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Diese Erfindung betrifft ein Kopiergerät gemäß dem
Anspruch 1, in dem die Entfernung zwischen der Kopierplatte
und der Fokussierungslinse und die Entfernung zwischen der
Fokussierungslinse und der Auflageplatte nur in begrenzten
Bereichen variiert.
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Im Gegensatz zu einer üblichen Kamera ändert sich der
Abstand zwischen einer Fokussierungslinse und dem Objekt,
und der zwischen der Fokussierungslinse und der
Mattscheibe in einer Prozeßkamera in sehr begrenzten Bereichen.
Deshalb ist es möglich, sich auf der Grundlage von
arithmetischen Ausdrücken die Entfernung zwischen dem Objekt und
der Fokussierungslinse und der zwischen der
Fokussierungslinse und dem Fokussierungsschirm auszurechnen, um so
Bilder zu erzeugen, die bei einer gewünschten Vergrößerung die
beste Fokussierung haben, insoweit die Brennweite der
Fokussierungslinse bekannt ist. Es ist vorstellbar,
Autofokuseinrichtungen für die Prozeßkameras zu entwickeln, in
denen, wenn die gewünschte Vergrößerung eingegeben worden
ist, der Abstand zwischen dem Objekt, der
Fokussierungslinse und dem Fokussierungsschirm bzw. der Mattscheibe
automatisch berechnet und entsprechend korrigiert wird, um
ein klares und scharfes Bild mit der gewünschten
Vergrößerung zu erzeugen.
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Die oben aufgezeigten Autofokuseinrichtungen
unterschieden sich von üblichen Kameras. Mit
Autofokuseinrichtungen für übliche Kameras wird eine
Fokussierungsbetätigung durch Fokussierungsrückkopplungsdaten gemäß einem Bild
durchgeführt, das auf die Mattscheibe zu fokussieren ist.
Wenn ein Brennpunkt bzw. Fokussierungspunkt innerhalb der
Brennweite bzw. Fokussierungstiefe existiert, wird
angenommen, daß das Bild fokussiert ist und folglich wird keine
strenge Fokussierungsgenauigkeit gefordert. Jedoch wird die
Prozeßkamera benötigt, um einen gesamten Bereich des im
Fokus befindlichen Originalbildes klar und scharf zu
reproduzieren. Nebenher bemerkt sind die Objekte
üblicherweise in dem Fall der Prozeßkamera blattartig.
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Die Autofokuseinrichtung der oben aufgezeigten
Prozeßkamera kann die Herstellung von gut fokussierten scharfen
Bildern sicherstellen. Jedoch gab es weiterhin Raum für die
Verbesserung bei der Erzeugung wesentlich deutlicherer
Bilder mit einer derartigen Prozeßkamera. Zum Beispiel
neigt der Brennpunkt dazu, sich in Abhängigkeit von der
Temperatur der Fokussierungslinse zu ändern. Um genauer zu
werden, wenn sich die Temperatur der Fokussierungslinse
verändert, verändert sich die Größe der Fokussierungslinse
und die des Linsentubus selbst und führt zur Änderung des
Brennpunktes.
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Mit üblichen Kameras führt die Autofokuseinrichtung
eine Fokussierungsbetätigung durch
Fokussierungsrückkopplungsdaten durch, während das Bild beobachtet wird, das auf
die Mattscheibe fokussiert ist. Deshalb ist die Abweichung
des Brennpunktes aufgrund von Temperaturveränderungen außer
Frage. Jedoch führt die Autofokuseinrichtung der
Prozeßkamera keine Rückkopplungssteuerung für den
Fokussierungsbetrieb durch, wobei sich der Brennpunkt aufgrund der
Temperaturen der Fokussierungslinse ändert, wobei dies
schlecht reproduzierte Bilder verursachen wird. Die
Verschlechterung der Bilder wird bei der Prozeßkamera ernst,
während sie bei den üblichen Kameras vernachlässigbar ist,
da auf dem Bereich der Prozeßkameras als schlecht
angesehene Bilder als Bilder mit ausreichender Schärfe bei den
herkömmlichen Kameras annehmbar wären. Deshalb ist es
wünschenswert, die Verschlechterung der Bilder durch einige
Maßnahmen zu verhindern, um so klarere Bilder zu erhalten.
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In der EP-A-0 294 005 wird ein Linsensystem offenbart,
in dem der Brennpunkt und die Brennweite entsprechend einer
Temperaturmessung in dem Linsensystem korrigiert werden.
Gemäß der gemessenen Temperatur werden die Linsenelemente
verschoben, um das Linsensystem wieder einzustellen, um
einem optimalen Fokussierungszustand zu entsprechen.
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Das Dokument US-A-4,330,870 aus dem Stand der Technik
zeigt eine Datenübermittlungseinrichtung, die in Verbindung
mit der Ankopplung von Datensignalen von einer optischen
Faser an den Datenübermittlungsabschnitt selbst verwendet
werden kann. Die Temperatur in dem
Datenübermittlungsabschnitt wird gemessen und entsprechend der Temperatur eines
optischen Sensors, der das optische Datensignal erfassen
soll, das von der optischen Glasfaser kommt, wird dieser
neu eingestellt, so daß der Abstand zwischen dem Ende der
optischen Faser und dem optischen Sensor ausreicht, um
genug Lichtenergie auf den optischen Sensor zu
konzentrieren, um die optischen Datensignale in einer angemessenen
Weise zu erfassen. Während der Abstand zwischen dem Ende
der optischen Faser und dem optischen Sensor gemäß der
gemessenen Temperatur eingestellt wird, wird keine
Aufzeichnung von Daten von einem Originaldokument und kein
Kopieren des Originaldokuments angestrebt.
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Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein
Kopiergerät zur Verfügung zu stellen, das einen Brennpunkt
entsprechend der Linsentemperatur korrigieren kann.
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Gemäß dieser Erfindung wird ein Kopiergerät zur
Verfügung gestellt, wie es im Anspruch 1 definiert ist, um diese
Aufgabe zu lösen.
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Mit der Anordnung, die im Anspruch 1 festgelegt ist,
berechnet die Betriebseinrichtung die Veränderung des
Brennpunktes in Abhängigkeit von der Temperatur der
Fokussierungslinse und veranlaßt die Einstelleinrichtung,
die Abweichung des Brennpunktes gemäß den berechneten
Ergebnissen einzustellen.
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Die obigen und weitere Vorteile, Merkmale und
zusätzliche Aufgaben dieser Erfindung werden den Fachleuten
im Stand der Technik offenbar werden, die sich auf die
nachfolgende im einzelnen dargelegte Beschreibung und die
begleitenden Darstellungen beziehen, in denen die
Grundsätze dieser Erfindung im Wege eines darstellerischen
Beispiels aufgezeigt werden.
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines optischen
Systems, für das ein Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung
einsetzbar ist;
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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Gerät zum
Korrigieren einer Brennweite gemäß einer Linsentemperatur
in einer Ausführungsform dieser Erfindung zeigt; und
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Fig. 3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer
Schaltung zeigt, die in der Einrichtung gemäß dieser
Erfindung verwendet werden kann.
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Die nachfolgende Beschreibung und die Erläuterungen
sind nur in Verbindung mit dem Kopiergerät gemäß der
Erfindung zu verstehen, wie sie im Anspruch 1 definiert
ist.
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Zunächst wird das Verhältnis zwischen der Temperatur
der Fokussierungslinse und der Brennweite gemessen und
berechnet. In Fig. 1 steht das Bezugszeichen 1 für ein
Objektiv, 2 für eine Fokussierungslinse und 3 für eine
Mattscheibe. Die Unterschrift b stellt den Abstand zwischen
der Fokussierungslinse 2 und dem Objekt 1 dar, a stellt den
Abstand zwischen der Fokussierungslinse 2 und der
Mattscheibe 3 dar, Fb stellt die Brennweite auf der Objektseite
der Fokussierungslinse 2 dar und Fa stellt die Brennweite
an der Mattscheibenseite der Fokussierungslinse 2 dar.
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Die Abstände zwischen dem Objekt 1, der
Fokussierungslinse 2 und der Mattscheibe 3 werden bei einer bestimmten
Linsentemperatur bei ungefähr 100% Vergrößerung und
ungefähr 120% Vergrößerung gemessen. Veränderungen der
Brennweite der Fokussierungslinse 2 entsprechend den
Temperaturen werden anschließend berechnet. Da es eine bestimmte
Abweichung zwischen dem Nominalwert der Brennweite der
Fokussierungslinse 2 und der tatsächlichen Brennweite gibt,
ist es nötig, die tatsächliche und genaue Brennweite der
Fokussierungslinse 2 zu bestimmen. Die so erhaltenen Daten
lauten:
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R&sub1;&sub0;&sub0;: tatsächliche Vergrößerung, die zur Messung bei
ungefähr 100% Vergrößerung verwendet wird;
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a&sub1;&sub0;&sub0;: Daten über die Entfernung zwischen der
Mattscheibe und der Fokussierungslinse bei R&sub1;&sub0;&sub0;;
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b&sub1;&sub0;&sub0;: Daten über den Abstand zwischen der
Fokussierungslinse und dem Objekt bei R&sub1;&sub0;&sub0;;
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R&sub1;&sub2;&sub0;: tatsächliche Vergrößerung, die zur Messung bei
ungefähr 120% Vergrößerung verwendet wird;
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a&sub1;&sub2;&sub0;: Daten über den Abstand zwischen der Mattscheibe
und der Fokussierungslinse bei R&sub1;&sub2;&sub0;;
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b&sub1;&sub2;&sub0;: Daten über den Abstand zwischen der
Fokussierungslinse und dem Objekt bei R&sub1;&sub2;&sub0;.
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Die Daten a&sub1;&sub0;&sub0;, b&sub1;&sub0;&sub0;, a&sub1;&sub2;&sub0; und b&sub1;&sub2;&sub0; sind nicht immer
erforderlich, um die genauen Abstände zwischen dem Objekt,
der Fokussierungslinse und der Mattscheibe wiederzugeben,
jedoch sollten sie die genauen Differenzen der Abstände
zwischen der 100%igen Vergrößerung und der 120%igen
Vergrößerung zeigen. Von dem voranstehenden werden die
Änderung Fa der Brennweite an der Mattscheibenseite der
Fokussierungslinse und die Veränderung Fb der Brennweite an der
Objektseite jeweils unter Verwendung der folgenden
Ausdrücke berechnet.
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Fa=(a&sub1;&sub2;&sub0;-a&sub1;&sub0;&sub0;)÷(R&sub1;&sub2;&sub0;-R&sub1;&sub0;&sub0;) ...(1)
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Fb=(b&sub1;&sub2;&sub0;-b&sub1;&sub0;&sub0;)÷{(1/R&sub1;&sub2;&sub0;)-(1/R&sub1;&sub0;&sub0;)} ...(2)
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Die Änderungen Fa und Fb werden für verschiedene
Linsentemperaturen berechnet und das Verhältnis zwischen den
Brennweiten der Linse und der Temperatur werden bestimmt.
Die Veränderung der Brennweite ΔF pro ºC wird anschließend
berechnet. Die Veränderung ΔF, die so erhalten wird, ist
für die gemessene Linse eigentümlich. Die Linsen der
gleichen Art haben ähnliche Werte, deren Unterschiede jedoch
vernachlässigbar sind. Die Abweichung ΔF, die so erhalten
wird, ist für Linsen der gleichen Art einsetzbar.
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Als nächstes wird ein Fokussierungsbetrieb innerhalb
des Vergrößerungsbereichs von beispielsweise 70% bis 120%
der Kamera bei drei Vergrößerungen von 70%, 100% und 120%
durchgeführt. Daten, die die tatsächlichen Vergrößerungen,
die Linsentemperaturen T und die Abstände zwischen der
Fokussierungslinse und der Mattscheibe und dem Objekt
betreffen, werden gesammelt. Die gesammelten Daten lauten:
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R&sub7;&sub0;: tatsächliche Vergrößerung, bei der ein Bild bei
ungefähr 70% Vergrößerung fokussiert wird;
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a&sub7;&sub0;: Abstand zwischen der Mattscheibe und der
Fokussierungslinse bei R&sub7;&sub0;;
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b&sub7;&sub0;: Abstand zwischen der Fokussierungslinse und dem
Objekt bei R&sub7;&sub0;.
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In diesem Falle sind a&sub7;&sub0; und b&sub7;&sub0; nicht erforderlich, um
streng genau zu sein, sind jedoch annehmbar, falls sie die
genauen Differenzen zwischen den Vergrößerungen von 70% und
100% zeigen können. Die Ausdrücke bzw. Gleichungen (1) und
(2) werden verwendet, um auf der Grundlage dieser Daten die
Veränderungen der Brennweite Fa an der Mattscheibenseite
der Fokussierungslinse und die Veränderung Fb der
Brennweite auf der Objektseite der Fokussierungslinse bei 70%
Vergrößerung bzw. jene bei 100% Vergrößerung zu berechnen.
Zusätzlich wird die Veränderung der Brennweite ΔF pro ºC
berechnet, wie zuvor aufgezeigt wurde.
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Dann werden die Abstände Fa und Fb bei der Temperatur
T für die Vergrößerungen von 70% bis 100% und für die
Vergrößerungen von 100% bis 120% bestimmt. Eine Summe von vier
Arten von Daten können für die Brennweiten erhalten werden.
Der Grund dafür, derart detaillierte Daten zu sammeln, ist
es, sicherzustellen, daß das Bild eine hohe Auflösung an
dessen Rand bei einem breiten Blickfeld hat. Ansonsten
werden Daten für eine Art von Brennweite ausreichen, falls
Bilder mit einem geringen Blickfeld erzeugt werden. Die
Brennweiten und Konstanten werden wie folgt angenommen.
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Fa1: Brennweite bzw. Brennstrahl zwischen der
Mattscheibe und der Fokussierungslinse bei 70% bis
100% Vergrößerung
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Ka1: Konstante
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Fb1: Brennweite zwischen der Fokussierungslinse und
dem Objekt bei 70% bis 100% Vergrößerung
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Kb1: Konstante
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Fah: Brennweite bzw. Brennstrahl zwischen der
Mattscheibe und der Fokussierungslinse bei 100% bis
120% Vergrößerung
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Kah: Konstante
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Fbh: Brennweite zwischen der Fokussierungslinse und
dem Objekt bei 100% bis 120% Vergrößerung
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Kbh: Konstante
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Die Brennweiten und Konstanten werden mit den
folgenden Ausdrücken bzw. Gleichungen berechnet:
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Fa1=(a&sub1;&sub0;&sub0;-a&sub7;&sub0;)÷(R&sub1;&sub0;&sub0;-R&sub7;&sub0;)
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Ka1=a&sub7;&sub0;-(1+R&sub7;&sub0;) x Fa1
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Fb1=(b&sub1;&sub0;&sub0;-b&sub7;&sub0;)÷{(1/R&sub1;&sub0;&sub0;)-(1/R&sub7;&sub0;)}
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Kb1=b&sub7;&sub0;-{1+(1/R&sub7;&sub0;)} x Fb1
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Fah=(a&sub1;&sub2;&sub0;-a&sub1;&sub0;&sub0;)÷(R&sub1;&sub2;&sub0;-R&sub1;&sub0;&sub0;)
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Kah=a&sub1;&sub2;&sub0;-(1+R&sub1;&sub2;&sub0;) x Fah
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Fbh=(b&sub1;&sub2;&sub0;-b&sub1;&sub0;&sub0;)÷{(1/R&sub1;&sub2;&sub0;)-(1/R&sub1;&sub0;&sub0;)}
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Kbh=b&sub1;&sub2;&sub0;-{1+(1/R&sub1;&sub2;&sub0;)} x Fbh
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Die berechneten Werte werden auf einem
Aufzeichnungsmedium bzw. Speichermedium, wie etwa einer Diskette,
zusammen mit der Temperatur T und den Veränderungen AF der
Brennweiten pro ºC gespeichert.
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Die gespeicherten Daten werden verwendet, um den
Brennpunkt gemäß den Linsentemperaturen zu korrigieren.
Wenn das Kamerasteuerprogramm beginnt, liest das Gerät nach
dieser Erfindung die Fokussierungsdaten aus dem
Aufzeichnungsmedium und führt den Fokussierungsbetrieb auf
der Grundlage der Vergrößerungseingangsdaten durch. Der
Fokussierungsbetrieb wird gemäß dem folgenden Ausdruck bzw.
Gleichung durchgeführt.
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a=(1+R) x F ...(3)
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b={1+(1/R)} x F ...(4)
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wobei a der Abstand zwischen der Fokussierungslinse
und der Mattscheibe ist, b der Abstand zwischen dem Objekt
und der Fokussierungslinse ist, R die Vergrößerung ist und
F die Brennweite ist.
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Bei einem tatsächlichen Steuerprogramm stellt die
Zeichenerklärung a den Abstand zwischen der Mattscheibe und
einem bestimmten Bezugspunkt und die Zeichenerläuterung b
den Abstand zwischen dem Objekt und einem anderen
bestimmten Bezugspunkt dar. Zusätzlich, da verschiedene
Werte als Brennweiten vor und hinter der Fokussierungslinse
eingesetzt werden, lauten die Ausdrücke bzw. Gleichungen
(3) und (4):
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a=(1+R) x Fa+Ka ...(5)
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b={1+(1/R)} x Fb+Kb ...(6)
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wobei Fa die Brennweite auf der Mattscheibenseite der
Fokussierungslinse ist, Fb die Brennweite auf der
Objektseite der Fokussierungslinse ist und Ka und Kb Konstanten
sind.
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Der Fokussierungsbetrieb wird gemäß der auf den
Ausdrücken (5) und (6) basierenden Berechnung durchgeführt. Da
die Brennpunkte der Fokussierungslinse in Abhängigkeit von
den Temperaturen, wie oben beschrieben variieren, wird die
Veränderung der Brennpunkte durch die folgenden Ausdrücke
bzw. Gleichungen korrigiert.
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a=(1+R) x {Fa+ ΔF x (Tn-T)}+Ka ...(7)
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b={1+(1/R)} x {Fb+ ΔF x (Tn-T)}+Kb ...(8)
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wobei Tn die gegenwärtige Temperatur der
Fokussierungslinse ist, ΔF die Veränderung des Brennpunkte pro ºC
ist.
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Um die Brennweite bei der tatsächlichen Temperatur
einzustellen, wird "ΔF x (Tn-T)" zu der Brennweite F in den
Fokussierungsdaten bei der Temperatur T addiert.
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Nun werden die Ausdrücke (7) und (8) berechnet, indem
gegenwärtige Fokussierungsdaten, d.h. die Vergrößerung R1
(zwischen 70% und 100%), und die gegenwärtige
Linsentemperatur Tn gegeben werden. Die Brennweite und die Konstante
sind jene für die Vergrößerung von 70% bis 100%.
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a=(1+R1) x {Fa1+ΔF x (Tn-T)}+Ka1
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b={1+(1/R1)} x {Fb1+ΔF x (Tn-T)}+Kb1
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Die Ausdrücke (7) und (8) werden wie folgt lauten,
wenn die Vergrößerung Rh (zwischen 100% und 120%), die
gegenwärtige Temperatur Tn und die Brennweite und Konstante
für 100% und 120% Vergrößerung angelegt werden.
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a=(1+Rh) x {Fah + ΔF x (Tn-T)}+Kah
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b={1+(1/Rh)} x {Fbh + ΔF x (Tn-T)}+Kbh
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Durch die zuvor aufgezeigten Berechnungen wird nicht
nur der Brennpunkt gemäß den eingegebenen
Vergrößerungsdaten bestimmt, sondern es wird auch der korrigierte
Brennpunkt in Abhängigkeit zu der Linsentemperatur bestimmt
werden. Dann werden die Position des Objekts, der
Fokussierungslinse und der Mattscheibe gemäß den berechneten
Ergebnissen korrigiert, so daß klare und scharfe Bilder bei dem
optimalen Brennpunkt erzeugt werden, der gemäß der
Linsentemperatur in dem Moment eingestellt wird.
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Der Betrieb des Gerätes wird in einer Ausführungsform,
die bei einer Prozeßkamera eingesetzt wird, unter
Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Wie in der Fig. 2 gezeigt ist,
ist ein Temperatursensor 4 in dem Linsentubus der
Fokussierungslinse 2 angeordnet und erfaßt die Temperatur der
Fokussierungslinse 2. Das Erfassungssignal des
Temperatursensors 4 wird über eine Thermometerschaltung 5 in einen
Analog/Digital-Konverter 6 eingespeist, der das Signal in ein
Digitalsignal wandelt. Das Digitalsignal wird dann in eine
Betriebseinrichtung 7 eingegeben.
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Die Fig. 3 zeigt die Thermometerschaltung 5 im
einzelnen, die hauptsächlich aus Verstärkerschaltungen
zusammengesetzt ist.
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Die Betriebseinrichtung, die in Fig. 2 gezeigt ist,
ist aus einem Personalcomputer zusammengesetzt und führt
arithmetische Operationen des Brennpunktes bei der
bestimmten Vergrößerung und die Veränderungen des Brennpunktes
gemäß der Temperatur der Fokussierungslinse auf der
Grundlage der Daten, die den Abstand zwischen der
Fokussierungslinse und dem Objekt bei einer vorbestimmten Vergrößerung
betrifft, durch, wobei die Daten den Abstand zwischen der
Fokussierungslinse und der Mattscheibe betreffen, die Daten
die Brennweite der Fokussierungslinse betreffen und die
Daten die Veränderung der Brennweite der Fokussierungslinse
gemäß der Temperatur betreffen.
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Gemäß dem Brennpunkt auf der Objektseite, der von der
Betriebseinrichtung 7 berechnet worden ist, wird eine
Einstelleinrichtung, die eine Steuerung 8, einen Treiber 10
und einen Schrittmotor 12 enthält, gestartet, um eine
Kopierplatte 14 in der Richtung der optischen Achse zu
bewegen. Die Kopierplatte bzw. Auflageplatte 14 hält darauf ein
Manuskript bzw. Schriftstück als das Objekt. Der Brennpunkt
wird auf der Objektseite der Bewegung der Kopierplatte 14
folgend eingestellt. Eine weitere Einstelleinrichtung, die
eine Steuerung 9, einen Treiber bzw. Antrieb 11 und einen
Schrittmotor 13 umfaßt, wird ebenfalls gestartet, um eine
Auflageplatte 15 dazu zu veranlassen, in der Richtung der
optischen Achse gemäß dem Brennpunkt auf der
Mattscheibenseite, der durch die Betriebseinrichtung 7 berechnet worden
ist, zu bewegen. Die Auflageplatte 15 hält einen
photoempfindlichen Abschnitt. Der Brennpunkt auf der
Mattscheibenseite
wird der Bewegung der Auflageplatte 15 folgend
eingestellt. Der Schrittmotor 12 und die Kopierplatte 14
werden durch Mittel, wie etwa eine Kugelumlaufspindel,
miteinander verbunden und der Schrittmotor 13 und die
Kopierplatte 15 werden ebenfalls z.B. über eine
Kugelumlaufspindel verbunden. Wenn die Kugelumlaufspindeln durch die
Schrittmotoren gedreht werden, werden sowohl die
Kopierplatte 14 als auch die Auflageplatte 15 in der Richtung der
optischen Achse bewegt.
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Der Temperatursensor 4 erfaßt eine
Temperaturveränderung der Fokussierungslinse und erzeugt ein
Detektionssignal. Das Detektionssignal bzw. Erfassungssignal wird in
ein digitales Signal gewandelt und wird in die
Betriebseinrichtung 7 eingegeben. Die Betriebseinrichtung 7 berechnet
eine Veränderung des Brennpunktes in Abhängigkeit von der
Temperaturveränderung. Dann bewegt die Einstelleinrichtung
die Kopierplatte 14 und die Auflageplatte 15 entsprechend
dem berechneten Ergebnis, so daß ein optimaler Brennpunkt
bestimmt werden kann, um so ein wohlfokussiertes klares
Bild ohne Fehler zu erzeugen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung
ist ein Spiegel schief bzw. quer zwischen der Kopierplatte
und der Fokussierungslinse angeordnet, um so den optischen
Weg zu beugen bzw. zu falten und die Entfernung des
optischen Weges durch Bewegen des Spiegels zu ändern.