DE3923521C2 - Elektronische Kamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Kamera gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der JP 60-77573 A2 ist eine solche Kamera bekanntgeworden, mittels der die Fläche einer Wandtafel über ein Objektiv zeilenweise auf einen CCD-Zeilensensor ab­ bildbar ist. Es sind zwei Leuchtquellen vorgesehen, deren Licht mittels denselben zugeordneten Beleuchtungsoptiken auf einen Schwenkspiegel fällt, der auf der Wandtafel eine größere Lichtfläche abbildet.

Aus der Fachzeitschrift "Bild und Ton, 21. Jrg., 1968 Heft 8, Seite 226-234 von PÖTZSCH, Lothar; Beleuchtungssysteme in Kontaktkopiermaschinen" sind Kondensorsysteme zur Erhöhung der Beleuchtungsstärke bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungs­ gemäße Kamera dem Benutzer die Einstellung des Abbildungsbereiches und der Abbildungsschärfe zu erleichtern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Lichtquelle und dem Projektionsobjektiv ein Spalt vorgesehen ist, der von dem Projektionsobjektiv auf die Vorlagenebene abgebildet wird und das Licht der Licht­ quelle als Lichtstreifen begrenzt, und daß das Projektions­ objektiv und das Kameraobjektiv auf einer gemeinsamen Objek­ tivträgerplatte montiert sind, die zur Scharfeinstellung be­ wegbar ist und daß der Spalt in einer Trägerplatte ausgebil­ det ist, auf der auch der Festkörperbildwandler angeordnet ist.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß beim Abtastvorgang ein scharf begrenzter, heller Beleuchtungsstreifen auf die Vorlage oder den Gegen­ stand mittels eines Objektivs projiziert wird, so daß bei einem Probedurchlauf (ohne Datenspeicherung) der Beleuch­ tungsstreifen bequem ausgerichtet und scharf eingestellt werden kann. Die Blickrichtung geht zum Objekt. Das Auge ist nicht wie bei einem Suchereinblick festgelegt. Dies ist ins­ besondere auch für Brillenträger ein großer Vorteil. Auch besteht keine Gefahr, während des Durchblicks durch den Ka­ merasucher, gegen das die Kamera tragende Stativ zu stoßen und es zu verrücken.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es folgt eine Beschreibung mehrerer in der Zeichnung in schematischer Form dargestellter Ausführungs­ beispiele der Erfindung, wobei alle zum Verständnis nicht notwendigen Teile der Übersichtlichkeit wegen weggelassen wurden.

Es zeigen

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer mit Leuchtquellen versehenen elektronischen Kamera und ihre Wir­ kungsweise in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 2 eine motorisch verschwenkbare Beleuchtungseinrich­ tung der elektronischen Kamera gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 3 die Beleuchtungseinrichtung der Kamera gemäß Fig. 2 in einem Längsschnitt entlang der Linie I-I,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Kamera in einer Draufsicht im Schnitt

Fig. 5 die Kamera gemäß Fig. 4 im Längsschnitt entlang der Linie II-II,

Fig. 6 die Kamera gemäß Fig. 4 in einem Teilschnitt ent­ lang der Linie III-III,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektroni­ schen Kamera mit zwei Objektiven in einer perspek­ tivischen Darstellung,

Fig. 8 die Kamera gemäß Fig. 7 in einer Draufsicht im Schnitt und

Fig. 9 die Kamera gemäß Fig. 8 im Längsschnitt entlang der Linie IV-IV.

In der Fig. 1 ist das Prinzip und die Wirkungsweise einer elektronischen Kamera dargestellt. Diese ist mit einem zei­ lenförmigen CCD-Sensor 22 in der Bildebene des Aufnahme­ objektivs 42 sowie mit einer Beleuchtungseinrichtung 30 ver­ sehen, mittels der ein Lichtstreifen 37 auf einer großflä­ chigen Vorlage 50 abgebildet werden kann. Während der zei­ lenförmigen Abtastung der Vorlage 50 ist die Beleuchtungs­ einrichtung 30 in Pfeilrichtung "A" oder "B" verschwenkbar, wobei der CCD-Zeilensensor 22 in Abhängigkeit von der Ver­ schwenkbewegung der Beleuchtungseinrichtung 30 in vertikaler Richtung innerhalb der Bildebene des Objektivs 42 in Pfeil­ richtung A′ oder B′ bewegbar ist, so daß der über die Vorlage 50 geführte Lichtstreifen 37 auf den CCD-Zeilensensor 22 ab­ bildbar ist.

In den Fig. 2 und 3 ist eine mögliche konstruktive Ausge­ staltung der in Fig. 1 dargestellten Kamera aufgezeigt.

Mit 10 ist in strichpunktierten Linien das Kameragehäuse und mit 30 die im Kameragehäuse 10 eingebaute, verschwenkbare Beleuchtungseinrichtung bezeichnet. Diese weist zwei vonein­ ander getrennte Beleuchtungseinheiten 31 und 33 auf, die je­ weils aus einer Leuchtquelle und einem elliptischen parabo­ lischen Hohlspiegel 31a und 33a bestehen. Zur Bildung des Lichtstreifens 37 auf der Vorlage 50 ist jede Beleuchtungs­ einheit mit einer Streuscheibe 32 bzw. 34 mit Zylinderlin­ senstruktur versehen. Jede der beiden Beleuchtungseinheiten 31 und 33 ist an einer seitlich am Objektivträger 40 ange­ lenkten Stange 16 und 17 angeordnet. Beide Stangen sind ge­ meinsam mit den Beleuchtungseinheiten 31 und 33 mittels eines Spindelantriebs nach oben und nach unten verschwenk­ bar.

Der Spindelantrieb besteht aus einer im Bereich hinter der Bildebene des Objektivs 42 vertikal aufragenden, zwischen einer unteren Lagerplatte 26 und einer oberen Lagerplatte 27 drehbar gelagerten Spindel 25. Im Ausführungsbeispiel ist an der Unterseite der Lagerplatte 26 ein die Spindel 25 antrei­ bender Motor 24 angebracht. Ferner ist links und rechts neben der Bildebene jeweils eine vertikal aufragende und in der unteren und oberen Lagerplatte 26 und 27 gehalterte Führungssäule 28 und 29 vorgesehen.

Ein auf der Spindel 25 angeordneter und auf den beiden Füh­ rungssäulen 28 und 29 geführter Querträger 18 ist an jeder der beiden Stirnseiten mit einem Zapfen 19 und 20 versehen. Diese ragen durch Langlöcher 16a und 17a hindurch, die im Bereich der freien Enden der Stangen 16 und 17 ausgebildet sind. Auf diese Weise sind die mit den Beleuchtungseinheiten 31 und 33 versehenen Stangen 16 und 17 am Querträger 18 ge­ lagert.

Je nach Drehrichtung der motorisch angetriebenen Spindel 25 wird der Querträger 18 angehoben oder abgesenkt und die bei­ den Stangen 16 und 17 gemeinsam mit den Beleuchtungs­ einheiten 31 und 33 nach oben in Pfeilrichtung "A" oder nach unten in Pfeilrichtung "B" verschwenkt. Der CCD-Zeilensensor 22 ist an einer dem Objektiv 42 zugekehrten, im Bereich der Bildebene des Objektivs 42 liegenden Fläche 18d des Querträ­ gers 18 angeordnet. Daher wird beim Anheben oder beim Absen­ ken des Querträgers 18 während der Verschwenkbewegung der gesamten Beleuchtungseinrichtung 30 der CCD-Zeilensensor 22 geradlinig über die Bildebene des Objektivs 42 nach oben oder nach unten mitbewegt.

Die Beleuchtungseinheiten 31 und 33 sind derart an den Stan­ gen 16 und 17 angeordnet, daß die Strahlen ihrer Lichtbündel 35 im wesentlichen parallel zu den Stangen verlaufen. So sind beim angehobenen Querträger 18 die Lichtbündel 35 der Beleuchtungseinheiten 31 und 33 in Verlängerungen der Stan­ gen 16 und 17 schräg nach unten und bei abgesenktem Querträ­ ger schräg nach oben gerichtet.

Aufgrund der Zylinderlinsenstruktur der Streuscheiben 32 und 34 wird der Lichtstrahl so gebündelt, daß auf der Vorlage 50 ein im wesentlichen schmaler Lichtstreifen 37 erscheint. Dieser wird über das Objektiv 42 auf den CCD-Zeilensensor 22 abgebildet. Durch Verschwenken der Beleuchtungseinrichtung 30 wird der Lichtstreifen über die Vorlage 50, beispiels­ weise von oben nach unten bewegt und es erfolgt mittels des in der Kamera über die Bildebene des Objektivs 42 mitbeweg­ ten CCD-Zeilensensors 22 eine zeilenweise Abtastung einer großflächigen Vorlage.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen elektronischen Kamera dargestellt. In einem Ka­ meragehäuse 100 ist zwischen einer verschwenkbaren Beleuch­ tungseinrichtung 130 und einem Objektiv 142 eine Träger­ platte 118 angeordnet, die einen Spalt 119 aufweist, der in dem von der Beleuchtungseinrichtung 130 erzeugten Licht­ bündel 135 liegt. Die Beleuchtungseinrichtung 130 weist eine Halogenlichtquelle, einen elliptischen Hohlspiegel 131 und eine negative Zylinderlinse 132 auf, mittels der das auf die Spaltmitte fokussierte Lichtbündel 135 in Längsrichtung auf die Breite "b" des Spaltes 119 aufgeweitet wird. Im Spalt 119 ist ein positives optisches Element, beispielsweise eine Zylinderlinse oder eine Fresnellinse 120 eingesetzt, die das durch den Spalt 119 fallende Licht in das Objektiv 142 lenkt.

Die Trägerplatte 118 weist eine seitlich des Lichtbündels 135 in Richtung zum Objektiv 142 verlaufende Abwinkelung 121 auf, in der ein zeilenförmiger CCD-Sensor 122 eingelassen ist. Dieser befindet sich, wie in der Fig. 5 in strichpunk­ tierten Linien angedeutet ist, auf gleicher Ebene, wie der Spalt 119.

Wie insbesondere aus der Fig. 4 ersichtlich ist, ist zwischen dem Spalt 119 und der der Beleuchtungseinrichtung 130 zugekehrten Öffnung des Objektivs 142 ein dem CCD-Zei­ lensensor 122 zugeordneter Spiegel 125 ortsfest eingebaut. Er ist in einem spitzen Winkel zur optischen Achse angeord­ net. Seine Vorderkante tangiert das in die Öffnung des Ob­ jektivs 142 gelenkte, den Spalt 119 im Objektiv 142 abbil­ dende Strahlenbündel 135 auf Höhe der optischen Achse im Be­ reich der Öffnung des Objektivs 142. Dadurch wird die Objek­ tivlinse in zwei Halblinsen unterteilt, so daß die eine Hälfte des Objektivs 142 den beleuchteten Spalt 119 als Lichtstreifen auf die Vorlage 50 projiziert und die andere Hälfte des Objektivs 142 die vom Lichtstreifen beleuchtete Szene der Vorlage 50 über den Spiegel 125 auf den CCD-Zei­ lensensor 122 abbildet.

Die Trägerplatte 118 ist mittels ihrer Abwinkelung 121 an einem ortsfesten Halter 123 des Spiegels 125 und an einer ortsfesten Leiste 126 in vertikaler Richtung verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung erfolgt in Abhängigkeit von der Verschwenkbewegung der Beleuchtungseinrichtung 130 in Pfeil­ richtung "A" oder "B" (Fig. 6). Zu diesem Zweck ist die Trä­ gerplatte 118 getrieblich mit einer am Halter 141 des Objek­ tivträgers 140 angelenkten, von einem Motor (nicht darge­ stellt) verschwenkbaren Stange 160 verbunden, an deren freiem Ende die Beleuchtungseinrichtung 130 befestigt ist.

Damit die über den Spiegel 125 abbildbare Szene der Vorlage 50 auch bei verschwenkter Beleuchtungseinrichtung 130 immer auf den CCD-Zeilensensor 122 gelangt, ist der ortsfeste Spiegel 125, wie in der Fig. 5 in strichpunktierten Linien dargestellt ist, entsprechend dimensioniert.

Bei der Verschwenkbewegung der Beleuchtungseinrichtung 130 in Pfeilrichtung "A" oder "B" und der vertikalen Verschie­ bung der Trägerplatte 118 in Pfeilrichtung A′ oder B′ zeigt die optische Achse stets durch den Spalt 119 in der Träger­ platte 118 und durch die Mitte 115 der der Beleuchtungsein­ richtung 130 zugekehrten Öffnung des Objektivs 142 (Fig. 5 und 6).

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 bis 9 sind zur Pro­ jektion des beleuchteten Spalts 219 als Lichtstreifen 37 auf die Vorlage 50 ein Projektionsobjektiv 243 großer Lichtstär­ ke und zur Abbildung der vom Lichtstreifen 37 beleuchteten Szene der Vorlage 50 auf den CCD-Zeilensensor 222 ein Auf­ nahmeobjektiv 244 vorgesehen. Beide Objektive 243 und 244 weisen die gleiche Brennweite auf und sind im geringst­ möglichen Abstand nebeneinander in einer gemeinsamen Objek­ tivträgerplatte 240 angeordnet. Diese ist zum Zwecke der Scharfeinstellung des Lichtstreifens geringfügig in Richtung "C" oder "D" verschiebbar. Mit 200 ist ein prismatisches Ka­ meragehäuse angedeutet.

Die verschwenkbare Beleuchtungseinrichtung 230 weist wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Halogen­ lichtquelle, einen elliptischen Hohlspiegel 231 und eine ne­ gative Zylinderlinse 232 auf. Der im Lichtbündel 235 der Be­ leuchtungseinrichtung 230 befindliche Spalt 219 mit einge­ setzter streifenförmiger Zylinderlinse 220 und der in der Bildebene des Aufnahmeobjektivs 244 befindliche CCD-Zeilen­ sensor 222 sind gemeinsam in einer zwischen der Beleuch­ tungseinrichtung 230 und der Objektivträgerplatte 240 ver­ laufenden, in ortsfesten Führungen 228 vertikal verschieb­ baren Trägerplatte 218 angeordnet.

Mittels der negativen Zylinderlinse 232 der Beleuchtungsein­ richtung 230 wird das auf die Spaltmitte fokussierte Licht­ bündel 135 in Längsrichtung auf die Breite "b" des Spalts 219 aufgeweitet, während die im Spalt 219 eingesetzte Zylin­ derlinse 220 das durch den Spalt 219 fallende Licht in das Projektionsobjektiv 242 lenkt.

Die Verschiebung der mit dem Spalt 219 und dem CCD-Zeilen­ sensor 222 versehenen Trägerplatte 218 erfolgt wiederum in Abhängigkeit von der Verschwenkbewegung der Beleuchtungsein­ richtung 230 in Pfeilrichtung "A" oder "B".

Wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, ist die Trägerplatte 218 getrieblich mit einem am Halter 241 der Objektivträgerplatte 240 angelenkten, motorisch verschwenkbaren, und in strich­ punktierten Linien dargestellten Gestänge 260 und 270 ver­ bunden, dessen abgewinkelte Enden 260a und 270a die Beleuch­ tungseinrichtung 230 tragen. Bei der Verschwenkbewegung der Beleuchtungseinrichtung 230 (Fig. 9) und der Verschiebung der Trägerplatte 218 zeigt ebenfalls wieder die optische Achse durch den Spalt 219 und durch die Mitte 215 der Öffnung des Objektivs 242.

Claims (10)

1. Elektronische Kamera zur zeilenweisen Abbildung von großflächigen ortsfesten Vorlagen (50) auf einen zei­ lenförmigen Festkörperbildwandler (122; 222) mit einer Beleuchtungseinrichtung (130; 230) mit mindestens einer Lichtquelle und einem Projektionsobjektiv (142; 243), wobei die Beleuchtungseinrichtung auf der Vorlage einen verschwenkbaren Lichtstreifen erzeugt (37), dessen von der Vorlage reflektierte Anteile von einem Kameraobjek­ tiv (142; 244) auf den Festkörperbildwandler abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Lichtquelle und dem Projektionsob­ jektiv (142; 243) ein Spalt (119; 219) vorgesehen ist, der von dem Projektionsobjektiv auf die Vorlagenebene abgebildet wird und das Licht der Lichtquelle als Lichtstreifen (37) begrenzt, und
daß das Projektionsobjektiv und das Kameraobjektiv (142; 244) auf einer gemeinsamen Objektivträgerplatte (140; 240) montiert sind, die zur Scharfeinstellung be­ wegbar ist und daß der Spalt in einer Trägerplatte (118; 218) ausgebildet ist, auf der auch der Festkör­ perbildwandler (122; 222) angeordnet ist.

2. Elektronische Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Beleuchtungseinrichtung (130; 230) eine negative Zylinderlinse (132; 232) angeordnet ist, die ein von der Beleuchtungseinrichtung erzeugtes Lichtbündel (135; 235) auf die Breite "b" des Spalts (119; 219) aufweitet.

3. Elektronische Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Spalt (119; 219) eine positive Zy­ linderlinse (120; 220) vorgesehen ist, die das durch den Spalt fallende Lichtbündel in das Projektionsobjek­ tiv (142, 243) lenkt.

4. Elektronische Kamera nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (118) eine seitlich des Lichtbündels (135) in Richtung zum Objek­ tiv (142) verlaufende Abwinkelung (121) aufweist, in der der auf gleicher Ebene wie der Spalt (119) befind­ liche Festkörperbildwandler (122) angeordnet ist.

5. Elektronische Kamera nach den Ansprüchen 1 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich des zwischen dem Spalt (119) und der Öffnung des Objektivs (142) verlau­ fenden Lichtbündels ein dem Festkörperbildwandler (122) zugeordneter Spiegel (125) angeordnet ist, derart, daß die eine Hälfte des Objektivs (142) den beleuchteten Spalt (119) als Lichtstreifen (37) auf die Vorlage (50) projiziert und die andere Hälfte des Objektivs (142) die vom Lichtstreifen beleuchtete Szene der Vorlage über den Spiegel (125) auf den Festkörperbildwandler (122) abbildet.

6. Elektronische Kamera nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mit dem Spalt (119) und mit dem Fest­ körperbildwandler (122) versehene Trägerplatte (118) an einem ortsfesten Halter (123) des Spiegels (125) und an einer ortsfesten Leiste (126) verschiebbar angeordnet ist und daß die Verschiebung der Trägerplatte in Abhän­ gigkeit von der Verschwenkbewegung der Beleuchtungsein­ richtung (130) erfolgt.

7. Elektronische Kamera nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerplatte (118) getrieblich mit einer am Halter (141) des Objektivträgers (140) ange­ lenkten, motorisch verschwenkbaren Stange (160) verbun­ den ist, an deren freiem Ende die Beleuchtungseinrich­ tung (130) befestigt ist.

8. Elektronische Kamera nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Projektionsobjektiv (243) und das Kameraobjektiv (244) die gleiche Brennweite aufweisen und daß beide Objektive in geringem Abstand nebeneinander in der gemeinsamen Objektivträgerplatte (240) angeordnet sind.

9. Elektronische Kamera nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (218) zwi­ schen der Beleuchtungseinrichtung (230) und der Objek­ tivträgerplatte (240) in Führungen (228) vertikal ver­ schiebbar angeordnet ist.

10. Elektronische Kamera nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerplatte (218) getrieblich mit einem am Halter (241) der Objektivträgerplatte (240) angelenkten, motorisch verschwenkbaren Gestänge (260, 270) verbunden ist, deren abgewinkelte Enden (260a, 270a), die Beleuchtungseinrichtung (230) tragen und daß die Trägerplatte (218) in Abhängigkeit von der Ver­ schwenkbewegung der Beleuchtungseinrichtung (230) ver­ schiebbar ist.