13Ob bzw. dem Ausgangsanschluß D1 des

Rotlichtvertikalabtastschieberegisters 130c verbunden sind. Die Gateelektroden der Blaulichtvertikal-MOS-Schalter 73 und 76 sind mit der Blaulichthorizontalleitung 141a verbunden, die Gateelektroden der Grünlichtvertikal-MOS-Schalter 72 und 75 sind mit der Grünlichthorizontalleitung 141b und die Gateelektroden der Rotlichtvertikal-MOS-Schalter 71 und 74 sind mit der Rotlichthorizontalleitung 141c verbunden. Die gleiche Schaltungsanordnung ist für die zweiten und folgenden Reihen der photoelektrischen Wandlereinheiten getroffen, so daß die Beschreibung dafür weggelassen ist, jedoch sind die entsprechenden Bezugszeichen in der Zeichnung vorhanden.

Eine Blaulichtvertikalleitung 151a, eine Grünlichtvertikalleitung 151b und eine Rotlichtvertikalleitung 151c sind seitlich längs der ersten Spalte der Photodioden angeordnet und mit den entsprechenden Drainelektroden der Vertikal-MOS-Schalter verbunden. Drei Vertikalleitungen 152a bis 152c für entsprechende Farben sind weiterhin neben der zweiten Spalte Photodioden angeordnet. Dieselbe Anordnung ist in der dritten und den folgenden Spalten getroffen, so daß auf eine Beschreibung dafür verzichtet werden kann, die Zeichnung zeigt lediglich die Bezugszeichen.

Die Blaulichtvertikalleitungen 151a, 152a, 153a, 154a, 155a und 156a sind mit den entsprechenden Sourceelektroden der Blaulichthorizontal-MOS-Schalter 161a, 162a 166a verbunden. Die Gateelektroden dieser Blaulichthorizontal-MOS-Schalter sind mit den entsprechenden Ausgangsanschlüssen F1 bis F5 des Blaulichthorizontalabtastschieberegisters 131a verbunden. Die Drainelektroden der

Blaulichthorizontal-MOS-Schalter I6ia, 162a ... 166a sind mit einer Blaulichtausgangsleitung 170a verbunden.

In gleicher Weise sind die Grünlichtvertikalleitungen 151b, 152b ... 156b mit den entsprechenden Sourceelektroden der Grünlichthorizontal-MOS-Schalter 161b, 162b ... 166b verbunden. Die Gateelektroden dieser Grünlichthorizontal-MOS-Schalter sind mit den entsprechenden Ausgangsanschlüssen F1 bis F5 des Grünlichthorizontalabtastschieberegisters 161b verbunden. Die Drainelektroden der Grünlichthorizontal-MOS-Schalter I6ib, 162b ... 166b sind mit der Grünlichtausgangsleitung 170b verbunden.

Weiterhin sind die Botlichtvertikalleitungen 151c, 152c ... 156c mit den entsprechenden Sourceelektroden der Rotlichthorizontal-MOS-Schalter 161c, 162c ... 166c verbunden. Die Gateelektroden dieser Rotlichthorizontal-MOS-Schalter sind mit den entsprechenden Ausgangsanschlüssen F1 bis F5 verbunden. Die Drainelektroden der Rotlichthorizontal-MOS-Schalter 161c, 162c ... 166c sind mit einer Rotliehtausgangsl.eitung 170c verbunden.

Nachfolgend soll die Betriebsweise der oben beschriebenen Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert werden. Zunächst werden die Rot-, Grün- und Blau-Speicherzeiten der Steuereinrichtung 132 zugeordnet. Die Ladungsspeicherzeiten (photoelektrische Umwandlungszeiten) sind so bestimmt, daß der Maximalwert, den man durch Messung jeder Farbe während der Vorabtastung oder dergleichen erhält, nahezu der Sättigungsausgangswert wird. Wenn das Auslesestartsignal für die Hauptabtastung in die Steuereinrichtung 132 eingegeben wird, werden die entsprechenden Ladungssignale, die in den schwimmenden Kondensatoren gespeichert sind,

durch die Vertikalabtastschieberegister 13Oa bis 130c und die Rorizontalabtastschieberegister 131a bis 131c abgetastet und simultan ausgelesen, um auf die Zeit to rückgestellt zu werden. Diese Auslesesignale werden nicht benötigt, so daß sie nicht in den Computer eingegeben, sondern abgeleitet werden.

Nach dem Zeitpunkt to wandelt jede Photodiode einfallendes Licht in ein Ladungssignal um und speichert es. Zum Zeitpunkt ti ist die Rotlichtladungsspeicherung vollständig. Dann sendet die Steuereinrichtung 132 Taktimpulse zum Rotlichtvertikalabtastschieberegister 130c und zum Rotlichthorizontalabtastschieberegister 131c, um nacheinander die Rotlichtphotodioden abzutasten und die darin gespeicherten Ladungssignale zu lesen. Genauer gesagt, das Rotlichtvertikalabtastschieberegister 130c gibt einen Verschiebeimpuls vom ersten Ausgangsanschluß D1 ab, um ihn der Rotlichthorizontalleitung 141c zuzuführen. In diesem Zustand tastet das Rotliehthorizontalabtastsehieberegister 131c einmal ab, um nacheinander die Rotlicht-MOS-Schalter 161c bis 166c einzuschalten. Die in den Rotlichtphotodioden 11 und 14 in der ersten Reihe gespeicherten Ladungssignale werden nacheinander als Analogsignale ausgelesen, die wiederum über die Rotlichtausgangsleitung 170c zu einem A/D-Wandler (nicht dargestellt) gelangen, wo sie in digitale Signale umgewandelt werden. Die Digitalsignale werden einer logarithmischen Umwandlungstabelle (nicht dargestellt) zugeleitet, wo sie einer logarithmischen umwandlung unterzogen werden. Bei dieser logarithmischen Umwandlung wird eine Seite, die der Ladungsspeicherzeit entspricht, ausgewählt, um die Digitalsignale in richtige Dichtewerte umzuwandeln, die für die entsprechenden Ladungsspeicherzeiten geeignet sind. Die Dichtewerte werden in den Computer eingegeben.

ORIGINAL INSPECTED

Nach Abschluß der Auslesung der Rotlichtphotodioden der ersten Reihe gibt das

Rotlichtvertikalabtastschieberegister 130c einen Verschiebeimpuls an der zweiten Ausgangsleitung D2 ab. In diesem Zustand tastet das

Rotlichthorizontalabtastschieberegister 131c einmal ab, wie oben beschrieben, um die in den Photodioden der zweiten Reihe gespeicherten Ladungssignale abzulesen. In gleicher Weise werden die Rotlichtphotodioden der dritten und folgenden Reihen abgetastet, um nacheinander die Rotlichtladungssignale abzulesen. Die Rotlichtladungssignalauslesung vollzieht sich zwischen dem Zeitpunkt ti und dem Zeitpunkt t2.

Zum Zeitpunkt t3 ist die Ladungsspeicherung für Grünlicht abgeschlossen. Die Steuereinrichtung 132 gibt dann einen Verschiebeimpuls an das Grünlichtvertikalabtastschieberegister 130b und das Grünlichthorizontalabtastschieberegister 131b, um nacheinander die Grünlichtphotodioden abzutasten und die gespeicherten Ladungssignale im Zeitraum zwischen t3 und t*l auszulesen.

Zum Zeitpunkt t5 ist die Ladungsspeicherung für Blaulicht abgeschlossen. Die Blaulichtphotodioden werden dann durch das Blaulichtvertikalabtastschieberegister 130a und das Blaulichthorizontalabtastschieberegister 131a nacheinander abgetastet. Die gespeicherten Ladungssignale werden zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t6 ausgelesen.

Im Falle, wo gleichzeitige Auslesung für entsprechende Farben nicht auftritt, kann ein einziges Horizontalabtastschieberegister gemeinsam verwendet werden, was zu einem einfacheren Schaltkreisaufbau und zu einer Reduzierung von Kosten führt. Fig. 4 zeigt eine

ORIGINAL INSPECTED

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solche Ausführungsform, bei der im wesentlichen die gleichen Elemente wie jene in Fig. 1 übereinstimmende Bezugszeichen tragen. Das einzige

Horizontalabtastschieberegister 131 arbeitet dreimal, um entsprechende Farbsignale auszulesen. Die anderen Operationen sind im wesentlichen die gleichen, wie bei der Ausführungsform in Fig. 2, so daß eine diesbezügliche Beschreibung unterbleiben kann. Obgleich Horizontal-MOS-Schalter für jede Farbe vorgesehen sind, sind weitere Änderungen denkbar. Beispielsweise kann nur ein einziger Horizontal-MOS-Schalter verwendet werden, um drei Vertikalleitungen miteinander zu verbinden. In diesem Falle werden drei Farbsignale von der gleichen Ausgangsleitung gelesen. Die drei Farbsignale haben jedoch verschiedene Zeitlagen und lassen sich daher voneinander trennen.

Im Falle, wo eine Ein-Bildpunktmeßeinheit aus einer einzigen photoelektrischen Dmwandlungseinheit aufgebaut ist, mißt die photoelektrische Umwandlungseinheit für jede Farbe einen anderen Punkt auf dem Farboriginal, so daß der Farbeintragungseffekt (Registerfehler) sehr groß wird. Um dies zu vermeiden, sind die photoelektrischen Umwandlungseinheiten in Einheiten gruppiert, die jeweils aus M Reihen und N Spalten bestehen, wobei M und N ganze Zahlen größer als 2 sind, und eine

Ein-Bildpunktmeßeinheit besteht aus MxN photoelektrischen Umwandlungseinheiten. Dieselben Farbladungssignale der photoelektrischen Umwandlungseinheiten innerhalb der Ein-Bildpunktmeßeinheit werden ausgelesen und miteinander addiert, so daß eine Dreifarbtrennmessung ausgeführt werden kann, ohne wesentliche Beschränkung in bezug auf die Belichtungssteuerung für einen Farbkopierer. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Farbbildsensors, bei dem eine Ein-Bildpunktmeßeinheit aus neun photoelektrisehen Umwandlungseinheiten besteht, die in drei Reihen und

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drei Spalten angeordnet sind. Elemente, die mit denen nach Fig. 1 identisch sind, tragen gleiche Bezugszeichen. Bei dieser Ausführungsform besteht eine Ein-Bildpunktmeßeinheit 2b aus drei Rotlichtumwandlungseinheiten 3, drei Grünlichtumwandlungseinheiten 4 und drei Blaulichtumwandlungseinheiten 5. In Fig. 5 ist jede photoelektrische Umwandlungseinheit 3 bis 5 von einer gestrichelten Linie umgeben, während die Ein-Bildpunktmeßeinheit 2b von einer durchgehenden Linie umgeben ist.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des Arbeitsprinzips der Ein-Bildpunktmeßeinheit. Die gleichen Farbladungssignale, die in den photoelektrischen Umwandlungseinheiten innerhalb der Meßeinheit 2b gespeichert sind, werden simultan ausgelesen und durch einen Addierer miteinander addiert. Dabei werden die von den drei Blaulichtumwandlungseinheiten 5 ausgelesenen Signale durch einen Addierer i80a miteinander addiert, die von den drei Grünlichtumwandlungseinheiten H ausgelesenen Signale werden von einem Addierer 180b miteinander addiert und die drei von den Rotlichtumwandlungseinheiten 3 ausgelesenen Signale werden durch einen Addierer 180c miteinander addiert. Die Addierer 180a bis 180c können für jede Reihe oder Spalte der Bildpunkte anstelle für jeden Bildpunkt vorgesehen sein. Außerdem können die Addierer außerhalb des Farbbildsensors 2 angeordnet sein.

Fig. 7 zeigt ein spezielles Schaltbild für die Ausführungsform nach Fig. 6. Elemente, die mit jenen nach Fig. 2 identisch sind, tragen übereinstimmende Bezugszeichen, und solche Elemente, die für jede Farbe gemeinsam verwendet werden, tragen keine Buchstaben-Indizes. Bei dieser Ausführungsform besteht die Ein-Bildpunktmeßeinheit 2b aus drei Reihen. Zur

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gleichzeitigen Auslesung der in den Photodioden innerhalb der Ein-Bildpunktmeßeinheit gespeicherten Ladungssignale und zur Addierung derselben sind die oberen drei Horizontalleitungen 141 bis 143 zusammen mit dem Ausgangsanschluß D1 der ersten Stufe eines Vertikalabtastschieberegisters 130 verbunden. Die vierten bis sechsten Horizontalleitungen 144 bis 146 sind in ähnlicher Weise zusammen mit dem Ausgangsanschluß D2 der zweiten Stufe des Vertikalabtastschieberegisters 130 verbunden.

Die Ein-Bildpunktmeßeinheit 2b enthält weiterhin drei Spalten. Die Blaulichtvertikalleitungen 151a, 152a und 153a sind daher zusammengeschaltet und seriell mit einem Blaulichthorizontal-MOS-Schalter I6ia verbunden. In gleicher Weise sind die Grünlichtvertikalleitungen 151b, 152b und 153b zusammengeschaltet und seriell mit einem Grünlichthorizontal-MOS-Schalter 161b verbunden. Die Rotlichtvertikalleitungen 151c, 152c und 153c sind zusammengeschaltet und seriell mit einem Rotlichthorizontal-MOS-Sehalter I6ic verbunden. Die Gateelektroden dieser Horizontal-MOS-Schalter I6ia bis 161c sind mit dem Ausgangsanschluß F1 der ersten Stufe eines Horizontalabtastschieberegisters 131 verbunden. Um gleichzeitig die Ladungssignale für jede Farbe innerhalb der Ein-Bildpunktmeßeinheit an der zweiten Spalte auszulesen und miteinander zu addieren, sind in ähnlicher Weise ein Blaulichthorizontal-MOS-Schalter 162a, ein Grünlichthorizontal-MOS-Schalter 162b und ein Rotlichthorizontal-MOS-Schalter 162c vorgesehen. Die Gateelektroden dieser Horizontal-MOS-Schalter 162a bis 162c sind mit dem Ausgangsanschluß F2 der zweiten Stufe des Horizontalabtastschieberegisters 131 verbunden.

Nachfolgend soll die Betriebsweise des Farbbildsensors nach Fig. 7 erläutert werden. Zum Auslesen von Ladungs-

Signalen gibt zunächst das Vertikalabtastschieberegister 130 einen Vertikalabtastimpuls vom Ausgangsanschluß D1 der ersten Stufe ab. In diesem Zustand gibt das Horizontalabtastschieberegister 131 nacheinander einen Horizontalabtastimpuls ab, der vom Ausgangsanschluß F1 zum Ausgangsanschluß F2 springt. Wenn ein Horizontalabtastimpuls vom Ausgangsanschluß F1 der ersten Stufe abgegeben wird, dann schalten die Horizontal-MOS-Schalter 161a bis 161C als erstes ein, während die Vertikal-MOS-Schalter 71 bis 73, 81 bis 83 und 91 bis einschalten. Als Folge davon werden die Ladungssignale gleichzeitig von der aus drei Reihen und drei Spalten bestehenden Ein-Bildpunktmeßeinheit ausgelesen. Da in diesem Falle die Vertikalleitungen für jede Farbe miteinander verbunden sind, werden die Ladungssignale, die in den Blaulichtphotodioden 13, 22 und 31 gespeichert sind, miteinander addiert und über den Blaulichthorizontal-MOS-Schalter I6ia auf eine Blaulichtausgangsleitung 170a ausgegeben. Dazu gleichzeitig werden die Ladungssignale, die in den Grünlichtphotodioden 12, 21 und 33 gespeichert sind, zueinander addiert und über den

Grünlichthorizontal-MOS-Schalter I6ib auf eine Grünlichtausgangsleitung 170b ausgegeben. Auf gleiche Weise werden die in den Rotlichtphotodioden 11, 23 und 32 gespeicherten Ladungssignale miteinander addiert und über den Rotlichthorizontal-MOS-Schalter I6ic auf eine Rotlichtausgangsleitung 170c ausgegeben. Die in den Photodioden innerhalb des 3 x 3-Bildpunktes gespeicherten Ladungssignale werden daher gleichzeitig gelesen und zueinander für jede Farbe addiert, um sie in farbgetrenntem Zustand auszugeben.

Anschließend gibt das Horizontalabtastschieberegister 131 einen Horizontalabtastimpuls vom Ausgangsanschluß F2 der zweiten Stufe ab, um die Horizontal-MOS-Schalter

162a bis 162c gleichzeitig einzuschalten. Dementsprechend werden neun Photodioden der Ein-Bildpunktmeßeinheit in der ersten Reihe und in der zweiten Spalte abgetastet. Die Ladungssignale werden dann zueinander für jede Farbe addiert und das addierte Signal wird in einem farbgetrennten Zustand auf die Ausgangsleitungen 170a bis 170c ausgegeben.

Am Ende der Abtastung des Horizontalschieberegisters 131 ist das Auslesen von Ladungssignalen der Photodioden der ersten Reihe innerhalb der Ein-Bildpunktmeßeinheit beendet. Anschließend gibt das

Vertikalabtastschieberegister 130 einen Vertikalabtastimpuls vom Ausgangsanschluß D2 ab. In diesem Zustand tastet das Horizontalschieberegister 131 einmal ab, so daß die Ein-Bildpunktmeßeinheit in der zweiten Reihe nacheinander abgetastet wird, beginnend mit der ersten Spalte. Auf diese Weise werden die Ladungssignale der Photodioden zueinander addiert und ausgegeben. In gleicher Weise werden die übrigen Photodioden für jede Ein-Bildpunktmeßeinheit abgetastet und die ausgelesenen Signale werden miteinander für jede Farbe addiert und auf den Ausgangsleitungen 170a bis 170c ausgegeben.

Fig. 8 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 7, wobei das Auftreten einer Farbeintragung (Registerfehler) vermieden ist und die Ladungsspeicherzeit eingestellt werden kann, wie für jede Farbe gewünscht wird. Elemente, die mit jenen nach Fig. 2 identisch sind, tragen übereinstimmende Bezugszeichen. Um bei dieser Ausführungsform eine Auslesung des Ladungssignals für jede Farbe unabhängig zu ermöglichen, ist ein Vertikalabtastschieberegister für jede Farbe vorgesehen, d.h., es sind ein

Blaulichtvertikalabtastschieberegister 130a, ein Grünlichtvertikalabtastschieberegister 130b und ein

OFUQINAL INSPECTED

Rotlichtvertikalabtastschieberegister 130c vorgesehen, um die Ladungssignale in Einheiten einer jeden Ein-Bildpunktmeßeinheit 2b auszulesen, sind die Blaulichthorizontalleitungen 141a, 142a und 143a miteinander verbunden und an den Ausgangsanschluß D1 der ersten Stufe des Blaulichtvertikalabtastschieberegisters 130a angeschlossen. In gleicher Weise sind die Grünlichthorizontalleitungen 141b, 142b und 143b miteinander verbunden und an den Ausgangsanschluß D1 der ersten Stufe des Grünlichtvertikalabtastschieberegisters 130b angeschlossen. Die Rotlichthorizontalleitungen 141c, 142c und 143c sind miteinander verbunden und an den Ausgangsanschluß D1 der ersten Stufe des Rotlichtvertikalabtastschieberegisters 130c angeschlossen. Die Verbindungsanordnung der Ein-Bildpunktmeßeinheit der zweiten und folgenden Reihe läßt sich aus der Beschreibung, die soeben für die erste Reihe gegeben worden ist, entnehmen, so daß diese Beschreibung hier nicht wiederholt zu werden braucht. Die Verbindungsanordnung der Vertikalleitungen ist die gleiche wie bei Fig. 7.

Ähnlich der Schaltung nach Fig. 2 wird in der Schaltung nach Fig. 8 durch Betreiben eines der Vertikalschieberegister 130a bis 130c zu einem gewünschten Auslesezeitpunkt die Möglichkeit geschaffen, die Ladungsspeicherzeit für jede Farbe zu steuern und die addierten Ladungssignale innerhalb der Ein-Bildpunktmeßeinheit für die gleiche Farbe auszulesen. Im Falle, daß gleichzeitige Auslesung der Ladungssignale auftritt, ist das Horizontalsehieberegister für jede Farbe vorgesehen, wie in Fig. 2 dargestellt.

In den obigen Ausführungsformen sind die Schieberegister, die mit den Horizontalleitungen verbunden sind, Vertikalabtastschieberegister genannt, während

OWQiNAL INSPECTED

die Schieberegister, die mit den Vertikalleitungen verbunden sind, Horizontalabtastschieberegister genannt sind. Diese Benennung sollte jedoch so aufgefaßt werden, daß die Ausdrücke "vertikal und horizontal" lediglich die Relativstellung zwischen Register und Leitung meinen.

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Claims

GRÜNECKER. KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER Patentanwälte A GRUNECKER ο«. .n& DR. H. KINKELDEY D>et « DR.W STOCKWAIR. dip.. -img «ε i DR K.SCHUMANN d'p. -phvs P H.JAKOB. oip<.-.n& DR G BE2OLD. DiP.-CHEM W MEISTER. D'Pw .νγ H HILGERS DiP1-.NO DR H. MEYER-PLATH. dipl-ing DR M. BOTT-BODENHAUSEN,-Di DR. U. KINKELDEY. Oipl-bioi. • UCENCIE EN DROIT DE L UNIV DE GENEVE i ZE C-ΈΝ vCVS ZE CmEn oijR RE r P 20 157-514/to FUJI PHOTO FILM CO., LTD. No. 210 Nakanuma, Minami-Ashigara-shi, Kanagawa, Japan 8000 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 58 OAT,JM Date Farbbildsensor Patentansprache

1. Farbbildsensor, bei dem mehrere Arten photoelektrischer Umwandlungseinheiten alternierend angeordnet sind, um Licht unterschiedlicher Farbe photoelektrisch in ein Ladungssignal umzuwandeln und das Ladungssignal zu speichern und das gespeicherte Ladungssignal in jeder der photoelektrischen Umwandlungseinheiten ausgelesen wird, gekennzeichnet durch Ausleseeinrichtungen (71-73» 130, 130a-130c, 131, 131a-131o, 141, I41a-I4ic, 151,
151a-151c, I6ia-I6ic, 170a-170c), die in Übereinstimmung mit den Arten der photoelektrischen Umwandlungseinheiten (3-5) vorgesehen sind, um das Ladungssignal in einem

TEl£FON (Q 891 22 2862 TELEX S 29 380 MONA D TELEGRAMME MONAPAT* TELEFAX GR 3 CCtTT (O 89| 22 02 87

Baiwonte" H Aiiftiauser Münchef 173 533 Deutsche Bank. München 17/51734 Postgirokonto München 46212-80'.

Banken BLZ 70030600 BLZ 70070010 BLZ 70010080

L.

farbgetrennten Zustand auszulesen.

2. Farbbildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Arten von photoelektrischen Umwandlungseinheiten (3-5) enthalten: eine Rotlichtphotodiode (11) zum Speichern eines Ladungssignals, das man durch photoelektrische Umwandlung von Rotlicht erhalten hat, eine Grünlichtphotodiode (12) zum Speichern eines Ladungssignals, das man durch photoelektrische Umwandlung von Grünlicht erhalten hat, und eine Blaulichtphotodiode (13) zum Speichern eines Ladungssignals, das man durch photoelektrische Umwandlung von Blaulicht erhalten hat, wobei die Photodioden -(11-13) matrixartig angeordnet sind.

3. Farbbildsensor nach Anspruch 2, bei dem die Ausleseeinrichtung enthält: einen Rotlichtvertikal-MOS-Schalter (71), der seriell mit der Rotlichtphotodiode (11) verbunden ist; einen Grünlichtvertikal-MOS-Schalter (72), der seriell mit der Grünlichtphotodiode (12) verbunden ist; einen Blaulichtvertikal-MOS-Schalter (73), der seriell mit der Blaulichtphotodiode (13) verbunden ist; einen Rotlichthorizontal-MOS-Schalter (161c), der seriell mit dem Rotlichtvertikal-MOS-Schalter (71) verbunden ist; einen Grünlichthorizontal-MOS-Schalter (I6ib), der seriell mit dem Grünlichtvertikal-MOS-Schalter (72) verbunden ist; einen Blaulichthorizontal-MOS-Schalter (161a), der seriell mit dem

Blaulichtvertikal-MOS-Schalter (73) verbunden ist; eine Vertikalabtasteinrichtung (130, 130a-130c) zum Einschalten der Vertikal-MOS-Schalter (71-73); und eine Horizontalabtasteinrichtung (131, 131a-131c) zum Einschalten der Horizontal-MOS-Schalter (I6ia-I6ic).

4. Farbbildsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalabtasteinrichtung

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enthält: ein Rotlichtvertikalabtastschieberegister (130c) zum sequentiellen Einschalten der Rotlichtvertikal-MOS-Schalter (71, 7¹*) einer Reihe nach der anderen; ein Grünlichtvertikalabtastsehieberegister (130b) zum sequentiellen Einschalten der Grünlichtvertikal-MOS-Schalter (72, 75) einer Reihe nach der anderen; und ein

Blaulichtvertikalabtastschieberegister (130a) zum sequentiellen Einschalten der

Blaulichtvertikal-MOS-Schalter (73, 76) einer Reihe nach der anderen.

5. Farbbildsensor nach Anspruch 4, bei dem die Horizontalabtasteinrichtung enthält: ein Rotlichthorizontalschieberegister (131c) zum sequentiellen Einschalten des Rotlichthorizontal-MOS-Sehalters (161c) einer Reihe nach der anderen; ein Grünlichthorizontalschieberegister (131b) zum sequentiellen Einschalten des

Grünlichthorizontal-MOS-Schalters (161b) einer Reihe nach der anderen; und ein Blaulichthorizontalschieberegister (131a) zum sequentiellen Einschalten des Blaulichthorizontal-MOS-Schalters (161a) einer Reihe nach der anderen.

6. Farbbildsensor nach Anspruch 4, bei dem die Horizontalabtasteinrichtung ein einziges Horizontalabtastschieberegister (130) zum simultanen Einschalten des Blaulichthorizontal-MOS-Schalters (161a), des Grünlichthorizontal-MOS-Schalters (161b) und des Rotlichthorizontal-MOS-Schalters (I6ic) ist.

7. Farbbildsensor nach Anspruch 2, bei dem zwei im Abstand angeordnete Photodioden (11-16, 21-26, 31-35) in Einheiten gruppiert sind, die jeweils aus M Reihen und N Spalten aufgebaut sind, wobei M und N ganze Zahlen

größer als 2 sind, und bei dem die Ausleseeinrichtungen für jede Farbe (71-73, 130, 130a-130c, 131, 1318-1310, 141, 14Ia-IlHc, 151, 151a-151c, I6ia-I6ic, 170a-170c) die Ladungssignale in Einheiten der gruppierten Einheit auslesen und die in den gleichen Farbphotodioden (11, 23, 32) einer jeden gruppierten Einheit gespeicherten Ladungssignale lesen.

8. Farbbildsensor nach Anspruch 7, bei dem die Ausleseeinrichtung enthält: Blaulichtvertikal-MOS-Schalter (73, 82, 91), die seriell mit entsprechenden Blaulichtphotodioden (13, 22, 31) verbunden sind; Grünlichtvertikal-MOS-Schalter (72, 81, 93), die seriell mit entsprechenden Grünlichtphotodioden (12, 21, 33) verbunden sind; Rotlichtvertikal-MOS-Schalter (71, 83, 92), die seriell mit entsprechenden Rotlichtphotodioden (11, 23, 32) verbunden sind; einen Blaulichthorizontal-MOS-Schalter (161a), der für die N Spalten vorgesehen ist und mit einer Mehrzahl von Blaulichtvertikal-MOS-Schaltern (73, 82, 91) in den N Spalten verbunden ist; einen

Grünliehthorizontal-MOS-Schalter (161b), der für die N Spalten vorgesehen und mit einer Mehrzahl von Grünlichtvertikal-MOS-Schaltern (72, 81, 93) in den N Spalten verbunden ist; einen

Rotlichthorizontal-MOS-Sehalter (I6ic), der für die N Spalten vorgesehen und mit einer Mehrzahl von Rotlichtvertikal-MOS-Schaltern (71, 83, 92) verbunden ist; ein einzelnes Vertikalabtastschieberegister (130) zum sequentiellen Einschalten der Blaulicht-, Grünlicht- und Rotlicht-Vertikal-MOS-Schalter (71-73, 81-83, 91-93) für die M Reihen; und ein einzelnes Horizontalabtastschieberegister (131) zum sequentiellen Einschalten der Blaulieht-, Grünlicht- und Rotlichthorizontal-MOS-Schalter (I6ia-I6ic) für die N Spalten.

9. Farbbildsensor nach Anspruch 8, bei dem M und N jeweils gleich 3 sind.

10. Farbbildsensor nach Anspruch 7, bei dem die Ausleseeinrichtung enthält: Blaulichtvertikal-MOS-Schalter (73» 82, 91), die seriell mit den entsprechenden Blaulichtphotodioden (13, 22, 31) verbunden sind; Grünlichtvertikal-MOS-Sehalter (72, 81, 93), die seriell mit den entsprechenden Grünlichtphotodioden (12, 21, 33) verbunden sind; Rotlichtvertikal-MOS-Schalter (71, 83, 92), die seriell mit den entsprechenden Rotlichtphotodioden (11, 23, 32) verbunden sind; einen Blaulichthorizontal-MOS-Schalter (I6ia), der für die N Spalten vorgesehen und mit einer Mehrzahl von Blaulichtvertikal-MOS-Sehaltern (73, 82, 91) in den N Spalten verbunden ist; einen

Grünlichthorizontal-MOS-Schalter (I6ib), der für die N Spalten vorgesehen und mit einer Mehrzahl von Grünlichtvertikal-MOS-Schaltern (72, 81, 93) in den N Spalten verbunden ist; einen

Rotlichthorizontal-MOS-Schalter (161c), der für die N Spalten vorgesehen und mit einer Mehrzahl von Rotlichtvertikal-MOS-Schaltern (71, 83, 92) verbunden ist; ein Blaulichtvertikalabtastschieberegister (130a) für das sequentielle Einschalten der Blaulichtvertikal-MOS-Schalter (73, 82, 91) für die N Spalten; ein Grünliehtvertikalabtastschieberegister (130b) zum sequentiellen Einschalten der Grünlichtvertikal-MOS-Schalter (72, 81, 93); ein Rotlichtvertikalabtastschieberegister (130c) zum sequentiellen Einschalten der Rotlichtvertikal-MOS-Schalter (71, 83, 92); und ein einzelnes

Horizontalabtastschieberegister (131) zum sequentiellen Einschalten der Blaulicht-, Grünlicht- und Rotlicht-Horizontal-MOS-Schalter (I6ia-I6ic) für die N

Spalten.

11. Farbbildsensor nach Anspruch 10, bei dem M und N jeweils gleich 3 sind.