DE3788545T2 - Abbildungssystem mit einer oszillierenden Anordnung von Gradientenlinsen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Abbildungssystem von der Art, das eine Mehrzahl von optischen Gradientenindexfasern enthält, die zu wenigstens einer einzelnen Reihe kombiniert sind, um eine lineare Linsenanordnung zu bilden, wobei die genannte Anordnung zwischen einer Gegenstandsebene und einer fotoempfindlichen Bildebene angeordnet ist und während einer Belichtungsdauer Licht von einem Gegenstand, der in der Gegenstandsebene liegt, auf die Bildebene übertragen und abbilden kann. Ein solches Abbildungssystem ist besonders zweckmäßig für Kopiergeräte, anschlagfreie und elektronische Rastereingangsscanner (RIS) und Drucker.
• Bildübertragungseinrichtungen, die gebündelte optische Gradientenindexfasern umfassen, sind auf dem Gebiet der Technik gut bekannt. US-Patent Nr. 3,658,407 beschreibt eine Lichtleiterfaser, die aus Glas oder Kunststoff hergestellt ist, die über ihren Querschnitt eine Brechungsindexverteilung aufweist, die sich parabolisch von ihrem Mittenabschnitt nach außen verändert. Jede Faser wirkt als eine Fokussierungslinse, um Teil eines Bildes eines Gegenstandes zu übertragen, der nahe einem ihrer Enden angeordnet ist, und eine Gruppierung von Fasern überträgt und fokussiert ein vollständiges Bild des Gegenstandes in einer Bildebene. Die Faserlinsen werden unter dem Handelsnamen "SELFOC" hergestellt. Die Marke ist in Japan eingetragen und gehört Nippon Sheet Glass Co., Ltd . .
• Diese Gradientenindexlinsenanordnungen haben bei einer Anzahl von Technologien Verwendung gefunden, beispielsweise als Ersatz für herkömmliche, optische Systeme in Kopiergeräten, wie es in US-Patent Nr. 3,947,106 und 3,977,777 geoffenbart ist, als Linsenscanner, um eine Vorlage auf eine Detektoranordnung voller Weite abzubilden, wie es beispielsweise geoffenbart ist in US-Patent Nr. 4,509,826 und als die Abbildungseinrichtung für einen elektronischen Drucker, wie es in US-Patent Nr. 4,424,523 geoffenbart ist.
• Wenn Gradientenindexlinsenanordnungen in einem Kopierumfeld verwendet werden, wird eine Vorlage abtastmäßig beleuchtet und ein reflektiertes Bild wird durch die Gradientenindexlinsenanordnung auf eine fotoempfindliche Oberfläche, wie eine Fotoaufzeichnungsmaterialtrommel oder -band, projiziert. Der Gradientenindexlinsenanordnung wohnt ureigen die Schwierigkeit der Ungleichförmigkeit der Belichtung (Modulation) des Bildes in der Bildoberfläche inne. Alle Anwendungen nach dem Stand der Technik halten eine Belichtungsmodulation innerhalb annehmbarer Grenzen aufrecht, indem wenigstens zwei Reihen Gradientenindexfasern zu einer gebündelten Ausgestaltung kombiniert werden, wie es beispielsweise in dem Patent 3,947,106 gezeigt ist, wodurch die Feldüberlappung, die von jeder Faser beigetragen wird, erhöht wird. Wie es auf dem Gebiet der Technik bekannt ist, wird eine optimale Modulation durch Auswahl optimaler Anordnungsparameter unter Einschluß der Faserlängen und des Faserabstandes erreicht.
• Die Mehrreihen-Anordnungskonstruktion ist, während sie die Belichtungsmodulation auf annehmbare Weite verringert, kostspielig, einzubauen. Die Faserherstellung und die Anordnungszusammenbautechnik bringt einen beträchtlichen Kostennachteil mit sich. Es wäre wünschenswert, diese Kosten zu verringern, indem die Anzahl der für die Anordnung erforderlichen Reihen verringert wird. Jedoch wurde bei Anordnungen, die nur eine einzelne lineare Faserreihe umfassen, herausgefunden, daß sie eine Belichtungsmodulation weit über den minimalen Wert hinaus bewirken, der erforderlich ist, um annehmbare Bilder für Wiedergabezwecke zu bilden, und sind bisher bei irgendeiner Kopiergerätanwendung nicht verwendet worden oder es ist nicht bekannt geworden, daß sie verwendet wurden. Eine einzelne Reihenanordnung erzeugt nur eine Hälfte der Gesamtbelichtung einer Anordnung mit zwei Reihen. Jedoch ist es bei Kopiergeräten ein bekanntes Konstruktionshilfsmittel, den Beleuchtungspegel entsprechend zu erhöhen.
• Betrachtet man als nächstes die Verwendung von Gradientenindexlinsenanordnungen in einem Drucker- oder Scannerumfeld, so sind wiederum zweireihige Anordnungen die Norm. Bei Druckeranwendungen wird eine lichterzeugende Einrichtung, typischerweise eine lichtaussendende Diodenanordnung, adressiert und der Ausgang wird durch die Gradientenindexlinsenanordnung auf eine fotoempfindliche Bildebene fokussiert. Bei der Rastereingangsscannerfunktion wird eine Vorlage abtastmäßig durch eine lineare Beleuchtungsquelle beleuchtet, und das reflektierte Bild wird durch die Gradientenindexlinsenanordnung auf eine Fotofühleranordnung voller Weite fokussiert. Bei beiden dieser Anwendungen sind die gesamte Belichtung und die Belichtungsmodulation kritisch. Gegenwärtig ist eine Anordnung von wenigstens zwei Reihen eine Forderung für Drucker- und Scanneranwendungen, da, anders als bei Kopiergeräten, diese Einrichtungen typischerweise im Hinblick auf das Licht (Gesamtbelichtung) begrenzt sind. Anordnungen nach dem Stand der Technik verlangen Entwürfe, die die Belichtungsmodulation, die näher unten definiert wird, innerhalb annehmbarer Grenzen hält. Die Belichtungsmodulation ist jedoch gegenwärtig mit einer Schwächung des Wirkungsgrades verbunden, wobei (gesamte Belichtung) mehr Licht verlangt wird, um den erwünschten Belichtungsmodulationswert zu erzielen. Es wäre dann wünschenswert, den Wirkungsgrad (gesamte Belichtung) der zweireihigen Linsenanordnung zu verbessern, die gegenwärtig in Drucker- und Rastereingabescannersystemen verwendet werden, während die Belichtungsmodulation innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten wird.
• Die vorliegende Erfindung ist deshalb darauf gerichtet, die Kosten der Linsenanordnungen, die gegenwärtig bei Kopiergerätanordnungen verwendet werden, zu verringern, indem die Verwendung einer Linsengruppierung ermöglicht wird, die eine einzelne Reihe von Gradientenindexfasern umfaßt. Ferner ist die vorliegende Erfindung auch darauf gerichtet, den Wirkungsgrad und die gesamte Belichtung von zweireihigen Gruppierungen zu verbessern, die gegenwärtig in Drucker- und Scannersystemen verwendet werden.
• Demgemäß ist die Erfindung auf ein optisches Abbildungssystem der angegebenen Art gerichtet, daß durch eine Einrichtung zum seitlichen Schwingen der Linsengruppierung während eines Belichtungsintervalles gekennzeichnet ist, um die Belichtungsungleichförmigkeit in der genannten Bildebene zu verringern.
• EP-A-0,170,195 offenbart die Schwingung der Eingangs- und Ausgangsseiten eines Faserbündels. Dieses Faserbündel dient dazu, Licht durch nichtabbildende Fasern zu übertragen.
• Ein Abbildungssystem gemäß der Erfindung wird nun in beispielhafterweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Kopiergerätabbildungssystems nach dem Stand der Technik ist, wobei eine zweireihige Gradientenindexfaserlinsenanordnung verwendet wird.
• Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bildebene der Fig. 1 ist, die das Beleuchtungsprofil der optischen Fasern zeigt, die die Linsenanordnung umfaßt.
• Fig. 3 eine graphische Darstellung der Belichtungsmodulation einer Gradientenindexlinsenanordnung ist, die eine oder zwei Reihen von Fasern aufweist, wenn sie bei einer Kopiergerätbetriebsart verwendet wird.
• Fig. 4 die maximalen und minimalen Modulationspunkte für eine einreihige Anordnung zeigt.
• Fig. 5a eine Bildverschiebung zeigt, die während einer herkömmlichen Linsenbewegung auftritt.
• Fig. 5b eine konstante Bildposition während der seitlichen Verschiebung einer Gradientenindexlinsenanordnung mit einer einzigen Reihe zeigt.
• Fig. 6 eine Seitenansicht eine Abbildungssystemes zeigt, wobei die Linse während des Belichtungsintervalles hin- und herbewegt wird, um die Belichtungsgleichförmigkeit zu verbessern.
• Fig. 7 eine Teildraufsicht der Ausführungsform der Fig. 6 zeigt.
• Fig. 8 eine graphische Darstellung der Belichtungsmodulation für eine zweireihige Gradientenindexlinsenanordnung ist, wenn sie bei einer Drucker- oder Scannerbetriebsart verwendet wird.
• Fig. 9 eine Seitenansicht eines Abbildungssystemes für einen Rastereingabescanner ist, wobei die Linse während eines Belichtungsintervalles hin- und herbewegt wird.
• Fig. 10 die minimalen und maximalen Modulationspunkte für eine zweireihige Anordnung zeigt.
• Fig. 11 eine Teildraufsicht der Ausführungsform der Fig. 9 zeigt.
• Zuerst wird die Verwendung einer zweireihigen Gradientenindexlinsenanordnung nach dem Stand der Technik in einem Kopiergerätumfeld untersucht. Die Fig. 1 und 2 und die folgende Beschreibung beabsichtigen, die Weise zu erklären, auf die eine solche Linsenanordnung ein aufrechtes Bild mit Einheitsvergrößerung in einer fotoempfindlichen Bildebene bildet, und die Beschreibung untersucht die Konstruktionsparameter, die die Belichtungsungleichförmigkeit beeinflussen. Sie wird dann die folgende Erläuterung der Schwierigkeiten, die darin enthalten sind, eine einreihige Anordnung zu ermöglichen, und die Einrichtung vereinfachen, durch die der Erfinder das Problem löste. Dieselbe Einrichtung wird dann zur Verbesserung des Wirkungsgrades von zweireihigen Drucker/Scanner-Anordnungen verwendet, wie im einzelnen unten beschrieben wird.
• Es wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Seitenansicht des optischen Systems 2 für ein Kopiergerät gezeigt ist, das eine Gradientenindexlinsenanordnung 4 enthält, die zwei versetzte Reihen 6, 8 von Gradientenindexfasern der Länge L umfaßt, die in einer gebündelten Konfiguration angeordnet sind, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei einer Ausführungsform ist die transparente Gegenstandsebene 10 zur Bewegung an einer Linsenanordnung 4 vorbei in der angegebenen Richtung geeignet. Von der Ebene 10 wird eine Vorlage 12 getragen. Eine Lampenanordnung 14 liefert ein intensives, schmales Beleuchtungsband über eine schmale Weite der Gegenstandsebene 10.
• Beim Betrieb wird die Ebene 10 über den beleuchteten Bereich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die zu der einer Abbildungsebene 16 synchron ist, die eine fotoempfindliche Oberfläche aufweist. Ein schmaler Lichtstreifen wird von der Vorlage 12 reflektiert und durch die Linsenanordnung 4 auf die Belichtungsstreifenzone der Ebene 16 fokussiert. Das Beleuchtungsband in der Gegenstandsebene sollte weiter als die Zone 18 sein. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen vergrösserten Bereich der zweireihigen Linsenanordnung 4, wenn man nach unten durch die Linse blickt und die Belichtung längs des entsprechenden Bereiches der Zone 18 betrachtet. Die Fasermitten sind mit einem Abstand von 2bR getrennt, wie es gezeigt ist: b ist ein Zwischenfaserabstandsparameter, typischerweise gleich ungefähr 1,03. Ein Punkt P in der Bildebene 16 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v durch die Belichtungszone 18. Die gesamte Belichtung (E), die der Punkt P erhält, wenn er durch die Zone 18 läuft, ist eine Aufsummierung der Belichtungswerte, die von jeder beitragenden Faser erhalten werden. Jede Faser 20 weist eine Strahlungsdichte (beispielsweise hat die Faser 20a ein Profil 22 und die Faser 20b hat ein Profil 23), die gemäß den Grundlagen abgeleitet wird, die in einem Artikel von James D. Rees und William Lama mit dem Titel "Some radiometric properties of gradient-Index fiber Ienses", veröffentlicht am 1. April 1980 in APPLIED OPTICS, Vol. 19, Nr. 7, Seite 1065-1069 angegeben sind.
• Die gesamte Belichtung (E), die der Punkt P erhält, wird abgeleitet, indem die Aufsummierungsgleichungen verwendet werden, die in der Rees-Lama-Bezugsstelle geoffenbart sind. Die von irgendeinem Punkt in der Bildebene, der durch die Zone 18 hindurchgeht, empfangene, gesamte Belichtung ist eine Funktion seiner Position auf der y-Achse in der X-Y-Bildebene. Beispielsweise erhält der Punkt P' wegen der unterschiedlichen Überlappungsausrichtung der beitragenden Fasern eine unterschiedliche Verteilung. Diese Belichtungsungleichförmigkeit zwischen unterschiedlichen Punkten in der Bildebene ist wegen des Faserabstandes einer Gradientenindexlinse eigen und ergibt ein Bild, das in der Bildebene gebildet wird, dessen Gleichförmigkeit der Belichtung sich in der Anordnungs(y)-Richtung ändert.
• Eine nützliche Gleichung, die von Rees-Lama in dem vorhergehend angeführten Artikel abgeleitet wird, um die Ausdehnung der kreisförmigen Strahlungsstärkeprofile 22 oder 23 zu beschreiben, ist wie folgt
• k = - R sec( A L/2) = aR (1)
• wobei k (in Fig. 2 gezeigt) der Radius des Strahlungsstärkeprofils ist, (a) ein "Überlappungsparameter" ist, der als k/R definiert ist, R der Radius der Faser ist, A eine Gradientenindexkonstante und L die Faserlänge ist. Die Gleichung (1) kann in Größen von (a) umgeschrieben werden:
• a = sec( A L/2)
• Wenn (a) gemacht wird, um sich zu ändern, indem geeignete Werte von A und L eingesetzt werden, ergeben die Werte von ab, gegen die Belichtungsmodulation aufgetragen die Kurve 30 (für eine zweireihige Anordnung), die in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Belichtungsungleichförmigkeit oder Modulation kann in Größen der maximalen und minimalen gesamten Belichtung E ausgedrückt werden:
• E = (EMax - Emin/Emax + Emin) · 100% (2)
• Wie es offensichtlich ist, besitzt die Belichtungsmodulation in der Bildebene verschiedene minimale und maximale Werte und nimmt allgemein mit zunehmenden Werten des Überlappungsparameters A ab. Die Werte a/b liegen bei handelsüblichen Anwendungen innerhalb des Bereiches zwischen 2,7 und 5,0. Die Kurve 32 in Fig. 3 stellt die Belichtungsmodulation für eine einreihige Anordnung dar. Wie man sieht, ist die Modulation beträchtlich größer als die der zweireihigen Modulation in dem a/b-Bereich, der interessiert, und würde eine unannehmbare Bildbelichtungsungleichförmigkeit in der Bildebene ergeben.
• Die von einer einreihigen Anordnung (Fig. 3) erzeugte Belichtungsmodulation weist eine Periode auf, die zu der Größe und dem Abstand der einzelnen Fasern, die die Reihe umfaßt, in Beziehung steht und dazu, ob die Auswahl von a/b bei einem Modulationsmaximum, einem Modulationsminimum oder zwischen diesen zwei extremen Werten ist. Fig. 4 zeigt die drei Möglichkeiten und ihre Beziehung zu den Gradientenindexfasern 20. Das Maximum entspricht Spitzen 32t-x, während das Minimum den Tälern 32a-h entspricht. Gemäß einem der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung hatte es sich herausgestellt, daß, wenn eine einreihige Anordnung, die in geeigneter Weise zwischen der Gegenstands- und Bildebene angeordnet ist, seitlich längs der Anordnungsrichtung (in Fig. 4 von links nach rechts) verschoben wird, sich das Belichtungsprofil (beispielsweise der Lichtpegel) auch seitlich bewegt. Der Grund hierfür ist, daß die Beleuchtungsstärkeprofile an die Fasern selbst gebunden sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, und sich mit ihnen bewegen. Überraschenderweise jedoch bleibt das gegenwärtige, optische Bild ortsfest, was natürlich notwendig ist, eine nicht verwackelte Bildformation aufrechtzuerhalten. Wie es in der Fig. 5a gezeigt ist, ergibt, wenn eine herkömmliche Umkehrlinse L verwendet wird, Punkte P&sub1;, P&sub2; in einer Gegenstandsebene in eine Bildebene (als P&sub2;', P&sub1;') abzubilden, eine seitliche Linsenbewegung nach rechts eine entsprechende Bewegung der Bildpunkte nach P&sub1;'' P&sub2;''. Jedoch bewegt, wie es in Fig. 5b gezeigt ist, wenn das Abbildungsglied eine aufrichtende Gradientenindexlinsenanordnung mit einer (oder zwei) Reihen ist, die Bewegung der Linsenanordnung die abgebildeten Punkte P&sub1;', P&sub2;' nicht. Wenn sich die Linsenanordnung bewegt treten Gegenstandspunkte in das Sichtfeld der Linse ein und verlassen es. Die Bildpunkte ändern sich nicht, aber der Strahlungsstärkepegel und der Belichtungspegel tun es. (Die in den Fig. 5a und 5b gezeigten Bewegungen sind zum Zwecke der Beschreibung übertrieben.)
• Aus der Fig. 4 ist es offensichtlich, daß irgendeine kleine Bewegung der Linsenanordnung während der Belichtung in der Anordnungsrichtung die Modulation verringert (Verbesserung der Gleichförmigkeit), jedoch gibt es eine optimale Bewegung während einer gegebenen Belichtungsdauer. Bezug nehmend auf die Fig. 4 wäre die optimale Bewegung für den Fall der maximalen Modulation bR, während die optimale Bewegung für den Fall der minimalen Modulation bR/2 wäre. Diese Bewegung kann auf sehr einfache Weise ausgeführt werden, indem die Linsenbewegung an eine Abtastfunktion gebunden wird. Beispielsweise zeigen die Fig. 6 und 7 das optische System der Fig. 1, das durch Ersetzen der zweireihigen Anordnung durch eine Anordnung 40 mit einer einzelnen Reihe 42 von Gradientenindexfasern abgeändert wurde. Die Anordnung ist durch eine Kombination aus einer vorbelasteten Feder 43a und einer Federrolle 43 vorbelastet, die auf der Oberfläche einer sinusförmigen, geraden Stange 44 läuft, die an der Platte 12 befestigt ist. Wenn sich die Platte durch ihren Abtastzyklus bewegt, wird die Anordnung 40 seitlich hin- und herbewegt. Die Belichtungszone 18 beträgt typischerweise ungefähr 5 mm. Somit sollte die Stange 44 so ausgebildet sein, daß die Linsenanordnung 40 wenigstens eine Querauslenkung TE während der Zeit durchführen kann, die das Band 16 benötigt, sich 5 mm zu bewegen. Andere Mechanismen können verwendet werden, die sinusförmige Bewegung zu erzielen, wie das Einschließen der Stange 44 und der Rolle 43 innerhalb eines umschlossenen Kanals. Aus Fig. 3 kann man erkennen, daß die einreihige Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen nützlichen a/b Parameter zwischen 1,25 und 7 aufweist.
• Es wird sich nun dem Fall zugewandt, daß die Linsenanordnung in einer Drucker- oder Rastereingangsscanneranwendung verwendet wird, wobei der Grundgedanke der Hin- und Herbewegung der Linse aufrechterhalten aber bei der Ausführung abgewandelt wird. Wie vorhergehend erwähnt wurde, wurden bei diesen zwei Anwendungen der Wirkungsgrad und die gesamte Belichtung in unerwünschter Weise verringert, um die Belichtungsmodulation innerhalb annehmbarer Grenzen zu halten. Der Wirkungsgrad einer zweireihigen Anordnung ist im einzelnen in einem Artikel von William Lama abgehandelt mit dem Titel "Optical properties of GRIN fiber lens arrays", in 01. August 1982, APPLIED OPTICS, Vol. 21, Nr. 15, Seiten 2739-2746. Darin ist der Wirkungsgrad definiert als:
• Worin n&sub0; der Brechungsindex für die Faserachse ist, A eine positive Gradientenkonstante ist, R der Faserradius ist, B der Zwischenfaserabstandsparameter ist. Eine Differenzierung der Gleichung (3) zeigt, daß der Wirkungsgrad maximal ist, wenn der a/b Parameter 1,5 ist. Fig. 8 zeigt eine Kurve 48 der Belichtungsmodulation gegen den a/b Parameter für eine zweireihige Gradientenindexlinsenanordnung, die in einem Drucker oder einem Rastereingangsscanner verwendet wird. Die Kurve 48 weist maximale und minimale Werte 48t-z bzw. 48a-g auf. Für den Wert von 1,5 von a/b ergibt sich, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, ein grosser (10%) und unannehmbarer Wert der Belichtungsmodulation. Um die Belichtungsmodulation innerhalb annehmbarer Grenzen zu erhalten, war es bisher notwendig, Anordnungen für Druck- und Abtastzwecke mit Werten von a/b typischerweise größer als 2,7 auszulegen. Bei diesen Werten wird der Wirkungsgrad vom Optimum um ungefähr 25% verringert. Bei Scanner- oder Druckeranwendungen ergibt eine Verringerung von 30% des Wirkungsgrades eine Verringerung von 30% der gesamten Belichtung.
• Fig. 9 zeigt ein optisches Rastereingabescannersystem 50, das die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die Lampenanordnung 52 ist auf den beiden Seiten des Abtastschlitzes 54 angeordnet, um ein schmales, schrittförmiges Beleuchtungsband längs des Abtaststreifens zu schaffen. Eine zweireihige Gradientenindexlinseanordnung 56 ist zwischen der sich bewegenden Vorlagenplatte 58 und einer linearen Fotofühleranordnung 60 und in einer Lage angeordnet, ein Einheitsvergrößerungsbild des abgetasteten Bereiches der Vorlage auf der Oberfläche der Anordnung 60 zu bilden. Beim Betrieb werden aufeinanderfolgende Streifenabtastungen über eine Vorlage 62 durch die Anordnung 60 gemacht, wenn die Platte an dem Abtastschlitz 54 vorbeibewegt wird. Die Belichtungszone für diesen Fall ist durch den Rand der Fotofühleranordnungsbildelemente definiert. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet der Technik sieht, werden die einzelnen Betrachtungselemente, die die Anordnung 60 bilden, aufeinanderfolgend abgetastet, wenn jede Linie abgetastet wird, um einen Strom von Bildsignalen oder Bildelementen für jede abgetastete Linie zu erzeugen. Jedes der erzeugten, einzelnen Bildelemente umfaßt eine bestimmte Spannung, die für den Bildbereich der Vorlage 62 repräsentativ ist, der von den einzelnen, kleinen, die Anordnung 60 umfassenden Linsen betrachtet wird. Eine allgemein erhältliche Abtastanordnung voller Weite ist eine FIE-8A lineare Anordnung, die von Fuji Xerox Co., Ltd. hergestellt wird.
• Wie im Falle der Kopiergerätfunktion besitzt die Belichtungsmodulation der zweireihigen Scanneranordnung eine Periode, die sich auf die Größe und den Abstand der einzelnen Fasern bezieht, die die zwei Reihen umfassen, und die ferner dadurch festgelegt ist, ob sich die a/b Auswahl bei einem Modulationsmaximum, einem Modulationsminimum oder dazwischen befindet. Die Fig. 10 zeigt die drei Möglichkeiten und ihre Beziehung zu den Gradientenindexfasern der Linsenanordnung 58. Das Maximum entspricht Spitzen 48t-z, während das Minimum die Täler 48a-g überdeckt. Wiederum wird eine kleine seitliche Bewegung (von links nach rechts) der Anordnung die Modulation verringern, aber es gibt optimale Bewegungen während einer vorgegebenen Belichtungsdauer. Die optimale Bewegung bei maximaler Modulation ist bR/2 und bR/4 bei minimaler Modulation. Typische Werte für R sind 0,5325 mm und 0,5485 mm für bR/2. Jedoch ist anders als im Kopiergerätfall die Auslenkungszeit beträchtlich verringert, weil die Belichtungszone (bei der Anordnung 60) typischerweise 0,08 mm für eine Anwendung von 120 Flecken pro Zentimeter ist, ein viel kleinerer Belichtungszonenwert als die 5 mm im Kopiergerätfall. Somit sollte für Scanner und unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 11 die Linse 56 wenigstens eine Querauslenkung TE während der Zeit vornehmen, die die Platte benötigt, sich 0,08 mm zu bewegen. Wie im Fall des Kopiergerätes reitet die Anordnung 56 in einer federvorbelasteten Beziehung zu der sinusförmigen, geradlinigen Stange 64, die längs der Platte 62 befestigt ist.
• Was vorstehend für den Fall des Abtastens geoffenbart worden ist, ist in gleicher Weise relevant für den Fall des Druckers, indem eine lineare Lichtstange, wie eine Anordnung von lichtaussendenden Dioden, das in die Anordnung eintretende Licht festlegt und deshalb auch die Belichtungszone auf einer Fotoaufzeichnungsoberfläche festlegt. Andere Beispiele von Bildlichtstangen sind Flüssigkristallverschlüsse. Die Belichtungszone für Druckanwendungen weist ungefähr dieselbe Weite von 0,08 mm für eine Anwendung für 120 Flecken pro cm auf.
• Da die Auslenkungen der Linsenanordnung in den Fällen des Scanners und des Druckers viel schneller sind, mögen andere Mechanismen zum Übertragen der Hin- und Herbewegung auf die Linsen erforderlich sein. Als ein Beispiel kann ein piezoelektrischer Wandler an der Linsenanordnung angebracht sein und periodisch angesprochen werden, um die erforderliche Bewegung zu erzeugen, wie es auf dem Gebiet der Technik bekannt ist.
• Zusammenfassend wurde ein Mechanismus zum Verstärken der Arbeitsweise jener Abbildungssysteme beschrieben, die eine Gradientenindexlinsenanordnung verwenden, um Bilder mit Einheitsvergrößerung zu erzeugen. Das Hauptmerkmal der Erfindung ist die Hin- und Herbewegung in einer Querabtastung oder einer Anordnungsrichtung (quer zu der Abtastrichtung). Diese Bewegung bewegt das Belichtungsprofil, um ungleichförmige Bereiche zu füllen, wobei die Belichtungsmodulation verringert und die Gleichförmigkeit verbessert wird. Diese Bewegung ist von keinerlei Verwackeln des Bildes begleitet. Wenn die Erfindung bei einer Kopiergerätbetriebsart eingesetzt wird, kann eine einreihige Anordnung eingesetzt werden, wodurch Einsparungen bei der Bereitstellung der Linsenanordnung und bei den Zusammenbaukosten ermöglicht werden. Wenn die Verwendung in einem Scanner- oder Druckerumfeld ist, erlaubt die Erfindung, daß die zweireihige Linsenanordnung mit höheren Wirkungsgradwerten betrieben werden kann.
• Im Falle des Kopiergerätes kann es, obgleich einer der Hauptgewinne ist, eine einreihige Linsenanordnung für Abtastsysteme zu ermöglichen, eine zweireihige Linsenanordnung wünschenswert sein. In diesem Fall gibt die vorbeschriebene Hin- und Herbewegung der Linsenanordnung einige Verbesserung bei der Belichtungsmodulation. In ähnlicher Weise würde für den Fall eines Scanners oder Druckers die vorbeschriebene Hin- und Herbewegung bei einer einreihigen Anordnung arbeiten und die Kosten verringern, wenn ausreichend Licht (Drucker) oder Empfindlichkeit (Scanner) zur Verfügung stehen.
• Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die geoffenbarte Ausgestaltung beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es ist beabsichtigt, daß solche Abwandlungen oder Änderungen abgedeckt werden, die in den Bereich der folgenden Ansprüche gelangen können. Beispielsweise ist die Entdeckung, daß eine Linsenbewegung nicht zu einer Bewegung des projizierten Bildes führt, eine Eigenschaft von aufrichtenden Einheitsvergrösserungslinsen und würde Einrichtungen einschließen, wie lineare Streifenlinsen von der im US-Patent 3,687,545 geoffenbarten Art. Obgleich die Erfindung bei einem Einheitsvergrößerungssystem optisch nützlich ist, kann die Erfindung auch bei Abbildungssystemen eingesetzt werden, die Gradientenindexlinsen in einem Verkleinerungs/Vergrößerungs-Modus verwenden. Beispielsweise offenbart US-Patent 4,415,258 ein Abbildungssystem, das ein verkleinertes oder vergrößertes Bild in einer Bildebene bildet. Eine seitliche Hin- und Herbewegung dieser Linse, anders als beim Fall von 1X, ergibt eine Bildpunktbewegung in der Bildebene. Jedoch mag für einige Systeme ein einreihiges System ausgelegt werden, das bei Werten nahe der Einheit hin- und herbewegt wird, und sich die ergebende Bildverwacklung für besondere Systeme annehmbar sein kann. Als ein weiteres Beispiel einer Abänderung mag die Linse fähig sein, eine feste Platte abzutasten, wie es auf dem Gebiet der Technik bekannt ist, obgleich die Linsenanordnung in jeder der Ausführungsformen als festgelegt relativ zu einer sich bewegenden Platte gezeigt worden ist.

Claims (10)

1. Ein optisches Abbildungssystem, das eine Mehrzahl von optischen Gradientenindexfasern (42) enthält, die zu wenigstens einer einzelnen Reihe kombiniert sind, um eine lineare Linsenanordnung (40) zu bilden, wobei die genannte Anordnung zwischen einer Gegenstandsebene (12) und einer fotoempfindlichen Bildebene (16) angeordnet ist und während einer Belichtungsdauer Licht von einem Gegenstand, der in der Gegenstandsebene liegt, auf die Bildebene übertragen und abbilden kann, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (43, 44) zur seitlichen Hin- und Herbewegung der Linsenanordnung während einer Belichtungsdauer derart, daß die Belichtungsungleichförmigkeit in der genannten Bildebene verringert wird.

2. Das optische Abbildungssystem des Anspruches 1, in dem die genannte Gegenstandsebene (12) eine Vorlagenauflageplatte und die genannte Bildebene (16) ein Fotoaufzeichnungsmaterialglied ist und in dem die genannte Linsenanordnung eine einreihige Anordnung ist.

3. Das Abbildungssystem des Anspruches 1 oder des Anspruches 2, in dem die optimale Bewegung der Linsenanordnung für eine minimale Modulation durch den Ausdruck bR/2 festgelegt ist, wobei b ein Zwischenfaserabstandsparameter ist, R der Faserradius ist und der Ausdruck 2bR den Zwischenfaserabstand zwischen den Fasermitten festlegt.

4. Das Abbildungssystem des Anspruches 1 oder des Anspruches 2, in dem die optimale Bewegung der Linsenanordnung für eine maximale Modulation durch den Ausdruck bR festgelegt ist, wobei b ein Zwischenfaserabstandsparameter ist, R der Faserradius ist und der Ausdruck 2bR den Zwischenfaserabstand zwischen den Fasermitten festlegt.

5. Das Abbildungssystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, in dem die genannte Linsenanordnung eine mehrreihige Anordnung ist.

6. Das Abbildungssystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, in dem die genannte Hin- und Herbewegungseinrichtung durch eine Auflagenplattenbewegung ermöglicht wird.

7. Das Abbildungssystem des Anspruches 1, in dem die genannte Gegenstandsebene eine bewegbare Vorlagenauflageplatte ist, die genannte Bildebene eine Fotofühleranordnung und die genannte Linsenanordnung eine zweireihige Anordnung ist.

8. Das Abbildungssystem des Anspruches 7, in dem die optimale Bewegung der Linse für eine minimale Modulation durch den Ausdruck bR/4 und für die maximale Modulation durch bR/2 festgelegt ist, wobei b der Zwischenfaserabstandsparameter ist, R der Faserradius ist und der Ausdruck 2bR den Zwischenfaserabstand zwischen den Fasermitten festlegt.

9. Das Abbildungssystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, in dem die genannte Hin- und Herbewegungseinrichtung eine sinusförmige, lineare Stange (44) umfaßt, die sich längs der Abtastrichtung erstreckt, und ferner eine Einrichtung (43a) zur Federvorbelastung der genannten Linsenanordnung gegen die genannte Stange umfaßt.

10. Ein Verfahren zum Verringern der Ungleichförmigkeit von Bildern, die in einer fotoempfindlichen Bildebene durch eine lineare Linsenanordnung (40) aus optischen Gradientenindexfasern gebildet werden, die Schritte umfassend:

Positionieren der Linsenanordnung zwischen einer Gegenstandsebene (12) und einer Bildebene (16),

Richten eines Bildmusters in die Eintrittsseite der Linsenanordnung, und

Bereitstellen einer relativen Bewegung zwischen der Gegenstandsebene, der Linsenanordnung und der Bildebene derart, daß eine Abtastfunktion ermöglicht wird, gekennzeichnet durch

seitliches Hin- und Herbewegen der Linsenanordnung während der Abtastfunktion.