DE3020258A1 - Optische abtasteinrichtung - Google Patents

Description

Optische Abtasteinrichtung

"Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtasteinrichtung zur Abtastung einer Vorlage. Die optische Abtasteinrichtung wird beispielsweise dafür verwendet, eine Vorlage in einem Kopiergerät oder dgl. abzulesen und das abgelesene Bild auf ein photoelektrisches Element (Ladungskopplungs-Element (CCD)) oder ein herkömmliches elektrophotographisches photoempfindliches Material zu projizieren.

Typische Beispiele für derartige optische Systeme zur Abtas-tung einer ortsfesten Verlage sind in der japanischen Patentverö£fentlichung No-6649/1964 (bei der zwei Spiegel mit einem Geschwindigkeitsverhältnis von 2:1 bewegt werden) und der japanischen Patentveröffentlichung No. 10912/1961 beschrieben (bei der ein Objektiv mit der halben Abtastgeschwindigkeit bewegt wird).

Das in der ersteren Veröffentlichung beschrie-

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τ bene optische System hat den Nachteil, daß nahezu der , ganze Raum unterhalb" eines' Vöflagöntischs^:'durch BaUr ^--__; elemente zur Erzeugung eines¹ optischen Wegs beansprucht;, ist, da der optische: Weg"zwangsläufig -unterhalb· .einex;·._■"·. c Abtasteinheit für die Abtastung der ^::Vo-rlage-angeordnet,. _: werden muß. Ein bedeutender Nachteil des'optischen Systems gemäß der letzteren Veröffentlichung wurde darin, gefunden,, daß hinsichtlich der Anordnung eines Spiegels des Qpt.i-% sehen Systems eine verhältnismäßig enge Eingrenzung, bein steht. Darüber hinaus ist das System aufgrund der großen; Bemessungen des Spiegels sperrig, wodurch-wiederum, der .-mechanische Aufbau des Geräts Einschränkungen unterliegt. und technische Unzulänglichkeiten hervorgerufen werden.-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Abtasteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die es unter Ausschaltung der vorstehend genannten Nachteile -ermöglicht,. eine minimale Anzahl optischer Vorrichtungen um den Vox— lagentisch herum so anzuordnen, daß die Räume über und unter dem Auflagetisch wirkungsvoller nutzbar sind.

Erfindungsgemäß wird eine optische Abtasteinrichtung geschaffen, bei der das optische System für die Vorlagenabtastung eine minimale Anzahl optischer Elemente enthält und zur leichteren Handhabung der Vorlage oberhalb der Vorlage angeordnet ist, die mit nach oben gerichteter Vorlagen-BiIdflache auf dem Vorlagentisch aufgelegt ist.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine optische Abtasteinrichtung geschaffen, die eine Vorlagenträger-Vorrichtung, auf die eine Vorlage nahezu horizontal aufgelegt wird, eine Vorrichtung zur Beleuchtung der Vorlage, einen Abtastspiegel für die Abtastung längs

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der Vorlagenfläche, eine ortsfeste Spiegel- bzw. Umlenk- > vorrichtung zum Reflektieren des mittels des Abtastspiegels abgetasteten Vörlagenbilds in eine zur abgetasteten Fläche im wesentlichen senkrechte Richtung, ein für die Aufnahme des Vorlagenbilds ausgebildetes photoempfindliches Element und eine Sammelvorrichtung aufweist., die zwischen der ortsfesten Umlenkvorrichtung und dem photoempfindlichen Element so angebracht ist', : daß sie das Vorlagenbild auf dem photoempfindlichen Element scharf abbildet, wobei dann, wenn der optische Weg zwischen dem Abtastspiegel und der ortsfesten Spiegelvorrichtung als ein erster optischer Weg bezeichnet wird und der optische Weg zwischen der ortsfesten Spiegelvorrichtung und dem photoempfindlichen Element als ein zweiter optischer Weg bezeichnet wird, in bezug auf den optischen Weg des Vorlagenbilds auf dem ersten und dem zweiten optischen Weg der Abstand zwischen dem Abtastspiegel und der Sammelvorrichtung und der Abstand zwischen der Sammelvorrichtung und dem photoempfindlichen Element während der Abtastung der Vorlage mittels des Abtastspiegels jeweils konstant gehalten werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung werden die vorstehend beschriebenen jeweiligen Abstände dadurch konstant gehalten, daß die Sammelvorrichtung und das photoempfindliche Element gleichzeitig unter Verbindung mit der Bewegung des Abtastspiegels unter der Bedingung bewegt werden, daß die Sammelvorrichtung und das photoempfindliche Element in einem konstanten Abstand stehen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Abstände dadurch konstant gehalten, daß zwischen der ortsfesten Spiegelvorrichtung und der Sammelvorrichtung eine zusätzliche Spiegelvorrichtung wie bewegbare Spiegel oder bewegbare Prismen angeordnet ist und diese zusätzliche bewegbare Spiegelvorrichtung in Verbindung mit der Bewegung des

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Abtastspiegels unter der Bedingung bewegt wird, daß , die Sammelvorrichtung und das photoempfindliche Element in einem konstanten Abstand in ihren Lagen festgelegt sind.

... ■■■■-■■". .■■."'■.

Die Sammelvorrichtung ist üblicherweise ein

Objektiv, während die ortsfesten oder bewegbaren Spiegelvorrichtungen üblicherweise Spiegel oder Prismen sind. Als photoempfindliches"Element ist ein Ladungskopplungs-Element (CCD) oder ein photoempfindliches Material zu betrachten, wie es herkömmlicherweise bei einem Kopiergerät verwendet wird, bei dem das bekannte elektrophotographisehe Verfahren angewandt wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung der optischen Abtasteinrichtung hat gegenüber dem Stand der Technik mancherlei Vorteile:

Elemente, die so angeordnet sind, daß sie der Vorlagenfläche gegenüberstehen, sind lediglich ein Abtastspiegel und eine Lichtquelle für die Ausleuchtung der Vorlage. Dies macht es möglich, die Abtastung mittels des Vorlagenspiegels oberhalb der Vorlage auszuführen. Das heißt, es ist ermöglicht, die Vorlage auf einen Vor-" lagentisch mit der die Bildinformation enthaltenden Fläche der Vorlage nach oben zu aufzulegen und den Abtastspiegel über die Vorlagenflache laufen zu lassen.

Der sich bis zu dem photoempfindlichen Element für die Aufnahme des Vorlagenbilds erstreckende zweite optische Weg ist nahezu bzw. im wesentlichen senkrecht zu der abgetasteten Fläche angeordnet, wobei ein Spiegel, nämlich die ortsfeste Spiegelvorrichtung verwendet wird. Daher bildet der zweite optische Weg niemals ein Hindernis dafür, eine den Abtastspiegel enthaltende Vorlagen-

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abdeckung zu öffiien uEtd Zu sc/hli.eßen;. ,

Bei.bekannten Geräten gemäß dem Stand der

Technik mußte eine Vorlage mit ihrer Bildfläche nach unten aufgelegt werden. Daher war es schwierig, die Lage anzugeben,, .in welcher.die Vorlage auf den. Vorlagentisch aufgelegtwerden soll, wenn ein Zusatz zu der Vorlage oder eine Weglassung aus der Vorlage beabsichtigt ist. lm\ Gegensat ζ dazu, erlaubt es die 'erfindungsgemäße Abtasteinrich-IQ tung, eine Vorlage mit der Bildseite nach oben aufzulegen. Daher kann die Bedienungsperson die Vorlage auf den_:Vorlagentisch auflegen und unter ständiger Sicht auf die; Bildfläche der Vorlage kopieren. Während des Kopierens "kann auf einfache Heise eise Hinzufügung zu der Vorlage oder ein; Weglassen aus dieser vorgenommen werden, was es leicht macht, jEnd-Kopien zu erzielen»

Wenn ferner eine große Anzahl von Vorlagen aufeinanderfoigend"kopiert werden soll, kann eine als nächstes zu kopierende Vorlaae auf die Vorlage aufgelegt werden, die gerade kopiert wurde. Auf diese einfache Weise kann, eine große Anzahl von Vorlagen aufeinanderfolgend übereinanderg.elegt werden _r was für die Bedienungsperson außerordentlich bequem ist. Wenn eine Buch-Vorlage oder eine anderweitig sperrige Vorlage kopiert werden soll, . kann das Kopieren der nächsten Seite sofort eingeleitet werden, nachdem die kopierte vorhergehende Seite umgewendet wurde.

Wenn ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung so angewandt wird, daß eine Vorlage mit seiner Bildseite nach unten aufgelegt wird und der Abtastspiegel unterhalb der Vorlage abläuft, ist unterhalb der Vorlage nur der Abtastbereich

35-- für den Abtastspiegel benützt. Daher verbleibt unterhalb

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] des Vorlagentischs ein großer Raum, der nach Belieben ge- » nutzt werden kann. Beispielsweise kann unter Nutzung des unterhalb des Vorlagentischs zur Verfugung stehenden Raums ein Vorlagentisch in Form eines Pults gestaltet werden, wodurch sich ein Bilderzeugungsgerät ergibt, das eine auf einem Stuhl sitzende Bedienungsperson bedienen kann. Hinsichtlich der Nutzung des unterhalb des Vorlagentisches zur Verfugung stehenden Raums gilt dies auch für das vorangehend genannte Ausführungsbeispiel, ]0 bei welchem der Abtastspiegel oberhalb der Vorlage abläuft.

Bei der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung sind die Sammelvorrichtung und das photoempfindliche Element in dem zweiten optischen Weg unter einem bestimmten Abstand fest angeordnet, wobei sie ferner festgelegt sind oder zusammen miteinander bewegt werden. Daher bleibt der Zwischenabstand immer unverändert. Dies macht es möglich, das Vorlagenbild unter hoher Wiedergabetreue auf dem photoempfindlichen Element abzubilden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
25

Fig. 1A und 1B zeigen eine Grundform der Abtasteinrichtung.

Fig. 2 bis 4 zeigen Abwandlungen der Grundform.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Abtasteinrichtung, das auf der in Fig. 1 gezeigten Grundform beruht.

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Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht

» des wesentlichen Teils des Ausfüh-

rungsbeispiels, der einen ersten und einen zweiten optischen Weg sowie Antriebsmechanismen enthält.

Fig. 7 und 8 sind perspektivische Teilansichten des Ausführungsbeispiels.

Fig· 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbei-

_! - " " spiel der Abtasteinrichtung.

Fig. 10 ist eine perspektivische Teilansicht des Ausführungsbeispiels, die die Art der Abtastung zeigt.

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 10.

Fig. 12 ist eine perspektivische Teilansicht

des Ausführungsbeispiels.

Fig. 13 zeigt das weitere Ausführungsbeispiel der Abtasteinrichtung unter perspektivischer Ansicht des

Mechanismus innerhalb der Einrichtung.

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Gemäß Fig. 1, die die Grundform der Abtast-

» einrichtung zeigt, wird eine Vorlage 1 auf einen Vorlagentisch 2 aufgelegt. 3 ist eine durchsichtige Platte wie z. B. eine Glasplatte für das Andrücken der Vorlage. Als Vorlagen-Beleuchtungsvorrichtung ist eine mit einem Reflektor 4 versehene Lampe 5 vorgesehen. Als Abtastspiegel dient ein erster bewegbarer Spiegel 6. Ein durch Beleuchtung bzw. Ausleuchtung der Vorlage erzieltes Vorlagenbild wird über einen ortsfesten Spiegel 7 und einen zweiten und dritten, sich bewegenden Spiegel 8 bzw. 9 auf eine Sammelvorrichtung in Form eines Objektivs 10 gerichtet. Mit dem Objektiv 10 wird das Vorlagenbild auf einem Sensor 11 fokussiert bzw. scharf abgebildet, der beispielsweise ein Ladungskopplungs-Sensor sein kann.

Das Bild am Sensor 11 kann als elektrisches Signal zu einem anderen Teil des Geräts übertragen werden.

Mit 2a ist eine Schicht aus Polster-Material bezeichnet, die den Vorlagentisch 2 an einen aufeinanderfolgend aufgelegten Stapel von Vorlagen oder eine schwere und sperrige Buch-Vorlage anpaßt. Der Sensor 11 kann ein herkömmliches photoempfindliches Material sein. Der hier verwendete Ausdruck "photoempfindliches Element" schließt einen Sensor und ein derartiges photoempfindliches Material mit ein.

Die Vorlagenabtastung erfolgt folgendermaßen:

Die Beleuchtungs-Lampe 5 mit dem Reflektor 4 leuchtet die Vorlage 1 über die durchsichtige Glasplatte 3 aus. Unter Beleuchtung der Vorlage 1 bewegt sich der erste bewegbare bzw. Abtast-Spiegel 6 in Richtung des Pfeils A mit einer Abtastgeschwindigkeit V. Synchron hierzu bewegen sich der zweite und der dritte bewegbare Spiegel 8 und 9 zugleich miteinander in der Richtung des Pfeils B mit einer Geschwindigkeit V/2.

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1; Auf diese Weise erfolgt die optische Abtastung,

* während die Vorlage 1 , das Objektiv 10 und der Sensor 11 ortsfest gehalten werden. Dadurch ist eine hohe Wiedergabetreue des an dem Sensor 11 gewonnenen Vorlagenbilds sichergestellt; ferner ergibt sich dadurch der Vorteil, daß der von dem Umfangsteii des Vorlagen-Abtastungswegs in Anspruch genommene Rauminhalt gering ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Abwandlung r¹ ^r in Fig. 1 gezeigten Grundform.

Eine Vorlage 1 wird mit ihrer Bildseite nach unten auf einen Vorlagentisch 2 mit einer durchsichtiger. Glasplatte 3.aufgelegt. Die Vorlage wird mittels einer mit einem Reflektor 4 versehenen Beleuchtungs-Lampe 5 --.-"" ausgeleuchtet und mittels eines ersten bewegbaren Spiegels bzw. Abtastspiegels 6 abgetastet. Wie in Fig. 1 wird das Vorlagenbild über einen ortsfesten Spiegel 7 und einen zweiten und dritten bewegbaren Spiegel 8 und 9 über ein Objektiv 10 auf einem Sensor 11 scharf abgebildet. Der zweite und der dritte Spiegel 8 und 9 werden mit der halben Geschwindigkeit des ersten Spiegels 6 bewegt.

^{J :} . Die Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlungsform, 25; bei welcher als photoempfindliches Element ein trommelförmiges herkömmliches elektrophotographisches photoeitipfindliches Material verwendet wird. In diesem Fall ist das Verhältnis bzw. der Maßstab des Vorlagenbilds zu dem auf die photoempfindliche Trommel projezierten Bilds 1:1. .■■■',.'...■.

\· "Zur Abtastung einer unterhalb einer durchsichtigen Glasplacte 14 liegenden Vorlage 15 bewegt sich ein Abtastspiegel 13 zusammen mit einer Beleuchtungslampe

- 12 in Richtung des Pfeils A. Der optische Weg des abge-

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tasteten Vorlagenbilds wird mittels eines ortsfesten » Spiegels 16 unter einem rechten Winkel zu einem Objektiv 17 und einer photoempfindlichen Trommel 18.umgelenkt, auf der das Vorlagenbild mittels des Objektivs 17 scharf c abgebildet wird.

Das Objektiv 17 und die photoempfindliche

Trommel 18 sind zu einer Einheit zusammengefaßt, die mittels eines Trägers gelagert ist. Wenn sich der Abtast-IQ spiegel 13 in der Richtung A bewegt, bewegt sich die Einheit aus dem Objektiv 17 und der photoempfindlichen Trommel 18 synchron zur Bewegung des Abtastspiegels 13 in Richtung des Pfeils B.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Abwandlung der Grundform der optischen Abtasteinrichtung. Bei dieser Abwandlung ist das Verhältnis bzw. der Maßstab des Vorlagenbilds zu dem auf eine photoempfindliche Trommel projizierten Bilds verringert. Ferner ist der Winkel, den der optische Weg des Objektivs mit dem optischen Abtast-Weg bildet, kein rechter, sondern ein stumpfer Winkel. Der Winkel kann jedoch auch ein spitzer Winkel sein. Auf diese Weise kann bei der Abtasteinrichtung der optische Weg um einen (geringfügig spitzen oder stumpfen) Winkel in bezug auf die Abtastrichtung umgelenkt werden, der von einem rechten Winkel verschieden ist.

Wie aus dem vorstehenden ersichtlich Ist, sind bei der Abtasteinrichtung ein erster optischer Weg zwischen dem Spiegel 6 für das Abtasten der Vorlage 1 und dem ortsfesten Spiegel 7 und ein zweiter optischer Weg über den ortsfesten Spiegel I₁ das Objektiv 10 und das photoempfindliche Element 11 gebildet, welches in der Brennebene des Objektivs angeordnet ist. Der erste und der zweite optische Weg wird so angeordnet, daß sie an-

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nähernd ein L bilden. Dadurch werden die Nachteile des , Systems nach dem Stand der Technik ausgeschaltet, bei dem der optische Weg unterhalb des Abtastelements angeordnet ist. Darüber hinaus können bei der beschriebenen Abtasteinrichtung Spiegel sehr geringer Abmessungen verwendet werden, was dazu dient, die Gesamtabmessungen des Geräts zu verringern. Bei dem herkömmlichen System, bei dem große Spiegel verwendet wurden, war die Unterbringung der Spiegel in hohem Ausmaß durch die Anordnung anderer Mechanismen beschränkt, so daß daher das Gerät unvermeidbar große Abmessungen erhielt.

Anhand der Fig. 5 bis 13 werden nunmehr konkrete Ausführungsbeispiele der Abtasteinrichtung beschrie- ben. Das in den Fig. 5 bis 7 beschriebene Ausführungsbeispiel beruht auf der Grundform nach Fig. 1, es ist jedoch ersichtlich, daß auf die vorangehend beschriebene Weise die in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Abwandlungen anwendbar sind.

Nach Fig. 5 hat ein mit der optischen Abtasteinrichtung versehener Kopiergerät-Untersatz 19 die Form eines Pults und ist in einer Öffnungsstellung für das Auflegen oder Wechseln von Vorlagen gezeigt. Die durchsichtige Vorlagenandruck-Glasplatte 3 ist nämlich zusammen mit einer Ablenkeinheit 20 in einer Stellung, bei der sie um eine Abtasteinheit-Führungsschiene 21 herum hochgeschwenkt ist. Die Führungsschiene 21 ist an dem Pult parallel zur Oberfläche desselben mittels eines Paars von Lagerstützen 22 abgestützt.

Längs der Führungsschiene 21 ist ein Schlitten 2 3 verschiebbar, der die Abtasteinheit 20 aus der Beleuchtungs-Lampe 5, dem Reflektor 4 und dem Abtastspiegel 6 trägt. Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist, hat die Abtasteinheit 20 an ihrem dem Schlitten abgewandten Ende eine Rolle 24. Die Rolle 24 steht mit der oberen Fläche

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] der durchsichtigen Glasplatte 3 so in Berührung, daß sie die Abtasteinheit 20 parallel zu der Vorlage hält"und auch das glatte Ablaufen der Abtasteinheit längs der Führungsschiene unterstützt.

In der Fig. 6 ist M ein Antriebsmotor zum Bewegen der Abtasteinheit, während 25 ein Steuerriemen bzw. Antriebsriemen ist. 26 ist eine Riemenschiebe, 27 ist eine Draht-Trommel zum Bewegen der Abtasteinheit und

IQ 28 ist eine Draht-Scheibe zum Bewegen der bewegbaren Spiegel 8 und 9 in dem zweiten optischen Weg. Die Draht-Scheibe 28 ist so bemessen, daß ihr Durchmesser gleich dem halben Durchmesser der Trommel 27 ist. Diese Elemente 26, 27 und 28 sind zur Bildung einer Einheit zusammengefaßt, die auf die Führungsschiene 21 frei drehbar, jedoch in Axialrichtung unbewegbar aufgesetzt ist. Ein um die Trommel 27 mit einigen Windungen gewickelter Draht 29 verläuft über eine Führungsscheibe 30 zu dem Schlitten 23 und ist mit einem Ende 29a an diesem befestigt. Das andere Ende 29b des Drahts 2 9 ist über eine Führungsscheibe 31 und eine Umkehr-Führungsscheibe 32 geführt und dann an der anderen Seite des Schlittens 23 befestigt.

Die bewegbaren Spiegel 8 und 9, die einen Teil des zweiten optischen Wegs bilden, sind an einem Spiegelträger 33 befestigt, der Schlitten 34 und 35 hat, welche längs Führungsstangen 36 bzw. 37 bewegbar sind. Die Führungsstangen 36 und 37 verlaufen in Richtung senkrecht zu der Abtasteinheit-Führungsschiene 21 , so daß sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Spiegelträger 3 3 vertikal herauf- und herunterbewegt. Zwischen der Draht-Scheibe 28 und einer Scheibe 38 erstreckt sich vertikal ein Draht 39, dessen beiden Enden an einem

Arm 34a des Schlittens 34 befestigt sind. 35

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Das Objektiv 10, der Sensor bzw. das photoempfind-

' liehe Element 11 und der ortsfeste Spiegel 7 sind als

ortsfeste Elemente fest an dem Kopier-Üntersatz angebracht. Wenn der Motor M zu drehen beginnt, dreht der Steuerriemen 25 die Riemenseheibe 26 und somit die Draht-Trommel 27 ". sowie die Draht-Scheibe 28. Mittels des Drahts 29 wird ■-."""._" die Abtasteinheit 20 parallel zur Glasplatte 3 längs:

der Führungsschiene 21 bewegt. Andererseits werden mittels des Drahts .39· die Spiegel 8 und 9 in dem zweiten optischen IQ Weg vertikal längs den Führungsstangen 36 und 37 jeweils aus der durch die ausgezogenen Linien dargestellten Stellung zu der durch die strichpunktierten Linien dargestellten Stellung bewegt. Die Ablaufgeschwindigkeit des ;■'-". Abtastspiegels ist dabei V, während diejenige der Spiegel Ϊ5 8 und 9 V/2 ist. Daher wird die Länge des optischen Wegs zwischen der Vorlage und dem Objektiv konstant gehalten, so daß sie unabhängig von der Bewegung des Abtastspiegeis 6 unverändert bleibt.

Die Hin- und Herbewegung der Abtasteinheit

sowie der Spiegel 8 und 9 kann dadurch erzielt werden, daß ein umsteuerbarer Motor M verwendet wird oder zwi- : sehen" einem nicht umsteuerbaren Motor M und einer Riemenscheibe 40 ein Umsteuerungs-Mechariismus angebracht wird.

In der Fig. 6 bezeichnen Pfeile A und B die Richtungen

■-;·.-, der. Hin- und Herbewegung. Wenn die Richtung B die Richtung der Abtastung mittels der Abtasteinheit ist, wird .- die Bildinformation der Vorlage mittels der Spiegel 8 und 9 in dem zweiten optischen Weg unter deren vertikaler Abwärtsbewegung gelesen. Da die Draht-Trommel 27 für den Antrieb der Abtasteinheit und die Draht-Scheibe 28 für den Antrieb der Spiegel 8 und 9 zu einer Einheit zusammengefaßt sind, um zwischen ihnen eine feste Kopplung .-.. ■ aufrechtzuerhalten, unterstützt die Bewegung der Scheibe die Bewegung der Trommel. Daher ist es nicht notwendig,

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für das Bewegen der Abtasteinheit 20 in der Bewegungs-

, richtung eine große Kraft aufzuwenden. Damit wird das Problem der Bildvibrationen ausgeschaltet, das im allgemeinen bei einem herkömmlichen optischen Abtastsystem mit horizontaler Bewegung auftritt. Bei dem optischen System dieser herkömmlichen Art werden zur Abtastung des Vorlagenbilds mehrere Spiegel in horizontaler Richtung bewegt, wobei mechanische Schwingungen der Spiegel und anderer Elemente zu Beginn des Abtastens häufig Vibrationen des Vorlagenbilds verursachen. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung bei dem Ausführungsbeispiel der Abtasteinrichtung wird dieses Problem ausgeschaltet. Ferner ist bei der Abtasteinrichtung bei dem Beginn der Abtastung ein sanftes Anlaufen der Abtasteinheit.20 und des Spiegelträgers 33 gewährleistet. Da im wesentlichen keine Trägheitsverzögerung auftritt, ist es nicht mehr notwendig, eine besondere Bremsvorrichtung zu verwenden. Ferner ist für die jeweiligen Spiegel kein langer Anlauf mehr notwendig, so daß im Vergleich zu der herkömmlichen Einrichtung die Anlaufstrecke verkürzt werden kann. Alle diese Vorteile der beschriebenen Abtasteinrichtung führen zu einer beträchtlichen Verringerung der Dimensionen und des Gewichts der Einrichtung.

Auf diese Weise sind bezüglich der Abtastrichtung die Verstellungsbewegung des Abtastspiegels 6 und die Verstellungsbewegungen der bewegbaren Spiegel 8 und 9 so miteinander verkoppelt, daß bei der Abtastung des Vorlagenbilds mittels des Abtastspiegels 6 die bewegbaren Spiegel 8 und 9 senkrecht von oben nach unten bewegt werden. Mit dieser Anordnung werden die Probleme der Trägheitsverzögerung und der Bildvibrationen zu Beginn der Abtastung ausgeschaltet. Daher wird mit der beschriebenen optischen Abtasteinrichtung auch die Bildqualität verbessert.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel

» wird eine Vorlage auf den Vorlagentisch 2 mit der Bildseite nach oben aufgelegt. Nachstehend wird in Einzelheiten der Mechanismus zum öffnen und Schließen der c durchsichtigen Platte 3 zusammen mit dem Abtastspiegel 6 in bezug auf die Vorlage beschrieben.

Die Vorlagenandruck-Platte 3 ist zwischen ihrer Öffnungsstellung und ihrer Schließstellung um die

IQ Führungsschiene 21 herum schwenkbar. Hierzu sind auf die Führungsschiene 21 lose zwei Seitenplatten 41 und 42 unter einem ausreichenden Zwischenabstand aufgesetzt, der das Abtasten der Vorlage mittels der Abtasteinheit 20 zuläßt. Die beiden Seitenplatten 41 und 42 sind an der der Führungsschiene gegenüberliegenden Seite mittels einer vorderen Rahmenplatte 43 miteinander verbunden. Gemäß der Darstellung in Fig. 7 hat diese Platte einen ü-förm.igen Abschnitt 43a für die Aufnahme der durchsichtigen Platte 3. Die vordere Rahmenplatte 43 hat ferner einen Führungsvorsprung 43b, der in einer Höhe angebracht ist, bei der er während des Abtastens die Rolle 24 an dem einen Ende der Abtasteinheit 20 nicht berührt. Während des Abtastens liegt gemäß der Darstellung in den Fig. 6 und 7 die durchsichtige Platte 3 in ihrer Schließstellung in bezug auf die Vorlage, wobei die Rolle 24 den Abstand zwischen der Vorlage und dem Abtastspiegel 6 konstant hält. Für die Abtastung des Vorlage läuft die Rolle 24 auf der durchsichtigen Platte 3 ab. ·

Bei der in Fig. 5 gezeigten Öffnungsstellung der durchsichtigen Platte 3 ist die Rolle 24 von der Platte 3 abgehoben, da die Abtasteinheit 20 um die Führungsschiene 21 schwenkbar ist. Die Schwenkbewegung der Rolle von der durchsichtigen Platte 3 weg wird jedoch durch den genannten Führungsvorsprung 43b begrenzt. Wenn sich die Rolle 2 4 von der Oberfläche der durch-

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•j sichtigen Platte 3 bei deren Öffnen wegbewegt, kommt der , Oberteil der Rolle mit dem Führungsvorsprung 43b in Berührung, wodurch verhindert wird, daß sich die Rolle zu weit von der durchsichtigen Platte 3 wegbewegt. c Vorzugsweise erstreckt sich der Führungsvorsprung 43b über die volle Länge der Platte in der Abtastrichtung. Dadurch kann eine zu große Schwenkbewegung der Rolle 24 um die Führungsschiene 21 herum unabhängig von der Anhaltestelle des Abtastspiegels 6 verhindert werden.

Gemäß der Darstellung in den Fig.'' 7 und 8

werdendie Führungsscheiben 30, 31 und 32 für den Abtasteinheits-Antriebs-Draht 29 mittels der Seitenplatten 41 und 42 über Lagerstützen 44 und 45 so gehalten, daß die durchsichtige Platte 3 und die Abtasteinheit 20 um die Führungsschiene 21 herum geöffnet und geschlossen werden können.

In der Fig. 6 bezeichnet 42a eine in der Seitenplatte 42 ausgebildete Öffnung zum Hindurchführen des Abtastlichts zu dem ortsfesten Spiegel 7. Mit 42b ist eine in der Seitenplatte 42 ausgebildete Öffnung bezeichnet, durch die der Draht 29 hindurchläuft. Eine Abdeckung 46, die die .oberen Abschnitte der Seitenplatte 41 und sowie die vorderen Rahmenplatte 43 abdeckt, ist so angeordnet, daß sie das Ablaufen des Abtastspiegels 6 nicht stört.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel· der optischen Abtasteinrichtung ist in Fig. 9 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Abtasteinrichtung auf einem Pult 47 aufgesetzt. Eine Vorlage 5 4 wird mit der Bildseite nach oben auf einen Vorlagentisch 48 aufgelegt. Wie am besten aus Fig. 11 ersichtlich ist, hat der Vorlagentisch 48 eine Schicht 49 aus Polstermaterial.

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] Die Vorlage 54 auf der Polster-Schicht 49 wird gegen diese mittels einer durchsichtigen Platte 50 flach angepreßt, die eine Glasplatte sein kann. Quer zu dem Vorlagentisch 48 ist gemäß der Darstellung in Fig. 10 eine Abtast- r einheit 51 angeordnet.. An einer Seite des Vorlagentischs, nämlich an der in Fig. 10 rechten Seite desselben ist ein "Schuppen"bzw. Abstell-Aufnahmedach 52 für die Abtasteinheit 51 angebracht. Wenn die Abtasteinheit nicht in Verwendung ist, wird sie in dem Aufnahmedach unterge-

IQ bracht. Wenn der Kopiervorgang eingeleitet wecden soll, : gibt die Bedienungsperson über ein an dem Aufnahmedach 52 angebrachtes Bedienungsfeld 53 (Fig. 9) ein Betriebssignal ein. Im Ansprechen auf dieses Signal kommt die Abtasteinrichtung 51 unter dem Aufnahmedach heraus und beginnt sich in Richtung des Pfeils A in Fig. TO zu bewegen, so daß die unterhalb der durchsichtigen Platte

50 liegende Vorlage 54 optisch abgetastet wird.

:_^: Die Laufstrecke der Abtasteinheit in der Richturig A wird mittels eines Vorlagenformat-Signals aus dem Bedienungsfeld 53 festgelegt. Wenn die Abtasteinheit sich genau über die befohlene Strecke bewegt hat und die Abtastung abgeschlossen ist, wird die Bewegungsrichtung der Abtasteinheit 51 automatisch auf die Richtung B umgesteuert. Die Abtasteinheit wird in der Richtung des Pfeils

B in eine vorbestimmte Stellung in dem Aufnahmedach 52 ". zurückgebracht und in der in Fig. 9 gezeigten Stellung angehalten. Das A,ufnahmedach 52 kann weggelassen werden und statt dessen an der Anhaltestellung der Abtasteinhext 51 ein offener Raum mit einer Breite vorgesehen werden, der mindestens gleich der Breite der Abtasteinheit

51 ist. In diesem Fall kann das Bedienungsfeld 53 an irgendeiner anderen geeigneten Stelle, wie z. B. an dem Pult 47 angeordnet werden.

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BAD ORIGINAL

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Die Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang

» der Linie XI-XI in Fig. 10. Der Vorlagentisch 48 ist

so ausgebildet, daß er auf dem Pult 47 die Polstermaterial-Schicht 49 aufnimmt. Das Polstermaterial paßt den c Vorlagentisch nicht nur an eine Blattvorlage, sondern auch an eine zu kopierende Buchvorlage an. In Fig. 11 bezeichnet 55 eine Führungsschiene für die Hin- und Herbewegung der Abtasteinheit; 56 ist ein Schlitten, 57 ist ein Anlenkzapfen, um den die Abtasteinheit 51 in bezug ,Q auf den Schlitten 56 schwenkbar ist, und 58 ist gleichfalls ein Anlenkzapfen, um den herum die durchsichtige Platte 50 in bezug auf das Pult 47 geöffnet und geschlossen werden kann. 5 9 ist ein Lager des Anlenkzapfens 58, während 60 ein Handgriff ist.

• Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung

kann die durchsichtige Platte 50 in bezug auf die Vorlage nach Belieben geöffnet und geschlossen werden, nachdem die Abtasteinheit 51 zu ihrer Ausgangsstellung unter der.

Aufnahmedach zurückbewegt wurde. Da die Vorlage mit ihrer Bildseite nach oben auf den Vorlagentisch aufgelegt wird, können bei der Bearbeitung bzw. Redigierung oder anderen Arbeiten mancherlei Vorteile erzielt werden, wie sie vorangehend genannt sind. Ferner ist gegebenenfalls eine Fehlausrichtung der Vorlage in bezug auf den Vorlagentisch oder eine FaItungslage der Vorlage leicht durch die durchsichtige Platte 50 hindurch bemerkbar. Daher kann die Bedienungsperson vor dem Einleiten des Kopierer.s auf einfache Weise eine Korrektur vornehmen. Ferner kann eine Anzahl von Blattvorlagen aufeinanderfolgend übereinander auf den Vorlagentisch aufgelegt werden. Dies ist für die Bedienungsperson außerordentlich zweckdienlich.

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BAD ORIGJNAL

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Der Aufbau und die Betriebsweise der Abtasteinheit 51 ist leicht aus den Fig. 12 und 13 ersichtlich.

Wie es in Einzelheiten in Fig. 12 gezeigt ist, ist die Abtas.teinheit 51 mittels einer Abdeckung 65 umgeben, wobei sie eine Beleuchtungs-Lampe 61, einen Reflektor 62, einen Abtastspiegel 6 3 und eine durchsichtige Seitenplatte 64 aufweist. Bei der Abtastung leuchtet die Lampe 61 die unterhalb der durchsichtigen Platte 50 liegende Vorlage 54 aus. Das reflektierte Vorlagenbild wird mittels des Abtastspiegeis 6 3 zu dem Aufnahmedach 52 hin gerichtet. In dem Aufnahmedach bzw. "Schuppen" ist ein ortsfester Spiegel 66 angebracht. Der Abtastspiegel 63 bewirkt, daß das Vorlagenbild parallel zur Oberfläche der durchsichtigen Platte 50 auf den ortsfesten Spiegel 66 fällt. Dieser reflektiert das Vorlagenbild senkrecht nach unten zu einem Spiegel 67. Gemäß der Darstellung in Fig. 13 reflektiert der Spiegel 67 das Vorlagenbild zu einem Spiegel 68, der es wieder senkrecht nach oben zu einem Objektiv 69 hin reflektiert, das an dem Gerätekörper fest angebracht ist. Mit der Linse 6 9 wird das Vorlagenbild auf einen Sensor 70 fokussiert, der ein Festkörper-Bildaufnahme-Element wie z. B. eine vorangehend genannte Ladungskopplungs-Vorrichtung ist.

Der Sensor gibt ein photoelektrisch umgewandeltes elektrisches Signal ab, das in ein weiteres Gerät bzw. in eine weitere Einrichtung zur Bildentwicklung bzw. Bilderzeugung eingegeben wird.

Die Abtasteinheit 51 und die Spiegel 67 und 68 werden folgendermaßen bewegt:

. An dem Pult 47 sind Lagerstützen 71 und 72 für die Führungsschiene 55 befestigt. Auf die Führungsschiene 55 ist über ein Lager der Schlitten 56 aufgesetzt, der die Abtasteinheit 51 trägt. Ferner ist an der Führungs—

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schiene 55 drehbar, jedoch in Axialrichtung der Schiene ♦ unbeweglich eine Draht-Trommel 73 angebracht, um die Trommel 7 3 ist ein Draht 74 gewickelt. Ein Ende 7 4a des Drahts 74 ist über eine Führungsscheibe 75 geführt und c dann an dem Schlitten 56 festgelegt. Das zweite Ende

74b des Drahts 74 ist nach der Führung über eine Führungsscheibe 76 und Umkehrung um eine Führungsscheibe 79, die über eine Lagerstütze 7 8 an einer Lagerplatte 77 gelagerist, an der arideren Seite des Schlittens 56 befestigt. ,« Die Lagerplatte 77 ist an dem Gerätekörper befestigt.

Eine mit der Draht-Trommel 73 zu einer Einheit ausgebildete Riemenscheibe 80 wird über ein geeignetes Übertragungselement wie einen Steuerriemen 81 mittels

■ic eines Motors M drehend angetrieben. Wenn die Riemenscheibe 80 in Richtung des Pfeils b in Fig. 13 drehend angetrieben wird, wird die Abtasteinheit 51 in der Richtung des Pfeils B bewegt. Wenn die Riemenscheibe in Gegenric'--tung zu dem Pfeil b umläuft, wird die Abtasteinheit in Richtung des Pfeils A bewegt. Die Abtasteinheit wird mit einer Geschwindigkeit V bewegt. Da unabhängig von der Bewegung des Abtastspiegels 63 die Länge des optischen Wegs zwischen der Vorlage und dem Objektiv 69 konstant gehalten werden muß, werden die Spiegel 67 und 68 mit der Geschwindigkeit V/2 bewegt. Hierzu ist eine Scheibe 82 vorgesehen, die zu einer Einheit mit der Riemenscheibe 80 ausgebildet ist und die so bemessen ist, daß ihr Durchmesser der halbe Durchmesser der Draht-Trommel 7 3 ist. Unterhalb der Scheibe 82 ist dieser eine untere Scheibe 83 gegenübergesetzt, wobei sich zwischen den Scheiben 82 und 83 ein Draht 84 erstreckt. Die beiden Enden des Drahts 84 sind an einer Befestigungsplatte 85 festgelegt, an der ein Schlitten 86 befestigt ist. Der Schlitten 86 ist längs einer vertikalen Stange 87 herauf- und herunterschiebbar. An dem Schlitten 86 ist mit einem Ende ein Träger 88 verbunden, der die Spiegel 67 und 68

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trägt. An dem anderen Ende hat der Spiegelträger einen * Gleitblock 89, der in Gleiteingriff mit einer weiteren -" yertikaien Führungsstange 90 steht, die sich parallel· zu der Führungsstange 87 erstreckt. Somit wird dann, wenn die Befestigungspiatte 85 zusammen mit dem Schlitten

86 mittels des Drahts 84 auf- und abwärtsbewegt wird, . der Spiegelträger 88 längs der Führungsstangen 87 und

90 vertikal auf- und abwärtsverschoben. Da die Geschwindigkeit der Spiegel 67 und 6 8 an dem auf diese Weise beweg-IQ ten Spiegelträger die Hälfte der Ablaufgeschwindigkeit des Abtastspiegeis 63 ist, kann die vorstehend genannte -Optische Wegiänge immer konstant gehaiten werden.

-:-- Gemäß der vorangehenden Beschreibung wird die Abtasteinheit 51 so bewegt, daß ihr ein Ende mittels der Führungsschiene 55 geführt und gelagert ist. An dem anderen Ende hat die Abtasteinheit 51 eine Rolle 91, die während der Abtastung an einem flachen Oberflächenteil 48a ablaufen kann, der sich l·ängs des Vo^agentischs 48 erstreckt. Die RoMe häit den Abstand zwischen dem Äbtastspiegel· 63 und der Voriage 54 konstant. Diese Rolle 91 bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht der RoMe 24 bei dem Ausführungsbeispiel· nach Fig. 7. Wenn auf die Poistermateriai-Schicht 49 des Voriagentischs eine Voriage aufgelegt wird, wird durch das Polstermaterial· aufgrund des Gewichts der aufgelegten durchsichtigen Platte 50 die Dicke der Vorlage aufgefangen, solange die Vorlage eine gewöhniiehe BiattVo^age oder eine : Voriage ist, die nicht so dick wie ein Buch ist. Daher kann bei der Abtastung der Voriage die durchsichtige Piatte 50 in ihrer fiachen Άufl·age gehauen werden. Falls jedoch die Vorlage ein Buch bzw. eine andere dicke Vorlage ist, kann die Dicke der Vorlage nicht mehr von der Polstermateriai-Schicht 49 aufgenommen werden.

I_n diesem Fail· ist es angezeigt, die durchsichtige -.Platte gegen die Elastizität des Polstermaterial·^ nach unten zu pressen und mittels eines Hakens oder dgl.

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■j in. der ebenen Stellung zu verriegeln, sobald diese er-, reicht ist. Ein derartiger Verriegelungsmechanismus "* is± auch bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel anwendbar. . . -. ...... , .

Wie aus dem vorstehenden ersichtlich ist,,

wird bei der Abtasteinrichtung ein durch Abtasten der : Vorlage gewonnenes Vorlagenbild in eine annähernd zur Abtastrichtung senkrechte Richtung gerichtet und nach

IQ Durchlaufen eines L-förmigen optischen Wegs· auf einem photoempfindlichen Element fokussiert. Bei"einer derartigen Anordnung muß zur Abtastung nur ein Abtastspiegel oberhalb oder unterhalb der Vorlage ablaufen. Daher ist es möglich, die Abtastvorrichtungen oberhalb des Vorlager,-tischs anzubringen und in bezug auf die Vorlage.zu öffnen und zu schließen. Auch wenn der Abtastspiegel unterhalb der Vorlage angebracht wird, ist der für die Abtastung benötigte Raum nur der Raum, der für die Bewegun·: des Abtastspiegels notwendig ist. Daher kann in jedem Fall der für die Abtastung der Vorlage notwendige Raum verkleinert werden und unterhalb des Vorlagentisch^ ein großer Freiraum gewonnen werden. Durch Nutzung dieses verfügbaren Raums kann der Vorlagentisch als Pult-Vorlagentisch ausgebildet werden.

Gemäß den vorangehenden Beschreibungen kann zur Erzielung einer Kopie des Vorlagenbilds als Sensor ein Ladungskopplungs-Element verwendet werden. In diesr.ti Fall wird das Ausgangssignal des Sensors über eine Zuleitung oder dgl. in einen Bilderzeugungsteil eingegeben. Verfahren zur Erzeugung von Bildern unter Verwendung eines derartigen Ladungskopplungs-Elements sind bekannt. Ein typisches Beispiel für eiiL derartiges Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 4 O94 6O6 angegeben. Somit muß die Bilderzeugung unter Verwendung des Ladungskopp-

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, lungs-Elements nicht weiter beschrieben werden.

Mit der Erfindung ist eine optische Einrichtung für die Abtastung einer Vorlage in einem Kopiergerät

oder dgl. geschaffen. Bei der Einrichtung bilden ein 5

Abtastspiegel für die Abtastung der Vorlage und ein

ortsfester Spiegel, der ein Bild der Vorlage aus dem Abtastspiegel in eine im wesentlichen zu der abgetasteten Fläche senkrechte Richtung reflektiert, einen ersten _n optischen Weg. Der ortsfeste Spiegel und ein Objektiv, das das von dem ortsfesten Spiegel reflektierte Licht empfängt und das Vorlagenbild auf einem photoempfirfdlicheh Element scharf abbildet, bilden einen zweiten optischen Weg. Während der Abtastung der Vorlage mittels ,ς des Abtastspiegels werden der Abstand zwischen dem Abtastspiegel und dem Objektiv und der Abstand zwischen dem Objektiv und dem photoempfindlichen Element konstant gehalten.

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Claims (1)

1. TlEOTKE " ßüHLlNG * JK'¹¹*"" Patentanwälte .-.α

   '".NE Vortre*er beim EPA

   WAWR , Jjipl.-Chem, Q, Bühling

   TDipUlng. R. Kinne

   Dfpl.-Ing.. B. PeUmann

   Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

   Tel.:. Q89-53:9653

   Telex: 5-24845 tiRat

   gable: Germaniapatent München

   28. Mai 1980 OE 046:3 "■■.-■-

   :· ■ Patent an s ρ r uch

   Optische Abtasteinrichtung, bei der eine iorizontal aufgelegte Vorlage mittels eines entlang der Oberfläche ablaufenden Abtastspiegels abgetastet wird,

   ^c während die· Vorlage'beleuchtet wird, und das Vorlagenbild einem.photoempfindlichen Element zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine Vorlagen-Auflage (2; 48), auf die die Vorlage (1; 54) im wesentlichen waagrecht aufgelegt wird, eine Beleuchtungsvorrichtung (4, 5; 12; 61,

   62) zum Beleuchten der Vorlage, einen Abtastspiegel (6; 13; 63) zum Abtasten der Vorlage entlang ihrer eine BiId- -infprmation enthaltenden Fläche, eine ortsfeste Spiegei-

   : vorrichtung (7; 16; 66), die das von dem Abtastspiegel parallel zu der Bewegungsrichtung desselben geführte

   2π Vorlagenbild in eine zur Bewegungsrichtung im wesentlichen .senkrechte Richtung reflektiert, ein photoempfind- : liches Element (11; 18; 70) zum Empfangen des Vorlagenbilds und eine Sammelvorrichtung (10; 17; 69), die unter einem konstanten Abstand von dem photoempfindlichen EIe-

   -j_n ment zwischen der Spiege!vorrichtung und dem photcerapfindlichen Element angeordnet ist und das Vorlagenbild auf dem photoempfindlichen Element fokussiert, wobei ein erster optischer Weg zwischen dem Abtastspiegel und der Spiegelvorrichtung und ein zweiter optischer Weg zwischen der Spiegelvorrichtung und dem photoempfindlichen EIe-

   Oeutsche Barte (Manchem Kto 51/61070 . Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Klo 670-43-804

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   ment.so ange.oränet sind, daß sie im wesentlichen, einen rechten" Winkel einschließen^ und wobei bezüglich des "Optischen^;'Wegs des Vorlagenbilds auf dem ersten und dem .zweiten optischen Weg der Abstand zwischen dem Abtast— Spiegel -und der Sammelvorrichtung sowie der Abstand zwischen, der Sammelvorrichtung und dem photoempfindlichen Element jeweils konstant gehalten sind.

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