DE3114890A1

DE3114890A1 - Vorlagenlesegeraet

Info

Publication number: DE3114890A1
Application number: DE19813114890
Authority: DE
Inventors: Jun Tokyo Tokumitsu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-04-14
Filing date: 1981-04-13
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE3114890C2; US4432022A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorlagenlesegerät, wie ein Faksimilegerät oder dgl.

In der Vergangenheit sind kompakte Vorlagenlesegeräte mit Festkörpersensoren und einer kleinen Linsenanordnung auf dem Gebiet der Faksimilegeräte entwickelt worden. Beispiele für derartige Lesegeräte sind in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch ein Lesegerät, das einen Festkörpersensor und eine Einschicht-Linsenanordnung verwendet. In Fig. 1 ist mit 1 eine auf einem nicht gezeigten Vorlagenträger angeordnete Vorlage bezeichnet, mit 2 kleine Linsen und mit 3 Festkörpersensoren, wie CCD oder eine Photodiodenanordnung. Die Vorlage 1 wird in einer Richtung senkrecht zu der Zeichenebene zugeführt und teilweise umgekehrte Bilder der Vorlage werden mittels der einzelnen kleinen Linsen 2 auf den Sensoren 3 gebildet. Die Anordnungsrichtung des Festkörpersensors 3 entspricht der Linie der Hauptabtastrichtung der Vorlage 1; die Ausgangssignale des Festkörpersensors werden in der Reihenfolge der Bildelement-

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reihen der Vorlage umgeordnet, wodurch das Lesen der einen. Zeile der Vorlage durchgeführt wird.

Fig. 2 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel, das einen Festkörpersensor und eine kleine Linsenanordnung verwendet. In Fig. 2 sind mit den Bezugszeichen 4 und 6 Abbildungslinsen und mit dem Bezugszeichen 5 Feldlinsen bezeichnet. Mit 7 ist ein eindimensionaler langer Festkörper-Zeilensensor bezeichnet. Die Vorlage 1 wird in einer Richtung senkrecht zu der Zeichenebene bewegt und aufrechte Bilder der verschiedenen Abschnitte der Vorlage, die durch die Linsen 4, 5 und 6 gebildet werden, werden verbunden, wodurch ein vollständiges Bild einer Zeile auf dem Sensor 7 gebildet wird. Bei diesem Beispiel ist anders als in

I^ dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel das Bild der Vorlage ein aufrechtes Bild; wenn deshalb die Ausgangssignale der Stellen des Sensors 7 nacheinander entnommen werden, werden Signale einer Zeile der Vorlage 1 in dieser Reihenfolge abgegeben. Der Vielfach-Festkörpersensor 3 in dem

Beispiel gemäß Fig. 1 oder der Festkörpersensor 7 in dem Beispiel gemäß Fig. 2 sind über eine Länge angeordnet, die gleich der Breite der Vorlage 1 ist; die Länge des Lichtweges jeder einzelnen kleinen Linse kann sehr kurz

sein; deshalb ist das Lesegerät außerordentlich kompakt. 25

Jedoch sind derartige kleine Linsenanordnungen verglichen mit einer Einzellinse schwierig herzustellen. Dies rührt daher, daß die relative Position der kleinen Linsen genau einzuhalten ist; beispielsweise muß eine

Linsenanordnung, die eine Vielzahl von kleinen auf derselben Basis (welche nicht immer aus einem einzigen Material besteht) angeordneten Linsen aufweist, hergestellt werden.

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' Als Material für die bei einem derartigen optischen System verwendeten Linsen ist ein Kunststoff aufgrund der geringen Kosten und der Leichtigkeit der Herstellung vorzuziehen. Die Eigenschaften von Kunststoffmaterial ändern sich jedoch leicht aufgrund von Änderungen der Umgebungsbedingungen; insbesondere hat Kunststoff material hohe Absorptionseigenschaften, was zu dem Nachteil führt, daß irgendeine Änderung in der Feuchtigkeit zu dem Eintritt von Feuchtigkeit von dem Umfangs-'" abschnitt der Linsen her führt, was wiederum zu einer Änderung des Brechungsindex führt. Somit' haben die einzelnen Linsen selbst eine Brechunasindexverteilung und ferner unterscheiden sich in dem Facettensystem die Linsen im Brechungsindex voneinander in Abhängigkeit von der Position, an der sie angeordnet sind, wodurch die Äbbildungsqualität der Linsen fluktuiert, was ein stabiles Lesen einer Vorlage ausschließt. Dieser Nachteil von Kunststoffmaterial hat es schwierig gemacht, ein eine Kunststofflinsenanordnung verwendendes Lesegerät praktisch zu verwenden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Lesegerät zu schaffen, das sowohl kompakt im Aufbau als auch unaufwendig und leicht herzustellen ist und bei dem eine stabile

optische Qualität aufrechterhalten wird. Ferner soll ein Vorlagenlesegerät geschaffen werden, das für ein von Irregularitäten freies gleichförmiges Ausgangssignal über die gesamte zu lesende Vorlage sorgt.

"- £ _ DE 1160 Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein herkömmliches Lesegerät,

das Festkörpersensoren und eine Einschicht-Linsenanordnung verwendet_f

Fig. 2 schematisch ein herkömmliches Lesegerät, das einen Festkörpersensor und eine "Drei-

Schicht-Linsenanordnung" verwendet,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden

Erfindung,
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,, Fig. 4 schematisch ein Lesegerät, in das ein erfindungsgemäßer Linsenblock eingebaut ist,

Fig. 5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Lesegeräts, in das ein erfindungsgemäßer

Linsenblock eingebaut ist,

Fig. 6 perspektivisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lesegerätes, und

Fig. 7 ein Beispiel für eine Lichtunterbrechungseinrichtung, die bei dem in Fig. 6 gezeigten

Lesegerät angewendet wird. 30

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' Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine kleine Linsenanordnung 8 aus einem einheitlichen Block gebildet.' Als Material für diesen Block ist Polymethyl-Methacrylat (PMMA) oder ein ähnliches Material geeignet. Das optische System ist mit wirksamen Kunststofflinsenabschnitten 9* , 9~, ... versehen, die tatsächlich zu dem Lesevorgang beitragen, sowie mit einem Schutzabschnitt 10 um jeden wirksamen Linsenabschnitt; die Abschnitte 9 '0 und 10 sind einstückig ausgebildet. Der Schutzabschnitt 10 ist so gebildet, daß seine Länge von dem Umfangsende jedes wirksamen Linsenabschnittes zu der Endoberfläche des Blocks gleich oder größer als eine vorgegebene Länge ist. Somit wird bei dem kleinen optischen Linsenanordnungs-

^ System gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, sogar wenn mehr oder weniger Feuchtigkeit in das System von den umgebenden Endflächen eintritt, die Feuchtigkeit von den wirksamen Linsenabschnitten ferngehalten, die somit wenig durch die Feuchtigkeit betroffen sind. Die Linsenfläche

jeder Linse, die eine Krümmung hat, ist direkt der Atmosphäre ausgesetzt und erlaubt einen leichten Feuchtigkeitseintritt; es ist jedoch bekannt, daß Eintritt von Feuchtigkeit aus einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse der Linse bewirkt, daß der Brechungsindex der Linse eine

Verteilung in dieser Richtung hat, da der Eintritt von Feuchtigkeit den Brechungsindex ändert und daß sich somit ein sehr bedenklicher Einfluß auf die Abbildungsqualität ergibt- daß jedoch Eintritt von Feuchtigkeit in Richtung der optischen Achse nur sehr wenig Probleme schafft.

Geeigneterweise sollte der Minimalwert 1 des Abstandes von der äußeren Endfläche des Schutzabschnittes des ^- Linsenblocks zu dem wirksamen Linsenabschnitt, der zu der Abbildung für das Lesen beiträgt, wünschenswerterweise

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gleich oder größer als die Hälfte der Dicke der Linse in den meisten der Linsenabschnitt-Gruppen und insbesondere im gesamten Bereich der Linsenabschnitt-Gruppen sein. Der Grund hierfür ist, daß bei einem optischen
System, das diese Bedingung erfüllt, sogar wenn Feuchtigkeit aus der Umgebung des optischen Systems in die wirksamen Linsenabschnitte eindringt, die Feuchtigkeit bereits in die wirksamen Linsenabschnitte bis zur Hälfte der Dicke von den Linsenflächen auf entgegengesetzten Seiten der Linse zu dieser Zeit eingedrungen ist und
folglich die wirksamen Linsenabschnitte gleichförmig
mit Feuchtigkeit gefüllt werden; damit tritt keine Brechungsindex-Verteilung in Richtung senkrecht zur optischen Achse auf, welche sehr schlecht für die Abbildungs-

'5 qualität wäre.

Tatsächlich hat sich bei einem Experiment, das mit einer Linsenanordnung ausgeführt worden ist, die unter Verwendung von PMMA und mit einer Linsendicke von 4 mm, einem

Durchmesser von 2,5 mm jedes wirksamen Linsenabschnittes und einem Minimalwert 1 des Abstandes zwischen der Endfläche des Schutzabschnittes des Linsenblocks und dem wirksamen Linsenabschnitt von 3 mm hergestellt worden ist, herausgestellt, daß, sogar wenn die Feuchtigkeit

variiert wird, die Abbildungsqualität einer derartigen Linsenanordnung sehr wenig betroffen ist und daß eine derartige Linse eine ausreichende Qualität für einen
praktischen Einsatz hat.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Lesegerät, bei dem das

blockförmige optische Linsenanordnungs-System entsprechend der Erfindung eingebaut ist. Die Wirkungsweise dieses Lesegerätes ist ähnlich der Wirkungsweise, die in Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel beschrieben worden ist.

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Fig. 5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lesegeräts, bei dem die erfindungsgemäße blockförmige Linsenanordnung eingebaut ist. Die Arbeitsweise dieses Lesegeräts ist ähnlich der Arbeitsweise, die in Verbindung mit dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel beschrieben worden ist.

Das Ausführungsbeispiel ist für den Fall beschrieben worden, daß die Linsen in einer Reihe mit einer Länge gleich der Breite der Vorlage angeordnet und als ein Block gefertigt sind; in dem Fall jedoch-, daß die Linsen "gestapelt" angeordnet sind, ist es möglich, die Linsen in einer Vielzahl von Reihen anzuordnen und sie einstückig auszuführen. Kunststoffmaterial dehnt sich aufgrund von

•5 Temperaturänderungen oder Feuchtigkeit aus bzw. zieht s,ich zusammen; in dem Fall, daß die Größe der Ausdehnung oder des Zusammenziehens zu groß ist, wenn die gesamte Linsenanordnung als ein Block ausgeführt ist, kann die Linsenanordnung in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt

^ζυ werden. In dem letzteren Fall, in dem die Linsenanordnung in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt ist, ergibt SiCh_x verglichen mit dem Fall, daß die Linsenanordnung in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt ist, der Fertigungsschritt, die Vielzahl von Blöcken genau anzuordnen;'eine Vielzahl

von Blöcken können jedoch mit einer besseren Ausbeute und mit einer größeren Einfachheit gefertigt werden.

Ferner sollte bei dem erfindungsgemäßen Lesegerät,

bei dem eine Lichtunterbrechungseinrichtung zum Verhin-

dem von Irregularitäten des Lesevorgangs zwischen benachbarten Sensoren vorgesehen ist, der Abbildungsmaßstab ß jedes Linsensystems, das ein optisches Facettensystem bildet, vorteilhafterweise die Bedingung erfüllen

ß <0,8.

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Fig. 6 zeigt perspektivisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lesegeräts. Mit 21 ist eine Fluoreszenzlampe zum Beleuchten einer Vorlage bezeichnet; diese Lampe kann durch Leuchtdioden ersetzt werden, die so angeordnet sind, daß sie nacheinander Licht aussenden.

Mit 22 ist eine Linsenanordnung bezeichnet, die eine Vielzahl von Einzellinsen aufweist. Die Linsenanordnung ist einstückig unter Verwendung eines Kunststoffmaterials, wie beispielsweise PMMA (Polymethyl-Methacrylat) gegossen. '^ Alternativ können die einzelnen Linsen aus Glas oder einem Kunststoffmaterial gebildet sein und in einer gewünschten Anordnung angeordnet sein. Mit 23 ist eine Blendenplatte bezeichnet und mit 24 eine Lichtunterbrechungsplatte, die eine schwarzgefärbte Aluminiumplatte aufweist. Die Lichtunterbrechungseinrichtung kann alternativ aus einer lichtundurchlässigen Kunststofform 26 bestehen, die mit öffnungen versehen ist, die in der Zahl den Linsen entsprechen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Mit 25 ist ein Festkörpersensor bezeichnet, bei-

spielsweise ein CCD oder eine Photodiodenanordnung.

Der Festkörpersensor 25 ist in verschiedene Stellen entsprechend den Einzellinsen der Linsenanordnung 22 unterteilt. Ein äußerst kompaktes Vorlagenlesegerät kann aufgebaut werden, das eine Brennweite der Linse von

10 mm,einen Abbildungsmaßstab von 0,75 und einen Abstand zwischen Vorlage und Festkörpersensor von 45 mm . hat.

Bei dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die gesamte Vorlage von einem Objektiv abgedeckt wird, ist der Bildwinkel groß und der Wert des Verkleinerungsmaßstabes ß klein; deshalb müssen viele Linsen zur Durchführung der notwendigen Bildfehlerkorrektur eingesetzt werden; „_ς wenn dagegen das optische Abbildungssystem als Facettensystem mit einer gewissen Anzahl von Linsen ausgeführt

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wird, ist der Bildwinkel jeder einzelnen Linse klein und der Wert des Verkleinerungsmaßstabes ß relativ groß; damit sind die Bedingungen für die Aberrationskorrektur stark verbessert. Deshalb ist es möglich, die einzelnen Linsen als Einzellinsen auszuführen.

Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgemäß ein kompaktes Lesegerät geschaffen, das die meisten Vorteile der Verwendung von Kunststoffmaterial, das stark auf Änderungen der Umgebungsbedingungen wie beispielsweise Feuchtigkeit reagiert, hat und unaufwendig sowie leicht herzustellen ist. Dadurch, daß der Abbildungsmaßstab des optischen Abbildungssystems auf 0,8 oder weniger eingestellt wird, müssen die einzelnen Linsen lediglich einen Abschnitt der Vorlage in Hauptabtastrichtung auf d,.en Festkörper-c.sor abbilden und es wird möglich, den Abstand zwischen der Vorlage und dem Festkörpersensor gering zu halten, wobei der Bildwinkel auf einem kleinen Wert gehalten wird. Obwohl die Linsen über die Breite der Vorlage angeordnet sind, wird durch die Lichtunterbrechungseinrichtung verhindert, daß Streulicht erzeugt wird; damit wird jeder Abschnitt der Vorlage unter im wesentlichen denselben Bedingungen gelesen,und das Ausgangssignal wird frei von Irregularitäten und gleich-

^iJ förmig.

Beschrieben wird ein Vorlagenlesegerät, das eine zwischen der Oberfläche einer Vorlage und einer sensitiven Oberfläche angeordnete Linsenanordnung aufweist,

die eine Vielzahl von optischen Achsen hat. Das optische System dieses Geräts hat einen Linsenblock, in dem eine Vielzahl von wirksamen Kunststoff-Linsenabschnitten sowie ein um diese vorgesehener Schutzabschnitt einstückig ausgebildet sind und bei dem der Abstand zwischen der äuße-

ren Endfläche des Schutzabschnittes und jeder der wirk-

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' samen Kunststoff-Linsenabschnitte gleich oder größer

als die Hälfte der Dicke des wirksamen Kunststoff-Linsenabschnittes ist.

Claims

Patentansprüche

1. Vorlagenlesegerät, gekennzeichnet durch einen Träger zum Tragen einer zu lesenden Vorlage (1), eine Lichtempfangseinrichtung (3; 7; 25) zum Empfangen des Lichtstrahles von der Vorlage und zum Bilden des Bildes der Vorlage auf der Lichtempfangseinrichtung,eine Facetten-Abbildungseinrichtung (8) mit einem Kunststoff-Linsenblock, in dem eine Vielzahl von Linsen (9) einstückig ausgebildet sind und der in einen wirksamen Linsenabschnitt mit der Funktion den Lichtstrahl zu kondensieren und einen Linsen-Schutzabschnitt zum Schutz des wirksamen Linsenabschnittes unterteilt ist, wobei der Abstand zwischen der äußeren Endfläche des Linsen-Schutzabschnittes und des wirksamen Linsenabschnittes gleich oder größer als die Hälfte der Dicke des wirksamen Linsenabschnit-

25 tes ist.

2. Vorlagenlesegerät, gekennzeichnet durch einen Vorlagen-Trägertisch zum Tragen der zu lesenden Vorlage, einen Photosensor zum Empfangen des Lichtstrahles von der Vorlage, und zum Abbilden des Lichtstrahles von der Vorlage auf den Photosensor,ein optisches Facettensystem, das einen Kunststoff-Linsenblock hat, in dem eine Vielzahl von Linsen einstückig ausgebildet sind, und der in einen wirksamen Linsenabschnitt mit der Funktion den Lichtstrahl zu kondensieren und einen Linsen-Schutzabschnitt zum Schutz des wirksamen

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Linsenabschnittes unterteilt ist, wobei der Abstand zwischen der äußeren Endfläche des Linsen-Schutzabschnittes und des wirksamen Linsenabschnittes ausreichend ist, so daß, sogar wenn die von dem wirksamen Linsenabschnitt eingetretene Feuchtigkeit den Mittelabschnitt der Linse erreicht, die von der äußeren Endfläche des Linsen-Schutzabschnittes eingetretene Feuchtigkeit nicht den wirksamen Linsenabschnitt erreichen kann.

3. Vorlagenlesegerät, gekennzeichnet durch einen Vorlagen-Trägertisch zum Tragen der zu lesenden Vorlage, einen Photosensor zum Empfangen des Lichtstrahles von der Vorlage, und zum Abbilden des Lichtstrahles von der Vorlage auf den Photosensor ein optisches Facettensystem, das eine Lichtunterbrechungseinrichtung hat, die im wesentlichen den Abbildungslichtstrahl jedes der Linsensysteme, die das optische System bilden, abtrennt, wobei der Abbildungsmaßstab jedes Linsensystems 0,8 oder weniger ist.

4. Vorlagenlesegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Facettensystem einen Kunststoff-Linsenblock hat, in dem eine Vielzahl von Linsen einstückig miteinander ausgebildet sind.