DE1572820C3

DE1572820C3 - Optical imaging device

Info

Publication number: DE1572820C3
Application number: DE19671572820
Authority: DE
Inventors: Osmar Alexander Columbus Ohio Ullrich (V.St A.)
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1966-08-01
Filing date: 1967-07-25
Publication date: 1977-05-26

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Abbildungseinrichtung zur Projektion einer in einer Objektebene liegenden Vorlage in eine hierzu fest angeordnete Bildebene und mit einer zwecks Abtastung relativ hierzu beweglichen optischen Abbildungseinrichtung, die aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter linsenartiger Abbildungselemente besteht.The invention relates to an optical imaging device for projection in an object plane lying original in an image plane fixedly arranged for this purpose and with a relative for the purpose of scanning for this purpose movable optical imaging device, which consists of a number of juxtaposed lens-like imaging elements.

In den letzten Jahren hat die Technik der Bürokopiermaschinen einen starken Aufschwung erfahren. Im wesentlichen sind zwei Arten von elektrostatischen Bürokopiermaschinen im Handel, eine erste, bei der das zu reproduzierende Bild auf einem empfindlichen Papier entwickelt und auf diesem selbst fixiert wird, und eine zweite, bei der ein Bild auf einem lichtempfindlichen Bildentwicklungsträger entwickelt und sodann auf ein normales Papier übertragen und dort fixiert wird. Beide Arten von Kopiermaschinen erfordernein optisches System, mit dem die zu reproduzierende Vorlage auf der lichtempfindlichen Oberfläche einer Übertragungsvorrichtung oder der endgültigen Kopie abgebildet werden kann. Die bisher bekannten, für die Abbildung verwandten optischen Systeme beanspruchen einen verhältnismäßig großen Raum, auch wenn Spiegel zur Verkürzung des Abstands derIn recent years, the technology of office copying machines has experienced a strong boom. Basically two types of office electrostatic copier machines are commercially available, the first being the the image to be reproduced is developed on a sensitive paper and fixed on this itself, and a second in which and then an image is developed on an image developing photosensitive support transferred to normal paper and fixed there. Both types of copier machines require one optical system with which the original to be reproduced is placed on the light-sensitive surface a transfer device or the final copy can be imaged. The previously known Optical systems related to imaging take up a relatively large space, even if mirror to shorten the distance of the

ίο Brennebenen verwandt werden. Beispielsweise wird in einigen bekannten Maschinen für eine Vergrößerung im Maßstab 1 : 1 ein Abstand der Brennpunktsebenen von 90 cm und mehr benötigt. ίο focal planes are used. For example, will In some known machines, a distance between the focal planes of 90 cm and more is required for an enlargement on a scale of 1: 1.

Insbesondere für kompakte Reflex-Trockenkopiergeräte, die auf einem normalen Bürotisch nur einen geringen Raum einnehmen sollen, werden optische Einrichtungen benötigt, die einen relativ kurzen Brennpunktsabstand haben. Bisher werden bei derartigen Einrichtungen für die Abbildungsoptik eine Laminaroptik, Fiberglasoptik oder segmentierte oder gekreuzte Zylinder verwandt. Außer bei der Fiberglasoptik müssen jedoch bei diesen optischen Systemen in Kopiermaschinen, die eine Kopie auf einem vorsensitivierten Kopierpapier ohne zusätzliche BiIdübertragung erzeugen, die lichtempfindliche Fläche und das Originalbild relativ zum optischen System und zueinander entgegengesetzt bewegt werden, wozu ein relativ großer Bereich für die entsprechenden Antriebsvorrichtungen benötigt wird. Eine optische Abbildungseinrichtung mit Zylindergläsern ist zu dem genannten Zweck bereits aus der deutschen Patentschrift 1 196 490 bekannt. Bei dieser Abbildungsvorrichtung sind zwischen der Objekt- und der Bildebene zwei Reihen von jeweils nebeneinander angeordneten, einander zugewandten Zylindersegmenten vorgesehen, mit denen eine kopfstehende, seitenverkehrte Abbildung von der Objektebene in die Bildebene erzeugt wird. Bei dieser bekannten Kopiervorrichtung ist die optische Abbildungseinrichtung feststehend angeordnet, während die Vorlage in der Objektebene relativ zu einem Kopierpapier in der Bildebene in zueinander entgegengesetzten Richtungen und relativ in bezug auf die feststehende optische Abbildungseinrichtung bewegt werden. Eine Kopiervorrichtung mit einer solchen optischen Abbildungseinrichtung erfordert somit einen verhältnismäßig großen Platz in seitlicher Richtung, der, falls die Vorlage ebenso wie das Kopiematerial in einer ebenen Fläche bewegt werden, mindestens doppelt so groß wie die Größe der Vorlage sein muß. Werden dagegen die Vorlage und das Kopiematerial auf trommeiförmigen Trägern angeordnet, so ist eine entsprechend größere Höhe der Kopiereinrichtung erforderlich.
Aus der deutschen Patentschrift 1 203 115 ist auch bereits eine Kopiervorrichtung bekannt, bei der in zwei zueinander parallelen Ebenen, der Objekt- bzw. der Bildebene, eine Vorlage bzw. ein Kopiermaterial synchron miteinander in derselben Richtung an einer feststehenden optischen Abbildungseinrichtung vorbeibewegbar sind. Die optische Abbildungseinrichtung weist in diesem Falle mehrere auf einer zu der Objekt- bzw. der Bildebene senkrechtstehenden optischen Achse angeordnete Linsenelemente mit positiver Brechkraft auf. Bei der Abbildung der Vorlage in die Bildebene wird mit der Abbildungsvorrichtüng ein reelles Zwischenbild erzeugt. Insgesamt wird eine aufrechtstehende, seitenverkehrte Abbildung erzielt. Die Abbildungsvorrichtung ist jedoch verhältnismäßigIn particular for compact reflex dry copiers that should only take up a small amount of space on a normal office desk, optical devices are required that have a relatively short focal distance. Up to now, laminar optics, fiberglass optics or segmented or crossed cylinders have been used in such devices for imaging optics. Except in the case of fiberglass optics, however, in these optical systems in copier machines that produce a copy on a presensitized copy paper without additional image transfer, the light-sensitive surface and the original image must be moved relative to the optical system and in opposite directions, including a relatively large area for the corresponding drive devices is needed. An optical imaging device with cylindrical glasses is already known from German patent specification 1,196,490 for the purpose mentioned. In this imaging device, two rows of cylinder segments that are arranged side by side and facing each other are provided between the object and the image plane, with which an inverted, reversed image is generated from the object plane into the image plane. In this known copier, the optical imaging device is arranged in a stationary manner, while the original in the object plane is moved relative to a copy paper in the image plane in mutually opposite directions and relatively with respect to the stationary optical imaging device. A copier with such an optical imaging device thus requires a relatively large space in the lateral direction, which, if the original as well as the copy material are moved in a flat surface, must be at least twice as large as the size of the original. If, on the other hand, the original and the copy material are arranged on drum-shaped supports, a correspondingly greater height of the copier is required.
From the German patent specification 1 203 115 a copier is already known in which in two mutually parallel planes, the object or image plane, an original or a copy material can be moved synchronously with one another in the same direction past a stationary optical imaging device. In this case, the optical imaging device has a plurality of lens elements with positive refractive power which are arranged on an optical axis perpendicular to the object or image plane. When the original is reproduced in the image plane, the imaging device generates a real intermediate image. Overall, an upright, reversed image is achieved. However, the imaging device is proportionate

aufwendig und es ist jeweils immer noch ein verhält- Geschwindigkeit arbeitender Mechanismus 10 vorgenismäßig großer Abstand zwischen Bild- und Objekt- sehen, der zur Übertragung einer konstanten Abtastebene notwendig. bewegung mit dem Abbildungselement 1 mechanischexpensive and there is always a mechanism 10 that works at a relatively low speed large distance between image and object to see the transmission of a constant scanning plane necessary. movement with the imaging element 1 mechanically

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- verbunden ist. Die Abtastbewegung kann auch leicht gründe, eine optische Abbildungseinrichtung anzuge- 5 derart erzeugt werden, daß das Abbildungselement 1 ben, mit der eine kompaktere Bauweise ermöglicht fest angeordnet ist und die Objekt- und Bildebene _wj_r(j synchron gegenüber dem Abbildungselement 1 be-The object of the present invention is associated with it. The scanning movement can also easily be a reason to attach an optical imaging device in such a way that the imaging element 1, which enables a more compact design, is firmly arranged and the object and image plane _w j _{r (} j is synchronized with the imaging element 1).

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer optischen wegt werden.This task will be based on an optical path.

Abbildungseinrichtung der eingangs erwähnten Art Wie die Strahlengänge in F i g. 2 und 3 zeigen, wirdImaging device of the type mentioned at the beginning. As the beam paths in FIG. 2 and 3 show will

erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abbil- io mit dem Abbildungselement 1 auf der Bildebene/ein dungselemente aus zwei in Abbildungsrichtung ver- aufrechtes und seitenverkehrtes Bild erzeugt. Nimmt laufenden, zueinander senkrechten, auf den einander man an, daß ein Punkt oder Objektelement X₁ in gleizugewandten Seiten reflektierenden Flächen und ei- ehern Abstand von den Spiegeln 2 und 3 angeordnet nem von diesen eingefaßten Linsenquadranten beste- ist, so werden durch die Strahlengänge /-,, I₂, und I₃ _nen i₅ drei verschiedene Wege der Lichtstrahlen des Objekt-According to the invention, this is achieved in that the image with the imaging element 1 on the image plane / generation elements generates from two images that are upright and reversed in the imaging direction. If one assumes that a point or object element X _{1 is located} in mutually facing surfaces and is at a distance from the mirrors 2 and 3 and is arranged at a distance from the mirrors 2 and 3, which are encompassed by these lens quadrants / - ,, I ₂ , and I ₃ _nen i ₅ three different paths of the light rays of the object

Mit der erfindungsgemäßen optischen Abbildungs- elemets X₁ von der Objektebene zur Bildebene dareinrichtung lassen sich sehr kurze Brennweiten erzie- gestellt, die ein Bild X₁' erzeugen, das den Abstand len, wodurch ein geringer Abstand zwischen der Ob- des Objekts X₁ von den Spiegeln hat. In ähnlicher jek't- und der Bildebene ermöglicht wird. Weiterhin Weise zeigt F i g. 3 jeweils einen einzelnen Strahlenlassen sich seitenverkehrte, aufrechtstehende Abbil- 20 gang von drei verschiedenen Flächenelementen X₁, düngen der Vorlagen erzielen. Die Abbildungsein- X₂, X₃ zur Erzeugung entsprechender Bilder X₁ ',X₂' richtung selbst ist trotz ihrer Leistungsfähigkeit ein- und X₃'. Die auf diese Weise bewirkte Bilderzeugung fach aufgebaut und billig herzustellen. wird insgesamt durch die Brechung der Linse 4 inWith the optical imaging element X ₁ according to the invention from the object plane to the image plane display device, very short focal lengths can be achieved, which _{generate an image X 1} 'which is the distance, whereby a small distance between the object X ₁ from has the mirrors. In a similar jek't- and the picture level is made possible. Furthermore, FIG. 3 in each case a single beam, reversed, upright depiction of three different surface elements X ₁ , fertilize the templates can be achieved. The imaging unit X ₂ , X ₃ for generating corresponding images X ₁ ', X ₂ ' direction itself is one and X ₃ 'in spite of its performance. The image generation effected in this way is constructed in a technical manner and inexpensive to manufacture. is totaled by the refraction of the lens 4 in

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von Verbindung mit den Reflektionsvorgängen an den in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Aus- 25 Spiegeln 2 und 3 hervorgerufen,
führungsbeispielen erläutert werden. In der Zeich- Wie in F i g. 4 dargestellt ist, werden die in FormIn the following, the invention is to be brought about in more detail on the basis of a connection with the reflection processes on the preferred mirrors 2 and 3 shown in the drawing,
examples are explained. In the drawing As in FIG. 4 is shown in the form

nung zeigen: des Buchstabens R als Beispiel zusammengesetztento show: the letter R as an example compound

F i g. 1 die perspektivische Darstellung eines ein- Flächenelemente in Form eines aufrechten und seizelnen optischen Abbildungselements; tenverkehrten Abbildes des Buchstabens R auf derF i g. 1 shows the perspective illustration of a one-surface element in the form of an upright and single element optical imaging element; reversed image of the letter R on the

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Strahlen- 30 Bildebene/ wiedergegeben. Ist die Bildebene/ eine gangs zwischen Objekt- und Bildebene über das in wiederverwendbare elektrostatische Bildplatte, z. B. F i g. 1 dargestellte Abbildungselement·, eine xerographische Selenplatte oder Selentrommel,Fig. 2 shows a schematic representation of the ray 30 image plane / reproduced. Is the image plane / a transition between the object and image plane via the reusable electrostatic image plate, e.g. B. F i g. 1 imaging element, a xerographic selenium plate or selenium drum,

F i g. 3 eine Darstellung ähnlich F- i g. 2 mit Strah- so ist das auf der Platte oder Trommel erzeugte latente lengängen für verschiedene Punkte der Objektebene; Bild aufrecht und seitenverkehrt, so daß es nach Über-F i g. 3 shows a representation similar to FIG. 2 with jet is the latent produced on the plate or drum lengths for different points of the object plane; Image upright and reversed, so that after over-

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des in F i g. 1 35 tragung in Form eines Pulverbildes auf ein Blatt Padargestellten Abbildungselements mit einer Objekte- pier seitenrichtig erscheint,
bene und einer Bildebene und Zur Verwendung des Abbildungselcments 1 alsF i g. 4 is a perspective view of the FIG. 1 35 application in the form of a powder image onto a sheet of pad-shown imaging element with an object paper appears the right way round,
plane and an image plane and to use the imaging element 1 as

F i g. 5 die schematische Darstellung einer Vielzahl Abtasteinrichtung für das Schriftstück werden optischer Abbildungselemente gemäß Fig. 1, die zu- zweckmäßig mehrere Abbildungselemente 1 eingesammenwirkend als eine Abtasteinrichtung für eine 40 setzt und in einer senkrecht zu der durch die Pfeile in Kopiermaschine verwendbar sind. F i g. 5 gezeigten Bewegungsrichtung der AbtastungF i g. 5 will be a schematic representation of a plurality of document scanners optical imaging elements according to FIG. 1, the expediently several imaging elements 1 interacting as a scanning device for a 40 sets and in a perpendicular to that indicated by the arrows in Copying machine are usable. F i g. 5 direction of movement of the scan shown

Das in F i g. 1 dargestellte Abbildungselement 1 verlaufenden Linie angeordnet. Wie aus F i g. 5 herbesteht aus einem ersten Spiegel 2 und einem zweiten vorgeht, ist eine Vielzahl von Abbildungselementen 1 Spiegel 3, die an einer Kante miteinander verbunden in zwei parallelen Reihen auf einer Lagerung 12 angesind und einen Winkel von 90° bilden. An den beiden 45 ordnet, wobei die eine Reihe um den halben Abstand Spiegeln 2 und 3 ist ein Viertel einer doppelten kon- zwischen den Abbildungselementen gegenüber der vexen Linse 4 derart befestigt, daß ihre Ebene auf der anderen Reihe verschoben ist, so daß sie diejenigen Mitte der Spiegel zu diesen senkrecht liegt. Flächenelemente des Schriftstücks abtastet, die zwi-The in Fig. 1 shown imaging element 1 arranged extending line. As shown in FIG. 5 exists consisting of a first mirror 2 and a second one is a plurality of imaging elements 1 Mirrors 3, which are connected to one another at one edge in two parallel rows on a storage 12 and form an angle of 90 °. Arrange 45 on the two, with the one row by half the distance Mirror 2 and 3 is a quarter of a double con- between the imaging elements compared to the vexen lens 4 attached so that its plane is shifted on the other row so that they are those Center of the mirror is perpendicular to these. Surface elements of the document are scanned between

In F i g. 2 ist das optische Abbildungselement 1 zu- sehen den von der ersten Reihe abgetasteten Flächensammen mit einer Objektebene O und einer Bildebe- so elementen liegen. Auf diese Weise sind die Abbilne / dargestellt. Bei der Anwendung des Abbildungs- dungselemente derart angeordnet, daß die Blendenelements 1 wird die Objektebene O durch ein zu ko- öffnungen für die Linsen nur gering sein müssen. Die pierendes Schriftstück in einer Kopiermaschine gebil- Antriebseinrichtung 10 ist mit der Lagerung 12 verdet, und die Bildebene / ist ein flaches Blatt oder eine bunden, so daß diese zusammen mit den Abbildungs-Platte aus lichtempfindlichem Stoff, die gegenüber der 55 elementen in den durch die Pfeile gezeigten Richtun-Ebene O und dem Abbildungselement 1 in der gen bewegt werden kann. Eine derartige Bewegung Brennpunktsebene der Linse 4 angeordnet ist. Diese kann auch auf ein Schriftstück und eine lichtempfind-Fläche wird durch die von der kopierbaren Informa- liehe Fläche übertragen werden, die einander gegention des Schriftstücks ausgehenden und durch das Ab- überliegend angeordnet sind und sich nicht relativ zubildungselement 1 geleiteten Lichtstrahlen belichtet. 60 einander bewegen, und zwar wenn beide flach sind Um eine Abtastbewegung des Abbildungselements 1 oder auf parallel zueinander geführten Trommel vorzu erzielen, ist ein in zwei Richtungen mit konstanter gesehen sind.In Fig. 2, the optical imaging element 1 can be seen, the surface areas scanned by the first row together with an object plane O and an image transmission element. This is how the figures / are shown. When the imaging element is used, it is arranged in such a way that the diaphragm element 1, the object plane O will only have to be small due to openings which are too small for the lenses. The pierendes document in a copier gebil- drive device 10 is verdet with the storage 12, and the image plane / is a flat sheet or a bound, so that this together with the imaging plate made of photosensitive material opposite the 55 elements in the through the arrows shown direction plane O and the imaging element 1 in the gene can be moved. Such a movement is arranged in the focal plane of the lens 4. This can also be transferred to a document and a light-sensitive surface through the surface that can be copied from the copyable information surface, which protrudes from the document and is arranged above one another and which is not exposed to light rays directed relative to the forming element 1. 60 move one another, namely when both are flat. In order to achieve a scanning movement of the imaging element 1 or on drums guided parallel to one another, one is seen in two directions with constant.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1. Optical imaging device for projecting a template lying in an object plane in an image plane that is fixedly arranged for this purpose and with one that is movable relative thereto for the purpose of scanning optical imaging device consisting of a number of lens-like Imaging elements, characterized in that the imaging elements (1) from two perpendicular to each other, running in the direction of the image, on top of each other facing sides reflecting surfaces (2, 3) and a lens quadrant enclosed by these (4) exist.

2. Optical imaging device according to claim 1, characterized in that several, Rows of imaging elements (1) held in a common socket are provided.

3. Optical imaging device according to claim 2, characterized in that the imaging elements (1) are arranged offset from one another in successive rows.

4. Optical imaging device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the imaging elements (1) with the aid of a drive device (10) connected to them are relatively movable with respect to the object and image plane.

5. Optical imaging device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the object plane (O) and the image plane (/) are designed as surfaces running parallel to one another are.

6. Optical imaging device according to one of claims 1 to 5 for use in a Copy machine.