DE3142429A1

DE3142429A1 - Abblendeeinrichtung fuer eine faksimile-zoomoptik

Info

Publication number: DE3142429A1
Application number: DE19813142429
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Tokyo Hama; Takayuki Itoh
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1980-10-28
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1982-07-08
Also published as: JPS5774703A; DE3142429C2; US4487482A; GB2086608B; GB2086608A

Description

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Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Tokyo / Japan

Abblendeinrichtung für eine Faksimile-Zoomoptik

Die Erfindung betrifft Faksimile-Reproduktionen mittels Zeilenabtastung mit variabler Bildvergrößerung, wobei optische Daten von unterschiedlich großen Originalen durch einen Zeilensensor in Videosignale umgewandelt werden, die dann einer übertragerschaltung zugeführt werden, und wobei die Bildgröße des Originals vergrößert wir<? ohne Verändern der Anzahl von Abtastzeilen, was die Auflösung oder Bildqualität beeinflußt.

In dafür verwendeten Apparaten wird allgemein eine Optik mit fester Brennweite verwendet, und die Optik oder ein Zeilensensor werden verschoben, um den Abstand zwischen der Optik und dem Bild zu verändern, wodurch die Änderung des Vergrößerungsmaßstabs erzielt wird. Im Gegensatz dazu kann auch die Brennweite der das Bild erzeugenden Optik verändert werden, um den Vergrößerungsmaßstab zu ändern, ohne daß der Abstand zwischen Optik und Bild verändert werden muß. Bei einem Ausführungsbeispiel einer Konstruktion zum Verändern der Brennweite sind mehrere Fixfokus-Optiken auf einer Scheibe angeordnet. D.h., eine Revolver-Konstruktion wird verwendet, bei der Fixfokus-Optiken nach Maßgabe der Bildgröße umgeschaltet werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Brennweite mit einzigen Zoomoptik verändert.

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In einem System, bei welchem die Vergrößerungsmaßstäbänderung mit einer Fixfokus-Optik vorgenommen wird und der Abstand zum Objekt fest bleibt, muß der Zeilensensor erheblich bewegt werden. Dieses Verfahren leidet somit darunter, daß, damit der Zeilensensor eine konstante Lichtmenge aufnehmen kann, die Blendenöffnung in Anpassung an seine Bewegung vergrößert oder verkleinert werden muß.

Bei der Revolver-Konstruktion wird die Scheibe, in der die Fixfokus-Optiken angeordnet sind, gedreht, um auf diese Weise die Brennweite durch Umschalten der Optiken zu verändern. Aufgrund der Charakteristik des Zeilensensors kann durch Steuern der Lichtmenge des Bildes auf einen festen geeigneten Wert der Betriebsbereich der Ausgangsgröße des Zeilensensors erweitert werden, so daß ein Videosignal mit hohem Kontrast erhalten werden kann. Der numerische Blendenwert einer jeden Optik ist deshalb auf einen konstanten Wert festgesetzt, so daß die Ausgangsenergxe des Zeilensensors konstant ist. Ist jedoch der Abstand zwisehen einem Objekt und seinem Bild für jede Optik konstant gleich, so ist es schwierig, eine bestimmte Vergrößerung zu erzielen.

Im Zoomsystem wird eine einzige Zoom-Optik eingesetzt, mit der ohne Änderung des Abstands zwischen Objekt und Bild die Brennweite stetig verändert werden kann, um so die Bildgröße zu verändern, so daß auf diese Weise eine bestimmte Vergrößerung leicht erzielt werden kann. Ähnlich wie im Fall der Fixfokus-Optik ist es nötig, den Blendenöffnungsdurchmesser zu vergrößern oder zu verkleinern, um die Ausgangsenergie des Zeilensensors konstant zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Faksimile-System mit Zeilenabtastung zu schaffen, in dem eine Zoom-Optik verwendet wird und bei dem die Zeilensensor-Beleuchtungsenergie mit einem einfachen Mechanismus konstant gehalten werden kann.

Gemäß der Erfindung wird der Öffnungsdurchmesser der Blende in Verbindung mit der Bewegung der Linsengruppe gegenüber der Objektivhülse unabhängig vom Zeilensensor vergrößert oder verkleinert, und die erforderliche Stellgrösse der Bewegung ist klein. Damit läßt sich die Ausgangsenergie des Zeilensensors mit relativ einfacher Konstruktion konstant halten. }

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in einem Zoom-System, das eine Zoom-Optik für Zeilenabtastung-Faksimile verwendet, der Blendendurchmesser verbunden mit der Zoom-Verstellung für eine Korrektur der An-. derung des numerischen Blendenwertes aufgrund' der Zoom.-Betätigung geändert wird, um dadurch dem Zeilensensor eine konstante optische Energie zuzuführen, wodurch die Ausgangsenergie des Zeilensensors konstant gemacht wird.

Die Mittel zum Steuern der Blendenöffnung weisen eine Irisblende vorzugsweise nahe der hinteren Linsengruppe der Zoom-Optik auf. Die Blende wird durch Drehen eines Verschließringes geöffnet und geschlossen, der wiederum in Verbindung mit der axialen Verschiebung der hinteren Linsengruppe über Rollen gedreht wird, die an dem Ring befestigt sind, und in Steuernuten laufen, die über der optischen Achse des Linsensystems schräg angestellt sind.

Die Beschreibung von Einzelheiten der Erfindung erfolgt anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Im einzelnen stellen dar:

Fig. 1 ein Schemadiagramin des optischen Sytems eines Zeilenabtastsystems mit variablem Vergrößerungsfaktor bei Verwendung einer Zoom-Optik;
'■■■-■'

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil einer Zoom-Optik gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben der Bedingungen für Vergrößerung oder Ver

kleinerung des Blendendurchmessers der Zoom-Optik gemäß der Erfindung.

Das anhand der Zeichnung beschriebene Ausführungsbeispiel ist eine sogenannte Zweigruppen-Zoomoptik mit zwei gegeneinander verschiebbaren Linsengruppen, was die einfachste Anordnung von Zoom-Optiken darstellt. Die Erfindung betrifft eine Abblendvorrichtung für ein Linsensystem., wobei die Blende sich in der hinteren Blendengruppe befindet und die verstellbare Optik der Änderung des Vergrößerungsfaktors dient.

Das Schemadiagramm der Fig. 1 zeigt das optische System einer Faksimile-Vorrichtung mit veränderbarem Vergrößerungsfaktor und Zeilenabstandssystem. Eine Optik a ist so aus- gebildet, daß die Bildgröße entsprechend dem zu übertragenden Original verändert wird. Ein Zeilenabtastsensor c . besteht aus kleinsten lichtempfindlichen Elementen, die in einer Zeile angeordnet sind. Die kleinen lichtempfindlichen Elemente setzen die Helligkeit oder Lichtintensität eines vom optischen System erzeugten Bildes in ein elektrisches Signal um. Der Benutzungsbereich des Zeilensensors c, d.h. die Zahl der einzelnen Zeilensensoren, die verwendet werden, bleibt unverändert, auch wenn die Bildgröße geändert wird. Der Abstand zwischen dem Objekt a und dem.Zei-

lensensor c bleibt ebenfalls konstant, auch wenn die Bildgröße geändert wird.

Eine Blende b dient dazu, die Abgabeenergie oder Ausgangsenergie des Zeilensensors im Zoom-Bereich konstant zu machen. Eine Eintrittsöffnung e ist Bild der Blende b, das durch das optische System auf der optischen Eintrittsseite gebildet wird. Eine Ausgangsöffnung oder Ausgangspupille d ist das Bild der Blende b, das durch das optische System auf der Austrittsseite gebildet wird.

Fig. 2 stellt einen Schnitt durch einen Teil einer Zoom-Optik dar. Eine Objektivhülse 1 ist am Rumpf einer Abbildungsvorrichtung (nicht gezeigt) befestigt und trägt einen Außenzylinder 2. In den Flansch der Objektivhülse 1 ist eine Getriebewelle 30 derart eingebettet, daß sie zur optischen Achse parallel verläuft. Der Außenzylinder 2 wird durch die Objektivhülse 1 an beiden Enden gehalten. Ein Antriebsring 3 ist drehbar auf die Außenwand des Außen-Zylinders 2 aufgesetzt, kann sich jedoch nicht in Richtung der optischen Achse bewegen. Die Innenwand des Außenzylinders 2 ist in einen ersten Innenwandabschnitt mit größerem Durchmesser und in einen zweiten Innenwandabschnitt mit kleinerem Durchmesser unterteilt. Ein Verschieberahmen 4 für die vordere Linsengruppe ist gleitbar in den ersten Innenwandabschnitt mit größerem Durchmesser eingepaßt, während für die hintere Linsengruppe ein zweiter Verschieberahmen 5 vorhanden ist, der gleitbar in den zweiten Innenwandabschnitt mit geringerem Durchmesser eingepaßt ist. In den Vorderteil des Außenzylinders 2 sind zwei gerade Nuten oder Schlitze 6 für die vordere Linsengruppe derart eingeformt, daß sie sich diagonal gegenüberliegen, so daß sie sich in einer Ebene mit der optischen Achse befinden. Zwei gerade Schlitze 7 für die hintere

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Linsengruppe sind in den hinteren Abschnitt des Außenzylinders eingeformt, der einen kleineren Durchmesser hat, so daß sie einander diagonal gegenüberstehen. In den hinteren Abschnitt ist eine öffnungsdurchmesser-Stellnut 8 eingeformt. Der Antriebsring 3 ist drehbar über den Außenzylinder 2 gesetzt und hat Steuernuten 9 für die Verschiebung der vorderen Linsengruppe und Steuernuten 10 für die Verschiebung der hinteren Linsengruppe. Ein Antriebszahnrad 11 ist an der Schulter des Antriebsringes 3 befestigt.

Der Verschieberahmen 4 für die vordere Linsengruppe ist im Außenzylinder 2 gleitbar eingepaßt, wie bereits beschrieben, und trägt einen vorderen Rahmen 13, in dem eine vordere Linsengruppe 12 befestigt ist. Zwei Befestigungslöcher für Rollenzapfen sind in den Verschieberahmen 4 für die vordere Linsengruppe diametral gegenüber eingebohrt, und in diese Löcher sind Rollenzapfen 14 eingesetzt. Die Rollenzapfen 14 sind mit Muttern 15 an dem Verschieberahmen 4 der vorderen Linsengruppe befestigt und tragen Rollen

16. Diese Rollen 16 greifen in die geraden Schlitze 6 für die vordere Linsengruppe im Außenzylinder und in die Verstellnuten 9 für die vorderen Linsen im Antriebsring 3 ein.

Der Gleitrahmen 5 für die hintere Linsengruppe ist gleitbar im Außenzylinder 2, wie oben beschrieben, und trägt einen Frontrahmen 18 der hinteren Gruppe, in dem die Frontlinse 17 der hinteren Gruppe befestigt ist, und einen Rückrahmen 20 der hinteren Gruppe, in dem die hintere Linse der hinteren Gruppe befestigt ist. Zwei Rollenzapfen-Befestigungslöcher sind in den Verschieberahmen 5 der hinteren Gruppe derart eingeschnitten, daß sie einander diametral gegenüberliegen; in diesen Löchern befinden sieh Rollenzapfen 21, die mit Muttern 22 fest mit dem Gleitrah-

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- ίο -

men 5 verbunden sind und Rollen 23 tragen. Die Rollen 23 greifen in gerade Schlitze oder Nuten 7 für die hintere Gruppe im Außenzylinder 2 bzw. eine Steuernut 10 für die hintere Gruppe im Antriebsring 3 ein. 5

Ein öffnungs- und Schließring 24 und ein Tragring 25 sind im Gleitrahmen 5 der hinteren Gruppe eingepaßt. Der Ring 24 liegt zwischen dem Ring 25 und dem Rahmen 5, so daß er sich in axialer Richtung des Objektivs nicht verschieben, sich jedoch im Rahmen 5 drehen kann. Der Ring 24 weist Nuten auf, deren Zahl gleich der Zahl der Blendensegmente 26 ist. Einer von den beiden in jedem Blendensegment 26 steckenden Stiften 27 greift in jeweils eine der Nuten ein. Ein Blendenöffnungsstellzapfen 28 ist in den öffnungs- und Schließring 24 eingebettet. Der Zapfen 28 tritt durch ein im Gleitrahmen 5 der hinteren Gruppe eingeformtes Fenster und greift in die Steuernut 8 für die Blendendurchmesserkorrektur im Außenzylinder 2, so daß der öffnungs- und Schließring 24 entsprechend dem Anstellwinkel der Blendenöffnungskorrektur-Steuernut 8 verdreht wird, wenn der Gleitrahmen 5 der hinteren Gruppe in Richtung der optischen Achse verschoben wird. Der Tragring 25 ist an dem Gleitrahmen 5 mit Schrauben (nicht gezeigt) festgelegt und hat Traglöcher von der Anzahl der Blendensegmente 26. Der andere Stift 27 in jedem Blendensegment 26 steckt in jeweils einem dieser Löcher.

Die Blendensegmente 26 befinden sich zwischen dem Öffnungsund Schließring 24 und dem Tragring 25, und die Stifte 27 dieser Blendensegmente sind in die Nuten der Ringe 24 und die Traglöcher des Tragringes 25 eingesetzt, wie oben beschrieben. Da die Stifte auf den gegenüberliegenden Seiten der Blendensegmente nicht fluchten, verschwenken sich die Segmente um die Stifte 27, die in den Löchern

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des Ringes 25 stecken, wodurch die Blendensegmente 26 die Blende öffnen oder schließen je nach Drehung des Verstellringes 24.

Auf der bereits erwähnten Welle 30 sitzt ein Antriebsritzel 29, das sich jedoch in Achsrichtung der Optik nicht verschieben kann. Es greift in das Antriebszahnrad 11 auf dem Antriebsring 3 ein.

Wenn ein Signal zum Verändern der Bildgröße einer Vorlage, die übertragen werden soll, aufgenommen wird, führt ein (nicht gezeigtes) Antriebsteil ein Signal dem Antriebsritzel 29 zu, und dreht es um einen bestimmten Winkel. Die Drehung des Ritzels 29 wird auf das Antriebszahnrad 11 übertragen, wodurch der Antriebsring 3 gedreht wird. Der Gleitrahmen 4 für die vordere Linsengruppe und der Gleitrahmen 5 für die hintere Linsengruppe werden in Achsrichtung um eine Strecke verschoben, die der Winkelverschiebung des Antriebsringes entspricht, da die Rollen in die Verschiebungs-Steuernuten 9 für die vordere Gruppe und die Verschiebungs-Steuernuten 10 für die hintere Gruppe im Antriebsring 3 eingreifen. Dies ergibt, daß der Öffnungs-Durchmesser sich ändert, wenn die Bildabmessungen sich ändern.

Beide nachstehenden Bedingungen können bei der Vergrößerung oder Verkleinerung des Öffnungsdurchmessers erhalten bleiben, wenn der Zoom-Vorgang ausgeführt wird: , _

(a) F₀₀(I +S) = konstant (b) F₀₀Km* (1 + ~) = konstant

worin F₀₀ die F-Zahl ist, wenn sich ein Objekt in der Unendlichkeit befindet, m die zeitliche Vergrößerung bedeutet und größer als 0 ist ( m > 0 ) und φ die Pupillen-

vergrößerung ist. Die Bedingung (a) betrifft F Zahlen, die von Bedeutung sind, wenn sich ein Objekt in endlicher Entfernung befindet, und dient dazu, die Beleuchtungsintensität des Sensors konstant zu machen. In diesem Fall sollten, um die durch den Sensor aufgefangene optische Energie konstant zu machen, die Hauptabtastzeitintervalle konstant gemacht werden. Die Hilfsabtastgeschwindigkeit jedoch ( oder die Vorlagentransportgeschwindigkeit) muß dabei proportional 1/m sein. Im Gegensatz zur Bedingung (a) ist die Bedingung (b), die Hilfsabtastgeschwindigkeit konstant zu machen, um dadurch die durch den Sensor aufgenommene optische Energie konstant zu machen.

Die Bedingungen (a) und (b) werden in bezug auf die Fig. 3 beschrieben.

Am Punkt P₁ befindet sich ein Original; P- ist die Position der Eintrittspupille, P., die Position der Austrittspupille, P- die Position eines Sensors. D bezeichnet den Durchmesser der Eintrittspupille, D₇. einen Öffnungsdurchmesser, D _v den Durchmesser der Austrittspupille (D„_v = φΌ), ß eine Winkelöffnung auf der Eintrittsseite, α eine Winkelöffnung auf der .Austrittsseite, S die horizontale Breite des Sensors und

Δ die vertikale Breite des Sensors.
25

Die Abstände zwischen P₁ und P_ und zwischen P₃ und P. sind definiert durch

worin f die Brennweite, φ die Pupillenvergrößerung und m die seitliche Vergrößerung sind.

Hinsichtlich der Bedingung (a) sollte, um die Beleuchtungs-

intensität auf der Sensorfläche konstant zu machen, eine Fläche auf der Vorlage, die der Fläche der Sensoroberfläche äquivalent ist, der Eintrxttspupille eine konstante Energie zuführen.
5

Da die Beleuchtungsintensität der Vorlage gleichmäßig ist, ist die Energie, die die Einheitsfläche der Vorlage an die Eintrxttspupille abgibt, proportional dem Quadrat des öffnungswinkels ß (d.h. ß²). Indem also das Produkt von ß² und AS/m², was die Fläche auf der Vorlage darstellt, konstant gemacht wird, ist die der Eintrxttspupille zugeführte Energie konstant, und folglich kann die Intensität der Beleuchtung des Sensors konstant gemacht werden.

: ^e " *,!- 1

0²AS/m² - -, ^Λδ

r¹ * Iv*

AS

" ■ £ 2 _m 2 - konstant

(.jjJ Ι-«· ⁺ ψ)

'■ konstant

Daraus:' F fl + -

Dies entspricht der Tatsache, daß der öffnungswinkel α auf der Austrittsseite konstant gemacht ist.

Hinsichtlich der Bedingung (b) muß, da die EnergieansammT-lungszeit des Sensors proportional 1/m ist, die Intensität der Beleuchtung der Sensorfläche proportional m gemacht werden, um die vom Sensor empfangene optische Energie konstant zu machen.

D²AS

Daraus:	F₀₀ ²In (:	ι -^)²	= konstant
FjfiP (1	r	konstant

Unter der Bedingung (a) kann das elektrische System auf der Sensorseite unabhängig von den Abmessungen der Vorlage standardisiert sein. Unter der Bedingung (b) kann die Hilfsabtastgeschwindigkeit konstant gemacht werden. Somit kann der Mechanismus auf der Seite der Vorlage erheblich vereinfacht werden.

Claims

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Asahi Kogaku Kogyo Käbushiki Kaisha Tokyo / Japan

' Abblendeinrichtung für eine Faksimile-Zoomoptik

Patentansprüche 10

/|. Faksimile-Apparat mit Zeilenabtastung für variable Bildvergrößerung mit einer Zoom-Optik, in der wenigstens eine Linse zur Veränderung der Bildvergrößerung in Richtung der optischen Achse verschiebbar ist und die eine . numerische öffnung hat, und mit einem Zeilensensor, der durch die Zoom-Optik fallendes Licht aufnimmt, gekennzeichnet durch Korrekturmittel zum Korrigieren der numerischen öffnung der Zoom-Optik um einen Wert, der der Position der Linse auf der optischen Achse entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Korrekturmittel einen drehbaren Stellring (24), eine Blende (26) , deren öffnung sich gemäß der Drehung des Stellringes (24) verändert, und Verdrehvorrichtungen (8, 28) zum Drehen des Stellringes (24) entsprechend der axialen Verschiebung der wenigstens einen Linse (17, 19) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2;
dadurch gekennzeichnet,

daß der Stellring (24) mit der einen Linse (17, 19) axial verschiebbar ist und die Verdrehmittel eine erste, in einem feststehenden Teil (2) enthaltene Steuerfläche (8), die unter einem Winkel gegenüber der optischen Achse angestellt ist, und erste Nockenfolgermittel (28) aufweisen, die mit dem Stellring (24) verbunden sind und an der Steuerfläche (8) angreifen.
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4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, .

daß die feststehenden Mittel ein feststehender Zylinder (2) mit Innenfläche sind, die wenigstens eine Linse (17, 19) in einem Rahmen (5) gehaltert ist, der auf der Innenfläche gleiten kann , und'daä Linsensystem mit dem Rahmen (5) verbundene zweite:Npckenfolger (23) aufweist, die am Rahmen befestigt sind und über die Außenseite des feststehenden Zylinders (2) hinaus durch in den Zylinder eingeformte Schlitze ragen, die zur optischen Achse parallel verlaufen, und daß ein drehbarer zweiter Zylinder (3) den feststehenden Zylinder (2) umgibt und zweite Steuerflächen (10) in Form von Nuten aufweist, die unter einem Winkel zur optischen Achse angestellt sind und in die die Nockenfolger (23) eingreifen, wodurch die Drehung des zweiten Zylinders (3) eine axiale Verschiebung des Rahmenelementes (5) undmit ihm des Stellringes (24) bewirkt, der dadurch von den ersten Nockenfolgermitteln (28) und den Steuerflächen

(8) gedreht wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

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daß die wenigstens eine Linse eine erste und eine zweite

Linsengruppe von wengistens jeweils einer Linse aufweist

und daß die Blendenöffnung entsprechend der axialen Ver-

. Schiebung der hinteren Linsengruppe (17, 19) veränderbar

5 ist.