DE3318189A1

DE3318189A1 - Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE3318189A1
Application number: DE19833318189
Authority: DE
Inventors: Norio Hino Kokaji; Katsunori Hachioji Saitoh; Toshihiro Machida Urano
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1982-05-21
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1983-11-24
Also published as: JPS58202661A; GB2122048A; GB8313173D0

Description

IWATSU ELECTRIC CO., LTD.
Tokio (Japan)

Bildaufnahmevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung in einer Faksimile- oder Kopiermaschine und dergleichen, insbesondere eine Bildaufnanmevorrichtung mit mehreren photoelektrischen Wandlern.

Bekannte Bildaufnahmevorrichtungen, wie sie beispielsweise in der JA-OS 55-48 779 beschrieben worden sind, haben mehrere Linsenpaare und photoelektrische Wandler.

Als photoelektrische Wandler werden üblicherweise ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCD) verwendet. CCDs mit 2048 Bits sind heute im Handel erhältlich. Die Verwendung einer einzigen CCD mit 2048 Bits zum Kopieren eines Originals der Größe B4 (257 mm χ 364 mm) ergibt jedoch eine schlechte Bildauflösung von 8 Bits/mm. Um die Auflösung zu verbessern werden zwei CCDs mit je 2048·Bits verwendet. Dadurch wird die Bildauflösung eines Originals der Größe B4 auf 16 Bits/mm und die Auflösung eines Originals der Größe A3 (297 mm χ 420 mm) auf 13 Bits/mm erhöht.

Wegen der doppelten CCD-Ausführung sind solche bekannten Bildaufnahmevorrichtungen recht kostspielig. Noch wichtiger ist jedoch, daß ein Teil des Originals als Doppelbild

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aufgenommen wird, wenn der Teil des Originals, der den Verbindungsteilen der beiden CCDs entspricht, nicht glatt gegen die Glasplatte der Bildaufnahmevorrichtung gepreßt wird.

Die Entstehung der Doppelbildaufnahme sei an Hand der Figuren 1A und 1B erläutert. In der Regel wird ein Original 4 fest auf eine Glasplatte 5 gepreßt. Dann wird das Bild im Bereich von Xa des Originals 4 durch eine Linse 1a auf den photoelektrischen Wandler 2a projiziert. Gleichzeitig wird das Bild im Bereich Xb durch eine Linse 2b auf den photoelektrischen Wandler 2b projiziert. Auf diese Weise wird der gesamte Bereich des Originals 4 mit Hilfe der photoelektrischen Wandler 2a.und 2b aufgenommen.

Wenn jedoch, wie in Figur 2B dargestellt, das Original 4 von der Glasplatte 5 einen Abstand Ah hat, wird das Bild des Originals 4 in einem Bereich der Länge Δβ sowohl durch die Linse 1b auf den photoelektrischen Wandler 2b als auch durch die Linse 1a auf den photoelektrischen Wandler 2a projiziert. Daher wird der Bereich As von beiden photoelektrischen Wandlern aufgenommen. Unter diesen Umständen führt die Bildzusammensetzung durch die photoelektrischen Wandler 2a und 2b zu Doppelbildern im Bereich As auf den Kopien der Faksimile- oder Kopiermaschine. Die Länge As, über die das Doppelbild aufgenommen wird, ergibt sich aus der Gleichung

Ae = 2 Ah tan θ
in der θ der halbe Winkel, unter dem die Linse die halbe Länge des Originals erfaßt, und Ah der Abstand des Originals von der Glasplatte sind. Figur 2 zeigt auf der linken Seite ein Beispiel einer normalen Kopie und auf der rechten Seite ein der linken Seite entsprechendes Beispiel eines Doppelbildes.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Bildaufnahmevorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der Doppelbilder nicht vorkommen, selbst wenn das Original nicht eben gegen die Glasplatte der Aufnahmevorrichtung gepreßt wird, und bei der eine gute Bildauflösung mit Hilfe einer kostengünstigen und einfachen Konstruktion erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Wie ersichtlich, besteht die prinzipielle Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe darin, daß bei einer Bildaufnahmevorrichtung mit. einer Linse zum Fokussieren des Bildes eines Originals in den Weg des fokussierten Lichtstrahls der Linse ein halbdurchlässiger Spiegel angeordnet ist und daß mindestens ein photoelektrischer Wandler zur Aufnahme des durch den Spiegel hindurchgehenden Bildes und mindestens ein photoelektrischer Wandler zur Aufnahme des von dem Spiegel reflektierten Bildes vorgesehen sind. Die beiden Arten photoelektrischer Wandler sind abwechselnd angeordnet. Der photoelektrische Wandler, der das durch den Spiegel hindurchgehende Bild empfängt, wandelt dieses Bild um; der andere Wandler wandelt das von dem halbdurchlässigen Spiegel reflektierte Bild um.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figg. 1A und 1B den Aufbau und die Arbeitsweise einer

bekannten Bildaufnähmevorrichtung;

Fig. 2 eine Schemazeichnung zur Erläuterung der Entstehung eines Doppelbildes bei der Vorrichtung nach Figur 1B;

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Fig. 3 den Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung

gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

-> Figg. 4A und 4B Schemazeichnuhgen zur Erläuterung

der Arbeitsweise der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 5 den Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung ^⁰ gemäß einer zweiten Ausführungsform der

Erfindung;

Fig. 6 den Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung

gemäß einer dritten Ausführungsform der '-> Erfindung;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung für die Bildaufnahmevorrichtung nach Figur 3;
20

Fig. 8 ein Zeitdiagramm der Schaltung nach Figur 7; und

Fig. 9 ein Beispiel für die Anordnung von BiIdsensoren in einer mit der Steuerschaltung

nach Figur 7 ausgerüsteten Vorrichtung.

An Hand der Figuren 3, 4A und 4B wird eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In Figur 3 ist 1 eine Linse, 2a und 2b sind photoelektrische Wandler , 3 ist ein halbdurchlässiger Spiegel, 4 ein Original, 5 eine Glasplatte, auf die das Original 4 gelegt ist, 6 eine.Leuchte und 7 ein Spiegel.

Das Original 4 wird mit der zu kopierenden Seite nach unten auf die Glasplatte 5 gelegt. Es wird mit Licht von der Leuchte 6 bestrahlt, die so angeordnet ist/ daß sie sich nicht im Weg der Lichtstrahlen befindet und Schatten am Rande eines dicken Originals vermieden werden; hierzu werden in der Praxis meist zwei Leuchten oder eine Leuchte und eine reflektierende Platte (nicht dargestellt) verwendet. Das von dem Original 4 reflektierte Bild wird von dem Spiegel 7 reflektiert, und nur das durch die Linse 1 hindurchgehende Bild wird fokussiert und erreicht den halbdurchlässigen Spiegel 3. Der Reflexionsspiegel 7 ist vorgesehen, um das optische System kompakt zu gestalten und kann weggelassen werden, wenn genügend Raum vorhanden ist. Das an dem halbdurchlässigen Spiegel 3 ankommende fokussierte Bild wird durch'den halbdurchlässigen Spiegel in durchfallendes und reflektiertes Licht geteilt. Der Teil ~ÖÄ des Originals 4 wird als reales Bild auf den Teil 0 Ά ' des photoelektrischen Wandlers 2a zur Aufnahme des reflektierten Bildes projiziert, während der Teil ÖS des Originals 4 als reales Bild auf den Teil 0"B des photoelektrischen Wandlers 2b zur Aufnahme des durchgestrahlten Bildes projiziert wird. Da bei dieser Vorrichtung die Punkte 0 ' und 0" eine identische gemeinsame optische Achse haben, wie aus Figur 3 ersichtlich, wird die Entstehung von Doppelbildern wie bei bekannten Vorrichtungen vermieden. Nachstehend wird die Beseitigung der Doppelbilder an Hand der Figuren 4A und 4B näher erläutert.

In den Figuren 4A und 4B sind die in Figur 3 dargestellte Leuchte 6 und der Spiegel 7 fortgelassen. Der halbdurchlässige Spiegel 3 ist unter einem geeigneten Winkel (z. B. 45°) geneigt im Weg des Lichtes angeordnet, und der photoelektrische Wandler 2b befindet sich vertikal darüber (die Figur zeigt die Oberseite). In.Figur 4A liegt das Original 4 allseitig an der Glasplatte 5 an. Das von den photoelek-

trischen Wandlern unter diesen Umständen erhaltene Bild ist ein normales Bild, wie es in Figur 2 auf der linken Seite dargestellt ist.

In Figur 4B, die die gleiche Vorrichtung wie Figur 4A zeigt, ist das Original 4 mit einem Abstand ah auf die Glasplatte 5 gelegt. Da auch in diesem Falle die beiden Teile des Bildes des Originals 4, die von den photoelektrischen Wandlern erhalten werden, eine gemeinsame optisehe Achse haben, entsteht kein Doppelbild des Bereichs Äs in Figur 1B, und es wird ein normales Bild aufgenommen, wie es auf der linken Seite von Figur 3 dargestellt ist.

In Figur 5 ist der Aufhau einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Bei dieser Vorrichtung wird das Objektivbild in drei Teile zerlegt. Jeder Teil wird einem von drei photoelektrischen Wandlern zugeführt. Daher weist die photoelektrische Wandlereinrichtung einen photoelektrischen Wandler 2n1 für das durchgestrahlte Bild und zwei photoelektrische Wandler 2n2 und 2n3 für die reflektierten Bilder auf. Der Wandler für das durchgestrahlte Bild und die Wandler für die reflektierten Bilder sind abwechselnd angeordnet, damit abwechselnd verschiedene Teile des Objektivbildes verarbeitet werden. Die übrigen Bauteile sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.

In Figur 6 ist der Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser Vorrichtung wird das Objektivbild in neun Teile zerlegt, von denen jeder Teil einem von neun photoelektrischen Wandlern zugeführt wird. Die photoelektrische Wandlereinrichtung weist fünf Wandler 2'n1, 2'n4, 2'n5, 2'n8 und 2'n9 für durchgestrahlte Bilder und vier Wandler 2'n2, 2'n3, 2«n6 und 2'n7 für reflektierte Bilder

-ιοί auf. Die fünf photoelektrischen Wandler für die durchgestrahlten Bilder und die vier photoelektrischen Wandler für die reflektierten Bilder sind abwechselnd angeordnet, um abwechselnd verschiedene Teile des Objektivbildes zu verarbeiten. Die anderen Bauteile sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.

Innerhalb der Leistungsgrenzen der Linse 1 kann jede beliebige Anzahl von photoelektrischen Wandlern verwendet werden. Dadurch kann eine höhere Auflösung des aufgenommenen Bildes mit einer verhältnismäßig einfachen Vorrichtung erreicht werden. Natürlich wird auch in diesen Fällen die Entstehung von Doppelbildern verhindert.

Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerungsvorrichtung für eine Bildaufnahmevorrichtung nach Figur 3 mit zwei CCD-Bildsensoren für die photoelektrischen Wandler. Figur 8 gibt ein Zeitdiagramm der Steuerungsschaltung wieder. Nach dem Empfang eines Startsignals für die Bildaufnähme von einem Schalter an der Bedienungstafel oder einem Prozessor (nicht dargestellt) beginnt eine CCD-Start-Stopp-Logikschaltung 11 die Steuerung der Bildaufnahme mit der Zuführung von Zeitimpulsen von einer Zeitgeberschaltung Steuerschaltungen 11 für CCD-1 und 14 für CCD-2 liefern in geeigneten Intervallen verschiedene Impulse, wie Übertragungsimpulse, übertragungsgatterimpulse und Rückstellimpulse, zu dem CCD-1-Bildsensor 2a und dem CCD-2-Bildsensor 2b. Diese Impulse werden den Bildsensoren 2a und 2b durch CCD-Treiber zugeführt, die in den Steuerschaltungen 11 und 14 enthalten sind. Daraufhin erzeugen der CCD-1-Bildsensor 2a und der CCD-2-Bildsensor 2b Videoausgänge. Diese beiden Videoausgänge werden durch einen Videoverstärker 15 und einen Videoverstärker 16 sowie eine CCD-1-Abtasthalteschaltung 17, eine CCD-2-Abtasthalteschaltung 18 und Verstärkern 18 bzw. 20 einem Analogschalter 21 zu-

geführt. Der Analogschalter 21 verbindet die beiden Videoausgänge des CCD-1-Bildsensors 2a und des CCD-2-Bildsensors 2b zu einem kontinuierlichen Videosignal.

Nach dem Erzeugen eines Zeilenindex-Signals, das den Beginn der Abtastung steuert, treibt die CCD-1-Steuerschaltung 13 den CCD-1-Bildsensor 2a an, der einen Videoausgang von beispielsweise 2048 Bits liefert. Nach Λ?ι Zeitimpulsen treibt die CCD-2-Steuerschaltung 14 sofort den CCD-2-Bildsensor 2b an, der wie der Bildsensor 2a einen Videoausgang von 2048 Bits liefert. Nach N₂ Zeitimpulsen schaltet die Start-Stopp-Logikschaltung 11 sofort den Analogschalter 21, um den Videoausgang des CCD-1-Bildsensors 2a mit dem Videoausgang des CCD-2-Bilds.ensors 2b zu verbinden und ein' kontinuierliches Videosignal einer Zeile herzustellen.

Der CCD-1-Bildsensor 2a und der CCD-2-Bildsensor 2b sind so angeordnet, daß Teile der Videoausgänge sich überlappen. Die Anordnung der beiden Sensoren 2a und 2b ist in Figur 9 dargestellt. Ein Teil X₁ des Originals 4 wird sowohl auf einem Teil a, des CCD-1-Bildsensors 2a als auch auf einem Teil b\ des CCD-2-Bildsensors 2b abgebildet. Ein Teil x₂ des Originals 4 wird sowohl auf einem Teil a₂ des CCD-1-Bildsensors 2a als auch auf einem Teil b2 des CCD-2-Bildsensors 2b abgebildet. Da, wie aus Figur 3 ersichtlich, die Bildsensoren 2a und 2b dreidimensional angeordnet sind, wird, wie erwähnt, ein sich überlappendes Bild erhalten. Ferner werden die Videoausgänge der schraffierten Teile 31, 32 in Figur 8 beseitigt. Wenn beispielsweise die beiden schraffierten Teile 31, 32 je 48 Bits umfassen besteht das effektive Videosignal einer Zeile aus 4000 Bits von 4096 Bits. Ν_Λ beträgt 2048— 48 V 2 = 1952. N₂ ist 2000. Wenn die CCD-Bildsensoren 2a und 2b durch Verstellen in der Richtung X in geeignete Stellungen gebracht werden, können die beseitigten Teile 31, 32 0 Bit

umfassen. Da es im allgemeinen nicht zweckmäßig ist, eine hohe Dimensionsgenauigkeit hinsichtlich des Abstandes zwischen der Außenform einer Baugruppe und den effektiven Elementen des CCD-Bildsensors zu fordern, um die Produktionsleistung zu erhöhen, empfiehlt es sich, bei einer typischen Konstruktion das überlappen der Bildsignale in Kauf zu nehmen und den elektrischen und mechanischen Spielraum entsprechend der Differenz zwischen Ni und N₂ zu berücksichtigen .

Die vorstehend angegebenen Werte sollten nur dazu dienen, die Erläuterung der Erfindung zu vereinfachen. In der Praxis sind wegen der Eigenschaften der CCD-Bildsensoren noch Blindbits vorgesehen oder Shift-Impulse erforderlich. Von der Angabe weiterer Einzelheiten wurde abgesehen, da sie dem Fachmann geläufig sind.

Claims

PATENTANWALTSBÜRO SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORF 1

Telelon: (0211) 68 3316 Telex. 08586513 cop d

PATENTANWÄLTE;
Oipl-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing R. KNAUF · DipHng H B COHAUSZ ■ D.pl-Ing O H WERNER

18.05.1983

Patentansprüche

π .J Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet durch eine Linse (1) zum Fokussieren eines von einem Original (4) aufgenommenen Bildes, einem im Wege des von der Linse (1) fokussierten Lichtes angeordneten halbdurchlässigen Spiegel (3) und eine photoelektrisehe Wandlereinrichtung (2a, 2b; 2n1-2n3; 2'n1-2»n9), die aus mindestens einem photoelektrischen Wandler (2b), der ein durchfallendes Bild empfängt, und mindestens einem photoelektrischen Wandler (2a) besteht, der ein reflektiertes Bild empfängt, wobei die beiden Wandlerarten abwechselnd angeordnet sind und der das durch den halbdurchlässigen Spiegel (3) durchfallende Bild empfangende Wandler (2b) dieses photoelektrisch umwandelt und der das von dem halbdurchlässigen Wandler (2a) reflektierte Bild empfangende Wandler (2a) dieses photoelektrisch umwandelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Wandlereinrichtung aus einem Wandler (2b) für die Um-Wandlung des durchfallenden Bildes und einem Wandler (2a) für die Umwandlung des reflektierten Bildes besteht.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Wandlereinrichtung aus einem Wandler (2n1) für die Umwandlung des durchfallenden Bildes und zwei Wandlern (2n2, 2n3) für die Umwandlung des reflektierten Bildes besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die photoelektrische Wandlereinrichtung aus fünf Wandlern (2'n1, 2'n4, 2'n5, 2'n8, 2'n9) für die Umwandlung des durchfallenden Bildes und vier Wandlern (2'n2, 2'n3, 2'n6, 2'n7) für die Umwandlung des reflektierten Bildes besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen CCD-1-Bildsensor entsprechend dem photoelektrischen Wandler (2a) für das reflektierte Bild, einen CCD-2-Bildsensor entsprechend dem photoelektrischen Wandler (2b) für das durchfallende Bild und für die Verarbeitung der Ausgänge der photoelektrischen Wandler (2a, 2b) folgende Bauteile umfaßt:

— eine Zeitgeberschaltung (12) zur Erzeugung von Zeitimpulsen,

— eine CCD-Start-Stopp-Logikschaltung (11), die ein Startsignal für die Bildaufnahme und Zeitimpulse zur Steuerung des Beginns und Endes der Bildaufnahme empfängt,

— eine CCD-Steuerungsschaltung (13) , die die Zeitimpulse und den Ausgang der CCD-Start-Stopp-Logikschaltung

(11) empfängt und Impulse zur Steuerung des CCD-1-Bildsensors liefert,

— einen CCD-1-Videoverstärker (15)', der den Ausgang des CCD-1-Bildsensors empfängt,

— eine CCD1-Abtasthalteschaltung (17) , die den Ausgang

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des CCD-1-Videoverstärkers (15) und das Steuerungssignal der CCD-1-Steuerschaltung (13) zum Sampling und Halten des Videosignals empfängt,

— eine CCD-2-Steuerungsschaltung (14), die die Zeitimpulse und den Ausgang der CCD-Start-Stopp-Logikschaltung (11) empfängt und Impulse zur Steuerung des CCD-1-Bildsensors liefert,

— einen CCD-2-Videoverstärker (16), der den Ausgang des CCD-2-Bildsensors empfängt,

— eine CCD-2-Abtasthalteschaltung (18), die den Ausgang des CCD-2-Videoverstärkers (16) und das Steuersignal der CCD-2-Steuerschaltung (14) zum Sampling und Halten des Videosignals empfängt sowie

— einen Analogschalter (21), der die Videosignale der CCD-1- und CCD-2-Abtast'halteschaltungen (17, 18) empfängt und die beiden Videosignale, gesteuert durch ein Steuersignal von der CCD-Start-Stopp-Logikschaltung (11), zu einem kontinuierlichen Videosignal verbindet.