DE3430750A1

DE3430750A1 - Fokus- und vergroesserungsbestimmungs- und steuervorrichtung fuer eine kopiermaschine mit variabler vergroesserung

Info

Publication number: DE3430750A1
Application number: DE19843430750
Authority: DE
Inventors: Hisaeo Tokio/Tokyo Iwanade
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1983-08-24
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1985-03-14
Also published as: US4557593A; DE3430750C2; JPS6046540A

Description

HOFFMANN --EITLe &'PAR-TNE-R -

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-INQ. W. LEHN

D1PL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GORG

D1PL.-1NG. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

- 9 - 40 691 q/gt

ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA Tokyo / JAPAN

Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung für eine Kopiermaschine mit variabler

Vergrößerung

Die Erfindung betrifft eine Kopiermaschine mit variabler Vergrößerung mit einem Zoomobjekiv. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung, die für eine richtige Fokus- und Vergrößerungseinstellung sorgt unabhängig von Temperaturänderungen und KomponentenVerschlechterung.

Bei Kopiergeräten oder -maschinen mit veränderbarer Vergrößerung, welche ein Zoomobjektiv aufweisen, wird die Vergrößerung durch Bewegen der bewegbaren Linsen des Zoomobjektives geändert. Jegliche Änderungen im Abstand zwischen dem Objekt auf der Geräteplatte und der bildempfangenen photoempfindlichen Oberfläche wird kompensiert durch Einstellung des Abstandes zwischen den bewegbaren Linsen, und zwar mit Hilfe eines Nocken- oder Exzenters oder ähnlichem. In der konventionellen Kopiermaschine sind jedoch die Positionen der bewegbaren Linsen des Zoomobjektives relativ zur Platte und zur photoempfindlichen Oberfläche und die Abstände zwischen den bewegbaren Linsen selbst vorbestimmt gemäß den optischen Berechnungswerten,

ARABELLASTRASSE 4 . D-SOOOMaNCHENSI · TELEFON CO 89} 9110 87 · TELEX 5-29619 CPATHE^ · TELEKOPIERER 91B3

die den gegebenen Kopiervergrößerungen für gegebene Komponentenwerte und Operations- bzw. Betriebsbedingungen entsprechen. Sollten daher Temperaturänderungen oder Änderungen in den Komponentenparametern aufgrund von Verschlechterungen, Herstellungsänderungen oder ähnlichem auftreten, resultiert hierdurch ein nicht korrektier .Fokus und eine nicht korrekte Vergrößerung. Solche nicht korrekten Fokus- und Vergrößerungseinstellungen geben einen wachsenden Anlaß für eine geringe Bildqualität. Somit war es notwendig, Kopiermaschinenkomponenten mit einem Grad von Genauigkeit herzustellen. Daher weisen solche konventionellen Kopiermaschinen einen unvermeidbaren hohen Herstellungspreis auf.

Daher soll mit Hilfe der Erfindung eine richtige Fokuseinstellung und Vergrößerung realisiert und bewirkt werden, ohne hierbei, auf äußerst präzise und akurate Komponenten zurückgreifen zu müssen.

In Übereinstimmung mit einem spezifischen Merkmal der Erfindung werden die Positionen der bewegbaren Linsen des Zoomobjektives relativ zur Kopiermaschinenplatte und photoempfindlichen Oberfläche sowie der Linsen selbst zu Anfang gemäß den optischen Berechnungswerten entsprechend gegebenen Vergrößerungen bestimmt. Danach werden diese Anfangslinsenpositionen und Entfernungen fein eingestellt gemäß den Signalen eines Sensors, welcher das Bild eines Diagrammes oder einer graphischen Aufzeichnung empfangen kann, welches in eine Ecke der Platte positioniert ist, die zur Aufnahme eines zu kopierenden Originals vorhanden ist. Der Feineinstellungsprozeß überwandet die vorerwähnten Defokussierungs- und Falschvergrößerungsprobleme, die von den Komponentenparamteränderungen herrühren aufgrund von Tem-

peraturänderungen, Herstellungsänderungen und anderen Gründen der Komponentenverschlechterung. Daher ist es beim Herstellen einer Kopiermaschine, bei der die Erfindung angewendet wird, unnötig Komponenten von hoher Genauigkeit zu benutzen, wie dies bei konventionellen Kopiermaschinen notwendig ist.

Die Erfindung ist durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gekennzeichnet. Weitere Ausgestaltungen finden sich in den UnteranSprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen
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Fig. 1 ein Diagramm mit den Positionsänderungen in Abhängigkeit von den Vergrößerungsänderungen einer Frontlinsengruppe und einer rückwärtigen Linsengruppe, die zwischen einer Originaloberfläche und einer photoempfindlichen Oberfläche

angeordnet ist,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Fokus- und Vergrößerungssteuervorrichtung für eine Kopiermaschine der erfindungsgemäßen Art,

Fig. 3 eine Planansicht eines Referenzdiagrammes, das in der Fokus- und Vergrößerungsvorrichtung der Erfindung verwendet wird, 30

Fig. 4 eine Planansicht eines Zoomobjektivpositionierung smechanismus zur Verwendung in der Fokus- und Vergrößerungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Fokuseinstell- und Vergrößerungsvorrichtung der Erfindung und insbesondere den ZoomobjektivpositionsSteuermechanismus, 5

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Funktions- und Operationsbeispieles einer Kopiermaschine, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet ist, und
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Fig. 7 ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Sensorantriebsschaltung zur Verwendung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt die Positionen einer bewegbaren Frontlinsengruppe L1 und einer bewegbaren Hinterlinsengruppe L2 in bezug auf eine Platte D und in bezug auf eine photoempfindliche Oberfläche S und relativ zueinander in der Richtung der optischen Achse F bei Vergrößerungswerten 0,64x, 1,0Ox;:und 1,4ix. Die Front- und Hinterlinsengruppen bilden ein Kopierzoomobjektiv L. Da die Positionen der Originalplatte D und der photoempfindlichen Oberfläche S fixiert, sind (mit dem Ergebnis, daß die Entfernung zwischen dem Objekt auf der Platte und seinem Bild auf der photoempfindlichen Oberfläche ebenfalls fixiert ist), müssen die Positionen der Linsengruppen L1 und L2 und der Abstand zwischen ihnen geändert werden, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, um zu allen Zeiten ein Bild von exzellenter Bildqualitat zu erhalten (welches erfordert, daß das Objekt in eine fokussierte Stellung gebracht werden muß) mit unterschiedlichen Vergrößerungen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung, in der die

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grundsätzliche Anordnung einer konventionellen Kopiermaschine ausgeführt ist, die die oben erwähnte Bedingung erfüllt, und zwar modifiziert durch die Erfindung. In Fig. 2 umfaßt die Kopiermaschine eine Originalplatte D und ein Zoomobjektiv L, das aus einer Frontlinsengruppe L1 und einer Hinterlinsengruppe L2 besteht, welche wie in Fig. 1 dargestellt positioniert werden können. Eine photoempfindliche Oberfläche S ist als Teil einer photoempfindlichen Trommel vorgesehen. Die Originalplatte D ist eine transparente Platte (wie z.B. eine transparente Glasplatte). Unterhalb der Originaloberfläche D ist ein mit voller Geschwindigkeit bewegbarer Spiegel M1 zusammen mit einer Beleuchtungslampe R1 bewegbar vorgesehen. Mit M2 und M3 sind Spiegel bezeichnet, die den optischen Pfad umlenken und die geeignet sind, das Licht zu empfangen, welches von dem Vollgeschwindigkeitsspiegel M1 reflektiert wird. Diese Spiegel M2 und M3 sind so gelagert und angeordnet, daß sie zusammen bewegbar sind. Um die Länge des optischen Pfades unverändert aufrechtzuerhalten werden die Spiegel M2 und M3 mit halber Geschwindigkeit gegenüber der vollen Geschwindigkeit des Spiegels M1 bewegt und zwar in derselben Richtung wie der Spiegel M1. Daher werden diese Spiegel M2 und M3 als "Halbgeschwindigkeitsspiegel" bezeichnet. Die Richtung des Lichtstrahles, der von dem Vollgeschwindigkeitsspiegel M1 reflektiert wird, wird durch die den optischen Pfad ändernden Spiegel M2 und M3 um 180° gedreht und über das Zoomobjektiv L auf einen vierten Spiegel M4 geworfen. Der vierte Spiegel M4 reflektiert den Lichtstrahl so, daß er auf die photoempfindliche Trommel S auftrifft. Die Trommel S wird in Synchronisation mit der Abtastgeschwindigkeit des Vollgeschwindigkeitsspiegels M1 gedreht (Geschwindigkeit des Vollgeschwindigkeitsspiegels M1 = (1/Vergrößerung) χ periphere Geschwin-

digkeit der Trommel S). Um die Vergrößerung zu ändern, werden in konventioneller Weise die bewegbaren Linsengruppen L1 und L2 des Zoomobjektives L längs der optischen Achse bewegt. Der Abstand zwischen den Linsengruppen wird so eingestellt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde.

Die Erfindung weist die folgende Einrichtung und Anordnung zusätzlich zur oben beschriebenen Einrichtung auf. Ein Diagramm oder graphische Aufzeichnung C wird in einer Ecke der Originalplatte D vorgesehen, wo sie nicht die Plazierung eines Originales (d) stört. Eine stationäre Lampe R2 ist unterhalb der Originalplatte D vorgesehen, um das Diagramm C zu beleuchten. Das Diagramm C ist in gleicher Höhe mit dem Original d. Das bedeutet, daß es in derselben horizontalen Ebene wie das Original d liegt. Das Bild des Diagrammes C wird auf den Vollgeschwindigkeitsspiegel M1 geworfen. Der vierte Spiegel M4 ist drehbar angeordnet, so daß der Lichtstrahl, der durch das Zoomobjektiv L passiert sowohl auf die photoempfindliche Trommel S als auch auf einen Linien- oder Zeilensensor LS gelangt in Abhängigkeit von der Position des Spiegels M4. Der Zeilensensor LS besteht aus einer Anzahl von kleinen Sensorelementen, die in einer Linie oder Zeile angeordnet sind. Der Zeilensensor ist in einer Position angeordnet, die sich in Konfiguration mit der Position der photoempfindlichen Oberfläche S befindet. Das bedeutet, daß der Zeilensensor LS an einer Stelle vorgesehen ist, die optisch äquivalent der Stelle der photoempfindlichen Oberfläche ist. Daher können der Fokus und die Vergrößerung des Bildes des Originales d auf der Originalplatte D durch die Bestimmung des Bildes des Diagrammes C bestimmt und erfaßt werden, wie dies durch den Zeilensensor LS gesehen wird.

Bevor ein Original d kopiert wird, wird erfindungsgemäß der vierte Spiegel M4 gedreht, um das Bild des Diagrammes C auf den Zeilensensor LS abzubilden, um die Fokus- und Vergrößerungsbestimmungen durchzuführen. Der Zeilensensor LS erzeugt Ausgangssignale, die verwendet werden können, um die Positionen der bewegbaren Linsengruppe L1 und L2 des Zoomobjektives L fein zu ändern, sowie den Abstand zwischen ihnen, um eine korrekte Fokuseinstellung und korrekte Vergrößerung zu bewirken.

Das Diagramm C ist z.B. ein Testdiagramm, welches zum Testen eines Objektivs oder Linsenauflösungsvermögens verwendet wird. Ein Beispiel eines solchen Testdiagrammes ist in Fig. 3 gezeigt. Dieses Testdiagramm kann viele abwechselnde weiße und schwarze Linien aufweisen mit einem Zeilen- oder Linienpaar p, das eine Periode oder Frequenz von 1p/mm aufweist. Der Kontrast des Diagrammes wird dazu ausgenutzt und verwendet, um eine korrekte Fokuseinstellung zu erhalten, während eine korrekte Vergrößerung aus der Anzahl der weißen und schwarzen Linien erhalten wird, die während einer vorgegebenen Austastperiode gezählt werden. Die Dimension des Linienpaares ρ wird gemäß dem erforderlichen Bereich der Vergrößerungen, durch die Größe der Bildelemente im Zeilensensor LS und durch das erforderliche Auflösungsvermögen bestimmt.

Ein~ Objektivbewegungsmechanismus zum Bewegen der bewegbaren Linsengruppen des Zoomobjektives wird nun im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 beschrieben. Im Linsen- oder Objektivbewegungsmechanismus wird die Kraft zum Bewegen der Frontlinsengruppe L1 dazu ausgenutzt, um die Hinterlinsengruppe L2 mit Hilfe einer Nocken- oder Exzentereinrichtung zu bewegen. In den Fig. 4 und 5 bezeichnet das Bezugszei-

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chen F die optische Achse des Zoomobjektives L, das Bezugszeichen 11 einen Führungsstift, der parallel zur optischen Achse F angeordnet ist und der fest gesichert ist, um Stützen 13 auf einer Basis 12 zu sichern. Eine Zoomobjektivfassung oder Träger 14 ist mit einem Ende verschiebbar an einem Führungsteil oder Stange 11 befestigt (gemäß Fig. 4 das obere Ende). Eine Führungsrolle 15 ist am anderen des Zoomobjektivträgers 14 in solcher Weise vorgesehen, daß sie längs einer Führungsschiene 16 entlang rollt, die parallel zur Führungsstange 11 vorgesehen und befestigt ist.

Die Frontlinsengruppe L1 wird durch eine erste Linsentrommel 17 getragen und gelagert, die fest auf dem Zoomobjektivträger 17 angebracht ist. Die Hinterlinsengruppe 12 ist durch eine zweite Linsentrommel 18 getragen und gelagert. Die zweite Linsentrommel 18 ist verschiebbar auf der ersten Linsentrommel 17 angebracht und zwar in solcher Weise, daß die Linsentrommeln 17 und 18 zueinander koaxial vorgesehen sind, so daß die optische Achse der einen mit der optischen Achse· der anderen übereinstimmt. Das bedeutet, daß in bezug auf den Zoomobjektivträger 14 die erste Linsentrommel 17 stationär ist> während die zweite Linsentrommel 18 bewegbar ist.

Das Bezugszeichen 19 in den Fig. 4 und 5 bezeichnet ein Längsloch und das Bezugszeichen 20 einen Stift, der mit dem Längsloch 19 in Eingriff steht, und zwar zur Steuerung der Gleitrichtung und des Bereiches der zweiten Linsentrommel 18. Ein Arm 21 erstreckt sich von dem Zoomobjektivträger 14 und steht mit einer Vorschubspindel 22 im Eingriff, die parallel zur Führungsstange 11 angeordnet ist und die durch die Lagerstützen und Träger 13 aufgenommen und gela-

gert wird. Die Vorschubspindel 22 wird durch eine Antriebseinrichtung gedreht, die einen Schrittmotor zur Positionssteuerung (oder einen Impulsmotor) 23, eine Zeitgeberriemenscheibe 24, einen Zeitgeberriemen 25 und eine Zeitgeberriemenscheibe 26 aufweist.

Wenn die Vorschubspindel 22 gedreht wird, wird der Zoomobjektivträger 14 längs der Führungsstange 11 und daher das Zoomobjektiv L, welches aus der Frontlinsengruppe L1 und der Hinterlinsengruppe L2 besteht, längs der optischen Achse F bewegt, wobei gleichzeitig die Vergrößerung geändert wird. Das bedeutet, um die Vergrößerung zu ändern wird der Zoomobjektivträger 14 längs einer Ortskurve bewegt, die die Positionen der Frontlinsengruppe L1, wie in Fig. 1 gezeigt, definiert. Daher beschreibt die Frontlinsengruppe, die in der ersten Linsentrommel 17 gelagert ist, die fest auf dem Zoomobjektivträger 14 befestigt ist, die Ortskurve E.

Es wird nun ein Entfernungseinstellmechanismus beschrieben, in dem die Bewegung des Zoomobjektivträgers 14 dazu benutzt wird, um die zweite Linsentrommel 18 zu bewegen in bezug auf die erste Linsentrommel 17, um somit die Entfernung zwischen den beiden Linsengruppen 17 und 18 zu steuern, und zwar entsprechend einer gewünschten Kopiervergrößerung.

Eine Welle 28 ist auf dem Zoomobjektivträger 14 gelagert und zwar in einer solchen Weise, daß er senkrecht zur optischen Achse F sich befindet. Ein Entfernungseinstellteil, insbesondere eine Nockenplatte 29, ist drehbar auf der Welle 28 gelagert. Ein Nockenfolgeteil 30 ist in der zweiten Linsentrommel 18 gelagert, so daß es aus ihr herausragt, um mit der peripheren Nockenoberfläche der Nockenplatte

in Eingriff zu kommen. Die Nockenplatte 2 9 wird durch eine Zugfeder 31 elastisch in einanderstoßendem Eingriff mit dem Nockenfolgeteil 30 gehalten. Wenn daher die Nokkenplatte 29 sich dreht, wird die zweite Linsentrommel 18 längs der optischen Achse F unter der Steuerung der Nokkenoberfläche der Nockenplatte 29 bewegt. Die Nockenplatte 29 ist so ausgestaltet, daß die Hinterlinsengruppe L2, die durch die zweite Linsentrommel 18 getragen wird, längs der Ortskurve G gemäß Fig. 1 bewegt wird, wenn sich der Objektivständer oder Träger 14 bewegt.

Eine Drahtriemenscheibe 33 ist auf der Welle der Nockenplatte 2 9 befestigt. Die Drahtriemenscheibe 33 ist relativ zur Nockenplatte zur Phaseneinstellung drehbar. Sie ist danach auf der Welle der Nockenplatte 29 nach der Phaseneinstellung fest gesichert. Ein Draht 35 ist um die Riemenscheibe 33 gewickelt und mit dieser mit einer Schraube 34 fixiert, so daß hierdurch kein Schlupf auftritt. Beide Enden des Drahtseiles 35 sind mit beiden Enden einer Feineinstellstange 36 gesichert. Die Feineinstellstange 36 befindet sich parallel zur Führungsstange 11 und ist gleitbar in Lagerträgern 13 an beiden Enden gelagert. Ein Arm 37 erstreckt sich von einem Ende der Feineinstellstange 36 und steht mit einer Vorschubspindel 38 in Eingriff. Die Vorschubspindel 38 wird über ein Trägerteil 38 durch die Basis 12 getragen und gelagert. Die Vorschubspindel 38 wird durch eine Antriebseinrichtung gedreht, welche einen Schrittmotor zur Positionssteuerung (oder Impulsmotor) 40, eine Zeitgeberriemenscheibe 41, ein Zeitgeberriemen 42 und eine Zeitgeberriemenscheibe 43 aufweist. Positionsbestimmungsplatten 44 und 45 sind fest an dem Zoomobjektivträger 14 und an der Feineinstellstange 36 jeweils gesichert. Die Positionsbestimmungsplatten 44 und 45 arbeiten in Verbindung

mit Detektoren 46 und 47, um die Kopierposition zu bestimmen, in der die Vergrößerung 1,Ox ist (diese Position wird im folgenden als "Lebensgrößekopierposition" bezeichnet) .
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In der vorbeschriebenen Anordnung wird die Vorschubspindel 22 gedreht, um den Zoomobjektivträger 14 zu bewegen. Die Frontlinsengruppe L1 wird längs des Pfades E gemäß Fig. 1 bewegt wie bereits beschrieben, während die Hinterlinsengruppe L2, die durch die Konfiguration der Nockenplatte 29 verstellt wird, längs des Pfades G bewegt»wird. Das bedeutet, wenn der Zoomobjektivträger 14 bewegt wird, die Nokkenplatte 29, die über die Welle mit der Drahtriemenscheibe 33 verbunden ist, um einen Winkel gedreht wird, der der Bewegung des Zoomobjektivträgers 14 entspricht, da der Draht 35 fest an der Drahtriemenscheibe 33 am Mittelpunkt gesichert ist. Daher wird die zweite Linsentrommel 18 durch das Nockenfolgeteil 30 bewegt, das elastisch gegen die Nokkenplatte 29 gedrückt wird, während es durch die Konfiguration der Nockenplatte 29 verstellt wird. Auf diese Weise wird der Abstand zwischen der Frontlinsengruppe L1 und der Hinterlinsengruppe L2 auf einen Wert eingestellt, der der gegebenen Vergrößerung entspricht.

Bei der vorbeschriebenen Operation wird die Vorschubspindel 38 nicht gedreht. Beim Drehen dieser Vorschubspindel 38 wird die Feineinstellstange 36 längs der optischen Achse F mit Bezug auf den Zoomobjektivträger 14 bewegt. Wenn die Feineinstellstange 36 in bezug auf den Zoomobjektivträger 14 bewegt wird, wird die Nockenplatte 29, die über die Welle mit der Drahtriemenscheibe 36 verbunden ist, um einen Winkel gedreht, der der Bewegung des Feineinstellstiftes oder -stange 36 entspricht, da beide Enden des Drahtseiles

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35 an der Feineinstellstange 36 befestigt sind. Als Ergebnis wird die zweite Linsentrommel 18 längs der optischen Achse bewegt. Somit wird unabhängig von der Operation der Vorschubspindel 22 die zweite Linsentrommel 18 und daher die Hinterlinsengruppe L2 relativ zur Frontlinsengruppe L1 bewegt. Das bedeutet, daß die Frontlinsengruppe L1 und die Hinterlinsengruppe L2 längs der vorgegebenen Ortskurven E, G durch die Vorschubspindel 22 und die Nockenplatte 29 bewegt werden können. Zusätzlich kann die Frontlinsengruppe L1 durch die Vorschubspindel 22 positioniert werden, die durch den Schrittmotor 23 angetrieben wird. Die Hinterlinsengruppe L2 kann ebenfalls unabhängig durch die Vorschubspindel 38 positioniert werden, die durch den Schrittmotor 40 angetrieben wird.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm mit den grundsätzlichen Operationen der Fokus- und Vergrößerungsbestimmung und der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung. Wenn eine Vergrößerung ausgewählt ist bevor ein Kopierbetrieb gestartet wird, werden die Frontlinsengruppe L1 und die Hinterlinsengruppe l2 im Zoomobjektiv L in Positionen bewegt, die durch die optische Berechnung vorher bestimmt worden sind. Die Bewegung wird durch den Schrittmotor 23 ausschließlich ausgeführt. ,Das bedeutet, daß die Bewegung eine Grobeinstellung ist und in konventioneller Weise ausgeführt wird. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zusätzlich zur Grobeinstellung die folgende Operation ausgeführt. Das Diagramm C wird durch die stationäre Lampe R2 beleuchtet, so daß das Bild des Diagrammes C über den Vollgeschwindigkeitsspiegel M1 und die den optischen Pfad ändernden Spiegel M2 und M3 auf den Zeilensensor LS abgebildet werden. Das Ausgangssignal des Zeilensensors LS wird dazu verwendet, um eine Fokusbestimmungsschaltung 60 zu betreiben, die feststellt,

ob das Objekt sich im fokussierten Zustand befindet oder nicht. Der Fokuszustand kann durch Bestimmung der Kontrastverteilung auf dem Zeilensensor bestimmt werden. Wenn das Objekt nicht fokussiert bzw. defokussiert ist, wird der Schrittmotor 40 betätigt, um die Entfernung zwischen der Frontlinsengruppe L1 und der Hinterlinsengruppe L2 einzustellen (Feineinstellung), und zwar auf einen Wert, bei dem der höchste Kontrast erzielt wird. Nachdem das Objekt in die fokussierte Lage gebracht ist, wird eine Vergrößerungsbestimmungsschaltung 61 betätigt. Die Vergrößerungsbestimmungsschaltung 61 bestimmt, ob eine voreingestellte Verstärkung erreicht wird oder nicht. Wenn die vorgewählte Vergrößerung noch nicht erhalten wird, wird der Schrittmotor 23 betätigt, um die Position des Zoomobjektives L einzustellen (Feineinstellung).

Sollte das Objektiv bzw. die Linse außerhalb des Fokussierungsbereiches als Ergebnis der Feineinstellung der Positica des Zoomobjektives L gelangen, ist es notwendig, um erneut die Fokusbestimmungsschaltung 60 zu betätigen. Nachdem die gegenwärtige Vergrößerung und der richtige Fokus eingestellt bzw. erhalten worden sind,·, und zwar als Ergebnis der vorgeschriebenen Feineinstellungen, kann die Kopieroperatipn gestartet werden.

Fig. 7 zeigt .ein Blockdiagramm mit einer Schaltung zur Verarbeitung von Fokus- und Vergrößerungssignalen aus dem Linien- oder Zeilensensor LS. Der Linien- oder Zeilensensor LS wird durch einen Treiber 63 gesteuert, um ein Videoausgangssignal zu liefern. Dieses Ausgangssignal wird durch einen Verstärker 64 verstärkt. Das Ausgangssignal des Linien- oder Zeilensensors LS wird über einen Schalter 65 der Fokusbestimmungsschaltung 60 zugführt und über einen

Schalter 66 auf die Vergrößerungsbestimmungsschaltung 61 gebracht. Wenn der Schalter 65 eingeschaltet wird, wird die Fokusbestimmungsschaltung 60 in Gang gesetzt. In der Fokusbestimmungsschaltung 60 dient ein Gatter 67 dazu, daß nur- ein Signal entsprechend dem Diagramm C passieren kann. Ein Filter 68 beseitigt die Gleichstromsignalkomponenten und läßt nur Signalkomponenten durch, die dem Videoausgangssignal entsprechen. Eine Gleichrichterschaltung und eine Integrationsschaltung 70 bilden ein Fokusbesimmungs s ignal.

Wenn die Änderung (Kontrast) des Videosignales zunimmt, nimmt auch das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 70 zu. Das bedeutet, wenn der höchste Kontrast erreicht wird, liefert die Integrationsschaltung 70 das höchste Ausgangssignal. Daher wird der Schrittmotor 40 derart gesteuert bzw. angetrieben, um das höchste Integrationsausgangssignal und somit den höchsten Kontrast zu erzielen. Anstelle der Integration des Videoausgangssignales kann die Differenz zwischen den Maximum- und Minimumwerten dieses Signals dazu verwendet werden, um das Fokusbestimmungssignal zu erhalten.

Wenn der Schalter 66 geschlossen wird, wird die Vergrößerungsbestimmungsschaltung 61 in Gang gesetzt. In der Vergrößerungsbestimmungsschaltung 61 läßt ein Gatter 71 nur ein Signal durch, das dem Ausgangssignal des Linien- oder Zeilensensors entspricht. Ein Komparator 72 formt die Wellenform des Gattersignales und ein Zähler 73 zählt die weißen und schwarzen Linien, die durch den Liniensensor LS ermittelt bzw. festgestellt wurden. Diese Zähloperation wird ausgeführt, nachdem die Fokusbestimmungsschaltung 60 betätigt wurde und hierbei der Fokus ermittelt wurde. Das

bedeutet, daß die Zähloperation mit einem scharfen Videoausgangssignal erreicht wird. Das Ausgangssignal des Zähles 73 wird mit einem Einstellwert verglichen (oder ein Zählwert ermittelt aus der vorhandenen.. Vergrößerung) in einem Komparator 74. Wenn das Ausgangssignal innerhalb der Toleranz des eingestellten· .Wertes liegt, gibt der Komparator 74 ein Vergrößerungskoinzidenzsignal ab. Wenn das Ausgangssignal größer als der Toleranzwert ist, liefert der Komparator 74 ein negatives Vergrößerungs-Nichtkoinzidenzsignal.

Die Vorschubspindel 22 wird in Abhängigkeit von dem positiven Vergrößerungs-Nichtkoinzidenzsignal oder dem negativen Vergrößerungs-Nxchtkoinzidenzsignal angetrieben, bis das Vergrößerungs-Koinzidenzsignal abgegeben wird. Es ist festzustellen, daß die Schalter 65 und 66 der Bequemlichkeit wegen in der Beschreibung vorgesehen sind. Wenn der Treiber 63 nur betätigt wird, wenn die Vergrößerung geändert wird, können die Schalter fortgelassen werden.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind sowohl die Frontlinsengruppe L1 und die Hinterlinsengruppe L2 des Zoomobjektives L bewegbar. Jedoch ist die Erfindung ohne hierbei das technische Konzept zu verlassen auch anwendbar bei einem Zoomobjektiv, in dem eine Linsengruppe stationär ist. Außerdem ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die optische Achse F parallel zur Vorschubspindel 22 und ist stationär. Jedoch können in einer Kopiermaschine, in der die optische Achse F nicht parallel zur Vorschubspindel 22 ist und in der die Vorschubspindel in einer Richtung senkrecht zur Achse bewegt wird, wenn die Vergrößerung geändert wird, ' die gleichen Wirkungen erzielt werden, wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel und zwar durch geeignetes Kippen oder Neigen der Vorschubspindel und der optischen Achse des Zoomobjektivs bei unveränderter Beibehaltung der anderen Komponenten.

Außerdem umfaßt im oben genannten Ausführungsbeispiel der Mechanismus zur Bewegung der Frontlinsengruppe L1 und der Hinterlinsengruppe L2 eine Vorschubspindel. Jedoch kann der Mechanismus ersetzt werden durch einen Spindelmechanismus, in dem z.B. Drähte, die mit der Frontlinsengruppe L1 und der Hinterlinsengruppe L2 gekuppelt sind, direkt durch Schrittmotore betätigt werden.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, werden in der Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung, die gemäß der Erfindung für Kopiermaschinen mit veränderbarer Vergrößerung geschaffen wurde, die Bewegung des Zoomobjektives und die Einstellung der Entfernung zwischen der Frontlinsengruppe und der Hinterlinsengruppe des Zoomobjektives aufgrund einer Vergrößerungsänderung erzielt durch die Durchführung einer Grobeinstellung auf der Basis der optischen Berechung und durch die Feineinstellung, die das Diagrammbild verwendet, welches durch das optische System geliefert wird. Daher bleibt ohne Einfluß, wie sich die Temperatur ändert und es bleibt ohne Einfluß, wie sich die Komponenten über der Zeit ändern. Es bleibt auch ohne Einfluß, wenn die Komponenten in 4^er Genauigkeit schlechter sind als die,:'.die in .konventionellen.'Vorrichtungen verwendet werden müssen. Auf diese Weise können klare und deutliche Kopien jederzeit mit einer korrekten Fokuseinstellung und mit gegebenen Vergrößerungen erzielt werden. Elemente, die für die Durchführung der Feineinstellung erforderlich sind, sind das Diagramm, sein Beleuchtungssystem und ein Sensor zum Empfangen des Lichtes, das von dem Diagramm reflektiert wird und ein Signal erzeugt, das für den empfangenen Bildfokus und Größe repräsentativ oder kennzeichnend ist, um die Operation von Schrittmotoren zu steuern. Die Signale des Sensors werden durch einen Computer verarbeitet (alle

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jüngsten Kopiermaschinen werden durch Computer gesteuert) Daher ist das technische Konzept der Erfindung anwendbar auf eine konventionelle Vorrichtung ohne große Modifikation. Dies ist noch ein weiterer Vorteil der Erfindung.

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Claims

HOFFMANNVEITlIE & "PARTNER ' PATENT-UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-INQ. W. LEHN DIPU-ING. K. FCJCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ΙΝβ. K. GORG DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE rt / O Π Η C Π 40 691 q/gt ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA Tokyo / JAPAN Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung für eine Kopiermaschine mit variabler Vergrößerung PATENTANSPRÜCHE :

1. Kopiermaschine mit veränderbarer Vergrößerung, in der e'in Zoomobjektiv mit variabler Vergrößerung zwischen einer Platte zur Aufnahme eines zu kopierenden Originals und einer photoempfindlichen Oberfläche ' angeordnet ist, wobei das Zoomobjektiv eine Vielzahl von bewegbaren Linsen aufweist, wobei die Positionen der bewegbaren Linsen und der Abstand zwischen den bewegbaren Linsen änderbar ist, um unterschiedliche Kopiervergrößerungen zu schaffen und mit einer Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung,
gekennzeichnet durch

ein Fokus- und Vergrößerungsbestimmungsdiagramm (C), das auf der Platte (D) angeordnet ist,

einen Sensor (LS), der so angeordnet ist, daß er ein Bild des Diagrammes (C) empfangen kann, wobei der

ARABELLASTRASSE 4 . D-SOOO MÜNCHEN 81 ■ TELEFON CO 893 911087 · TELEX 5-29619 CPATHE^ ■ TELEKOPIERER 9183

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Sensor· (LS) Bestimmungssignale erzeugt, die den Fokus und die Vergrößerung des Zoomobjektives anzeigen können,

eine Einrichtung zur Erzeugung eines Bildes des Diagrammes auf dem Sensor (LS) , und' ^;.

durch eine Einrichtung (60, 61), die auf die Bestimmungssignale anspricht, zum Einstellen der Positionen der bewegbaren Linsen (L1, L2) relativ zur Platte (D) und zur photoempfindlichen Oberfläche (S) und zum Einstellen des Abstandes zwischen den bewegbaren Linsen (L1 , L2) .

2. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß der Sensor (LS) an einer Stelle angeordnet ist, die optisch äquivalent zur Stelle der photoempfindlichen Oberfläche (S) in bezug auf die Platte (D) ist, wodurch der Sensor das Bild des Diagrammes so sieht wie die photoempfindliche Oberfläche ein Original auf der Platte erfaßt, um so den Fokus· und die Vergrößerung des Zoomobjektives zu bestimmen, und daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Bildes eine Lichtquelle (R1, R2) und eine Einrichtung (M4) zum Reflektieren des Bildes des Diagrammes auf den Sensor (LS) umfaßt.

3. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Positionseinstelleinrichtung einen Schrittmotor zum Ein-

stellen der Positionen der bewegbaren Linsen relativ zur Platte und der photoempfindlichen Oberfläche und relativ zueinander aufweist.

4. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß der ■ Sensor aus kleinen Sensorelementen aufgebaut ist, die in einer Linie oder Zeile angeordnet sind. 10

5. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß das Diagramm (C) aus einer Serie von abwechselnd weißen und schwarzen Linien zusammengesetzt ist.

6. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervor- , richtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet , daß jedes Linienpaar einer weißen und einer schwarzen Linie mit einer Breite von 1 mm aufweist.

7. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Vielzahl der bewegbaren Linsen aus einer Frontlinsengruppe (L1) und einer Hinterlinsengruppe (L2) zusammengesetzt ist, wobei die Einrichtung zur Einstellung der Positionen und des Abstandes einen ersten und zweiten Schrittmotor, der jeweils ansprechbar ist auf die Vergrößerungs- und Fokusbestimmungssignale, eine Einrichtung, die mit dem ersten Schrittmotor verbunden ist, um die Frontlinsengruppe in

Übereinstimmung mit den VergrößerungsbeStimmungssignalen neu einzustellen, und eine Einrichtung, die mit dem zweiten Schrittmotor verbunden ist, um den Abstand zwischen der Front- und Hinterlinsengruppe in Übereinstimmung mit den Fokusbestimmungssignalen einzustellen.

8. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur erneuten Einstellung der Frontlinsengruppe außerdem eine Einrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen der Front- und Hinterlinsengruppe in Übereinstimmung mit einem vorgewählten Abstandsänderungsmuster aufweist, das eine Funktion der Position der Frontlinsengruppe ist.

9. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen der Front- und Hinterlinsengruppe eine Nocken- oder Exzenterplatte (29) und ein Nockenfolgeteil (30) aufweist.

10. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervor- '. ■ richtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung, die auf den zweiten Schrittmotor zur Einstellung des Abstandes zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe ansprechbar ist, eine Einrichtung aufweist zum Verbinden des zweiten Schrittmotors mit der Nocken- bzw. Exzenterplatte.

11. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Vielzahl der bewegbaren Linsen eine Frontlinsengruppe (L1) und eine Hinterlinsengruppe (L2) aufweist, und daß die Einrichtung zur Einstellung der Positionen der Front- und Hinterlinsengruppe und zum Einstellen des Abstandes zwischen der Front- und Hinterlinsengruppe eine Führungsstange (11), die parallel zur optischen Achse des Zoomobjektives angeordnet und auf einer Basis (12) über Träger (13, 13) fixiert ist, einen Zoomobjektivträger (14), der verschiebbar auf der Führungsstange gelagert ist, wobei der Zoomobjektivträger mit einer Gewindeöffnung zur Aufnahme einer ersten Vorschubspindel (22) versehen ist, eine erste Linsentrommel oder -fassung (17), die mit dem Linsenträger (17) zur Aufnahme der ersten Linsengruppe fest verbunden ist, eine zweite Linsentrommel oder -fassung (18) , die verschiebbar über der ersten Linsentrommel befestigt oder gelagert ist, um· die Hinterlinsengruppe in bewegbarem Verhältnis zum Zoomobjektivträger (14) zu lagern oder zu halten, eine Welle (28), die sich von dem Zoomobjektivträger nach außen erstreckt, eine Riemenscheibe (33) , die auf der Welle befestigt ist, eine Nockenplatte (29), die drehbar auf der Welle (28) befestigt ist, das auf der zweiten Linsentrommel (18) gelagert bzw. vorgesehen ist, ein Nockenteil (30) , welches auf der zweiten Linsentrommel (18) vorgesehen ist, eine Feineinstellstange (36), die gleitbar durch die Träger (13, 13) gelagert ist, einen Draht (35), der um die Riemenscheibe (33) gewunden ist und an beiden Enden mit den Trägern (13, 13) fest verbunden ist, wobei die

Feineinstellstange eine öffnung zur Aufnahme einer zweiten Vorschubspindel (38) aufweist, einen ersten Schrittmotor (2 3) , der auf die Vergrößerungsbestimmungssignale zum Drehen der ersten Vorschubspindel anspricht, um die Frontlinsengruppe für eine ausgewählte Vergrößerung zu positionieren, und einen zweiten Schrittmotor aufweist, der auf das Fokusbestimmungssignal zum Drehen der zweiten Vorschubspindel anspricht, um den Abstand zwischen der Front-..und Hinterlinsengruppe einzustellen, um eine Optimum-Fokuseinstellung zu erhalten.

12. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken- oder Exzenterplatte (29) eine Nocken- oder Exzenteroberfläche aufweist, die den vorgewählten Änderungen im Abstand zwischen der Front- und Hinterlinsengruppe relativ zu den Positionen der Frontlinsengruppe entspricht, wodurch die Nocken- oder Exzenterplatte, die das Nockenfolgeteil berührt, bewirkt, daß die Hinterlinsengruppe sich relativ zur Frontlinsengruppe entsprechend der Konfiguration der Nocken- oder Exzenterplattenoberfläche bewegt, wenn die Frontlinsengruppe in Abhängigkeit von der Bewegung des Objektivträgers (14) bewegt wird, wenn die erste Vorschubspindel sich dreht.

13. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet , daß die Einstelleinrichtung eine Fokusbestimmungsschaltung (60), die auf die Fokusbestimmungssignale, die durch

den Sensor erzeugt werden, anspricht, und eine Gatterschaltung (67) zum Durchlassen nur der Signale vom Sensor enthält, eine Filtereinrichtung (68) zur Beseitigung aller Gleichstromkomponenten von dem vom Sensor erzeugten Signal und eine Einrichtung aufweist, die auf die sich ändernden Komponenten des vom Sensor erzeugten Signales anspricht, um Signale zu erzeugen, die proportional zu dem Kontrast im vom Sensor empfangenen Bild sind, wobei der zweite Schrittmotor auf die Kontrastsignale anspricht.

14. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrastsignalerzeugungseinrichtung eine Gleichrichtereinrichtung aufweist, die das Ausgangssignal der Filtereinrichtung empfängt und eine Integratoreinrichtung enthält, die auf das Ausgangssignal der Gleichrichtereinrichtung anspricht.
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15. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet , daß die Kon.trastsignalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung zur Anzeige der Maximum- und Minimumpegel der vom Sensor erzeugten Signale aufweist.

16. Fokus- und Vergrößerungsbestimmungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet , daß die Einstelleinrichtung eine Vergrößerungsbestimmungsschaltung (61), die auf die vom Sensor erzeugten Vergrößerungsbestimmungs Signa Ie anspricht und eine Gatterein-

richtung (71) zum Durchlassen nur der vom Sensor erzeugten Signale, eine Zähleinrichtung (73) zum Zählen der übergänge in den vom Sensor erzeugten Signalen, eine Komparatoreinrichtung (74) zum Vergleichen der gezählten übergänge mit einer ausgewählten Zählung bzw. Zahl und eine Entscheidungseinrichtung aufweist, um Koinzidenz und Nichtkoinzidenz der gezählten Übergänge mit der ausgewählten Zahl zu ermitteln und zu signalisieren, wobei der erste Schrittmotor auf die Nichtkoinzidenzsignale zur Betätigung der ersten Vorschubspindel anspricht, solange bis ein Koinzidenzsignal erzeugt wird.