DE2626058C2

DE2626058C2 - Optisches System

Info

Publication number: DE2626058C2
Application number: DE2626058A
Authority: DE
Inventors: Robert Frank Rochester N.Y. Allis; Richard Anthony Spinelli
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1976-06-10
Publication date: 1986-07-17
Also published as: JPS522727A; ES449011A1; CA1057096A; JPS592009B2; FR2315105A1; DE2626058A1; US4029409A; IT1063296B; NL7605868A; BE843153A; CH608111A5; FR2315105B1; GB1548452A

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Projizierung einer Abbildung eines Objektes von einer Objektebene zu einer Bildebene für ein Kopiergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Ein Kopiergerät mit einem solchen optischen System ist in der DE-OS 21 21 134 beschrieben. Bei diesem Kopiergerät wird ein Original auf einer Platte stationär abgelegt. Mit Hilfe zweier hinsichtlich der Objektebene, aber auch gegeneinander verschiebbaren Reflektoren kann das Original abgetastet werden. Im Abtaststrahlengang befindet sich außerdem ein Projektionsobjektiv, welches eine Abbildung des Originals auf einer lichtempfindlichen Oberfläche, z. B. einer xerographischen Trommel, schafft.

Bei diesem bekannten Gerät ist es möglich, Abbildungen des Originals mit unterschiedlichen Vergrößerungen herzustellen. Hierzu wird der erste Reflektor in seiner Ausgangslage gegenüber dem zweiten Reflektor verschoben, so daß sich die Objektschnittweite (Abstand längs des Hauptstrahls von der Objektebene zu dem ersten Knotenpunkt des Objektivs) verändert. Mit dieser veränderten konjugierten Objektschnittweite werden die Spiegel dann unter dem Original durchgefahren. Hierzu isi es dann auch erforderlich, das Projektionsobjektiv entlang des Strahlengangs und seitlich dazu zu verschieben, um weiterhin eine scharfe Abbildung zu erhalten.

Dieses bekannte Kopiergerät ist somit in der Lage, von ruhenden Originalen 1 : !-Abbildungen oder Abbildungen mit geändertem Vergrößerungsverhältnis herzustellen. Von Dokumenten jedoch, die größer als die Auflage für die Originale sind, können keine zusammenhängenden Verkleinerungen geschaffen werden, weil dieses Gerät und seine Optik nicht dazu ausgelegt sind, über die Auflagefläche bewegte Objekte abzulichten.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Kopiergerät der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß außer der 1 :1-Ablichtung und der Ablichtung mit anderem Vergrößerungsmaßstab eines ortsfesten Originals auch für bewegte Originale dieselben Abbildungsverhältnisse (also 1 :1 und andere Vergrößerungen) an ein and demselben Gerät wahlweise erhalten werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst

Durch die Einrichtung zum Bewegen des Originals über die Objektebene ist es gegenüber dem eingangs genannten bekannten Kopiergerät möglich, auch mit bewegtem Original zu arbeiten. Hierbei ist die Optik dann stationär.

Stationäre Optik bedeutet im folgenden, daß die Reflektoren festgehalten werden.

Darüber hinaus kann in diesem Betriebsmodus gemäß dem weiteren Merkmal des Zusatzreflektors in einfacher Weise der Vergrößerungsmaßstab verändert werden. Wenn der Zusatzreflektor in den Strahlengang eingeschwenkt wird, wird dadurch die konjugierte Objektschnittweite geändert, was einen veränderten Vergrößerungsmaßstßb zur Folge hat Wird der Zusatzreflektor herausgeschwenkt, so wird eine 1 :1-Kopie erhalten.
Der Vorteil der Erfindung gegenüber dem eingangs genannten Kopiergerät liegt somit darin, daß nun nicht nur festliegende Originale 1 :1 oder mit veränderter Vergrößerung kopiert werden können, sondern auch bewegte Originale, und zwar auch mit denselben Vergrößerungsverhältnissen (also 1 :1 und kleiner).

Die Verwendung von Zusatzrefioktoren bei einem Kopiergerät ist an sich aus der US-PS 38 37 743 bekannt. Diese aus der US-PS bekannte Vorrichtung verwendet aber den Zusatzreflektor auf einem bewegten Schlitten und führt ihn während des Abtastvorgangs immer mit sich. Um dabei auch im Verkleinerungsbetrieb dann scharfe Abbildungen erhalten zu können, ist es erforderlich, den Abstand zwischen einem ersten Reflektor und den Zusatzreflektoren entsprechend zu verändern, so daß die .anfangs eingestellte, veränderte Objektschnittweite während des Abtastens konstant bleibt. Der Zusatzreflektor wird also auf dem beweglichen Teil der Optik angeordnet und gegenüber den Einzelreflektoren verschoben.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein optisches System nach dem Stand der Technik,

Fig.2 eine Prinzipskizze zur Darstellung der Verhältnisse, wie sie durch die Verschiebung des Objektivs hervorgerufen werden.

Fig,3 die prinzipielle Darstellung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Systems bei der Abtastung mit stationärem Objekt und mit unterschiedlichen Vergrößerungen,

Fig.4 eine prinzipielle Darstellung der Funktionsweise des optischen Systems, wobei mit festgehaltenen Reflektoren und mit beweglichem Objekt gearbeitet wird und

F i g. 5 ein erfindungsgemäßes System, bei dem durch Einschwenken eines ZusaUreflcktors mit stationärer Optik und einem beweglichen Objekt mit verschiedenen Vergrößerungen gearbeitet wird.

In F i g. 1 ist ein katadioptrisches. bekanntes optisches Abtastsystem für ein Kopiergerät schematisch dargestellt und insgesamt mit 2 bezeichnet Dieses System weist eine Platte 4 auf, auf die das abzulichtende Objekt gelegt werden kann. Das Objekt wird auf den Photorezeptor 6 mit Hilfe der dargestellten optischen Elemente 10,12, 16 und 18 übertragen. Der Strahlengang 8 verläuft zwischen der Platte 4 und dem Photorezeptor 6 wie dargestellt. Im Strahlengang befindet sich ein erster Reflektor 10, ein zweiter Reflektor 12, ein katadioptrisches Projektionsobjektiv 14 mit einem Linsenreflektor 16 und ein Bildreflektor 18 in dieser Reihenfolge. Der Photorezeptor 6 ist so angebracht, daß er sich relativ zum Strahlengang 8 bewegen kann. Dazu kann beispielsweise eine drehbare Trommel 20 verwendet werden. Beim Betrieb des Kopiergerätes bewegt sich der Spiegel 10 um eine bestimmte Strecke und mit einer gegebenen Geschwindigkeit V parallel zu der Platte 4, wie das durch den Pfeil angedeutet wird. Der Spiegel 12 bewegt sich gegenüber dem Spiegel 10 mit der Geschwindigkeit V/2 um die Hälfte der Strecke, die der Spiegel 10 zurücklegt. Durch diese synchrone Bewegung der Spiegel 10 und 12 wird eine konstante Objektkonjugierte beibehalten, so daß schrittweise dann das Objekt O streifenweise von der Platte 4 auf den Photorezeptor 6 übertragen wird.

Aufgrund des Aufbaus und der Funktionsweise des katadioptrischen Objektivs 14 mit dem zugeordneten Reflektor 16 verläuft der Strahlengang 8 des Strahls, der auf das Objekt auftrifft und mittels des Objektivs reflektiert wird, in einem bestimmten Winkel θ bezüglich der Objektivachse 7.

Fig.2 dient dsr Veranschaulichung dieser Zusammenhänge. Wenn eine Änderung der Vergrößerung eine andere räumliche Anordnung des Objektivs 14 bedingt, muß bei dieser Lageänderung die Divergenz bzw. der Winkel zwischen der Objektivachse 7 und dem Strahlengang 8 berücksichtigt werden. Das Objektiv muß daher entsprechend verschoben werdetr, was an sich bekannt ist

Ein erfindungsgemäßes optisches System verwendet nun, wie das in F i g. 5 zu sehen ist zusätzlich zu dem beschriebenen optischen Elementen einen in den Strahlengang einschwenkbaren Zusatzreflektor 22 und einen Vorlagenförderer 24, d. h. eine Einrichtung, mit der das Original bei festgehaltenen Reflektoren 10,12 über die Objektebene bzw. die Platte 4 bewegt werden kann. Die unterschiedlichen Kopierweisen, die mit einem solchen System möglich sind, werden im folgenden anhand der F i g. 3 bis 5 weiter erläutert.

Bei der in Fig.3 gezeigten Betriebsweise wird der Vorlagenförderer 24 außer Betrieb gesetzt, d. h. das Objekt O ruht auf der Platte 4.

Wenn nun in diesem System der Vergrößerungsmaßstab geändert werden soll, werden die Reflektoren 12 und 16 in die dargestellten gestrichelten Lagen 12' bzw. 16' verschoben. Das Objektiv 14 mit seinem Reflektor 16 ist ebenfalls bewegt worden. Diese Bewegung ist jedoch nicht dargestellt, um die Figur übersichtlich zu halten. Der Strahlengang 8 hat sich entsprechend verschoben, wie das durch die gestrichelte Linie 8' dargestellt ist. Die Verschiebungen der Reflektoren 12 und 16 erfolgen für eine Veränderung des Vergrößerungsmaßstabes gemäß der Beziehung:

_rc

Cos θ

L Cos© J'

dabei bedeuten:

^J _m

Cos θ

f+fm _
Cos©

Total-Konjugierte (definiert als der Abstand längs des Hauptstrahls von der Objektebene zu der Bildebene)
Brennweite des Objektivs
Vergrößerung

Objekt-Konjugierte (definiert als der Abstand längs des Hauptstrahls von der Objekiebene zu dem ersten Knotenpunkt bzw. Hauptpunkt des Objektivs)

Bi\d-Konjugierte (definiert als der Abstand längs des Hauptstrahls von ·Ιλτ Bildebene zu dem zweiten Knotenpunkt bzw. Hauptpunkt des Objektivs)

Winkel zwischen dem Strahlengang des Hauptstrahls und der Objektivachse

Wenn die Brennweite des Objektivs bekannt ist und die Vergrößerung ausgewählt worden ist, läßt sich die Objektkonjugierte und die Bildkonjugierte aus der obigen Gleichung bestimmen, d. h. es lassen sich die Lagen des Objektivs und der Reflektoren festlegen. Wenn diese Lagen dann festgelegt sind, arbeit« das System wieder wie zuvor beschrieben, indem sich der Spiegel 10 mit einer bestimmten Geschwindigkeit V_n, und der Spiegel 12 mit der Hälfte dieser Geschwindigkeit zur Abtastung des Objekts bewegt

!n dieser Betriebsweise, bei der eine Vergrößerung oder Verkleinerung entsprechend erfolgen soll, muß die Verschiebung des Strahlengangs 8 berücksichtigt werden. Außerdem muß auch bei einer vom Faktor 1 unterschiedlichen Vergrößerung eine Geschwindigkeitsbeziehung zwischen der Abtastung des Objekts und der Bewegung des Photorezeptors gewählt werden, die anders als 1 :1 ist. Diese variablen Beziehungen werden durch entsprechende Ausgestaltungen berücksichtigt.

In F i g. 4 ist nun die Betriebsweise dargestellt, ir. der das Objekt mit dem Vorlagenföriierer 24 relativ zu der Optik, d. h. bei festgehaltenen Reflektoren, bewegt werden kann.

so Wenn beim Betrieb des Kopiergerätes das Objekt O nach links bewegt wird, wird es durch den Spiegel 10 und 12 streifenweise abgetastet, so daß dadurch schrittweise eine Abbildung auf item Photorezeptor 6 entsteht. Bei der.'* i.a F i g. 4 dargestellten Ben iebsmodus entsteht eine 1 :1-Kopie des Objektes O, wobei die konjugierten Abstände des Objektes des Bildes bzw. die konjugierten Schnittweiten des Objektes und des Bildes bzw. die Abstände der Objektkonjugierten und der Bildkonjugier-

. ten gleich sind.

Wenn nun bei feststehender Optik und bewegtem Original ein von 1 unterschiedlicher Vergrößerungsfaktor gewünscht ist, kann ein Zusatz reflektor 22 in den Strahlengang eingeschwenkt werden, wie das in F i g. 5 dargestellt ist. Der Zusatzreflektor wird in den Strahlengang 8 zwischen dem zweiten Reflektor 12 und dem Objektiv 14 eingesetzt. Der Zusatzreflektor 22 bildet somit gemeinsam mit dem zweiten Reflektor 12 einen zusätzlichen optischen Weg, wodurch die Objektkonju-

gierte des Strahlengangs 8 für eine Bildverkleinerung verlängert wird. Durch die Einfügung des Zusatzreflektors 22 wird auch der Strahlengang 8 verschoben, wie durch die strichpunktierte Linie 8' angedeutet ist. Wie in Verbindung mit F i g. 3 erläutert wurde, wird das Projektionsobjektiv 14 mit seinem Linsenreflektor 16 verschoben, um die Anforderungen an die konjugierte Schnittweite bzw. den konjugierten Abstand zu erfüllen und um zu erreichen, daß das Objektiv auf dem Strahlengang zentriert bleibt. Mittels des Zusatzspiegels 22 und der Einstellungen an den Reflektoren 16 und 18 kann damit eine Verkleinerung der Abbildung des Objektes O erreicht werden.

Diese Lösung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Objekte mit Übergröße abgebildet und kopiert werden sollen, wie es bei großen Dokumenten bzw. Vorlagen der Fall ist. die sich über die Grenzen der beweglichen Optik eines Abtastsystems hinaus erstrecken.

Zusammenfassend läßt sich also feststellen, daß mit dem optischen System nach der vorliegenden Erfindung bei den verschiedenen Betriebsarten ein stationäres Objekt mit einer beweglichen Optik abgetastet werden kann, um eine Abbildung mit der Vergrößerung 1 : 1 oder mit anderen Vergrößerungen zu erzeugen. Außerdem kann mit dem optischen System ein bewegliches Objekt mit einer stationären Optik sowohl in der Vergrößerung 1:1 als auch mit anderen Vergrößerungsmaßstäben erzeugt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

35 40 45

50

60

65

Claims

Patentanspruch:

Optisches System zur Projizierung einer Abbildung eines Objektes von einer Objektebene zu einer Bildebene für ein Kopiergerät mit streifenförmiger Abtastung, wobei längs des Strahlengangs eine Halterung zum Halten eines Objektes in der Objektebene, ein Projektionsobjektiv, eine lichtempfindliche, in der Bildebene vorgesehene eine Abbildung des Objektes empfangende Einrichtung und ein erster und ein zweiter Reflektor zwischen der Objektebene und dem Projektionsobjektiv vorgesehen ist, um den Strahlengang zu knicken, und wobei der erste und zweite Reflektor synchron relativ zu der Objektebene bewegbar sind, um ein stationäres Objekt abzutasten und um eine konstante konjugierte Objektschnittweite während des Abtastens beizubehalten und wobei weiterhin der erste und der zweite Reflektor relativ zueinander bewegbar sind, um die konjugierte Objektschnittweite zu verändern und wobei das Objektiv zur Änderung der Vergrößerung relativ zu dem Strahlengang sowie seitlich zu dem Strahlengang bewegbar ist, um darauf zentriert zu bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (24) vorgesehen ist, um das Objekt zum Ablichten bei festgehaltenen Reflektoren (10, 12) über die Objektebene zu bewegen und daß ein Zusatzreflektor (22) vorgesehen ist, der wahlweise in und aus dem optischen Strahlengang hinein- bzw. herausschwenktar ist, um mit einem (12) der Reflektoren einen erweiterten Strahlengang zur Änderung der konjugierten Objek»schnittweite zu bilden.