DE3923521C2 - Elektronische Kamera - Google Patents
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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.
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.
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