DE1572640C3 - Optisches System zum Kopieren von Vorlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Kopieren von Vorlagen.

Bekannte optische Systeme zum Kopieren von Vorlagen weisen, da sie aus einer Vielzahl verhältnismäßig dünner, lichtdurchlässiger, blattförmiger Elemente bestehen, die aufeinander gestapelt und gegeneinander optisch isoliert sind, einen oder mehrere der

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folgenden Nachteile auf: ein gekrümmtes Bildfeld, Weise zugeordnet sein, daß die Spiegel zusammen ei-

eine Struktur, beispielsweise in Form von Linien im nen im Querschnitt rechteckigen Lichtleiter bilden,

Bild, Streulicht, geringe Lichtleistung. der sich in den Objektraum und den Bildraum des

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein op- Objektivs erstreckt. Diese Ausführungsform gestattet tisches System zum Kopieren Von Vorlagen zu schaf- 5 ^die Abbildung eines vollständigen Bildes, macht also fen, das frei von diesen Nachteilen ist. Diese Aufgabe eine Rasterung des Bildes oder eine Abtastung überwird erfindungsgemäß durch je einen auf der Bildseite flüssig. Werden mehrere dieser Ausführungsformen und der Objektseite des Objektivs in dessen optischer nebeneinander angeordnet, um eine größere Vorlage Achse liegenden ebenen Spiegel gelöst. abbilden zu können, so treten in der Abbildung keine

Das Objektiv kann als Linsenkombination, konka- 10 Strukturen auf, wie dies bei den bekannten Vorrich-

ver Spiegel oder ein anderes Spiegelobjektiv ausgebil- tungen (USA.-Patentschrift 3060805) der Fall ist.

det sein. Das Objektiv kann aber auch aus einem Teil Außerdem besteht gegenüber diesen der Vorteil, daß

einer Linse oder einem Teil eines konkaven Spiegels für die Abbildung gleich großer Bilder eine wesentlich

bestehen. geringere Zahl einzelner Systeme erforderlich ist.

Es ist zwar durch die deutsche Patentschrift 15 Die verschiedenen ebenen Spiegel können auch 408152, die eine Vorrichtung zur photographischen durch die spiegelnde Oberfläche eines Stabes aus ei-Aufnahme mehrerer, im wesentlichen identischer BiI- nem lichtdurchlässigen Material gebildet sein. Bei der von einem einzigen Aufnahmeobjekt für Färb- diesen Ausführungsformen verläuft das Licht in denfilmzwecke betrifft, und die deutsche Patentschrift jenigen Bereichen im lichtdurchlässigen Material, in 626103, die eine Einrichtung zum optischen Kopieren 20 dem es bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen von Linsenrasterfilmen betrifft, an sich bekannt, in der Luft verläuft. Die Vorteile solcher Ausfühebene Spiegel in Verbindung mit einer abbildenden rungsformen bestehen darin, daß gegossene Kunst-Optik zu verwenden. Die Spiegel sind hierbei jedoch Stoffkörper verwendet werden können und eine miniim Unterschied zum erfindungsgemäßen optischen male Zahl von Teilen erforderlich ist, was zu sehr System in einem Abstand von der optischen Achse 25 geringen Kosten im Verhältnis zur Qualität des Bildes angeordnet und dienen ganz anderen Zwecken als bei führt. Außerdem sind die sphärischen und ebenen dem erfindungsgemäßen optischen System. Flächen, die erforderlich sind, leicht herzustellen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zu- Im folgenden ist die Erfindung an Hand von in den

sätzlich auf der Bildseite und der Objektseite in einer Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele im

im Abstand parallel zu der Ebene der in der optischen 30 einzelnen erläutert. Es zeigt

Achse liegenden Ebene des ersten und zweiten Spie- Fig. 1 ein erfindungsgemäßes optisches System zur

gels liegende dritte und vierte ebene Spiegel vorgese- Erläuterung des Erfindungsgegenstandes,

hen. Hierdurch wird eine größere Bildhelligkeit er- Fig. 2 ein erfindungsgemäßes optisches System zur

zielt, da das Objektiv wie ein solches mit einer Abtastung in einer Richtung senkrecht zur Spiegelflä-

größeren relativen Öffnung wirkt. Bei einer Vergrö- 35 ehe,

ßerung von 1:1 können die beiden zusätzlichen ebe- Fig. 3 eine Vorrichtung zur Abbildung größerer

nen Spiegel durch einen einzigen ebenen Spiegel ge- Objektflächen, bestehend aus einem Stapel einzelner

bildet werden, der parallel zu dem in der optischen Vorrichtungen gemäß Fig. 1,

Achse liegenden ersten Spiegel angeordnet ist. Hier- Fig. 4 eine Ausführungsform zur Abtastung einer

durch wird der Aufbau des optischen Systems verein- 40 Vorlage in einer Richtung parallel zur Spiegelebene,

facht. Fig. 5 einen Längsschnitt eines Elementes der

Das erfindungsgemäße optische System, das neben Ausführungsform gemäß Fig. 4 mit einem zweiten

dem Vorteil großer Bildhelligkeit die Vorteile eines Spiegel zur Erhöhung der Lichtstärke, ·

einfachen Aufbaus und der Billigkeit aufweist, ist für Fig. 6 ein Schnittbild einer Ausführungsform mit

Abtastsysteme, bei denen beispielsweise eine Vorlage 45 zwei Stäben aus einem transparenten Material, die in

sich an einem langgestreckten Objektfenster vorbei- ihrer Wirkungsweise derjenigen der Ausführungsform

bewegt und ein Bild der Vorlage in ein entsprechendes gemäß Fig. 5 entspricht,

Bildfenster projiziert wird, an dem sich synchron ein Fig. 7 eine Ausführungsform mit einem konkaven

lichtempfindliches Blatt vorbeibewegt, besonders Spiegel als Objektiv,

vorteilhaft. Zu diesen Vorteilen kommt noch der wei- 50 Fig. 8 ein Schnittbild einer Ausführungsform ent-

tere Vorteil hinzu, daß das optische System sowohl sprechend Fig. 7 mit einem zusätzlichen Spiegel zur

zum Erzeugen seitenrichtiger als auch Seitenverkehr- Erhöhung der Lichtstärke,

ter Bilder verwendet werden kann. Beim Kopieren Fig. 9 eine Ausführungsform ähnlich derjenigen einer lichtundurchlässigen Vorlage auf ein lichtun- gemäß Fig. 7, jedoch mit einer Einrichtung zum Erdurchlässiges Blatt für die endgültige Kopie ist die Er- 55 zeugen eines seitenrichtigen Bildes,
zeugung eines seitenrichtigen Bildes erforderlich, Fig. 10 und 11 ein Schnittbild bzw. die perspektiviwährend bei solchen Geräten, bei denen die endgül- sehe Darstellung einer Ausführungsform nach dem tige Kopie von einem Zwischenträger übertragen Prinzip der Ausführungsform gemäß Fig. 9,
wird, die Erzeugung eines seitenverkehrten Bildes auf Fig. 12 ein Schnittbild einer Ausführungsform den Zwischenträger erforderlich ist. 60 ähnlich derjenigen gemäß Fig. 5,

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform Fig. 13 eine Ausführungsform entsprechend der-

ist ein zweiter in der optischen Achse liegender ebener jenigen gemäß Fig. 4, jedoch mit Elementen entspre-

Spiegel vorgesehen, der orthogonal zum ersten in der chend Fig. 12, wobei die spiegelnden Flächen durch

optischen Achse liegenden Spiegel angeordnet ist. Das die Seitenflächen von Stäben aus transparentem Ma-

Objektiv besteht hier aus einem Viertel einer Linse 65 terial bestehen,

oder eines Konkavspiegels. Diesen beiden ebenen Fig. 14 eine Ausführungsform mit zwei in der opti-

Spiegeln können zur Vergrößerung der relativen Off- sehen Achse liegenden Spiegeln und einer aus einer

nung des Objektivs zwei weitere ebene Spiegel in der Viertel-Linse bestehenden Optik,

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Fig. 15 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 14 zum Erzeugen eines seitenrichtigen Bildes,

Fig. 16 ein Ausführungsbeispiel in Form eines im Querschnitt quadratischen Lichtleiters mit einem aus vier Viertel-Linsen gebildeten Objektiv,

Fig. 17 und 18 eine Stirnansicht bzw. eine perspektivische Darstellung einer Anordnung von quadratischen Lichtleitern entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 16,

Fig. 19, 20 und 21 eine perspektivische Ansicht bzw. eine Aufsicht einer Ausführungsform zur Abtastung einer Vorlage und Erzeugung eines seitenrichtigen Bildes,

Fig. 22 und 23 eine perspektivische Darstellung bzw. eine Stirnansicht zweier Ausführungsformen mit Lichtleitern, deren Querschnittsfläche ein rechtwinkliges Dreieck ist, für eine Abtastoptik.

Das optische System gemäß Fig. 1 besteht aus einer halben Linse 10 und ebenen Spiegeln 11 und 12, die in einer durch die optische Achse der Linse 10 gehenden Ebene im Objektraum bzw. im Bildraum liegen. Dieses optische System erzeugt von einem Objekt 13 ein seitenrichtiges Bild 14. Als Objekt 13 ist der Buchstabe R dargestellt, der beispielsweise auf einer Vorlage aufgezeichnet ist, die nicht dargestellt ist. Die Vorlage steht der Linse 10 gegenüber, weshalb das Objekt 13 so dargestellt ist, wie es von der Rückseite durch die Vorlage hindurch zu sehen wäre. Vom Objekt 13 ausgehendes Licht wird von der Linse 10 gesammelt und trifft entweder auf den Spiegel 11 oder den Spiegel 12, ehe es das Bild 14 erzeugt. Infolge dieser einmaligen Reflexion erhält man das Bild 14 seitenrichtig.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ist eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1, weshalb für die sich entsprechenden Teile gleiche Bezugszahlen verwendet sind. Die Abwandlung besteht darin, daß bei der Linse 10 der obere Teil fehlt und daß ein Objektfenster und ein Bildfenster vorhanden sind, die vom Spiegel 11 und der Unterseite eines lichtundurchlässigen Stabes 17 bzw. dem Spiegel 12 und der Unterseite eines lichtundurchlässigen Stabes 19 gebildet sind. Das Objekt wird in Richtung des Pfeiles 16 am Objektfenster, ein lichtempfindliches Blatt in Richtung des Pfeiles 18 am Bildfenster vorbeigeführt.

Wie Fig. 3 zeigt, kann man auch einen Stapel 21 gleichartiger Einheiten bilden, wobei diese Einheiten im wesentlichen wie die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ausgebildet sind. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß die Stäbe 17 und 19 fehlen und die Spiegel 11 und 12 durch einen einzigen Spiegel ersetzt sind, der aber auch in der optischen Achse der halben Linse 22 liegt. Legt man die Vorlage, auf der beispielsweise ein Zeichen 23 aufgezeichnet ist, an die eine Seite des Stapels 21, so erzeugt das optische System ein vollständiges seitenrichtiges Bild der Aufzeichnung 23 am anderen Ende. Das Bild weist praktisch keine Unterbrechungen auf, dagegen kann man im allgemeinen Linien wegen der Dicke der Spiegel feststellen.

Ein solcher Stapel kann zur Abtastung in einer Richtung parallel, im rechten Winkel oder auch schräg zu der Spiegelfläche verwendet werden.

Eine ebenfalls als Stapel einzelner Einheiten ausgebildete Ausführungsform zeigt Fig. 4. Jede Einheit besteht aus einer« 5 sowie Spiegeln 26 und 27.

Die einzelnen Einheiten empfangen Licht von einer Vorlage 28, die in Richtung des Pfeiles 29 am einen Ende des Stapels vorbeibewegt wird. Das von der Vorlage kommende Licht wird über die einzelnen Kanäle des Stapels übertragen und erzeugt am anderen Ende auf einem lichtempfindlichen Blatt 31, das in Richtung des Pfeiles 32 bewegt wird, ein Bild. Man erhält ein seitenrichtiges Bild, aber eine gegenläufige Abtastung, bei der die Vorlage und das lichtempfindliehe Blatt in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden müssen. Ganz allgemein spricht man immer dann, wenn die Vorlage und die Kopie beide im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn bezüglich des Zentrums des optischen Systems bewegt werden müs-

,₅ sen, von einer gegenläufigen Abtastung. Es ist deshalb hier auf diesen Punkt hingewiesen, weil bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 19 bis 21 eine gegenläufige Abtastung in diesem Sinne erfolgt, aber die Vorlage und die Kopie sich in derselben Richtung und in derselben Ebene bewegen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist auch die Unterseite 34 des Spiegels, der sich unmittelbar über der dargestellten Abbildungseinheit befindet, als Spiegel ausgebildet. Wie bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erläutert worden ist, wird ein Objekt 35 mittels eine Linse 25 und dem einen oder anderen der in der optischen Achse der Linse 25 liegenden Spiegel 26 und 27 abgebildet, wobei ein aufrechtes, seitenrichtiges Bild 36 entsteht.

3„ Der Spiegel 34 erhöht die Öffnung des Objektivs dadurch, daß er Licht vom Objekt 35 in die Linse 25 wirft, das ohne den Spiegel 34 das Objektiv nicht erreichen würde. Zu bemerken ist, daß alles Licht des Objekts 35, das den Spiegel 34 im Objektraum beaufschlagt, ihn auch nach dem Durchtritt durch die Linse 25 im Bildraum beaufschlagt. Dieses Licht trifft außerdem auf den einen oder anderen der Spiegel 26 und 27 auf, wird also dreimal reflektiert. Einheiten gemäß Fig. 5 können selbstverständlich zu Stapeln zusammengefügt werden.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, die nach dem gleichen Prinzip aufgebaut ist wie diejenige gemäß Fig. 5. Sie besteht aus zwei Elementen 38 und 39 aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff, deren einander zugekehrte Flächen 40 je eine halbe Linse bilden. Die einander gegenüberliegenden, ebenen Seitenflächen 41 und 42 sind total reflektierend. Die Seitenflächen 41 liegen in derselben, durch die optische Achse der Linsen 40 gehenden Ebene und bilden die den Spiegeln 26 und 27 der Ausführungsform gemäß Fig. 5 entsprechenden Spiegel. Die Seitenflächen 42 bilden den hierzu parallelen, dem Spiegel 34 entsprechenden Spiegel, der die relative Öffnung des optischen Systems erhöht. Der Unterschied gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 5 besteht also lediglich darin, daß die Lufträume der Lichtleiter durch feste lichtdurchlässige Körper mit total reflektierenden Seitenflächen und der vom Glas der Linse erfüllte Raum durch einen entsprechenden Luftraum ersetzt sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 liegt ein ebener Spiegel 45 in der optischen Achse eines Konkavspiegels 46, so daß ein Objekt 47 aber seitenverkehrt abgebildet wird (Bild 48). Das Licht des Objek-

g₅ tes 47 wird einmal vom Konkavspiegel 46 reflektiert. Damit ist die Gesamtzahl der Reflexionen eine gerade Zahl, was zu einem seitenverkehrten Bild führt. In Fig. 7 erscheint das Bild 48 seitenrichtig, da für die

Darstellung des Objektes 47 und des Bildes 48 die Blickrichtung von der Rückseite der Vorlage bzw. der Kopie gewählt ist. Seitenverkehrte Bilder benötigt man beim Kopieren dann, wenn das Bild zunächst auf einem lichtempfindlichen Blatt aufgezeichnet und dann erst auf die endgültige Kopie übertragen wird.

Bei einer Abbildungsvorrichtung gemäß Fig. 7 kann, wie Fig. 8 zeigt, ein zusätzlicher Spiegel 50 vorgesehen sein, der, da das Objektiv 46 ein Spiegel ist, sowohl den Objektraumspiegel als auch den Bildraumspiegel bildet. Der Spiegel 50 liegt parallel zu dem Spiegel 45 und erhöht die Bildhelligkeit in der im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Fig. 5 erläuterten Weise.

Durch eine Abwandlung der Ausführungsform gemaß Fig. 7 kann ein seitenrichtiges Bild erzeugt werden, wie die Ausführungsform gemäß Fig.9 zeigt. Zu diesem Zwecke ist im rechten Winkel zum Spiegel 45 ein weiterer ebener Spiegel 52 im Strahlengang angeordnet, der eine zusätzliche Reflexion der vom Objekt

53 zum Bild 56 verlaufenden Strahlen bewirkt. Das Objekt 53 ist im vorliegenden Falle auf einer Vorlage

54 aufgezeichnet, das sich in Richtung des Pfeiles 55 bewegt. Das seitenrichtige Bild 56 entsteht auf einem lichtempfindlichen Blatt 57 und bewegt sich in Riehtung des Pfeiles 58. Die Abbildungsvorrichtung arbeitet also nach dem Prinzip der gegenläufigen Abtastung, da sich sowohl das Objekt als auch das Bild im Uhrzeigersinn bezüglich des Spiegels 46 bei der Betrachtung von oben her bewegen. Bei dieser Ausführungsform können sich aber auch die Vorlage 54 und das lichtempfindliche Blatt 57 entweder nach oben oder nach unten, also senkrecht zur Ebene des Spiegels 45, bewegen, wobei man ein Objektfenster und ein Bildfenster wie bei der Ausführungsform gemaß Fig. 2 vorsehen würde. Auch in diesem Falle erfolgt, da die Vorlage und das lichtempfindliche Blatt in derselben Richtung bewegt werden und beide auf derselben Seite des Objektivs 46 liegen, die Abtastung gegenläufig.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems, die aus einem Stapel einzelner Einheiten besteht, wobei jede Einheit gleich ausgebildet ist und nach dem Prinzip der Ausführungsform gemäß Fig. 9 arbeitet. Die einzelnen Einheiten unterscheiden sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 9 lediglich dadurch, daß, wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6, der Luftraum durch einen Körper aus einem lichtdurchlässigen Stoff und die Spiegel durch total ₅„ reflektierende Grenzflächen dieses Körpers ersetzt sind.

Jede Einheit weist einen Konkavspiegel 61 und einen ebenen Spiegel 62 auf, der in der optischen Achse des Konkavspiegels 61 liegt. Die Vorlage 64 wird in Richtung des Pfeiles 65 an einem Objektfenster 66 vorbeigeführt, in dem sie von innen her mittels einer Lampe 67 beleuchtet wird. Das von der Vorlage innerhalb des Objektfensters 66 reflektierte Licht wird von einem ebenen Spiegel 70 reflektiert, der senkrecht auf dem Spiegel 62 steht und das einfallende Licht in den Konkavspiegel 61 wirft. Nach einer einmaligen Reflexion am Spiegel 62 wird in einem Bildfenster 71 auf einem Kopierblatt ein Bild erzeugt. Das Kopierblatt 72 bewegt sich in Richtung des Pfeiles 73.

Die Abbildungsvorrichtung besteht aus einem Stapel solcher dicht aneinanderliegender Einheiten. Vorzugsweise sind die aneinander anliegenden Oberflächen metallisiert, um eine Totalreflexion auf der Innenseite sicherzustellen. Die in der optischen Achse liegende Seitenfläche jeder Einheit bildet den gemäß der Erfindung hier vorgesehenen Spiegel. In dieser Ebene liegt aber auch der zusätzliche Spiegel für die benachbarte Einheit, mittels dessen die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen gemäß den Fig. 5 und 8 erläuterte Erhöhung der relativen öffnung des Objektivs zur Erzielung höherer Beleuchtungsstärke in der Bildebene erhalten wird. Zu bemerken ist noch, daß das Licht der Lampe 67 unter einem Winkel auf die Ebene 70 auf trifft, der zu keiner Reflexion führt und deshalb diese Ebene durchdringt und die Vorlage 64 im Objektfenster 66 beleuchtet. Das von der Vorlage reflektierte Licht trifft dagegen auf die Ebene 70 schräg auf und wird total reflektiert.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 12 ist ähnlich derjenigen gemäß Fig. 5, jedoch werden zwei halbe Linsen 75 und 76 verwendet, denen je einer in ihrer optischen Achse liegender ebener Spiegel 77 bzw. 78 zugeordnet ist. Alles Licht von einem Objekt 79, das auf den Spiegel 78 auftrifft und dann durch die Linse 75 hindurchtritt, beaufschlagt sowohl den Spiegel 77 als auch ein zweites Mal den Spiegel 78, ehe es das Bild 80 erzeugt. Der Spiegel 78 stellt also für die Linse 75 den deren öffnung vergrößernden zusätzlichen Spiegel dar, während er gleichzeitig den in der optischen Achse liegenden Spiegel der Linse 76 bildet. Entsprechendes gilt für den Spiegel 77.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 13 weist einen Stapel einzelner Einheiten 82,83 auf wie die Ausführungsform gemäß Fig. 4. Die Einheiten 82,83 wirken jedoch wie die Ausführungsform gemäß Fig. 12, da die obere und untere Seitenfläche der je einen Lichtleiter bildenden Körper 82 und 83 metallisiert und die Seitenflächen zur Absorption von Streulicht geschwärzt sind. Die Trennfläche zwischen zwei benachbarten Lichtleitern liegt in der optischen Achse einer der Linsen 84, so daß je zwei benachbarte halbe Linsen jedem Lichtleiter zugeordnet sind, der aus je einem vor bzw. hinter den Linsen angeordneten Körper aus transparentem Material besteht. Wird eine Vorlage 28 an der einen Stirnseite der Abbildungsvorrichtung in Richtung des Pfeiles 29 vorbeibewegt, so erhält man auf dem Blatt 31, das in Richtung des Pfeiles 32 an der anderen Stirnseite der Vorrichtung vorbeibewegt wird, ein seitenrichtiges Bild.

Es können auch, wie Fig. 14 zeigt, zwei Spiegel 86 und 87 im rechten Winkel zueinander angeordnet sein, die beide in Ebenen durch die optische Achse 88 einer Sammellinse 89 liegen. Jeder Strahl von einem Objekt 91 auf einer Vorlage 92 wird, sofern er von der Optik überhaupt aufgefangen wird, zweimal reflektiert, ehe er das seitenverkehrte Bild 93 auf einem Träger 94 erzeugt. Die Vorlage 92 und der Träger 94 können entweder in Richtung der Pfeile 95 oder quer zu dieser Richtung bewegt werden.

Fügt man einen weiteren ebenen Spiegel 97 hinzu, der eine nochmalige Reflexion der Lichtstrahlen erzeugt, ehe sie das Bild erzeugen und im Ausführungsbeispiel senkrecht zum Spiegel 87 und im Winkel von 135° zum Spiegel 86 angeordnet ist, so erhält man ein seitenrichtiges Bild 98 des Objekts 91, wie Fig. 15 zeigt. Auch hier können beide Blätter nach oben oder nach unten bewegt werden, oder sie können auch im Uhrzeigersinn bezüglich der Linse 89 bewegt werden.

An Stelle von zwei halben Linsen sind bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 16 bis 18 vier Vier-

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tel-Linsen kombiniert. Die Ausführungsform gemäß Fig. 16 ist als quadratischer Lichtleiter mit innen reflektierenden Flächen 100 ausgebildet, in dem die vier Viertel-Linsen 101,102,103 und 104 so angeordnet sind, daß jede mit ihrer optischen Achse in einer der Längskanten 105 des Lichtleiters liegt. Außerdem liegen die Linsen aneinander an.

Eine aus einzelnen Einheiten gebildete Matrize zeigen die Fig. 17 und 18. Die einzelnen Einheiten wirken wie die Ausführungsform gemäß Fig. 16, jedoch ist der Lichtleiter durch zwei im Querschnitt quadratische Stäbe 107 und 108 aus einem transparenten Kunststoff gebildet, zwischen denen die Linsen 109 angeordnet sind. Die Viertel-Linsen erstrecken sich bis zur Längsmittelachse des Lichtleiters und sind nur deshalb in Fig. 17 als einfache Kreise 106 dargestellt, weil sonst in der Stirnansicht in jedem einen Kanal darstellenden Quadrat vier weitere Quadrate zu sehen wären, was der Anschaulichkeit abträglich wäre. Innerhalb der Fläche zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten der beiden Stäbe 107 und 108 jedes Paares liegen vier Viertel der Linsen 109, die ebenso wie die Linsen 84 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13 im Abstand von den Stäben angeordnet sind. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der Ausführungsform gemäß Fig. 13 und derjenigen gemäß Fig. 18 besteht jedoch darin, daß das Bild in beiden Dimensionen ununterbrochen ist, da es als Ganzes abgebildet wird. Allerdings ist das Bild seitenverkehrt. Der obere rechte Teil 110 des das Objekt bildenden Buchstabens,der in Fig. 18 so dargestellt ist, wie man ihn durch die nicht dargestellte Vorlage hindurch sehen würde, erscheint deshalb in der oberen rechten Ecke der Bildebene und würde sich in derselben Richtung bewegen wie das Objekt, wenn dieses bewegt werden würde. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13 ist dagegen bei dem Bild rechts und links vertauscht, wie es zur Erzeugung eines seitenrichtigen Bildes beim Kopieren erforderlich ist. Würde man die Einheiten der Ausführungsform gemäß Fig. 18 durch solche mit halben Linsen gemäß Fig. 13 ersetzen, so würde jeder vertikale Abschnitt des Bildes falsch liegen bezüglich des nächsten vertikalen Abschnittes. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 18 wird dagegen die ganze Vorlage so abgebildet, daß alle Teile richtig zueinander liegen.

Eine besonders vorteilhafte Abwandlung der Ausführungsformen gemäß den F ig. 4 und 6 zeigt Fig. 19. Mehrere Lichtleiter, die je aus zwei lichtdurchlässigen Stäben 115 und 116 bestehen, sind zu einem Stapel zusammengefaßt. Die obere und untere Seitenfläche der Stäbe 115 und 116 ist bis auf den als Objektfenster

117 ausgebildeten Lichteinlaß und den als Bildfenster

118 ausgebildeten Lichtauslaß lichtundurchlässig. Die Seitenflächen und Zwischenflächen zwischen benachbarten Einheiten sind entweder innen total reflektierend oder durch Metallisieren total reflektierend gemacht. Die einander zugekehrten Enden 120 der Stäbe 115 und 116 sind je als halbe Linse ausgebildet. Dies zeigt am besten Fig. 21. In der Seitenansicht (Fig. 20) sind symmetrische konvexe Flächen 120 zu sehen. Diese Flächen 120 sind, wie Fig. 21 zeigt, Teile zweier Linsen, deren optische Achse η der Fläche 122 liegt. Durch gestrichelte Linien ist eine dieser plankonvexen Linsen 123 dargestellt.

Durch das Objektfenster 117 eintretendes Licht wird an einer unter einem Winkel von 45° zum Objektfenster stehenden Oberfläche 126 des Stabes 116 total reflektiert, und zwar in Richtung zur Luftlinse hin, die durch die Flächen 120 gebildet wird. Nachdem das Licht durch die Luftlinse gesammelt worden ist, wird es an einer ebenfalls im Winkel von 45° zum Bildfenster liegenden Oberfläche 127 gespiegelt und dann in das Bildfenster 118 geworfen. Bewegt sich ein Objekt 130 über das Bildfenster 117 hinweg in Richtung des Pfeils 131, so bewegt sich sein Bild 132 im Bildfenster in Richtung des Pfeils 133. Zu bemerken ist, daß ohne die Reflexionen an den Flächen 126 und 127 das Objekt und das Bild sich so wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bewegen. Bei einer Blickrichtung auf die linke Seite der Vorrichtung bei einer Darstellung gemäß Fig. 19 kann man die Bewegung des Bildes und des Objektes, die sich beide in derselben Richtung und in derselben Ebene bewegen, als eine Bewegung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Linsen 120 ansprechen. Eine solche Bewegung im Gegenuhrzeigersinn des Objekts und des Bildes sieht man auch bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform. Es handelt sich also in beiden Fällen um eine gegenläufige Abtastung.

Obgleich im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Lage der einzelnen Flächen bezüg-Hch der Erde angegeben sind, ist eine solche Orientierung selbstverständlich nicht notwendig. Vorhanden sein muß lediglich die sich aus dieser Orientierung ergebende gegenseitige Lage der einzelnen Flächen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 19 sind die einzelnen Einheiten in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet, wobei die in der optischen Achse liegende reflektierende Fläche 122 jeder Einheit in einer vertikalen Ebene, also im rechten Winkel dazu, liegt. Die Einheiten sind so dargestellt, daß sie alle in derselben Weise einander zugekehrt sind. Es könnten aber auch einige im umgekehrten Sinne einander zugekehrt sein, so daß sich in der optischen Achse liegende reflektierende Flächen berühren. Die Flächen 126 und 127 stehen im Winkel von 45° zur Horizontalen und im Winkel von 90° zueinander.

Dieses optische System ist in einer Vielzahl verschiedener Arten direkt für das Kopieren von Vorlagen verwendbar. Unter Weglassung unwesentlicher Einzelheiten der Kopiereinrichtung ist eine Anwendungsmöglichkeit in Fig. 20 dargestellt, wo eine Vorlage 140 zwischen einer Rolle 141 und dem Objektfenster 117 an letzten m vorbeigeführt wird. Im Objektfenster wird die Vorlage mittels einer Lampe 142 beleuchtet, und zwar hochkant durch eine aus Glas oder transparentem Kunststoff bestehende Platte 143, die das Licht direkt auf das Objektfenster 117 wirft. Das von der Lampe 142 kommende Licht beaufschlagt die Fläche 126 senkrecht und tritt deshalb ungehindert hindurch. Um zu verhindern, daß aus der Platte 143 austretendes Licht gestreut und direkt in den Stab 160 geworfen wird, ist auf der Oberseite des Stabes 116 in diesen eine Quernut nahe dem Objektfenster 117 eingeschnitten und mit einem lichtundurchlässigen Stoff 145 ausgefüllt. Von der Vorlage im Objektfenster 117 reflektiertes Licht wird an der Fläche 126 total reflektiert und in die Linsen 120 geworfen. Außerdem werden die Lichtstrahlen von der reflektierenden Unterseite 120 entweder im Objektraum oder im Bildraum reflektiert. Ein Teil des vom Objekt ausgehenden Lichtes wird auch an der Oberseite 125 des Lichtleiters eine gerade Zahl mal reflektiert. Dieses Licht vergrößert die effektive relative Öffnung des Objektivs, wie oben schon dargelegt

worden ist. Zum Schluß wird das Licht an der Fläche 127 reflektiert, so daß man im Bildfenster 118 auf einem lichtempfindlichen Blatt 150 das Bild der Vorlage erhält.

Dieses Abbildungssystem ist auch bei handelsüblichen photographischen Kopiergeräten vorteilhaft, jedoch hier lediglich in Verbindung mit einem xerographischen Gerät erläutert, bei dem Papier, das auf seiner Unterseite mit einer photoleitenden Schicht aus Zinkoxyd in Harz versehen ist, Blatt für Blatt aus einem Vorratsbehälter 150 entnommen und an einer Sprühelektrode 152 vorbeigeführt wird, wobei die photoleitende Schicht durch die Koronaentladung gleichförmig aufgeladen wird, kurz ehe sie am Bildfenster 118 vorbeigeführt wird. Nach Belichtung im Bildfenster 118 läuft das Blatt, auf dem sich ein Ladungsbild gebildet hat, unter einer Rolle 154 hindurch durch ein aus einem flüssigen Toner bestehendes Bad 155, das das Bild in bekannter Weise entwickelt.

Zur weiteren Erläuterung der Möglichkeiten, die sich aus der Erfindung ergeben, sind in den Fig. 22 und 23 weitere Ausführungsformen dargestellt. Beide Ausführungsformen sind besonders für die Abtastung geeignet. Wenn sich das Objekt in Richtung des Pfeiles 162 (Fig. 22) nach oben bewegt, bewegt sich das Bild um die gleiche Strecke nach oben, was durch den Pfeil 163 angedeutet ist. Wie die Fig. 22 und 23 zeigen, sind mehrere entgegengesetzt orientierte Lichtleiter 164 und 165 vorgesehen, deren Querschnittsflaehe ein rechtwinkliges Dreieck ist. Jeder Lichtleiter enthält einen Teil einer Linse.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 22 sind halbe Linsen 166, 167 so angeordnet, daß ihre optische Achse in der Mitte der Hypothenuse des zugeordneten Lichtleiters 164 bzw. 165 liegt. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist ähnlich denjenigen gemäß den Fig. 2, 4 oder 12.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 23 sind die Linsenstücke 168 so angeordnet, daß ihre optische Achse mit zusammenfallenden Längskanten 169 benachbarter Kanäle 164 und 165 zusammenfällt. Es sind deshalb eine Viertel-Linse 170 in der rechtwinkligen Ecke und je eine Achtel-Linse 171 in den beiden anderen Ecken vorhanden. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beruht auf einem ähnlichen Prinzip wie diejenige gemäß den Fig. 14 bis 18.

Bei beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 22 und 23 sind alle Flächen mit Ausnahme der Stirnflächen jedes Lichtleiters vorzugsweise total reflektierend. Zu bemerken ist noch, daß wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 17 die einzelnen Linsenstücke normalerweise zusammenhängen. Nur aus Gründen der Klarheit in der Darstellung sind in Fig. 23 die Linsen als kreisförmige, im Abstand voneinander angeordnete Elemente gezeichnet. Die Ausführungsformen mit im Querschnitt dreieckförmigem Lichtleiter haben gegenüber den eben beschriebenen Ausführungsformen mit rechteckförmigem Lichtleiter den Vorteil, daß die Grenzflächen keine wahrnehmbaren Abtastlinien in der Kopie verursachen. Jedoch sind diese Ausführungsformen etwas schwieriger herzustellen als die Ausführungsformen mit rechteckigem Querschnitt des Lichtleiters.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Optisches System zum Kopieren von Vorlagen, gekennzeichnet durch je einen auf der Bildseite und der Objektseite eines Objektivs (10, 22, 25, 40, 46, 61, 75, 76, 84, 89, 101 bis 104, 109,120,167,168,170,171) in dessen optischer Achse liegenden ebenen Spiegel (11, 12; 21; 26, 27; 41; 45; 77, 78; 86, 87; 100; 122).

2. Optisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf der Bildseite und der Objektseite in einer im Abstand parallel zu der Ebene der in der optischen Achse liegenden Ebene der ersten und zweiten Spiegel liegende dritte und vierte ebene Spiegel (34, 42, 78) (Fig. 5, 6, 12).

3. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Objektiv ein konkaver Spiegel (46) vorgesehen ist und der zweite, der dritte und vierte Reflektor durch einen einzigen, parallel und im Abstand zu dem ersten in der optischen Achse liegenden Spiegel (45) angeordneten Spiegel (50) gebildet sind (Fig. 8).

4. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem langgestreckten Objektfenster und einem ebensolchen Bildfenster, die parallel zueinander liegen, in einer zu den Fenstern parallelen und symmetrischen Linie mehrere Objektive (25) angeordnet sind und daß die jedem Objektiv zügeordneten Spiegel (26, 27) in zu den Fenstern und der erwähnten symmetrischen Linie orthogonalen Ebenen liegen, wodurch nebeneinanderliegende Abschnitte eines Objekts am Objektfenster durch die Objektive und Spiegel nebeneinanderliegend und seitenrichtig im Bildfenster abgebildet werden (Fig. 4).

5. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen dem Objekt (53, 91) und dessen Bild (56, 98) ein zusätzlicher ebener Spiegel (52,97) angeordnet ist, der orthogonal zu den in der optischen Achse liegenden ersten und zweiten ebenen Spiegeln (54,87) steht (Fig. 9,14, 15).

6. Optisches System nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in der optischen Achse liegenden ersten und zweiten Spiegeln und einem den dritten und vierten Spiegel bildenden gemeinsamen Spiegel ein Objektfenster (66) und ein Bildfenster (71) in gleieher optischer Entfernung vom Konkavspiegel (61) und im rechten Winkel zueinander angeordnet sind (Fig. 10).

7. Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere konkave Spiegel (61) mit den zueinander parallelen ebenen Spiegeln nebeneinander und in einer Linie parallel zur Längsrichtung der Fenster (66, 71) angeordnet sind, die nebeneinanderliegende Abschnitte eines sich vor dem Objektfenster befindenden Objekts (64) in nebeneinanderliegende, seitenrichtige Abschnitte im Bildfenster (71) abbilden (Fig. 11).

8. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere, je im Bildraum bzw. im Objektraum in der optischen Achse liegende Spiegel (86) vorgesehen sind, die orthogonal zu der Ebene der ersten und zweiten Spiegel (87) angeordnet sind (Fig. 14, 15).

9. Optisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in der optischen Achse liegenden Spiegel zusammen mit zwei weiteren ebenen Spiegeln einen im Querschnitt rechteckigen Lichtleiter bilden, der sich in den Objektraum und den Bildraum des Objektivs erstreckt (Fig. 16).

10. Optisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet^ daß das Objektiv durch eine Viertel-Linse gebildet ist.

11. Optisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Viertel-Linse (101 bis 104) in jeder der vier Längskanten (105) des Lichtleiters angeordnet ist, wobei die optische Achse jeder Linse mit der zugeordneten Längskante zusammenfällt (Fig. 16).

12. Optisches System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichtleiter (107,108) mit je einem Objektiv in Form einer rechtwinkligen Matrize nebeneinander angeordnet sind (Fig. 8).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in der optischen Achse liegenden ersten und zweiten ebenen Spiegel durch je eine innen total reflektierende Seitenfläche (41) zweier transparenter Stäbe (38, 39) mit rechteckigem Querschnitt gebildet sind, wobei einander entsprechende Seitenflächen der Stäbe in gleichen Ebenen liegen und die einander zugekehrten Enden der Stäbe als konvexe Flächenstücke (40) ausgebildet sind, deren optische Achse in der Mittellinie der total reflektierenden Seitenfläche (41) beider Stäbe liegt (Fig. 6).

14. Optisches System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren ebenen Spiegel durch die übrigen Seitenflächen (42) der Stäbe gebildet sind (Fig. 6).

15. Optisches System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stabpaare (82,83) in einer Ebene nebeneinander und mit ihren in der optischen Achse liegenden Flächen senkrecht zu dieser Ebene liegend angeordnet sind (Fig. 13).

16. Optisches System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stab (115, 116) an seinem dem anderen Stab abgekehrten Ende eine zu der in der optischen Achse liegenden Fläche (122) im Winkel von etwa 45° stehende Stirnfläche (126,127) aufweist, wobei diese Stirnflächen des Stabpaares in einem Winkel von 90° zueinander liegen (Fig. 19, 20).

17. Optisches System nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stirnflächen (126, 127) auf der einen Seite der Stabpaare in derselben Ebene liegen (Fig. 19, 20).