DE2649918A1 - OPTICAL SYSTEM FOR PROJECTING TWO IMAGES OF AN OBJECT - Google Patents

OPTICAL SYSTEM FOR PROJECTING TWO IMAGES OF AN OBJECT

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Description

F AT E ;sl TA N WA LT EF AT E; sl TA N WA LT E

H. KINKELDEYH. KINKELDEY

DR-ING.DR-ING.

W. STOCKMAIRW. STOCKMAIR

DR-ING. - AaE (CALTECH)DR-ING. - AaE (CALTECH)

K. SCHUMANNK. SCHUMANN

O« RER MAT. ■ OPL-PHYSO «RER MAT. ■ OPL-PHYS

P. H. JAKOBP. H. JAKOB

DIPL-ING.DIPL-ING.

G. BEZOLDG. BEZOLD

DR FER NAT.· OCPLXHSUlDR FER NAT. OCPLXHSUl

MÜNCHENMUNICH

E. K. WEILE. K. WEIL

DR RER CSX ING.DR RER CSX ING.

MÜNCHEN 22MUNICH 22

MAXIMILIANSTRASSE 43MAXIMILIANSTRASSE 43

29. Okt. 1976Oct. 29, 1976

P 10 801-sh D/75256/75259P 10 801-sh D / 75256/75259

LINDAULINDAU

XEROX CORPORATIONXEROX CORPORATION

Xerox Square, Rochester,-New York 14644, USAXerox Square, Rochester, -New York 14644, USA

Optisches System zur Projektion zweier Bilder eines ObjektsOptical system for projecting two images of an object

Diese Erfindung bezieht sich auf lineare Bildsensoren, in denen Licht, das sich von einem Objekt ausbreitet und dem Bild entsprechend auf Photosensor-Felder fällt, ein dem Bild entsprechendes elektrisches Signal anzeigt.This invention relates to linear image sensors in which light propagating from an object and the The image falls on the photosensor fields according to the image indicates corresponding electrical signal.

Große Felder von Festkörper-Photosensoren werden gegenwärtig bei Anwendungen wie z.B. Fernsehkameras und Dokument-Large fields of solid-state photosensors are currently used in applications such as television cameras and document

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TELEFON (O89) 322862 TELEX OS-293SO TELEGRAMME MONAPAT TELEPHONE (O89) 322862 TELEX OS-293SO TELEGRAMS MONAP

abtastern verwendet. Die Technik, die gegenwärtig bei der Halbleiterherstellung dieser Felder angewendet wird, begrenzt die größtmögliche räumliche Ausdehnung auf ungefähr 2,5 cm (1 inch). Es gibt weitere Begrenzungen, sowohl räumlicher als auch elektrischer Art, die den kleinstmöglichen Mitte-zu-Mitte-Abst.and zweier benachbarter Photosensorelemente begründen. Demzufolge gibt es in einer einzelnen Reihe eine größtmögliche Anzahl von Photosensoren, die prak tisch hergestellt werden können. Da die' mit solch einer Rei he erzielbare Bildauflösung proportional der Anzahl der Pho tosensoren dieser Reihe ist, gibt es mögliche Abtastverfahren, bei denen die verfügbare Anzahl der Photosensoren in einer Reihe nicht ausreicht, die gewünschte Bildauflösung zu erzielen. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist es allgemein üblich, mehrere Photosensor-3?elder zu verwenden, so daß die Gesamtzahl der Photosensoren ausreicht, die gewünschte Bildauflösung zu erhalten.scan used. The technology currently used in the Semiconductor production of these fields is applied, limits the largest possible spatial extent to approximately 2.5 cm (1 inch). There are further limitations, both spatial and electrical, which are the smallest possible Center-to-center distance between two adjacent photosensor elements establish. As a result, there is the greatest possible number of photosensors in a single row that practically table can be produced. Since the image resolution that can be achieved with such a series is proportional to the number of Pho tosensors of this series, there are possible scanning methods in which the available number of photosensors is in one row is not sufficient to achieve the desired image resolution. To overcome this difficulty is it is common practice to use multiple photosensor 3? elder so that the total number of photosensors is sufficient for the to get the desired image resolution.

Eine Art von CCD-Feldern, die zur Zeit hergestellt werden und in einem Streifen oder in einer Reihe angeordnet sind, ist auf 256 einzelne Photosensoren begrenzt. Um ein Objekt abzutasten - z.B. ein 22,9 cm (9 inch) breites Schriftstück - und um 5 Linien-Paare pro Millimeter aufzulösen, sind schließlich 10 Photosensoren pro Millimeter notwendig. Dazu benötigt man 100 Einzelelemente pro Zentimeter (254 Demzufolge müssen 9 Reihen, die jeweils mit Photosensoren bestückt sind, in einer Linie angeordnet werden.A type of CCD array that is currently being manufactured and arranged in a strip or in a row, is limited to 256 individual photosensors. To an object to scan - e.g. a 22.9 cm (9 inch) wide document - and to resolve 5 line pairs per millimeter, After all, 10 photosensors per millimeter are necessary. For this you need 100 individual elements per centimeter (254 As a result, 9 rows, each equipped with photosensors, must be arranged in a line.

Es ist bis jetzt nicht möglich, diese Photosensorr-Pelder so herzustellen, daß die Endelemente zweier aufeinander folgender Reihen räumlich so angeordnet werden können, daß eine ununterbrochene Linie von einzelnen Photosensoren entsteht, die sich über eine Seite erstreckt.It is not yet possible to use these photosensor pads to produce so that the end elements of two successive rows can be spatially arranged so that a continuous line of individual photosensors is created that extends over one side.

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Ein Ziel dieser Erfindung ist, eine neue optisch-mechanische Technik vorzustellen, die eine Vielzahl von Photosensor-Reihen miteinander verbindet, um so die Auflösung des empfangenen und weitergeleiteten Bildes zu verbessern·An object of this invention is to introduce a new opto-mechanical technique that utilizes a plurality of arrays of photosensors connects to each other in order to improve the resolution of the received and forwarded image

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine neue Technik für die optische Überlagerung räumlich versetzter Photosensor-Reihen vorzusehen, um das optische Äquivalent einer durchgehenden Reihe solcher Photosensoren zu schaffenAnother object of this invention is to provide a new technique for optical superimposition in a spatially displaced manner Photosensor rows provide the optical equivalent to create a continuous series of such photosensors

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine solche Anordnung zu schaffen, in der eine Vielzahl von Photosensor-Reihen auf einer herkömmlichen Bildebene angeordnet werden kann, wobei die Herstellung des Systems vereinfacht wird.Another object of the invention is to provide such an arrangement in which a plurality of photosensor arrays can be arranged on a conventional image plane, whereby the manufacture of the system is simplified.

Diese Erfindung wird in einer Form als optischer Aufbau verwirklicht, um einen Strahlengang in zwei Strahlengänge aufzuteilen, so daß ein Bild, das sich entlang der einen optischen Achse von einer Bildebene her ausbreitet, auf die eine oder andere der zwei linearen Photosensor-Reihen fällt, die in zwei Bildebenen angeordnet sind. Die Anordnung schafft einen Weg, die Photosensoren optisch dicht in einer durchgehenden Bildlinie anzuordnen, um die Auflösung des auf die Photosensoren fallenden Bildes zu verbessern.This invention is implemented in one form as an optical structure to divide a beam path into two beam paths to be divided so that an image that propagates along one optical axis from an image plane onto the one or the other of the two linear photosensor rows, which are arranged in two image planes, falls. The order creates a way to optically arrange the photosensors close together in a continuous image line in order to increase the resolution of the to improve the image falling on the photosensors.

In einer anderen Form wird diese Erfindung als optisches System ausgeführt, in dem ein Koster-Prisma verwendet wird, um einen optischen Strahlengang in zwei Strahlengänge aufzuteilen, so daß ein Bild, das sich von der Objektebene entlang der optischen Achse ausbreitet, auf die eine oder die andere der beiden parallelen linearen Photosensor-Reihen fällt, die in einer gebräuchlichen Bildebene angeordnet sind.In another form, this invention is embodied as an optical system using a Koster prism, to split an optical beam path into two beam paths, so that an image that extends from the object plane propagates along the optical axis to one or the other of the two parallel linear photosensor rows which are arranged in a common image plane.

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ar ·- ar -

Ein bevorzugter Gedanke liegt in dem optischen Aufbau, mit dem ein optischer Weg in zwei Wege aufgeteilt wird, so daß ein Bild ,das auf dem Weg von einer Objekt-Ebene fortschreitet, auf die eine oder andere der zwei linearen Photosensor-Reihen fällt, die in zwei Bildebenen aufgestellt sind. Der Aufbau schafft einen Weg, die Photosensoren dicht in einer fortlaufenden Bildlinie anzuordnen, um die Auflösung des Bildes, das von den Photosensoren aufgenommen wird, zu verbessern.A preferred idea is the optical structure, with which an optical path is split into two paths, so that an image that is on the path of an object plane progresses to one or the other of the two linear ones Photosensor rows falls, which are set up in two image planes. The build creates a path, the photosensors to be arranged closely in a continuous image line in order to increase the resolution of the image that is sent by the photosensors is added to improve.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments based on the drawing. In the drawing show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vielzahl versetzt angeordneter Photosensor-Reihen (2a, 2b, 2c ... 2n), gemäß dem Stand der Technik.Fig. 1 is a schematic representation of a plurality of offset arranged photosensor rows (2a, 2b, 2c ... 2n), according to the state of the art.

Fig. 2 schematisch eine andere Anordnung, wie sie gegenwärtig verwendet wird, um ein Original-Objekt (10) auf eine Vielzahl von Photosensor-Reihen (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) abzubilden.Fig. 2 schematically shows another arrangement as it is currently used to create an original object (10) to be mapped onto a plurality of photosensor rows (2a, 2b, 2c, 2d, 2e).

Fig. 3 schematisch eine weitere gegenwärtig verwendete Methode, wie ein Original-Objekt (10) auf eine Vielzahl von Photosensor-Reihen abgebildet wird*Fig. 3 schematically shows another currently used Method of how an original object (10) is mapped onto a large number of photosensor rows *

Fig. M- ähnlich wie Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht.Fig. M - similar to Fig. 3, is a schematic representation of an arrangement relating to the present invention.

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Fig. 5 eine Schema-Skizze einer Vielzahl von Photosensor-Reihen (2a, 2b), die in einer Bildebene optisch überlagert sind.Fig. 5 is a schematic diagram of a plurality of photosensor rows (2a, 2b), which are optically superimposed in an image plane.

eine optische Darstellung eines Aufbaus, der sich auf die vorliegende Erfindung "bezieht, nämlich auf die optische Überlagerung versetzt angeordneter Photosensor-Eeihen.an optical representation of a structure that refers to the present invention ", namely offset to the optical overlay arranged photosensor rows.

Zunächst soll der Stand der Technik beschrieben werden, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen. In einer auf dem Markt gebräuchlichen Methode, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, werden mehrere Photosensor-Eeihen (2a, 2b, 2c ... 2n) nebeneinander versetzt angeordnet. Jede Reihe (2) besteht aus einer Vielzahl einzelner Photosensoren (4), die relativ zueinander in einem bestimmten Mitte-zu-Mitte-Abstand entlang einer Linie angeordnet sind. Die erste Reihe (2a) ist gegenüber der zweiten Reihe (2b) versetzt, die wiederum ist gegenüber der dritten Reihe (2c) versetzt und so geht es abwechselnd weiter bis zur letzten Reihe (2n). Wechselweise sind die Reihen 2a, 2c... entlang einer Linie 6 mit den Reihen 2b ... 2n entlang einer zweiten Linie 8 angeordnet.The prior art will first be described in order to demonstrate the advantages of the present invention. In a common method on the market, as shown in FIG. 1, several rows of photosensor (2a, 2b, 2c ... 2n) arranged offset next to each other. Each row (2) consists of a large number of individual photosensors (4) which are arranged relative to one another at a certain center-to-center distance along a line. The first row (2a) is offset from the second row (2b), which in turn is opposite the third row (2c) offset and so it goes alternately to the last row (2n). Alternately, the rows 2a, 2c ... are along a line 6 with the rows 2b ... 2n along a second line 8.

Das Versetzen dieser abwechselnden Reihen ist notwendig, da der letzte der Photosensoren (4) in einer Reihe nicht genügend nahe an den ersten der Photosensoren (4) der nächsten Reihe gesetzt werden kann, da sowohl räumliche als auch mechanische Beschränkungen bestehen» Eine einzelne Linse oder eine Kombination von Linsen und Strahlteiler (in den Figuren nicht dargestellt) wird verwendet, um den entsprechenden Teil eines Objektes auf die ^jeweilige Reihe abzubilden. Dieses gegenwärtig verwendete System erfordert ein schwieriges und teures Justieren von Linsen und Photosensor-Reihen.The shifting of these alternating rows is necessary because the last of the photosensors (4) in a row is not can be placed sufficiently close to the first of the photosensors (4) of the next row, since both spatial and mechanical limitations exist »A single lens or a combination of lenses and beamsplitter (in the Figures not shown) is used to map the corresponding part of an object on the ^ respective row. This currently used system requires difficult and expensive alignment of lenses and Photosensor rows.

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In Pig. 2 wird eine andere Vielfachlinsen-Anordnung gezeigt, wie sie Stand der Technik ist, bei der die Photosensor-Reihen nicht versetzt sind. In diesem. Fall werden Projektionslinsen (14) verwendet, die ein Abbildungsverhältnis<1 zwischen Objekt (O) in der Objektebene (10) und Photosensor-Reihe (2) in der Bildebene (12) ergeben. Wegen der Bildverkleinerung müssen die benachbarten Reihen (2a), (2b) usw. weder optisch noch auf andere Weise in einer durchgehenden Linie dicht angeordnet werden. Diese Anordnung erfordert eine genaue Justierung jeder einzelnen LinseIn Pig. 2 shows another multiple lens arrangement as is prior art, in which the Photosensor rows are not offset. In this. In this case, projection lenses (14) are used which have an aspect ratio <1 between object (O) in the object plane (10) and photosensor row (2) in the image plane (12) result. Because of the image reduction, the adjacent rows (2a), (2b) etc. do not have to look either optically or on others Be arranged densely in a continuous line. This arrangement requires precise adjustment every single lens

In Fig. 3 wird eine andere Anordnung gezeigt, die einen ßtrahlteiler (16) im Strahlengang zwischen Objektebene (10) und Bildebene (12) enthält, um zwei Bilder von der Objektebene (10) mit einer Linse (14) zu erzeugen. Bei dieser dem Stand der Technik entsprechenden Anordnung wird die zweite' Photosensor-Reihe (2b) in der Bildebene (12b) so angeordnet, daß der erste Photosensor dieser Reihe dem letzten Photosensor der ersten Reihe (2a) in der Bildebene (12a) optisch benachbart ist; so schließt z.B. die Reihe (2b) optisch an dem Ende der Reihe (2a) an. Somit liegen die Reihen (2a) und (2b) optisch auf der gleichen Linie der Bildinformation, ohne sich örtlich zu überlagern. Bei dieser Anordnung geht jedoch letztlich 50 # äes Lichtes, das vom Objekt kommt, in der Bildebene verloren.In Fig. 3 another arrangement is shown, which has a beam splitter (16) in the beam path between the object plane (10) and image plane (12) for generating two images of the object plane (10) with a lens (14). At this The arrangement corresponding to the state of the art is the second 'photosensor row (2b) in the image plane (12b) arranged so that the first photosensor of this row is the last photosensor of the first row (2a) in the image plane (12a) is optically adjacent; for example, row (2b) optically connects to the end of row (2a). So lie the rows (2a) and (2b) optically on the same line of image information without locally overlapping. at this arrangement, however, is ultimately 50% light, that comes from the object is lost in the image plane.

In Pig. 4 wird nun die vorliegende Erfindung wiedergegeben, die die Schwierigkeiten ausschließt oder vermindert, die im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschrieben wurden. Wie bei Pig. $ liegt das Objekt (0) in der Objektebene (10) und wird durch eine Projektionslinse (14) in die Bildebene (12) abgebildet. Ein Strahlteiler (16) teilt das vom Bild kommende Licht, so daß die Bildebene (12) optisch in zwei Ebenen (12a) und (12b) geteilt ist). In dieser AnordnungIn Pig. 4, the present invention will now be shown which eliminates or reduces the difficulties described in connection with FIGS. 1-3. Like Pig. $ the object (0) lies in the object plane (10) and is imaged into the image plane (12) by a projection lens (14). A beam splitter (16) divides the light coming from the image, so that the image plane (12) is optically divided into two planes (12a) and (12b)). In this arrangement

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dehnen sich die Photosensor-Reihen (2a) und (2b) im Gegensatz zu Abbildung 5 im wesentlichen auf der gleichen Linie der Bildinformation aus. Jedoch ist die Photosensor-Reihe (2b) entlang dieser Linie bezogen auf die Reihe (2a) um die Hälfte des Mitte-zu-Mitte-Abstands d der Photosensoren (1V) verschoben. Demzufolge liegen die Zentren der Photosensoren der Reihe (2a) tatsächlich auf der gleichen Linie der Bildinformation wie die Mittelpunkte der Photosensoren der Reihe (2b); sie sind jedoch etwas versetzt, um so in der Mitte zwischen den Mittelpunkten der Photosensoren (Jv) der Reihe (2b) zu liegen.In contrast to Figure 5, the photosensor rows (2a) and (2b) expand essentially on the same line of image information. However, the photosensor row (2b) is shifted along this line with respect to the row (2a) by half the center-to-center distance d of the photosensors ( 1 V). As a result, the centers of the photosensors of the row (2a) actually lie on the same line of image information as the centers of the photosensors of the row (2b); however, they are slightly offset so as to be in the middle between the centers of the photosensors (Jv) of the row (2b).

Fig. 5 veranschaulicht die wirkliche optische überlagerung der Photosensor-Reihen (2a) und (2b) und deren einzelner Photosensoren (4·). Die Photosensoren (1V) der Reihe (2a) sind hier mit durchgezogenen Linien wiedergegeben und deren Mittelpunkt durch X gekennzeichnet; die Photosensoren Qv) der Reihe (2b) sind mit unterbrochenen Linien gezeichnet und deren Mittelpunkt durch O gekennzeichnet. Der sich ergebende wirkliche Abstand der Photosensoren (4) von Mittelpunkt zu Mittelpunkt beträgt ^/2 , mit einem zulässigen Aperturbereich w , der von O^w^d reicht.Fig. 5 illustrates the actual optical superimposition of the photosensor rows (2a) and (2b) and their individual photosensors (4x). The photosensors ( 1 V) of row (2a) are shown here with solid lines and their center is indicated by X; the photosensors Qv) of the row (2b) are drawn with broken lines and their center is indicated by O. The resulting actual distance of the photosensors (4) from center to center is ^ / 2, with a permissible aperture range w which extends from O ^ w ^ d.

Es gibt mehrere Vorteile der beschriebenen Anordnung:There are several advantages of the described arrangement:

1. Sie bietet die einfache Justierung der Strahlteiler-Technik und nutzt dabei im wesentlichen 100 # des vom Objekt kommenden Lichtes.1. It offers easy adjustment of the beam splitter technology and uses essentially 100 # of the light coming from the object.

2. Die tatsächliche Auflösung kann leicht durch das Ab-2. The actual resolution can easily be determined by

1 tast-Theorem gezeigt werden, das von ολ Umläufen pro Längeneinheit für eine Reihe auf 1 Umläufe pro Längen einheit für die beiden kombinierten Reihen anwächst.1 tast-theorem, that of ολ rounds per Unit of length for a row on 1 circuit per length unit for the two combined rows increases.

Darüberhinaus wird die größtmögliche Lese-Rate im Hinblick auf die maximale Lese-Rate für jede einzelne Rei he verdoppelt.In addition, the highest possible read rate in terms of the maximum read rate for each individual Rei hey doubled.

7 09818/08447 09818/0844

Zusätzlich sind mit dieser Anordnung Abänderungen der Apertur-Geometrie möglich, welche die Ausführung gegenüber bestehender Technik wesentlich verbessern können. Von Abtast-Theorem-Überlegungen her ist bekannt, daß die optimale Breite jedes Sensors größer sein sollte als der tatsächliche Mitte-zu-Mitte-Abstand dieser Sensoren. Mit der oben beschriebenen überlagerten Anordnung der Aperturen ergibt sich der tatsächliche Ab-In addition, changes to the aperture geometry are possible with this arrangement, which the execution can improve significantly compared to existing technology. From sampling theorem considerations it is known that that the optimal width of each sensor should be larger than the actual center-to-center distance of these sensors. With the superimposed arrangement described above of the apertures results in the actual

stand von Mitte zu Mitte zu Jf , während die größtmögliche Einzelaperturbreite gleich d ist. Bei einer nicht überlagerten Anordnung z.B„ kann natürlich die Aperturbreite nicht größer als der Abstand von Mitte zu Mitte sein oder mit anderen Worten, der Abstand von Mitte zu Mitte ist immer so groß oder größer als die Apertur.stood center to center to Jf while making the greatest possible Single aperture width is equal to d. In the case of a non-superimposed arrangement, for example, the aperture width can of course must not be greater than the center-to-center distance, or in other words, the center-to-center distance Center is always as large or larger than the aperture.

Das Merkmal der optischen Überlagerung dieser Erfindung wurde anhand des ruhenden Systems beschrieben, d.h. ohne Bezug auf jegliche Abtastbewegung im System. Ein brauchbares Abtastsystem, das dieses Merkmal verwendet, könnte verschiedene -^usführungsformen haben. Beispiele dafür sind: a) Objekt und Optik in Ruhe, abtastende Photosensoren; b) Objekt bewegt sich, Optik und Photosensoren in Ruhe; c) Objekt in Ruhe, auf der optischen Achse rotieren Spiegel, Optik und Photosensoren in Ruhe; d) Objekt, Optik und Photosensoren in Ruhe, rotierender Prisma-Strahlteiler steht in der optischen Achse.The optical overlay feature of this invention was described using the system at rest, i.e. without reference to any scanning movement in the system. A useful scanning system using this feature could have several embodiments. Examples for this are: a) Object and optics at rest, scanning photosensors; b) Object moves, optics and Photosensors at rest; c) Object at rest, the mirror, optics and photosensors rotate on the optical axis in peace; d) Object, optics and photosensors at rest, rotating prism beam splitter is in the optical Axis.

In lig. 6 wird mit (10) die Objektebene und mit (12) eine Bildebene mit der dazwischenliegenden optischen Achse (24·) wiedergegeben. Eine Projektionslinse (16) ist so aufgestellt, daß ein Bild einer Objektlinie von der Objektebene (10) auf die Bildebene (12) abgebildet wird. In der Bildebene (12) sind die erste und zweite Photosensor-Reihe (2a) und (2b) in EndansichtIn lig. 6 becomes the object level with (10) and with (12) reproduced an image plane with the optical axis (24 ·) in between. A projection lens (16) is set up so that an image of an object line is mapped from the object plane (10) onto the image plane (12) will. In the image plane (12) the first and second photosensor rows (2a) and (2b) are in end view

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JKLJKL

wiedergegeben, wie sie auf einem gebräuchlichen Schlitten oder Substrat montiert sind. Die Photosensor-Reihen (2a) und (2b) sind ebenso wie die Objektlinie (O) linear und senkrecht zu der Zeichenebene ausgerichtet.reproduced as they are mounted on a conventional carriage or substrate. The photosensor rows Like the object line (O), (2a) and (2b) are linear and perpendicular to the plane of the drawing.

Ein Prisma (20), das manchmal als Koster-Prisma bezeichnet wird, wird auf der optischen Äcfeee (24·) zwischen der Objektebene (10) und der Bildebene (12) aufgestellt. Das Koster-Prisma (20) besteht aus zwei 30>°-600-90° Prismen (20 a) und (20 b), die so aneinander gekittet sind, daß sich ein gleichwinkliges Prisma ergibt. Die Zwischenschicht (22) zwischen Prisma (20 a) und Prisma (20 b) dient als Strahlteiler, mit 50 # Transmission und 50 % Reflexion für das einfallende licht.A prism (20), sometimes referred to as a Koster prism, is set up on the optical axis (24) between the object plane (10) and the image plane (12). The Koster prism (20) consists of two 30> ° -60 0 -90 ° prisms (20 a) and (20 b) which are cemented to one another in such a way that an equiangular prism results. The intermediate layer (22) between prism (20 a) and prism (20 b) serves as a beam splitter, with 50 # transmission and 50 % reflection for the incident light.

Licht, das sich entlang der optischen Achse (24·) des Systems ausbreitet und auf die Strahlteileroberfläche (22) fällt, wird zu 50 % durchgelassen und zu 50 % reflektiert. Das Licht, das vom Strahlteiler (22) durchgelassen wird, wird vollständig innerhalb des Prismas (20 b) bei (3) reflektiert und verläßt dieses Prisma bei (5)· Damit wird ein Bild bei I entworfen, das ein Abbild der Objektlinie (0) in der Bildebene (12) ist. Das vom Strahlteiler (22) reflektierte Licht wird vollständig innerhalb des Prismas (20 a) bei (7) reflektiert und verläßt dieses Prisma bei (9). Damit wird ein Bild I1 entworfen, das ein zweites Abbild der Objektlinie (0) in der Bildebene (12) ist·Light that propagates along the optical axis (24x) of the system and falls on the beam splitter surface (22) is 50% transmitted and 50 % reflected. The light that is transmitted by the beam splitter (22) is completely reflected inside the prism (20b) at (3) and leaves this prism at (5). An image is thus created at I which is an image of the object line (0 ) is in the image plane (12). The light reflected by the beam splitter (22) is completely reflected within the prism (20 a) at (7) and leaves this prism at (9). This creates an image I 1 that is a second image of the object line (0) in the image plane (12)

Im Koster-Prisma (20) ist der optische Weg 1-3-5-1 in der Länge gleich dem optischen Weg 1-7-9-1*·In the Koster prism (20) the optical path is 1-3-5-1 equal in length to the optical path 1-7-9-1 *

Daraus geht hervor, daß das lineare Objekt (0) durch das vorliegende optische System auf zwei Bildlinien I und I1 abgebildet worden ist. Ordnet man die Photosensor-ReihenIt can be seen from this that the linear object (0) has been imaged on two image lines I and I 1 by the present optical system. Arrange the photosensor rows

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AlAl

(2a) und (2b) so an, daß sie mit diesen Bildlinien zusammenfallen, so kann ein durchgehendes Bild eines linearen Objekts (P) empfangen werden. Wie in Fig. 2a dargestellt, sind die Reihen (2a) und (2b) in Fig. 3 linear durch einen Zwischenraum % abgesetzt, wobei d den Mitte-zu-Mitte-Abstand der einzelnen Photosensoren einer einzelnen Reihe darstellt. Dadurch werden die einzelnen Photosensoren optisch dichter angeordnet, wie dies in Fig. 2b dargestellt wird.(2a) and (2b) so as to coincide with these image lines, a continuous image of a linear object (P) can be received. As shown in Fig. 2a, rows (2a) and (2b) in Fig. 3 are linearly separated by a space % , where d represents the center-to-center distance of the individual photosensors in a single row. As a result, the individual photosensors are optically arranged more densely, as shown in FIG. 2b.

In ähnlicher Weise läßt sich die mechanisch nicht durchführbare Anordnung, die in Fig. 1 gezeigt wird, optisch durch die Anordnung, die in Fig. 3 gezeigt wird, verwirklichen; d.h. die Reihen (2a, 2c, ·..) werden so justiert, daß sie mit dem Bild I1 zusammenfallen und die Reihen (2b ... 2n) werden so justiert, daß sie mit dem Bild I zusammenfallen.Similarly, the mechanically impracticable arrangement shown in Figure 1 can be optically realized by the arrangement shown in Figure 3; that is, the rows (2a, 2c, · ..) are adjusted so that they coincide with the image I 1 and the rows (2b ... 2n) are adjusted so that they coincide with the image I.

Daraus geht hervor, daß durch die neuartige optische Technik, die hiermit offenbart wird, eine Vielzahl von Photosensor-Reihen optisch dichter angeordnet werden kann, um eine bessere Bildauflösung zu erhalten und daß durch diese Anordnung das gesamte abbildende System auf einer einzelnen Ebene angeordnet werden kann,It can be seen that the novel optical technology which is hereby disclosed, a variety of photosensor rows can be arranged optically more densely in order to obtain a better image resolution and that by this arrangement the entire imaging system can be arranged on a single plane,

Das optische System dieser Erfindung ist in Ruhestellung beschrieben worden; d.h. es wurde kein Bezug auf irgendeine Abtastbewegung genommen· Ein System für die Praxis, das von dieser Erfindung Gebrauch macht, würde ein Abtastsystem in irgendeiner Form beinhalten, um eine 3?elative Abtastbewegung zwischen Objekt und den Bildempfängern zu bewirken. Die Einzelheiten irgendeines solchen Abtastsystems sind nicht Teil dieser Erfindung. The optical system of this invention has been described in rest; that is, no reference was made to any scanning motion. A system in practice making use of this invention would include some form of scanning system to effect relative scanning motion between the object and the image receptors. The details of any such A btastsystems are not part of this invention.

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Die vorausgegangene Beschreibung einer Ausführungsart dieser Erfindung dient lediglich der Erläuterung und soll keine Beschränkung darstellen. Die dem beschriebenen Prisma eigene Geometrie ist nicht wesentlich. Es können andere Prismen-Geometrien verwendet werden. So würde z.B. ein Prisma aus einem gekitteten Paar von 22,5°-67,50-90° Prismen ebenso den Zweck erfüllen. Ein weiteres Beispiel ist ein Prismenpaar von 34· -56 -90° Prismen, ebenso ein Prismenpaar von 26,5?-63,5°-90° Prismen. The foregoing description of one embodiment of this invention is presented for illustrative purposes only and is not intended to be limiting. The geometry inherent to the prism described is not essential. Other prism geometries can be used. For example, a prism consisting of a cemented pair of 22.5 ° -67.5 0 -90 ° prisms would also serve the purpose. Another example is a prism pair of 34 · -56 -90 ° prisms, as well as a prism pair of 26.5 · -63.5 ° -90 ° prisms.

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Claims (5)

PatentansprücheClaims 1..' Optisches System zur Projektion zweier Bilder eines Objekts (0) von einer Objektebene (10) auf eine Bildebene (12, 12a, 12b) und zum Empfangen dieses Bildes in der Bildebene, dadurch gekennzeichnet, daß eine Projektionslinse (14), die auf einer optischen Achse (24) zwischen Objektebene (10) und Bildebene (12a, 12b) angeordnet ist, ein Bild eines Objekts (0) von der Objektebene (10) auf die Bildebene (12a, 12b) projiziert, daß ein Strahlteiler (16), der auf der optischen Achse zwischen der Projektionslinse (14) und der Bildebene (12a, 12b) angeordnet ist, um das Bild teilweise auf eine erste Bildebene (12a) durchzulassen und um das Bild teilweise auf eine zweite Bildebene (12b) zu reflektieren, so daß die erste und zweite Bildebene (12a, 12b) zwei Bildebenen in optischer Überlagerung darstellen, vorgesehen ist, daß eine erste lineare Photosensor-Reihe (2a) in der ersten Bildebene (12a) angeordnet ist, und daß diese Sensoren (4) durch einen Mitte-zu-Mitte-Abstand d voneinander getrennt sind, daß eine zweite lineare Photosensor-Eeihe (2b) in der zweiten Bildebene (12b) angeordnet ist, und daß die Sensoren (4) durch einen Mitte-zu-Mitte-Abstand d getrennt sind, daß die erste und zweite Photosensor-Reihe (2a, 2b) konjugiert in Bezug auf die gleiche Objektlinie (0) angeordnet und im Verhältnis zueinander linear um einen Betrag g bezüglich der Objektlinse (0) versetzt sind, um die räumliche Dichte der Photosensoren (4) zu verdoppeln, um eine höhere Auflösung der Bildabtastung durch die Sensoren (4) zu erreichen.1 .. 'Optical system for projecting two images of an object (0) from an object plane (10) onto an image plane (12, 12a, 12b) and for receiving this image in the image plane, characterized in that a projection lens (14), which is arranged on an optical axis (24) between the object plane (10) and the image plane (12a, 12b), projects an image of an object (0) from the object plane (10) onto the image plane (12a, 12b) so that a beam splitter ( 16), which is arranged on the optical axis between the projection lens (14) and the image plane (12a, 12b) in order to partially transmit the image onto a first image plane (12a) and partially to a second image plane (12b) reflect so that the first and second image planes (12a, 12b) represent two image planes in optical superimposition, it is provided that a first linear photosensor row (2a) is arranged in the first image plane (12a), and that these sensors (4 ) by a center-to-center distance d from each other nnt are that a second linear photosensor row (2b) is arranged in the second image plane (12b), and that the sensors (4) are separated by a center-to-center distance d, that the first and second photosensor Row (2a, 2b) are arranged conjugate with respect to the same object line (0) and are linearly offset in relation to one another by an amount g with respect to the object lens (0) in order to double the spatial density of the photosensors (4) by a higher one To achieve resolution of the image scanning by the sensors (4). 2. Bild-Abtast-System, das optisch in Bezug auf eine konjugierte Objektebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von einzelnen Photo- 2. Image scanning system that is optically conjugated with respect to one Object plane is arranged, characterized in that a plurality of individual photo 709818/08U709818 / 08U ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 26493182649318 sensoren (4), die durch einen Mitte-zu-Mitte-Abstand d voneinander getrennt sind,, in einer ersten linearen Reihe (2a) angeordnet ist, daß eine Vielzahl von einzelnen Photosensoren (4), die durch einen Mtte-zu-Mitte-Abstand d voneinander getrennt sind, in einer zweiten linearen Reihe (2b) angeordnet ist, daß die ersten und zweiten Photosensoren-Reihe (2a, 2b) in der ersten bzw. zweiten Bildebene (12a, 12b) angeordnet sind und konjugiert in Bezug auf die gleiche Objektlinie (0) der Objektebene (10) angeordnet und gegeneinander um einen Betrag ^" bezüglich der Objektlinie (O) linear versetzt sind, um somit die Photosensoren (4) bezogen auf die Objektlinie (0) auf optische Weise dichter anzuordnen.sensors (4) by a center-to-center distance d from each other are arranged separately, in a first linear row (2a) that a plurality of individual photosensors (4) by a mte-to-center distance d from each other are separated, is arranged in a second linear row (2b) that the first and second photosensors row (2a, 2b) are arranged in the first and second image planes (12a, 12b) and conjugate with respect to the same Object line (0) of the object plane (10) arranged and against each other by an amount ^ "with respect to the object line (O) linear are offset in order to thus arrange the photosensors (4) more densely in an optical manner with respect to the object line (0). 3· Bildabtastsystem, das relativ zu einer konjugierten Objektebene optisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von einzelnen Photosensoren (4), die in einer ersten linearen Reihe angeordnet und durch einen Mitte-zu-Mitte-Abstand d voneinander getrennt sind, vorgesehen sind, daß eine Vielzahl von einzelnen Photosensoren (4), die durch einen Mitte—zu-Mitte-Abstand d voneinander getrennt sind, in einer zweiten Photosensor-Reihe (2a, 2b) in einer ersten bzw. zweiten Bildebene (12a, 12b) angeordnet sind und über einen in dem Strahlengang zwischen der Objektebene und der Bildebene geteilten Strahl in optischer Verbindung mit der konjugierten Objektebene stehen, daß die erste und zweite Photosensor-Reihe (2a, 2b) konjugiert in Bezug auf die gleiche Objektlinie (0) der Objektebene (10) angeordnet und gegeneinander linear um einen Betrag -Tr bezüglich der Objekt linie (0) versetzt sind, so. daß die Photosensoren (4) bezüglich der Objektlinie (0) optisch dichter angeordnet sind.3. Image scanning system which is arranged optically relative to a conjugate object plane, characterized in that a plurality of individual photosensors (4) arranged in a first linear row and separated from one another by a center-to-center distance d are provided are that a plurality of individual photosensors (4), which are separated from one another by a center-to-center distance d, in a second photosensor row (2a, 2b) in a first or second image plane (12a, 12b) are arranged and are in optical connection with the conjugate object plane via a beam split in the beam path between the object plane and the image plane, so that the first and second photosensor rows (2a, 2b) conjugate with respect to the same object line (0) of the object plane (10) are arranged and offset from one another linearly by an amount -Tr with respect to the object line (0), see above. that the photosensors (4) are arranged optically closer to the object line (0). 709818/0844709818/0844 4. Bildabtastsystem, das optisch, in Bezug auf eine konjugierte Objektebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von einzelnen Photosensoren (4), die durch einen Mitte-zu-Mitte-Abstand d voneinander getrennt sind, in einer ersten linearen Reihe angeordnet ist, daß eine Vielzahl von einzelnen Photosensoren (4-), die durch einen Mitte-zu-Mitte-Abstand d voneinander getrennt sind, in einer zweiten linearen Reihe angeordnet ist, daß die erste und zweite Photosensor*rReihe (2a, 2b) in einer Bildebene (12a, 12b) angeordnet sind und in optischer Verbindung mit der konjugierten Objektebene (10) stehen, daß ein Strahlteiler im Strahlengang zwischen der Objektebene (10) und der Bildebene (12a, 12b) angeordnet ist, daß ein Spiegel in jedem der geteilten Strahlengänge zwischen Strahlteiler (16) und Bildebene (12a, 12b) angeordnet ist, und daß die Spiegel in einer einander zugewandten Stellung unter einem Winkel angeordnet sind, der durch den Strahlenteiler (16) halbbreit wird, daß die erste und zweite Photosensor-Eeihe (2a, 2b) konjugiert in Bezug auf die gleiche Objektlinie (0) der Objektebene (10) angeordnet und linear um einen Betrag ^- bezüglich der Objektlinie (0) gegeneinander versetzt sind, so daß die räumliche Dichte der Photosensoren (4-) bezogen auf die Objektlinie (10) auf optische Weise verdoppelt wird, um die Auflösung der Bildabtastung durch die Sensoren (4) zu erhöhen.4. Image scanning system, which is optical, with respect to a conjugate Object plane is arranged, characterized in that a plurality of individual photosensors (4) determined by a center-to-center distance d are separated from each other, is arranged in a first linear row that a plurality of individual photosensors (4-), which are defined by a center-to-center distance d are separated from each other, is arranged in a second linear row that the first and second photosensor * r row (2a, 2b) are arranged in an image plane (12a, 12b) and are in optical connection with the conjugate object plane (10) stand that a beam splitter is arranged in the beam path between the object plane (10) and the image plane (12a, 12b) is that a mirror is arranged in each of the split beam paths between the beam splitter (16) and the image plane (12a, 12b) is, and that the mirrors are arranged in a facing position at an angle that by the beam splitter (16) is half-width that the first and second photosensor rows (2a, 2b) conjugate in With respect to the same object line (0) of the object plane (10) and linearly offset by an amount ^ - with respect to the object line (0), so that the spatial Density of the photosensors (4-) based on the object line (10) is doubled in an optical manner in order to increase the resolution of the Increase image scanning by the sensors (4). 5. Optisches System nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenteiler (22) in der zwischen zweier aneinanderliegender Prismen angeordnet ist, und daß die Spiegel durch nach innen reflektierende Flächen der Prismen gebildet sind.5. Optical system according to claim 4-, characterized in that the beam splitter (22) in the between two adjacent prisms is arranged, and that the mirror by inwardly reflecting surfaces the prisms are formed. 709818/0844709818/0844
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