DE4035391C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Abtasteinheit, mit festlegbarer Größe des Abtastflecks und festlegbarer Breite des abgetasteten Bereichs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine gattungsgemäße optische Abtasteinheit ist aus der US 45 61 717 bekannt. Ein von einer Lichtquelle erzeugter Lichtstrahl wird über ein abbildendes, optisches System und einen Polygonalspiegel auf eine Abtastfläche geleitet. Soll auf einer anderen Abtastfläche ein Bild erzeugt werden, wird ein Lichtstrahl von einer anderen Lichtquelle über ein weiteres abbildendes, optisches System und über denselben Polygonalspiegel auf weitere Abtastfläche geleitet. Diese herkömmliche Abtasteinheit ist jedoch relativ kompliziert aufgebaut.

Desweiteren ist aus der US 46 51 170 eine Abtasteinheit bekannt, bei der ein von einer Lichtquelle abgegebener Lichtstrahl durch ein optisches System zu einem Abtastfleck auf einer Abtastfläche fokusiert wird. Dieser Abtastfleck wird mittels einem Polygonalspiegel über die Abtastfläche bewegt und tastet diese ab. Ein Element des optischen Systems auf der der Abtastfläche zugewandten Seite ist in Lichtstrahlrichtung so verschieblich, daß die Breite des abzutastenden Bereichs veränderbar ist. Die Abmessungen des Abtastflecks sind durch ein weiteres in Lichtstrahlrichtung verschiebliches, auf der der Lichtquelle zugewandten Seite angeordnetes Element einstellbar.

Ein weiteres Beispiel eines optischen Abtastsystems, das hauptsächlich bei einem System für eine Bildaufzeichnungsvorrichtung oder für eine Bildlese­ vorrichtung Verwendung findet und das den Durchmesser eines Lichtpunktes auf einer abzutastenden Fläche verändern kann, ist in den JP-OS 55-1 55 328 und 60-26 924 beschrieben. Ein solches optisches Abtastsystem ist wie folgt ausgebildet: Wie in Fig. 7 gezeigt, ist ein Abschnitt, in dem ein abtastender Lichtstrahl zu einem von einer Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahl parallel wird, zwischen der Lichtquelle und einer Ablenkvorrichtung, wie beispielsweise einem Polygonalspiegel, vorgesehen, um den von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahl abzutasten. Durch das Verändern des Durchmessers des Lichtstrahles in diesem Abschnitt durch eine optische Einrichtung, beispielsweise eine afokale Varioobjektiv-Aufweitungsvorrichtung, kann der Durchmesser eines Punktes auf einer Bilderzeugungsfläche geändert werden.

Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Konstruktion ist eine andere Konstruktion bekannt, bei der eine Lichtbegrenzungseinrichtung, wie beispielsweise ein Blendenanschlag mit veränderlichem Durchmesser, zwischen einer Lichtquelle und einer Ablenkvorrichtung zum Abtasten eines von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahles vorgesehen ist, um den Durchmesser des Lichtstrahles zu verändern.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Durchmesser des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahles durch die optische Einrichtung (die Varioobjektiv-Aufweitungseinrichtung oder der Blenden­ anschlag), die zwischen der Lichtquelle und der Ablenkvorrichtung angeordnet ist, verändert. Der auf diese Weise veränderte Lichtstrahl wird von der Ablenkvorrichtung, beispielsweise dem Polygonalspiegel abgetastet und trifft dabei auf eine Abbildungslinse, beispielsweise eine Fokusier- oder fR-Linse. Sie bildet einen Lichtpunkt auf der abzutastenden Fläche ab, wonach der Abtastvorgang folgt. Wenn beispielsweise der Durch­ messer des Lichtstrahles verringert wird, wird der Punktdurchmesser auf der abzutastenden Fläche während einer Abbildung auf der Abbildungslinse vergrößert, da sich die Blendengröße beträchtlich erhöht. Im Gegensatz dazu wird der Punktdurchmesser auf der abzutastenden Fläche reduziert, wenn der Durchmesser des Lichtstrahles vergrößert wird.

Kurz gesagt wird bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungs­ formen der Durchmesser des Lichtstrahles verändert, bevor der Strahl den Polygonalspiegel erreicht. Der Durchmesser des auf die Abbildungs­ linse, die zwischen dem Polygonalspiegel und der abzutastenden Fläche angeordnet ist, auftreffenden Lichtstrahles unterscheidet sich von dem Durchmesser des Lichtstrahles, bevor dieser verändert wird. Folglich kann der Punktdurchmesser auf der abzutastenden Fläche verändert werden.

Es ist jedoch aus den nachfolgend aufgeführten Gründen nicht zweckmäßig, die vorstehend beschriebenen herkömmlichen Einrichtungen zu verwenden, um Bilder mit veränderlicher Größe zusammen mit Bildern in Normalgröße durch Änderung des Punktdurchmessers zu erhalten.

Da bei der in der JP-OS 55-1 55 328 beschriebenen Vorrichtung nur der Punktdurchmesser des Lichtstrahles klein wird und da der Abtastbereich sowie die Abtast­ geschwindigkeit auf der abzutastenden Fläche unverändert bleiben, ist es erforderlich, die Aufzeichnungsdichte des Bildelementes zu erhöhen, um verkleinerte Bilder zu erhalten. Somit muß die Frequenz eines Bildelementtaktes geändert werden, um diese zu erhöhen. Hier­ durch wird das benötigte elektrische System kompliziert, wodurch auf die Vorrichtung eine große Last ausgeübt wird, die zur Kosten­ erhöhung führt. Um dieses Problem zu vermeiden, ist es möglich, wie in der JP-OS 60-26 924 auf­ gezeigt wird, die Drehzahl des Polygonalspiegels in Abhängigkeit von der Änderung des Punktdurchmessers zu verändern. Ein Steuersystem für diesen Zweck ist jedoch kompliziert ausgebildet. Wenn der Durchmesser des Lichtstrahles groß ausgeführt wird, um den Durchmesser eines kleinen Punktes zu erhalten, wird der breite Lichtstrahl abgelenkt, so daß der Polygonalspiegel groß ausgebildet sein muß. Die Größe der Abbildungslinse zur Umwandlung des breiten Strahles in ein Bild auf der abzutastenden Fläche wird somit größer. Da die Abbildungslinse zur Umwandlung des breiten Lichtstrahles in das Bild verwendet wird, sind Aberration und Oberflächengenauig­ keit der Abbildungslinse genauestens zu beachten.

Zusätzlich zu den vorstehend aufgezeigten Problemen kann in einem auf der abzutastenden Fläche ausgebildeten Punkt ein Airy-Scheibchen erzeugt werden, wenn der Blendenanschlag den Durchmesser des Lichtstrahles verringert, um den Durchmesser eines großen Punktes zu erzielen, was auf durch den Blendenanschlag verursachte Beugungserscheinungen zurückzu­ führen ist. Hierdurch ist es unmöglich, Bilder mit guter Qualität zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Abtasteinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzuentwickeln, daß mit einfachen Mitteln verschiedene Abtastbereiche mit verschieden großen Abtastflecken abtastbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.

Mit der erfindungsgemäßen Abtasteinheit können Bilder von unterschiedlichen Größen durch Verwendung von Bildaufzeichnungssignalen des gleichen Taktes, d. h. ohne Änderung des Signalverarbeitungssystems, erhalten werden.

Außerdem können Bilder von unterschiedlicher Größe erhalten werden, ohne die Abtastgeschwindigkeit einer optischen Ablenkeinrichtung, wie beispiels­ weise eines Polygonalspiegels, zu verändern.

Mit der erfindungsgemäßen Abtasteinheit können ferner Bilder der gleichen Helligkeit unabhängig von der veränderlichen Größe erhalten werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 Diagramme, die die Brechkraftverteilung des optischen Systems verdeutlichen;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Steuersystems;

Fig. 4 den Aufbau einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine detaillierte Ansicht eines optischen Systems;

Fig. 6 Diagramme über die Brechkraftverteilungen des optischen Systems; und

Fig. 7 eine Darstellung einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik.

Erste Ausführungsform

Es wird nunmehr eine Ausführungsform im Detail in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, die für eine Bildaufzeichnungsvorrichtung geeignet ist. In dieser Bildaufzeichnungsvorrichtung wird ein Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise einem Aufzeichnungsfilm durch einen Lichtstrahl zur Erzeugung von Bildern abgetastet. Das Auf­ zeichnungsmedium muß nicht unbedingt ein Film sein, sondern kann statt dessen auch eine lichtempfindliche Aufzeichnungstrommel o. ä. sein.

In Fig. 1 sind die Merkmale dieser Ausführungsform am besten dargestellt. Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Lichtstrahl so angeordnet, daß er zu einem Polygonalspiegel 1 führt, der als optische Ablenkeinrichtung verwendet wird. Der Lichtstrahl wird von einer Lichtquelle 15 abgegeben, bei der es sich um einen Halbleiterlaser, einen He-Ne-Laser o. ä. handeln kann, und führt zum Polygonalspiegel 1, nachdem er eine zylindrische Linse 16 passiert hat, die nur in einer Nebenabtastrichtung eine positive Wirkung besitzt. Die Lichtquelle 15 erzeugt modulierte Lichtstrahlen durch Steuerung einer nicht dargestellten Antriebs­ schaltung. Die Intensität und die Impulse dieser Lichtstrahlen werden in Abhängigkeit von Bildelement-Dichtesignalen moduliert. Optische Modulationselemente, wie beispielsweise ein A/O-Element, können in einer optischen Bahn und zum Modulieren der Lichtstrahlen verwendet werden, anstelle einer Direktmodulation und eines Direktantriebes der Licht­ quelle 15.

Eine Filtereinheit 40 zum Umschalten des Intensitätsniveaus des Lichtstrahles ist in der optischen Bahn zwischen der Lichtquelle 15 und der zylindrischen Linse 16 angeordnet. Die Filtereinheit 40 besitzt zwei optische Dämpfungsfilter 41, 42, die jeweils eine unterschiedliche Dichte aufweisen. Ein nicht dargestelltes System wird dazu verwendet, einen dieser Filter 41, 42 auszuwählen und das ausgewählte Filter in die optische Bahn einzuführen. Bei dieser Ausführungsform ist die Dichte des Filters 42 viermal so groß wie die des Filters 41, d. h. der Durchlässig­ keitsfaktor des Filters 42 ist etwa ein Viertel so groß wie der des Filters 41.

Eine Konkavlinse 2 und eine torische Linse 3 sind fR- oder Fokusier-Linsen, die zur Umwandlung eines Abtastlichtstrahles, der vom vorstehend erwähnten Polygonalspiegel 1 abgelenkt wird, in ein Bild auf einer abzutastenden Fläche verwendet werden. Diese fR-Linsen werden hiernach als das erste optische Abbildungssystem bezeichnet. Mit 4 ist ein Spiegel und mit 5 ein lichtempfindlicher Aufzeichnungsfilm, der auf der abzutastenden Fläche angeordnet ist, bezeichnet. Mit 6 sind Nebenabtasteinrichtungen, wie beispielsweise Nebenabtastrollen, bezeichnet, die den Lichtstrahl in einer Richtung abtasten, die sich mit der vorstehend erwähnten Ablenk­ richtung schneidet. Der Aufzeichnungsfilm 5 ist in die Nebenabtastein­ richtung 6 eingesetzt. Mit 11 ist ein Spiegel mit Totalreflexion bezeichnet, der durch ein nicht dargestelltes System an der optischen Bahn angebracht oder von dieser gelöst werden kann. Mit 12 ist eine sphärische Linse bezeichnet, die zur Umwandlung des Abtastlichtstrahles in ein Bild auf der abzutastenden Fläche dient, wenn der Spiegel mit Totalreflexion in die optische Bahn eingeführt wird. Der Spiegel 11 und die sphärische Linse 12 werden hiernach als zusätzliches optisches System bezeichnet. Ein vollständiges optisches System, bei dem das zusätzliche optische System am ersten optischen Abbildungssystem befestigt ist, wird hiernach als zweites optisches Abbildungssystem bezeichnet. Das zusätzliche optische System ist nicht auf die vorstehend beschriebene Konstruktion beschränkt. Es kann auch ein optisches System ausgebildet werden, bei dem eine Vielzahl von Linsen kombiniert ist, solange wie diese sowohl in der Hauptabtastvorrichtung als auch in der Nebenabtastrichtung die gleiche Wirkung entfalten.

Bei dem in der vorstehend geschilderten Weise ausgebildeten optischen System, bei dem der Spiegel 11 mit Totalreflexion von der optischen Bahn gelöst ist, d. h. dem ersten optischen Abbildungssystem, wird der vom Polygonalspiegel 1 abgelenkte Abtastlichtstrahl von den Linsen 2, 3 zusammengeführt und vom Spiegel 4 auf die Stelle 5A auf dem Film 5 reflektiert. Er bildet dann auf der Stelle 5A ein Bild aus, wodurch die Aufzeichnungsfläche des Filmes 5 in der Hauptabtastrichtung abgetastet wird.

Wenn andererseits der Spiegel 11 mit Totalreflexion in die optische Bahn zwischen dem ersten optischen Abbildungssystem und dem Spiegel 4 eingeführt ist, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeutet ist, und wenn das zusätzliche optische System praktisch in den Raum zwischen dem ersten optischen Abbildungssystem und der abzutastenden Fläche eingeführt ist, d. h. in das zweite optische Abbildungssystem, wird der von den Linsen 2, 3 zusammengeführte Lichtstrahl vom Spiegel 11 mit Totalreflexion reflektiert und trifft dabei auf die sphärische Linse 12 oder das zusätzliche optische System. Das zusätzliche optische System besitzt sowohl in Hauptabtastrichtung als auch in Nebenabtast­ richtung die gleiche Wirkung, so daß der auftreffende Abtastlichtstrahl in ein verkleinertes Bild an der Stelle 5B auf dem Film 5 überführt wird.

Zusätzlich zu der Ausführungsform, bei der die verschieden großen Bilder auf dem gleichen Film aufgezeichnet wird, wie in Fig. 1 gezeigt, sind Filme unterschiedliche Größen in den Positionen 5A und 5B angeordnet, so daß die verschieden großen Bilder auch wahlweise aufgezeichnet werden kann. Es ist auch möglich, eine solche optische Abtasteinheit zu verwenden, bei der beispielsweise ein Silbersalz-Film mit Normalgröße an der Stelle 5A angeordnet ist, während ein Film geringerer Größe für Dias an der Stelle 5B angeordnet ist, um auf diese Weise die verschieden großen Bilder aufzuzeichnen.

Fig. 2 zeigt Brechkraftverteilungen in Haupt- und Nebenabtastrichtungen des in Fig. 1 gezeigten optischen Systems. Die Brechkraftverteilung des ersten optischen Abbildungssystems ist durch durchgezogene Linien dargestellt, während die Brechkraftverteilung des zweiten optischen Abbildungssystems gestrichelt dargestellt ist. In Fig. 2 bedeuten α und β maximale Winkel (ψ) zwischen einer optischen Achse und einem Strahlen­ bündel auf der Filmoberfläche, bevor der Spiegel eingeführt worden ist, während α′ und β′ maximale Winkel (ψ) zwischen der optischen Achse und dem Strahlenbündel auf der Filmoberfläche nach Einführung des Spiegels bedeuten.

Bei dieser Ausführungsform existiert auf der Abtastfläche, d. h. der Filmoberfläche, folgende Beziehung zwischen dem Punktdurchmesser "d" und dem maximalen Winkel ψ:

d = k λ/n sin ψ

wobei k eine Konstante, λ die Wellenlänge des Lichtes und n der Brechungsindex eines Mediums auf der Filmoberfläche bedeuten.

Die sphärische Linse 12 des zusätzlichen optischen Systems ist ein sphärisch symmetrisches optisches System mit positiver Brechkraft. Unter der Annahme, daß die sphärische Linse 12 beispielsweise die Brennweiten in Haupt- und Nebenabtastrichtung im wesentlichen halbiert, werden die Maximalwinkel in Haupt- und Nebenabtastrichtung etwa verdoppelt, nachdem der Spiegel 11 mit Totalreflexion eingeführt worden ist. Gemäß der vorstehend wiedergegebenen Gleichung werden daher die Punktdurchmesser "d" auf der Filmoberfläche in Haupt- und Nebenabtastrichtung im wesentlichen halbiert, nachdem der Spiegel 11 mit Totalreflexion eingeführt worden ist.

Wie des weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, ist ein kleiner Spiegel 7 in der optischen Bahn zwischen dem Polygonalspiegel 1 und dem Spiegel 11 mit Totalreflexion in der Nähe der Abtaststartposition angeordnet. Der vom kleinen Spiegel 7 reflektierte Lichtstrahl durchdringt eine Linse 8 und läuft weiter zu einem Fotodetektor 9, der zur Erzeugung von Synchron­ signalen verwendet wird. Die Synchronsignale können somit von einer Reihe von optischen Systemen und dem Fotodetektor 9 in der gleichen zeitlichen Abstimmung wie der Einführung des Spiegels 11 mit Totalreflexion erzeugt werden, und zwar unabhängig davon, ob der Spiegel 11 in die optische Bahn eingeführt oder aus dieser herausgeführt wird.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das das Steuersystem dieser Ausführungs­ form verdeutlicht. Bei dieser Ausführungsform steuert eine CPU 30 eine Einführungseinrichtung 32 für ein optisches System, eine Umschaltein­ richtung 33 für die Filterdichte, eine Steuereinrichtung 31 für die Nebenabtastgeschwindigkeit und einen Daten-Multiplexer 36. Die Ein­ führungseinrichtung 32 für ein optisches System treibt den Spiegel 11 mit Totalreflexion so an, daß dieser in die optische Bahn eingeführt oder von dieser gelöst wird. Dieser Antrieb wird durch Steuersignale von der CPU 30 realisiert. Die Umschalteinrichtung 33 für die Filterdichte treibt die Filtereinheit 40 so an, daß die Dichten der Filter in Ab­ hängigkeit von der Einführung des Spiegels 11 mit Totalreflexion in die optische Bahn umgeschaltet werden. Steuersignale von der CPU 30 werden ebenfalls dazu benutzt, um die Filtereinheit 40 anzutreiben. In Ab­ hängigkeit von den Steuersignalen von der CPU 30 steuert die Steuerein­ richtung 31 für die Nebenabtastgeschwindigkeit die Nebenabtastgeschwin­ digkeit der Nebenabtasteinrichtung 6. Sie verändert ebenfalls die Nebenabtastgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der vorstehend erwähnten Änderungsgröße des Punktdurchmessers "d", während der Spiegel 11 mit Totalreflexion in die optische Bahn eingeführt ist. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 31 für die Nebenabtastgeschwindigkeit so eingestellt, daß dann, wenn der Punktdurchmesser "d" im wesentlichen halbiert wird, auch die Nebenabtastgeschwindigkeit halbiert wird. Wenn der Spiegel 11 mit Totalreflexion in die optische Bahn eingeführt wird oder von dieser gelöst wird, ist es möglich, die Helligkeit und das Bildformat eines Bildes konstant zu halten, und zwar selbst dann, wenn die veränderliche Brechkraft verändert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Nebenabtastgeschwindigkeit sowohl in Abhängig­ keit von einer Veränderung der Filterdichte als auch in Abhängigkeit von einer Veränderung der Änderungsgröße des Punktdurchmessers "d" einge­ stellt wird. Wenn man die veränderliche Brechkraft in Nebenabtast­ richtung verändern will, ist es ausreichend, die Nebenabtastgeschwindig­ keit in Abhängigkeit von der veränderlichen Brechkraft zu verändern.

Bilddaten, die über eine Schnittstelle 29 von außen empfangen werden, werden in einem Bildspeicher 34 gespeichert. Der Daten-Multiplexer 36 liest die im Bildspeicher 34 gespeicherten Bilddaten, wobei er ein Bildelement nach dem anderen liest. Er moduliert und treibt dann eine optische Modulationseinrichtung 37 durch Signale an, die durch eine Nachschlagetabelle 35, in der Systemeigenschaften gespeichert sind, umgewandelt worden sind. Die optische Modulationseinrichtung 37 besitzt eine Modulationsschaltung oder ein Modulationselement, wie beispiels­ weise ein A/O-Element, das eine Halbleiterlaser-Lichtquelle o. ä. direkt moduliert und antreibt. Was die Modulationsverfahren anbetrifft, so sind verschiedenartige Verfahren, wie beispielsweise eine Intensitätsmodula­ tion und eine Impulsbreitenmodulation, bekannt. Die in der Nachschlage­ tabelle 35 gespeicherten Systemeigenschaften umfassen Eigenschaften, wie beispielsweise die Nichtlinearität des Filmes und der optischen Modulationseinrichtung. Da bewirkt wird, daß die Bilddaten die Nach­ schlagetabelle 35 passieren, wird die Beziehung zwischen einem Bild­ signal und der Filmdichte im wesentlichen linear gemacht.

Es wird nunmehr die Steuerung über die Intensitätsniveaus des Lichtes beschrieben. Unter der Voraussetzung, daß die Größe eines von der Lichtquelle 15 abgegebenen und vom optischen System geleiteten Licht­ strahles unveränderlich konstant ist, wird die Hauptabtastgeschwindig­ keit eines Lichtpunktes langsamer, nachdem der Spiegel 11 mit Total­ reflexion in die optische Bahn eingeführt worden ist, wenn man einen Vergleich mit dem Zustand anstellt, bevor der Spiegel 11 eingeführt wurde. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Abtastbereich verkürzt wurde, während ein Bildtakt und die Anzahl der Umdrehungen des Polygonalspiegels 1 unverändert bleiben. Da ferner die Nebenabtast­ geschwindigkeit so gesteuert wird, daß sie verlangsamt wird, steigt die Energiedichte des Lichtes auf der Oberfläche des Filmes 5 an. Dies führt zu dem Problem, daß sich das Helligkeitsniveau eines erzeugten Bildes vor der Einführung des Spiegels 11 mit Totalreflexion in die optische Bahn von dem nach der Einführung des Spiegels 11 unterscheidet.

Die Erfindung beseitigt ein solches Problem durch Einstellung der Intensitätsniveaus des vom optischen System geleiteten Lichtes in Abhängigkeit von der veränderlichen Brechkraft. Hierbei ist eine Filter­ einheit 40, die ein Umschalten der Dichte ermöglicht, zwischen der Lichtquelle 15 und der zylindrischen Linse 16 angeordnet. Die Filterein­ heit 40 wird so angetrieben, daß eines der beiden Filter 41, 42, die jeweils eine unterschiedliche Dichte besitzen, in die optische Bahn eingeführt wird. Diese Filtereinheit 40 wird synchron mit der Ein­ führung oder Herausführung des Spiegels 11 mit Totalreflexion betrieben. Wenn der Spiegel 11 eingeführt und das optische System geschaltet ist, werden der Hauptabtastbereich sowie die Hauptabtast­ geschwindigkeit proportional auf etwa die Hälfte reduziert, da die Brennweite so bemessen ist, daß sie halbiert wird. Aufgrund der Tatsache, daß zu diesem Zeitpunkt die Nebenabtastgeschwindigkeit ebenfalls so gesteuert wird, daß sie im wesentlichen halbiert wird, wird die Energiedichte des Lichtes an der Stelle 5B des Filmes 5 etwa vervierfacht im Vergleich zur Energiedichte des Lichtes an der Stelle 5A.

Das Filter 41 wird unter Normalbedingungen ausgewählt, bei denen der Spiegel 11 mit Totalreflexion aus der optischen Bahn herausgeführt und das erste optische Abbildungssystem ausgewählt ist. Wenn der Spiegel 11 in die optische Bahn eingeführt und dann das zweite optische Abbildungssystem gewählt ist, wird die Filtereinheit 40 in Verbindung mit dieser Wahl so angetrieben, daß sie zum Filter 42 umschaltet, dessen Dichte viermal so groß ist wie die des Filters 41, um den Durchlässigkeitsfaktor auf ein Viertel zu reduzieren. Folglich wird die Lichtenergie des vorstehend erwähnten Lichtpunktes pro Einheit vor und nach der Einführung des Spiegels 11 mit Totalreflexion in die optische Bahn gleich. Es wird somit ein um eine Hälfte reduziertes Bild mit gleicher Bilddichte erhalten. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Filter 41, 42 nicht immer erforderlich. Wenn das Filter 41 nicht verwendet wird, kann das Filter 42 mit einem Durchlässigkeitsfaktor von 25% allein eingesetzt werden. Mit anderen Worten, diese Tatsache impliziert, daß das Filter 41 einen Durchlässigkeitsfaktor von 100% besitzt.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Ausführungsform, bei der die Lichtintensität ausschließlich durch Umschalten der Filter verändert wird. Zur weiteren Vereinfachung der optischen Abtasteinheit wird beim Einführen des Spiegels 11 mit Totalreflexion zur gleichen Zeit zusätzlich das Ausgangsniveau der Lichtquelle 15 durch Verwendung der Modulationseinrichtung um ein Viertel verringert. Da jedoch in einem solchen Fall das Extinktionsverhältnis der Lichtintensität im wesentlichen nicht erhalten werden kann, werden vorzugsweise nur Filter für eine optische Abtasteinheit verwendet, bei der eine Intensitätsmodula­ tion mit Mehrfachabstufung erforderlich ist.

Obwohl der Spiegel 11 mit Totalreflexion bei dieser Ausführungsform verwendet wird, kann auch ein Halbspiegel oder ein Strahlenteiler eingesetzt werden, um zur gleichen Zeit zwei identische Bilder unter­ schiedlicher Größen zu erhalten. Wenn hierbei die Durchlässigkeits- und Reflexionsverhältnisse unterschiedlich gemacht werden und die Lichtmenge auf beiden Punkten des Aufzeichnungsmediums gleichgehalten wird, können Bilder mit dem gleichen Helligkeitsniveau erhalten werden. Es ist daher möglich, den gleichen Effekt zu erreichen, als wenn Filter in der vorstehend beschriebenen Weise verwendet würden.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf die grundlegende Konstruktion dieser Ausführungsform. Wenn es erforderlich ist, die Bilddichte genauer einzustellen, muß die Nichtlinearität eines abzu­ tastenden Mediums, d. h. die Nichtlinearität eines Filmes, in Betracht gezogen werden. Als ein Beispiel einer solchen Nichtlinearität des Filmes kann ein Reziprozitätsgesetzfehler genannt werden, der durch eine unterschiedliche Abtastgeschwindigkeit verursacht wird. Ein solcher Reziprozitätsgesetzfehler ist ein Phänomen, gemäß dem sich die Bilddichte verändert, wenn die Belichtungszeit unterschiedlich ist, und zwar selbst dann, wenn Lichtenergie gleicher Größe vorhanden ist. Mit anderen Worten, wenn ein Reziprozitätsgesetzfehler aufgrund einer unterschiedlichen Abtastgeschwindigkeit auftritt, ist es unmöglich, eine genau gleichmäßige Bilddichteverteilung zu erhalten, und zwar selbst dann, wenn wie vorstehend beschrieben, die Dichte der Lichtenergie auf dem Film gleich gemacht ist.

Zur Einstellung der Bilddichte und zum Umschalten der vorstehend erwähnten Filter ist eine Einrichtung zur Umschaltung der Nachschlage­ tabelle vorgesehen. In Abhängigkeit von der Auswahl des ersten und zweiten optischen Abbildungssystems ist die optische Abtasteinheit so ausgebildet, daß sie von der Nachschlagetabelle 35 in Fig. 3 zu einer zweiter Nachschlagetabelle 38, die gestrichelt dargestellt ist, umschaltet und umgekehrt. Die Systemeigenschaften des ersten optischen Abbildungssystems sind in der Nachschlagetabelle 35 gespeichert, während die Systemeigenschaften des zweiten optischen Abbildungssystems in der zweiten Nachschlagetabelle 38 gespeichert sind. Diese Anordnung sorgt für viel bessere veränderliche Bildstärken. Wenn kein Filterumschaltsystem vorgesehen ist, kann statt dessen ein System verwendet werden, bei dem nur die Nachschlagetabellen umge­ schaltet werden. Es wird bevorzugt, sowohl die Filter als auch die Nachschlagetabellen zu verwenden, um Bilder hoher Gradation zu erhalten.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform hat die folgenden Wirkungen:

• 1) Da die Brennweiten in Haupt- und Nebenabtastrichtung relativ kurz gehalten werden, wird der Durchmesser eines auf der Oberfläche des Filmes 5 erzeugten Punktes in angemessener Weise klein gehalten.
• 2) Die Stirnflächen-Kollaps (face collapse)-Korrekturfunktion des Polygonalspiegels 1 wird beibehalten, während das zusätzliche optische System 11 eingeführt wird, da zwischen der polygonalen Stirnfläche und dem Film 5 in Nebenabtastrichtung eine konjugierte Beziehung aufrechterhalten wird.
• 3) Das zusätzliche optische System hält das Aberrationsgleichgewicht aufrecht und dadurch eine fR-Korrekturfunktion, und zwar unabhängig davon, ob das zusätzliche optische System in die optische Bahn ein­ geführt oder aus dieser herausgeführt ist.
• 4) Es wird ein Bild mit veränderlicher Dichte gegenüber dem Bild vor Einführung des zusätzlichen optischen Systems erzielt, während ein Bildelementtakt unverändert bleibt. Mit anderen Worten, es ist nicht erforderlich, die Taktfrequenz vor oder nach der Einführung des zusätzlichen optischen Systems zu verändern.
• 5) Da sich der Durchmesser des Abtastlichtstrahles im Polygonalspiegel 1 nicht verändert, ist es nicht erforderlich, die Größe des Poly­ gonalspiegels 1 zu verändern.
• 6) Da der Durchmesser des vorstehend erwähnten Abtastlichtstrahles, der auf das erste optische Abbildungssystem trifft, unverändert bleibt, kann die Genauigkeit der Stirnflächen der fR-Linse der einer herkömmlichen Linse entsprechen.
• 7) Es ist möglich, das Bildformat eines aufgezeichneten Bildes konstant zu halten, und zwar vor und nach der Einführung des Spiegels 11 in die optische Bahn, da die Bildelementdichte in Nebenabtastrichtung beliebig geändert werden kann. Mit anderen Worten, es ist möglich ein Bild mit veränderlicher Intensität bzw. Stärke zu erhalten, das sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung die gleiche veränderliche Intensität bzw. Stärke besitzt. Das Bildformat kann als gewünschtes Format eingesetzt werden.
• 8) Nur ein Satz von Taktsignalerfassungeinrichtungen ist in der Lage, Synchronsignale in der gleichen Taktfolge zu erzeugen wie der Wiedereinführung und Herausführung des Spiegels 11 mit Total­ reflexion.
• 9) Es können unabhängig von der veränderlichen Stärke Bilder der gleichen Helligkeit erzielt werden.

Zweite Ausführungsform

Hiernach wird in Verbindung mit den Fig. 4 bis 6 eine zweite Ausführungsform beschrieben, bei der die Erfindung bei einem optischen System einer anderen Form Verwendung findet. Die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnen gleiche oder entsprechende Elemente.

Fig. 4 zeigt eine vollständige Bildaufzeichnungsvorrichtung, während Fig. 5 eine detallierte Ansicht des optischen Systems für die Bildauf­ zeichnungsvorrichtung der Fig. 4 ist. In den Fig. 4 und 5 bildet ein zusätzliches optisches System, das aus einem Paar von fR-Linsen, einer Konkavlinse 21 und einer Konvexlinse 22 besteht, ein sogenanntes optisches Retrofokus-System mit positiver Brechkraft. Das zusätzliche optische System 23 ist in der Lage, über ein nicht dargestelltes System wahlweise in eine optische Bahn geführt oder aus dieser herausgeführt zu werden. Wenn das zusätzliche optische System einmal in die optische Bahn eingeführt worden ist, wird es mit einem ersten optischen Abbildungssystem und festen Linsen 2, 3 zur Bildung eines zweiten optischen Abbildungssystems kombiniert.

Bei dem zusätzlichen optischen System 23 handelt es sich um ein optisches Retrofokus-System, so daß die Länge der gesamten optischen Bahn vor oder nach der Einführung des optischen System in die optische Bahn unverändert bleibt. Mit anderen Worten, trotz der Tatsache, daß die Brennweite nach der Einführung des zusätzlichen optischen Systems 23 in die optische Bahn verkürzt wird, bleibt die Länge der optischen Bahn bis zur der abzutastenden Fläche unverändert. Es ist somit möglich, den Punktdurchmesser zu verändern, ohne dabei die Position eines zu er­ zeugenden Bildes zu verändern, und zwar vor oder nach der Einführung des zusätzlichen optischen Systems 23 in die optische Bahn, so daß eine Linie auf der abzutastenden Fläche durch Veränderung des Abtastbereiches in Hauptabtastrichtung abgetastet werden kann. Der Punktdurchmesser und der Abtastbereich werden vor oder nach der Einführung des zusätzlichen optischen Systems 23 in die optische Bahn in angemessener Weise verändert.

Die Ausführung des Steuersystems dieser Ausführungsform entspricht der Fig. 3. Wenn das zusätzliche System in die optische Bahn eingeführt oder aus dieser herausgeführt wird, wird gleichzeitig die Filterdichte umgeschaltet und die Nebenabtastgeschwindigkeit verändert. Es ist somit möglich, Bilder mit veränderlicher Stärke bzw. Intensität der gleichen Größe und Helligkeit in Vertikal- und Horizontalrichtung zu erhalten. Um genauere Bilder mit veränderlicher Stärke bzw. Intensität zu erhalten, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, ist es wünschenswert, die zweite Nachschlagetabelle 38 vorzusehen, die eingeschaltet werden kann.

Fig. 6 zeigt die Brechkraftverteilungen des Fig. 5 dargestellten optischen System in Haupt- und Nebenabtastrichtung. Die Brechkraftverteilung des zweiten optischen Abbildungssystems, bei dem das zusätzliche optische System 23 in die optische Bahn eingeführt ist, ist in Fig. 6 durch gestrichelte Linien angedeutet.

Diese Ausführungsform macht es möglich, unterschiedliche Bilder mit der gleichen Helligkeit und unterschiedlicher Vergrößerung an der gleichen Abtastposition aufzuzeichnen.

Obwohl bei den vorstehend beschriebenen zwei Ausführungsformen ein zusätzliches optisches System Verwendung findet, dessen Abbildungsver­ mögen fixiert ist und das in die optische Bahn eingeführt oder aus dieser herausgeführt werden kann, kann auch ein optisches Varioobjektiv- System verwendet werden. Mit einem solchen Varioobjektiv-System kann der Punktdurchmesser beliebig verändert werden. Es kann in der gleichen Weise wie bei den vorstehend beschriebenen zwei Ausführungsformen in die optische Bahn eingeführt oder aus dieser herausgeführt werden oder es kann an der optischen Bahn fixiert werden. Wenn ein solches Varioobjektiv-System verwendet wird, wird eine kontinuierliche Ver­ änderung der Filterdichte in Abhängigkeit von der Brennweitenveränderung bewirkt. Dies kann durch eine Ausführungsform erreicht werden, bei der beispielsweise ein Ringfilter, dessen Dichte kontinuierlich verändert wird, zur Verfügung gestellt und in Abhängigkeit vom Grad der Brenn­ weitenveränderung gedreht wird, so daß ein Teil des Filters mit ge­ eigneter Dichte in die optische Bahn eingeführt wird.

Dritte Ausführungsform

Es wird nunmehr eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform entspricht der der Fig. 1 oder 4. Sie wird daher in Verbindung mit den Fig. 1 oder 4 erläutert.

Gemäß den Fig. 1 oder 4 findet ein anamorphisches optisches System Verwendung, das als zusätzliches optisches System eingesetzt wird. Es umfaßt eine Vielzahl von Linsen, die jeweils in der Haupt- und Neben­ abtastrichtung ein unterschiedliches Abbildungsvermögen und die gleiche Brennpunktebene aufweisen. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungs­ form ermöglicht es ein zweites optisches Abbildungssystem, bei dem das zusätzliche optische System in die optische Bahn eingeführt ist, daß die Formate der Punktformen in Haupt- und Nebenabtastrichtung auf einen vorgebenen Wert eingestellt werden können. Wenn ein zweites optisches Abbildungssystem ein anamorphes Varioobjektiv-System ist, ist es möglich, willkürlich nicht nur das Format, sondern auch die Punktgröße und den Abtastbereich zu verändern.

Da das zusätzliche optische System der Ausführungsformen der Fig. 1 oder 4 sowohl in Haupt- als auch in Nebenabtastrichtung die gleiche positive Brechkraft besitzt, werden die Punktdurchmesser auf der abzutastenden Fläche sowohl in Haupt- als auch in Nebenabtast­ richtung im richtigen Verhältnis klein. Das Verhältnis der Punktdurch­ messer in Haut- und Abtastrichtung bleibt daher unverändert, und zwar unabhängig von der Einführung oder Herausführung des zusätzlichen optischen Systems. Dies ist eine Eigenschaft der dritten Ausführungs­ form.

Um feine Bilder, wie beispielsweise Dias, aufzuzeichnen, kann durch Verkleinern des Punktdurchmessers in Nebenabtastrichtung gegenüber der Aufzeichnung von normalen Bildern die Bildqualität verbessert werden. Des weiteren existiert ein Fall, bei dem es erforderlich ist, wenn die Steuerung der Nebenabtastgeschwindigkeit durch die Nebenabtastgeschwin­ digkeitssteuereinrichtung begrenzt ist, den Punktdurchmesser in Neben­ abtastrichtung zu verändern, um eine Verschlechterung der Bildqualität zu verhindern. Die vorliegende Ausführungsform sieht ein optisches System vor, das für einen solchen Fall geeignet ist.

Bei sämtlichen bisher beschriebenen Ausführungsformen werden verkleinerte Bilder erhalten, indem ein zusätzliches optisches System mit positiver Brechkraft vorgesehen wird. Wenn im Gegensatz dazu ein zusätzliches optisches System mit negativer Brechkraft eingesetzt wird, werden die Punktgröße und der Abtastbereich vergrößert, so daß vergrößerte Bilder mit veränderlicher Intensität bzw. Stärke erhalten werden. In einem solchen Fall wird die Beziehung zwischen der Dichte der beiden Filter 41, 42 gegenüber der vorstehend beschriebenen Beziehung umgekehrt.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bei einer Bild­ aufzeichnungsvorrichtung Verwendung finden, ist die vorliegende Erfindung auf eine solche Bildaufzeichnungsvorrichtung nicht beschränkt, sondern kann auch in breitem Umfang bei Vorrichtungen, bei denen ein optischer Abtastvorgang Verwendung findet, Anwendung finden. Wenn die Erfindung beispielsweise bei einer Bildlesevorrichtung benutzt wird, bei der eine optische Abtastung zum Lesen von Bildern durchgeführt wird, werden der Punktdurchmesser und der Abtastbereich in Abhängigkeit von der Größe des zu lesenden Bildes verändert. Es ist auf diese Weise möglich, Bilder unterschiedlicher Größen mit Hilfe eines einfachen optischen Systems abzutasten und zu lesen.

Claims (14)

1. Optische Abtasteinheit mit festlegbarer Größe des Abtastflecks und festlegbarer Breite des abgetasteten Bereichs mit
einer Lichtquelle (15), die einen Lichtstrahl aussendet,
einer Ablenkeinrichtung (1), die den Lichtstrahl in einer Hauptabtastrichtung ablenkt,
einem ersten, abbildenden optischen System (2, 3), das den Lichtstrahl zu einem Abtastfleck mit einem ersten Durchmesser auf der Abtastfläche (5) fokusiert, der die Abtastfläche (5) innerhalb einer ersten Abtastbreite (5A) in Hauptabtastrichtung überstreicht, wwobei sich die Abtastfläche (5) in einer Nebenabtastrichtung bewegt,
dadurch gekennzeichnet, daß durch bewegliche optische Elemente (11; 21, 22) ein zweites, abbildendes optisches System (12; 21, 22) in den Lichtstrahl zwischen dem ersten, abbildenden optischen System (2, 3) und der Abtastfläche (5) einführbar ist, wobei die Position und die Abbildungseigenschaften des zweiten, abbildenden optischen Systems (12; 21, 22) so gewählt sind, daß es zusammen mit dem ersten, abbildenden optischen System (2, 3) den Lichtstrahl zu einem Abtastfleck mit einem zweiten Durchmesser fokusiert, der die Abtastfläche (5) innerhalb einer zweiten Abtastbreite (5B) überstreicht, und wobei sich bei zugeschaltetem zweiten, abbildenden optischen System (12; 21, 22) ein optisches Dämpfungselement (40) im Strahlengang befindet, um die Lichtintensität auf der Abtastfläche (5) festzulegen.

2. Optische Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtasten mit der ersten Abtastbreite (5A) und mit der zweiten Abtastbreite (5B) auf unterschiedlichen Abtastlinien erfolgt.

3. Optische Abtasteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, abbildende optische System (21, 22) ein optisches Retrofokus-System ist, wobei das Abtasten mit der ersten Abtastbreite (5A) und mit der zweiten Abtastbreite (58) auf einer gleichen Abtastlinie erfolgt.

4. Optische Abtasteinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, abbildende optische System (21, 22) ein optisches System mit veränderlicher Brennweite ist.

5. Optische Abtasteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, abbildende optische System (12; 21, 22) zusammen mit dem ersten, abbildenden optischen System (2, 3) ein anamorphotisches System bildet, wobei sich die Größenverhältnisse in Hauptabtastrichtung eines vom ersten, abbildenden optischen System abgebildeten Abtastflecks gegenüber einem zusätzlich vom zweiten, abbildenden optischen System abgebildeten Abtastfleck im Vergleich zu den Größenverhältnissen in Nebenabtastrichtung unterscheiden.

6. Optische Abtasteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels dem optischen Dämpfungselement (40) die Lichtintensität auf der Abtastfläche (5) des durch das erste abbildende optische System (2, 3) und das zweite, abbildende optische System (12; 21, 22) gehenden Lichtstrahls im wesentlichen gleich der Lichtintensität auf der Abtastfläche (5) des durch das erste, abbildende optische System (2, 3) gehenden Lichtstrahls festgelegt ist.

7. Optische Abtasteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Dämpfungselement (40) bewegliche, optische Filter (41, 42) aufweist, die in den Strahlengang einführbar sind.

8. Optische Abtasteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Bewegung der Abtastfläche (5) in Nebenabtastrichtung in Abhängigkeit davon gesteuert ist, ob der Lichtstrahl nur durch das erste, abbildende optische System (2, 3) oder zusätzlich durch das zweite, abbildende optische System (12; 21, 22) tritt.

9. Optische Abtasteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Synchronsignal erzeugende Erfassungseinrichtung (8, 9) in Strahlungsrichtung vor dem zweiten, abbildenden optischen System (12; 21, 22) angeordnet ist.

10. Optische Abtasteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (15) einen Laser aufweist.

11. Optische Abtasteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine optische Modulationseinrichtung zum Modulieren des Lichtstrahls in Abhängigkeit von Bilddaten.

12. Optische Abtasteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfläche (5) durch ein lichtempfindliches Material gebildet ist.

13. Optische Abtasteinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfläche (5) durch eine Trommel gebildet ist.

14. Optische Abtasteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahlablenkbereich der Ablenkeinrichtung (1) und ein vom Lichtstrahl bestrahlter Bereich der Abtastfläche (5) zumindest in Nebenabtastrichtung optisch konjugiert sind, nachdem das zweite abbildende optische System (12; 21, 22) in den Lichtstrahlpfad zwischen der Ablenkeinrichtung (1) und der Abtastfläche (5) eingeführt ist.