DE3237977C2 - Vorrichtung zum Lesen eines Farbbildes - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Farbbild-Lesevorrichtung, die eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Oberfläche einer Vorlage, ein optisches Transmissionssystem, das den Lichtstrahl von der Oberfläche 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 der Lage, vier Farben, nämlich Schwarz, Blau, Rot und Weiß gut dadurch zu unterscheiden und zu lesen, daß die Wellenlänge λΔb der spektralen Gesamtcharakteristik im Gebiet kurzer Wellenlängen, die sowohl die spektrale Charakteristik der Lichtquelle, des optischen Transmissionssystems und des Lichtdetektors relativ zum Maximalwert des Transmissionsfaktors und die Wellenlänge λΔr der spektralen Gesamtcharakteristik im Gebiet langer Wellenlängen relativ zum Maximalwert des Transmissionsfaktors auf einen bestimmten Wert eingestellt werden.

Description

540 nm <

Xb + Xr

< 600 nm

60nm < Xr - Xb < 260nm

erfüllt, wobei Xb bzw. Xr die Wellenlängen sind, bei denen der Transmissionsfaktor für den Lichtstrahl mit kurzen bzw. langen Wellenlängen ein Maximum zeigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

0,18 Ξ

0,4 £

Pb (F) Pb'

Pr(Q Pr'

1,0

1,0

gilt, wobei Pb(A) die Kurve darstellt, die die spektrale Gesamtcharakteristik des Bereichs kurzer Wellenlängen angibt, Pr(X) die Kurve, die die spektrale Gesamtcharakteristik des Bereichs langer Wellenlängen angibt, und wobei Pb(Xb) = Pb', Pr(Xr) = IY₁Pb(F) der Wert von Pb{X) für die F-Linie und Pr(Q der Wert von Pr(Xr) für die C-Linie sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

0,8 < -g- < 2,7 Ur

gilt, wobei Qruna Qb die Gebiete der Wellenlängenbereiche sind, die Pr(X) und Pb (X) zusammen mit der horizontalen Achse in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich einschließen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

0 < -— < 0,5
Qr

gilt, wobei Qcdas Gebiet des Bereichs ist, in dem sich Pr(X) und Pb(X) überlappen, und wobei Qr das Gebiet des Wellenlängenbereichs ist, den Pr(X) zusammen mit der horizontalen Achse in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich einschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Linsensystem (5) des optischen Durchlaßsystems (3, 4, 5, 6) in Reihenfolge von der Seite der Vorlage aus eine erste positive Meniskuslinse (31), deren konvexe Fläche zur Vorlagenseite gerichtet ist, eine zweite Meniskuslinse (32,33), die aus einer ersten nositiven Linse (32) und einer mit dieser verkitteten zweiten negativen Linse (33) besteht, deren konvexe Fläche zur Seite der Vorlagenoberfläche gerichtet ist, eine dritte Meniskuslinse (34,35), die aus einer negativen Linse (34) und einer mit dieser verkitteten positiven Linse (35) besteht, deren konvexe Fläche zur Seite der Lichterfassungseinrichtung (7, 8) gerichtet ist, eine vierte positive Linse (36) und eine fünfte positive Linse (37) aufweist, und daß ein Strahlteiler (6) des optischen Durchlaßsystems zwischen dem Linsensystem und den Lichterfassungseinrichtungen angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Brennweite/und der Gesamtlänge D des Linsensystems (5) die folgende Beziehung besteht:

0,9<Z)//<l,3.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Lesen eines Farbbildes gemäß dem Oberbegriff von | Patentanspruch 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der nachveröffentlichten DE-OS 32 20 298 bekannt. Ferner ist aus der DE-OS I 34 976 eine Vorrichtung zum Lesen eines Farbbildes auf der Oberfläche einer Vorlage bekannt, bei der die

^vorlage beleuchtet wird, der von der Vorlage ausgesandte Lichtstrahl durch ein optisches Durchlaßsystem läuft und mittels diesem in zwei Lichtstrahlen getrennt wird, die auf eine Lichterfassungseinrichtung gerichtet werden. Hierdurch werden gleichzeitig zwei nebeneinander liegende Abbildungen der Bildvorlage auf eine fotoempfindliche Schicht der Lichterfass.angseinrichtung abgebildet, wobei diese Abbildungen direkt oder indirekt durch rastermäßiges Abfragen der fotoempfindlichen Schicht in zwei elektrische Bildsignale umgewandelt werden. Der von der Vorlage ausgesandte Lichtstrahl wird durch die Trennung in zwei gleichartige Lichtstrahlen aufgeteilt, die somit eine zweifache Abbildung der Bildvorlage hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Lesen eines Farbbildes zu schaffen, die vier Farben - schwarz, blau, rot und weiß - derart lesen kann, daß ein hohes Auflösungsvermögen gewährleistet ist, wobei der Farbabgleich optimal und das Farbsignalrauschen mininal sein sollen; ferner soll die Vorrichtung einfachen Aufbau haben und mit einem Linsensystem arbeiten, das ein großes Öffnungsverhältnis und ein hohes Auflösungsvermögen besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des neuen Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Lesen eines Farbbildes,
Fig. 2 eine Farbunterscheidungsschaltung, wie sie bei der Vorrichtung verwendet wird,

F i g. 3 eine Darstellung, die ein Beispiel der Spektralcharakteristik der Elemente zeigt, die die Vorrichtung bilden,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für einen bei der Vorrichtung verwendeten Strahlteiler,
Fig. 5 die spektrale Transmissionscharakteristik eines Ausführungsbeispiels für einen auf den in Fig. 4 gezeigten Strahlteiler aufgetragenen Film,

F i g. 6 die Spektralcharakteristik von zwei durch den in F i g. 4 gezeigten Strahlteiler getrennten Lichtstrahlen, Fig. 7 die spektrale Gesamtcharakteristik der gesamten Vorrichtung 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. HA, HB, 12A, 12B, 13A, 13B, 14A, 14B, 15A, 15B, 16A, 16B, 17A, 17B, 18A, 18B, 19A, 19B,20A, 2OB, 21A und 21B die Spektralcharakteristiken weiterer Ausfuhrungsbeispiele der Vorrichtung, wobei die Fig. 11A, 12 A, 13A, 14A, 15 A, 16A, 17A, 18 A, 19A, 20A und 21A die Spektralcharakteristiken des Strahlteilers und die F ig. HB, 12B, 13B, 14B, 15B, 16B, 17B, 18B, 19B,20Bund21Bdie spektralen Gesamtcharakteristiken der gesamten Vorrichtung zeigen, Fig. 22 einen Querschnitt durch ein bei der Vorrichtung verwendetes Linsensystem, und
Fig. 23 die Bildfehler eines Ausführungsbeispiels des Linsensystems.

Fi g. 1 zeigt eine Vorrichtung, die zwischen den Farben rot, schwarz, blau und weiß eines Vorlagenbildes unter Verwendung von zwei Lichterfassungseinrichtungen (CCD-Elementen) unterscheidet.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 weist einen Vorlagentisch 1, eine Halogenlampe 2, Reflexionsspiegel 3, einen Infrarot-Sperrfilter 4, ein Linsensystem 5, einen Strahlteiler 6, der die langwelligen Komponenten reflektiert und die kurzwelligen Komponenten durchläßt, wobei die Grenze in der Nähe von 580 nm liegt, eine Lichterfassungseinrichtung 7, die die langwelligen Komponenten empfängt, eine Lichterfassungseinrichtung 8, die die kurzwelligen Komponenten empfängt, und eine elektrische Farbunterscheidungsschaltung 9 auf, die zwischen den Farben rot, schwarz, blau und weiß der Ausgangssignale der beiden Lichterfassungseinrichtungen unterscheidet. Zur Vereinfachung der Beschreibung soll die Lichterfassungseinrichtung 7, im folgenden als CCD (R), ihr Ausgangssignal als SR, die Lichterfassungseinrichtung 8 als CCD (3) und deren Ausgangssignal als SB bezeichnet werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine auf dem Vorlagentisch 1 angeordnete Vorlage von der Halogenlampe 2 beleuchtet; das hiervon reflektierte Licht L breitet sich über die Reflexionsspiegel 3, den Infrarot-Sperrfilter 4 und das Linsensystem 5 aus, wobei es in die langwelligen Komponenten 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(Ä) bzw. CCO(B) abgebildet.

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

Die Farbunterscheidungsschaltung 9 soll im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert werden. Die Subtraktion für Analogwerte wird auf der Basis der Eingangssignale SR und SB ausgeführt, 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, Gl, 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 SR¹ und SB¹ sind, so wird das Signal SR" von den Operationsverstärkern 17 und 18 verstärkt und als Signal Gl · SR¹ bzw. Gl ■ SR ausgegeben; das Signal SB' wird von den Operationsverstärkern 19 und 20 verstärkt und als Signal G3 · SB' und GA ■ SB¹ ausgegeben. Die Signale

Tabelle 1	rot	schwarz	blau	weiß
	H L	L L	L H	H H
51' 52'

£71 ■ SR, G3 · SR¹, Gl ■ SR und GA ■ SB¹ werden als Eingangssignale an die Subtrahierschaltungen 21 und 22 angelegt, von denen eine Subtraktion gemäß Gleichung (1) ausgeführt wird; anschließend werden die Signale als Signale 51 und 52 ausgegeben

51 = Gl ■ SR - G3 · SB'

(D 52 = Gl ■ SR - G4 ■ SB¹

Die Signale 51 und 52 werden von den Binär-Umsetzschaltungen in Signale 51' und 52' entsprechend hohem bzw. niedrigem Pegel umgesetzt und als Eingangssignal an den Dekodierer 25 angelegt. Wie nachstehend in Tabelle 1 gezeigt ist, erfolgt entsprechend dem Signal mit hohem bzw. niedrigem Pegel die Unterscheidung zwischen R (rot), BK (schwarz), B (blau) und ff (weiß) in dem Dekodierer 25; die Unterscheidungssignale werden ausgegeben. Beispielsweise wird, wenn, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, 51' ein Signal mit hohem Pegel und 52' ein Signal mit niedrigem Pegel ist, die Farbe als rot erkannt.

!5

20

Im Folgenden soll beschrieben werden, daß die Farbunterscheidungsschaltung große Auswirkungen auf die

Spektralcharakteristik des aufgedampften Films auf dem Strahlteiler 6 sowie auf die Spektral-Gesamtcharakteristik der gesamten Vorrichtung hat. Bei einem Färb-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 benach-

barter 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 GA) entsprechend der spektralen Gesamtcha-

rakteristik der einzelnen Vorrichtung geeignet eingestellt, was durch Einstellen des Referenzpegels Tür die Binärumwandlung leicht vollzogen werden kann. Dies soll im Folgenden im einzelnen exemplarisch beschrieben werden.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Spektralcharakteristik La(X) der Halogenlampe 2, den spektralen TransmissionsfaktorFü) des Infrarot-Sperrfilters 4, den spektralen TransmissionsfaktorLe(A) des Linsensystems 5 für den

Lesevorgang, und die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik C(X) der CCD-Elemente 107 und 108. Die HaIogenlampe 2 hat beispielsweise eine Farbtemperatur von 3060 K; ferner wird beispielsweise ein Farb-Korrekturfilter (Cyan) als Infrarot-Sperrfilter 4 verwendet.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Strahlteilers 6, der ein erstes Element 6A und ein zweites Element 6 B 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 caufgedampft; ein Film, der die Komponenten mit kurzer WeI-

lenlänge durchläßt und die Komponenten mit langer Wellenlänge sowie Infrarotlicht sperrt, ist auf der Oberfläche d aufeedampft. Jeder der aufgedampften Filme ist ein Mehrschichtfilm, der zehn oder mehr Schichten CrO, (Brechungsindex 2,1) und MgF₂ (Brechungsindex 1,38) aufweist. F i g. 5 zeigt eine Darstellung der spektralen fransmissionsfaktoren von Ausführungsbeispielen für die auf den Oberflächen abis t/aufgedampften Filme. In F i g. 5 sind auf der Ordinate der Transmissionsfaktor F(Prozent) und auf der Abszisse die Wellenlänge X (nm)

aufgetragen. F i g. 6 zeigt die spektrale Transmissionsfaktor-Gesamtcharakteristik des Strahlteilers 6, wobei die auf den Oberflächen α bis d aufgedampften Filme die in F i g. 5 gezeigte Spektralcharakteristik haben; ferner sind die Spektralcharakteristik Br(X) des Lichtstrahls LR (Charakteristik im Bereich langer Wellenlängen) und die spektrale Charakteristik Bb(X) des Lichtstrahls LB (Charakteristik im Bereich kurzer Wellenlängen) aufgetragen.

Fig. 7 zeigt die spektralen Gesamtcharakteristiken Pr(X) und Fb(X) der gesamten Vorrichtung, wie sie sich ergibt, wenn die Spektralcharakteristiken der einzelnen Bauteile der Lesevorrichtung entsprechend Fig. 3 und die Spektralcharakteristiken des Strahlteilers entsprechend F i g. 6 ausgebildet sind. Fr(X) und Pb (X) werden, wie nachstehend in Gleichung (2) dargestellt ist, als Integration über die Spektralcharakteristiken der Bauteile dargestellt.

PrQ) = La(X) -F(X) ■ Le(X) - Br(X) ■ C(X) Pb(X) = La(X) ■ F(X) Le(X) ■ BbQ) · C(X)

Tabelle 2-1	rot	schwarz	blau	weiß
	0.76 0.18	0.12 0-13	0.41 0.88	1.08 1.29
SR SB"

Tabelle 2-2	rot	schwarz	blau	weiß
	2.46 -0.47.	0.29 0.09	0.54 1.02	2.46 1.02
Sl S2

- [SRj₁.

⁵⁰

₌ iSBi,.SBi}mm[SBi.SBMm*K _χ

{SBir.SBJrSBi.SBiK) max ₍₄₎

- {Sl_BSl_BK}max _χ .

¹ {Slr.Sl_R.Sl_B.Sl_BK}max

_{x =} iS2_w.S2_B}mm - {S2_RS2_BK\max _{χ lQQ(V},

² iS2_w.S2_RS2_B.S2_BK}max "'

wobei»{,} 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 (4) erfolgt, ist in Tabelle 3 dargestellt Es ist offensichtlich, daß der Grad der Leichtigkeit der Binärumsetzung durch die erfindungsgemäße Farbunterscheidungsschaltung verbessert wird.

F i g. 8 zeigt ein Beispiel für die spektrale Reflexionscharakteristik θ i (X) von Vorlagen mit den Farben R (rot), 5Af (schwarz), B (blau) und W (weiß), wobei / = 1 bis 4 und der Index Vorlagen mit den entsprechenden Farben zugeordnet ist, und λ die Wellenlänge ist.

Entsprechend können die impedanzumgesetzten Signale SRi 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:

SR¹I = Κιθί(λ) ■ La(X) ■ F(X) ■ Le(X) ■ Br(X) ■ C(X) dX

SB¹I = Kj θi(X)- La(X)- F(X)- Le(X)- Bb(X)- C(X) dX (3)

ίο K: constant

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 Ausgängssignale der CCD erhalten -werden, wie sie nachstehend in Tabelle 2-1 und F i g. 9 gezeigt sind. Fi g. 9 zeigt die Werte der Spannungen der Signale SR und SB¹ für die jeweiligen Farben (rot, schwarz, blau und weiß). Wie F i g. 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 SB¹ ist die Ausgangsspannung für weiß, blau, rot und schwarz in der angegebenen Reihenfolge größer.

20

Signale SV und ST, 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 GXIGi = 3,47 und GAtGI = 1,63.

35 40

Wie aus F i g. 10 und Tabelle 2-2 ersichtlich ist, wird das Signal Sl in eine hohe Ausgangsspannung (rot, weiß) Γ⁷

und eine niedrige Ausgangsspannung (schwarz, blau) binär umgesetzt und das Signal Sl in eine hohe Ausgangs- §§

spannung (blau, weiß) und.eine niedrige Ausgangsspannung (rot, schwarz); dann werden die beiden Signale aus- %

gegeben. ||

Der Grad der Leichtigkeit, mit der die durch Gleichung (4) dargestellte Binärumsetzung erfolgt, soll zur Erläu- 45 i*i

terung der Wirkung der Farbunterscheidungsschaltung unter Verwendung von analogen Rechenvorgängen her- || angezogen werden.

Je größer dieser Wert ist, desto leichter ist das Einstellen des Referenzpegels für die Binärumwandlung.

Tabelle 3

32%

54%

91%

Die Erfindung soll im Folgenden im einzelnen anhand eines weiteren Ausfuhrungsbeispiels beschrieben werden. Elf Beispiele für die Spektralcharakteristik BrJ(X) und BbJ(X) 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 zugeordnet; der Buchstabe r bezeichnet den Bereich langer Wellenlängen und der Buchstabe b den Bereich kurzer Wellenlängen. Ferner ist unter Verwendung der Spektralcharakteristiken La(X), F(X), Le(X) und C(X) der jeweiligen Bauteile der in Fig. 3 gezeigten Lesevorrichtung und Br j (X) und Bb j (X) gemäß den F i g. 1IA bis 21A die spektrale Gesamtcharakteristik PrJ (X) und Pbj (X) der gesamten Vorrichtung in den F i g. 1! B bis 2IB dargestellt, wobei die Maximalwerte der numerischen Werte von Pr j (X) und Pbj (X) durch Rela'tivwerte dargestellt werden, die auf 100% nomiert sind.

FrJ {λ) = La(X) ■ F(X) ■ Le(X) ■ BrJ(X) ■ C(X) PbJ(X) = La(X) ■ F(X) · Le(X) ■ BbJ(X) ■ C(X)

Die Werte der Signale SR und SB' vor dem analogen Rechenvorgang in dem Falle, daß rote, schwarze, blaue und weiße Vorlagen mit den in F i g. 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 4 dargestellt.

Die Werte der Signale 51 und 52, die bei jeder Vorrichtung durch analoge Rechenvorgänge erhalten werden, werden durch die eingestellten optimalen Operationskonstanten Gl, Gl, G3 und GA sowie die Werte der zehn Operationskonstanten-Verhältnisse (Verstärkungsverhältnisse) ζ₀ = GXIGZ und η₀ = G4/G2 beeinflußt; diese Werte sind in der nachstehenden Tabelle 5 angegeben.

Der Grad der Leichtigkeit der Binärumwandlung X_R, X_B, X\ und Xl, die durch Gleichung (4) gegeben ist, wird unter 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 Farbsignalverarbeitung verbessert.

Tabelle 4

	SK SB'	rot	schwarz	blau	weiß
No. 11	SR SB1	0.19 0.04	0.02 0.02	0.08 0.12	0.20 0.18
No. 12	SR1 SB1	0.30 0.04	0.04 0.02	0.12 0.19	0.31 0.24
No. 13	SR SB1	0.41 0.04	0.05 0.03	0.16 0.28	0.43 0.35
No. 14	SR SB	0.50 0.06	0.06 0.05	0.20 0.40	0.54 0.49
No. 15	SR SB1	0.56 0.09	0.07 0.06	0.23 0.54	0.63 0.67
No. 16	SR SB1	0.58 0.12	0.07 0.09	0.25 0.68	0.67 0.89
No. 17	SR SB	0.58 0.15	0.08 0.11	0.26 0.82	0.69 1.13
No. 18	SR SB	0.58 0.19	0.08 0.13	0.27 0.93	0.70 1.37
No. 19	SR SB	0.58 0.25	0.08 0.16	0.27 1.02	0.70 1.59
No. 20	SR SB	0.59 0.34	0.08 0.17	0.27 1.07	0.71 1.73
No. 21	0.59 0.40	0.08 0.18	0.28 1.10	0.72 1.80

Tabelle 5

	51 52	rot	schwarz	blau	weiß	ίο	(%)	W
No. 11	51 52	2.62 -0.11	0.26 0.02	1.0 0.16	2.62 0.16	14.0	2.0
No. 12	51 52	5.96 -0.15	0.78 0.04	2.21 0.60	5.96 0.60	20.0	3.8
No. 13	51 52	6.32 -0.26	0.75 0.07	2.20 0.92	6.32 0.92	15.5	3.0
No. 14	51 52	5.32 -0.27	0.60 0.13	1.75 1.31	5.32 1.31	10.75	3.8
No. 15	51 52	4.55 -0.28	0.52 0.11	1.37 1.43	4.55 1.43	8.3	3.1
No. 16	51 52	4.84 -0.34	0.51 0.11	1.46 1.11	4.84 1.11	8.6	2.0
No. 17	51 52	5.02 -0.37	0.60 0.07	1.50 0.88	5.02 0.88	8.9	1.4
No. 18	51 52	5.51 -0.39	0.66 0.05	1.64 0.64	5.51 0.64	9.8	0.98
No. 19	51 52	6.23 -0.39	0.73 0.05	1.99 0.50	6.23 0.50	11.2	0.75
No. 20	51 52	6.49 -0.36	0.76 · 0.03	2.06 0.44	6.49 0.44	11.6	0.67
No. 21		5.95 -0.34	0.68 0.03	1.92 0.41	5.95 0.41	10.8	0.63
Tabelle 6
	Xr (%)		(%)		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 ⁴⁰

No. 15 52 67 70 92

No. 16 49 63 70 90

No. 17 46 59 70 92

No. 18 44 54 70 92 ⁴⁵

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 Ausfiihrungsbeispiels 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 R-J(X) und FbJ(X) (siehe F i g. 7 und 11B bis 2IB) ergeben, sind in den Spalten Xr und Xb angegeben. Die Mittelwerte (X - τ+X ■ V)Il der ⁵⁵ Wellenlängen Xrund Xb sind in der Spalte Xaveangegeben. Die Werte Pt(Xr) und Fb(Xb) sind als FY und FV angegeben; ferner ist das Verhältnis Pr(C)IPr für den Wert Pr(Q für die C-Linie im hellen Linienspektrum (656 nm) und das Verhältnis Fb (F)ZPb für die F-Linie im hellen Linienspektrum (486 nm) angegeben. Auch sind die Gebiete der Bereiche, die die spektralen Gesamtcharakteristiken Pr j (X) und Pb j (X) mit der horizontalen Achse in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich umgeben, mit Qrj und Qb j bezeichnet; das Verhältnis Qb j7 ^ω Qrj ist ebenfalls angegeben.

Qrj =

(5) Qbj = sPb(X) dX 65

Das Gebiet des Bereichs, in dem sich Pr j (X) und Pb j (X) überlappt, ist mit Qcj bezeichnet; das Verhältnis Qcj/ Qrj ist ebenfalls angegeben.

Tabelle 7	Xr	Xb	XcKe	Xpp	MC)	Pb(F) Qb	Cc
No.	(mn)	(mn)	(am)	(mn)	Ff'	Fb- or	&
Ü)

11 680 420 550 ±130 0.87 0.18 0.97 0.18

12 660 440 550 ±110 0.98 0.24 0.86 0.09

13 640 460 550 ±90 0.92 0.60 0.86 0.05

14 640 480 560 ±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 j. 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 21 640 540 590 ±50 0.72 0.52 2.60 0.42

7 600 540 570 ±30 0.43 0.55 1.22 0.19

Bei der Vorrichtung wird die Information in einen Bereich langer und inen 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 (486 nm) liegt, ist es vorteilhaft, das Trennungsgebietder beiden Wellenlängenbereiche wie folgt einzustellen:

540 < X(Ke < 600 (nm) (6)

30

wie dies ir; der Spalte Xave 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 A'rund Xb, bei denen sich Maximalwerte der Spektralcharakteristik der jeweiligen Wellenlängenbereiche bei Einhaltung von Gleichung (6) ergeben, sollten vorzugsweise in dem Bereich von

40

eingestellt werden. Wenn der Wert die obere Grenze überschreitet, bedeutet dies, daß Xr im nahen Infrarotbereich liegt und Xb im nahen Ultraviolettbereich. Da aber die 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 mehr Komponenten gemeinsam in den Signal-Ausgangssignalen des Bereichs langer bzw. kurzer Wellenlängen enthalten; dies führt zu einem Rauschen der Farbinformationskomponenten, 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 einiallenden Lichtmenge ist es erforderlich, daß die Helligkeit der Beleuchtungs-Lichtquelle oder die Öffnung des Linsensystems vergrößert werden; bei beiden Maßnahmen gibt es jedoch Grenzen.

Da die Bedingungen die Farbsignal-Ausgangssignale der CCD 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:

0,18 £ ^Q- < 1,0

ⁿ (8)

_0i4 < ma _{s 10}

Pr

Wenn die unteren Grenzen der obigen Bedingungen überschritten werden, ist es schwierig ein Farb-Informationssignal zu erhalten, das in ausreichender Weise von dem Dunkelstromsignal unterscheidbar ist. Zusätzlich zu den vorstehend genannten Bedingungen (6), (7) und (8) wird die folgende Bedingung aufgestellt:

0,8 < 1L· < 2,7. (9)

Qr

Beim Aufbau des Geräte 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&bt das »Rausdw-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:

0 <-%< 0,5. (10)

Wenn die Grenzen der vorstehenden Bedingung (10) überschritten werden, variieren die Leichtigkeitsgrade der Binärumwandlung Xl und Xl für geringe Fluktuationen der Verstärkungskonstanten-Verhältnisse ξ und η 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 Z₀ (= GI/G3) und Jj₀ (= GAIGl), die die Werte von Xl und X3 (siehe Tabelle 3 und 6) ergeben, um 20% variiert werden. Das heißt, daß ξ und η auf die Werte 1,2 {₀ bzw. 1,2 ης, eingestellt werden. Die dann erhaltenen Leichtigkeitsgrade für die Binärumsetzung xl' und xT sowie die Fluktuationsraten xl'-/xl und χιIxI bei gegebenen Werten xl und xl 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'_h auf, wenn keine Farbsignal-Verarbeitung erfolgt.

Tabelle 8	XV	X1V	XT	Xl'
No.	(%)	Xl	(%)	Xl
0)	61	0.98	78	0.89
11	62	0.98	89	0.96
12	64	0.98	88	0.96
13	65	0.97	86	0.96
14	67	0.96	87	0.95
15	66	0.94	84	0.93
16	66	0.94	84	0.91
17	64	0.91	82	0.89
18	63	0.93	80	0.89
19	64	0.94	78	0.84
20	63	0.93	77	0.83
21	67	0.86	82	0.88
7

Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es bei der Vorrichtung möglich, einen hohen Freiheitsgrad für die Spektralcharakteristik der aufgedampft en 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 Farbunterscheidungsverfahren, wenn ein Linsensystem mit einem großen Blendenverhältnis als Leseobjektiv verwendet wird. Das heißt, durch die Verwendung eines Leseobjektivs mit einem großen Blendenverhältnis kann die Einstellung des Absolutswerts 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 derartige Schwierigkeiten vermieden werden.

Im Folgenden soll der Aufbau des Linsensystems 5 und des Strahlteilers 6 beschrieben werden.

Wie in Verbindung mit dem vorstehenden Ausfuhrungsbeispiel beschrieben, trennt die Vorrichtung den Lichtstrahl von der Vorlage mittels des Strahlteilers 6 in zwei Wellenlängenteile und bildet sie auf die Licht empfangenden CCD 7 bzw. 8 ab. Folglich ist ein Linsensystem 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 Vorrichtung verwendeten 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 Linsen32 und einer zweiten negativen Linse 33 besteht, die zusammengekittet sind und deren konvexe Fläche zur Obj ektseite gerichtet ist, eine dritte Meniskuslinse, die aus einer ersten negativen Linse 34 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 /-ten Fläche gezählt von der Objektseite, di die axiale Dicke bzw. der axiale Luftabstand zwischen der /-ten Fläche und der /+1-ten Fläche. Mit dem Bezugszeichen 6 ist der Strahlteiler bezeichnet. r₁₃ und r_H bezeichnen die Eintritts-Endfläche bzw. die Austritts-Endfläche des Strahlteilers, d_n den Abstand zwischen dem Linsensystem 5 und dem Strahlteiler 6 und rf_!3 die axiale Dicke des Strahlteilers, ni ist der Brechungsindex der /-ten Linse gezählt von der Objektseite.

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

0,9<ß/f<l,3 (11)

Damit das Linsensystem lichtstark 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 100% liegt. Wenn die untere Grenze der Bedingung (11) überschritten wird, wird die Krümmung jeder Fläche größer und es wird unmöglich, das Auftreten der sphärischen Aberration, die eine axiale Aberration ist, und das Auftreten von Verschleierungen auf der Bildebene, die außeraxiale Aberrationen sind, zu beseitigen. Wenn der Wert von D/fzu 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 Linsensystem 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) srfüllt ist, sowohl die sphärische Aberration als auch der Astigmatismus leicht korrigiert werden, sogar wenn ein lichtstarkes Linsensystem 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 es vom Gaußtyp ist und die folgenden Bedingungen erfüllt. Wenn die Linsenflächen des Linsensystems gemäß F i g. 22 entworfen 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 Teilsysterp wild 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 werden, als wenn es die Brechkraftanordnung eines positiv-negativ-positiven Triplets hätte. Wenn

//: die Brennweite jedes Teilsystems

e,: der Abstand zwischen den Hauptpunkten des ersten und zweiten Teilsystems
e₂: der Abstand zwischen den Hauptpunkten des zweiten und dritten Teilsystems

sind, so können die Brechkraftanordnungen der drei Teilsysteme durch die folgenden vier Parameter ausgedruckt werden:

k = ei/fi ~ C₁Zf₂ (W)

Σφ-(Wi+ Wi+ Wi) Xf (13')

L = <?, + e₂ (14')

ε = e₂!e_x (15')

Die Brechkraftanordnungen/1,/2,/3, e, und e₂ der drei Teilsysteme werden durch die vier Parameter und die Brennweite/des Gesamtsystems bestimmt.

k ist der mit der Verzeichnung befaßte Parameter; wenn der Absolutwert von k groß ist, wird der Korrektur der Verzeichnung schwierig. Wenn beispielsweise Aim positiven Sinn größer wird, wird die Einfallshöiie des ersten Teilsystems größer und es tritt positive Verzeichnung auf. Σ_φ ist der zur Petzvalsumme gehörige Parameter, der gewöhnlich negative Werte annimmt; wenn I Σ_φ I größer wird, wird die Petzvalsumme des gesamten Systems kleiner und die Bildfeldkrümmung besser. L ist der zur Gesamtlänge des Linsensystems gehörige Parameter; wenn L größer wird, wird die Brechkraft jedes Teilsystems kleiner und die sphärische Aberration besser, f ist das Verhältnis der Abstände zwischen dem ersten und dem dritten Teilsystem; wenn £ wesentlich von 1 abweicht,

ergeben sich nicht im Gleichgewicht befindliche Brechkraftanordnungen vor und hinter der Blende, wodurch üie Koma etc. nachteilig beeinflußt wird. Es ist wünschenswert, daß die Brechkraftanordnung des Linsensystems vom Gaußtyp, das erfindungsgemäß verwendet wird, wie folgt ist:

-0.2KiK-0.09 (12)

-2.0<Χφ<-1.5 (13)

0.48 < L < 0.61 (14)

0.8 < ε < 1.1 (15)

Wenn kin 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 Σ_φ in Gleichung (13) die obere Grenze überschreitet, wird die Petzvalsumme groß und die Bildfeldkrümmung steigt an. Wenn L die untere Grenze in Gleichung (14) überschreitet, steigt die sphärische Aberration an. Wenn ε in Gleichung (15) die untere Grenze überschreitet, ergibt sich eine nicht im Gleichgewicht befindliche Brechkraftanordnung und die Korrektur der Koma wird schwierig. Wenn ε die obere Grenze überschreitet, wird, wenn die Bedingung gemäß Gleichung (12) eingehalten wird, die Brechkraft des eisten 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 Z₄, die untere Grenze in Gleichung (13) überschreitet und L die obere Grenze in Gleichung (14) ist dies zwar vorteilhaft für die Korrektur sowohl der sphärischen Aberration als auch der Bildfeldkrümmung, da aber die gleichzeitig zu erfüllenden Gleichungen fur fufi,A, ei und e₂ (Gleichungen (12'), (13'), (140, und· (15') und die Brennweite / 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 Bildfehler:

0.6 < r,//< 1.0 (16)

3.5 < /·₂/γ, < 6.0 (17)

2.5 < d_s/f< 3.5 (18)

0.6 < -r_lo//< 1.0 (19)

Wenn die untere Grenze in Gleichung (16) überschritten wird, wird die Krümmung der ersten Oberfläche größer und die sphärische Aberration 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 (17) 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 vind 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 Linsensystem kann das Auftreten von sphärischer Aberration in dem ersten und dritten Teilsystem durch die Erfüllung der Bedingungen (11), (14) 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 (18) 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 Aberration an; wenn die obere Grenze in der Gleichung (19) überschritten wird, treten Astigmatismus und Koma auf.

Ferner ist es wünschenswert, daß die Dicke rf₁₃ des Strahlteilers 6 (planparallele Glasplatte) zwischen

0 < D_n < 0,7 Sk' (20)

relativ zur hinteren Schnittweite Sk' des Linsensystems 5 liegt. Wenn die obere Grenze in Gleichung (20) überschritten wird, wird es sehr schwierig, die Position der Lichterfassungseinrichtung, das auf der Bildebene angeordnet ist, einzustellen. Wenn rf₁₃ gleich Null ist, kann keine Astigmatismuskorrektur erzielt werden.

In den Tabellen 9 bis 14 werden Daten für das Linsensystem angegeben. In den Tabellen ist /' der Abstand von der fünften Fläche zur Blende, n, bis Tt₁ und Vi bis V₇ die Brechungsindizes für die rf-Linie bzw. die Abbeschen Zahlen der jeweiligen Linsen, ^ und vg der Brechungsindex für die d-Linie und die Abbesche Zahl des Strahlteilers 6. Ferner ist in den Tabellen die Brennweite/für die jeweiligen Linsendaten, die Quervergrößerungyj, die Blendenzahl F, der halbe Bildwinkel ω, k, Σφ, L, ε, die Gesamtlänge Ddes Objektivs sowie der Wert ID₂ des Koeffizienten 5. Ordnung der zweiten Fläche für den Astigmatismus angegeben (für die Brennweite 1).

Tabelle 9

Ό Krümmungsradius

Linsendicke bzw.
Luftabstand

Brechungsindex
(Nd)

Abbesche Zahl
(vd)

	h	68.003	1
15	Ti	245.74	ch
	Γ)	42.874	d-i
	Λ,	295.68	ck
	/5	25.101	ch
20	rb	-29.239	ck
	T1	930.09	ch
	'"8	-47.933	ch
	r9	833.26	d»
25	no	-83.315	rfio
	rn	-1930.3	du
	T[2	-147.95	dn
	T] 3	OO	(/•3
30
		CO	r'
	f	100	ß
	Ii	-0.098	L
35	D	91.72	Hi2
	Tabelle 10

9.66

0.16

13.21

7.49

27.91

6.48

12.28

1.08

7.03

0.77

5.64

25.79

37.84

14.32

-0.12 0.497 1.502

1.69680

1.71300
1.62588

1.69895
1.72000

1.71300
1.69680
1.51633

1.8
-1.55

V4 V5

Vg

ω
ε

55.5

53.8 35.7

30.1 50.2

53.8

55.5 64.1

12.6° 0.996

Krümmungsradius

Linsendicke bzw.
Luftabstand

Brechungsindex
(Nd)

Abbesche Zahl
(vd)

•^r4 'S

f
k D

98.320	ds
555.26	dt
46.067
643.30	dt
26.048	d}
-28.681	dt
127.04
-47.433	di
449.49	U9
-65.928	dso
144.747	du
285.68	du
OO	dn
OO	t'
100	ß
0.204	L
120.72	iii2

22.17

0.13 21.33

4.17 32.45

5.83 15.92

0.2

9.17

0.17

9.17 26.35 38.67 19.52

-0.12 0.60 2.376

1.69350

1.69350
1.62364

1.69895
1.69350

1.69350
1.69350
1.51633

1.8
-1.85

^V2

V6 V₇ V8

ω
ε

53.2

53.2 36.5

30.1 53.2

53.2 50.3 64.1

12.6° 0.893

Tabelle 11

Krümmungsradius

Linsendicke bzw. Luftabstand

Brechungsindex

(Nd)

Abbesche Zahl
(vd)

Krümmungsradius

Linsendicke bzw. Luftabstand

Brechungsindex (Nd)

Abbesche Zahl
(vd)

35

60

65

r\	68.260	di	9.78	"1	1.69680	Vl	55.5	10 *
ri	247.44	di	0.23
O	43.206	d3	13.07	"2	1.71300	»2	53.8
h	294.37	d<	7.47	"3	1.62588	V}	35.7	t,''
r}	25.479	ds	28.48					!ί 1S Li
Te	-29.164	de	6.55	«4	1.68893	V4	31.1	fi ■ir·
Γη	1142.1	di	12.67	"5	1.73400	vs	51.5	i
r»	-47.123	d*	0.85
r·)	714.398	d9	7.53	"6	1.69350	V6	53.2	20 ?:
Λο	-91.252	d\o	0.22
r\\	-2666.7	du	5.68	"7	1.69350	V?	53.2
r\2	-148.7	du	26.35					Ψ
η 3	OO	da	38.67	"g	1.51633	Vg	64.1	25 A
	OO	t'	14.5					■t'l
f	100	ß	-0.12	F	1.8	ω	12.6°
k	-0.099	L	0.501 .	ΣΦ	-1.50	ε	0.996	30 :y
D	92.53	m7	1.509
Tabelle 12

r\	82.245	d\	11.66	"ι	1.69350	Vl	53.2	40	ν1
ri	363.69	d2	0.13
ri	47.293	di	17.35	>h	1.69350	V2	53.2		%
n	471.86	d,	7.17	"i	1.62588	V3	35.7		I
rs	26.845	ds	31.7					45
re	-29.040	d*	9.47	1)	1.69895	V4	30.1
Tl	395.26	dn	11.79	"S	1.69350	"5	53.2
τ%	-50.500	d*	0.2						I
'9	-323.18	d9	6.74	"6	1.69350	V6	53.2	50
TlO	-64.040	d\t>	0.17
r\\	194.09	du	5.71	Hj	1.69350	V7	53.2
Tn	-198.20	dn	26.35
T\3	OO	dn	38.67	Ή	lOlOJJ	»*8	C λ 1 U*t. i	55	i
T\4	OO	f	19.26						Ii
f	100	β	-0.12	F	1.8	ω	12.6°	I
k	-0.167	L	0.562	ΣΦ	-1.68	ε	0.925
D	102.08	ΠΙ,	1.981					}

13

35 40 45

60 65

Tabelle

Krümmungsradius

Krümmungsradius

50	rn
	Π3
55	/ Ar
	D

Linsendicke bzw. Luftabstand

Brechungsindex
(Nd)

	r\	82.385	di
	r2	372.67	dj
10	O	46.668	d3
		395.72	d,
	r}	25.784	ds
		-29.351	db
15	T1	170.67	di
	ri	-49.351	dt
	r<>	-488.460	d9
	r\ü	-71.185	d\o
20	Hi	209.871	du
	f\l	-160.00	dn
	rn	OO	du
		OO	t'
25	f	100	ß
	k	-0.192	L
	D	109.28	IÜ2
30	Tabelle 14

12.58	«1
0.13
18.25	"2
7.08	"3
31.60
9.30
12.60	"5
0.20
7.38
0.17
10.00	ti
26.35
38.67	>h
21.22
-0.12	F
0.577	Σφ
2.556

1.69350

1.69350
1.62588

1.69895
1.69350

1.69350
1.69350
1.51633

1.8
-1.78

Linsendicke bzw. Luftabstand Brechungsindex

88.445	dx	12.58	"l
393.78	d2	0.13
47.949	di	18.25	«2
512.30	d,	7.08	«3
27.407	ds	34.23
-28.041	db	9.30	1»
245.39	di	12.60	«5
-45.079	d%	0.20
■494.74	d9	7.38	"6
-76.798	d\Q	0.17
186.20	du	10.00	"1
184.06	du	26.35
DC	du	15 17	n, "8
OO	t'	20.70
100	ß	-0.12	F
-0.197	L	0.586	ΣΦ
111.92	m.	1.815

1.69350

1.69350
1.62588

1.69895
1.69350

1.69350
1.69350
1.51633

1.8
-1.89

Abbesche Zahl
(vd)

V| V2

V4 »'5

V7

53.2

53.2 35.7

30.1 53.2

53.2 53.2 64.1

12.6° 0.956

Abbesche Zahl

(Yd)

V4 V5

^V8

ω ε

53.2

53.2 35.7

30.1 53.2

53.2 53.2 64.1

12.6° 0.909

Die in F i g. 23 angegebenen Aberrationen sind die für die rf-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 Linsensystem 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.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

14

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Lesen eines Farbbilds auf der Oberfläche einer Vorlage mit einer Lichtquelleneinrichtung zur Beleuchtung der Oberfläche der Vorlage, mit einem optischen Durchlaßsystem zum Trennen des Lichtstrahls von der Oberfläche der Vorlage in einen Lichtstrahl mit Wellenlängen im Kurzwellenlängenbereich und in einen Lichtstrahl mit Wellenlängen im Langwellenlängenbereich und zum Richten dieser Lichtstrahlen auf jeweils eine Lichterfassungseinrichiung, die ein dem jeweiligen Lichtstrahl entsprechendes Signal erzeugt, und mit einer Farbunterscheidungsschaltung zur Verarbeitung der Signale der Lichterfassungseinrichtung in einem Analogprozeß, dessen Operationsverstärkerwerte gemäß der spektralen Gesamtcharakteristik der Vorrichtung einstellbar sind, und zur Ausgabe von den vorgegebenen Farben entsprechenden Digitalsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Gesamtcharakteristik des Systems, bestehend aus Lichtquelleneinrichtung (2), optischem Durchlaßsystem (3,4,5,6) und Lichterfassungseinrichtungen (7, 8) die Bedingungen