DE3106539C2

DE3106539C2 - Rasterobjektiv

Info

Publication number: DE3106539C2
Application number: DE3106539A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Inokuchi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1980-02-22
Filing date: 1981-02-21
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2001-02-22
Also published as: DE3106539A1; US5035486A

Description

Die Erfindung betrifft ein Rasterobjektiv nach dem Oberbe griff des Anspruches 1.

Ein derartiges Rasterobjektiv ist aus der DE-OS 24 53 900 be kannt. Auch dieses bekannte Rasterobjektiv dient zur strei fenweisen Abbildung einer Vorlage, wobei gemäß einer Ausfüh rungsform mehrere voneinander unabhängige Objektiv-Elemente in einer Reihe nebeneinanderliegend angeordnet sind und jedes Objektiv-Element einen Ausschnitt der Vorlage auf eine Bild ebene so abbildet, daß durch Zusammenwirken aller Objektiv- Elemente ein zusammengesetztes Bild der Vorlage entsteht. Die Objektiv-Elemente bestehen auch bei dieser bekannten Konstruk tion jeweils aus mindestens einer Linse und einem dieser Lin se zugeordneten Dachkant-Spiegelelement. Dieses Spiegelele ment ist so angeordnet, daß das durch die zugeordnete Linse einfallende Licht des vorlagenseitigen Strahlengangs wieder durch diese hindurch auf die Seite des bildseitigen Strahlenganges reflektiert wird. Ferner ist der Öffnungswinkel jedes der Dachkant-Spiegelelemente zur zugeordneten Linse hinwei send angeordnet, wobei dessen Scheitel die optische Achse dieser Linse senkrecht schneidet und sich senkrecht zur Längs richtung der Objektiv-Elementreihe erstreckt. Darüber hinaus ist bei dieser bekannten Anordnung auch noch eine weitere Spiegelanordnung vorhanden zur Trennung des vorlagenseitigen Strahlengangs vom bildseitigen Strahlengang, wobei diese Spie gelanordnung vor den Objektiv-Elementen angeordnet ist.

Aus der DE-AS 12 98 407 ist eine Belichtungsanordnung für Kopiergeräte bekannt, die mittels einer leistenförmigen, relativ zu einer Vorlage bewegten Rasterobjektiv anordnung diese Vorlage streifenweise auf eine strahlungsempfindliche Schicht abbildet. Um eine sich überlappende Abbildung zu schaffen, werden zwei Linsensysteme mit einzelnen Linsengruppen vorgesehen, wobei mindestens eine Linsenfläche eine positive Brechkraft aufweist. Diese Linsenfläche positiver Brechkraft erzeugt eine gegenüber dem abgebildeten Vorlagenabschnitt verkleinerte Zwischenabbildung. Um eine direkte seitengerechte Abbildung zu erzeugen werden torisch gekrümmte Linsenflächen vorgesehen, wobei der größere Krümmungsradius in der Ebene der Bewegungsrichtung und der kleinere Krümmungsradius in der zur Bewegungsrichtung der Linsensysteme senkrechten Ebene liegt. Auf diese Weise wird nur in der zur Bewegungsrichtung senkrechten Richtung eine Zwischen abbildung erzeugt. Damit geht aus dieser Druckschrift ein übliches Streifenlinsensy stem hervor, wobei für die Linsenelemente einer Linsenleiste separate Strahlengänge vorgesehen werden, um ein Übertreten des Strahlenganges der einander zugeordneten Linsen in die benachbarten Linsengruppen zu verhindern.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rasterobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß es kompakt und einfach aufgebaut werden kann und möglichst gute Abbildungseigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Rasterobjektiv mit den Merkmalen des Patent anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die mit der vorliegenden Erfindung zu erzielenden Vorteile beruhen darauf, daß die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Linsen als durchgehend zusammen hängende Linsenleiste ausgebildet sind, wobei die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Dachkant-Spiegelelemente als durchgehende zusammenhängende Dachkant-Spiegelelement-Leiste ausgebildet sind, die in einem vorbestimmten Abstand zu der Linsenleiste befestigt ist, wobei zwischen der Dachkant-Spiegel element-Leiste und der Linsenleiste ein Lichtabschirmteil angeordnet ist, welches den einzelnen Linsen zugeordnete längliche Öffnungen aufweist, die mit den Dachkant- Spiegelelementen und den Linsen jeweils ausgerichtet sind und die jeweils in Längsrichtung der Objektiv-Element-Reihe kürzer sind als der Durchmesser einer zugeordneten Linse, und senkrecht zu dieser Längsrichtung so groß wie der Durchmesser der zugeordneten Linse ausgebildet sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei werden weitere Vorteile und Merkmale gemäß der Erfindung offenbart. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht, in der die Abbildungsfunktion einer Dachkant-Spiegelelement- und Linsenanordnung dargestellt ist;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Dachkant-Spiegelelemente- und Linsenanordnung;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Aufzeichnungseinrichtung mit jeweils einer Dachkant-Spiegelelement- und Linsenanordnung;

Fig. 4 bis 9 erläuternde Darstellungen von Bildüberdeckungsgraden von Dachkantspiegelelementen bzw. Prismen und Linsenanordnungen.

In Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform dargestellt. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, weist eine Dachkant-Spiegelelement- und Linsenanordnung 60 eine Mehrlinsenanordnung 62 in Form einer flachen dünnen Leiste mit mehreren in einer Reihe angeordneten Linsen und eine Mehrfach-Dachkant-Spiegelelement-Anordnung 64 auf, die hinter der Mehrlinsenanordnung 62 festgelegt ist und mehrere in einer verhältnismäßig dünnen Leiste angeordnete Dachkant-Spiegelelemente aufweist. Die Linsen und Dachkant-Spiegelelemente, nachfolgend "Dachkante" genannt, der Anordnungen 62 und 64 sind zueinander ausgerichtet. Die Verbindung einer Linse und einer Dachkante bildet das Bild eines Gegenstandes 66 ab, welches in Draufsicht ein aufrechtes und natürliches Bild 68 und in Seitenansicht ein umgekehrtes und natürliches Bild 68′ ist. Bei einer Anordnung derartiger Linsen und Dachkanten in einer horizontalen Gruppierung, wie in Fig. 1 dargestellt ist, werden Bildfragmente zu einem vollständigen Bild vereinigt.

In den Fig. 1 und 2, wie auch in der nachfolgend erklärten Fig. 3 ist ein an sich vorhandenes Lichtabschirmteil zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen worden.

Die Mehrlinsenanordnung 62 und die Vielfach-Dachkantanordnung 64 können jeweils als Einheit aus Kunstharzen oder ähn lichen Materialien spritzgeformt werden. Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung bei der genauen Anordnung, und zu einer beträchtlichen Kostensenkung. Jedes Dachkant in der Anordnung 64 weist reflektierende Flächen a und b auf, welche durch Aufdampfen von Aluminium oder durch ein ähnliches Verfah ren aufgebracht sind, und folglich müssen die Kunstharze oder ähnliche Materialien, welche die Anordnung 64 bilden, nicht immer transparent sein.

Die Linsen haben ein hohes Auflösungsvermögen bei MTF von 51p/min von über 60%. Bei einem Abstand von 9,2 mm der Linsen- und Dachkantanordnung werden die Unregelmäßigkeiten in der Lichtverteilung an der erforderlichen Abtastzeilenstelle auf weniger als 5% unter drückt. Linsen mit einem Durchmesser D von 8,6 mm sind in einer Anordnung in einem gleichen Abstand P von 9,2 mm angeordnet.

In Fig. 3 bewegt sie ein optisches System be züglich einer feststehenden Vorlage, wenn die Vorlage statt ein dünnes Blatt ein dickes sper riges Buch u. ä. ist.

Eine Abbildungseinrichtung mit einer Dachkantanordnung weist die folgenden Vorteile auf:

1) Eine mögliche Verzerrung im Inneren des Kunstharzteils be einflußt das Abbildungsverhalten überhaupt nicht.
2) Das Material zum Formspritzen eines Dachkants muß nicht transparent sein, und folglich kann sie auch aus einem geringfügig verzerrenden Material hergestellt werden, wodurch die Freiheit bei der Materialauswahl größer wird.
3) Bei einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke weist ein Dachkant die geringste Verzerrung auf, während gleichzeitig reflektierende Flächen mit einer ausgezeichneten Ebenheit erhalten werden.
4) Der Zwischenraum zwischen den Linsen- und Dachkantflächen ist mit Luft gefüllt, wodurch zusammen mit dem Vorteil nach 1) das Streulicht verringert wird, indem die üblicherwei se zu beobachtende Reflexion an der Rückseite der Öffnungsflä che eines Prismas beseitigt ist.
5) Durch Festlegen verschiedener optischer Abmessungen einer Dachkant- und Linsenanordnung kann eine F-Zahl und ein Auflösungsvermögen geschaffen werden, welche weit stärker verbessert sind als die bei herkömmlichen Stab linsen, und die Unregelmäßigkeit in der Lichtverteilung kann auf weniger als 5% unterdrückt werden.
6) Bei Verwenden einer Dachkant- und Linsenanordnung als Abbildungselement für eine Zeilenabtastung kann eine Aufzeich nungseinrichtung geschaffen werden, welche kompakt ist, noch dazu ein ausreichendes Belichtungslicht aufweist, selbst wenn sie mit einer Photodiodenanordnung u. a. kombiniert wird, wel che eine verhältnismäßig begrenzte Lichtmenge abgibt. Eine derartige Anordnung kann auch bei einer Schreibdaten-Leseein richtung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, in Ver bindung mit einer normalen Lichtquelle verwendet werden. Wenn die Anordnung sehr dicht angeordnete Dachkanten und Linsen aufweist und bei einer langen Brennweite verwen det wird, überdecken sich die sich dabei ergebenden Teile eines Bildes oder von Lichtmengen mit einer hohen Dichte. Wenn der Dichtegrad zunimmt, überdecken sich mehr periphere Bildteile und die Abbildung wird schlechter. Durch die lange Brennweite wird auch das Auflösungsvermögen jeder Linse schlecht. Ein weiterer Gesichtspunkt ist der, daß bei einer derartigen Anordnung keine Lichtstrahlen nahe bei der opti schen Achse benützt werden können, und daß folglich bei einer praktischen Ausführung jede Linse der Anordnung einen bestimm ten großen Bildwinkel in einer zu der Anordnung senkrechten Richtung aufweisen muß. Ein größerer Bildwinkel bei jeder Lin se fördert jedoch das Überdecken der peripheren Bildteile ent lang der Anordnung.

Vorzugsweise weist daher ein Abbildungselement gemäß der Er findung die dichteste Anordnung von Linsen und Dachkantspiegelelementen auf, und es werden Linsen verwendet, die einen wirksamen Bildwin kel haben, welcher so klein wie möglich innerhalb eines zu lässigen Bereichs in Richtung der Anordnung und so groß wie möglich in der anderen, zur Anordnung senkrechten Richtung ist.

In Fig. 4 ist das in den Fig. 1 bis 3 weggelassene Lichtabschirmteil 21 zwischen einer Linse 62 und einem Dachkant 64 angeordnet, um der vorstehend angeführten Forderung zu entsprechen. Das Lichtabschirmteil 21 weist eine rechteckige Öffnung auf, die durch die horizontalen Seiten, welche kürzer als der Durchmesser der Linse 62 sind, und durch vertikale Seiten festgelegt ist, die gleich dem Durchmesser der Linse 62 sind. Eine große Anzahl solcher Anordnungen aus einer Linse 62, einem Dachkant 64 und einem Lichtabschirmteil 21 werden in einer Anordnung horizontal zu der x-Achse in einer Ebene 23 angeordnet, in welcher ein Bild abgebildet wird. Durch das Vorsehen derartiger Lichtabschirmteile 21 wird eine Anordnung gebildet, bei der der Bildwinkel in der zur Anordnung parallelen x-Richtung schmal, aber in der zur Anordnung senkrechten y- Richtung weit ist.

In Fig. 5 ist ein Teil einer Vorderansicht einer Anordnung dargestellt, in welcher gezeigt ist, daß, wenn Linsen so eng wie möglich angeordnet sind, der Abstand P zwi schen benachbarten Linsen gleich dem Durchmesser D der Linsen ist. Wenn die Linsen kreisförmig gestaltet sind, wird Platz zwischen aneinandergrenzenden Linsen und zwischen aneinandergrenzenden Reihen verschwendet. Im Hinblick hierauf können dann Linsen mit einer gleichen etwas länglichen Form geschaffen und neben einander angeordnet werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist, um dadurch eine verbesserte Anordnung zu bilden. Hierdurch wird nicht nur der insgesamt erforderliche Raum geringer, sondern es wird auch die Schwierigkeit bezüglich des Bildwinkels beseitigt. Der Abstand P zwischen den Linsen wird außerdem geringer, und folglich wird die Lichtverteilung einheitlicher bzw. gleich mäßiger zunehmen, wenn die Breite W jeder Linse kleiner ge macht wird, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Erforderlichenfalls kann jede Linse mit einer länglichen Form versehen werden, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Durch ein dichtes Anord nen einer größeren Anzahl von Linsen in einem bestimmten Be reich wird dann auch eine ausreichende Lichtmenge geschaffen. Ferner erscheint das Bild als Ganzes über seiner ganzen Fläche einheitlich, da ein Teil des Bildes bei der optischen Achse das Überdecken der peripheren Bildteile ausgleicht.

Eine Dachkant- und Linsenanordnung kann in ein zu sammengesetztes Linsensystem mit einer oder mehreren zusätzli chen Linsen mit unterschiedlichen Krümmungsradien abgeändert werden, die an den Vorderseiten der Linsen übereinander ange ordnet sind. Hierdurch wird die Wirksamkeit der einzelnen Lin sen entsprechend verbessert, d. h. es werden verschiedene Aber rationen korrigiert. Die zusätzlichen Linsen können in Form von flachen Linsenanordnungen geschaffen werden. Auch ist ein Verfahren, um Aberrationen durch Erhöhen der Anzahl der gewölb ten Flächen zu korrigieren, wie es vorstehend ausgeführt ist, bei herkömmlichen Linsensystemen weit verbreitet. Dieses Ver fahren ist insbesondere dann wirksam, wenn Linsen aus Kunst harzen hergestellt sind, deren Brechungsindizes begrenzt sind.

Claims

1. Rasterobjektiv zur streifenweisen Abbildung einer Vorlage, mit parallel in einer Reihe angeordneten Objektiv-Elementen, die jeweils einen Ausschnitt der Vorlage auf eine Bildebene so abbilden, daß durch Zusammenwirken aller Objektiv- Elemente ein zusammengesetztes Bild der Vorlage entsteht, wobei die Objektiv- Elemente jeweils aus mindestens einer Linse und einem dieser Linse zugeordneten Dachkant-Spiegelelement bestehen, welches das durch die Linse einfallende Licht des vorlagenseitigen Strahlengangs wieder durch diese hindurch auf die Seite des bildseitigen Strahlengangs reflektiert und wobei der Öffnungswinkel des Dachkant- Spiegelelements zur zugeordneten Linse hinweist und dessen Scheitel die optische Achse dieser Linse senkrecht schneidet und sich senkrecht zur Längsrichtung der Objektiv-Element-Reihe erstreckt, und mit einer Spiegelanordnung zur Trennung des vorlagenseitigen Strahlengangs vom bildseitigen Strahlengang, die vor den Objektiv- Elementen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Linsen (62) als durchgehend zusammenhängende Linsenleiste ausgebildet sind,
b) die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Dachkant-Spiegelelemente (64) als durchgehende zusammenhängende Dachkant-Spiegelelement-Leiste ausgebildet sind,
c) die Dachkant-Spiegelelement-Leiste in einem vorbestimmten Abstand zu der Linsenleiste befestigt ist, und
d) zwischen der Dachkant-Spiegelelement-Leiste und der Linsenleiste ein Lichtabschirmteil (21) angeordnet ist, welches den einzelnen Linsen (62) zugeordnete längliche Öffnungen aufweist, die mit den Dachkant-Spiegel elementen (64) und den Linsen (62) jeweils ausgerichtet sind und die jeweils in Längsrichtung der Objektiv-Element-Reihe kürzer als der Durchmesser einer zugeordneten Linse sind und senkrecht zu dieser Längsrichtung so groß wie der Durchmesser der zugeordneten Linse ausgebildet sind.

2. Rasterobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Öffnungen der Linsen (62) und der Dachkant-Spiegelelemente (64) aus länglichen Öffnungen bestehen, die mit den länglichen Öffnungen des Lichtabschirmteils (21) ausgerichtet sind.

3. Rasterobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse zur Aufnahme der Anordnung aus Linsenleiste, Lichtabschirmteil (21) und Dachkant-Spiegelelement-Leiste vorgesehen ist.