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Eine
Vielzahl von Verbraucher- und wissenschaftlichen Vorrichtungen verwenden
eine digitale Bilderzeugung und Nachverarbeitung, um Stand- und
Bewegungs-Bilder zu erfassen und aufzuzeichnen. Flachbettscanner,
Kopiemaschinen, digitale Kameras und das Hubbell-Raumteleskop verwenden alle
einen Bilderzeuger, der Pixel aufweist, die empfindlich gegenüber elektromagnetischer
Strahlung (ER; ER = electromagnetic radiation) sind, um ein Bild
eines Objekts zu erfassen. Sowohl CCD- (charge-coupled device =
ladungsgekoppelte Vorrichtung) als auch CMOS- (complementary-metal
oxide semiconductor) Bilderzeuger weisen Pixel auf, die entweder
in einem ein- oder zwei-dimensionalen Array angeordnet sind, kombiniert
mit Lichtführungsoptiken. Die
räumliche
Auflösung
eines Arrays von Pixeln in einem Bilderzeuger bezieht sich auf die
Fähigkeit
des Arrays, Abmessungen auf einem Dokument aufzulösen, das
abgebildet werden soll. Die Auflösung
kann als die Anzahl von auflösbaren
Bildeinheiten (RIUs = resolvable image units) definiert sein, die
auf dem abgebildeten Objekt unterscheidbar sind. Die räumliche Auflösung des
Bilderzeugers kann durch die Qualität der Spiegel und der Linse
eingeschränkt
sein, ist jedoch fest aufgrund ihrer festen relativen Positionen
in dem dargestellten System.
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Die
räumliche
Auflösung
ist besonders wichtig für
Bilderzeugerentwickler, genauso wie Kosten und Lichtempfindlichkeit,
wobei alle derselben durch die Pixelgröße beeinträchtigt werden. Die Auflösung der
Bilderzeuger, wie z. B. Scanner, ist teilweise fest, durch die Größe der Pixel.
Wenn Pixelabmessungen halbiert werden, um zweimal so viele Pixel
in dem Bilderzeuger zu ermöglichen,
könnte
die räum liche
Auflösung
des Systems proportional erhöht
werden. Fortschritte bei der Halbleiterverarbeitung haben es Herstellern
möglich
gemacht, Pixelgrößen zu reduzieren,
um mehr Pixel pro Einheitsbereich in einem Bilderzeuger zu ermöglichen.
Leider, während
das Reduzieren der Pixelgröße eine
verbesserte räumliche
Auflösung
ermöglicht,
geht die Verbesserung auf Kosten von reduzierten Signal-zu-Rauschen-Verhältnissen
(SNR = signal-to-noise ratios). Die Reduzierung reduziert ferner
Lichtempfindlichkeit und erhöht die
Empfindlichkeit gegenüber
Pixelausblühung,
die durch unsachgemäße Auslösung verursacht
wird.
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Ein
effektives Verschließen
verringert einen Teil der Empfindlichkeit gegenüber Ausblühung, die durch reduzierte
Pixelgröße verursacht
wird. Ein solches Verschließen
kann entweder elektronisch erreicht werden, durch Variieren der
Frequenz des Pixel-Auslesens und Rücksetzens (im Fall eines CMOS-Bilderzeugers),
oder mechanisch, durch Steuern des Lichtbetrags, der den Bilderzeuger
erreicht. Leider, während
die Verwendung des Verschlusses beim Lösen von Überstrahlungsproblemen hilft,
hilft es nicht, andere Probleme zu reduzieren, die aus einer geringeren
Pixelgröße resultieren,
wie z. B. ein reduziertes SMR.
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Ein
Lösungsansatz
zum Erhalten einer besseren räumlichen
Auflösung
ohne das SMR eines Bilderzeugers zu opfern ist das Erhöhen der
Pixelgröße. Dieser
Lösungsansatz
erhöht
jedoch System-Größe und -Kosten.
Ein anderer Lösungsansatz
ist das Abbilden mehrerer Punkte auf einem Objekt auf dasselbe Pixel
und das Durchführen
mehrerer Abtastungen, um die Punkte für eine spätere Neukombination durch einen
Prozessor in ein vollständiges
Bild zu erfassen. Separate Abtastungen werden durchgeführt und
die Bilder werden neu kombiniert, um das vollständige Bild zu erzeugen. Leider
neigen solche Lösungen
dazu, Herstellungskosten und Systemkomplexität zu erhöhen.
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Es
besteht weiterhin ein Bedarf zum Verbessern der räumlichen
Auflösung,
ohne Systemkosten und Pixelanzahl zu erhöhen oder die Pixelgröße zu reduzieren.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bilderzeugervorrichtung,
ein Bilderzeugersystem, ein Auflösungsverbesserungsverfahren und
ein Verfahren zum Abtasten eines Objekts mit verbesserten Charakteristika
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Bilderzeugervorrichtung gemäß Anspruch
1, ein Bilderzeugersystem gemäß Anspruch
6, ein Auflösungsverbesserungsverfahren
gemäß Anspruch
13 und ein Verfahren zum Abtasten eines Objekts gemäß Anspruch
15 gelöst.
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Ein
Bilderzeuger-System und ein Verfahren weisen bei einem Ausführungsbeispiel
ein Pixel und ein erstes Filter auf, das in einem Einfallslichtweg
für einen
Abschnitt des Pixels positioniert ist, wobei das Filter wirksam
ist, um zwischen dem Übertragen
und dem Reduzieren von einfallendem Licht auf den Pixelabschnitt
zu wechseln.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird ein Verfahren beschrieben als das Richten von Licht von unterschiedlichen
Positionen eines Objekts auf unterschiedliche Abschnitte des Pixels,
abwechselndes Übertragen
und zumindest teilweise Blockieren des Lichts für die unterschiedlichen Pixelabschnitte
in der Sequenz und Auslesen des Pixels zu unterschiedlichen Zeiten,
die der Übertragung
des Lichts zu unterschiedlichen Pixelpositionen entsprechen.
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Die
Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu,
wobei statt dessen die Betonung auf dem Darstellen der Prinzipien der
Erfindung liegt. Ferner bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen
entsprechende Teile in den unterschiedlichen Ansichten.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm, das
ein Ausführungsbeispiel
darstellt, das ein Filterarray aufweist, das direkt über einem
Pixelarray positioniert ist, wobei beide Arrays durch einen Prozessor
gesteuert werden;
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2 ein Blockdiagramm, das
ein Ausführungsbeispiel
mit einem ersten und einem zweiten Filter über dem lichtempfindlichen
Abschnitt eines Pixels in einem CMOS-Bilderzeuger darstellt;
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3A–3D perspektivische
Ansichten eines Ausführungsbeispiels,
bei dem ein erster bis vierter Filter über jedem individuellen Pixel
in einem Pixelarray positioniert sind, wobei jede der 3A–3D unterschiedliche
Filter- und unterschiedliche transparente Zustände der Filter darstellt;
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4 eine perspektivische Ansicht
eines Ausführungsbeispiels
mit ungeraden und geraden Mehrfachpixelfiltern, wobei die ungeradzahligen
Filter in ihren Filterzuständen
und geradzahlige Filter in ihren transparenten Zuständen vorliegen;
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5 eine auseinandergezogene
perspektivische Ansicht und ein Strahlenschema eines optischen Verschlusses,
unter Verwendung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle (FLC-Zelle),
zur Verwendung bei den Ausführungsbeispielen,
die in 3A bis 4 dargestellt sind;
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6 ein Querschnitt eines
Ausführungsbeispiels
mit einem Filter und einem Pixelarray eingesetzt in einer Verpackungsstruktur;
und
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7 ein Blockdiagramm und
ein Strahlenschema eines Dokumentscanners, der ein Filterarray positioniert
vor dem Bilderzeuger aufweist, um die räumliche Auflösung zu
verbessern.
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Ein
Bilderzeuger gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist ein Array aus ER-empfindlichen Pixeln mit einer
Mehrzahl von Strahlungsreduzierungsmechanismen („Filtern") auf, die Abschnitten jedes Pixels
zugeordnet sind. Obwohl die Ausführungsbeispiele
im Hinblick auf ER in dem sichtbaren Spektrum beschrieben sind,
würde die
Wellenlänge
der ER, die verwendet wird, von der Empfindlichkeit des Bilderzeugers
gegenüber
dieser Wellenlänge
und der Fähigkeit
der Filter abhängen, die
ER auf die Pixel zu reduzieren. Folglich bedeutet der Ausdruck „Licht" jegliche ER, gegen
die das Pixelarray empfindlich ist. Die Filter sind zwischen den Pixeln
und dem abzubildenden Objekt positioniert. Vorzugsweise sind die
Filter entweder direkt benachbart zu den Pixeln oder direkt benachbart
zu dem abzubildenden Objekt positioniert. Da der Bereich jedes Pixels
einem bestimmten Bereich auf dem abgebildeten Objekt entspricht,
wird die Fähigkeit
eines Prozessors, zwischen Punkten auf dem abgebildeten Objekt zu
unterscheiden, erhöht,
durch sequentielles Betätigen
der Filter über
jedem Pixel in einer Mehrzahl von Abtastungen, die in einzelnes
Bild kombiniert werden. Effektiv erhöht die sequentielle Aktivierung
und die Mehrzahl von Abtastungen die Anzahl von Pixel in dem Array,
ohne die Pixel relativ zu dem abgebildeten Objekt zwischen Abtastungen
zu übersetzen.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung können auf
größere räumliche
Auflösungen
ausgedehnt werden, durch Erhöhen
der Anzahl von Filtern, die jedem der Pixel zugeordnet sind, und
sind nur durch die Fähigkeit
eingeschränkt,
progressiv kleinere Filter herzustellen und zwischen progressiv
kleineren Beleuchtungsebenen auf jedem Pixel zu unterscheiden.
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1 stellt ein erstes und
ein zweites Filter (100, 105) in einem Filterarray 110 dar,
positioniert über
individuellen Pixeln 115 in einem Pixelarray 120, wobei
beide Arrays (110, 120) in Kommunikation mit einem
Prozessor 125 sind. Der Prozessor 125 ist mit einem
Zeitgebungs- und Steuerungs-Abschnitt 130 gekoppelt, der
koordinierte Steuerungssignale sowohl zu dem Pixelarray 120 für ein Pixelauslesen
als auch zu vertikalen und horizontalen Filtertreibern (135, 140)
liefert, zur Betätigung
des Filterarrays 110. Der vertikale Filtertreiber weist
einen ersten und einen zweiten vertikalen Ausgang (136, 138)
auf, die jeweils mit jedem des ersten bzw. des zweiten Filters (100, 105)
gekoppelt sind. Der horizontale Treiber weist einen ersten bis fünften horizontalen
Ausgang (141, 142, 143, 144, 145)
auf, die jeweils mit einem getrennten ersten und zweiten Filter
(100, 105) gekoppelt sind. Ein bestimmtes Filter
wird betätigt, wenn
es sowohl ein vertikales als auch horizontales Betätigungssignal
empfängt,
entweder eine positive oder eine negative Spannung, von den zwei
Treibern (135, 140). Jedes der Pixel 115 liefert
Auslesedaten, wenn es ein Auslesesteuerungssignal von dem Zeitgebungs-
und Steuerungs-Abschnitt 130 empfängt.
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Die
Auslesedaten werden zu einem Analog-zu-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 147 kommuniziert,
der die analogen Signale in digitale Daten umwandelt, die in einem
Speicher 150 gespeichert werden. Der Speicher 150 ist
vorzugsweise ein Flash-Speicher,
kann jedoch einen RAM (random-access memory = Direktzugriffsspeicher)
oder einen ROM (read-only memory = Nur-Lese-Speicher) umfassen,
um ein temporäres
Zwischenspeichern oder eine permanente Speicherung von Auslesedaten
zu erreichen. Der Speicher 150 ist in Kommunikation mit dem
Prozessor 125 für
eine Bildverarbeitung und/oder -wiedergewinnung. Eine Benutzerschnittstelle 155 kommuniziert
mit dem Prozessor 125, um einem Benutzer Zugriff auf Statusinformationen
zu liefern, wie z. B. „Leistung
ein" und „Bereit". Die Benutzerschnittstelle 155 kann
eine visuelle Anzeige oder eine Audioausgabe umfassen.
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Das
Pixelarray 120 spricht auf einfallendes Licht an, um Auslösedaten
zu liefern, und kann z. B. ein CCD-Bilderzeuger oder ein CMOS-Bilderzeuger sein,
der ein ein- oder
zwei-dimensionales Pixelarray aufweist. Der Prozessor 125 kann
ein digitaler Allzweck-Signalprozessor (DSP; DSP = digital Signal prozessor)
oder ein anwendungsspezifischer Prozessor (ASIC) sein. Wenn das
Pixelarray 120 ein CMOS-Bilderzeuger
ist, kann der Prozessor 125 in dem Pixelarray 120 auf
einem einzelnen Substrat integriert sein, das die notwendigen Pixel 115 und
ein Zeitgebungs- und Steuerungs-Element 130 umfaßt. Bei
dem Ausführungsbeispiel,
das in 1 dargestellt
ist, ist das Filterarray 110 direkt über dem Pixelarray 120 positioniert,
um Streulicht zu reduzieren, das zwischen den beiden eingebracht
wird. Der A/D-Wandler 147 kann
ein Sigma-Delta- oder Zweirampen-Wandler sein, um das analoge Ausgangssignal
des Pixelarrays 110 in eine digitale Form zur Speicherung
in dem Speicher 110 umzuwandeln. Wenn das Pixelarray 110 ein
CMOS-Bilderzeuger ist, könnte
der A/D-Wandler 145 auf einem gemeinsamen Chip mit dem
Array 110 und dem Prozessor 125 integriert sein.
Obwohl die verschiedenen Komponenten mit elektrisch leitfähigen Wegen
zwischen denselben dargestellt sind, können auch andere Signaltransportmechanismen
verwendet werden, wie z. B. ein optischer Bus.
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Ein
erstes und ein zweites Filter (100, 105) sind
vorzugsweise aus FLC-Scheiben gebildet, die undurchlässig werden
gegenüber
Licht nach der Anwendung einer positiven Spannung von sowohl dem vertikalen
als auch dem horizontalen Filtertreiber (135, 140),
und lichtdurchlässig
nach der Anwendung einer negativen Spannung durch dieselben (135, 140).
Alternativ können
die Filter (100, 105) derart aufgebaut sein, daß Spannungen
einer entgegengesetzten Polarität
die lichtundurchlässigen
und lichtdurchlässigen
Zustände
induzieren. In jedem Fall bleibt für FLC-Scheiben das Filter lichtundurchlässig oder
lichtdurchlässig,
nachdem die Spannung entfernt wird, und ändert sich nicht, bis eine
Spannung entgegengesetzter Polarität angelegt wird. In 1 induziert der Zeitgebungs-
und Steuerungs-Abschnitt 130 den vertikalen Treiber 135,
um dessen zweiten vertikalen Ausgang 138 mit einer positiven
Spannung zu treiben, und den ersten bis fünften horizontalen Ausgang
(141-145) des horizontalen Filtertreibers 140,
um ferner eine positive Spannung zu treiben, um alle zweiten Filter 105 in
ihre jeweiligen lichtundurchlässigen
Zustände
zu betätigen.
Wenn die ersten Filter 100 nicht bereits in ihren lichtdurchlässigen Zuständen vorliegen,
werden der horizontale und vertikale Filtertreiber (140, 135)
induziert, um die ersten Filter 100 mit einer negativen
Spannung zu treiben. Der Pixelabschnitt B empfängt im wesentlichen reduziertes
einfallendes Licht, während
Abschnitt A im wesentlichen das gesamte einfallende Licht von dem lichtdurchlässigen ersten
Filter 100 empfängt.
Der Zeitgebungs- und Steuerungs-Abschnitt 130 induziert
ein erstes Pixelauslesen, wenn die zweiten Filter 105 lichtundurchlässig und
die ersten Filter 100 lichtdurchlässig sind. Eine zweite Pixelauslesung
wird induziert, wenn die Zustände
des ersten und des zweiten Filters (100, 105)
umgekehrt werden, so daß der Prozessor 125 zwischen
den räumlichen
Koordinaten eines Objekts unterscheiden kann, die den zwei Filtersätzen entsprechen.
Tatsächlich
wird die Anzahl von Pixeln verdoppelt, wobei jedes Filter einem
separaten Pixel entspricht.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
sind das erste und das zweite Filter (100, 105)
nicht lichtundurchlässig,
wenn eine positive Spannung angelegt wird, sondern sind halbdurchlässig zum
Filtern von Licht, das auf die Abschnitte A und B der Pixel 115 einfällt. Wenn
die vorbestimmte Filterlichtundurchlässigkeit bekannt ist, würden Luminanzwerte
für die
zwei räumlichen
Koordinaten des projizierten Bildes erhalten werden, während eine
bessere Lichtempfindlichkeit beibehalten wird als bei dem Ausführungsbeispiel,
das für
die lichtundurchlässigen
Filterzustände beschrieben
wurde. Ferner würde
bei einer zweidimensionalen Implementierung das Filterarray eine Filterabdeckung
für sowohl
den Abschnitt A als auch B jedes Pixels in dem Array liefern. Verschiedene Techniken
können
verwendet werden, um die Filter zu adressieren und zu steuern, wie
z. B. das Adressieren jedes individuellen Filters nacheinander,
das Adressieren aller A-Filter
gleichzeitig und aller B-Filter zu einer anderen Zeit, oder das
Gruppieren der Filter nach Zeilen, Spalten oder anderen Geometrien zum
Adressieren.
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Bei
einer CMOS-Bilderzeugerimplementierung können das erste und das zweite
Filter (100, 105) über dem gesamten Pixel 115 positioniert
sein, oder über
den photoempfindlichen Abschnitten des Pixels. 2 stellt ein erstes und ein zweites Aktivbereichsfilter
(200, 205) dar, die im wesentlichen nur über dem
photoempfindlichen Abschnitt 210 eines Pixels positioniert
sind, hergestellt in CMOS („CMOS-Pixel 215"). Der nicht-photoempfindliche Abschnitt 220 würde eine
Steuerungsschaltungsanordnung enthalten, die nicht bedeutend auf
einfallendes Licht anspricht, und würde kein Filtern erfordern. Zum
Beispiel, in einem CMOS-Bilderzeuger mit einem Füllfaktor von 14% (14% des gesamten
Pixelbereichs ist konfiguriert, um der photoempfindliche Abschnitt 210 zu
sein), würden
das erste und das zweite Aktivbereichsfilter (200, 205)
jeweils zumindest 7% des Gesamtpixelbereichs abdecken und direkt über dem
photoempfindlichen Abschnitt 210 des CMOS-Pixels 215 positioniert
sein. Das erste und das zweite Filter (200, 205)
können
ebenfalls als ein Array aus mikroelektromechanischen Elementen,
Filtern oder Auslöser
implementiert sein, die betätigt werden,
um einfallendes Licht auf die Pixelabschnitte A und B zu blockieren
oder zu ermöglichen.
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3A–3D stellen
jeweils ein Ausführungsbeispiel
dar, das ein Filterarray 300 mit vier Filtern (305, 310, 315, 320) über Abschnitten
A, B, C bzw. D jedes Pixels 115 aufweist. Analog zu der
Zweifilterimplementierung, die in 1 gezeigt
ist, wird jedes der vier Filter (305, 310, 315, 320)
sequentiell betätigt, um
jeweiligen sequentiellen Auslesungen der Pixel 115 zu entsprechen. 3A zeigt das erste Filter 305 in
einem transparenten Zustand, um einfallendes Licht 307 zu
einem Abschnitt A jedes Pixels 115 zu kommunizieren. Das
zweite, dritte und vierte Filter sind in einen lichtundurchlässigen Zustand
plaziert. Die Pixel 115 werden ausgelesen, wodurch eine
Anzeige des Betrags des Lichts 307 geliefert wird, das auf
den Abschnitt A einfällt. 3B, 3C oder 3D stellen
die Betätigung
der anderen Filter in den vier Filtersätzen durch den Prozessor 125 dar,
die programmiert werden können,
um in einer gewünschten
Sequenz aufzutreten. Wie bei der Implementierung mit zwei Filtern
pro Pixel, können
die Filter separat oder in Gruppen mit einem analogen vertikalen
und horizontalen Treibersatz adressiert und betätigt werden.
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4 stellt eine perspektivische
Ansicht eines Ausführungsbeispiels
mit einem Array aus Mehrfachpixelfiltern 400 dar, wobei
jedes Filter in dem Weg des einfallenden Lichts 402 für zwei benachbarte
Pixel in einem Pixelarray 200 positioniert ist. Wie dargestellt
ist, liegen „ungerade" und „gerade" Mehrfachpixelfilter
(405, 410) in den Einfallslichtwegen für den Abschnitt
A bzw. B der Pixel 115 vor. Somit, im Gegensatz zu den
Filtern, die in 3–5D dargestellt sind, wo
jedes Filter nur einem Pixel zugeordnet ist, ist das Mehrfachpixelfilterarray 400,
das in 4 dargestellt
ist, für
jedes Filter konfiguriert, um gleichen Hälften der zwei Pixel 115 zugeordnet
zu sein. Analog zu der Zweifilterimplementierung, die in 1 gezeigt ist, wird jedes
der dargestellten ungeradzahligen und geradzahligen Mehrfachpixelfilter (405, 410)
sequentiell in seinen Filter- und Transparent-Zustand während jeweiligen
Pixelauslesungen plaziert, um eine Anzeige des Lichtbetrags 402 zu
liefern, der auf die Abschnitte A und B einfällt. Ausführungsbeispiele der Erfindung
können
für ein
zweidimensionales Array ausgedehnt werden, wobei ein einzelnes Filter
einen Abschnitt mehrerer Pixel abdeckt, um zwischen dem Einfallslichtbetrag
auf jedem Abschnitt jedes Pixels zu unterscheiden.
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5 stellt eine auseinandergezogene
perspektivische Ansicht einer Implementierung des ersten und des
zweiten Filters (100, 105) dar, mit dem ersten
Filter 100 in seinem lichtundurchlässigen Zustand und dem zweiten
Filter 105 in seinem transparenten Zustand. Jedes Filter
(100, 105) umfaßt jeweilige dünne FLC-Schichten
(500, 502), die zwischen jeweiligen Eingangs-
(505, 507) und Kreuz- (510, 512)
Polarisierern positioniert sind. Jeder der Kreuzpolarisierer (510, 512)
ist optisch um +90° von
den anfänglichen
Polarisierern (505, 507) gedreht. In ihrem ursprünglichen
Zustand weisen die FLC-Schichten (500, 502) ihre
optische Achse um +45° von
optischen Achse ihrer jeweiligen anfänglichen Polarisierer (505, 507)
gedreht auf.
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Bei
dem ersten Filter 100 wird die optische Achse der FLC-Schicht 500 um –45° gedreht,
nach dem Anlegen einer positiven Gleichspannung, um die Schicht 500 mit
der optischen Achse des Anfangspolarisierers 505 auszurichten.
Nichtpolarisiertes Licht 515, das in den Anfangspolarisierer 505 eingebracht
wird, wird vertikal polarisiert, und die FLC-Schicht 500 ändert die
Orientierung der Polarisierungsachse des übertragenen Lichts nicht. Folglich
blockiert der gekreuzte Polarisierer 510 des ersten Filters 100 das
polarisierte Licht 520 und das Filter wird derart betrachtet,
daß es
in seinem lichtundurchlässigen
Zustand vorliegt.
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Das
zweite Filter 105 ist mit der optischen Achse seiner FLC-Schicht 502 um
+45° gedreht
von dessen ursprünglicher
Drehung um +45° dargestellt, nach
dem Anlegen einer negativen Gleichspannung, so daß die Schicht 502 mit
der optischen Achse ihres Kreuzpolarisierers 512 ausgerichtet
ist. Licht, das durch den ersten Polarisierer 507 polarisiert
wird, wird um +90° durch
den FLC 502 gedreht, um zu ermöglichen, daß Licht durch den zweiten Polarisierer 510 geleitet
wird.
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6 stellt ein Ausführungsbeispiel
dar, bei dem das Filterarray direkt auf dem Pixelarray positioniert
ist. Der Kreuzabschnitt stellt das Filter- und das Pixel-Array (110, 120)
eingesetzt in eine starre Verpackung 600 dar, die aus einer
starren Kunststoff-, Metall- oder Verbundstofformung gebildet sein
könnte,
um die Arrays 110, 120 zu halten und dieselben vor
einer Beschädigung
zu schützen.
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7 stellt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einem Dokumentscanner dar. Ein Objekt 700 wird
mit einer Lichtquelle 705 beleuchtet, und das Bild des
Objekts wird auf einen Scannerwagen 707 gerichtet, der
einen Lichtdirektor 725 aufweist, der bei einer Implementierung
eine Linse zum Fokussieren des Bildes auf das Pixelarray 120 durch
das Filterarray 110 ist. Verschiedene Lichtdirektorschemata
können
verwendet werden, um das Bild auf das Pixelarray zu richten, abhängig von
der physischen Anordnung der Systemkomponenten. Bei der Darstellung
aus 7 werden drei Spiegel 710, 715 und 720 und
eine Linse 725 in dem Scannerwagen 707 verwendet.
Für CMOS-
und CCD-Bilderzeuger kann die Lichtquelle 705 fluoreszierende
oder einfallende ER im sichtbaren Spektrum (380–780 nm) erzeugen. Die Linse 725 ist
eine Sammellinse, um das Bild auf das Filter- und Pixel-Array (110, 120)
zu reduzieren. Die Linse 725 kann Beschichtungen umfassen,
um die Übertragung
von Streu- oder reflektiertem Licht auf das Pixelarray 120 zu
reduzieren. Der Wagen 707 wird relativ zu dem Objekt 700 während mehrerer
Abtastungen übersetzt,
um ein Bild des gesamten Objekts 700 bei einer Bildnachbearbeitung
zu erfassen.
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Anstatt
des Positionierens eines Filterarrays auf dem Bilderzeuger, kann
ein Filterarray 730 direkt benachbart zu dem Objekt 700 positioniert
sein, das abgebildet werden soll. Jedes Pixel, das auf das Objekt
(die Scannerplatte) abgebildet wird, würde zumindest zwei benachbarten
Filtern auf dem Filterarray 730 zugeordnet werden. Die
Reflexion von Licht 705 weg von dem Filterarray 730 würde bei
der Bildnachbearbeitung entfernt werden, um nur das Licht zu lassen,
das von den nicht-gefilterten, abgebildeten Räumen auf dem Objekt 700 reflektiert
wird. Zum Beispiel würde
ein Ab tastbild genommen werden, um die Reflexion des Lichtes weg
von allen Filtern in ihren lichtundurchlässigen Zuständen zu erfassen. Dieses Abtastbild
würde dann
von einem Objektbild beim Nachbearbeiten subtrahiert werden, um
ein echtes Bild des abgebildeten Objekts fertigzustellen. Verschiedene
Filtersequenzierungen können
verwendet werden, wie oben beschrieben wurde.
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Während verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben wurden, ist es für Durchschnittsfachleute auf
dem Gebiet offensichtlich, daß viele
weitere Ausführungsbeispiele
und Implementierungen möglich
sind. Während
z. B. ein Bilderzeugersystem derart beschrieben wurde, daß es eine
Lichtquelle zum Beleuchten eines Objekts umfaßt, ist die Erfindung ferner
an die Bilderzeugung eines Objekts anwendbar, das seine eigene Strahlung emittiert,
wie bei einer Infrarotbilderzeugung.