Оптоэлектронное считывающее устройство для построчного считывания изображений цветных оригиналов

 

Изобретение относится к электронной репродукционной технике. Цель изобретения -достижение высокой интенсивности и равномерности освещения цветного оригинала . Оптоэлектронное считывающее устройство для построчного считывания изображений цветных оригиналов содержит цветной оригинал 1, плоскую линзу 2, мэкрообъектмв 3, ряд фотодиодов 4, источник света 5, конденсор 6, вращающееся колесо с фильтрами 7, коллиматор 8, волоконнооптический преобразователь 9, входной и выходной 10 и 11 поверхностями, цилиндрическую линзу 12, цветоразделительные фильтры 13. Световой поток от источника света поступает на вращающееся колесо с фильтрами, имеющее несколько фильтров для (цветного) разложения света на несколько цветов, с волоконно-оптическим преобразователем поперечного сечения, выходное поперечное сечение которого об

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s H 04 N 1/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4202495/09 (22) 30.04,87 (31) Р 3614888.1 (32) 02.05.86 (33) DE (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (1) Др.-Инж. Рудольф Хелль ГмбХ (ОЕ) (72) Аксель Гебхардт (DE) (53) 621.397(088.8) (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ СЧИТЫВАЮ.ЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСТРОЧНОГО

СЧИТЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЦВЕТНЫХ .

ОРИГИНАЛОВ (57) Изобретение относится к электронной репродукционной технике. Цель изобретения — достижение высокой интенсивности и равномерности освещения цветного ориги.. Ы, 1?43377 А3 нала.. Оптоэлектронное считывающее устройство для построчного считывания изображений цветных оригиналов содержит цветной оригинал 1. плоскую линзу 2, макрообъектив 3, ряд фотодиодов 4, источник света 5, конденсор 6, вращающееся колесо с фильтрами 7,.коллиматор 8, волоконнооптический преобразователь 9, входной и выходной 10 и 11 поверхностями, цилиндрическую линзу 12, цветоразделительные фильтры 13, Световой поток от источника света поступает на вращающееся колесо с фильтрами, имеющее несколько фильтров для (цветного) разложения света на несколько цветов, с волоконно-оптическим преобразователем поперечного сечения, выходное поперечное сечение которого об1743377 разует линейную световую полосу, соответ. ствующую сканируемой строке, причем преду -.мотрен точечный источник белого света, световой поток которого изображается на фильтрующем колесе с помощью конденсорной системы. Вход волоконно-оптического преобразователя поперечного сечения выполнен так, что форма входного поперечного сечения согласована с попе. речным сечением поступающего светового пучка. B выходящем из линейногО волоконного устройства расходящемся световом потоке установлена по меньшей мере одна цилиндрическая линза, проходящая по всей длине линейного волоконного устройства, с помощью которой расходящийся световой поток преобразуется в линейную световую полосу, направленную на сканируемый оригинал и освещающую санируемую строку, Далее предусмотрен макрообьектив, благодаря которому отраженный от оригинала или прошедший насквозь свет поступает на строку фотодиодов„ориентированную на сканируемую строку. Но также вместо фильтрующего колеса может применяться устройство со строками фотодиодов с интегрированными дихроичными. цветофильтоами. 2 с п. ф лы, 6 з п, ф лы, 14 ил.

Изобретение относится к оптоэлек- источник света 5, конденсор 6, вращающеетронному устройству для построчного ся колесо с фильтрами 7, цилиндрическую сканирования цветных оригиналов в ре- линзу 12, цветной оригинал 1. продукционной технике источником света, Устройство на фиг. 10 и 11 содержит свет которого через фильтрующее колесо 5 волоконную строку 18, цилиндрическую поступает на волоконно-оптический преоб- линзу 12, просвечивающий экран 19, вторую разова.ель поперечного сечения. цилиндрическую линзу 20, На фиг, 12 изоЦель изобретения — достижение высо- бражен вариант устройства для введения кой интенсивности и равномерности осве- дополнительной линзы 21 Френеля, содерщения цветного оригинала, а также 10 жащий пучок лучей 22, волоконную строку считывания непрозрачных цветных ориги- 18, отдельный луч 23, рассеивающий экран налов. 24, вторичный пучок 25.

На фиг. 1 и 2 представлена функцио- Источник света 5 в виде галогенной ламнальная схема предлагаемого устройства, пы, например, 0,5 А, 12 В, 50 Вт, создает варианты, на фиг.3 — тоже, сечение; нафиг, 15 белый свет. Конденсор 6 фокусирует изо4 — то же, вид сверху; на фиг. 5 и 6 — то же, бражение спирали на вращающемся фильтварианты; на фиг. 7 — сканирующее устрой- рующем колесе с фильтрами, содержащем ство, поперечное сечение; на фиг. 8 и 9 — интерференционный фильтр, а также подовращающееся колесо с фильтрами; на фиг. гнанный массфильтр для получения основ10 и 11 — модификация устройства для осве- 20 ных цветов (R, 6, В). Зто изображение щений прозрачного материала с двухсту- спирали нафильтреособенно рационально, пенчатым изображением; на фиг, 12 и 13 — так как благодаря этому достигается высовариант исполнения хода лучей сканирую- кий КПД фильтрующего колеса. Свет коллищего устройства при введении цилиндриче- мируется линзой и подается на круглое ской линзы; на фиг. 14 — график 25 поперечное сечение волоконно-оптическоспектральных кривых чувствительности для го преобразователя поперечного сечения

R,G,В. (окружность линии). Выходы волокон, сфорОптоэлектронное считывающее устрой- MvlpoBBHHblx до линии преобразователя постводляпострочногосчитыванияизображе- перечного сечения, изображаются с ний цветных оригиналов содержит цветной 30 помощью цилиндрической линзы (PMMA) на оригинал 1, плоскую линзу 2, макрообъек- освещаемом оригинале, возникает строчная тив 3, оптоэлектронный преобразователь, по форме световая полоса, благодаря котосодержащий ряд фотодиодов 4, источник 5 рой за счет вращающегося фильтрующего света, конденсор 6, вращающееся колесо с колеса с фильтрами происходит циклическое фильтрами 7, коллиматор 8, волоконно-on- 35 освещение оригинала основными цветами, тический преобразователь 9 с входной 10 и Возможно непрозрачное и прозрачное освевыходной 11 поверхностями; цилиндриче- щение (фиг. 10). скую линзу 12, цветоразделительные филь- В изобретении в качестве источника тры 13. Устройство (фиг. 3) содержит света может применяться ксеноновая ламцилиндрические линзы 14 и 15, волоконную 40 па, а вместо фильтрующего колеса — регулистроку 16 — 18. Устройство (фиг. 5) содержит руемый акустически-оптический фильтр. В

1743377

55 сканирующем устройстве для сканера с высокой разрешающей способностью применяются одномерные строки фотодиодов.

Линейные строки фотодиодов обеспечивают до 5000 элементов иэображения по длине, в том время как двумерные комплексы фотодиодов (ОСД вЂ” Arrays согласуются с телевизионным стандартом (например, Falrchlld ССД 211, 488х3800 изображений).

Для предлагаемого устройства применение волоконно-оптического преобразователя поперечного сечения, так как учитывая точечный источник света (галогенную лампу, ксенонову о дуговую лампу), может быть получена линейная по форме световая полоса. Свет точечного источника света может просто циклически коммутироваться с цве тофильтрами, и таким образом, при сканировании цветного изображения обходятся только одной строкой фотодиодов. Оптический КПД существенно выше при построчном освещении, чем при освещении по плоскости, отношение сигнал/помеха (влияние рассеивания света) по сравнению с освещением по плоскости улучшается, а коррекция зависящих От места изображения неравномерностей освещения, например. краевого затухания освещения, виньетирование сканирующего объектива, менее дорогостояща, чем в двумерном устройстве.

Осветительное устройство (фиг. 7) может состоять из лампового блока с источником света, конденсора 6, инфракрасного заграждающего фильтра, вращающегося колеса 7 с фильтрами, коллиматора 8, дающего свет на входное поперечное сечение преобразователя 9 поперечного сечения, входное поперечное сечение которого согласовано с диаметром светового пучка. По причинам оптимального использования света корпус для лампы может быть выполнен зеркально-симметричным к источнику 5 света, чтобы одновременно освещать два волоконно-оптических преобразователя 9 поперечного сечения.

Благодаря конденсору 6 с диафрагменным числом около единицы промежуточному изображению спираль лампы увеличивается на вращающемся колесе с фильтрами 7 приблизительно в три раза.

Коллиматор 8 коллимирует световой пучок так, что пучок имеет равномерную плотность света и легко заполняет вход преобразователя поперечного сечения

Поверхность 11 входа преобразователя поперечного сечения различна по величине, в зависимости от длины сканируемой строки(непрозрачно/прозрачно). Благодаря выбору фокусного расстояния коллиматора 8

45 диаметр пучка согласован с диаметром преобразователя поперечного сечения.

Вращающееся колесо 7 с фильтрами (фиг. 8 и 9) состоит из трех секторов на 120 за вычетом краев оправок фильтров. Секторы фильтрующего колеса содержат цветоразделительные фильтры 13 (красный, зеленый, синий), и дополнительные массфильтры, т.е. цветные стекла, которыми общее спектральное поглощение согласовывается с известными на оригинале.

На фиг. 12 и 13 показано другое рациональное выполнение устройства, заключающееся в введении полевой линзы. При больших полевых углах зрения (в пространстве изобретений) уменьшается яркость изображения из-за виньетирования сканирующего Обьектива и из-за освещения. С помощью полевой линзы, т.е. цилиндрической линзы 21 Френеля, может компенсироваться это уменьшение яркости на краях изображения, Ход лучей делает наглядным на примере пучка 22 лучей, который выходит из волоконной строки 18, этот принцип действия. Отдельный луч 29 из пучка 22 рассеивается на рассеивающем экране 24 во втори - ный пучок 25. Этот пучок с помощью цилиндрической линзы 12 фокусируется на оригинале 1 и одновременно с помощью цилиндрической линзы 2 Френеля отклоняется к зрачку сканирующей оптической системы. Отдельный луч 22 без линзы 21 не попадает на зрачок сканирующей оптической системы, из-за чего не возникает уменьшение яркости на краю изображения, Кроме того, Отдельным световодом высвечивается широкая полоса оригинала, благодаря чему на оригинале получается перекрытие, получается также усреднение яркости большого числа световодов, что ве/ дет к более равномерному высвечиванию внутри сканируемой строки.

На фиг. 14 показаны характеристики и (А) фильтра для получения спектральных частей красного, зеленого, синего цвета из белого света. При этом проведено согласование характеристик фильтра с характеристиками чувствительности строки фотодиодов. Для красного, зеленого, синего цвета применяются обычные при цветном сканировании дихроичные фильтры, к которым для коррекции характеристик фильтра параллельно подключены масс-фильтры, т.е. цветные стекла. Для коррекции амплитуд красного, зеленогс, синего цвета до одинаковой высоты при необходимости дополнительно параллельно подключен нейтральный фильтр, для чего применяются обычные нейтральные стекла.

1743377

При черно-белом воспроизводстве источника света к ряду фотодиодов, введецветного оригинала вместо цветных фильт- ны конденсор, коллиматор, цилиндричеров применяется единственный фильтр с ская линза, макрообъектив, причем характеристикой, соответствующей чувст- цветоделительные фильтры выполнены в

BvITtJlbHocTM глаза, Эта характеристика 5 виде вращающегося колеса с фильтрами, также названа м (1)-характеристикой и конденсор расположен между источником представлена в виде функции. Это позволя- света и фильтрами для разделения цветов, ет получить правильную передачу тонов при коллиматор — между вращающимся колесом черно-белом воспроизводстве. с фильтрами и входной поверхностью преПреимущество оптоэлектронного счи- 10 образователя поперечного сечения, цитывающего устройства состоит в том, что линдрическая линза — между входной обходятся одной строкой фотодиодов, а так- поверхностью преобразователя поперечноже то, что другие оптические узлы, кроме го сечения и цветным оригиналом, макрофильтрующего колеса, не должны двигать- объектив — между цветным оригиналом и ся, Кроме того, устройство обеспечивает 15 оптоэлектронным преобразователем, выравномерное освещение строки на краях полненным в виде ряда фотодиодов, цветстрок при значительной световой отдаче, ной оригинал — между цилиндрической т.е, обеспечивается высокий КПД. Возмож- линзой и макрообъективом, причем попено как цветное воспроизводство, так и чер- речное сечение входной поверхности прено-белое, а TBI<>KQ как непрозрачное, TGK и 20 образователя согласовано с поперечным прозрачное сканирование больших по раз- сечением выходящего из коллиматора пучка меру оригиналов, При изготовлении можно световых лучеи, цилиндрическая линза проприменять одинаковый оптический блок для ходит по всей длине выходной поверхности этих различных целей, Вместо макрообъек- преобразователя поперечного сечения, а тива применяется GRIN — волоконно-опти- 25 цветоделительные фильтры вращающегося ческа, система в сочетании со строкой колесасфильтрамиспектральносогласовафотодиодов, имеющей длину сканируемой ны с фотодиодами при белом и прозрачном строки, Благодаря этому устройству воз- оригиналах. можна черезвычайно компактная конструк- 2, Оптоэлектронное считывающее уст30 ройство для построчного считывания изобраПри применении строк фотодиодов, уже жений цветных оригиналов, содер>кащее осуществляющих разложение цвета может расположенные на одной оптической оси опотсутствовать фильтрующее колесо. При тоэлектронный преобразователь, состоящий этих строках фотодиодовс каждымэлементом из ряда фотодиодов для приема пропущенизображения сопряжено несколько фотодио- 35 ного или отраженного цветным оригиналом дов, обеспечивающих благодаря предвклю- света, источник света, цветоделительные чению соответствующихдихроичныхфильтров фильтры, волоконно-оптический преобразожелательные цветовые сигналы, ватель поперечного сечения, расположенФормула изобретения ный между источником света и цветным

1. Оптоэлектронное считывающее уст- 40 оригиналом, причем выходная поверхность ройство для построчного считывания изобра- преобразователя поперечного сечения нажений цветных оригиналов, содержащее правлена на цветной оригинал, а волокна расположенные на одной оптической оси волоконно-оптического преобразователя . оптоэлектронный преобразователь, состоя- поперечного сечения в выходной поверхнощий из ряда фотодиодов для приема пропу- 45 сти ориентированы к линейному волоконщенного или отраженного цветным ному устройству, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, рригиналом света, источник света, цветоде- что, с целью достижения высокой интенсивлительные фильтры, волоконно-оптический ности и равномерности освещения цветного преобразовательпоперечногосечения, рас- оригинала на пути прохождения светового положенный между источником света и 50 потока от источника света к ряду фотодиоцветным оригиналом, причем выходная по- дов введены конденсор, коллиматор, цилинверхность преобразователя поперечного дрическая линза, макрообъектив, причем сечения направлена на, цветной оригинал, а конденсор и коллиматор расположены между волокна преобразователя поперечного се- . источником света и выходной поверхностью чения ориентированы в выходной поверхно- 55 волоконно-оптического преобразователя пости к линейному волоконному устройству, перечного сечения, цилиндрическая линза— о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью между выходной поверхностью волоконнодостижения высокой интенсивности и рав- оптического преобразователя поперечного номерности освещения цветного оригинала сечения и цветным оригиналом, макрообьна пути прохождения светового потока от актив и цветоделительные фильтры — между

1743377

10 цветным оригиналом и рядом фотодиодов оптоэлектронного преобразователя, а цветной оригинал — между цилиндрической линзой и макрообьективом, причем поперечное сечение входной поверхности волоконно- 5 оптического преобразователя согласовано с поперечным сечением выходящего из коллиматора пучка световых лучей, цилиндрическая линза расположена на протяжении всей длины выходной поверхности волокон- 10 но-оптического преобразователя поперечного сечения, цветоделительные фильтры расположены непосредственно перед рядом фотодиодов оптоэлектронного преобразователя и совмещены с ними, причем 15 цветоделительные фильтры спектрально согласованы с фотодиодами при белом и прозрачном оригиналах.

3. Считывающее устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что источник света 20 выполнен в виде точечного источника белого цвета галогеновой или ксеноновой лампы, 4. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч à ющ е е с я тем, что для черно-белого воспроизведения цветного оригинала введен 25 фильтр с характеристикой и(Л), где Л- длина волны пропускаемого света.

5, Устройство по пп.1 и2, отл ич а ющ е е с я тем. что. с целью считывания непрозрачных цветных оригиналов, введены два осветительных устройства, оптические оси которых ориентированы под углом

45 к строке считывания. о

6. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что цветоделительные фильтры вращающегося колеса с фильтрами состоят, каждый из одного дихроичного фильтра, одной или нескольких цветных стеклянных пластин и одного нейтрального фильтра.

7. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что ряд фотодиодов оптоэлектронного преобразователя имеет длину строки считывания.

8. Устройство по пп.1 и 2, отл ич а ющ е е с я тем, что для считывания прозрачных цветных оригиналов между цилиндрической линзой и цветным оригиналом расположены выполненная в виде полоски рассеивающая пластина и следующая цилиндрическая линза.

9. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что между рассеивающей пластиной и второй цилиндрической линзой расположена линза Френеля.

1743377

1743377

4Ьм б

1743377

0 21

t 1 дМ 7М cpm

Составитель А. Князева

Редактор И.Ванюшкина Темред M,Mîðãåíòàë Корректо р M.Керецмаь

Заказ 2298 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101