DE3040569A1

DE3040569A1 - Belichtungskorrektureinrichtung

Info

Publication number: DE3040569A1
Application number: DE19803040569
Authority: DE
Inventors: Kazuo Yokohama Kanagawa Minoura; Masamichi Tokyo Tateoka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1980-10-28
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE3040569C2; GB2064809B; US4380390A; GB2064809A

Description

TlEDTKE - BüHLING "KiAiNE Patentanwälte und

Vertreter beim EPA

GDIiDC - Pci ι _uamm ' Dipl.-Ing. H.Tiedtke

RUPE - Γ ELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling

-3- 3u4Ugbg Dipl.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 0 89-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

28. Oktober 1980 DE 0769

CANON KABUSHIKI KAISHA

Tokyo, Japan

Belichtungskorrektureinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Belichtungskorrektureinrichtung zur Verwendung in einem Vorlagen-Lesegerät, wie einem Faksimilegerät.

Bei einem Vorlagen-Lesegerät, bei dem eine durch

eine Lichtquelle beleuchtete Schlitzfläche einer Vorlage durch ein Objektiv im reduzierten Maßstab auf eine Festkörper-Bildeinrichtung zum Lesen der Vorlage projiziert wird, ist die Lichtmenge in der Brennebene

4
aufgrund des Cosinus -Gesetzes des Objektivs in der Flächenmitte größer als am Flächenrand, sogar wenn die Vorlage gleichmäßig beleuchtet wird. Eine derart ungleichmäßige Belichtung wird dadurch korrigiert, daß die Beleuchtungsintensität der Lichtquelle am Flächenrand um den Faktor 1/c
der Flächenmitte erhöht wird.

4
Flächenrand um den Faktor l/cos gegenüber der in

Eine derartige Korrektur erfordert jedoch eine spezielle Lichtquelle, wie beispielsweise eine Halogenlampe mit diskreten Wendeln, die im Flächenumfang bzw. Flächenrand größer als in der Flächenmitte gemacht werden.
Mu/rs

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Posischeck (München) Kto. 670-43-804

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Andererseits ist in der US-PS 3 469 916 die Verwendung einer Lichtabschirmplatte in dem Lichtweg von der Vorlage zu dem Objektiv mit einer Form beschrieben,

4 die eine Kompensation des durch das Cosinus -Gesetz gegebenen Lichtverlustes ermöglicht.

Diese Lichtabschirmplatte ist jedoch aufgrund der speziellen Form schwierig herzustellen und erfordert eine schwierige Justierung, da die Beleuchtungsverteilung geändert wird, wenn die Fassungsstellung aus der Normalstellung gedreht wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Belichtungskorrektureinrichtung zu schaffen, die einfach in der Herstellung und Justierung ist und eine Kompensation der ungleichmäßigen Belichtungsverteilung, die sich

4
aus dem sog. Cosinus -Gesetz des Objektivs ergibt, ermöglicht, so daß die Projektion der beleuchteten Fläche der Vorlage auf die Festkörper-Bildeinrichtung in der Bildebene mit einer gleichförmigen Intensität möglich wird, sogar wenn eine Lichtquelle mit einer gleichförmigen Intensität, wie beispielsweise eine Fluoreszenzlampe verwendet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Lichtabschirmplatte gelöst, die einen Kreisbogenabschnitt mit einem Radius R enthält und so angeordnet ist, daß sie einen Axialabstand L von dem Objektiv hat, und daß der Mittelpunkt des Kreisbo-

gens von der optischen Achse einen senkrechten Abstand H hat, wobei R, L und H so gewählt sind, daß sie die folgenden Beziehungen erfüllen:

Im Fall, daß die Lichtabschirmplatte vor dein

Objektiv oder zwischen dem Objektiv und der Vorlage angeordnet ist, gilt:

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13.5_T2 1 „ „ . 2£_T2 _ 1 und -T2~^L " 573 ^tt 32¹¹ 8

H - R < 0.2 (cm)

Hierbei ist L von der Vorderfläche des Objektivs gemessen.
10

Im Fall, daß die Lichtabschirmplatte hinter dem Objektiv oder zwischen dem Objektiv und der Bildebene angeordnet ist, gilt:

1OL² - 18L + 10 < H < 21L² - 4OL + 24 und H - R < 0.2 (cm)

Hierbei wird L von der Rückfläche des Objektivs gemessen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfüh-25 rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten

Ausführungsbeispiels eines die Erfindung on
^ou verwendenden Lesegerätes,

Fig. 2 eine Kurve, die die sich aufgrund des

4
Cosinus -Gesetzes des Objektivs ergebend

Belichtungs- bzw. Beleuchtungsverteilung

³⁵ zeigt,

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Fig. 3 eine Ansicht zur Erläuterung der bei dem

ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Lichtabschirmplatte,

Fig. 4 eine schematische Ansicht des bei der

Erfindung verwendeten Objektivs,

Fig. 5 bis 9 Kurven, die die Belichtungsverteilung

bei verschiedenen numerischen Beispielen der Lichtabschirmplatte gemäß dem ersten

Ausführungsbeispiel zeigen,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des die Erfindung verwendenden Lesegerätes,

Fig. 11 eine Darstellung zur Erläuterung der

bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Lichtabschirmplatte, und 20

Fig. 12 bis 14 Kurven, die die Belichtungsverteilung bei verschiedenen numerischen Beispielen der Lichtabschirmplatte bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen. 25

Fig. 1 zeigt perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines die Erfindung verwendenden Lesegerätes, wobei eine Lichtabschirmplatte 3 in dem optischen Weg zwischen einer Vorlagenebene 1 und einem Objektiv 4 angeordnet ist. Die Vorlagenebene 1 wird durch eine Lichtquelle 6 beleuchtet; der von der Vorlagenebene

1 reflektierte Lichtstrahl wird mittels eines Spiegels

2 geführt und durch das Objektiv 4 auf eine Festkörper-Bildeinrichtung 5 fokussiert. Ohne die Lichtabschirmplatte 3 wird die Belichtung bzw. die Beleuchtung der Festkörper-Bildeinrichtung 5 aufgrund des sogenannten

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Ί 4

Cosinus -Gesetzes des Objektivs 4 ungleichmäßig. Die Belichtungsverteilung in diesem Fall ist in Fig. 2 gezeigt, wobei auf der Abszisse der halbe Bildwinkel io/2 des Objektivs aufgetragen ist, während auf der Ordinate die Belichtungsmenge I aufgetragen ist, die auf "1" in bezug auf den Lichtstrahl normalisiert ist, der von einem Objektpunkt auf der optischen Achse ohne die Lichtabschirmplatte erhalten wird.

Fig. 3 zeigt in einer Ansicht von der Eintrittsseite des Objektivs 4 in Fig. 1 die erfindungsgemäße Lichtabschirmplatte; hierbei H der Abstand des Mittelpunkts des Kreisbogens von einer Ebene, die die optische Achse des Objektivs 4 und die Photoempfängerzellen der Festkörper-Bildeinrichtung 5 enthält, und R der Radius des Kreisbogens, während 11,» 11_?, ···> 11 verschiedene Lichtstrahlen sind, die in das Objektiv 4 von der Vorlagenebene 1 eintreten und Punkten zwischen dem einen Ende 10. bis zu dem anderen Ende 10 in

1 η

Fig. 1 entsprechen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, werden die von der Flächenmitte der länglich beleuchteten Zone auf der Vorlage kommenden Lichtstrahlen durch die Platte 3 mehr abgeschirmt, als die von den Randgebieten der Zone kommenden, wobei ein Kompensationseffekt für die Ungleichmäßigkeit erhalten wird,

4
die sich aufgrund des Cosinus -Gesetzes ergibt. Im folgenden soll dies quantitativ erläutert v/erden.

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht des bei

^ou der Erfindung verwendeten Objektivs; hierbei sind

rl, r2, ..., r7 die Kurvenradien der Linsenflächen,

dl, d2, ..... dn die Linsendicken bzw. Linsenabstände,

nl, n2, ..., n4 die Brechungsindizes der Linsen für

die E-Linie (5461 Ä) , und Pl, \> 2, ..., \>A die Abbe-05

sehen Zahlen. Die numerischen Daten der Linsen werden im folgenden gezeigt:

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rl = 0.4146, dl = 0.0906, nl = 1.69401, vl = 548 r2 =-7.2484, d2 = 0.0648

r3 =-0.6537, d3 = 0.0254, n2 = 1.61686, v2 = 370 r4 = 0.3657, d4 = 0..0571,

r5 =-4.3272, d5 = 0.0317, n3 = 1.70443, v3 = 301.

r6 = 0.3574, d6 = 0.1508, n4 = 1.81077, v4 = 409 r7 =-0.5571. .

Ferner ist die Brennweite f = 1 mm, die Blendenzahl 15

F = 4, und der halbe Bildwinkel co/2 = 20°.

Im folgenden soll die Korrektur der Belichtung auf der Bildebene mittels der erfindungsgemäßen Lichtabschirmplatte erläutert werden. Wie vorstehend ausgeführt wurde, wird der Abstand L von der Vorderfläche des Objektivs gemessen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, ist H der Abstand des Mittelpunkts des Bogens von der optischen Achse und R der Radius des Bogens der Lichtabschirmplatte.

Eine gleichförmige Belichtungsverteilung wird erreicht, wenn L und H so gewählt werden, daß sie die folgende Beziehung erfüllen, wobei als Einheit Zentimeter verwendet wird:

13.5 2 1 29-2 _ 1
~32~^L " 573 ^H 32^L 8

Wenn der Wert von H kleiner als die untere Grenze wird, wird die Belichtung in dem Randgebiet größer als die in der Flächenmitte, während, wenn der Wert von H größer als die obere Grenze wird, der Belichtungsverlust in dem Randgebiet nicht kompensiert wird.

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Ferner ist die Beziehung zwischen R und H gegeben durch das Verhältnis der Belichtung bzw. der Beleuchtung auf der optischen Achse mit und ohne Lichtabschirmplatte. Im Falle eines halben Bildwinkels von 20° werden H und R vorzugsweise so gewählt, daß sie die folgende Beziehung erfüllen, um das Verhältnis in dem Bereich von 70 % zu wählen:

H - R < 0,2

Die Fig. 5 bis 9 zeigen die Belichtungsverteilung bei verschiedenen numerischen Beispielen :

Fig. 5 zeigt den Fall, bei dem L = 2 cm, H = 2 cm und R = 1,92 cm;

Fig. 6 zeigt den Fall, bei dem L = 4 cm, H = 9,5 cm und R = 9,4 cm;

Fig. 7 zeigt den Fall, bei dem L = 3,8 cm, H = 9,5 und R = 9,4 cm;

Fig. 8 zeigt den Fall, bei dem L = 6 cm, H = 2,2 cm und R = 2,19 cm; und 25

Fig. 9 zeigt den Fall, bei dem L = 8 cm, H = 39,5 cm und R = 39,41 cm.

Fig. 10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines die Erfindung verwendenden Lesegerätes, wobei eine Lichtabschirmplatte 3' zwischen einem Objektiv und einer Festkörper-Bildeinrichtung 5 angeordnet ist. Ohne die Lichtabschirmplatte 3' ist die Festkörper-Bildeinrichtung 5 einer ungleichmäßigen Belichtungsverteilung aufgrund des Cosinus -Gesetzes des Objektivs ausgesetzt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.

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Fig. 11 zeigt die uei dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendete Lichtabschirmplatte 3'. Da das optische System ein Verkleinerungs-Abbildungssystem ist, sind die tatsächlichen Lichtstrahlen vor und hinter dem Objektiv 4 untereinander unterschiedlich, so daß die Lichtabschirmplatte 3¹ eine unterschiedliche Form zu der in Fig. 3 gezeigten hat.

Fig. 11 zeigt das System in Fig. 10 betrachtet von der Eintrittsseite des Objektivs 4, wobei H der Abstand des Bogens von einer Ebene, die die optische Achse des Objektivs 4 und die Photoempfängerzellen der Festkörper-Bildeinrichtung 5 enthält, und R der Radius des Bogens ist, während H₁ ' , Hp¹ , . . . , 11 ' die Lichtstrahlen sind, die von Punkten zwischen dem einen Ende 10. und dem anderen Ende 10 der Vorlage 1 kommen und durch das Objektiv 4 geführt werden.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, werden die aus der Flächenmitte der länglichen beleuchteten Zonen auf der Vorlage kommenden Lichtstrahlen stärker durch die Lichtabschirmplatte 3' als die Lichtstrahlen abgeschirmt, die von den Randgebieten kommen, wodurch ein Kompensationseffekt für die ungleichmäßige Belich-

^ZvJ tungsverteilung erhalten wird, die sich aufgrund des

4
Cosinus -Gesetzes des Objektivs ergibt.

Im folgenden soll die Korrektur der Belichtung

bzw. der Beleuchtung auf der Bildebene mittels der

erfindungsgemäßen Lichtabschirmplatte erläutert werden.

Wie bereits ausgeführt, wird der Abstand L von der Rückfläche des Objektivs gemessen, während H der Abstand des Mittelpunkts des Bogens an der optischen Achse und R der Radius des Bogens der Lichtabschirmplatte ist.

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Eine gleichmäßige Belichtungsverteilung wird erreicht, wenn L und H so gewählt werden, daß sie die folgende Beziehung erfüllen, in der als Einheit Zentimeter verwendet wird:

10l2 - 18L + 10 < H < 21L² - 4OL + 24

Wenn der Wert von H kleiner als die untere Grenze TO wird, wird die Belichtung in den Randgebieten größer als die in der Flächenmitte, während, wenn der Wert von H größer als die obere Grenze wird, der Belichtungsverlust in den Randgebieten nicht kompensiert wird.

Ferner wird die Beziehung zwischen R und H durch das Verhältnis der Belichtung auf der optischen Achse mit und ohne Lichtabschirmplatte bestimmt. Im Fall eines halben Bildwinkels von 20 werden H und R vorzugsweise so gewählt, daß sie die folgende Beziehung erfüllen, um das Verhältnis in dem Bereich von 70 % zu legen:

H - R < 0.2

Die Fig. 12 bis 14 zeigen die Belichtungsverteilung bei verschiedenen numerischen Beispielen, wobei:

Fig. 12 den Fall zeigt, bei dem L=I cm, H = 3 cm und R = 2,95 cm;

Fig. 13 den Fall zeigt, bei dem L = 1,5 cm, H = 7,5 Gm und R = 7,46 cm; und

Fig. 16 den Fall zeigt, bei dem L = 2 cm, H = 20 cm und R = 19,98 cm.

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Die vorstehende Beschreibung erfolgte in Verbindung mit einem optischen Verkleinerungssystem; es versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung genauso gut bei einem Vergrößerungssystem oder einem Abbildungssystem mit dem Abbildungsmaßstab 1 anwendbar ist.

Wie vorstehend im einzelnen erläutert worden ist, wird erfindungsgemäß eine Belichtungskorrektureinrichtung geschaffen, die eine einen Bogen enthaltende Lichtabschirmplatte verwendet, die leicht und ohne großen Aufwand herzustellen ist und eine leichte Justierung in der Fassung erlaubt.

Vorstehend ist eine Lichtabschirmplatte zur Korrektur der ungleichmäßigen Belichtungs- bzw. Beleuchtungsverteilung bei einem Vorlagen-Lesegerät, beispielsweise einem Faksimilegerät beschrieben worden, die sich

4
aufgrund des sog. Cosinus -Gesetzes ergibt. Die Lichtabschirmplatte besteht aus einem einzigen leicht herzustellenden Teil mit einem Bogen mit einem Radius R und ist vor oder hinter einem Abbildungsobjektiv mit einem Axialabstand L von dem Objektiv und mit einem senkrechten Abstand H des Mittelpunkts des Bogens von der optischen Achse derart angeordnet, daß sie parallel zu den in das Objektiv eintretenden oder aus dem Objektiv austretenden Lichtstrahlen ist, die der Längsrichtung der beleuchteten Fläche auf der Vorlage entsprechen, und daß die Größen L, H und R bestimmte Beziehungen erfüllen.

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Claims

TlEDTKE - BüHLING ~ K₁NNE

Gbupe - Pellmann ÄÄ

3040 569 Dipl.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

28. Oktober 1980 DE 0769

Patentansprüche

ί 1.1 Belichtungskorrektureinrichtung zur Verwendung in einem Vorlagen-Lesegerät, bei dem eine Vorlagenebene mit einer in Längsrichtung gleichförmigen Intensität beleuchtet und mittels eines Objektivs zum BiIdlesen projiziert wird, gekennzeichnet durch eine Lichtabschirmplatte (3; 3'), die einen Kreisbogen mit einem bestimmten Radius enthält und parallel zur Längsrichtung der Beleuchtung der Vorlagenebene (1) derart angeordnet ist, daß der Mittelpunkt des Kreisbogens mit einem bestimmten Axialabstand von dem Objektiv

(4) und mit einem bestimmten senkrechten Abstand von der optischen Achse des Objektivs so angeordnet ist, daß die ungleichmäßige Belichtungsverteilung, die

4
sich aufgrund des sog. Cosinus -Gesetzes des Objektivs ergibt, korrigiert und damit eine gleichmäßige Belichtung auf der Bildebene erhalten wird.
2. Belichtungskorrektureinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmplatte

(3) zwischen der Vorlagenebene (1) und dem Objektiv

(4) derart angeordnet ist, daß der Radius R des Kreises, der Axialabstand L des Mittelpunkts des Kreises von der Vorderfläche des Objektivs und der senkrechte Abstand H des Mittelpunkts von der optischen Achse des Objektivs so gewählt sind, daß sie die folgenden Beziehungen erfüllen, wobei die Einheit Zentimeter ist:

_M... 130019/0879

DiUafchla Sink (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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H - R < 5
3. Belichtungskorrektureinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmplatte (3¹) zwischen dem Objektiv (4) und der Bildebene (5) derart angeordnet ist, daß der Radius R des Kreises der Axialabstand L des Mittelpunkts des Kreises von der Rückfläche des Objektivs und der senkrechte Abstand H des Mittelpunkts von der optischen Achse des Objektivs so gewählt sind, daß sie die folgenden Beziehungen erfüllen, wobei die Einheit Zentimeter ist:

1OL² - 18L + 10 < H < 21L² - 4OL + 24 und H - R < 20

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