DE3237977A1 - Farbbild-lesevorrichtung - Google Patents

Description

Farbbild-Lesevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbild-Lesevorrichtung, wie sie bei Kopiergeräten oder Faksimilegeräten zum Kopieren bzw. zur Wiedergabe von Vorlagen oder dgl. verwendet wird; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, die die Oberfläche einer Vorlage relativ in zwei Richtungen abtastet und die auf der Oberfläche der Vorlage enthaltenen Informationen als vier Arten von Farbinformationen, d.h. schwarz, rot, blau

25 und weiß liest.

In der Vergangenheit sind Bilderzeugungsgeräte vorgeschlagen worden, bei denen die Informationen einer Vorlage elementweise mittels eines Lichtempfangselements, wie beispielsweise eines CCD-Elements gelesen und hierdurch in elektrische Signale umgesetzt werden und anschließend entsprechend den umgesetzten Signalen digital aufgezeichnet werden. Von den Informationen einer gewöhnlichen Vorlage, wie beispielsweise von Dokumenten sind vier Arten von Farbinformationen, nämlich schwarz, rot, blau und weiß, am wichtigsten und treten am häufigsten auf.

Deutsche Bank (München) KIo 51/61 OA)

Mic'idnoi !!.ink (Munchunl KIo 3939644

IOslflchPCk (München) Klo 6TO-43-8O4

Bekannte Lesevorrichtungen verwenden als Einrichtung zum elementweisen bzw. bitweisen Lesen einer Vorlage und zum Unterscheiden von schwarz, rot, blau und weiß ein Verfahren, bei dem optisch die Farbe der Vorlage in drei Bestandteile R, G und B mittels eines Farb-Mosaikfilters oder eines Strahlteilers "farbaufgelöst" und durch ein Lichtempfangselement, wie beispielsweise ein CCD-Element gelesen wird. Bei diesem Verfahren sind jedoch» was für ein kleines Mosaikfilter auch verwendet wird, die farbaufgelösten EIemente R, G und B Bildinformationen von unterschiedlichen Stellen auf der Vorlage? damit tritt während des Lesevorgangs eine Verringerung des Auflösungsvermögens ein» Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch,, daß die Verarbeitungsschaltung für die Signale R, G und B, die dem CCD-Element entnommen werden, umfangreich wird.

Andererseits leidet das Verfahren,, bei dem die Information einer Vorlage unter Verwendung eines dichroitischen Spiegels oder eines Prismas in die Komponenten R, G und B farb-aufgelöst wird, unter dem Nachteil,, daß drei CCD-Elemente erforderlich sind, so daß viel Einbauplatz und ein komplexes optisches System erforderlich sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Farbbild-Lesevorrichtung zu schaffen, die vier Farben, d.h. schwarz_s blau, rot und weiß lesen kann.

Ferner soll erfindungsgemäß eine Farbbild-Lesevorrichtung geschaffen werden, die ein hohes Auflösungsvermögen hat und deren Aufbau verglichen mit herkömmlichen Lesevorrichtungen einfach ist.

Darüberhinaus soll erfindungsgemäß eine Farbbild-Lesevorrichtung geschaffen werden, die mit einem Lese-Linsensystern versehen ist, das ein großes Öffnungsverhältnis und ein hohes Auflösungsvermögen hat.

Die erfindungsgemäße Farbbild-Lesevorrichtung weist

eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Oberfläche einer Vorlage, ein optisches System zur Übertragung des Lichtstrahles von; der Oberfläche der Vorlage zu einer Lichterfassungseinrichtung, wie einem CCD-Element, und eine Farb-Unter-Scheidungsschaltung auf, die zwischen Farben mittels eines Signals unterscheidet, das von der Lichterfassungseinrichtung erfaßt wird. Das optische Übertragungssystem teilt den Lichtstrahl von der Oberfläche der Vorlage in einen Lichtstrahl mit langen Wellenlängenbereichen und einen Lichtstrahl mit kurzen Wellenlängenbereichen, wenn der Lichtstrahl auf die Lichterfassungseinrichtung gerichtet wird; die Farb-Unterscheidungsschaltung hat eine Verarbeitungsschaltung, die zwischen den Signalen der Licht-Erfassungseinrichtung Rechenvorgänge ausführt und eine Vielzahl von elektrischen Signalen erzeugt, sowie eine Umsetzerschaltung, die die Vielzahl von elektrischen Signalen in digitale-Signale entsprechend den jeweiligen Farben umsetzt. Wenn die dem Maximalwert der Gesamt-Spektralcharakteristik des Lichtstrahls entsprechende Wellenlänge im Gebiet kurzer Wellenlängen in einer Form erfaßt wird, die die gesamte Spektralcharakteristik der Lichtquelle, des optischen Übertragungssystems und der Lichterfassungseinrichtung einschließt, /i' b und die dem Maximalwert der Gesamt-Spektralcharakteristik des Lichtstrahls im Bereich langer Wellenlängen entsprechende Wellenlänge Jj r ist, so erfüllt die Vorrichtung die Bedingungen:

540 nm S (X'b + X'r)/2 S 600 nm 60 nm S X'r - X'b £ 260 nm,

wobei ein Farbbild mit guter Genauigkeit ausgelesen werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Farbbild-Lesevorrichtung,

— /

Fig. 2 eine Farb-Unterscheidungsschaltung, wie sie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird,

Fig. 3 eine Darstellung, die ein Beispiel der Spektralcharakteristik der Elemente zeigt,, die die erfindungsgemäße Vorrichtung bilden,

Fig. k ein Ausführungsbeispiel für den bei der erfin- «Jwgsgemäßen Vorrichtung verwendeten Strahlteil er,

Fig. 5 die spektrale Transmiss!onscharakteristik eines

Ausführungsbeispiels für einen auf den in Fig. 4 gezeigten Strahlteiler aufgetragenen Film,,

Fig. 6 die Spektralcharakteristik von zwei durch den in Fig. k gezeigten Strahlteiler getrennten Lichtstrahlen,

Fig. 7 die spektrale Gesamtcharakteristik des gesamten Lesesystems für den Fall, daß die in Fig, 3 und 6 gezeigten Spektralcharakteristiken vorliegen,

Fig* 8 den spektralen Reflexionsfaktor von entsprechend gefärbten Vorlagen,

Fig. 9 die Ausgangsspannungen der Bildsignale für entsprechende Farben vor den Analogvorgängen,

Fig. 10 die Ausgangsspannungen der Bildsignale für entsprechende Farben nach den Analogvorgängen,

Fig. 11A, HB, 12A, 12B, 13A, 13B₈ 1^A₁ !to, 15A, 15B, 16A, 16b, 17A, 17B, 18A, 18B„ 19A, 19B-, 2OA, 2 0b, 21A und 21B die Spektralcharakteristiken weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lesevorrichtung, wobei die Fig. HA, 12A, 13A, 1^A, 15A, l6A, 1?A, 18A, 19A₁ 2OA und 21A die Spektralcharakteristiken des Strahlteilers und die Fig. HB, 12B, 13B, 14b, 15B, 16Β.Ί7Β, 18B, 19B, 2OB und 21B die spektralen Gesamtcharakteristiken der gesamten Vor-

richtung zeigen,

Fig. 22 einen Querschnitt durch ein bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendetes Lese-Linsensystem, und

Fig. 23 die Bildfehler eines Ausführungsbeispiels des Lese-Linsensystems.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Farbbild-Lesevorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung, die zwischen den Farben rot, "schwarz", blau und "weiß" eines Vorlagenbildes unter Verwendung von zwei CCD-Elementen unterscheidet.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist einen Vorlagentisch 1, eine Halogenlampe 2, Reflexionsspiegel 3» einen Infrarot-Sperrfilter 4, eine Kondensorlinse 5» einen Strahlteiler 6, der die langwelligen Komponenten reflektiert und die kurzwelligen Komponenten durchläßt, wobei die Grenze in der Nähe von 580 nm liegt, ein CCD-Element 7, das die langwelligen Komponenten empfängt, ein CCD-Element 8, das die kurzwelligen Komponenten empfängt, und eine elektrische Schaltung 9 auf, die zwischen den Farben _ro-fc, schwarz, blau und weiß der Ausgangssignale der beiden CCD-Elementen unterscheidet (die Schaltung wird auch als Farb-Unterscheidungsschaltung bezeichnet). Zur Vereinfachung der Beschreibung sollen das CCD-Element 7» das die langwelligen Komponenten erfaßt, im Folgenden als CCD (R), das Ausgangssignal dieses Elements als SR, das CCD-Element 8, das die kurzwelligen Komponenten empfängt, als CCD (B) und dessen Ausgangssignal als SB bezeichnet werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine auf dem Vorlagentisch 1 angeordnete Vorlage von der Halogenlampe 2 beleuchtetj das hiervon reflektierte Licht L breitet sich über die Reflexionsspiegel 3, den Infrarot-Sperrfilter k und das Objektiv 5 aus, wobei es in die langwelligen Korn-

ponenten LR und die kurzwelligen Komponenten LB von dem Strahlteiler 6 aufgespalten wird» Die Komponenten LR und LB werden gesammelt und auf die Lichtempfangsflächen der CCD (R) bzw. CCD (B) abgebildet.

Die Ausgangssignale SR der CCD (R) und der CCD (B) werden als Eingangssignale an die Färb-Unterseheidungssehaltung (9) angelegt, in der zwischen den Farben rot, schwarz, blau und weiß und aufgrund der Signale SR und SB unterschieden wird, wobei ein Rotsignal R, ein Schwarzsignal BK, ein Blausignal B und ein Weißsignal W ausgegeben werden.

Die Farb-Unterscheidungsschaltung 9 soll im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig» 2 erläutert werden» Fig» 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Farb-Unterscheidungsschaltung, bei der die Subtraktion für Analogwerte auf der Basis der Eingangssignale SR und SB ausgeführt wird, wobei die Unterscheidung zwischen rot, schwarz, blau und weiß erfolgt und Digitalsignale, die für R, BK, B und W stehen, ausgegeben werden. Die Schaltung gemäß Fig. 2 weist Videoverstärker 11 und 12, Halteschaltungen 13, 14, Impedanzumsetzer 15, 16, Operationsverstärker 17, 18, 19, 20 mit Verstärkungsfaktoren Gl, G2, G3 bzw, G4 sowie Subtrahierschaltungen 21, 22, Binärumsetzungsschaltungen 23, 24 und einen Dekodierer 25 auf.

Die Eingangssignale SR und SB werden durch die Videoverstärker 11 bzw. 12 verstärkt, anschließend von den Halteschaltungen 13 und 14 gehalten und als Eingangssignale an die Impedanzumsetzer 15 bzw. 16 angelegt. Nimmt man an, daß die impedanzumgesetzten Signale SR* und SB' sind, so wird das Signal SR' von den Operationsverstärkern 1? und 18 verstärkt und als Signal Gl · SR' bzw» G2 · SR' ausgegeben,· das Signal SB' wird von den Operationsverstärkern 19 und 20 verstärkt und als Signal G3 · SB' und G4 · SB' ausgegeben. Die Signale Gl · SR', G3 · SR ·, G2 · SR· und G^ . SB' werden

51 = G1-SR· - G3-SB·

52 = G2-SR· - G4-SB·

_d„

Tabelle 1

	rot	Sc A UolTZ	L/au.	H H
S1 ' S2'	H L	L L	L H

Im Folgenden soll beschrieben werden, daß die erf in-· dungsgemäße Farbsignal-Verarbeitungsschaltung große Auswirkungen auf die Spektralcharakteristik des aufgedampften Films auf dem Strahlteiler 6 sowie auf die Spektral-Gesamtcharakteristik der Gesamtvorrichtung hat. Bei einem Farb-Auflösungssystem, das die Vorlageninformation in drei Komponenten R, G und B trennt, richtet sich die Aufmerksamkeit auf das Verhältnis der Lichtmenge der verschiedenen Wellenlängenbereiche, die Wellenlänge, bei der die Spektralcharakteristik ein Maximum zeigt, das Gebiet des Bereichs, in dem bei graphischen Auftrag der Spektralcharakteristik die Spektralcharakteristiken benachbarter Wellenlängenbereiche (R und G bzw. G und B) einander überlappen, und die Wellenlänge, bei der sich die Spektralcharakteristiken schneiden. Wenn jedoch, wie erfindungsgemäß gezeigt wird, die Vorlageninformation in zwei Wellenlängenkomponenten getrennt und von dem CCD empfangen wird und das Farbunterscheidungs-Lesen unter Verwendung von analoger Prozeßverarbeitung ausgeführt wird, werden die vorstehend genannten Prozeßkonstanten (Operationsverstärker-Verstärkungen (Gl bis G*0 entsprechend der spektralen Gesamtcharakteristik der einzelnen Vorrichtung geeignet eingestellt, was durch Einstellen des Referenzpegels für die Binärumwandlung leicht vollzogen werden kann. Dies soll im Folgenden im einzelnen exemplarisch beschrieben werden.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Spektralcharakteristik La (Λ) der Halogenlampe 2, den spektralen Transmissionsfaktor F (X) des Infrarot-Sperrfilters k, den spektralen Transmissionsfaktor Le (X) des Objektivs 5 für den Lesevorgang, und die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik C (X) der CCD-Elemente 107 und 108, Die Halogenlampe 2 hat beispielsweise eine Farbtemperatur von 306o K; ferner wird beispielsweise ein Farb-Korrekturfilter (Cyan) als Infrarot-Sperrfilter Jf verwendet.

Fig. ^f zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungs-

beispiel des Strahlteilers 6, der ein erstes Element 6A und. ein zweites Element 6B aufweist, die miteinander verkittet sind. Als Beispiel für den aufgedampften Film auf dem Strahlteiler 6 ist ein Infrarot-Sperrfilm auf der Oberfläche a aufgedampft; ein Film, der die Komponenten mit kurzer Wellenlänge durchläßt und die Komponenten mit langer Wellenlänge reflektiert, wobei die Grenze zwischen kurzen und langen Wellenlängen in der Nähe von 580 nm liegt, ist auf der Oberfläche b aufgedampft; ein Film der die Komponenten mit langer Wellenlänge durchläßt (der Film sperrt die Komponenten mit kurzer Wellenlänge) ist auf der Oberfläche c aufgedampft; ein Film, der die Komponenten mit kurzer Wellenlänge durchläßt und die Komponenten mit langer Wellenlänge sowie Infrarotlicht sperrt, ist auf der Oberfläche d aufgedampft. Jeder der aufgedampften Filme ist ein Mehrschichtfilm, der zehn oder mehr Schichten aus CrOp (Brechungsindex 2,1) und MgFg (Brechungsindex 1,38) aufweist. Fig. 5 zeigt eine Darstellung der spektralen Transmissionsfaktoren von Ausführungsbeispielen für auf den Oberflächen a bis d aufgedampften Filme«.In Fig. 5 sind auf der Ordinate der Transmissionsfaktor T (Prozent) und auf der Abszisse die Wellenlänge X(nm) aufgetragen. Fig. 6 zeigt die spektrale Transmissionsfaktor-Gesamtcharakteristik des Strahlteilers 6, wobei die auf den Oberflächen a bis d aufgedampften Filme die in Fig. 5 gezeigte Spektralcharakteristik haben» ferner sind die Spektralcharakteristik Br (X) des Lichtstrahls LR (Charakteristik im Bereich langer Wellenlängen) und die spektrale Charakteristik Bb (2.) des Lichtstrahls LB (Charakteristik im Bereich kurzer Wellenlängen) aufgetragen.

Fig. 7 zeigt die spektralen Gesamtcharakteristiken Pr (#) und Pb (^) der gesamten Vorrichtung, wie sie sich ergibt, wenn die Spektralcharakteristiken der einzelnen Bauteile der Lesevorrichtung entsprechend Fig. 3 und die Spektralcharakteristiken des Strahlteilers entsprechend Fig. 6 ausgebildet sind. Pr (X) und Pb (^) werden, wie nachstehend

in Gleichung (2) dargestellt ist,, als Integration über die Spektralcharakteristiken der Bauteile dargestellt.

Pr(X) = La(X)-F(X)-Le(X)-Br(X)-C(X)

ö ο β K £ )

(X) = La(X)-F(X)-Le(X)-Bb(X)-C(X)

Fig. 8 zeigt ein Beispiel für die spektrale Reflexionscharakteristik Bi (X) von Vorlagen mit den Farben R (rot), BK (schwarz), B (blau) und W (weiß), wobei i = 1 bis 4 und der Index Vorlagen mit den entsprechenden Farben zugeordnet ist, und /I die Wellenlänge ist.

Entsprechend können die impedanzumgesetzten Signale SR'i und SB'i (i = 1 bis 4), wie sie mittels der CCD bei Vorlagen mit entsprechenden Farben erhalten werden, aus der Gleichung (3) erhalten werden»

SR'i = K/9i(X)-La(X)-F(X)-Le(X)-Br(X)«C(X)dX SB'i = K/8i(X)-La(X)-F(X)-Le(X)-Bb(X)-C(X)dX

K: constant ..... (3)

Wenn die die Lesevorrichtung bildenden Elemente die in Fig, 6 gezeigte Spektralcharakteristik haben und eine Vorlage mit der in Fig. 8 gezeigten Reflexionscharakteristik gelesen werden soll, können unter Verwendung von Gleichung (3) die Ausgangssignale der CCD erhalten werden, wie sie nachstehend in Tabelle 2-1 und Fig. 9 gezeigt sind. Fig. 9 zeigt die Werte der Spannungen der Signale SR' und SB· für die jeweiligen Farben (rot, schwarz, blau und weiß). Wie Fig. 9 zeigt, ist bei dem Signal SR' die Ausgangsspannung am größten für weiß und jeweils für rot„ blau und schwarz in der angegebenen Reihenfolge größer; bei dem Signal SB' ist die Ausgangsspannung für weiß, blau, rot und schwarz in der angegebenen Reihenfolge größer.

Tabelle 2-1

	Tot	0.12	6/a.u.	LJCi'/S
SR1	0.76	0.13	0.41	1.08
SB1	0.18	0.88	1 .29

Signale Sl¹ und 32', wie sie mittels analoger Rechenvorgänge auf der Grundlage von Gleichung (1) mit den numerischen Werten gemäß Tabelle 2-1 erhalten werden, sind in Tabelle 2-2 und Fig. 10 gezeigt, wobei G1/G3 = 3Λ7 und Gk/GZ = 1,63,

Tabelle 2-2

Tot

	2	.46	0	.29	0	.54	2	.46
S1	-O	.47	0	.09	1	.02	1	.02
S2

Wie aus Fig. 10 und Tabelle 2-2 ersichtlich ist, wird das Signal Sl in eine hohe Ausgangsspannung (rot, weiß) und eine niedrige Ausgangsspannung (schwarz, blau) binär umgesetzt und das Signal S2 in eine hohe Ausgangsspannung (blau, weiß) und eine niedrige Ausgangsspannung (rot, schwarz); dann werden die beiden Signale ausgegeben.

Der Grad der Leichtigkeit, mit der die durch Gleichung (k) dargestellte Binärumsetzung erfolgt, soll zur Erläuterung der Wirkung der Farbsignal-Verarbeitungsschaltung

unter Verwendung von analogen Rechenvorgängen herangezogen werden.

Je größer dieser Wert ist, desto leichter ist das Einstellen des Referenzpegels für dip Tünärumwandlung. (SR' SR_D}min - {SR'

XR	=
XB	1 =
X

SR' }max

{SR	W	SR'R,	sr'b"	SR9BK	}max
{SB'w,	SB1	B}min	- {SB	1R. SB°	_K}max
{SB'	W, S1	SB' D}min	SB»	r^i	} max
{S1W (S 2W.	S S2B	1R SI } min	B, StI	I' S2BK	} max

χ ioo(%)

χ T00(%)

_, ^ , x 100(%)

{S2_W, S2_R, S2_B# S2_BKJ- max

wobei "^» J min (max)" den minimalen (maximalen) Wert des numerischen Wertes in / } darstellt. Der Grad der Leichtigkeit, mit dem die Binärumsetzung durch Einsetzen der in den Tabellen 2-1 und 2-2 gezeigten Werte in Gleichung (^) erfolgt, ist in Tabelle 3 dargestellt. Es ist offensichtlich, daß der Grad der Leichtigkeit der Binärumsetzung durch die erfindungsgemäße Farbsignal-Verarbeitungsschaltung verbessert wird.

Tabelle J

Die Erfindung soll im Folgenden im einzelnen anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Elf Beispiele für die Spektralcharakteristik Brj ( £) und Bbj der vorstehend erwähnten aufgedampften Filme, die bei dem Strahlteiler 6 verwendet werden, sind in den Fig. HA bis

21A dargestellt, j = 11 bis 21 ist jeweils den Fig. 11 bis 21 zugeordnetj der Buchstabe r bezeichnet den Bereich langer Wellenlängen und der Buchstabe b den Bereich kurzer Wellenlängen. Ferner ist unter Verwendung der Spektralcharakteristiken La C]L)» F (X), Le (/L) und C (Ji) der jeweiligen Bauteile der in Fig. 3 gezeigten Lesevorrichtung und BrJ (%) und Bb j (/L) gemäß den Fig. HA bis 21A die spektrale Gesamtcharakteristik TrJ(X) und Pb j OO der Gesamt vorrichtung in den Fig. HB bis 21B dargestellt, wobei die Maximalwerte der numerischen Werte von Pr j (H) und PbJ (^) durch Relativwerte dargestellt werden, die auf 100$ nomiert sind.

Prj(X) = La(X)-F(A)-Le(X)-BrJ(X)-C(X)

.-.(2)· Pbj(X) = La(X)-F(X)-Le(X)-BbJ(X)-C(X)

Die Werte der Signale SR' und SB¹ vor dem analogen Rechenvorgang in dem Falle, daß rote, schwarze, blaue und weiße Vorlagen mit den in Fig. 8 gezeigten spektralen Reflexionscharakteristiken verwendet werden, werden durch elf Typen von Vorrichtungen gelesen, bei denen sich die in den Fig. 11 bis 21 gezeigten spektralen Gesamtcharakteristiken voneinander unterscheiden; dies ist in der nachfolgenden Tabelle k dargestellt.

Die Werte der Signale Sl und S2, die bei jeder Vorrichtung durch analoge Rechenvorgänge erhalten werden, werden durch die eingestellten optimalen Operationskonstanten Gl, G2, G3 und G^ sowie die Werte der zehn Operationskonstanten-Verhältnisse (Verstärkungsverhältnisse) t_Q = G1/G3 und £ ₀ = g4/ G2 beeinflußt; diese Werte sind in der nachstehenden Tabelle 5 angegeben.

Der Grad der Leichtigkeit der Binärumwandlung X_R, X_ß, Xl und X2, die durch Gleichung (4) gegeben ist, wird un-

ter Verwendung der in den Tabellen 4 und 5 angegebenen numerischen Werte berechnet; dies ist in Tabelle 6 angegeben.

Wie man sieht, wird der Grad der Leichtigkeit der Binärumwandlung durch die erfindungsgemäße Ausführung der Farbsignalverarbeitung verbessert.

	11	SR'	rat	0.02	Ua	CJ<t	)Λ
No.		SB1	0.19	0,02	0.	0.	20
	12	SR'	0.04	0.04	0.	0.	18
No.		SB1	0.30	0.02	0.	0.	31
	13	SR'	0.0 4	0,05	0.	0.	24
No.		SB1	0.41	0.03	0.	0.	43
	14	SR'	0.04	0.06	0.	0.	35
No.		SB'	0.50	0.05	0.	0.	54
	15	SR'	0.06	0.07	0.	0.	49
No.		SB'	0.56	0.0 6	0.	0.	63
	16	SR'	0.09	0.07	0.	0.	67
No.		SB1	0.58	0.09	0.	0.	67
	17	SR'	0.12	0.08	0.	0.	89
No.		SB"	0.58	0.11	0.	0.	69
	18	SR'	0.15	0.08	0.	1.	13
No.		SB'	0.58	0.13	0.	0.	70
	19	SR'	0.19	0.08	0.	1.	37
No.		SB'	0.58	0.16	0.	0.	70
	20	SR1	0.25	0.08	1.	1.	59
No.		SB'	0.59	0.17	0.	0.	71
	21	SR'	0.34	0.08	1.	1.	73
No.		SB1	0.59	0.18	0.	0.	72
		0.40	1.	1.	80
		r«.
08
12
12
19
16
28
20
40
23
54
25
68
26
82
27
93
27
02
27
07
28
10

Tabelle 5

	\	-rot	0.26 0.02	6/a.cc	LjCt 3	U	no
No. 11	Sl S2	2.62 -0.11	0.78 0.04	1.0 0.16	2.62 0.16	14.0	2.0
XO. 12	Sl S2	5.96 I -0Λ5	0.75 0.07	2.21 0v60	5.96 0,60	20.0	3.8
No. 13	Sl S2	6.32 -0.26	0.60 0.13	2.20 0.92	6.32 0.92	15.5	3.9
No. 14	Sl S2	5.32 -0.27	0.52 0.11	1.75 1.31	5.32 1.31	10.75	3.8
No. 15	Sl S2	4.55 -0.28	0.51 0.11	1.37 1.43	4.55 1.43	8.3	3.1
No. 16 ,	Sl S2	4.84 -0.34	Ö.60 0.07	1.46 1.11	4.84 1.11	8.6	2.0
No. 17 ·	Sl S2	5.02 -0.37	0.66 0.05	1.50 0.88	5.02 0.88	8.9	1.4
No. 18	Sl S2	5.51 -0.39	0.73 0.05	1.64 0.64	5.51 0.64	9.8	0.98
No. 19	Sl S2	6 .23 -0.39	0.76 0.03	1.99 0.50	6.23 0.50	11.2	0.75
No. 20	Sl S2	6.49 -0.36	0.68 0.03	2.06 0.44	6.49 0.44	11.6	0.67
No. 21	Sl S2	5.95 -0.34	1.92 0.41	5.95 0.41	10.8	0.63

Tabelle 6

	XR(%)	XB (%)	X1 (%)	X2(%)
No. 11	55	44	62	88
No. 12	58	63	63	93
No. 13	58	69	65	92
No. 14	56	69	67	90
No. 15	52	67	70	92
No. 16	49	63	70	90
No. 17	46	59	70	9 2
No. 18	44	54	70	92'
No. 19	44	48	68	90
No. 20	45	42	68	93
No. 21	43	39	68	93

In der nachstehenden Tabelle 7 sind die Daten der spektralen Gesamtcharakteristik (siehe Fig. 11 bis 21) jedes Ausführungsbeispiels angegeben« In Tabelle 7 ist ferner die spektrale Gesamtcharakteristik dargestellt, die in Fig. 7 als j - 7 bezeichnet ist.

Die Wellenlängen, bei denen sich Maximalwerte der spektralen Gesamtkurven Pr^" (ß.) und Pb/ (^) (siehe Fig. 7 und IIB bis 21B) ergeben, sind in den Spalten £' r und Λ'b

angegeben. Die Mittelwerte (X τ + X' 'b)/2 der Wellenlängen X 'r und X 'b sind in der Spalte X 'ave angegeben. Die Werte Pr ( χ τ) und Pb ( % *b) sind als Pr¹ und Pb' angegeben? ferner ist das Verhältnis Pr(C)/P'r für den Wert Pr(C) für die C-Linie im hellen Linienspektrum (656 nm) und das Verhältnis Pb(F)/P'b für die F-Linie im hellen Linienspektrum (k-86 nm) angegeben. Auch sind die Gebiete der Bereiche, die die spektralen Gesamtcharakteristiken Pr / (¹JL) und Pb j (X) mit der horizontalen Achse in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich umgeben, mit Qr/ und Qb/ bezeichnet; das Verhältnis Qb/ /Qr/ ist ebenfalls angegeben.

Qrj = /Prj(X)dA

Qbj = /Pb U)cU '" ⁽⁵⁾

Das Gebiet des Bereichs, in dem sich Pr J (X) und Pb 4 (V) überlappt, ist mit Qc/ bezeichnet; das Verhältnis Qcj /Qr / ist ebenfalls angegeben.

Tabelle 7

No. (j)	λ'Γ (nm)	X'b (nm)	λ' ave (nm)	λ'pp (nm)	Pr (C) Pr'	Pb(F) Pb'	Qr	Qr
11	680	420	550	+130	0.87	0.18	0.97	0.18
12	660	440	550	+no	0.98	0.24	0.86	0.09
13	640	460	550	± 90	0„ 92	Oo 60	0.86	0.05
14	640	4 80	560	+ 80	0.74	0.98	0.95	0.04
15	640	500	570	■-+ 70	0.70	0.79	1.12	0.05
16	620	520	570	± 50	0.70	0.66	1.38	0.07
17	620	540	580	+ 40	0.72	0.53	1.71	0.12
18	640	540	590	+ 50	0.72	0.54	2.04	0.11
19	640	540	590	+ 50	0.72	0.52	2.34	0.25
20	640	540	590	+ 50	0.72	0.52	2.52	0.34
21	640	54 0	590	+ . 50	0.72	0.52	2.60	0.42
7	600	540	570	+ 30	0.43	0.55	1.22	0.19

Bei der erfindungsgemäßen Lesevorrichtung wird die Information in einen Bereich langer und einen Bereich kurzer Wellenlänge geteilt. Wenn jedoch der Standard des Bereichs langer Wellenlängen nach der C-Linie im hellen Linienspektrum (656 nm) und der Standard des Bereichs kurzer Wellenlängen nach der F-Linie des hellen Linienspektrums (^86 nm) liegt, ist es vorteilhaft, das Trennungsgebiet der beiden Wellenlängenbereiche wie folgt einzustellen:

5^0 £ X'ave £ 600 (nm) (6)

wie dies in der Spalte X 'ave in Tabelle 7 dargestellt ist.

Wenn die untere Grenze in Gleichung (6) überschritten wird, werden die Arten von zu lesenden blauen Vorlagen beträchtlich eingeschränkt. Wenn die obere Grenze in Gleichung (6) überschritten wird, werden die Arten von zu lesenden roten Vorlagen beträchtlich eingeschränkt. Wenn die vorstehende Bedingung aufgegeben wird, unterscheidet sich das Farbgleichgewicht des gelesenen Bildes beträchtlich vom Farbton des Vorlagenbildes.

Die Wellenlängen X'r und ^'b, bei denen sich Maximalwerte der Spektralcharakteristik der jeweiligen Wellenlängenbereiche bei Einhaltung von Gleichung (6) ergeben, sollten vorzugsweise in dem Bereich von

60 a ^r¹ - lh' £ 260 (nm) (7)

eingestellt werden. Wenn der Wert die obere Grenze überschreitet, bedeutet dies, daß <L *r im nahen Infrarotbereich liegt und % 'b im nahen Ultraviolettbereich. Da aber die erfindungsgemäße Vorrichtung sichtbare Lichtinformationen lesen soll, ist jede Verringerung der Lichtmenge im sichtbaren Bereich, in dem die Informationen enthalten sind, unerwünscht. Wenn andererseits die untere Grenze in Gleichung (7) überschritten wird, sind .-iehrjl£omponenten gemeinsam in den Signal-Ausgangssignalen des Bereichs langer bzw. kurzer Wellenlän-

gen enthalten; dies führt zu einem Rauschen der Färbinformation^: omponenten, was unvorteilhaft ist.

Um die Vorlageninformation genau zu lesen, muß das Ausgangssignal der CCD aufgrund der Farbsignal-Information in ausreichender Weise vom Dunkelstrom der CCD unterschieden werden können.

Zur Vergrößerung der auf die CCD einfallenden Lichtmenge ist es erforderlich, daß die Helligkeit der Beleuchtungs-Lichtquelle oder die öffnung des Leseobjektivs vergrößert werden; bei beiden Maßnahmen gibt es jedoch Grenzen.

Da die Bedingungen die Farbsignal-Ausgangssignale der C₁CD betreffen, ist es erforderlich, den Standard im Bereich langer Wellenlängen auf die C-Linie und den Standard im Bereich kurzer Wellenlängen auf die F-Linie einzustellen, und die folgenden Bereiche zusätzlich zu den Bedingungen gemäß den Gleichungen (6) und (7) einzustellen ι

Wenn die unteren Grenzen der obigen Bedingungen überschritten werden, ist es schwierig ein Färb-Informationssignal zu erhalten, das in ausreichender Weise von dem Dunkelstromsignal unterscheidbar ist.

Zusätzlich zu den vorstehend genannten Bedingungen (6), (?) und (8) wird die folgende Bedingung aufgestellt!

0.8 s-2|- S 2.7 ' " ... (9)

Beim Aufbau des Geräts ist es wünschenswert, daß die

beiden CCD und das elektrische System für jedes CCD gleich · ausgelegt werden.

Wenn jedoch von den Grenzen der obigen Bedingungen beispielsweise in dem Fall, daß eine weiße Vorlage gelesen werden soll, abgewichen wird, unterscheiden sich die Lichtmengen, die auf die beiden CCD auftreffen, wesentlich voneinander; hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, die elektronischen Elemente und die Schaltungen für den Bereich langer bzw. kurzer Wellenlängen individuell zu entwerfen und zu fertigen; dies ist unvorteilhaft.

Der Wert von Qc/Qr gibt das "Rausch"-Licht, das im Bereich langer Wellenlängen aufgrund von Signalen langer und kurzer Wellenlängen auftritt an. Zusätzlich zu den vorstehend genannten Bedingungen (6), (7), (8) und (9) ist die Einhaltung der folgenden Bedingung empfehlenswert:

Wenn die Grenzen der vorstehenden Bedingung (10) überschritten werden, variieren die Leichtigkeitsgrade der Binärumwandlung Xl und X2 für geringe Fluktuationen der Verstärkungskonstanten-Verhältnisse T und £ während der Einstellung der Analog-Verstärkungskonstanten in großem Umfang und bei der Einstellung ist eine hohe Genauigkeit erforderlich; dies ist nicht wünschenswert. Ferner gewinnen zusätzliche Faktoren, aufgrund derer das Ausgangssignal fluktuiert, wie beispielsweise elektrisches Rauschen während der Verstärkung, Bedeutung, was ebenfalls nicht wünschenswert ist. Zur Beschreibung dieser Vorgänge sollen Beispiele für numerische Werte angegeben werden, wobei die Werte von Jf (= G1/G3) und 2₀ (⁼ Gk/GZ), die die Werte von Xl und X3 (siehe Tabelle 3 und 6) ergeben, um 2Q# variiert werden. Das heißt, daß £■ und 2 ' auf die Werte 1,2 J₀ bzw. 1,2^₀ eingestellt werden. Die dann erhaltenen Leichtigkeitsgrade für die Binärumsetzung xl¹ und x2' sowie die Fluktuationsraten xl'-/xl

und χ2·/χ2 bei gegebenen Werten xl und x2 sind in Tabelle 8. angegeben. Aus den Tabellen 7 und 8 ist ersichtlich, daß, wenn der Wert von Qc/Qr die·obere Grenze der Gleichung (10) erreicht, die Rate, mit der der Leichtigkeitsgrad der Binärumwandlung fluktuiert, größer wird.■ Es treten jedoch noch große Werte der Leichtigkeitsgrade der Binärumwandlung X_r· und X_b' auf, wenn keine Farbsignal-Verarbeitung erfolgt.

Tabelle 8

NO.	Xl'	X1I1	X2'	X2·
(j)	(%)	Xl	78	X2
11	61	0.98	89	0.89
12	62	0.98	88	0.96
13	64	0.98	86	0.96
14	65	0.97	87	0.96
15	67	0.96	84	0.95
16	66	0.94	84	0.93
17	66	0.94	82	0.91
18	64	0.91	80	0.89
19	63	0.93	78	0.89
20	64	0.94	77	0.84
21	63	0.93	82	0.83
7	67	0.86	0.88

Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es bei der erfindungsgemäßen Lesevorrichtung möglich, einen hohen f'reiheitsgrad für die Spektralcharakteristik der aufgedampften Filme des Strahlteilers 6 sowie der Spektral-Gesamtcharakteristik der gesamten Vorrichtung zu erzielen; ferner ist die Einstellung des Referenzpegels für die Binärumwandlung leicht und die Einflüsse von Faktoren, die das Ausgangssignal fluktuieren lassen, wie beispielsweise des elektrischen Rauschens, gering.

Ferner hat die Erfindung eine große Auswirkung auf das Färb-Unterscheidungsverfahren, wenn ein Objektiv mit einem großen Blendenverhältnis als Leseobjektiv verwendet wird. Das heißt, durch die Verwendung eines Leseobjektivs mit einem großen Blendenverhältnis kann erfindungsgemäß die Einstellung des Absolutwerts des Reflexionsfaktors oder des Transmissionsfaktors des Farb-Auflösungssystems vermieden werden, wodurch die Herstellung des Farb-Auflösungssystems erleichtert wird. Tatsächlich sind zehn oder mehr Schichten von dünnen Interferenzfilmen, die das Farb-Auflösungssystem bilden, erforderlich; da eine Vielzahl derartiger Vielschichtfilme verwendet wird und die Reflexionscharakteristik bzw. die Transmissionscharakteristik durch Herstellungsfehler beeinflußt wird, wird, wenn ein Leseobjektiv mit einem kleinen Blendenverhältnis verwendet wird, das Signal/Rauschverhältnis des Farbsignals verringert. Durch die Verwendung eines Leseobjektivs mit einem großen Blendenverhältnis können erf.indungsgemäß derartige Schwierigkeiten vermieden werden.

Im Folgenden soll der Aufbau des Lese-Linsensystems bzw. des Leseobjektivs 5 und des Strahlteilers 6 beschrieben werden.

Wie in Verbindung mit dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, trennt die erfindungsgemäße Lesevorrichtung den Lichtstrahl von der Vorlage mittels des Strahl-

tellers 6 in zwei Wellenlängenteile und bildet sie auf die Licht empfangenden CCD 7 bzw» 8 ab. Folglich ist ein Leseobjektiv 5 mit einer großen Öffnung erforderlich; hierbei muß der Korrektur der sphärischen Abberation Aufmerksamkeit geschenkt werden. Ferner ist es wünschenswert, daß keine Eclipse über den gesamten Bildwinkel auftritt.

Fig. 22 zeigt ein Ausführungsbeispiel des bei der erfindungsgemäßen Lesevorrichtung verwendeten Lese-Linsensystems. Das Linsensystem 5 weist in dieser Reihenfolge von der Objekt- zur Bildseite eine erste positive Meniskuslinse 31, deren konvexe Fläche zur Objektseite gerichtet ist, eine zweite Meniskuslinse, die aus einer ersten positiven Linse 32 und einer zweiten negativen Linse 33 besteht, die zusammengekittet sind und deren konvexe Fläche zur öbjektseite gerichtet ist, eine dritte Meniskuslinse, die aus einer ersten negativen Linse 3^ und einer zweiten positiven Linse 35 besteht, die zusammengekittet sind und deren konvexe Fläche zur Bildseite gerichtet ist, eine vierte positive Linse 36 sowie eine fünfte positive Linse 37 auf. ri ist der Krümmungsradius der i-ten Fläche gezählt von der Objektseite, di die axiale Dicke bzw. der axiale Luftabstand zwischen der iten Fläche und der i+l-ten Fläche. Mit dem Bezugszeichen 6 ist der Strahlteiler bezeichnet. r, „ und r,^ bezeichnen die Eintritts-Endfläche bzw. die Austritts-Endfläche des Strahlteilers, d₁₂ den Abstand zwischen dem Linsensystem 5 und dem Strahl teiler 6 und d^ die axiale Dicke des Strahl teilers. ni ist der Brechungsindex der iten Linse gezählt von der Objektseite.

Es ist erforderlich, daß die Gesamtlänge D des erfindungsgemäßen Linsensystems (d.h. die Summe aus d, bis d,, ) folgende Bedingung bezogen auf die Brennweite f des Linsensystems erfüllt»

0,9 < D / f < 1,3 (H)

- :28 -δ

Damit das Lese-Linsensystem ein lichtstarkes Objek- · tiv ist, ist es erforderlich, daß die F-Zahl auf der Achse klein ist, und daß keine Eclipse außerhalb der Achse auftritt, d.h. daß die Blendenausbeute bei 1OO# liegt. Wenn die untere Grenze der Bedingung (11) überschritten wird, wird die Krümmung jeder Fläche größer und es wird unmöglich, das Auftreten der sphärischen Abberation, die eine axiale Aberration ist, und das Auftreten von Verschleierungen auf d.e,r Bildebene, die außeraxiale Aberrationen sind, zu beseitigen. Wenn der Wert von D/f zu groß wird, wird das Linsensystem zwar lichtstärker, wenn jedoch die obere Grenze der Bedingung (11) überschritten wird, wird die Einfallshöhe der außeraxialen Strahlen auf jede Fläche zu groß, wodurch sich außeraxiale Aberrationen, nämlich Verzeichnung und Astigmatismus ergeben. Wie wohl bekannt ist, ist zwischen dem Objektiv und der Bildebene eine planparallele Glasscheibe angeordnet, die die Funktion hat, den Astigmatismus auf einen positiven Wert zu korrigieren; deshalb können, wenn die Bedingung (11) erfüllt ist, sowohl die sphärische Aberration als auch der Astigmatismus leicht korrigiert werden, sogar wenn als Lese-Linsensystem ein lichtstarkes objektiv, verwendet wird und die Blendenausbeute hoch ist.

Damit das vorstehend beschriebene Linsensystem ein hohes Auflösungsvermögen und eine gut korrigierte Verzeichnung hat, ist es wünschenswert, daß das Objektiv vom Gaustyp die folgenden Bedingungen erfüllt. Wenn die Linsenflächen des Lese-Linsensystems gemäß Fig. 22 entwerfen werden, wird das Linsensystem in die folgenden drei Teilsysteme geteilt, wenn man von der Objektseite gezählt die Flächen mit 1 bis 12 durchnummeriert:

1. Teilsystem! Dieses Teilsystem wird von der ersten bis dritten Fläche gebildet.

2. Teilsystem: Dieses Teilsystem wird von der vierten bis siebten Fläche gebildet.

3· Teilsystem: Dieses Teilsystem wird von der achten, bis zwölften Fläche gebildet.

Das Linsensystem kann grundsätzlich so betrachtet wer den, als wenn es die Brechkraftanordnung eines positiv-negativ-positiven Triplets hätte. Wenn
fi : die Brennweite jedes Teilsystems e, : der Abstand zwischen den Hauptpunkten des ersten und

zweiten Teilsystems
e„ s der Abstand zwischen den Hauptpunkten des zweiten und dritten Teilsystems

sind,, so können die Brechkraftanordnungen der drei Teilsysteme durch die folgenden vier Parameter ausgedrückt werdeni

Jc = e.,/^ - e₂/f₂ ... (12')

Σ. = (Vf₁ + Vf₂ +"Vf₃) x f .„.(13·)

ε = e₇/e- ....(15·)

Die Brechkraftanordnungen f, , f-, f_, e, und e₂ der drei Teilsysteme werden durch die vier Parameter und die Brennweite f des Gesamtsystems bestimmt.

k ist der mit der Verzeichnung befaßte Parameter; wenn der Absolutwert von k groß ist, wird die Korrektur der Verzeichnung schwierig. Wenn beispielsweise k im positiven Sinn größer wird, wird die .Eift'fallshöhe des ersten Teilsystems größer und es tritt positive Verzeichnung auf. ^j₁ ist der zur Petzvalsumme gehörige Parameter, der gewöhnlich negative Werte annimmt; wenn ΙΣ.φί größer wird, wird die Petzvalsumme des gesamten Systems kleiner und die Bildfeldkrümmung besser. L ist der zur Gesamtlänge des Objektivs gehörige Parameter; wenn L größer wird„ wird die Brechkraft jedes Teilsystems kleiner und die sphärische Abberation besser. £ ist das Verhältnis der Abstände zwischen dem er-

sten und dem dritten Teilsystem; wenn £ wesentlich von 1 abweicht, ergeben sich nicht im Gleichgewicht befindliche Brechkraftanordnungen vor und hinter der Blende, wodurch die Koma etc. nachteilig beeinflußt wird. Es ist wünschenswert, daß die Brechkraftanordnung des Objektivs vom Gaustyp, das erfindungsgemäß verwendet wird, wie folgt ist:

-0.21 < k < -0.09

(12)

■2.0 < Σ . < -1 .5 ... (13)

0.48 < L < 0.61 ... (14)

0.8 < ε < 1 .1 *¹⁵^

Wenn k in Gleichung (12) die untere Grenze überschreitet, wird die Einfallshöhe des außeraxialen Strahls auf das dritte Teilsystem groß verglichen mit der Einfallshöhe auf das erste Teilsystem und die Brechkraft des dritten Teilsystems wird groß, wodurch eine beträchtliche negative Verzeichnung auftritt. Wenn die obere Grenze in Gleichung (12) überschritten wird, wird die Brechkraft des ersten Teilsystems groß und die Korrektur der sphärischen Aberration schwierig. Wenn Σφ in Gleichung (13) die obere Grenze überschreitet, wird die Petzvalsumme groß und die Bildfeldkrümmung steigt an. Wenn L die untere Grenze in Gleichung (1*0 überschreitet, steigt die sphärische Aberration an. Wenn in Gleichung (15) die untere Grenze überschreitet, ergibt sich eine nicht im Gleichgewicht befindliche Brechkraftanordnung und die Korrektur der Koma wird schwierig. Wenn die obere Grenze überschreitet, wird, wenn die Bedingung gemäß Gleichung (12) eingehalten wird, die Brechkraft des ersten Teilsystems, das von drei Flächen gebildet wird, groß; für die Korrektur der sphärischen Aberration ist es jedoch vorteilhaft, die Brechkraft des dritten Teilsystems, das von fünf Flächen gebildet wird, groß zu machen, da die Brechkraft der jeweiligen Flächen angeglichen werden kann. Wenn

JHIQiNAL

2ΐφ die untere Grenze in Gleichung (13) überschreitet und L die obere Grenze in Gleichung (1*0 ist dies zwar vorteilhaft für die Korrektur sowohl der sphärischen Abberation als auch der Bildfeldkrümmung, da aber die gleichzeitig zu erfüllenden Gleichungen für f, , f«, .f-,, e, und e~ (Gleichungen (12')» (13'). (Ib') und (15') und die Brennweite f des Gesamtsystems über kubische Gleichungen verknüpft sind, und die Bedingungen in den Gleichungen (12) und (13) erfüllt sein sollen, gibt es keine .Lösung,, bei der die Brechkraft positiv, negativ,, positiv ist- Wenn die folgenden Bedingungen erfüllt werden, erhält man eine noch bessere Korrektur der Bildfehlers

0.6 < r,/f <.1.0 ...■ (16)

3.5 < T₂Zr₁ < 6.0 ..". (17)

2.5 < d₅/f < 3.5 ' ... (18)

0.6 < -r_lo/f < 1.0 ... (19)

Wenn die untere Grenze in Gleichung (16) überschritten wird, wird die Krümmung der ersten Oberfläche größer und die sphärische At ^ration steigt an. Wenn die obere Grenze in Gleichung (16) überschritten wird, wird die Krümmung der dritten Fläche größer und die sphärische Aberration sowie die Koma steigen bei der Brechkraftanordnung, bei denen die Bedingungen der Gleichungen (12) bis (15) erfüllt sind, an. Wenn die untere Grenze in Gleichung (1?) überschritten wird, wird die Korrektur der Verzeichnung schwierig; wenn die obere Grenze der Gleichung (17) überschritten wird, tritt ein Astigmatismus höherer Ordnung in negativem Sinn auf, was nicht günstig ist. Wenn die untere Grenze der Gleichung (17) überschritten wird, wird die Krümmung der fünften und sechsten Fläche zu groß, um die Brechkraft des zweiten Teilsystems, das durch die, Gleichungen (12) bis (15) bestimmt ist, zu ermöglichen, und die sphärische Aberration wird überkorrigiert. Sowohl

der Einfallswinkel des außeraxialen oberen Strahls auf die fünfte Fläche als auch der Einfallswinkel des außeraxialen unteren Strahls auf die sechste Fläche wird zu scharf und es tritt eine beträchtliche Verschleierung auf der Bildebene auf.

Bei dem Lese-Linsensystem kann das Auftreten von sphärischer Aberration in dem ersten und dritten Teilsystem durch die Erfüllung der Bedingungen (11), (1*0 und (16) minimiert werden. Deshalb kann der Anteil an der Korrektur der sphärischen Aberration der fünften und sechsten Fläche verringert werden. Infolge hiervon ist es möglich, die Größe der Brechung des außeraxialen oberen Strahls an der fünften Fläche und die Größe der Brechung des außeraxialen unteren Strahls an der sechsten Fläche zu verringern und das Auftreten von Verschleierungen auf der Bildebene sowie die Koma zu beseitigen.

Wenn die obere Grenze in Gleichung (1.8) überschritten wird, werden die Krümmungen der fünften und sechsten Fläche weniger groß und die Petzvalsumme steigt an und der Astigmatismus wird unterkorrigiert. Wenn die untere Grenze in der Bedingung (19) überschritten wird, steigt die sphärische Ab ration an; wenn die obere Grenze in der Gleichung (19) überschritten wird, treten Astigmatismus und Koma auf.

Ferner ist es wünschenswert, daß die Dicke d,-, des Strahlteilers (planparallele Glasplatte) 6 zwischen

0 < D₁₃ < 0,7 Sk- (20)

relativ zur hinteren Schnittweite Sk' des Leseobjektivs 5 liegt. Wenn die obere Grenze in Gleichung (20) überschritten wird, wird es sehr schwierig, die Position des Lichtempfangselements, das auf der Bildebene angeordnet ist, einzustellen. Wenn d₁„ gleich Null ist, kann keine Astigmatismuskorrektur erzielt werden.

In den Tabellen 9 bis 1^· werden Daten für das Lese-Linsensystem angegeben. In den Tabellen ist t"' der Abstand von der fünften Fläche zur Blende, n, bis n„ und v, bis v„ die Brechungsindizer, für die d-Linie bzw. die Abbeschen Zahlen der jeweiligen Linsen, ng und Vo der Brechungsindex für die d-Linie und die Abbesche Zahl des strahlteilers 6. Ferner ist in den Tabellen die Brennweite f für die jeweiligen Linsendaten, die Quervergrößerung /5 „ die Blendenzahl F, der halbe Bildwinkel co »■ k, %S , L, £. , die Gesamtlänge D des Objektivs sowie der Wert III ₂ des Koeffizienten 5. Ordnung der zweiten Fläche für den Astigmatismus angegeben (für die Brennweite 1).

- 34 Tabelle

K Λ inmungsradi · t >	68.003	Liru'.endicke br·.·/.	9.66	Breohungs-	-x (Nd,'	Abbe:	S-h-	(Vd)
	245.74	Luftat	0.16	ir-i	1.69680	Zahl	55.5
rl	42.874	dl	13.21	nl		Vl
r2	295.68	d2	7.49		1.71300		53.8
r3	25.101	d3	27.91		1.62588	υ2	35.7
r4	-29.239	d4	6.48	n3		V3
r5	930.09	d5	12.28		1.69895		30.1
r6	-47.933	b	1.08	n4	1.72000	V4	50.2
r7	833.26	d7	7.03	n5		V5
r8	-83.315	d8	0.77		1.71300		53.8
r9	-1930.3	d9	5.64	n6		V6
rio	-147.95	dio	25.79		1.69680		55.5
rn	OO	dn	3 7.84	n7		V7
rl2	co	d12	14.32		1.51633		64.1
r13	d13	n8		V8
r14	t1

£	-0	100	B	-0	.1-	F	1	I	55	co	12	.6°
k	91	.098	L	0.	497	r"	-1.				0.	996
D	.72	EIIj	1.	502

ORIGINAL

- 35 Tabelle

Krürnnungsradi us	98.320	Linsendicke bzw.	22.17	Brechungs	1.69350	Abbesche	.(Vd)
	555.26	Luftabstand	0.13	index (Nd)		Zahl	53.2
rl	46.067	dl	21.33	ni	1.69350	Vl
r2	643.30	d2	4.17		1.62364		53.2
r3	26„048	d3	32.45	n2		V2	36.5
r4	-28.681	d4	5.83	n3	1.69895	V3
r5	127.04	d5	15.92		1.69350		30.1
r6	-47.433	d6	0.2	n4		V4	53.2
r7	-449.49	d7	9.17	n5	1.69350	V5
r8	-65.928	d8	0.17				53.2
r9	144.747	d9	.9.17	n6	1.69350	υ6.
rio	-285.68	dio	26.35				50.3
rn	OO	dn	38.67	n7	1.51633	*7
r12		312	19.52				64.1
r13	313	n8	V8
r14	f

f	-0	100	ß	-0.	12	F	1.	8	ω	12	.6°
k	120	.204	L	0.	60	Σ φ		85	ε	0.	893
D	.72	M2	2.	376

Tabelle

5 —

K.\inrnungsradius	68.260	Linsendicke bzw. Luftabs1· and	9.78	Brechungs- ii.-h-x (y-ij	I 1.69680	Zähl	(vd)
rl	247.44	dl	0.23	nl		Vl	55.5
r2	43.206	d2	13.07		1.71300
r3	294.37	d3	7.47	n2	1.62588	V2	53.8
r4	25.479	d4	28.48	n3		V3	35.7
r5	-29.164	d5	6.55		1.68893
r6	1142.1	d6	12.67	n4	1.73400	V4	31.1
r7	-47.123	d7	0.85	n5		V5	51.5
r8	714.398	d8	7.53		1.69350
r9	-91.252	d9	0.22	n6		V6	53.2
rio	-2666.7	d10	5.68		1.69350
rn	-14 8.7	dn	26.35	n7		υ7	53.2
r12	OO	d12	38.67		1.51633
r13	OO	d13	14.5	n8		V8	64.1
r14	t1

f	100	099	ß	-0	.12	F	1.	8	ω	12	.6°
k	-0	53	L	0	.501	Φ	-1.	50	ε	0.	996
D	92		1	.509

st ■ ΰ j j *-«/-it.

- 37 Tabelle

K^Umnungsradi us	82.	245	Linyendicke Luftabsrand	11	bzw.	Brechungs index (MH I	1	.69350	Abtesrh Zahl	53	"I (vd)
ri	363.	69	dl	0	.66	ι ηι			I Vl		.2
r2	47.	293	d2	17	.13		1	.69350		53
r3	471.	86	d3	7	.35	n2	1	.62588	V2	35	.2
r4	26.	845	d4	31	.17	n3			V3		.7
r5	-29.	040	d5	9	.7		1	.69895		30
r6	395.	26	d6	11	.47	n4	1	.69350	V4	53	.1
r7	-50.	500	d7	0	.79	n5			V5		„2
r8	-323.	18	d8	6	.2		1	.69350		53
r9	-64. 194.	040 09	d9	0 5	.74	n6		.69350	V6	53	.2
rio rii	-198.	20	d10 dll	26	.17 .71	n7		V7		.2
rl2	OO		d12	38	.35		.51633		64
r13	OO		d13	19	.67	n8		V8		.1
r14	f	.26

f	100	.0	L	-0.12	F	1.8	ü)	12.6°
k	-0.167		0.562		-1.68	ε	0.925
D	102.08	1.981

BAD ORIGINAL

- 38 Tabelle

Krürrmurigsradi ■ i.ri	82.385	Lins«^ndicko tz1*'· Luftabs «-and	12.58	Brechungs index (VHl	1.69350	Ί Abbesehe Zahl (vd)	53.2
ri	372.67	dl	0.13	t ni		vl
r2	46.668	d2	18.25		1.69350		53.2
r3	395.72	d3	7.08	n2	1.62588	V2	35.7
r4	25.784	d4	31.60	n3		V3
r5	-29.351	d5	9.30		1.69895		30.1
r6	170.67	d6	12.60	n4	1.69350	V4	53.2
r7	-49.351	d7	0.20	n5		V5
r8	-488.460	d8	7.38		1.69350		53.2
r9	-71.185	d9	0.17	n6		V6
rio	209.871	dio	10.00		1.69350		53.2
rn	-160.00	dn	26.35	n7		V7
rl2	OO	d12	38.67		1.51633		64.1
r13	OO	d13	21.22	n8		υ8
rl4	t1

■f

k D

100

-0.192

109.28

3	-0.	12	F	1.	8	ω	12	.6°
L	0.	577		-1.	78	ε	0.	956
	2.	556

- 39 Tabelle

Kj.\imnui ige	88	rail iii:·,	Iiironi Luft ab	i i ckc	few.	Lr icle	IUTIgS-	.69350	Abb--s Zah I	(	53	Vd)
ri	393	.445	di	12	.58	I ni	1		vi		.2
r2	47	.78	d2	0	.13			.69350		53
r3	512	.949	d3	18	.25	"2	1	.62588	V2	35	.2
r4	27	.30	d4	7	.08	n3.	1		V3		.7
r5	-28	.407	d5	34	.23			.6989 5		30
r6	245	.041	d6	9	.30	n4	1	.69 350	V4	53	.1
r7	-45	.39	d7	12	.60	n5	1		V5		.2
r8	-494	.079	d8	0	.20			.69350		53
r9	-76	.74	d9	7	.38	X	1		V6		.2
rio	186	.798	dio	0	. 17			.69350		53
rn	-184	.20	dn	10	.00	n7	1		V7		.2
r12		.06	d12	26	.35			.51633		64
r13		OO	d13	15	.17	n8	1		V8		.1
r14		f	20	.70

f	100	ß	L	-0	.12	F	1	.8	ω	12	.6°
k	-0.197	ΐπ2	0.	586		-1	.89	ε	0.	909
D	111.92	1.	815

BAD

Die in Fig. 23 angegebenen Aberrationen sind die für die d-Linie entsprechend den in Tabelle 9 angegebenen Linsendaten. In der Zeichnung für den Astigmatismus bezeichnet die gestrichelte Linie den Meriodonalstrahl und die durchgehende Linie den Sagittalstrahl. Obwohl das erfindungsgemäße Lese-Linnensystem eine große Öffnung hat, wird die sphärische 'Aberration und die Verzeichnung gut korrigiert, es tritt nur eine geringe Verschleierung in der Bildebene auf, und das Linsensystem hat ein hohes Auflösungsvermögen.

Beschrieben wird oine Farbbild-Lesevorrichtung, die eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Oberfläche einer Vorlage, ein optisches Transmissionssystem, das den Lichtstrahl von der überfläche der Vorlage in zwei Strahlen aufspaltet, von denen der eine Wellenlängen im Bereich kurzer Wellenlängen und der andere Wellenlängen im Bereich langer Wellenlängen aufweist, und diese zu einem Lichtdetektor leitet, eine Verarbeitungsschaltung, die einen Rechenvorgang mit den Signalen des Lichtdetektors ausführt und eine Vielzahl von elektrischen Signalen abgibt, und eine Umsetzerschaltung aufweist, die die Vielzahl von elektrischen Signalen in Signale entsprechend jeweiligen Farben umsetzt; die Vorrichtung ist in dor Lage, vier Farben, nämlich Schwarz, Blau, Rot und Woiß gut dadurch zu unterscheiden und zu lesen, daß die Wellenlänge //'b der spektralen Gesamtcharakteristik im Gebiet kurzer i/ollonlängen, die sowohl die spektrale Charakteristik .der Lichtquelle, des optischen Transmissionssystemr; und dos Lichtdotcktors relativ zum Maximalwert des Transmissionsfaktors und die Wellenlänge •? τ der spektralen Gesamtcharakteriiitik im Gebiet langer Wellenlängen relativ zum Maximalwert des Transmissionsfaktors auf einen bestimmten Wert eingestellt werden.

Claims (1)

1. TIFnTIfP — Riiuι IMO- <**■-" ICcMAVc " ■ · Patentanwälte und

   IEDTKE DUHLiNG; .· ffVENNE _: Vertreter beim EPA

   f\. f% ' ~.**\~ : ' '-' · ~ ~~ Dipl.-Ing. H.Tiedtke M

   IJIRUPE - rlELLMANN - UIRÄMS" " ""' DlpL-Chem. G.Bühling

   Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams

   ." " -_n*nB Bavariaring4, Postfach 202403

   3237977 8000 München 2

   Tel.: 089-539653

   Telex: 5-24845 tipat

   cable: Germaniapatent München

   13. Oktober 1982 DE 2530

   Patentansprüche

   Vorrichtung zum Lesen eines Farbbildes auf der Oberfläche einer Vorlage, gekennzeichnet durch eine Lichtquelleneinrichtung (2) zur Beleuchtung der Oberfläche einer Vorlage (1)„ ein optisches Durchlaßsystem (3· ^» 5, 6) zum Trennen des Lichtstrahls von der Oberfläche der Vorlage in einen Lichtstrahl, dessen Wellenlängen im Bereich kurzer Wellenlängen liegen, und einen Lichtstrahl, dessen Wellenlängen im Bereich langer Wellenlängen liegen, und zum Richten dieser Lichtstrahlen auf eine Lichterfassungseinrichtung (7j 8), eine Verarbeitungsschaltung, die einen Rechenvorgang zwischen den Signalen der Lichterfassungseinrichtung ausführt und eine Vielzahl von Signalen abgibt,, und eine Schaltung, die die Vielzahl von elektrischen Signalen in Signale entsprechend vorgegebenen Farben umsetzt, wobei die spektrale Gesamtcharakteristik des Systems mit der Lichtquelleneinrichtung, dem optischen Transmissionssystem und der Lichterfassungseinrichtung die Bedingungen

   540 nm S X'b + X'r £ 600 nm 60 nm ύ X'r - X'b S 260 nm

   erfüllt, wobei X'b die Wellenlänge ist, bei dem der Transmissionsfaktor für den Lichtstrahl mit kurzen Wellenlängen ein Maximum zeigt, und ^T die Wellenlänge, bei der der

   Deutsche Bank (München) Klo. 51/61070 Dresdner Bnnk !München) KIo 3939 Β·Μ Puitscheck (München) KIo 670-43-804

   Transmissionsfaktor für den Lichtstrahl mit langen Wellenlängen ein Maximum zeigt.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß

   0.18 *m$Li 1.0

   0.4 < -^- < 1 .0
   Pr

   gilt, wobei Pb (X) die Kurve darstellt, die die spektrale Gesamtcharakteristik des Bereichs kurzer Wellenlängen angibt, Pr (%) die Kurve, die die spektrale Gesamtcharakteristik des Bereichs langer Wellenlängen angibt, Pb (X'b) = Pb·, Pr (%'r) = Pr¹, Pb (F) der Wert von Pb (X) für die F-Linie und Pr (C) der Wert von Pr (%'r) für die C-Linie sind,

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   0.8 < gp < .0.27

   gilt, wobei Qr und Qb die Bereiche der '.Vellenlängenbereiche sind, die Pr [X) und Pb (X) zusammen mit der horizontalen Achse in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich umgeben.

   k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

   osS| _s0.₅

   gilt, wobei Qc das Gebiet des Bereichs ist, in dem sich Pr (X) und Pb (X) überlappen.

   5. Vorrichtung zum Lesen eines Farbbildes auf der Oberfläche einer Vorlage, gekennzeichnet durch ein Linsensystem zum Abbilden des Lichtstrahls γοη der Oberfläche der Vorlage auf eine Lichterfassungseinrichtung, wobei das Linsensystem in dieser Reihenfolge von der Seite der Vorlagenoberfläche zu der Seite der Bildebene eine erste positive Meniskuslinse, deren konvexe Fläche zur Vorlagenoberflächenseite gerichtet ist, eine zweite Meniskuslinse,, die aus einer ersten positiven Linse und einer zweiten negativen Linse besteht, die miteinander verkittet sind und deren konvexe Fläche zur Seite der Vorlagenoberfläche gerichtet ist_s eine dritte Meniskuslinse, die aus einer negativen Linse und einer positiven Linse besteht,, die miteinander verkittet sind und deren konvexe Fläche zur Seite der Lichterfassungseinrichtung gerichtet ist, eine vierte positive Linse und eine fünfte positive Linse aufweist, eine Einrichtung, die zwischen dem Abbildungslinsensystem und der Lichterfassungseinrichtung angeordnet ist, um den;Lichtstrahl von dem Abbildungslinsensystem in einen Lichtstrahl mit Wellenlängen im Bereich kurzer Wellenlängen und einen Lichtstrahl mit Wellenlängen im Bereich langer Wellenlängen aufzuspalten, eine Erfassungsschaltung, die einen Rechenvorgang mit den Signalen der Lichterfassungseinrichtung ausführt und eine Vielzahl von Signalen abgibt, und eine Schaltung, die die Vielzahl von elektrischen Signalen in Signale entsprechend vorgegebenen Farben umsetzt.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Brennweite f und der Gesamtlänge D des Abbildungslinsensystems die folgende Beziehung besteht:

   0,9 < D/f < 1,3.