JP2955888B2 - ズーム変倍光学系の調整方法 - Google Patents

ズーム変倍光学系の調整方法

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JP2955888B2
JP2955888B2 JP4675591A JP4675591A JP2955888B2 JP 2955888 B2 JP2955888 B2 JP 2955888B2 JP 4675591 A JP4675591 A JP 4675591A JP 4675591 A JP4675591 A JP 4675591A JP 2955888 B2 JP2955888 B2 JP 2955888B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複写機等の走査型ズーム
変倍光学系の投影レンズの焦点距離やミラーの傾き角や
平面性にばらつきがある場合に、各変倍時の結像におけ
る公称倍率と実際倍率とを一致させるための精度向上に
必要な投影レンズとミラー等光路長可変手段との移動位
置の補正に関する。
【0002】
【従来の技術】複写機等の走査型ズーム変倍光学系にお
いては図3に示すように原稿台ガラス1に臨ませた光源
2と複数のミラー3,4,5,6及び投影レンズ7を用
いて該原稿台ガラス1上の原稿画面10を感光体ドラム8
等の像担持体に結像して画像を形成する。そして、前記
光源2と第1ミラー3は一体となり第1走行台を形成
し、前記第2ミラー4及び第3ミラー5とは一体となり
第2走行台を形成して前記原稿台ガラス1に平行な同一
方向に走行して原稿画面10をスキャンしている。このよ
うな走査型ズーム変倍光学系の画像倍率を変更するには
該定倍率に対応して前記投影レンズ7を矢印A方向に位
置調整して焦点調節を行うと共に前記第2走行台即ち前
記第2、第3ミラー4,5を移動する前パス方式または
最終ミラーである前記第4ミラー6を移動する後パス方
式の何れかによってミラー位置を移動し前記原稿画面10
から前記感光体ドラム8に至る全光路長を変更するよう
にしてある。なお、上述した従来の技術に関連して公開
特許公報昭61-56335号及び公開実用新案公報昭57-39057
号が知られている。前者の特開昭61-56335号は可変倍露
光装置における変倍時の光路長変化を後パス方式によっ
てミラーを移動し調節する光路長可変手段に関する。ま
た後者の実開昭57-39057号は可変倍露光装置における変
倍時の光路長変化を前パス方式によってミラーを移動し
調節する光路長可変手段とその駆動方法に関するもので
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ズーム
変倍光学系に用いられる投影レンズの焦点距離はその製
作誤差などによって標準焦点距離に対し通常±1%前後
の範囲で許容誤差が設けられていて個々にばらつきをも
っている。また、光路長可変手段としてのミラーの傾き
角や平面性などのばらつきが存在する。
【0004】従って、このような投影レンズや光路長可
変手段をもったズーム変倍光学系における公称等倍時や
任意の変倍の公称倍率時での実際の合焦位置は、標準焦
点距離のレンズや正しいミラーを設定した光路長可変手
段を用いた場合の合焦位置と相異する。例えば焦点距離
200mmの投影レンズでは±2mm前後の範囲で誤差を有し等
倍位置を基点として2倍の拡大倍率の移動量は約100mm
±1mm、また0.5倍の縮小倍率の移動量は約200mm±2mm
計算値である。そしてこの計算値を引用した2倍の拡大
倍率側で±1mmの移動量誤差をもつ場合の実際の画像倍
率は1.99倍或は2.01倍となる。従来、拡大倍率が1.5倍
以下の普及型の複写機などではこのような1%前後の倍
率誤差はあまり問題とはならなかった。しかし解像度が
要求されかつ高倍率を備えたグレードの高い複写機等に
あってはユーザ側は等倍の画像倍率精度は勿論のこと最
大倍率側(例えば2倍)及び縮小倍率側(例えば0.5
倍)での画像評価は出来上り画像を精測するなど極めて
厳しく評価し上述のような誤差量をもった画像倍率のも
のは不可とされている。
【0005】このように、投影レンズの焦点距離は標準
値に対してばらつきがあり、光路長可変手段の精度誤差
もあるので標準焦点距離の投影レンズと標準寸法の光路
長可手段の各倍率時での標準移動位置と実際のレンズ
や光路長可変手段の移動位置は異なり、標準値で調整し
たままにしておくと、合焦が得られず倍率も異ったもの
となる。
【0006】従って、このような問題点はグレードの高
い複写機等の性能上重大な欠点とされているので製造過
程で使用される投影レンズの焦点距離のばらつきや光路
長可変手段の工作精度のばらつきに応じてその画像倍率
をできるだけ公称設定倍率に近づけるようにいちいち解
像度や画像倍率をチェックしながら反複して神技的経験
技能によって補正カム面の修正加工をしながら調整して
いる。即ち、非常に熟練を要する作業であるし多くの労
力と工数がかけられている。しかし、自ずからこの調整
作業にも限界があって解像度或は画像倍率の何れかが満
足されないことがある。本発明はこのような問題点を解
決して投影レンズの焦点距離や光路可変手段の寸法がば
らついていても容易にしかも正確に公称設定倍率と一致
する画像倍率と高解像度の結像とを得ることのできるズ
ーム変倍光学系の補正方法の提供を課題目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的は固定焦点距離
を有し、実際には該焦点距離が標準値に対して個々にば
らついている投影レンズと複数のミラーとによって原稿
画面を感光体ドラム上に投影して各倍率の画像を結像す
る走査型ズーム変倍方法において、所定可変倍率内の任
意の2つの公称設定倍率に適合した合焦位置を得るため
に、前記投影レンズと前記ミラーの一部で構成される
パス方式の光路長可変手段とをそれぞれ移動して、 1/f=1/a+1/b m=b/a U=(2+m+1/m)f+H+δm によって決まる投影レンズ及び後パス方式の光路長可変
手段の各移動位置と、標準焦点距離を有する投影レンズ
を用いたときの各標準位置とのずれを求め、これにもと
ずいて各変倍時に各公称設定倍率と等しい正しい実際の
画像倍率と良好な合焦が得られるように該投影レンズ
移動位置及び該光路長可変手段の移動位置への移動及び
その記憶が、それぞれ別に設けたステッピングモータ及
びその記憶パルスによって行われ、且つ、結像位置への
入光とその入光方向とが一定に保持されるように構成
たことを特徴とするズーム変倍光学系の調整方法によっ
て達成される。
【0008】 但し f:投影レンズの焦点距離 m:倍率 a:原稿画面から投影レンズ第1主点までの距離 b:投影レンズ第2主点から結像面までの距離 H:投影レンズの主点間距離 δm:投影レンズの収差 U:原稿画面から結像面までの全光路長
【0009】
【実施例】本発明の1実施例を図1(a)のズーム変倍光
学系の構成を示す概要図と図2の2つの倍率における投
影レンズ及び光路長可変手段の関係位置を示す配置図と
を用いて説明する。しかし、本発明は本実施例に限定さ
れるものではない。また、従来のものと同一機能のもの
は同一記号をもって表わす。
【0010】本発明は図1(a)に示すように先ず使用
される投影レンズ7及び光路長可変手段60を任意の例え
ば等倍と最小倍率の2つの倍率において光軸上矢印A方
向前後に微動させて合焦位置を選定する。その際CCD
又は目視による調整治具(図示せず)を用いてそのとき
の画像倍率mを測定して、それが前記2つの設定倍率通
りとなるようにする。
【0011】そして、原稿台ガラス1に臨ませた光源2
によって照射された原稿画面10は第1、第2、第3ミラ
ー3、4、5によって投影され矢印で示す方向に前記投
影レンズ7及び光路長可変手段である前記第4ミラー6
及び前記第5ミラー6aを経て最終段の固定された第6
ミラー6b面に入光し反射されて感光体ドラム8面上に
所要の倍率による投影画像が結像される。
【0012】前述したよう投影レンズの焦点距離は許容
誤差範囲内で個々にばらついていてまた、光路長可変手
段も寸法的に誤差があり変倍時に標準焦点距離での移動
量をそのまま適用すると当然のことながら移動された位
置での画像倍率に誤差ができる。そこで画像倍率が所用
の倍率になるように上記投影レンズ7及び光路長可変手
段60を移動して、倍率を測定しながら合焦させる。図2
は、これらの所要倍率により合焦したときのレンズ及び
光路長可変手段の移動量の標準値に対する差位を示す関
係図である。
【0013】標準の焦点距離を有する投影レンズ7の倍
率m=1における位置の状態を7aで表わす。また標準
の正しい寸法に作られた光路長可変手段60の倍率m=1
における位置の状態を60aで表わす。即ちこの位置で、
像は完全に等倍(m=1)で結像(合焦)している。
【0014】ところがm=1において焦点距離が標準値
に対して僅かの誤差をもった投影レンズ7の位置の状態
は7bで表わされる。また、光路長可変手段60も標準の
正しい寸法からはずれた誤差をもつように作られてしま
った場合の倍率m=1で合焦したときの該手段60の位置
の状態が60bにて表わされている。このとき、7aと7
bの差異はlで表わされ、60aと60bの差異はL
表わされる。また、7aと60aとの間の距離はWoで表
わされる。
【0015】そして、mが最小倍率例えばm=0.5にな
ったときの標準焦点距離及び標準寸法の上記投影レンズ
7及び光路長可変手段60の該倍率m=0.5にて合焦した
場合の各位置の状態は7c及び60cで表わされる。
【0016】そして、前述の焦点距離に誤差をもったレ
ンズ及び寸法誤差をもった光路長可変手段の該倍率m=
0.5で合焦した場合の移動位置の状態がそれぞれ7d及
び60dで表わされる。
【0017】ここで、7cと7dの位置の差異はl
7aと7cの位置の差異はlで表わされ、60cと60d
の位置の差位はL,60aと60cの位置の差異はL
表わされる。
【0018】このようにして、2つの各倍率値m=1及
びm=0.5における投影レンズ7及び光路長可変手段60
の標準位置からの差異l1,L1、l2,Lが計測さ
れるので、途中の他の倍率についても、この値をもとに
比例区間配分して補して対処するようにした。このよ
うにして、各倍率における投影レンズ7及び光路長可変
手段60の補完設定位置を割り出すことにより正確な倍率
再現と合焦が容易に達成できた。尚、前記2つの各倍率
は近いほど補完精度は高くなる。従って最大最小の倍率
間にこのような2つの倍率の組を複数選定して全体の補
完精度を更に高めることができる。
【0019】ここで上記標準位置は、前述の式 1/f=1/a+1/b m=b/a U=(2+m+1/m)f+H+δm によって算出されるものであり、各倍率m、標準焦点距
離fに基づく各倍率mに対するa、bの値が計算されて
表が作成され、前述のl,L、l,L、l
及びWoの計測値をもとにして各倍率mに対する
a,bの補正値A,Bが求められて各倍率時の投影レン
ズ7と光路長可変手段60の位置を表わす適正な表となる
ことができる。
【0020】具体的には図1(a)に示すように投影レ
ンズ7の移動設定は第1ステッピングモータ9を、光路
長可変手段60の移動設定は第2ステッピングモータ9a
をそれぞれ前述の各倍率時の補正値のパス換算値で駆
動することにより簡単確実に正確な補が実現できる。
【0021】そして上記2つのステッピングモータ9と
9aとはCPU11でリンケージされ2つの倍率値でのレン
ズ7及び光路長可変手段60の設定移動量をもとに各倍率
での補間補正量が直ちに計算されて各ステッピングモー
タにパルス量が伝達されて各モータが独立して駆動でき
るようにしてある。
【0022】以上はレンズ7と共に後パス方式におけ
る、光路長可変手段60を用いて前記移動位置補正を行っ
たが、図1(b)に示すように、該手段60のかわりに前
パス方式でミラー4,5で構成される光路長可変手段を
ステッピングモータ9bによって駆動させ、ステッピン
グモータ9で駆動される投影レンズ7と共に各倍率にて
設定移動させる方式も前述の後パス方式の場合と全く同
様に行うことができる。しかし、この方法では、投影レ
ンズは本発明の場合と同様に倍率設定後位置固定される
が、ミラー4,5のブロックは倍率設定時に一旦固定さ
れても複写サイクル毎に走査走行を繰り返すので不安定
な面があり、調節結果の永続性が本発明に較べて劣る。
【0023】本実施例では2つの倍率を等倍と最小倍率
に選定したがそれに限ることなく等倍と最大倍率にして
も良く、任意の2つの倍率を選んでも何ら差支えはな
い。
【0024】
【発明の効果】本発明によって複写機等のズーム変倍光
学系に用いる投影レンズの焦点距離や光路長可変手段の
ミラー等の取付寸法などにばらつきがあっても容易に光
学系の組立調整ができると共に、等倍や変倍時に極めて
解像度のよい結像と公称設定倍率に等しい実際の画像倍
率とが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明の実施例によるズーム変倍光学系の構成
を示す概要図であり、 (b)は本発明が対象とする光学系とは異なる構成の光
学系の概要図である
【図2】 投影レンズや光路長可変手段の標準値に対する
移動量差異を示す関係図。
【図3】 ズーム変倍光学系の原理図。
【符号の説明】
原稿台ガラス 2 光源 3 第1ミラー 4 第2ミラー 5 第3ミラー 6 第4ミラー 6a 第5ミラー 6b 第6ミラー 7 投影レンズ 8 感光体ドラム 9 第1ステッピングモータ 9a,9b 第2ステッピングモータ 10 原稿画面 11 CPU

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定焦点距離を有し、実際には該焦点距
    離が標準値に対して個々にばらついている投影レンズと
    複数のミラーとによって原稿画面を感光体ドラム上に
    影して各倍率の画像を結像する走査型ズーム変倍方法に
    おいて、所定可変倍率内の任意の2つの公称設定倍率に
    適合した合焦位置を得るために、前記投影レンズと前
    ミラーの一部で構成される後パス方式の光路長可変手段
    とをそれぞれ移動して、 1/f=1/a+1/b m=b/a U=(2+m+1/m)f+H+δm によって決まる投影レンズ及び後パス方式の光路長可変
    手段の各移動位置と、標準焦点距離を有する投影レンズ
    を用いたときの各標準位置とのずれを求め、これにもと
    ずいて各変倍時に各公称設定倍率と等しい正しい実際の
    画像倍率と良好な合焦が得られるように該投影レンズ
    移動位置及び該光路長可変手段の移動位置への移動及び
    その記憶が、それぞれ別に設けたステッピングモータ及
    びその記憶パルスによって行われ、且つ、結像位置への
    入光とその入光方向とが一定に保持されるように構成
    たことを特徴とするズーム変倍光学系の調整方法。
  2. 【請求項2】 前記任意の2つの公称設定倍率に適合し
    た補正合焦位置から中間の各公称設定倍率に適合した補
    正合焦位置は、比例区間配分して補完設定して記憶さ
    せ、各ステッピングモータの各該補完設定パルスでの駆
    動で再現されることを特徴とする請求項1に記載のズー
    ム変倍光学系の調整方法。
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