DE3114890C2

DE3114890C2 -

Info

Publication number: DE3114890C2
Application number: DE3114890A
Authority: DE
Inventors: Jun Tokio/Tokyo Jp Tokumitsu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-04-14
Filing date: 1981-04-13
Publication date: 1989-03-30
Also published as: DE3114890A1; US4432022A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorlagenlesegerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Vorlagenlesegerät, wie es in der DE-OS 29 17 253 gezeigt ist, weist ein Facettenaugenobjektiv auf, das zwischen einem Vorlagenträger und einer Sensorvorrichtung angeordnet ist. Das Facettenaugenobjektiv umfaßt eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Abbildungssystemen, die jeweils einen identischen Aufbau aufweisen und aus einer oder mehreren Linsen bestehen. Eine Vorlage wird mittels der Vielzahl von Abbildungssytemen als eine Vielzahl von Teilbildern auf der Sensorvorrichtung abgebildet. Um zu gewährleisten, daß die zusammengesetzten Teilbilder ein der Vorlage entsprechendes Gesamtbild erzeugen, ist es notwendig, daß die einzelnen Abbildungssysteme gegeneinander exakt ausgerichtet sind. Wenn darüberhinaus jedes Abbildungssystem aus mehreren Linsen besteht, müssen auch die einzelnen Linsen gegeneinander exakt ausgerichtet sein. Eine derartge Justierung der Linsen ist sehr kompliziert und darüberhinaus sehr zeit- und kostenintensiv. Wenn im Rahmen der üblicher weise bei Vorlagenlesegeräten angestrebten Miniaturisierung der optischen Elemente sehr kleine Linsen Verwendung finden, können schon geringe absolute Abweichungen aus einer Sollage zu sehr großen relativen Fehlern bei der gegenseitigen Linsenpositionierung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorlagenlesege rät zu schaffen, bei dem eine exakte gegenseitige Justierung der Linsen bzw. der Abbildungssysteme in einfacher Weise erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden jeweils entsprechende Linsen der Abbildungssysteme in einem einstückigen Linsenblock ausgebil det, so daß die relativen Positionen der entsprechenden Linsen der Abbildungssysteme schon bei deren Herstellung exakt eingehalten werden können. Wenn jedes Abbildungssystem nur eine einzelne Linse aufweist, sind auf diese Weise auch die Abbildungssysteme in exakter Weise gegenseitig justiert. Wenn jedes Abbildungssytem aus mehreren Linsen besteht, so müssen zur Erzielung einer exakten gegenseitigen Justierung der Linsen bzw. der Abbildungssysteme lediglich die einzelnen Linsenblöcke gegeneinander ausgerichtet werden.

Es ist herstellungstechnisch und auch in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft, die Linsenblöcke aus Kunststoff auszu bilden. Allerdings weisen Linsen aus Kunststoff bekannter maßen den Nachteil auf, daß sich ihre Abbildungseigenschaften in Abhängigkeit von den jeweils herrschenden Umweltbedingun gen änderen können. Insbesondere die hohe Absorptionsfähig keit bezüglich umgebender Feuchtigkeit führt dazu, daß die über die Randbereiche der Linse in diese eindringende Feuchtigkeit deren Brechungsindex ändert. Die Verwendung von Kunststofflinsen in einem Facettenaugenobjektiv war bisher dadurch schwierig, daß die Abbildungscharakteristik und -qualität der Linsen in Abhängigkeit von deren Einbauort und den dort herrschenden Umweltbedingungen starken Schwankungen unterworfen war, wodurch ein zuverlässiges Lesen einer Vorlage unmöglich wurde. Diese Schwierigkeit ist erfindungs gemäß überwunden, indem jede Linse innerhalb des Linsenblocks mit einem Schutzabschnitt bestimmter Stärke umgeben ist, wodurch das Eindringen von Feuchtigkeit in die Linsen derart beieinflußt werden kann, daß eine hohe Abbildungsqualität gewährleistet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Linsensblocks,

Fig. 2 ein Vorlagenlesegerät mit einem Linsenblock gemäß Fig. 1 in schematischer Darstellung,

Fig. 3 ein weiteres Vorlagenlesegerät mit mehreren Lin senblöcken in schematischer Darstellung,

Fig. 4 ein Vorlagenlesegerät in perspektivischer Dar stellung und

Fig. 5 ein Beispiel für eine lichtabsorbierende Vor richtung.

Gemäß in Fig. 1 sind in einem Linsenblock 8, der aus Polymethyl-Methacrylat oder einem ählichen Material besteht, eine Vielzahl von gleichartigen Linsen 9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,... sowie ein mit diesen einstückiger Schutzabschnitt 10 ausgebildet, der jede Linse 9 ₁, 9 ₂,... umgibt. Der Schutzabschnitt 10 weist in Richtung senkrecht zur optischen Achse der Linsen 9 ₁, 9 ₂,... eine Länge 1 auf, die gleich oder größer als eine vorbestimmte Länge ist. Auch diese Weise ist verhindert, daß Feuchtigkeit über die optisch nicht wirksamen Oberflächen in die Linsen 9 ₁, 9 ₂,... eintritt. Die gekrümmte Linsenfläche jeder Linse 9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,... ist zwar direkt der Atmosphäre ausgesetzt, so daß über diese ein Feuchtigkeitseintritt möglich ist. Es ist aber bekannt, daß ein Feuchtigkeitsein tritt in eine Linse in Richtung senkrecht zu ihrer optischen Achse eine radiale Brechungsindexverteilung bewirkt, die die Abbildungsqualität negativ beeinflußt, während ein Feuchtig keitseintritt in Richtung der optischen Achse hinsichtlich der Abbildungsqualität im wesentlichen unbeachtlich ist.

Geeigneterweise sollte die Länge 1 des Schutzabschnittes 10, d. h. der Abstand von der äußeren Endfläche des Schutzab schnittes 10 bzw. des Linsenblocks 8 zu dem äußeren Ende jeder Linse 9 ₁, 9 ₂,... gleich oder größer der halben Linsendicke sein. Wenn bei einem Linsenblock 8, der diese Bedingung erfüllt, Feuchtigkeit in die Linsen 9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,... eindringt, ist die in Richtung der optischen Achse eindringende Feuchtigkeit (t) bereits jeweils bis zur Hälfte der Dicke der Linsen 9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,...(von entgegengesetzten Seiten) eingedrungen und die Linsen 9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,... sind bereits gleichförmig mit Feuchtigkeit gefüllt, bevor die in Richtung senkrecht zur optischen Achse eindringende Feuchtigkeit die Linsen 9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,... erreicht. Somit tritt keine Brechungsindexverteilung in den Linsen 9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,... auf.

Bei einem aus Polymethyl-Methacrylat bestehenden Linsenblock, dessen Linsen eine Dicke von 4 mm und einen Druchmesser von 2,5 mm aufweisen und bei dem die Länge 1, d. h. der Abstand zwischen der äußeren Endfläche des Schutzabschnittes und dem äußeren Rand jeder Linse, 3 mm beträgt, wurde festgestellt, daß, sogar wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft variiert wird, die Abbildungsqualität eines derartigen Linsenblocks nur sehr geringen Schwankungen unterworfen ist, die in der Praxis im wesentlichen keine Auswirkungen haben.

Fig. 2 zeigt ein Vorlagenlesegerät, bei dem der Linsenblock gemäß Fig. 1 eingebaut ist. Auf einem nicht gezeigten Vorlagenträger ist eine Vorlage angeordnet, die in Richtung senkrecht zur Zeichenebene zugeführt wird. Mittels des Linsenblocks 8 bzw. der Linsen 9 werden Teilbilder der Vorlage 1 auf Sensoren 3, etwa einer CCD- oder einer Photodioden-Anordnung, abgebildet. Die Anordnungsrichtung der Sensoren 3 entspricht der Hauptabtastrichtung der Vorlage 1. Die Ausgangsignale der Sensoren 3 werden weiterverarbeitet, wodurch eine Zeile der Vorlage 1 erfaßt ist.

Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für ein Vorlagenlesegerät, das ein Facettenaugenobjektiv aufweist, das aus drei im Strahlengang hintereinander angeordneten Linsenblöcken 8′, 8′′ und 8′′′ besteht. Jeder der Linsen blöcke 8′, 8′′ und 8′′′ weist den zuvor beschriebenen Aufbau auf, so daß eine Vielzahl von senkrecht zur optischen Achse nebeneinander angeordneten Abbildungssystemen vorgesehen sind, die jeweils aus Abbildungslinsen 9′ und 9′′′ sowie einer Feldlinse 9′′ bestehen. Die Vorlage wird in Richtung senkrecht zu der Zeichenebene bewegt und es werden aufrechte Teilbilder der Vorlage 1 auf einem Zeilensensor 7 zu einem vollständigen Bild einer Vorlagenzeile überlagert.

Wenn der Linsenblock 8 bzw. 8′, 8′′ oder 8′′′ aufgrund von Temperaturschwankungen relativ großen Verformungen unterliegt, kann er in zwei oder mehrere Linsenblocksegmente unterteilt werden, so daß die temperaturbedingten Verformun gen klein gehalten werden können.

Wenn bei einem Vorlagenlesegerät die einzelnen Strahlengänge der Abbildungssysteme zur Vermeidung von gegenseitigen Beeinflussungen benachbarter Sensoren mittels einer lichtabsorbierenden Vorrichtung voneinander getrennt sind, sollte der Abbildungsmaßstab β jedes Abbildungssystems vorteilhafter Weise die Bedingung β0,8 erfüllen.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Vorlagenlesege räts, das eine Fluoreszenzlampe 21 zum Beleuchten einer Vorlage 1 aufweist. Die Fluoreszenzlampe 21 kann aber auch durch Leuchtdioden ersetzt werden, die so angeordnet sind, daß sie nacheinander Licht aussenden. Ein Linsenblock 22 weist eine Vielzahl von Einzellinsen auf und ist einstückig aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus Polymethyl- Methacrylat, gegossen. Alternativ dazu können die einzelnen Linsen aus Glas oder einem Kunststoffmaterial gebildet und mit einem weiteren Kunststoffmaterial umgossen sein. Des weiteren sind eine Blendenplatte 23 und ein lichtabsorbie rendes Element 24 vorgesehen, das eine schwarzgefärbte Aluminiumplatte aufweist. Das lichtabsorbierende Element 24 kann alternativ aus einer lichtundurchlässigen Kunststofform 26 bestehen, die mit einer der Zahl der Linsen entsprechenden Anzahl von Öffnungen versehen ist, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Ein Festkörpersensor 25, beispielsweise eine CCD- oder Photodioden-Anordnung, ist entsprechend der Anordnung der einzelnen Linsen des Linsenblocks 22 unterteilt. Ein äußerst kompaktes Vorlagenlesegerät ist bei einer Brennweite der Linsen von 10 mm, einem Abbildungsmaßstab von 0,75 und einem Abstand zwischen der Vorlage und dem Festkörpersensor 25 von 45 mm erreicht.

Claims

1. Vorlagenlesegerät, mit
einem Vorlagenträger,
einer photoelektrischen Sensorvorrichtung, die eine Vielzahl von Sensorelementen aufweist, um das von einer auf dem Vorlagenträger angeordneten Vorlage ausgehende Licht zu erfassen, und
einem Facettenaugenobjektiv, das zwischen dem Vorla genträger und der Sensorvorrichtung angeordnet ist und eine Vielzahl von Abbildungssystemen aufweist, die senk recht zu ihren optischen Achsen nebeneinander angeordnet sind und jeweils denselben Aufbau mit zumindest einer Linse aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils entsprechen den Linsen (9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,...) der Abbildungssysteme als aus Kunststoff bestehender, einstückiger Linsenblock (8; 8′, 8′′, 8′′′) ausgebildet und senkrecht zur ihrer optischen Achse von einem Schutzabschnitt (10) umgeben sind, wobei der Abstand zwischen jeder Linse (9 ₁, 9 ₂, 9 ₃,...) und dem Rand des Schutzabschnitts (10) gleich oder größer der halben Linsendicke ist.

2. Vorlagenlesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Abbildungsmaßstab jedes Abbildungs systems 0,8 oder weniger beträgt.

3. Vorlagenlesegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlengänge der einzelnen Abbil dungssysteme mittels einer lichtabsorbierenden Vorrichtung (24) voneinander getrennt sind.