DE19702837C1

DE19702837C1 - Digital color camera for electronic photography

Info

Publication number: DE19702837C1
Application number: DE19702837A
Authority: DE
Inventors: Reimar Dr Lenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: AU6097898A; EP0954928A1; WO1998033326A1; JP2001522546A

Abstract

Disclosed is a colour camera designed to make digital pictures, including moving objects, using one single CCD surface sensor with a colour mosaic filter, according to a method consisting in making two partial pictures in a quick sequence, for example by using a double flash and by modifying between both frames the spectral characteristic for the image points of the colour picture to be made, in such a way that, after the first partial picture, the CCD surface sensor is moved vertically by a screen distance. From the resulting colour separations for each image element information is obtained on the third missing colour separation, without the usual colour changes specific to a colour camera with a mosaic filter.

Description

Die Erfindung betrifft eine digitale Farbkamera mit einem Flächensen sor, insbesondere CCD-Flächensensor, aus matrixförmig angeordneten lichtempfindlichen Sensorelementen mit einem Farbmosaikfilter ent sprechend mindestens zwei Farbauszügen, und mit einer Belichtungs steuereinrichtung, die zur Aufnahme eines Farbbildes in zeitlicher Folge Teilbilder erzeugt.The invention relates to a digital color camera with a flat sensor sor, in particular CCD area sensor, made of a matrix ent photosensitive sensor elements with a color mosaic filter speaking at least two color separations, and with an exposure control device for recording a color image in chronological order Drawing files generated.

Üblicherweise werden CCD-Flächensensoren in Videokameras verwen det, man kann mit ihnen jedoch auch Einzelbilder erzeugen. Zur Her stellung von Farbbildern, die die vollständige Farbinformation eines Objektbildes beinhalten, verwendet man einen Farbbildwandler mit einem Satz von drei CCD-Flächensensoren mit zugehörigen Farbfilter masken, so daß die einzelnen Flächensensoren jeweils eine Farbe er fassen, beispielsweise die Grundfarben Rot (R), Blau (B) und Grün (G).CCD area sensors are usually used in video cameras det, but you can also use them to create single images. To Her provision of color images that contain the complete color information of a Contain an object image, one uses a color image converter a set of three CCD area sensors with associated color filter masks so that the individual area sensors each have a color include, for example, the primary colors red (R), blue (B) and green (G).

Die lichtempfindlichen Sensorelemente eines Interline-Transfer-CCD- Flächensensors haben baulich bedingt eine Flächengröße, die etwa nur halb so groß ist wie der Rasterabstand, das heißt, zwischen den einzel nen Sensorelementen befinden sich lichtunempfindliche Bereiche. Hier durch geht natürlich ein Teil der Bildinformation verloren.The light-sensitive sensor elements of an interline transfer CCD For structural reasons, area sensors have an area size that is only approx is half the grid spacing, that is, between the individual NEN sensor elements are light-insensitive areas. Here of course, part of the image information is lost.

Um den Preis eines Farbbildwandlers zu senken, wurde bereits vorge schlagen, anstelle dreier CCD-Flächensensoren nur einen solchen Sensor zu verwenden, wobei sich auf dem Flächensensor ein Farbmosaikfilter für drei Farbauszüge befindet. Dabei bilden drei einander benachbarte Sensorelemente dann ein Farb-Auflösungselement. Die örtliche Auf lösung bei solchen Farbbildwandlern ist natürlich relativ gering, ver glichen beispielsweise mit einem monochromen Bildwandler mit einem CCD-Flächensensor. In order to lower the price of a color image converter, has already been proposed beat, instead of three CCD area sensors just one such sensor to use, with a color mosaic filter on the area sensor for three color separations. Three form adjacent to each other Sensor elements then a color resolution element. The local on solution with such color image converter is of course relatively low, ver compared, for example, with a monochrome image converter with a CCD area sensor.

Von dem Erfinder wurde ein demgegenüber stark verbesserter Farb bildwandler vorgeschlagen, der nur einen CCD-Flächensensor mit einem Farbmosaikfilter mit drei Farbauszügen enthält. Die Aufnahme erfolgt in drei Schritten, jeweils ein Schritt für ein Teilbild, wobei in einem Zyklus von drei Schritten der CCD-Flächensensor relativ zu dem Ob jektbild mit Hilfe von piezoelektrischen Stellgliedern derart bewegt wird, daß nacheinander jeder Bildpunkt auf eines von drei Bildsensorelementen für die drei Farbauszüge fällt. (EP-A-0 396 687).In contrast, the inventor made a much improved color image converter proposed using only one CCD area sensor with one Contains color mosaic filter with three color separations. The admission takes place in three steps, one step for a drawing file, whereby in one Cycle of three steps of the CCD area sensor relative to the Ob jektbild is moved with the help of piezoelectric actuators such that successively each pixel on one of three image sensor elements for the three color separations. (EP-A-0 396 687).

Dieses Prinzip der zeitlich gestaffelten Aufnahme von Teilbildern mit anschließendem Zusammensetzen der Teilinformationen zu einem ein heitlichen Farbbild hat sich bewährt. Allerdings eignet sich dieser be kannte Farbbildwandler nur zur Aufnahme ruhender Objekte. Dies ist aufgrund der Bauweise der CCD-Flächensensoren als unvermeidbar angesehen worden; denn an die bei üblichen CCD-Flächensensoren 20 msec (Fernsehnorm) bzw. 100 ms (hochauflösende Sensoren) betragende Aufladezeit, in der in jedem einzelnen Bildsensorelement Photonen aufgefangen werden, schließt sich ein Schritt des Auslesens der Ladun gen an. Das Auslesen der Bildinformation aus dem Sensor dauert etwa so lange wie das in der jeweils vorausgehenden Zeitspanne erfolgende Ansammeln der Ladungen und läßt sich praktisch nicht beschleunigen. Will man drei Teilbilder mit einem solchen CCD-Flächensensor auf nehmen, so benötigt man also mindestens einen Zeitraum, der etwa vier Zeitintervallen zum Ansammeln von Ladungen oder Auslesen der La dungsinformation entspricht, nämlich drei Ladungsansammel-Zeitspannen und - um eine Zeitspanne versetzt - drei Auslese-Zeitspannen. Dazu kommt noch die Zeit zum (mechanischen) Verlagern des CCD-Flächen sensors relativ zu dem Objektbild. Dieses Verlagern des Sensors muß zwischen den einzelnen Teilbildaufnahmen erfolgen.This principle of staggered recording of partial images with then combining the partial information into one Uniform color image has proven itself. However, this is suitable knew color converter only for taking still objects. This is due to the design of the CCD area sensors as unavoidable been viewed; because of the conventional CCD area sensors 20 msec (television standard) or 100 ms (high-resolution sensors) Charging time in which photons in each individual image sensor element a step of reading the Ladun is completed to. Reading the image information from the sensor takes approximately as long as that in the previous period Accumulation of the charges and practically cannot be accelerated. If you want three partial images with such a CCD area sensor so you need at least a period of about four Time intervals for accumulating charges or reading out the La corresponds to charge information, namely three charge accumulation periods and - offset by one period - three readout periods. To comes the time to (mechanically) move the CCD surface sensors relative to the object image. This shifting of the sensor must between the individual partial image recordings.

Bei ruhenden Objekten spielt die relativ lange Zeit für die oben geschil derten Abläufe keine Rolle. Bei sich bewegenden Objekten geht aber wesentliche Bildinformation zwischen den Aufnahmen der einzelnen Teilbilder verloren. Betrachtet man einen einzelnen Bildpunkt, von dem nacheinander drei Aufnahmen entsprechend den drei Farbauszügen ge macht werden, so befindet sich ein gedachter Punkt eines sich be wegenden Objekts bei der Aufnahme des zweiten Teilbildes schon nicht mehr exakt an der Stelle, an der er sich bei der Aufnahme des ersten Teilbildes befunden hat, und bei Aufnahme des dritten Teilbildes schließlich befindet sich der Objektpunkt höchstwahrscheinlich an einer ganz anderen Stelle. Werden die Informationen der drei Farbauszüge dann zusammengesetzt, so werden Informationen von verschiedenen Objektpunkten zusammengesetzt, was sich durch unerwünschte Farb störungen bemerkbar macht.In the case of stationary objects, the relatively long time plays for the above processes do not matter. But with moving objects essential image information between the shots of the individual Drawing files lost. Looking at a single pixel from which successively three shots corresponding to the three color separations ge are made, there is an imaginary point of being already moving object when recording the second field more exactly at the point where it was when the first Has found the sub-picture, and when the third sub-picture was taken after all, the object point is most likely at one completely different place. Be the information of the three color separations then put together so information from different Object points composed, which is characterized by unwanted color disturbances.

Natürlich kann man zum Photographieren sich bewegender Objekte ("Schnappschuß") einen Farbbildwandler mit drei separaten CCD-Flächensensoren vorsehen, jedoch würde ein derartiger Farbbildwandler aufgrund seines sehr hohen Preises kaum kommerziell nutzbar sein.Of course you can take pictures of moving objects ("Snapshot") a color converter with three separate CCD area sensors would provide, however, such a color image converter can hardly be used commercially due to its very high price.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Farbkamera anzugeben, die einerseits nur einen einzigen CCD-Flächensensor be nötigt und andererseits auch die Aufnahme bewegter Objekte in guter Qualität ermöglicht.The invention has for its object a digital color camera specify that be on the one hand only a single CCD area sensor necessary and on the other hand also the recording of moving objects in good Quality enables.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß zur Aufnahme eines Farbbildes zwei Teilbilder in einem zeitlichen Abstand aufgenom men werden, der kürzer ist als die zweite Zeitspanne, die zum Auslesen eines Teilbildes aus dem Sensor benötigt wird, und daß zwischen den beiden Aufnahmen die spektrale Charakteristik zumindest für einen Teil der Bildpunkte des zu erzeugenden Farbbildes umschaltbar ist.This object is achieved in that recording of a color image two partial images recorded at a time interval that is shorter than the second period for reading out a partial image from the sensor is required, and that between the the two spectral characteristics at least for a part the pixels of the color image to be generated can be switched.

Das letztgenannte Merkmal ist im Prinzip bereits aus der vorerwähnten EP-A-0 396 687 bekannt: von ein und demselben Bildpunkt werden nacheinander durch verschieden eingefärbte Sensorelemente verschiede ne Farbauszüge gewonnen. Das Ändern der spektralen Charakteristik kann in der unten noch näher erläuterten Weise auf verschiedenen We gen erfolgen, beispielsweise durch Verschieben des CCD-Flächensensors gegenüber dem Objektbild in eine bestimmte Richtung und um einen bestimmten Betrag.The latter characteristic is in principle already from the aforementioned EP-A-0 396 687: be from one and the same pixel successively by differently colored sensor elements ne color separations won. Changing the spectral characteristic can in various ways in the manner explained in more detail below gene take place, for example by moving the CCD area sensor towards the object image in a certain direction and around you certain amount.

Das weitere erfindungsgemäße Merkmal betrifft den zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen für die einzelnen Teil bilder. Zunächst einmal muß der zeitliche Abstand zwischen den Auf nahmen der beiden Teilbilder klein genug sein, damit ein sich bewegen des Objekt und dementsprechend das dazugehörige Objektbild sich in Bezug auf den CCD-Flächensensor nicht wesentlich verlagern kann. Auch bei relativ schnell bewegten Objekten soll noch eine scharfe Auf nahme mit im wesentlichen korrekter Farbinformation möglich sein.The further feature according to the invention relates to the time interval between two consecutive shots for each part photos. First of all, the time interval between the opening of the two drawing files must be small enough for one to move of the object and, accordingly, the associated object image Can not shift significantly with respect to the CCD area sensor. Even with relatively fast moving objects, there should still be a sharp open be possible with essentially correct color information.

Die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilaufnahmen kann aber auch nicht extrem stark verkürzt werden; denn für beide Teilauf nahmen benötigen die einzelnen Sensorelemente eine gewisse Zeit, um Photonen in einer Menge einfangen zu können, die eine signifikante Information darstellt. Ferner wird zwischen den zwei Teilaufnahmen noch eine zeitliche Lücke benötigt, in welcher die spektrale Charakte ristik für die einzelnen Bildpunkte geändert wird.The time between two successive partial shots can but also not to be shortened extremely; because for both parts the individual sensor elements take a certain amount of time to To be able to capture photons in an amount that is significant Represents information. Furthermore, between the two partial shots still needs a time gap in which the spectral character ristics for the individual pixels is changed.

Versuche mit Ausführungsbeispielen der Erfindung haben gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Farbbildwandler scharfe Farbbilder herge stellt werden können, die praktisch frei von Farbaliasstörungen sind. Wurde bislang davon ausgegangen, daß für solche qualitativ hochstehen den Farbbilder drei Farbauszüge unerläßlich sind, so hat der Erfinder erkannt, daß es nicht unbedingt notwendig ist, an jedem Bildort die Information von drei Auszügen zur Verfügung zu haben. Stehen pro Bildelement zwei Farbauszüge zur Verfügung und in unmittelbarer Nachbarschaft der fehlende dritte Farbauszug, so läßt sich durch ein fache Rechnung der Wert für den dritten Farbauszug an dem jeweiligen Bildelement ermitteln. Betrachtet man beispielsweise drei nebeneinander liegende Bildpunkte mit den Indizes "1", "2" und "3", an denen jeweils die Farbinformation für Grün (G1, G2, G3) und teilweise für Blau und Rot (B1, R2, B3) vorliegt, so läßt sich zum Beispiel für den mittleren Punkt der Wert von Blau nach der Formel berechnen:
Experiments with exemplary embodiments of the invention have shown that sharp color images can be produced using the color image converter according to the invention, which are practically free of color alias disturbances. While it was previously assumed that three color separations are indispensable for such high-quality color images, the inventor has recognized that it is not absolutely necessary to have the information from three extracts available at each image location. If two color separations are available per picture element and the missing third color separation in the immediate vicinity, the value for the third color separation on the respective picture element can be determined by a simple calculation. For example, consider three adjacent pixels with the indices "1", "2" and "3", each of which has the color information for green (G1, G2, G3) and partially for blue and red (B1, R2, B3) , the value of blue for the middle point can be calculated using the formula:

Der für je einen Bildpunkt noch fehlende Farbauszug läßt sich in der oben angegebenen oder in anderer Weise durch Rechnen gewinnen.The color separation still missing for one pixel can be found in the above or otherwise obtained by arithmetic.

Neben der Erkenntnis, daß bereits zwei Farbauszüge für die einzelnen Bildpunkt genügen, um ein qualitativ hochstehendes Farbbild zu erzeu gen, ist auch die Erkenntnis wichtig, daß auch bei bewegten Objekten nicht unbedingt eine "gleichzeitige" Aufnahme für sämtliche Bildpunkte stattfinden muß, sondern daß es ausreicht, wenn die Teilbilder in einem relativ kürzen zeitlichen Abstand nacheinander aufgenommen werden. Das Aufnehmen von Bildern nacheinander in kurzem zeitlichen Abstand ist an sich bereits bekannt, und zwar für Darstellungen eines Bewe gungsablaufs. Während es hierbei speziell darum geht, durch zwei kurz nacheinander aufgenommene Bilder unterschiedliche Bewegungsphasen zu ermitteln, geht es bei der Erfindung im Gegenteil darum, trotz zeit lichen Abstands zwischen zwei Aufnahmen ein Bild zu erzeugen, wel ches scheinbar nur einem einzigen Zeitpunkt entspricht.In addition to the realization that there are already two color separations for the individual Pixels are enough to produce a high quality color image It is also important to recognize that even with moving objects not necessarily a "simultaneous" recording for all pixels must take place, but that it is sufficient if the drawing files in one relatively short intervals are recorded one after the other. Taking pictures one after the other at short intervals is already known per se, for the representation of a movement process. While this is specifically about two short pictures taken in succession different phases of movement to the contrary, the invention is about, despite time the distance between two pictures to create an image, wel apparently only corresponds to a single point in time.

Erfindungsgemäß spielt die Funktionsweise der üblichen CCD-Flächen sensoren eine beträchtliche Rolle. Wie erwähnt, sind zur Aufnahme eines Bildes bei solchen CCD-Flächensensoren zwei Zeitintervalle not wendig, das erste Zeitintervall dient zum Ansammeln von Ladungen in dem jeweiligen Bildsensorelement, das zweite Intervall dient zum Aus lesen dieser Ladungen. Allerdings erfolgt die dem Auslesen vorangehen de Übertragung der Ladungen aus den Sensorelementen in die vertikalen Eimerketten z. B. eines Interline-Transfer-CDD-Sensors in weniger als 1 µs, so daß anschließend das Photoelement wieder bereit ist zum An sammeln neuer Ladungen. Während dann das "zweite" Teilbild auf genommen wird, werden die zu dem "ersten" Teilbild gehörigen La dungen in an sich bekannter Weise aus diesen vertikalen Eimerketten ausgelesen. Die vollständige Zeit zum Auslesen eines Bildes bei solchen CCD-Flächensensoren gibt bei Fernsehbildsequenzen die mittlere Bild rate vor, so daß diese mittlere Bildrate sich nicht über die durch das Auslesen des Bildes vorgegebene Grenze hinaus steigern läßt. Erfin dungsgemäß jedoch erfolgt eine Verkürzung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei Teilaufnahmen. Dies ist nur deshalb möglich, weil eine Beschränkung auf nur zwei Teilbilder erfolgt. Die erste Zeitspanne, in der Ladungen in den einzelnen Sensorelementen angesammelt werden, wird beispielsweise halbiert. Nach Beendigung des verkürzten Ladungs ansammel-Zeitraums wird die Belichtung der Sensorelemente unterbun den, es erfolgt der kurze Ladungstransfer aus dem Photoelement des jeweiligen Bildsensorelements in die zugehörige Ladungseimerkette, und dann wird mit dem Auslesen des "ersten" Teilbildes begonnen. Nachdem die spektrale Charakteristik für den betreffenden Bildpunkt geändert ist, wird mit dem Aufnehmen des "zweiten" Teilbildes begonnen. Mit Hilfe dieser für einen üblichen CCD-Flächensensor völlig untypischen Arbeits weise wird erfindungsgemäß die Möglichkeit geschaffen, mit nur einem Sensor von Farb-Alias praktisch völlig freie Farbbilder von sich bewe genden Objekten zu erzeugen.According to the invention, the mode of operation of the usual CCD surfaces plays sensors play a significant role. As mentioned, are for inclusion an image with such CCD area sensors two time intervals not agile, the first time interval is used to collect charges in the respective image sensor element, the second interval is used for off read these charges. However, this is done before the readout de Transfer of the charges from the sensor elements to the vertical Bucket chains e.g. B. an interline transfer CDD sensor in less than 1 µs, so that the photocell is then ready to start again collect new loads. Then while the "second" drawing on is taken, the La belonging to the "first" field in a manner known per se from these vertical bucket chains read out. The full time to read an image from such CCD area sensors give the middle picture in television picture sequences rate, so that this average frame rate does not exceed the Reading the image can increase the predetermined limit. Erfin However, according to the invention, the time interval is shortened between two partial shots. This is only possible because of a Restriction to only two drawing files takes place. The first period in the charges are accumulated in the individual sensor elements, is halved, for example. After the shortened charge ends accumulation period, the exposure of the sensor elements is prevented the, there is the short charge transfer from the photo element of the respective image sensor element in the associated charge bucket chain, and then the reading out of the "first" partial image is started. After this the spectral characteristic for the pixel in question has changed, the "second" sub-picture is started. With help this is completely untypical for a common CCD area sensor According to the invention, the possibility is created with only one Color alias sensor can practically completely free color images generating objects.

Die obigen Betrachtungen betreffen vornehmlich sogenannte Progressiv- Scan-Interline-Transfer-Sensoren, bei denen in den Eimerketten Platz für das vollständige Bild ist, und die sich daher ideal für eine digitale Ka mera eignen. Die Erfindung ist aber auch mit sogenannten Fernsehbild- Interline-Transfer- und Frame-Interline-Sensoren ausführbar. Bei diesen kann zwar nur die Hälfte der Sensorelemente ausgewertet werden, dafür sind sie aber wegen ihres geringen Preises für Kameras gemäß der Erfindung interessant. Der Frame-Interline-Sensor verfügt über eine Speicherzone neben dem Bildfeld und kann drei voneinander unabhän gige Bilder in einem sehr kurzen Zeitraum liefern. Zusätzlich zu den zwei in der oben erläuterten Weise aufgenommenen Teilbildern kann also noch ein drittes Bild aufgenommen werden, so daß für jeden Bildort sämtliche drei Farbauszüge quasi simultan gewonnen werden können. Farb-Alias-Artefakte können damit vollständig vermieden werden. The above considerations primarily concern so-called progressive Scan interline transfer sensors, which have space for in the bucket chains the full picture is, and therefore ideal for a digital Ka mera. But the invention is also with so-called television picture Interline transfer and frame interline sensors can be implemented. With these only half of the sensor elements can be evaluated, for that but because of their low price for cameras they are according to the Invention interesting. The frame interline sensor has one Storage zone next to the image field and can be independent of three deliver images in a very short period of time. In addition to the two sub-images recorded in the manner explained above So a third picture can be taken, so that for each picture location all three color separations can be obtained virtually simultaneously. Color alias artifacts can thus be completely avoided.

In einer speziellen Ausgestaltung kann - wie bereits erwähnt - die Ver änderung der spektralen Charakteristik zwischen den beiden Teilbildern durch Relativverschiebung zwischen dem Objektbild und dem Flächen sensor erfolgen. Betrachtet man einen einzigen Bildpunkt des zu erzeu genden Farbbildes, so wird beim ersten Teilbild dieser Bildpunkt zum Beispiel mit einem für Rot empfindlichen Sensorelement aufgenommen, und beim zweiten Teilbild mit einem zum Beispiel für Grün empfind lichen Sensorelement. Damit wird dieser Bildpunkt also mit zwei ver schiedenen spektralen Charakteristika erfaßt. Dies gilt auch für die übrigen Bildpunkte.In a special embodiment - as already mentioned - the Ver Change in the spectral characteristics between the two fields by relative displacement between the object image and the surface sensor. If you consider a single pixel of the to generate color image, this pixel becomes the first field Example taken with a sensor element sensitive to red, and in the second field with a feel for green, for example union sensor element. So this pixel is ver with two different spectral characteristics. This also applies to the remaining pixels.

Das Farbmosaikfilter ist so beschaffen, daß es drei Farbauszügen ent spricht. Bei einem solchen Farbmosaikfilter kann beispielsweise ent sprechend den hellen Feldern eines Schachbretts jedes zweite Sensor element der Matrix des Flächensensors für Grün empfindlich sein, wobei die verbleibende Hälfte der Sensorelemente abwechselnd für Rot und für Blau empfindlich ist.The color mosaic filter is designed so that it has three color separations speaks. With such a color mosaic filter, for example, ent speaking the bright fields of a chessboard every second sensor element of the matrix of the area sensor for green, where the remaining half of the sensor elements alternately for red and for Blue is sensitive.

Die Relativverschiebung kann einem ganzzähligen Vielfachen eines Pixelabstands entsprechen, und zwar in horizontaler oder in vertikaler Richtung. Am günstigsten ist es, den Flächensensor zwischen der Auf nahme des ersten und des zweiten Teilbildes vertikal, d. h. in y-Richtung zu bewegen, weil dann der Umstand ausgenutzt wird, daß in dieser Richtung die Ausdehnung der lichtempfindlichen Fläche der Sensorele mente größer als in x-Richtung ist, Positionierfehler also weniger Aus wirkung haben.The relative shift can be an integral multiple of one Correspond to pixel spacing, in horizontal or in vertical Direction. It is cheapest to place the area sensor between the Taking the first and second fields vertically, d. H. in the y direction to move, because then the fact is exploited that in this Direction the extent of the photosensitive surface of the sensor element elements is larger than in the x direction, so positioning errors are less off have an effect.

Alternativ kann die Veränderung der spektralen Charakteristik zwischen den beiden Teilbildern auch durch eine Relativverschiebung in dia gonaler Richtung erfolgen, wobei jeweils um ein halbes Pixel in X-Richtung und um ein halbes Pixel in Y-Richtung verschoben wird. In diesem Fall wird vorzugsweise ein Farbmosaikfilter für drei Farbauszüge verwendet. Durch diese Verschiebung des Flächensensors wird das zweite Teilbild an solchen Bildorten aufgenommen, die in den Zwischen räumen zwischen den Bildorten des ersten Teilbildes liegen.Alternatively, the change in spectral characteristics between the two partial images also by a relative shift in dia gonal direction, whereby in each case by half a pixel in X direction and is shifted by half a pixel in the Y direction. In In this case, a color mosaic filter for three color separations is preferred used. This displacement of the area sensor will second sub-picture taken at such picture locations that in the intermediate spaces between the image locations of the first sub-image.

Bei einem üblichen Interline-Transfer-CCD-Flächensensor, bei dem die Abmessungen der wirksamen Lichteintrittsfläche eines Sensorelements etwa dem halben Rasterabstand zwischen benachbarten Sensorelementen entspricht, wird bei der Aufnahme eines Teilbildes immer nur etwa ein Viertel der gesamten Bildinformation aufgenommen. Durch das Di agonalverschieben wird ein weiteres Viertel der Bildinformation aufge nommen (doppelte Auflösung). Allerdings liegt dann für jeden aufge nommenen Bildpunkt nur Farbinformation entsprechend einem einzigen Farbauszug vor. Wegen der geringeren Information für die Farbe ist diese Ausführungsform weniger günstig als die oben beschriebene Aus führungsform mit Verschiebung um volle Rasterabstände.With a common interline transfer CCD area sensor, in which the Dimensions of the effective light entry surface of a sensor element about half the grid spacing between adjacent sensor elements corresponds, is only about one when recording a partial image Quarter of all image information recorded. Through the Di Another quarter of the image information is shifted agonally taken (double resolution). However, then everyone lies up taken pixel only color information corresponding to a single Color separation before. Because of the lesser information for the color is this embodiment is less favorable than the one described above leadership with shift by full grid spacing.

Auch hier handelt es sich um eine Änderung der spektralen Charak teristik. Man kann sich das entstehende Bild mit einer vierfachen Anzahl von Bildpunkten, also jeweils der doppelten Anzahl in x- und y-Richtung vorstellen. Es werden nun einige Bildpunkte, die beim ersten Teilbild überhaupt nicht erfaßt wurden (spektrale Null-Charakteristik), beim zweiten Teilbild mit einem farbigen Sensorelement erfaßt, während andererseits alle Bildpunkte, die beim ersten Teilbild mit einem farbigen Sensorelement erfaßt wurden, beim zweiten Teilbild überhaupt nicht (mit spektraler Null-Charakteristik) erfaßt werden. Die Hälfte aller Bild punkte des gedachten entstehenden Bildes vierfacher Anzahl von Bild punkten wird weder vom ersten noch vom zweiten Teilbild erfaßt. Der Wechsel zwischen Nichterfassen (Null-Charakteristik) und Erfassen (mit Farbfilter) eines Bildpunktes bedeutet ebenfalls eine Änderung der spek tralen Charakteristik im Sinne der Erfindung.This is also a change in the spectral character teristics. You can see the resulting picture with a fourfold number of pixels, i.e. twice the number in the x and y directions to introduce. There are now some pixels that appear in the first sub-picture were not recorded at all (spectral zero characteristic) when captured second field with a colored sensor element, while on the other hand, all pixels that have a colored one in the first field Sensor element were detected, not at all in the second field (with spectral zero characteristic) can be detected. Half of all picture points of the imaginary resulting image four times the number of images points is not recorded by either the first or the second drawing file. Of the Alternation between non-detection (zero characteristic) and detection (with Color filter) of a pixel also means a change in the spec central characteristic in the sense of the invention.

Der Flächensensor läßt sich in der Bildebene vertikal und/oder horizon tal verschieben, wozu vorzugsweise von Piezostellgliedern Gebrauch gemacht wird. In Frage kommen allerdings auch magnetostriktive, elek trodynamische oder andere Stellglieder. The area sensor can be vertical and / or horizon in the image plane move valley, for which use preferably piezo actuators is made. However, magnetostrictive, elec trodynamic or other actuators.

Die Relativverschiebung zwischen dem Flächensensor und dem Objekt bild kann auch durch optische Maßnahmen erfolgen, beispielsweise durch Verschwenken eines im Strahlengang befindlichen Prismas, mit Hilfe einer Kerr-Zelle oder durch Verändern der Polarisation in Zusam menwirkung mit doppelbrechenden Materialien.The relative displacement between the area sensor and the object image can also be done by optical measures, for example by pivoting a prism located in the beam path with With the help of a Kerr cell or by changing the polarization together effect with birefringent materials.

Das Ändern der spektralen Charakteristik zwischen den Aufnahmen der beiden Teilbilder kann auch durch Ändern der effektiven spektralen Empfindlichkeitsverläufe der lichtempfindlichen Sensorelemente mit Hilfe eines Farbfilters erfolgen, welches selektiv in den Strahlengang einbringbar ist oder welches sich dauernd im Strahlengang befindet und die Möglichkeit bietet, seine Durchlässigkeit zu ändern. Beispielsweise kann man als permanent im Strahlengang befindliches Farbfilter ein Flüssigkristallbauelement vorsehen. Eine weitere Möglichkeit zum Än dern der spektralen Charakteristik besteht darin, durch Anlegen ver änderlicher elektrischer Spannungen an den CCD-Flächensensor den spektralen Empfindlichkeitsverlauf der Photodioden des Sensors zu variieren. Es ist dann keine Relativverschiebung zwischen Objektbild und Flächensensor erforderlich.Changing the spectral characteristics between shots of the Both fields can also be changed by changing the effective spectral Sensitivity curves of the light-sensitive sensor elements with Using a color filter, which is selective in the beam path can be introduced or which is permanently in the beam path and offers the possibility to change its permeability. For example can be used as a color filter permanently in the beam path Provide liquid crystal device. Another way to change The spectral characteristic consists of ver variable electrical voltages to the CCD area sensor spectral sensitivity curve of the photodiodes of the sensor vary. Then there is no relative shift between the object image and area sensor required.

Zwischen den Aufnahmen der beiden Teilbilder wird der Betrieb der Sensorelemente, das heißt das Ansammeln von Ladungen in den einzel nen Sensorelementen unterbunden. Dies kann in verschiedener Weise erfolgen, wie es nachstehend erläutert wird. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, daß man das Objekt in der Übergangsphase beim Ändern der spektralen Charakteristik dunkel hält, also verhindert, daß Licht auf den Flächensensor fällt. Hierzu kann man zum Beispiel das Objekt für jede Teilbildaufnahme mit einem Blitz beleuchten. Um gleichzeitig eine Änderung der spektralen Charakteristik zu erreichen, kann man bei der Aufnahme des ersten Teilbildes mit einem farblosen Blitz und bei der Aufnahme des zweiten Teilbildes mit beispielsweise einem grünen Blitz photographieren. Zwei verschiedenfarbige Blitze sind allerdings nur dann sinnvoll, wenn der Farbsensor ein Farbmosaikfilter mit nur zwei verschiedenen Farben aufweist und somit zur Gewinnung des mindestens erforderlichen dritten Farbauszugs die spektrale Charak teristik global verändert werden soll.The operation of the Sensor elements, that is, the accumulation of charges in the individual NEN sensor elements prevented. This can be done in different ways done as explained below. One way to do this achieve, is that you have the object in the transition phase keeps dark when changing the spectral characteristic, i.e. prevents that light falls on the area sensor. You can do this, for example use a flash to illuminate the subject for each sub-frame. Around to achieve a change in the spectral characteristic at the same time, can be taken with a colorless one when taking the first partial image Flash and when taking the second field with, for example photograph with a green flash. There are two different colored flashes However, this only makes sense if the color sensor is a color mosaic filter with only two different colors and thus for extraction the minimum required third color separation is the spectral character teristics should be changed globally.

Die oben erwähnten zwei aufeinanderfolgenden Blitze können durch ein einziges Blitzlichtgerät erzeugt werden, oder mit Hilfe eines Geräts mit zwei Blitzlampen. Diese Maßnahmen haben den Zweck, ein Verwischen des Bildes (Bewegungsverwischung, spektrale Verwischung) zu unter binden. Zu diesem Zweck kann man auch daran denken, die während des Umschaltens der spektralen Charakteristik erzeugte Ladung in den Bildsensorelementen elektrisch zu löschen.The above two consecutive flashes can be triggered by one only flash unit can be generated, or with the help of a device with two flash lamps. The purpose of these measures is to blur them of the image (motion blur, spectral blur) to below tie. To this end, one can also remember that during of switching the spectral characteristic generated charge in the Electrically delete image sensor elements.

Um den zeitlichen Abstand der Aufnahme der zwei Teilbilder zu ver kürzen, kann man einen optischen/mechanischen Verschluß verwenden. Mit dessen Hilfe lassen sich die effektiven Belichtungszeitpunkte, das sind hier definitionsgemäß die Mitten der jeweiligen ersten Zeitspannen, in denen normalerweise Ladungen in den einzelnen Sensorelementen angesammelt werden, genau einstellen. Diese effektiven Belichtungs zeitpunkte können auch durch "aktive Beleuchtung" erreicht werden, das heißt man kann das zu photographierende Objekt mit entsprechend zeit lich abgestimmten Blitzen photographieren.To ver the time interval of the recording of the two fields shorten, you can use an optical / mechanical shutter. With its help, the effective exposure times, the are by definition the middle of the respective first time spans, in which normally charges in the individual sensor elements accumulate, adjust precisely. This effective exposure points in time can also be achieved by "active lighting", the is called the object to be photographed with the appropriate time Take a photo of the coordinated flashes.

Wie oben erläutert, werden zum Erzeugen von qualitativ hochstehenden Farbbildern in zwei kurz aufeinanderfolgenden Zeitspannen Teilbilder erzeugt, wobei durch zwischen den Aufnahmen der Teilbilder erfolgende Umschaltung der spektralen Charakteristik für zumindest einen Teil der Bildpunkte Teil-Farbinformationen erhalten werden. Um aus diesen Teilinformationen weitere Farbinformation zu berechnen, werden die vom CCD-Sensor kommenden analogen Bilddaten mit Hilfe eines Ana log/Digital-Wandlers digitalisiert, so daß sie in einer Recheneinheit verarbeitet werden können. Man kann die Farbinformation bezüglich der einzelnen Teilbilder innerhalb der den erfindungsgemaßen Farbbildwand ler aufnehmenden Kamera verarbeiten, man kann die Bildinformation aber auch so, wie sie nach der Analog/Digital-Umwandlung vorliegt, zwischenspeichern, um die Verarbeitung zu einem späteren Zeitpunkt vorzunehmen.As explained above, are used to produce high quality Color images in two short periods of time generated, taking place between the recordings of the partial images Switching the spectral characteristics for at least part of the Pixels partial color information can be obtained. To get out of this Partial information to calculate further color information, the Analog image data coming from the CCD sensor using an Ana log / digital converter digitized so that it is in a processing unit can be processed. One can see the color information regarding the individual partial images within the color image wall according to the invention ler recording camera can process the image information but also as it is after the analog / digital conversion, cache to process at a later time to make.

Die Erfindung bietet eine Reihe von speziellen Vorteilen, die gleichsam als Nebenprodukte der erfindungsgemäßen Maßnahmen anfallen: wenn man den CCD-Sensor mit Hilfe eines piezoelektrischen Stellglieds zwischen den Aufnahmen der Teilbilder verschiebt, besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, durch Wackelnlassen des Sensors Informationen für eine automatische Kalibrierung und zur Fokussierung zu gewinnen. Durch Vergleich der beiden Teilbilder kann man Information darüber gewinnen, ob das Objekt sich gegebenenfalls zu schnell bewegt, um eine scharfe Aufnahme zu erhalten. Gegebenenfalls kann für den Benutzer ein Warnsignal erzeugt werden.The invention offers a number of special advantages, as it were are obtained as by-products of the measures according to the invention: if the CCD sensor using a piezoelectric actuator basically shifts between the shots of the drawing files also the possibility of wobbling the sensor information for automatic calibration and focusing. By comparing the two drawing files you can get information about it win whether the object is moving too fast, if necessary to get sharp recording. If necessary, can be for the user Warning signal are generated.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, exemplary embodiments of the invention are described with reference to the Drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsge mäßen digitalen Farbkamera; Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of a erfindungsge MAESSEN digital color camera;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines horizontal und vertikal ver schieblich gelagerten CCD-Flächensensors; Fig. 2 is a schematic representation of a horizontally and vertically slidably mounted CCD area sensor;

Fig. 3 einen Ausschnitt der Oberfläche des Sensors nach Fig. 2; Fig. 3 shows a detail of the surface of the sensor of Fig. 2;

Fig. 4 einen Ausschnitt ähnlich wie Fig. 3, wobei eine Verschiebungs richtung des CCD-Flächensensors angegeben ist; Fig. 4 shows a detail similar to Figure 3, wherein a direction of displacement of the CCD area sensor is specified.

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, jedoch nach erfolgter Verschie bung vertikal nach unten, wobei die aus beiden Teilbildern gewonnene Farbinformation dargestellt ist; FIG. 5 is a view similar to FIG. 4, but after the displacement has been carried out vertically downward, the color information obtained from the two partial images being shown;

Fig. 6 einen ähnlichen Ausschnitt der Oberfläche eines CCD-Sensors mit einem Verschiebungsvektor entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Figure 6 is a similar section of the surface of a CCD sensor with a displacement vector in accordance with a second embodiment of the invention.

Fig. 7 den Ausschnitt des CCD-Sensors nach Fig. 6 nach erfolgter Verschiebung, wobei sämtliche von beiden Teilbildern erfaßten Bild punkte dargestellt sind Fig. 7 shows the detail of the CCD sensor of FIG. 6 after the displacement, wherein all the image points detected by both fields are shown

Fig. 8 ein Impulsdiagramm, welches die Arbeitsweise der erfindungs gemäßen Farbkamera verdeutlicht; Fig. 8 is a timing diagram illustrating the operation of the color camera according to the Invention;

Fig. 9 und 10 schematische Darstellungen eines Progressive-Scan-Inter line-Transfer-CCD-Flächensensors (Fig. 9) bzw. eines Progressiv-Scan- Frame-Interline-Transfer-CCD-Flächensensors (Fig. 10); 9 and 10 are schematic representations of a progressive scan interline transfer CCD area sensor or a progressive-scan frame interline transfer CCD area sensor. (Fig. 9) (Fig. 10);

Fig. 11 einen Ausschnitt aus der Oberfläche eines CCD-Flächensensors für eine dritte Ausführungsform der Erfindung; und FIG. 11 is a section of the surface of a CCD area sensor for a third embodiment of the invention; and

Fig. 12 die effektive Lichtempfindlichkeit der Sensorelemente eines Sensors mit Farbfiltermuster gemäß Fig. 11, wenn die spektrale Em pfindlichkeitscharakteristik z. B. durch das Einfügen eines nur für Grün durchlässigen Filters verändert wird. FIG. 12 shows the effective light sensitivity of the sensor elements of a sensor with a color filter pattern according to FIG. 11, if the spectral sensitivity characteristic z. B. is changed by inserting a filter that is only permeable to green.

Fig. 1 zeigt schematisch eine digitale Farbkamera, die ähnlich aufgebaut ist wie eine übliche Kamera, mit der beispielsweise 35-mm-Filme belich tet werden. Anstelle der Einzelbildebene eines herkömmlichen Films befindet sich an der betreffenden Stelle in der erfindungsgemäßen Farb kamera ein CCD-Flächensensor 1, der mit Hilfe von Piezostellgliedern 3 an einer Halterung 2 gelagert ist. Von einem Objekt 78 wird ein Ob jektbild mit Hilfe eines Objektivs 16 auf den CCD-Flächensensor proji ziert. Im Strahlengang, also vor, im oder hinter dem Objektiv 16 befin den sich ein Verschluß 17 und eine Blende 76. Der CCD-Flächensensor ist je nach speziellem Ausführungsbeispiel ein Progressiv-Scan-Interline- Transfer-CCD-Flächensensor, oder - alternativ - ein normaler Interline- Transfer-CCD-Flächensensor für das Fernseh-Halbbild-Verfahren, ein Frame-Interline-Transfer-CCD-Flächensensor für das Fernseh-Halbbild- Verfahren mit zusätzlicher Speicherzone, ein Progressive-Scan-Frame- Interline-Transfer-CCD-Flächensensor mit zusätzlicher Speicherzone und Vollbild-Verfahren oder ein Frame-Transfer-CCD-Flächensensor. Bevor zugt wird ein Progressive-Scan-Interline-Transfer-CCD-Flächensensor für den Vollbildbetrieb, da bei Sensoren mit Halbbildbetrieb die erziel bare vertikale Auflösung bei der erfindungsgemäßen Kamera auf die Hälfte sinkt. Dennoch ist der Einsatz solcher Sensoren trotz des genann ten Nachteiles durchaus interessant, da sie in großen Stückzahlen für Videokameras produziert werden und deshalb sehr billig sind. Fig. 1 shows schematically a digital color camera, which is constructed similarly to a conventional camera with which, for example, 35 mm films are exposed. Instead of the single image plane of a conventional film, there is a CCD area sensor 1 at the relevant point in the color camera according to the invention, which is mounted on a holder 2 with the aid of piezo actuators 3 . From an object 78 , an object image is projected onto the CCD area sensor using a lens 16 . In the beam path, in front of, in or behind the lens 16, there is a shutter 17 and an aperture 76 . Depending on the specific embodiment, the CCD area sensor is a progressive scan interline transfer CCD area sensor or, alternatively, a normal interline transfer CCD area sensor for the television field process, a frame interline transfer CCD area sensor for the TV field method with additional memory zone, a progressive scan frame interline transfer CCD area sensor with additional memory zone and full frame method or a frame transfer CCD area sensor. Before is given a progressive scan interline transfer CCD area sensor for full-screen operation, since the achievable vertical resolution in the camera according to the invention drops to half for sensors with field operation. Nevertheless, the use of such sensors is quite interesting despite the above-mentioned disadvantage, since they are produced in large numbers for video cameras and are therefore very cheap.

Der Betrieb der Kamera wird gesteuert von einer Zentraleinheit (CPU) 5, die Steuersignale auf einen Treiber 7 für die Piezostellglieder 3, auf einen CCD-Treiber 8, eine Verschlußsteuerung 9 und eine Blitzsteuerung 10 gibt. Die von dem CCD-Flächensensor 1 kommenden analogen Bild signale werden von einem Analog/Digital-Wandler 6 umgesetzt und in die CPU 5 zur Speicherung und/oder Bildverarbeitung eingegeben. Über Schnittstellen 12 und 14 ist die Zentraleinheit 5 mit einem externen Rechner 13 bzw. mit einem externen Bildspeicher 15 verbindbar. Das Gehäuse der Kamera ist durch den Block 77 angedeutet.The operation of the camera is controlled by a central processing unit (CPU) 5 , which gives control signals to a driver 7 for the piezo actuators 3 , to a CCD driver 8 , a shutter control 9 and a flash control 10 . The analog image signals coming from the CCD area sensor 1 are converted by an analog / digital converter 6 and entered into the CPU 5 for storage and / or image processing. The central unit 5 can be connected to an external computer 13 or to an external image memory 15 via interfaces 12 and 14 . The housing of the camera is indicated by block 77 .

An das Kameragehäuse 77 ansetzbar ist ein Blitzlichtgerät 18 mit einem Reflektor und ein oder zwei Blitzlampen 19, deren Arbeitsweise weiter unten erläutert wird.A flash unit 18 with a reflector and one or two flash lamps 19 can be attached to the camera housing 77 , the method of operation of which is explained below.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, läßt sich der CCD-Flächensensor 1 auf grund der piezoelektrischen Stellglieder 3 in horizontaler Richtung (X-Richtung) und vertikaler Richtung (Y-Richtung) in Bezug auf den äußeren Rahmen der Halterung 2 verschieben. Die zum Verschieben des CCD-Sensors 1 anzulegenden variablen Spannungen werden von der Zentraleinheit 5 über den Piezo-Treiber 7 angelegt. As shown in Fig. 2, the CCD area sensor 1 can be moved due to the piezoelectric actuators 3 in the horizontal direction (X direction) and vertical direction (Y direction) with respect to the outer frame of the bracket 2 . The variable voltages to be applied to shift the CCD sensor 1 are applied by the central unit 5 via the piezo driver 7 .

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Oberfläche des CCD-Sensors 1. Man erkennt die einzelnen Sensorelemente 20 und das Farbmosaikfilter 21 für die einzelnen Sensorelemente. G bedeutet, daß das betreffende Sensor element empfindlich für die Farbe Grün (G) ist. Gemäß Fig. 3 ist so wohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung jedes zweite Sensor element 20 empfindlich für Grün (G). In jeder zweiten Reihe und jeder zweiten Spalte ist jedes zweite Sensorelement empfindlich für Blau (B) bzw. Rot (R). Fig. 3 shows a detail of the surface of the CCD sensor 1. The individual sensor elements 20 and the color mosaic filter 21 for the individual sensor elements can be seen. G means that the sensor in question is sensitive to the color green (G). According to FIG. 3, every second sensor element 20 is probably sensitive to green (G) in the vertical as well as in the horizontal direction. In every second row and every second column, every second sensor element is sensitive to blue (B) and red (R).

Fig. 4 zeigt die gleiche Anordnung wie Fig. 3, wobei jedoch einige zusätzliche Information in Fig. 4 enthalten ist. Beispielsweise ist durch einen Vektor V_v angegeben, in welcher Richtung der CCD-Sensor 1 nach der Aufnahme eines ersten Teilbildes (Fig. 3) verschoben wird, um in der zweiten Stellung ein zweites Teilbild aufzunehmen. FIG. 4 shows the same arrangement as FIG. 3, but with some additional information in FIG. 4. For example, a vector V _v indicates the direction in which the CCD sensor 1 is shifted after the recording of a first partial image ( FIG. 3) in order to record a second partial image in the second position.

Gemäß Fig. 4 besitzen die einzelnen Bildsensoren 20 einen Rasterab stand d_H und d_v in horizontaler bzw. vertikaler Richtung. Die Größe der einzelnen Sensorelemente 20 entspricht etwa dem halben Rasterabstand. Zwischen den Aufnahmen zweier Teilbilder wird der CCD-Sensor in Richtung des Pfeils V_v um einen Rasterabstand bewegt, so daß ein ima ginärer Punkt A des Sensors sich bei der Aufnahme des zweiten Teilbil des an der Stelle B befindet.According to Fig. 4 20 have the individual image sensors comprise a stand Rasterab d _H d and _v in the horizontal and vertical direction. The size of the individual sensor elements 20 corresponds to approximately half the grid spacing. Between the recordings of two partial images, the CCD sensor is moved in the direction of arrow V _v by a grid spacing, so that an imaginary point A of the sensor is located at position B when the second partial image is recorded.

Während der Aufnahme des ersten Teilbildes gemäß Fig. 3 empfangen die vier Sensorelemente in der ganz rechts dargestellten Spalte Farb information für die Farben B, G, B bzw. G der betreffenden Bildpunkte, die Sensorelemente in der zweiten Spalte von rechts empfangen Informa tion betreffend die Farben G, R, G bzw. R für die diesen Sensorelemen ten entsprechenden Bildpunkte, etc.Received during the recording of the first field shown in FIG. 3, the four sensor elements in the illustrated rightmost column color information for the colors B, G, B or G of the respective pixels, the sensor elements in the second column received from the right informa tion regarding the Colors G, R, G and R for the pixels corresponding to these sensor elements, etc.

Rechts in Fig. 4 sind drei übereinander liegende Bildpunkte Pyi, Pyi+1 und Pyi+2 dargestellt. Der von dem Ausschnitt des CCD-Sensors 1 in beiden Teilbildern überdeckte Bereich ist durch ein "Objektbild" I ge strichelt angedeutet. On the right in FIG. 4, three superimposed pixels Pyi, Pyi + 1 and Pyi + 2 are shown. The area covered by the section of the CCD sensor 1 in both partial images is indicated by a "object image" I with dashed lines.

Nach der Aufnahme des ersten Teilbildes gemäß Fig. 3 wird durch Anlegen von entsprechenden Spannungen an die piezoelektrischen Stell glieder 3 der CCD-Sensor um die Strecke V_v entsprechend einem ver tikalen Rasterabstand d_v verschoben, bevor die zweite Teilaufnahme erfolgt. Rechts in Fig. 5 sind wieder die drei Bildpunkte Pyi bis Pyi+2 dargestellt. Man sieht, daß nach der Aufnahme des zweiten Teilbildes für diese drei Bildpunkte oder Bildorte Pyi bis Pyi+2 jeweils zwei Farbauszüge zur Verfügung stehen, nämlich G_A, B_A, G_A vom ersten Teil bild und B_B, G_B, B_B vom zweiten Teilbild (für die unterste Zeile von Bildpunkten stehen nur die beim zweiten Teilbild gewonnenen Farb auszüge, für die oberste Zeile von Bildpunkten nur die beim ersten Teilbild gewonnenen Farbinformationen zur Verfügung, weshalb diese Zeilen in Fig. 5 in Klammern gesetzt sind).After recording the first field shown in FIG. 3 is shifted _v by applying appropriate voltages to the piezoelectric actuators 3 of the CCD sensor by the distance V _v corresponding to a ver tical grid distance d before the second part recording is performed. The three pixels Pyi to Pyi + 2 are again shown on the right in FIG . It can be seen that after the recording of the second partial image, two color separations are available for these three pixels or image locations Pyi to Pyi + 2, namely G _A , B _A , G _A from the first partial image and B _B , G _B , B _B from the second field (only the color separations obtained from the second field are available for the bottom line of pixels, only the color information obtained from the first field for the top line of pixels, which is why these lines are enclosed in parentheses in FIG. 5).

In der zweiten Spalte von rechts in Fig. 5 ist zu erkennen, daß dort für jeden Bildpunkt die Farbauszüge G und R verfügbar sind. Man kann nun nach relativ einfachen Rechenregeln aus all diesen Farbinformationen den jeweils dritten Farbauszug für jeden Bildpunkt berechnen, beispiels weise nach der eingangs angegebenen Formel.In the second column from the right in FIG. 5 it can be seen that the color separations G and R are available for each pixel. You can now calculate the third color separation for each pixel from all this color information using relatively simple calculation rules, for example using the formula given at the beginning.

Nach dem Berechnen des jeweils dritten Farbauszugs können von den insgesamt dann zur Verfügung stehenden Bildinformationen Farbbilder erzeugt werden, beispielsweise ausgedruckt werden. Hierzu wird die in Fig. 1 als Block dargestellte Kamera an einen Speicher oder einen exter nen Rechner angeschlossen, um die Daten der Farbbilder zur Weiterver arbeitung zu übertragen. Das Errechnen der Information für den jeweils dritten Farbauszug kann intern in der Kamera selbst erfolgen, jedoch alternativ auch extern in dem in Fig. 1 rechts unten dargestellten Rech ner 13.After the calculation of the third color separation in each case, color images can be generated, for example printed out, from the total image information then available. For this purpose, the camera shown in FIG. 1 as a block is connected to a memory or an external computer in order to transmit the data of the color images for further processing. The information for the third color separation can be calculated internally in the camera itself, but alternatively also externally in the computer 13 shown at the bottom right in FIG. 1.

Fig. 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform werden für jeweils einen Bildpunkt nicht zwei Farbauszüge aufgenommen, sondern es wird für ein entstehendes Bild mit doppelter Auflösung in x- und y-Richtung nur jeweils ein Farbaus zug aufgenommen, und zwar für jeden zweiten Bildpunkt des entstehen den Bildes. Fig. 6 zeigt die Verschiebungsrichtung und den Verschie bungsbetrag V_D für die Verschiebung des CCD-Sensors 1 zwischen der Aufnahme des ersten und des zweiten Teilbildes. FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the invention. In this embodiment, two color separations are not recorded for each pixel, but only one color separation is recorded for a resulting image with double resolution in the x and y directions, namely for every second pixel of the resulting image. Fig. 6 shows the displacement direction and the shift amount V _D for the displacement of the CCD sensor 1 between the recording of the first and the second field.

Wie in Fig. 7 zu sehen ist, liegt nach der Aufnahme des zweiten Teilbil des Information für eine Anzahl von Bildpunkten vor, die doppelt so groß ist wie die Anzahl der Sensorelemente des CCD-Sensors 1. Aufgrund der diagonalen Verschiebung um jeweils einen halben Sensor element-Rasterabstand wird die effektive Auflösung in beiden Achsrich tungen verdoppelt. Allerdings steht für jeden erfaßten Bildpunkt nur noch 1/3 der vollständigen Farbinformation, nämlich jeweils nur ein Farbauszug, zur Verfügung. Da aber die Hälfte der Bildpunkte des entstehenden Bildes doppelter Auflösung überhaupt nicht erfaßt wird, steht sogar im Mittel nur 1/6 der vollständigen Farbinformation zur Verfügung. Diese Ausführungsform ist daher bezüglich der Farbwieder gabequalität etwas ungünstiger als die Ausführungsform, die oben in Verbindung mit den Fig. 4 bis 5 erläutert wurde, da die Aus führungsform nach den Fig. 6 und 7 anfälliger gegenüber Farb-Alias- Störungen ist. Für Vorlagen, von denen bekannt ist, daß sie unbunt sind, zum Beispiel schwarzer Text auf weißem Hintergrund, kann unter Kenntnis dieses Vorwissens die zweite Ausführungsform der Erfindung sehr vorteilhaft genutzt werden.As can be seen in FIG. 7, after the second partial image has been recorded, there is information for a number of pixels which is twice as large as the number of sensor elements of the CCD sensor 1 . Due to the diagonal shift by half a sensor element grid spacing, the effective resolution is doubled in both axis directions. However, only 1/3 of the complete color information, namely only one color separation, is available for each captured pixel. However, since half of the pixels of the resulting double-resolution image are not recorded at all, only 1/6 of the complete color information is available on average. This embodiment is therefore somewhat less favorable in terms of color rendering quality than the embodiment which was explained above in connection with FIGS. 4 to 5, since the embodiment according to FIGS . 6 and 7 is more susceptible to color alias interference. For templates which are known to be achromatic, for example black text on a white background, the second embodiment of the invention can be used very advantageously with this knowledge.

Für die Schwarz/Weiß-Aufnahme von bunten Vorlagen kann die zweite Ausführungsform in Verbindung mit einem Schwarz/Weiß-Sensor, d. h. einem Sensor ohne Farbmosaikfilter, zur praktisch artefaktfreien Ver dopplung der Auflösung des Sensors eingesetzt werden, wobei auch hier die Aufnahme bewegter Objekte möglich ist.The second can be used for the black and white recording of colorful templates Embodiment in connection with a black / white sensor, i. H. a sensor without color mosaic filter, for practically artifact-free ver doubling the resolution of the sensor can be used, also here the recording of moving objects is possible.

Fig. 8 zeigt in Form eines Impulsdiagramms die zeitliche Folge des Ablaufs an verschiedenen Teilen des Farbbildwandlers nach Fig. 1. FIG. 8 shows in the form of a pulse diagram the chronological sequence of the sequence on various parts of the color image converter according to FIG. 1.

Fig. 8a) zeigt die horizontale Zeitachse in Einheiten von Millisekunden. Fig. 8a) shows the horizontal time axis in units of milliseconds.

In Fig. 8b) ist schematisch der periodische Normalbetrieb eines Progres siv-Scan-Interline-Transfer-CCD-Sensors 1 dargestellt. Die durch Ein fangen von Photonen entstehenden Elektronen werden innerhalb einer Belichtungszeitspanne 35, deren Dauer T₁ beträgt, angesammelt. Auf der Ordinate in Fig. 8b) ist die bei konstantem Lichteinfall mit der Zeit linear wachsende Ladung eines hier betrachteten einzelnen Sensor elements des CCD-Sensors 1 dargestellt. Die Mitte jeder Belichtungszeit spanne 35 ist mit 41 bezeichnet und wird hier als "effektiver Be lichtungszeitpunkt" bezeichnet. Zwei benachbarte "effektive Belichtungs zeitpunkte" 41 haben einen zeitlichen Abstand T₁ voneinander.In Fig. 8b) the periodic normal operation of a progressive scan interline transfer CCD sensor 1 is shown schematically. The electrons generated by capturing photons are accumulated within an exposure period 35 , the duration of which is T ₁ . The ordinate in FIG. 8b) shows the charge of a single sensor element of the CCD sensor 1, which is growing linearly with time, with constant incidence of light. The middle of each exposure time span 35 is designated 41 and is referred to here as the "effective exposure time Be". Two adjacent “effective exposure times” 41 have a time interval T ₁ from one another.

Am Ende der Belichtungszeit wird mit einem Übertragungsimpuls 43 oder 75 das bis dahin angesammelte Ladungspaket aus dem betrachteten Sensorelement in die dazugehörige vertikale Eimerkette übertragen. Nach dieser Übertragung kann der nächste Belichtungsvorgang beginnen. In Fig. 8b) sind vier aufeinanderfolgende Belichtungsvorgänge 37, 38, 39 und 40 dargestellt.At the end of the exposure time, the charge packet accumulated up to that point is transferred from the sensor element under consideration into the associated vertical bucket chain with a transmission pulse 43 or 75 . After this transfer, the next exposure process can begin. In Fig. 8b) are four consecutive exposure processes 37, shown 38, 39 and 40.

Nach dem Übertragen des Ladungspakets aus dem betrachteten Sensor element in die zugehörige Eimerkette aufgrund des Impulses 43 oder 75 erfolgt das Auslesen, Fig. 8d) zeigt die Ausleseintervalle 32 für den je weils vorausgehenden Belichtungsvorgang 36, 37, 38, bzw. 39. Die Zeitspanne für das Belichten mit der Dauer T₁ wird hier auch als "erste Zeitspanne" bezeichnet, die Zeitspanne für das Auslesen entsprechend dem Ausleseintervall 32 wird hier auch als "zweite Zeitspanne" bezeich net.After the charge packet has been transferred from the sensor element in question into the associated bucket chain on the basis of the pulse 43 or 75 , the reading is carried out, FIG. 8d) shows the reading intervals 32 for the respective preceding exposure process 36 , 37 , 38 and 39 . The time period for the exposure with the duration T ₁ is also referred to here as the "first time period", the time period for the readout corresponding to the readout interval 32 is also referred to here as the "second time period".

In Fig. 8e) ist der Lichtdurchlässigkeitsverlauf des Verschlusses 17 (siehe Fig. 1) dargestellt. Zu einem Zeitpunkt 46 wird der Verschluß geöffnet, und es beginnt ein Zeitintervall T₂, zu dessen Ende die Be lichtung für ein erstes Teilbild beendet wird aufgrund des Übertragungs impulses 75 (Fig. 8c). Die Mitte des Zeitintervalls T₂ ist mit 48 be zeichnet und bedeutet ähnlich wie die Zeitpunkte 41 in Fig. 8b) den "effektiven Belichtungszeitpunkt" für das erste Teilbild. Nach Ablauf der ersten Zeitspanne T₂, also nach Beendigung des Belichtungsvorgangs für das erste Teilbild, wird der CCD-Flächensensor 1 gemäß Fig. 4 und 5 vertikal nach unten um einen Rasterabstand bewegt, so daß die einzelnen Sensorelemente dann um einen Bildpunkt nach unten verrückt sind.In Fig. 8e) of the light transmittance curve of the shutter 17 (see is FIGS. 1). At a time 46 the shutter is opened and a time interval T ₂ begins, at the end of which exposure for a first field is ended due to the transmission pulse 75 ( FIG. 8c). The middle of the time interval T ₂ is designated 48 and, similarly to the times 41 in FIG. 8b), means the “effective exposure time” for the first field. After the end of the first time period T ₂ , that is to say after the exposure process for the first partial image has ended, the CCD area sensor 1 according to FIGS. 4 and 5 is moved vertically downwards by a grid spacing, so that the individual sensor elements are then moved down by one pixel are.

Fig. 8h) zeigt die zeitlich zunehmende, angesammelte Ladung in dem hier betrachteten einzelnen Bildsensorelement. Der Anstieg der Ladung beginnt naturgemäß erst, nachdem durch Öffnen des Verschlusses Licht auf den Sensor fallen kann, und endet, wenn der Verschluß geschlossen wird. Nachdem die Ladung bei 53 einen gewissen Wert erreicht hat, erfolgt die Übertragung von dem Sensorelement in die zugehörige Eimerkette, und durch in Fig. 8g) dargestellte Löschimpulse 60 werden während dieser Impulszeit der Impulse 60 Ladungen gelöscht, die in dem Sensorelement durch Lichteinfall entstehen. Fig. 8h) shows the time increasing, the accumulated charge in the considered here single image sensor element. The increase in the charge naturally only begins after light can fall on the sensor when the closure is opened, and ends when the closure is closed. After the charge has reached a certain value at 53 , the transfer from the sensor element into the associated bucket chain takes place, and charges 60 that are generated in the sensor element by light incidence are deleted during this pulse time of the pulses 60 by means of erase pulses 60 shown in FIG. 8g).

Wie in Fig. 8i) zu sehen ist, beginnt kurz nach Beendigung der bei 53 gezeigten Belichtung das Ausleseintervall 32 (53). Die Dauer dieses Vorgangs läßt sich nicht verkürzen und entspricht dem "Normalbetrieb" des CCD-Sensors.As can be seen in FIG. 8i), the reading interval 32 ( 53 ) begins shortly after the exposure shown at 53 has ended . The duration of this process cannot be shortened and corresponds to the "normal operation" of the CCD sensor.

Nach den Löschimpulsen beginnt der Belichtungsvorgang bei 54 für das zweite Teilbild, nachdem gemäß Fig. 8f) der verschobene CCD-Sensor in seiner zweiten Position angekommen ist. Es schließt sich wieder eine Zeitspanne T₂ mit dem "effektiven Belichtungszeitpunkt" 48 an. Der zeitliche Abstand 49 zwischen den beiden effektiven Belichtungszeit punkten 48 ist kleiner als der normale zeitliche Abstand T₁ zwischen zwei effektiven Belichtungszeitpunkten in Fig. 8b).After the erase pulses, the exposure process begins at 54 for the second field after the shifted CCD sensor has arrived in its second position according to FIG. 8f). This is followed by a time period T ₂ with the "effective exposure time" 48 . The time interval 49 between the two effective exposure times 48 is smaller than the normal time interval T ₁ between two effective exposure times in FIG. 8b).

Nach Ende der zweiten Zeitspanne T₂ wird der Verschluß gemäß Fig. 8e) geschlossen, so daß sich keine weiteren Ladungen mehr ansammeln, was durch den horizontalen Endabschnitt des Ladungsverlaufs 54 in Fig. 8h) dargestellt ist. Nach Ende des Auslesens des ersten Teilbildes wird das entsprechende Ladungspaket 54 in die zugehörige Eimerkette des Sensorelements übertragen, anschließend erfolgt das Auslesen der Infor mation in dem Ausleseintervall 32 (54) in Fig. 8i). Nach Ende des Intervalls 32 (54) steht die gesamte Information der beiden Teilbilder zur Verfügung. Die aus dem CCD-Sensor 1 kommende analoge Bildinforma tion wird von dem Analog/Digital-Wandler 6 in Digitalwerte umgesetzt und an die Zentraleinheit 5 gegeben. In dieser Zentraleinheit 5 oder in einem externen Rechner 13 erfolgt dann die Weiterverarbeitung der Bildinformation, um die noch fehlende Information für den dritten Farb auszug zu errechnen.At the end of the second period T ₂ , the closure according to FIG. 8e) is closed, so that no further charges accumulate, which is shown by the horizontal end section of the charge profile 54 in FIG. 8h). After the end of reading out the first partial image, the corresponding charge packet 54 is transferred into the associated bucket chain of the sensor element, and then the information is read out in the readout interval 32 ( 54 ) in FIG. 8i). After the interval 32 ( 54 ) has ended, the entire information of the two partial images is available. The analog image information coming from the CCD sensor 1 is converted into digital values by the analog / digital converter 6 and sent to the central unit 5 . The processing of the image information then takes place in this central unit 5 or in an external computer 13 in order to calculate the still missing information for the third color.

Der oben geschilderte Ablauf kann in der gleichen Weise stattfinden, wenn von der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 7 Gebrauch gemacht wird, nur daß in diesem Fall eine etwas modifizierte Berech nung der fehlenden Farbauszugsinformation erfolgt.The procedure described above can take place in the same way if use is made of the second embodiment according to FIGS. 6 to 7, except that in this case the calculation of the missing color separation information is somewhat modified.

Fig. 8j) zeigt schematisch die von einer Blitzlampe 19 dargestellte Licht leistung 61 dar. Wenn der Verlauf der Kurve in Fig. 8j) prinzipiell bekannt ist, läßt sich der Anfangszeitpunkt für den Blitz so einstellen, daß für das erste und das zweite Teilbild jeweils eine gleich große Licht menge verfügbar ist. Fig. 8j) shows schematically the light output 61 represented by a flash lamp 19. If the course of the curve in Fig. 8j) is known in principle, the starting time for the flash can be set so that for the first and the second partial image an equal amount of light is available.

Fig. 8k) zeigt die Ladungsmenge in dem betrachteten Bildsensorelement bei Verwendung des Blitzlichts gemäß Fig. 8j). Fig. 8k) shows the amount of charge in the viewed image sensor element when using the flash light according to Fig. 8j).

Fig. 8l) zeigt die Lichtleistung für einen Doppelblitz, der anstelle des Blitzes mit der Lichtleistung gemäß Fig. 8j) verwendet werden kann. Fig. 8l) shows the light output for a double flash, which can be used instead of the flash with the light output according to Fig. 8j).

Fig. 8m) zeigt die Ladungsansammlung (Signalverläufe 53 und 54) für die beiden Teilbilder entsprechend den Doppelblitzen 63 in Fig. 81). Fig. 8n) zeigt Lösch-Impuls-Bursts 66 mit dazwischen liegenden Impulspau sen 47, wonach ein Dauerauslesebetrieb des CCD-Sensors 1 bei ge öffnetem Verschluß 17 stattfindet, so daß der Benutzer das Gerät ein stellen (fokussieren etc.) kann, wobei die Dauer des Impuls-Bursts 66 so gewählt ist, daß die wirksame Belichtungszeit für das betreffende Bild sensorelement etwa der Zeitspanne T₂ in Fig. 8e) entspricht. Fig. 8m) shows the charge accumulation (waveforms 53 and 54) for the two sub-images corresponding to the double flashing 63 in Fig. 81). Fig. 8n) shows erase pulse bursts 66 with interposed pulse intervals 47 , after which a continuous read operation of the CCD sensor 1 takes place with the shutter 17 open, so that the user can set the device (focus etc.), the Duration of the pulse burst 66 is chosen so that the effective exposure time for the image sensor element in question corresponds approximately to the time period T ₂ in Fig. 8e).

Fig. 9 zeigt schematisch einen Progressiv-Scan-Interline-Transfer-CCD- Flächensensor 1 in Schwarz/Weiß-Version mit den bereits erwähnten Sensorelementen 20, den vertikalen CCD-Eimerketten 70 in Dreiphasen- Ausführung, die eine Speicherzone bilden und den Progressiv-Scan- Betriebsmodus erlauben (im Gegensatz zu dem in der Fernsehtechnik üblichen Zeilensprungverfahren). An die vertikalen Eimerketten schließt sich eine horizontale CCD-Eimerkette 71 und an diese ein Ausgangsver stärker 72 an. Fig. 9 schematically shows a progressive scan interline transfer CCD area sensor 1 in black / white version with the already mentioned sensor elements 20, the vertical CCD bucket brigade 70 in three-phase embodiment, forming a storage zone and the progressive Allow scan operating mode (in contrast to the interlacing method used in television technology). The vertical bucket chains are followed by a horizontal CCD bucket chain 71 and an output amplifier 72 .

Die CCD-Sensor-Ausschnitte nach den Fig. 3 bis 7 entsprechen der Darstellung nach Fig. 9, wobei in den Fig. 3 bis 7 jedoch die CCD-Eimerketten 70 und 71 und der Ausgangsverstärker 72 fortgelassen sind.The CCD sensor cutouts according to FIGS. 3 to 7 correspond to the illustration according to FIG. 9, but in FIGS. 3 to 7 the CCD bucket chains 70 and 71 and the output amplifier 72 are omitted.

Fig. 10 zeigt schematisch einen Progressiv-Scan-Frame-Interline-Trans fer-CCD-Flächensensor 1 in Schwarz/Weiß-Version mit einer zusätz lichen, optisch abgedeckten Speicherzone 73. Ein solcher Sensor er möglicht die rasch aufeinanderfolgende Aufnahme von drei Teilbildern und damit die völlige Vermeidung von Farb-Alias-Störungen; denn der Transfer aus den vertikalen Eimerketten 70 in die Speicherzone 73 kann mit 1/1000 sec auch noch schnell genug für die Aufnahme bewegter Objekte erfolgen, wie auch der Transfer von Ladungen aus den lichtem pfindlichen Elementen 20 in die vertikalen Eimerketten 70. Fig. 10 schematically illustrates a progressive-scan frame interline trans fer CCD area sensor 1 in black / white version with a zusätz union, optical storage zone covered 73rd Such a sensor enables the rapid successive recording of three partial images and thus the complete avoidance of color alias interference; because the transfer from the vertical bucket chains 70 into the storage zone 73 can also be carried out quickly enough with 1/1000 sec for the recording of moving objects, as can the transfer of charges from the light-sensitive elements 20 into the vertical bucket chains 70 .

Bei einem Farbbildwandler mit dem in Fig. 10 dargestellten CCD-Sen sor müßte die spektrale Charakteristik, bezogen auf einen Bildpunkt des entstehenden Bildes, zweimal geändert werden, also jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten und dem dritten Teilbild. Dies könnte durch zweimaliges Verschieben des CCD-Sensors geschehen. Dabei wird natürlich immer noch Gebrauch gemacht einerseits von dem erfindungs gemäßen Merkmale des Umschaltens der spektralen Charakteristik zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern und andererseits von dem Merkmal, daß zwei Teilbilder in einem verkürzten zeitlichen Ab stand bezüglich der "zweiten Zeitspanne" aufgenommen werden.In the case of a color image converter with the CCD sensor shown in FIG. 10, the spectral characteristic, based on a pixel of the resulting image, would have to be changed twice, that is to say between the first and the second and the third partial image. This could be done by moving the CCD sensor twice. Of course, use is still made on the one hand of the features according to the invention of switching the spectral characteristic between two successive fields and on the other hand of the feature that two fields were recorded in a shortened time interval with respect to the "second period".

Fig. 11 zeigt schematisch den Ausschnitt eines CCD-Bildsensors mit einem Farbmosaikfilter 74, der die einzelnen Sensorelemente 20 em pfindlich für Gelb (Y) und Cyan (C) macht. Der CCD-Sensor 1 bleibt während der Aufnahme des ersten und des zweiten Teilbildes an seiner Stelle stehen. Zwischen den Aufnahmen für die beiden Teilbilder wird mechanisch oder optisch (zum Beispiel mit Hilfe eines Flüssigkristall bauelements) ein Filter vor den CCD-Sensor gebracht, im vorliegenden Fall ein Grünfilter. Beim ersten Teilbild nehmen die für Cyan (C) empfindlichen Sensorelemente dann die Information entsprechend der Summe der Farben Blau und Grün auf, die anderen Sensorelemente für Gelb (Y) nehmen Farbinformation für Grün plus Rot auf. Bei der Auf nahme des zweiten Teilbildes wird also durch das Grünfilter im Strah lengang nur der jeweilige Grün-Anteil zu den Sensorelementen durch gelassen, so daß sowohl die für Cyan (C) als auch die für Gelb (Y) em pfindlichen Sensorelemente nur noch die Farbinformation für Grün empfangen, wie in Fig. 12 dargestellt. Damit stehen auch bei dieser Ausführungsform zwei Farbauszüge für jedes Sensorelement zur Ver fügung, woraus sich die Information für den dritten Farbauszug er rechnen läßt. Auch bei dieser Ausführungsform wird also erfindungs gemäß zwischen den Aufnahmen für zwei in kurzer Folge aufgenom mene Teilbilder die spektrale Charakteristik für die Bildpunkte umge schaltet. Fig. 11 shows schematically a section of a CCD image sensor with a color mosaic filter 74, which makes the individual sensor elements 20 em pfindlich for yellow (Y) and cyan (C). The CCD sensor 1 remains in its place during the recording of the first and the second partial image. Between the recordings for the two partial images, a filter is placed mechanically or optically (for example with the aid of a liquid crystal component) in front of the CCD sensor, in the present case a green filter. In the first partial image, the sensor elements sensitive to cyan (C) then take up the information corresponding to the sum of the colors blue and green, the other sensor elements for yellow (Y) take up color information for green plus red. When recording the second field, the green filter in the beam path only allows the respective green component to pass through to the sensor elements, so that both the sensor elements sensitive to cyan (C) and yellow (Y) are only sensitive Color information for green received as shown in FIG. 12. Thus, in this embodiment, too, two color separations are available for each sensor element, from which the information for the third color separation can be calculated. Also in this embodiment, the spectral characteristic for the pixels is switched according to the invention between the recordings for two partial images recorded in a short sequence.

Claims

1. Digital color camera with an area sensor ( 1 ), in particular a CCD area sensor, made of matrix-shaped, light-sensitive sensor elements ( 20 ) with a color mosaic filter ( 21 ) corresponding to at least two color separations, and with an exposure control device ( 5 , 8 , 9 , 10 ) , Which generates partial images for recording a color image in chronological order, characterized in that two partial images are recorded at a time interval which is shorter than the time period required for reading out a partial image from the sensor, and in that for recording a color image the spectral recording characteristic can be switched over between the two partial image recordings at least for some of the pixels of the color image to be generated.

2. Camera according to claim 1, characterized in that the color mosaic filter has at least three different color filters for generating the color separations and the change in the spectral recording characteristic between the two fields by relative displacement between the object image and the area sensor ( 1 ).

3. Camera according to claim 1 or 2, characterized in that the relative displacement in the horizontal direction by integer multiples of the pixel spacing (d _H ) or in the vertical direction by integer multiples of the pixel spacing (d _v ).

4. Camera according to claim 1 or 2, characterized in that the color mosaic filter preferably corresponds to three color separations and the Ver change in the spectral characteristics between the two partial images by a relative shift between the object image and the area sensor ( 1 ) by half a pixel in the x direction and takes place by half a pixel in the y direction perpendicular thereto, the x and y directions being predetermined by the matrix of the sensor elements ( 20 ).

5. Camera according to claim 1 to 4, characterized in that the area sensor ( 1 ) is arranged displaceably in the image plane.

6. Camera according to claim 1, characterized in that the changes change in the spectral characteristics between the two partial images by changing the effective spectral sensitivity curves the light-sensitive sensor elements.

7. Camera according to claim 6, characterized in that the changes change of the effective spectral sensitivity curves by an in inserted or removed from the beam path or replaced rare color filter.

8. Camera according to claim 6, characterized in that the changes change of the effective spectral sensitivity curves by the Change in the spectral transmission curve of a per color filter located in the beam path.

9. Camera according to claim 8, characterized in that it is the changeable color filter permanently in the beam path is a liquid crystal device.

10. Camera according to claim 6, characterized in that the Ver Change in the spectral sensitivity curves of the two partial images by changing the electrical voltage that is applied to the CCD sensors be created and the spectral sensitivity curve of the Change the photodiodes of the CCD sensor.

11. Camera according to claim 6, characterized in that the Ver Change of the effective spectral sensitivity curves through Ver The lighting of the object changes, e.g. B. by a color loose flash for the first drawing and a green flash for the second Drawing file.

12. Camera according to one of claims 1 to 11, characterized in that it is in the CCD area sensor ( 1 ) is an interline transfer CCD sensor.

13. Camera according to claim 12, characterized in that it is a progressive scan sensor for the interline transfer CCD sensor sor, d. H. is a sensor that is not interlaced is working.

14. Camera according to one of claims 1 to 13, characterized in net that that while changing the spectral characteristic incident light does not contribute to either of the two partial images.

15. Camera according to claim 14, characterized by electrical Erase the during the change time in the area sensor witnessed cargo.

16. Camera according to claim 14, characterized by the prevention of the incidence of light on the area sensor during the change of the spectral characteristic.

17. Camera according to claim 14, characterized by interrupting the beam path between the object and the CCD area sensor ( 1 ) while changing the spectral characteristic.

18. Camera according to one of claims 14 to 17, characterized by actively illuminating the object with a double flash, whereby between the two flashes the change in spectral character teristics.

19. Camera according to claim 1, characterized in that the short re temporal distance of the effective exposure times, that is the centers ( 41 ) of the respective first time period at which the two Teilbil are recorded, is generated by the use of an optical / mechanical Closure.

20. Camera according to claim 1, characterized in that the short re temporal distance of the effective exposure times, that is the centers ( 41 ) of the respective first time period at which the two Teilbil are recorded, is generated by the use of active lighting.

21. Camera according to claim 20, characterized in that the active Flash lighting is used.

22. Camera according to claim 20, characterized in that the active Illuminated by means of a double flash.

23. Camera according to claim 22, characterized in that the double pelblitz is generated by using two sequentially fired flash tubes ( 19 ).

24. Camera according to claim 22, characterized in that the dop felblitz generated by double firing one and the same flash tube becomes.

25. Camera according to claim 1, characterized in that an Ana log / digital converter the analog image data of the CCD sensor digitali siert.

26. Camera according to claim 25, characterized in that the digi tal image data are supplied to a storage and computing unit ( 5 ) which generates the resulting color image.

27. Camera according to one of claims 1 to 26, characterized in net that the resulting color images in the color image converter system be saved, e.g. B. in a replaceable PCMCIA card.

28. Camera according to one of claims 1 to 27, characterized in that the resulting color images are transferred directly to a computer ( 13 ).

29. Camera according to one of claims 1 to 28, characterized in net that the image resolution is further increased by the recording of more than two partial images that are shifted relative to each other.

30. Camera according to claim 1, characterized in that piezo actuators ( 3 ) are provided for sliding the surface sensor ( 1 ).