Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderfassungssystem mit einer optischen Einheit, die über einer Vorlagenfläche verfahrbar angeordnet ist.

Bei Bilderfassungssystemen, die gelegentlich auch als Scanner bezeichnet werden, ist eine optische Einheit auf eine feststehende Vorlage gerichtet. Die optische Einheit weist eine Zeilenkamera zur Bilderfassung auf und wird in einer Längsrichtung relativ zu der Vorlage verfahren. Beim Verfahren überstreicht die Zeilenkamera während des Zeitraums der Bilderfassung die Vorlage oder Teile der Vorlage. Die während des Verfahrvorgangs aufgenommenen Bildzeilen werden in einer nachgeordneten Elektronik zu einem Bild zusammengefügt oder anderweitig ausgewertet.

Um eine hohe Reproduzierbarkeit und eine hohe Bildqualität zu erreichen, ist ein präziser Gleichlauf der optischen Einheit nötig. Dies bedeutet, daß die optische Einheit ohne Schwingungen und mit konstanter Geschwindigkeit über die Vorlage verfahren wird. Antrieb, Lagerung und Führung der optischen Einheit müssen daher so ausgebildet sein, daß keine horizontalen und/oder vertikalen Schwingungen die gleichförmige Bewegung der optischen Einheit stören und ruckhafte Bewegungen unterbleiben.

Bei Flachbettscannern, welche technisch bedingt mit sehr leichten optischen Einheiten (CIS-Zeilen) ausgestattet sind, wird häufig eine mittig angeordnete Führungsstange von einer Führungshülse umschlossen, an welcher wiederum die optische Einheit befestigt ist. Federnde Gleiter oder Rollen stützen die optische Einheit gegen das Scannergehäuse oder eine Vorlagenplatte ab.

Bei größeren Scannern, die im Gegensatz zu Flachbettscannern mit einer schwereren Kamera mit Objektiv ausgestattet sind, wird die optische Einheit zumeist entlang von zwei parallelen Führungsstangen geführt. Eine oder zwei parallel laufende Antriebsriemen bewegen die optische Einheit entlang der Führungsstangen. Für eine gleichförmige Bewegung sind bei größeren Scannern sehr hohe Anforderungen an die Parallelität der beiden Führungsstangen zu stellen. Bereits geringfügige Abweichungen in der Parallelität können zu einem Verkanten bei der Führung der optischen Einheit führen, so daß Schwingungen bzw. ruckartige Stöße an der optischen Einheit während der Verfahrbewegung über der Vorlage auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bilderfassungssystem mit einer optischen Einheit bereitzustellen, das mit möglichst einfachen Mitteln eine präzise gleichförmige Bewegung der optischen Einheit über der Vorlage gestattet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Bilderfassungssystem mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Bilderfassungssystem weist eine optische Einheit auf, die über einer Vorlagefläche verfahrbar ist. Die optische Einheit ist an einer ersten Führungsschiene gehalten und entlang einer zweiten Führungsschiene geführt. Die zweite Führungsschiene ist seitlich der optischen Einheit und unterhalb des Schwerpunkts der optischen Einheit angeordnet. Die erste Führungsschiene, an der die optische Einheit gehalten ist, ist oberhalb des Schwerpunkts der optischen Einheit und auf der der zweiten Führungsschiene zugewandten Seite des Schwerpunkts angeordnet. Die Anordnung der ersten Führungsschiene seitlich des Schwerpunkts bewirkt, daß die optische Einheit ein Kippmoment erfährt, das eine Bewegung der optischen Einheit in Richtung der zweiten Führungsschiene hervorruft. An der zweiten Führungsschiene liegt die optische Einheit mit einer durch das Kippmoment hervorgerufenen Kraft an, so daß eine gleichmäßige Führung der optischen Einheit an der zweiten Führungsschiene möglich ist. Gehalten wird die optische Einheit an der ersten Führungsschiene, wobei bevorzugt die Halterung an der ersten Führungsschiene zuläßt, daß die optische Einheit sich quer zur ersten Führungsschiene bewegen kann. Die zusätzliche Freiheit beim Halten der optischen Einheit an der ersten Führungsschiene erlaubt es, daß diese mit einer Kraft an der zweiten Führungsschiene anliegt und ohne die Gefahr eines Verkantens entlang den Führungsschienen geführt werden kann. Die Ausrichtung der Führungsschienen ist deutlich einfacher als bei bekannten Bilderfassungssystemen, da für eine gleichförmige Bewegung die erste und zweite Führungsschiene nicht vollständig parallel zueinander angeordnet sein müssen. Vielmehr genügt es, wenn die erste Führungsschiene parallel zur Vorlagenfläche angeordnet ist und die Längsrichtung der zweiten Führungsschiene parallel zur ersten Führungsschiene verläuft. Dabei kann die zweite Führungsschiene aber geringfügig in ihrer Höhe über der Vorlagenfläche variieren, so daß die Ausrichtung der zweiten Führungsschiene nicht mit demselben Aufwand wie bei bekannten Bilderfassungsgeräten erfolgen muß.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die optische Einheit in mindestens zwei Stellen an der ersten Führungsschiene gehalten, wobei das Halten der optischen Einheit auch in der bevorzugten Weiterbildung, eine Bewegung der optischen Einheit quer zur ersten Führungsschiene zuläßt.

Das Halten der optischen Einheit in zwei Punkten an der ersten Führungsschiene stellt sicher, daß beim Anfahren der optischen Einheit keine Schwingungen in longitudinaler Richtung, also in Richtung der ersten Führungsschiene, auftreten.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die optische Einheit mit mindestens einer Rolle auf einem Laufabschnitt der ersten Führungsschiene gehalten. Die mindestens eine Rolle besitzt eine vertiefte Lauffläche. Bevorzugt ist der Laufabschnitt der ersten Führungsschiene mit einem abgerundeten Querschnittsprofil versehen, so daß die Rolle sicher auf dem Laufabschnitt der Führungsschiene läuft und sich dabei aufgrund ihrer vertieften Lauffläche selbst zentriert.

In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die optische Einheit in einem Führungspunkt an der zweiten Führungsschiene an. Der Führungspunkt ist bezogen auf die Verfahrrichtung oder die Richtung der Führungsschiene derart angeordnet, daß er in dieser Richtung mit dem Schwerpunkt der optischen Einheit zusammenfällt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die auf die Vorlagenfläche gerichtete optische Einheit nicht verkantet, sondern eine definierte Ausrichtung besitzt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die optische Einheit mit einer Rolle zur Führung an der zweiten Führungsschiene versehen. Die Rolle kann, wie bei der Halterung an der ersten Führungsschiene mit einer vertieften Lauffläche ausgestattet sein. Bevorzugt ist für die Anlage an der zweiten Laufschiene jedoch eine Rolle vorgesehen, die ohne eine vertiefte Lauffläche an der zweiten Führungsschiene anliegt und beim Abrollen entlang dieser auch geringfügige Höhenunterschiede ausgleichen kann.

Das erfindungsgemäße Bilderfassungssystem ist zweckmäßigerweise mit einem quaderförmigen Rahmen ausgestattet, an dem die erste und zweite Führungsschiene gehalten sind.

Bevorzugt ist für die optische Einheit eine Antriebseinheit vorgesehen, um die optische Einheit entlang der Führungsschiene zu verfahren. Bevorzugt ist die Antriebseinheit mit einem Zahnriemen ausgestattet, der mit der optischen Einheit verbunden ist und am vorderen und hinteren Ende der Führungsschiene jeweils in einem Ritzel kämmt. Eines oder beide Ritzel können über einen Schrittmotor angetrieben werden, um die optische Einheit entlang den Führungsschienen zu verfahren.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bilderfassungssystems wird nachfolgend an einem Beispiel näher erläutert. Es zeigt:

1 einen Querschnitt durch das Bilderfassungssystem über einer Vorlagenfläche,

2 eine perspektivische Ansicht des Bilderfassungssystems von der Seite,

3 eine Detailansicht der Führung der optischen Einheit an der ersten Führungsschiene und

4 eine Detailansicht der Führung der optischen Einheit an der zweiten Führungsschiene und

5 eine schematische Ansicht des in einem Halterahmen angeordneten Bilderfassungssystems.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bilderfassungssystem bestehend aus einer optischen Einheit 1, welche oberhalb eines Vorlagentisches 2 angeordnet ist und in Richtung A auf den Vorlagentisch 2 ausgerichtet ist. Dieser kann als ein elektrostatischer Vorlagentisch ausgebildet sein, der die zu erfassende Vorlage flach hält. Die optische Einheit 1 ist an einer oberhalb angeordneten ersten Führungsschiene 3 gehalten. Seitlich stützt sich die optische Einheit an einer zweiten Führungsschiene 4 ab.

Der besseren Übersicht halber ist in 1 der Schwerpunkt S der optischen Einheit in der Mitte des Querschnitts der optischen Einheit eingezeichnet. Der in 1 gezeigte Haltepunkt der optischen Einheit an der ersten Führungsschiene 3 besitzt einen Abstand B von dem Schwerpunkt S. Der Schwerpunkt S ist ebenfalls um die Höhe C oberhalb des Berührungspunktes der optischen Einheit an der seitlichen Führungsschiene 4 angeordnet. Im Schwerpunkt S greift die Gewichtskraft G an. Bei größeren Bilderfassungssystemen kann die optische Einheit mitunter einige Kilogramm, beispielsweise bis zum 10 kg wiegen. Die angreifende Gewichtskraft G greift im Schwerpunkt S an und wirkt durch den seitlichen Versatz B als ein Drehmoment M, das im Ergebnis eine Kraft F der optischen Einheit auf die zweite Führungsschiene 4 bewirkt.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die optische Einheit, die an einer ersten Führungsschiene 3 gehalten ist und sich seitlich an der Führungsschiene 4 abstützt. Die optische Einheit 1 ist in 2 als ein quader- oder würfelförmiges Gehäuse dargestellt und verfährt entlang der Führungsschiene 3 über dem Vorlagentisch 2. Wie aus 1 ersichtlich, besitzt die optische Einheit 1 einen Abstand von dem Vorlagentisch 2. Deutlich zu erkennen in 2 ist, daß die optische Einheit an der ersten Führungsschiene 3 über zwei Rollen 8, 8' gehalten ist, die an einem winkelförmigen Halter 5 angeordnet sind. Seitlich erfolgt die Abstützung der optischen Einheit 1 über eine Rolle 17, die an einem Winkelblech 14 gehalten ist und an der Führungsschiene 4 anliegt.

3 zeigt im Detail den Aufbau, mit dem die optische Einheit 1 an der ersten Führungsschiene gehalten ist. Die erste Führungsschiene besteht aus einer Tragvorrichtung 10, an der die Führungsschiene 11 angeordnet ist. Selbstverständlich ist hier auch ein Aufbau möglich, bei dem Tragvorrichtung 10 und Führungsschiene 11 einstückig ausgebildet sind. Die Führungsschiene 11 besitzt einen Schienenkörper 12 , der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen runden Querschnitt aufweist. Auf dem Schienenkörper 12 angeordnet ist eine Laufrolle 8, die eine dreieckige umlaufende Nut 9 besitzt. Die umlaufende Nut 9 bildet eine vertiefte Lauffläche, die in zwei Auflagepunkten 13, 13' auf dem Schienenkörper 12 aufliegt. Die Laufrolle 8 zentriert sich auf dem Schienenkörper 12 selbständig, so daß die Auflagepunkte 13, 13' stets den gleichen Abstand von einer Mittelachse des Schienenkörpers 12 besitzen. Die Rolle 8 ist drehbar auf einer Achse 7 gelagert, die auf dem senkrechten Schenkel 6 der winkelförmigen Halterung 5 angebracht ist.

4 zeigt den Aufbau der zweiten seitlichen Führungsschiene im Detail. Auch hier ist wieder ein Aufbau dargestellt, mit einer Tragvorrichtung 18, an der die Führungsschiene 19 gehalten ist. Die Führungsschiene 19 besitzt den gleichen Aufbau wie die Führungsschiene 11 aus 3 mit einem im Querschnitt runden Schienenkörper 20. An dem Schienenkörper 20 liegt ein zylindrisches Laufrad 17 an. Das Laufrad 17 kann beispielsweise der äußere Ring eines Kugellagers sein. Gehalten wird das Laufrad 17 über eine Achse 16, die an einem waagerechten Schenkel 15 des Winkelelements 14 befestigt ist.

5 zeigt in einer Gesamtansicht von der Seite das gesamte Bilderfassungssystem. Das Bilderfassungssystem besteht aus einem quadeförmigen Rahmen 22 mit einem Vorlagentisch 2, der über höhenverstellbare Füße 23 ausgerichtet werden kann. In der optischen Einheit 1 ist schematisch angedeutet eine Kamera 24, die auf den Vorlagentisch 2 ausgerichtet ist. Nicht dargestellt in 5 sind die zusätzlichen optischen Elemente, wie beispielsweise Spiegel und Beleuchtung für die Vorlage, die sicherstellen, daß die Kamera 24 ein gleichmäßig ausgeleuchtetes und scharfes Bild der Vorlage erzeugt. Der Vorlagentisch 2 ist über seitliche Schienen 25 verschieblich an dem Rahmen angeordnet und kann unter der optischen Einheit hervorgezogen werden, um die Vorlage auf diesem zu positionieren.

In 5 sind ferner die Halterollen 8, 8' dargestellt, mit denen die optische Einheit 1 entlang dem Schienenkörper 12 verfährt. Die seitliche Anlage für die optische Einheit ist in 5 hinter der optischen Einheit angeordnet, so daß der Schienenkörper 20 hinter der optischen Einheit vortritt.

Im Betrieb wird die optische Einheit 1 entlang dem Schienenkörper 12 verfahren, wobei sich die exzentrische Aufhängung über die Rollen 8, 8' eine Andruckkraft gegen den Schienenkörper 20 erzeugt wird. Die Bewegung der optischen Einheit 1 erfolgt aufgrund der Andruckkraft frei von Schwingungen quer zur oberen Führungsschiene. Hinzu kommt, daß durch das Abrollen der Rolle 17 an der seitlichen Führungsschiene auch ein Verkanten beim Verfahren der optischen Einheit vermieden wird, so daß auch Ruckbewegungen oder Schwingungen entlang der Richtung der ersten Führungsschiene vermieden werden.