DE1522232A1

DE1522232A1 - Vorrichtung zur optischen Abtastung und Reproduktion

Info

Publication number: DE1522232A1
Application number: DE19661522232
Authority: DE
Inventors: Stewart David John
Original assignee: Paul & Ass Ltd K S
Current assignee: Paul & Ass Ltd K S
Priority date: 1965-12-09
Filing date: 1966-12-07
Publication date: 1969-10-30
Also published as: GB1127178A; US3480363A; NL6617374A

Description

K. S. PAUL & ASSOCIATES LIMITED London/England

Vorrichtung zur optischen Abtastung und Reproduktion

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Abtastung und Reproduktion, mit welcher aufeinanderfolgend kleine Bereiche eines zu reproduzierenden Originals, insbesondere eines ebenen Objekts, bestrahlt werden können, um «to· die Intensität der reflektierten oder der durchscheinenden Strahlung zu messen und anschliessend eine optische Reproduktion dieser Strahlungsverteilung zu gewinnen. Diese Reproduktion kann gleichzeitig eine Vergrösserung, eine Umkehrung oder irgend eine andere Modifikation der Helligkeits- bzw. Intensitätsabstufung oder des Informations inhaltes einschliessen.

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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Reproduktion photographischer Originale und auf deren Korrektur, so dass beispielsweise eine Rasterung, d.h. die Umwandlung in eine punktförmige Bildstruktur, für die anschliessende Reproduktion durch einen Druckprozess möglich ist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der gleiche Lichtstrahl sowohl zur Abtastung als auch zur Reproduktion des Originals verwendet wird.

Vorzugswd se ist die Anordnung derart getroffen, dass der auf das Original fallende Strahl selber um einen Faktor moduliert wird, welcher durch die Intensität des vom Original modulierten Strahls bestimmt ist, und dass die Intensität des auf das Original fallenden Strahls ebenfalls als Faktor verwendet wird, um die Stärke der Modulation des Strahles zu bestimmen, welcher vom Original ausgeht.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem schematischen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel betrifft die Reproduktion eines einfarbigen photographischen Originals, wobei nach Wunsch eine Vergrösserung oder eine Verkleinerung vorgenommen und anschliessend eventuell bekannte, bei derartigen Reproduktionen übliche Modifikationen durchgeführt werden können.

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Die Erfindung ist nicht auf die im Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung beschriebenen Bauelemente beschränkt, sondern lässt hinsichtlich der einzelnen Vorrichtungskomponenten mannigfache Varianten zu.

Nach der Zeichnung dient als Strahlungsquelle 1 ein kontinuierlicher Gas-Laser mit einem halbkugeiförmigen Hohlraum, der eine einphasige Wellenfront emittiert. Diese Laserstrahlung wird durch ein optisches System 2 gebündelt und passiert dann einen Intensitätsmodulator 3. Durch diesen Modulator 3 ist der Strahlungstransmissionsfaktor als Funktion elektrischer Signale in bekannter Weise veränderbar, so wie es beispielsweise in einer Veröffentlichung von A. F. Harvey über "Elektro-Optic Modulation at Microwave Frequencies" beschrieben ist; der Inhalt dieser Veröffentlichung wurde auf der Konferenz "Lasers and their Applications" an der Institution of Electrical Engineers, London, England, am 30. September 1964 vorgetragen.

Die Strahlung fallt dann auf eine optische Ablenkvorrichtung 4, iin betrachteten Ausführungsbeispiel einen ebenen Spiegel. Durch eine nicht da rgesteJJle Einrichtung lässt sich dieser Spiegel um eine senkrecht zur Ach.': des parallelen Strahlenbündels und zur Symmetrieachse des nachgesclv- ieten optischen Systems 5 liegende sowie auch um eine mit d· · Richtung des Strahlenbündels zwischen dem Modulator 3 und dem

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Spiegel 4 zusammenfallende Achse rotieren oder oszillieren. Durch geeignete Aenderung der Bewegungsgeschwindigkeit sowie der Phasenbeziehungen und der Grossen der Winkelauslenkungen der beiden Bewegungskomponenten lässt sich mittels eines derartigen Spiegelsystems eine direkte Aenderung der auf das optische System 5 fallenden Strahlungsverteilung in vorgebbarer Weise erzielen. Der für den vorliegenden Zweck einer ebenen Abtastung erforderliche Verlauf des Strahles ist der Abtastung einer Elektronenstrahlröhre zur Erzielung eines Bildrasters ähnlich und besteht aus einer Reihe paralleler, eng benachbarter Linien.

Die Aufgabe des optischen Systems 5 besteht darin, jeden Elementarstrahl des auffallenden zweidimensionalen, aus einer parallelen Strahlung bestehenden Bündels auf eine ebene Fläche 6 zu fokussieren, und zwar innerhalb der Fehlergrenzen infolge der Restbildfeldwölbung des Systems 5.

Nun ist zwar kein System bekannt, das diese Aufgabe völlig exakt ausführen könnte, jedoch hat es sich gezeigt, dass die Ausgangshälfte des unter dem Namen "Doppel-Gauss-Prozess-Linsensystem" bekannten Linsensystems, erforderlichenfalls etwas für den beabsichtigten Zweck modifiziert, dazu geeignet ist, obige Fokussierungsforderung in hinreichender Weise zu erfüllen. Die Eingangshälfte des Doppel-Gauss-Systems, die bekanntlich

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ein wesentliches photographisches Hilfsmittel bildet, dient zur Auflösung eines von einer Punktquelle divergierenden Lichtbündels in ein System von elementaren kollimierten Strahlen; die Ausgangs hälfte des Doppel-Gauss-Systems wird zur Fokussierung der kollimierten Strahlen auf eine Fläche verwendet, welche näherungsweise eine Ebene ist.

Daher sind die Ausgangshälften entsprechend ausgewählter Doppel-Gaus s-Systeme für den vorliegenden Zweck geeignet, wobei bereits die Verwendung der Ausgangshälfte eines solchen Doppel-Gauss Systems an sich als neu zu betrachten ist. Die früheren, nicht mehr verwendeten Gauss-Lins en-Systeme haben eine andere Konfiguration.

Nach Wunsch kann dieses neue optische Hilfsmittel zur Verbesserung des zu erzielenden Effekts unter bestimmten Umständen mit bekannten Massnahmen zur Feldkrümmungskorrektur in unmittelbarer Nähe der Brennebene kombiniert werden.

Das Doppel-Gaus s-System wird in der 1964 von "Focal Press" veröffentlichten Druckschrift "A System of Optical Design", Seite 450, von Arthur Cox, beschrieben.

Die hier erwähnten Methoden und Mittel zur Erzeugung einer ebenen

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Abtastung unter Verwendung der Systeme 4 und5 sind Gegenstand einer schwebenden Parallelanmeldung.

Eine erste Rasterabtastung wird in der Ebene 6 gebildet. Ein im betrachteten Ausfüh rung eb ei spiel aus den beiden Linsen 7 und 8 beiderseits der Ebene 6 bestehendes Kondensorsystem hat die Aufgabe, die Austritts Öffnung des Systems 5 über einen halbdurchlässigen Spiegel 11, der für eine Strahlaufspaltung sorgt, auf die Eingangs öffnungen der Linsensysteme 9 und 10 abzubilden, die aus stark korrigierten Linsen aufgebaut sind. Die am halbdurchlas eigen Spiegel 11 reflektierte Strahlung wird dementsprechend durch das System 9 fokussiert und bildet auf der Ebene 12, in welchersich das zu reproduzierende Original befindet, ein Bild des primären Rasters 6. ab.

Im Falle eines transparenten Originals wird die durchgelassene Strahlung innerhalb eines integrierenden Hohlraums 13 hinter der Ebene 12 difus reflektiert und von einer Photozelle 14 erfasst. Der integrierende Hohlraum 15 vor der Ebene 12 sowie die das Licht in diesem Hohlraum messende Photozelle 16 sind für den Falle eines opaken Originals bestimmt.

Bei praktischen Ausführungen können entweder der eine oder der andere oder aber auch beide Hohlräume 13 und 15 vorgesehen sein.

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Anstelle von integrierenden Hohlräumen können auch folgende Anordnungen verwendet werden: Transparentbilder mittlerer Grosse ein Kondensorsammeisystem; für grosse Transparentbilder als Originale sowie für opake Originale beliebiger GrÖsse Systeme mit Sammellinsen, Diffuslicht erzeugenden Komponenten, einer Photozelle sowie optischen Mitteln zur Kompensation einer Nichtgleichförmigkeit der Sammelwirkung, insbesondere nahe den Kanten des abgetasteten Bereichs.

Um den Reflektions- oder Transmissionsfaktor der bestrahlten Fläche des Originals zu bestimmen, ist es erforderlich, die einfallende Strahlungsenergie zu messen, die stetig durch den Modulator 3 geändert wird, wie weiter unten noch ausführlicher erläutert. Zu diesem Zwecke ist ein System 18 zur Strahlaufspaltung, beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel, zwischen dem optischen System 5 und der Ebene 6 angeordnet; ein Teil der auf den halbdurchlässigen Spiegel 18 auffallenden Energie wird zur Messung auf eine Photozelle 17 abgelenkt.

Der auf den Modulator 3 fallende Strahl hat einen Durchmesser von höchstens 1, 0 cm und konstante Richtung. Bekannte elektrooptische Modulatoren, wie sie heute bekannt sind, überdecken einen solchen Strahlung s quer schnitt. Der Bereich der abzutastenden Reproduktionsfläche kann grössenordnungsmässig 1000 cm2 und mehr betragen,

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sodass die Raumwinkel-Einhüllenden des Abtaststrahls gross ist.

Bei den heute zur Verfügung stehenden Modulatoren dürfte es unpraktisch sein, den Modulator an der an sich geeignetsten und logischsten Stelle zwischen dem Linsensystem 10 und den mit 19, 20 bezeichneten Reproduktionsmitteln anzuordnen; statt dessen wird der Modulator 3, wie auf der Zeichnung gezeigt, zwischen den optischen Systemen 2 und 4 angeordnet. Das bedeutet, dass der zur Abtastung des Originals dienende Strahl eine veränderliche Intensität hat und dass daher der Ausgang der Detektoren 14 und 16 mit dem Strahlintensitätsfaktor verknüpft sein muss.

Die Ausgangs signale der Photozellen 17 und 14 oder 16 werden verstärkt und auf einen nicht dargestellten Computer gegeben, der bekannte Schaltungen zur Durchführung beliebiger oder aller Funktionen aufweist, die man zur Erzielung einer Kontraständerung, einer Tönungskorrektur, einer unscharfen Maskierung oder dgl. benützt. Der Ausgang dieses Computers wird derart zur Steuerung des Modulators 3 verwendet, dass in der Ebene 6 eine räumliche Intensitätsverteilung erzeugt wird, wie sie für die besondere Art der gewünschten photographischen Reproduktion erforderlich ist.

Diese Intensitätsverteilung in der Ebene 6 wird durch das optische

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System 10 auf eine Ebene 19 abgebildet, in welcheijaich das zu belichtende strahlungsempfindliche Material befindet. Wenn es sich um eine Rasterreproduktion handelt, wird noch ein Kontrastfilter 20 an der gezeigten Stelle angeordnet.

Zur Erleichterung der Anfangsjustierung des Systems sind eine kontinuierliche Lichtquelle 21, eine Linsensystem 22 und ein beweglicher Spiegel 23 vorgesehen. Mit Hilfe dieses Justiersystems lassen sich Bezugsmarken in der Ebene 6, welche die axiale Lage dieser Ebene 6 sowie die lineare Ausbildung des primären Rasters festlegen, im korrekten Brennpunkt und mit einer gewünschten Vergrösserung in der Ebene des Originals und der Kopie abbilden.

Das Zwischenrasterbild bei 6 kann beispielsweise die Grössen-

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Ordnung von 12 cm haben. Die beiden Linsensysteme 9 und 10 sind vorzugsweise justierbar oder austauschbar derart angeordnet, dass sowohl negative als auch positive Rastervergrösserungen mit der Vorrichtung durchführbar sind.

Das Format der abzutastenden und zu reproduzierenden Originale kann beispielsweise tammekmi 2, 5 mal 3, 75 cm2 bis 50 mal 24 cm2 betragen, während das Format der herzustellenden Reproduktionen zwischen 12 cm^ und 50 χ 24 cm^ liegen kann.

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Das Linsensystem 9 ist beispielsweise derart justierbar, dass Massstab sand e rung en zwischen einer Verkleinerung von 3:1 und einer Vergrösserung von 4:1 herstellbar sind, wahrend das Linsensystem Vergrösserungen zwischen 1:1 und 4 oder 5 : 1 zu liefern vermag.

Das Kondensorsystem 7,8 muss selbstverständlich den Linsensystemen 9 und 10 soweit wie möglich angepasst sein, jedoch ist es offensichtlich, dass man einen geeigneten Kompromiss suchen muss, wenn die beiden Linsensysteme 9 und 10 veränderbar und auf entgegengesetzte Extrema eingestellt sind. Unter diesen Umständen ist es besser, das Einzel-Kondensorsystem 7,8 durch zwei Kondensorsysteme zu ersetzen, von denen das eine im Reflektionspfad zwischen dem System 11 zur Strahlaufspaltung und dem Linsystem 9» und das andere im Transmissionspfad zwischen dem System 11 und dem Linsensystem 10 liegt. Das System 11 zur Strahlaufspaltung und die beiden Linsensysteme werden derart positioniert, dass zwei Z via ch en raster ebenen gebildet werden, von denen jede der Ebene 6 nach der Zeichnung entspricht. Auf diese Weise lässt sich jedes Kondensorsystem getrennt auswählen und justieren, damit eine exakte Anpassung an das ihm zugeordnete^! Linsensystem erreicht wird.

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Claims

- 11 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur optischen Abtastung und Reproduktion, dadurch gekennzeichnet, dass der gleiche Lichtstrahl sowohl zur Abtastung als auch zur Reproduktion des Originals verwendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass der auf das Original fallende Strahl selber um einen Faktor modulierbar ist, der von der Intensität des durch das Original modulierten Strahls

die /

abhängt, und Intensität des auf das Original fallenden Strah]^auch als Faktor zur Bestimmung der Grosse der Modulation des vom Original ausgehenden modulierten Strahls verwendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Abtaststrahls nach der Modulation, jedoch vor dem Auftreffen auf das Original kontinuierlich gemessen und die so gemessene Intensität als Intensität des auftreffenden Strahles verwendet wird.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parallellichtquelle, eine den Strahl ablenkende Einrichtung zur Projizierung eines Strahlrasters auf eine Abtastebene sowie eine Rückkopplungsschaltung zur Modulierung des Strahls zwischen der Lichtquelle und der Strahlablenkeinrichtung in Uebereinstimmung

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mit dem von der Abtastung des Originals abgeleiteten modulierten Aus gang s signal vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkeinrichtung einen ebenen Spiegel, welcher um zwei orthogonale Achsen ablenkbar ist, sowie dahinter die Ausgangshälfte eines sogenannten Doppel-Gauss-Linsensystems aufweist, welches die auf dieses System unter verschiedenen Richtungen auffallenden parallelen Strahlen auf entsprechende Punkte einer Abtastebene fokussiert.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastebene ein integrierender Hohlraum mit einem lichtempfindlichen Detektor zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ebene, in welcher das Original angeordnet ist, ein vorderer integrierender Hohlraum mit einem Detektor für den Fall eines opaken Originals oder/und ein hinterer integrierender Hohlraum mit einem Detektor für den Fall eines transparenten Originals zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Aufspaltung des gemein-

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samen Lichtstrahles zur Projektion auf die Abtastebene einerseits und die Reproduktionsebene andererseits vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Lichtstrahl ein kontinuierlicher Laserstrahl ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des modulierten Strahls, der von der Abtastebene ausgeht, als Grosse zur Bestimmung der Stärke der Modulation des gemeinsamen Lichtstrahls verwendet wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein vergrösserndes oder verkleinerndes Linsensystem im individuellen Strahlengang zur Abtastebene oder im individuellen Strahlengang zur Reproduktionsebene oder je ein solches Linsensystem in jedem der beiden erwähnten Strahlengange vorgesehen ist.

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