DE3142429C2

DE3142429C2 -

Info

Publication number: DE3142429C2
Application number: DE3142429A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Itoh; Yoshihiro Tokio/Tokyo Jp Hama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1980-10-28
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1988-06-16
Also published as: GB2086608B; DE3142429A1; US4487482A; GB2086608A; JPS5774703A

Description

Die Erfindung betrifft einen Faksimile-Apparat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Apparat ist aus der US-PS B 5 87 118 bekannt. Hier wird ein Zeilensensor im Zusammenhang mit einer Vor lage verwendet, die mit konstanter Geschwindigkeit abge tastet wird. Zwischen Zeilensensor und Vorlage befindet sich ein Objektiv. Bei diesem Faksimile-Apparat ist eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung nicht vorgesehen.

In solchen Apparaten mit variabler Abbildungsgröße wird allgemein ein Objektiv mit fester Brennweite verwendet und es wird das Objektiv oder der Zeilensensor verschoben, um den Abstand zwischen dem Objekt 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 Abbildungs maßstab zu ändern, ohne daß der Abstand zwischen Objekt und Bild verändert werden muß.

Aus der JP-GM-AS 40-2 871 ist ein Varioobjektiv bekannt, bei dem ebenfalls ein variabler Abbildungsmaßstab dadurch er zielt wird, daß die Brennweite geändert wird. Dieses Vario objektiv ist mit einer Korrektureinrichtung versehen, um einen konstanten F-Wert trotz der Verstellung der Abbil dungsgröße zu erzielen. Dabei ruht die Vorlage gegenüber dem Objektiv.

Außerdem sind aus Sidney F. Ray, "The Photographic Lens", London 1979, Focal Press, Seite 82 und 242/243 auch die Einflußgrößen auf den F-Wert bekannt, wie beispiels weise der Abbildungsmaßstab, die Brennweite und die Pupil lenvergrößerung.

Im Hinblick insbesondere auf die genannte US-PS liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine Maßstabsveränderung auf optischem Wege zu erzielen, wobei die konstante Vorschub geschwindigkeit der Vorlage beibehalten werden soll und die Belichtungsmenge auf den Sensor mit einfachen Mitteln konstant gehalten werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Än dern der Brennweite automatisch zu einer Änderung der nu merischen Öffnung und dies zu einer Änderung der optischen Intensität führt, die vom Zeilensensor empfangen wird. Dies macht eine Korrektur der numerischen Öffnung zur Not wendigkeit, um die genannte optische Intensität konstant zu halten. Bei Gewährleistung einer konstanten Abtastge schwindigkeit wird dies erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Pupillenvergrößerung so eingestellt wird, daß die im Anspruch 1 angegebene Formel erfüllt wird.

Die Möglichkeit der Konstanthaltung der Abtastgeschwindig keit führt zu einer Vereinfachung des Abtastvorganges und insbesondere der Bewegungssteuerung der Vorlage.

Die Steuerung der Pupillenvergrößerung erfolgt insbesonde re durch eine Änderung des Blendendurchmessers in Abhän gigkeit von der optischen Lage der Linse des Varioobjek tivs entlang der optischen Achse, die für das Ändern der Brennweite verantwortlich ist.

Durch die Erfindung wird also auf einfache Weise bei Ge währleistung einer konstanten Abtastgeschwindigkeit dem Zeilensensor eine konstante optische Energie zugeführt, wo durch die Ausgangsenergie des Zeilensensors konstant ge macht wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Korrekturein richtung ergibt sich aus dem Unteranspruch 2.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnun gen rein schematisch ausgeführten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schemadiagramm des optischen Systems eines Zeilenabtastsystems mit variablem Vergrößerungs faktor bei Verwendung eines Varioobjektivs;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil eines Varioobjek tivs; und

Fig. 3 ein Erläuterungsdiagramm zum Beschreiben der Be dingungen für Vergrößerungen oder Verkleinerung des Blendendurchmessers des Varioobjektivs.

Das anhand der Zeichnung beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein sogenanntes Zweigruppen-Varioobjektiv mit zwei ge geneinander verschiebbaren Linsengruppen. Eine Blende befindet sich in der hinteren Linsengruppe, die der Ände rung der Brennweite und somit des Vergrößerungsfaktors dient.

Das Schemadiagramm der Fig. 1 zeigt das optische System eines Faksimile-Apparates mit veränderbarem Vergrößerungs faktor und Zeilenabstandssystem. Ein Objekt a ist so aus gebildet, daß die Bildgröße entsprechend dem zu übertra genden Original verändert wird. Ein Zeilenabtastsensor c besteht aus kleinsten lichtempfindlichen Elementen, die in einer Zeile angeordnet sind. Die kleinen lichtempfind lichen Elemente setzen die Helligkeit oder Lichtintensi tät eines vom optischen System erzeugten Bildes in ein elektrisches Signal um. Der Benutzungsbereich des Zeilen sensors 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 Zeilensensor c bleibt ebenfalls konstant, auch wenn die Bildgröße geändert wird.

Eine Blende b dient dazu, die Abgabeenergie oder Ausgangs energie des Zeilensensors im Vario-Bereich konstant zu ma chen. Eine Eintrittsöffnung oder Eingangspupille 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 eines Varioobjektivs dar. Eine Objektivhülse 1 ist am Rumpf einer Abbil dungsvorrichtung (nicht gezeigt) befestigt und trägt einen Außenzylinder 2. In den Flansch der Objektivhülse 1 ist eine Getriebewelle 30 derart eingebettet, daß sie zur op tischen 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 Außenzylin ders 2 ist in einen ersten Innenwandabschnitt mit größe rem 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 Verschie berahmen 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 Linsengrup pe derart eingeformt, daß sie sich diagonal gegenüberlie gen, so daß sie sich in einer Ebene mit der optischen Achse befinden. Zwei gerade Schlitze 7 für die hintere Linsengruppe sind in den hinteren Abschnitt des Außenzylin ders eingeformt, der einen kleineren Durchmesser hat, so daß sie einander diagonal gegenüberstehen. In den hinteren Abschnitt ist eine Öffnungsdurchmesser-Stellnut 8 einge formt. Der Antriebsring 3 ist drehbar über den Außenzylin der 2 gesetzt und hat Steuernuten 9 für die Verschiebung der vorderen Linsengruppe und Steuernuten 10 für die Ver schiebung 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 beschrie ben, und trägt einen vorderen Rahmen 13, in dem eine vor dere 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 Rol lenzapfen 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 Ver stellnuten 9 für die vorderen Linsen im Antriebsring 3 ein.

Der Gleitrahmen 5 für die hintere Linsengruppe ist gleit bar im Außenzylinder 2, wie oben beschrieben, und trägt einen Frontrahmen 18 der hinteren Gruppe, in dem die Front linse 17 der hinteren Gruppe befestigt ist, und einen Rück rahmen 20 der hinteren Gruppe, in dem die hintere Linse 19 der hinteren Gruppe befestigt ist. Zwei Rollenzapfen-Be festigungslöcher sind in den Verschieberahmen 5 der hinte ren Gruppe derart eingeschnitten, daß sie einander diame tral gegenüberliegen; in diesen Löchern befinden sich Rollenzapfen 21, die mit Muttern 22 fest mit dem Gleitrah 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.

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 Blenden durchmesserkorrektur im Außenzylinder 2, so daß der Öff nungs- 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) fest gelegt und hat Traglöcher von der Anzahl der Blendenseg mente 26. Der andere Stift 27 in jedem Blendensegment 26 steckt in jeweils einem dieser Löcher.

Die Blendensegmente 26 befinden sich zwischen dem Öffnungs- und 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 des Ringes 25 stecken, wodurch die Blendensegmente 26 die Blende öffnen oder schließen, je nach Drehung des Ver stellringes 24.

Auf der bereits erwähnten Welle 30 sitzt ein Antriebs ritzel 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 Antriebs ritzel 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 Gleit rahmen 5 für die hintere Linsengruppe werden in Achsrich tung um eine Strecke verschoben, die der Winkelverschie bung 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 Öff nungs-Durchmesser sich ändert, wenn die Bildabmessungen sich ändern.

Die nachstehende Bedingung muß bei der Vergrößerung oder Verkleinerung des Öffnungsdurchmessers der Blende erfüllt werden, wenn der Vario-Betrieb ausgeführt wird, und die Vorschubgeschwindigkeit gleichbleibt:

worin F∞ die F-Zahl ist, wenn sich ein Objekt in der Un endlichkeit befindet, m die seitliche Vergrößerung bedeu tet und größer als 0 ist (m < 0) und Φ die Pupillenvergrö ßerung ist.

Die Herleitung der Beendigung wird in bezug auf die Fig. 3 beschrieben.

Am Punkt P ₁ befindet sich ein Original; P ₂ ist die Position der Eintrittspupille, P ₃ die Position der Aus trittspupille, P ₄ die Position eines Sensors. D bezeich net den Durchmesser der Eintrittspupille, D _A einen Öff nungsdurchmesser, D _EX den Durchmesser der Austrittspu pille (D _EX = Φ D), β eine Winkelöffnung auf der Ein trittsseite, α eine Winkelöffnung auf der Austrittsseite, S die horizontale Breite des Sensors und Δ die vertikale Breite des Sensors.

Die Abstände zwischen P ₁ und P ₂ und zwischen P ₃ und P ₄ sind definiert durch

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

Damit erhält man für β

Da die Beleuchtungsintensität der Vorlage gleichmäßig ist, ist die Energie, die die Fläche der Vorlage an die Ein trittspupille abgibt, proportional dem Quadrat des Öff nungswinkels β (d. h. β ²), multipliziert mit Δ S/m ², was die Fläche auf der Vorlage darstellt:

Da die Energieansammlungszeit des Sensors proportional 1/m ist, muß die Intensität der Beleuchtung der Sensorfläche proportional m gemacht werden, um die vom Sensor empfange ne optische Energie konstant zu machen. Folglich gilt:

Mit

folgt daraus schließlich:

Claims

1. Faksimile-Apparat mit einem Zeilensensor, dessen elek trisches Ausgangssignal von der aufgefangenen optischen Energie abhängt, bei dem der Abstand zwischen Zeilen sensor und Vorlagenabtastebene konstant ist und bei dem die Vorlage mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit re lativ zum Zeilensensor bewegt wird,
gekennzeichnet durch ein Varioobjektiv mit mindestens einer zur Veränderung der Bildvergrößerung m längs der optischen Achse ver schiebbaren Linse, und
mit einer Korrektureinrichtung zur Veränderung der Pupillenvergrößerung Φ des Varioobjektivs in Abhängigkeit der Bildvergrößerung m derart, daß konstant bleibt, wobei F∞ die F-Zahl des Objektivs für einen unendlichen Objektabstand angibt.

2. Faksimile-Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturein richtung (24-27) umfaßt: einen drehbaren Schließring (24), der für eine Axialbewegung mit der zumindest einen Linse (19) angebracht ist; eine Blende (26), deren Öffnung sich gemäß der Drehung des Schließringes (24) ändert; erste Nockenflächen (8) im stationären Zylinder (2), die im Winkel zur optischen Achse verlaufen; erste Nockenfolgeglieder (28), die mit dem Schließring (24) verbunden sind und an den Nockenflächen (8) angreifen; einen an der Außenseite des stationären Zylinders (2) befindlichen drehbaren zweiten Zylinder (3), der zweite Nockenflächen (10) in Form von darin befindlichen Nuten aufweist, die schräg zur optischen Achse verlaufen; und zweite Nockenfolgeglieder (14, 23), die am Rahmen (5) befestigt sind und durch im stationären Zylinder (2) befind liche Schlitze (7) nach außen und im wesentlichen entlang der optischen Achse verlaufen und an die schräg zur optischen Achse verlaufende, im drehbaren zweiten Zylinder (3) befindliche Nuten (10) angreifen, und daß durch die Drehung des zweiten Zylinders (3) der Rahmen (5) axial beweg bar ist, wobei sich der Schließring (24) mit dem Rahmen (5) bewegt und durch die ersten Nockenfolgeglieder (28) und die ersten Nockenflächen (8) drehbar ist, und zwar für eine Drehung des Schließringes (24) gemäß der Axialbewegung der genannten, zumindest einen Linse (19).