DE2553665A1 - Optisches kopiergeraet - Google Patents

Description

AGFA-GEVAEBT AKTIENGESELLSCHAFT 10-bg-se, 28.11.1975

Leverkusen

PG 845/MG 1128

Optisches Kopiergerät

Die Erfindung betrifft ein optisches Kopiergerät, bei welchem eine relativ zu einem Abbildungssystem bewegte Vorlage streifenweise auf einen ebenfalls relativ zu diesem Abbildungssystem bewegten Kopieträgjer abgebildet wird, mit einer moduliertes Licht erzeugenden Beleuchtungseinrichtung für den Abbildungsstreifen und mit einer das Umfeld des Abbildungsstreifens gegenüber der Beleuchtungseinrichtung abschattenden Bildfeldblende.

Bei derartigen Geräten mit pulsierender Beleuchtung, wie sie z.B. im Falle wechselstromgespeister Leuchtstoffröhren vorliegt, zeigen sich zuweilen auf der fertigen Kopie quer zur Laufrichtung des Kopieträgers verlaufende, aus dunkleren und helleren Bezirken der Kopie und ihres Untergrundes gebildete,

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rippenförmige Strukturen, welche offensichtlich von einer unterschiedlichen Belichtung dieser Bezirke herrühren. Dieser Effekt tritt vor allem dann auf, wenn die Zahl der Lichtmodulationen während des Durchlaufs einer bestimmten Bildträgerstelle durch den Abbildungsstreifen verhältnismäßig klein ist, d.h., bevorzugt im Falle lichtstarker Beleuchtungseinrichtungen, empfindlicher Aufzeichnungsträger, kleiner Breiten des Abbildungsstreifens und hoher Relativgeschwindigkeiten zwischen Aufzeichnungsträger und Bildfeldblende.

Es wurde gefunden, daß der hier in Rede stehende Effekt, wie im folgenden noch näher gezeigt wird, dadurch entsteht, daß je nach Phasenlage der Beleuchtungseinrichtung zu Beginn des Weges der einzelnen Stellen des Aufzeichnungsträger« durch den Abbildungsstreifen die Anfangs- und Endimpulse der Beleuchtungseinrichtung in verschiedener Weise angeschnitten werden, so daß sich für die geweilige Bildstelle eine merkbar verschiedene Sumne der Lichteinwirkung ergibt.

Grundsätzlich ist es möglich, die vorstehende Erscheinung dadurch zu vermeiden, daß die Breite des Abbildungsstreifens in Übereinstimmung mit einem ganzzahligen Vielfachen der durch die Modulationsfrequenz des Lichtes geteilten Relativgeschwindigkeit zwischen der Vorlsage und dem Abbildungssystem gebracht

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wird. Sofern diese Bedingung eingehalten wird, können sich die besagten Unterschiede in der Phasenlage nicht mehr auswirken. Dies setzt aber voraus, daß insbesondere in der Transportgeschwindigkeit des Kopieträgers keine größeren Toleranzabweichungen eintreten. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß auf Aufzeichnungsträgern mit steiler Gradation bereits Belichtungsunterschiede von weniger als 5% deutlich sichtbar sein können. Abweichungen beträchtlicher Größe von der idealen Streifenform ergeben sich zwangsläufig auch dann, wenn zum Ausgleich des natürlichen Randabfalls des Abbildungssystems eine Bildfeldblende mit zum Rand hin zunehmender Breite vorgesehen ist. In diesem Pail bilden sich über die Breite der Kopie an- und abschwellende Rippenstruktüren.

Erfindungsgemäß ist nun die Bildfeldblende aus quer zur Laufrichtung des Kopieträgers nebeneinanderliegenden, in Laufrichtung des Kopieträgers gegeneinander versetzten streifenförmigen Blendenöffnungen zusammengesetzt, deren in Laufrichtung des Kopieträgers liegende Längsausdehnung der in dem betreffenden Blendenbereich benötigten Breite des Abbildungsstreifens entspricht. Diese Maßnahme bewirkt die Auflösung der Rippenstrukturen in eine schachbrettartige Verteilung verhältnismäßig kleiner dunkler und heller Bezirke, welche vom Auge bedeutend weniger störend empfunden wird, als die vorerwähnten

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rippenförmigen Strukturen.

Ein vollkommener Ausgleich, der Belichtung der einzelnen Schichtete Ilen ist möglich, wenn die Blende in einem solchen Abstand von der Vorlagenebene oder Bildebene angeordnet ist, daß sich die unscharfe Abbildung oder Projektion der streifenförmigen Blendenöffnungen in der Ebene des Aufzeichnungsträgers wenigstens teilweise überlappt. Vorzugsweise sind die streifenförmigen Blendenöffnungen um einen Betrag gegeneinander versetzt, welcher der durch die doppelte Modulationsfrequenz des Lichtes geteilten Relativgeschwindigkeit zwischen der Vorlage und dem Abbildungssystem entspricht.

Bei dieser Anordnung überlagern sich jeweils die zeitlich gegeneinander verschobenen Wirkungen benachbarter Blendenabschnitte. Dadurch tritt insbesondere dann ein weitgehender gegenseitiger Ausgleich dieser Wirkungen ein, wenn diese benachbarten Blendenbereiche um einen Betrag gegeneinander verschoben sind, welcher der durch die zweifache Modulationsfrequenz geteilten Relativgeschwindigkeit entspricht, weil, wie im folgenden noch näher gezeigt wird, die Maxima und Minima des besagten Effektes bei einer um diesen Betrag verschobenen Phasenlage auftreten. Dadurch ist sichergestellt, daß die Wirkungen benachbarter Blendenstreifen um entgegengesetzt gleiche Beträge von einem Mittelwert differieren.

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Selbstverständlich tritt bei beiden Streifen keine Schwankung auf, wenn ihre Länge bewußt oder zufällig einem ganzzahligen Vielfachen der durch die Modulationsfrequenz des Lichtes geteilten Relaufgeschwindigkeit entspricht. In jedem Pail ergänzen sich die Wirkungen benachbarter Streifen zu einer

» gleichmäßigen mittleren Belichtung, so daß auf der fertigen

Kopie keine rippenförmigen Strukturen sichtbar werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die gegeneinander versetzten, streifenförmigen Blendenöffnungen von zinnenförmigen Ausnehmungen der quer zur Laufrichtung des Kopieträgers liegenden Begrenzungskanten der Bildfeldblende gebildet, welche so angeordnet sind, daß jeweils eine Zinne der einen Begrenzungskante einer Ausnehmung der anderen Begren zungskante in Laufrichtung des Kopieträgers genau gegenüber liegt.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die durch die Zinnen definierte Breite der Bildfeldblende zum Ausgleich des Bandabfalles des Abbildungssystems in an sich bekannter Weise von der Mitte zum Hand der Blende zunimmt.

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Bei dieser zuletzt genannten Ausführungsform nimmt zwar auch die Breite der einzelnen Abbildungsstreifen in der zum Ausgleich des Randabfalls erforderlichen Weise allmählich zu. Trotzdem tritt aber zwischen benachbarten, untereinander nur wenig verschiedenen Belichtungsstreifen noch weitgehend der durch die vorliegende Erfindung bezweckte Ausgleich der Belichtung ein.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Belichtungseinrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Streifenbelichtung und der Vorlacengeschwindigkeit,

Fig. 3 die im Falle eines Abbildungsstreifens

von wechselnder Breite auf der Kopie entstehenden, rippenförmigen Strukturen,

Fig. 4 die Überlappung der Bilder der zinnenartigen Blendenausnehmungen,

Fig. 5 eine besondere Form des Abbildungsstreifens,

und ;

Fig. 6 einen Ausschnitt aus diesem Streifen.

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Fig. 1 zeigt ein System zur streifenweisen Abbildung einer ruhenden Vorlage 1 auf einen nicht näher dargestellten, bewegten Kopieträger mittels eines in einem Gerätegestell 9 angeordneten Objektives 8. Während des AbbildungsVorganges liegt die Vorlage 1 auf einer transparenten Auflageplatte 2. An der Vorlage 1 wird ein Abbildungsschlitten 3 mit der Relativgeschwindigkeit ν gegenüber der Vorlage vorbeibewegt. Der mittels RoI-len 10 an gerätefesten Führungsschienen 11 geführte Schlitten trägt Leuchtstoffröhren 4 und einen Abtastspiegel 5· Die Leuchtstoffröhren 4 sind in je einem Reflektor 6 angeordnet, welcher an einer Blende 7 befestigt ist. Die Kanten 7a, 7b der mit dem Schlitten 3 relativ zur Vorlage bewegten Blende 7 geben jeweils nur einen Streifen der Vorlage 1 von der Breite s zur Belichtung frei. Selbstverständlich könnte zur Erzielung einer streifenweisen Abbildungen bekannter Weise statt des Belichtungsschlittens 3 auch die Vorlage 1 relativ zum Gerätegestell 9 und dem darin angeordneten Objektiv 8 bewegt werden. Außerdem könnten natürlich anstelle der Leuchtstoffröhren 6 auch normale Glühlampen oder dgl. zur Beleuchtung des Abbildungsstreifens Verwendung finden. Auch könnte die Blende anstatt in der Nähe der Objektebene - wie gezeigt - in der Nähe der Bildebene angeordnet sein.

Die in optischen Kopiergeräten, wie Fotokopiergeräten, elektrostatischen Kopiergeräten, Mikrofilmaufnahmegeräten oder dgl. verwendeten Leuchten werden in aller Regel mit Wechselstrom gespeist. Dabei ändert sich die momentane Beieuchtungs-

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stärke mit der doppelten Frequenz des gewöhnlich mit einer Frequenz f = pO - 60 Hz pulsierenden Speisestromes. Die Modulationsfrequenz des Lichtes, welches sowohl von der positiven als auch von der negativen Halbwelle des Speisestromes in gleicher Weise angeregt wird, beträgt somit 2f.

In Fig. 2 ist die Abhängigkeit des Lichtstromes $> im Abbildungsstreifen von der Amplitude A des Speisestromes zunächst für den Fall dargestellt, daß die jeweilige Beleuchtungsstärke der Amplitude der Halbwelle streng proportional ist. Dies trafft bei normalen Glühlampen ungefähr zu. Wird nun ein '!Belichtungsausschnitt mit der Breite s mit einer Geschwindigkeit ν an der Vorlage vorbeibewegt, so befindet sich jedes Element der Vorlage für eine Zeit

t Durchlauf - |p (Gleichung I) im Bereich des Bildfensters.

Die Dauer einer Halbwelle im Falle einer Frequenz f des Speisestromes beträgt

t Halbwelle » -w» (Gleichung II).

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich unabhängig vom Anfangspunkt der Belichtung des jeweiligen Kopieträgerelementes eine

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immer gleichbleibende Belichtung dieses Elementes dann ergibt, wenn während der Durchlaufzeit des Kopieträgers eine ganzzahlige Anzahl von Halbwellen des Beleuchtungsstromes abläuft. Man erkennt, daß im Falle einer diese Voraussetzung erfüllenden Durchlauf zeit ti «= s^/v bei jeder beliebigen Verschiebung/\. t des Anfangspunktes jedem dadurch abgeschnittenen Anfangsstück I der ersten Halbwelle ein völlig gleichartiges, hinzukommendes Teilstück I¹ der letzten Halbwelle entspricht. Dies tritt ein, wenn die Durchlaufzeit (Gleichung I) ein ganzzahliges Vielfaches η der während einer Halbwelle verstreichenden Zeit (Gleichung II) ist. Nach Division von Gleichung I durch Gleichung II erhält man die Streifenbreiten s, für welche die vorstehende Voraussetzung erfüllt ist, zu

s ganzzahlig = η · ^L (Gleichung III).

Unterscheidet sich jedoch die Durchlaufzeit t um einen Betrag Δ s/v von einem ganzzahligen Vielfachen der für eine Halbwelle gebrauchten Zeit, bzw. v/eicht die Breite des Belichtungsstreifens s um einen Betrag Δ s von einem ganzzahligen Vielfachen des während einer Halbwelle durchlaufenen Weges ab, so kommt, wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist, zu dem zusätzlichen Stück I' noch ein weiteres, nicht durch das Stück I kompensiertes Stück III von der Dauer ZX s/v hinzu, dessen Inhaft in starkem Maße von der Anfangsverschiebung^. t abhängt. Man erkennt leicht, daß der Inhalt dieses Zusatzstückes sein Maximum

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erreicht, wenn es symmetrisch zur Phasenlage n.J/jj liegt. Die minimale Größe des Zusatzstückes III ergibt sich bei Symmetrie zur Phasenlage n.W . Das heißt, Maxima und Minima liegen um die für eine Viertelwelle beanspruchte Zeit t = ^ bzw. die während dieser Zeit vom Belichtungsstreifen durchlaufene Strecke v.t, d.h.

s Viertelwelle » -Jf- (Gleichung IV) auseinander.

.ähnliche Verhältnisse ergeben sich im Falle einer von der Amplitude des Speisestromes abweichenden Charakteristik des Lichtstromes <j>. In Fig. 2 ist z.B. mit gestrichelten Linien der Pail eingezeichnet, daß die Leuchten mit dem Erreichen eines bestimmten Schwellwertes der Versorgungsspannung augenblicklich ihren vollen Lichtstrom abgeben und nach Unterschrei ten eines bestimmten Schwellwertes sofort verlöschen. Ein solcher Pail ist im Prinzip bei den gebräuchlichen Leuchtstoffröhren gegeben, wenn auch die in der Pigur eingezeichnete strenge Rechteckform der LichtStromcharakteristik nicht erreicht werden dürfte. Selbst wenn sich die tatsächliche Charakteristik mehr einem Trapez oder sogar Dreieck annähert, entspricht aber auch hierbei, wie man ebenfalls leicht aus der Pigur erkennt, in den Fällen, in welchen die Durchlaufzeit t « s/v ein Vielfaches der Dauer einer Halbwelle beträgt,

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das zusätzliche Stück II¹ immer genau dem fehlenden Stück II. Beim Abweichen der Durchlauf zeit von diesem Wert um einen Betrag Δ» s/v kommt hierzu zeitweise ein zusätzliches Stück IV, welches für bestimmte WerteA. t der Anfangsverschiebung wieder völlig entfällt.

D.h., der Unterschied der Belichtung in Abhängigkeit von der Anfangsverschiebung^. t ist im Fall der von der Sinusform abweichenden Leuchtcharakteristik sogar besonders groß. Allgemein liegt er in praktisch vorkommenden !Fällen etwa bei 5 - 10# der Gesamtbelichtung des Kopieträgers und ist daher, insbesondere bei Aufzeichnungsmaterialien mit steiler Gradation, auf der fertigen Kopie deutlich sichtbar. Dieses Verhältnis ergibt sich daraus, daß bei üblichen Streifenbreiten und Transport ge schwindigkeiten bzw. bei der üblicherweise vorliegenden Empfindlichkeit der Aufzeichnungsträger während des Durchgangs durch den Abbildungsstreifen größenordnungsmäßig etwa fünf bis zehn Halbwellen ablaufen, während der Belichtungsunterschied, wie aus Fig. 2 ersichtlich, den größeren Teil einer Halbwelle ausmachen kann.

Aus dem vorstehenden Verhältnis ergibt siel? aber auch, daß Abweichungen von der theoretisch richtigen Streifenbreite

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oder Transportgeschwindigkeit in der Größenordnung von 5% bereits zur Ausbildung einer deutlichen Rippenstruktur auf der fertigen Kopie führen können, -weshalb die erfindungsgemäßen, zinnenförmigen Ausnehmungen des Blendenrandes auch im Falle eines gleichmäßig breiten Blendenausschnittes mit Vorteil anwendbar sind, da z.B. eine Geschwindigkeitsänderung von 5% sowie andere Toleranzabweichungen dieser Größenordnung im praktischen Betrieb leicht vorkommen können. Besondere Bedeutung kommt den zinnenartigen Ausnehmungen des Blendenrandes aber im Falle eines gemäß Fig. 5 an seinen Enden erweiterten Blendenausschnittes zu. Solche Blendenausschnitte "werden häufig vorgesehen, um den üblichen Randabfall der Helligkeit des Abbildungssystems und/oder der zur Beleuchtung verwendeten Leuchtstoffröhren auszugleichen. Bei diesem Blendenausschnitt gehen abwechselnd Bereiche mit in vorstehendem Sinne optimal richtiger Breite in Bereiche über, in denen aufgrund einer ungünstigen Blendenbreite eine maximal unterschiedliche Belichtung des Kopieträgers entsteht. Es ergibt sich eine Rippenstruktur mit über die Breite des Kopieträgers an- und abschwellenden Rippen, wie sie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Abstand e der Rippen entspricht dabei - wie übrigens auch im Falle der durchgehenden -Rippen - dem während einer Halbwelle des Speisestromes durchlaufenen Weg s «= ·ϊ> (vgl. Gleichung III).

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Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Bereiches A aus Fig. 5· Wan sieht, daß beide Eänder des Blendenausschnittes in Zinnen 7a mit dazwischenliegenden Ausnehmungen 7b aufgeteilt sind. Sowohl Zinnen als auch die dazwischen liegenden Ausnehmungen weisen eine Breite b, und die Zinnen eine Tiefe c auf, wobei die Tiefe c dem während einer Viertelwelle des Speisestromes durchlaufenen Weg s » ^~ entspricht. Zinnen 7a und Ausnehmungen 7b liegen sich in Laufrichtung des Kopieträgers so gegenüber, daß sich zwischen ihnen ein Blendenausschnitt von - zumindest für benachbarte Blendenausschnitte - annähernd gleichbleibender Breite s ergibt.

In Fig. 4 ist schließlich noch dargestellt, daß die erfindungsgemäße Blende einen solchen Abstand a von der Vorlagenebene oder Bildebene haben muß» daß sich die unscharfe Abbildung der die Breite b aufweisenden Zinnenbereiche 7a und 7b wenigstens teilweise überlagert. Die in der Zeichnung wiedergegebenen Zinnenbereiche 7a und 7b entsprechen dabei z.B. dem Schnitt IV-IV in Figur 6. Man sieht, daß das Verhältnis a/b des Abstandes a der Blende 7 von der Vorlagenebene zur Zinnenbreite b wenigstens etwa der durch das Verhältnis F/D der Brennweite F und des wirksamen Objektivdurchmessers D definierten Lichtstärke des Objektives 8 entsprechen sollte, damit sich die Wirkungen der Blendenbezirke 7a und 7b in ausreichendem Maße überlagern.

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Mit anderen Worten sollte der Zerstreuungskreis d mindestens gleich der Zinnenbreite b sein, damit an jeder Stelle des Kopieträgers der Einfluß mindestens zweier Blendenbereiche mit gegeneinander verschobener Phasenlage wirksam wird. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß bei den in Pig. 4 dargestellten Verhältnissen nur die etwa mittig zwischen dem Blendenbe- -reich 7a und 7b liegenden Vorlagenpunkte P^₁ wie das gestrichelt eingezeichnete Strahlenbündel zeigt, genau zur Hälfte durch Je einen Blendenbereich abgebildet werden. Im Falle der Scharfstellung des Abbildsystems auf einen der Vorlagenpunkte P2 erhält das Abbildungsobjektiv von diesem Punkt dagegen ausschließlich Licht durch einen der beiden Blendenbereiche 7a oder 7b. Für diese Punkte tritt somit keine Überlagerung der Wirkungen der beiden in ihrer Phasenlage gegeneinander verschobenen Blendenbereiche mehr ein. Für die zwischen den Punkten P^ und P2 liegenden Vorlagenpunkte ändert sich das Mischungsverhältnis des Lichtes proportional ansteigend.

Entlang der Linie der in Bewegungsrichtung des Kopieträgers aneinandergereihten Punkte P« wäre also bei dem in Fig. 4- im Verhältnis zur Brennweite F des Objektives dargestellten relativen Abstand a noch der volle, aus den besagten Verschiebungen der Phasenlage resultierende Belichtungsunterschied im Sinne einer Erzeugung von Rippenstrukturen wirksam. Wegen der lokalen

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Begrenzung dieser Wirkung auf die Punkte P_? und ihre unmittelbare Umgebung dürfte sich jedoch kaum noch ein sichtbarer Effekt auf der fertigen Kopie zeigen. Um völlig sicherzugehen, wäre jedoch eine Vergrößerung des relativen Abstandes a gegenüber den in Fig. 4 dargestellten Verhältnissen erforderlich.

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Leerseite

Claims (5)

1. M.j Optisches Kopiergerät, bei welchem eine relativ zu einem Abbildungssystem bewegte Vorlage streifenweise auf einen ebenfalls relativ zu diesem Abbildungssystem bewegten Kopieträger abgebildet wird, mit einer moduliertes Licht erzeugenden Beleuchtungseinrichtung für den Abbildungsstreifen und mit einer das Umfeld des Abbildungsstreifens gegenüber der Beleuchtungseinrichtung abschattenden Bildfeldblende, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfeldblende (7) aus quer zur Laufrichtung des Kopieträgers (2) nebeneinanderliegenden, in Laufrichtung des Kopieträgers gegeneinander versetzten streifenförmigen Blendenöffnungen zusammengesetzt ist, deren in Laufrichtung des Kopieträgers liegende Längsausdehnung der in dem betreffenden Blendenbereich benötigten Breite (s) des Abbildungsstreifens entspricht.

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2. 2. Optisches Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (7) in einem solchen Abstand (a) von der Vorlagenebene oder Bildebene angeordnet ist, daß sich die unscharfe Abbildung oder Projektion der streifenförmigen Blendenöffnungen in der Ebene des Aufzeichnungsträgers wenigstens teilweise überlappt.
3. 3. Optisches Kopiergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Aufzeichnungsträgerebene wirksamen streifenförmigen Blendenöffnungen um einen Betrag gegeneinander versetzt sind, welcher der durch die doppelte Modulationsfrequenz des Lichtes geteilten Relativgeschwindigkeit zwischen der Vorlage (1) und dem Abbildungssystem (5) entspricht.
4. 4. Optisches Kopiergerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander versetzten, streifenförmigen Blendenöffnungen von zinnenförmigen Ausnehmungen der quer zur Laufrichtung des Kopieträgers liegenden Begrenzungskanten der Bildfeldblende gebildet werden, welche so angeordnet sind, daß Jeweils eine Zinne (7a) der einen Begrenzungskante einer Ausnehmung (7b) der anderen Begrenzungskante in Laufrichtung des Kopieträgers genau gegenüber liegt.

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5. 5. Optisch.es Kopiergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Zinnen definierte mittlere Breite (s) der Bildfeldblende (7) zum Ausgleich des Randabfalls des Abbildungssystems in an sich bekannter Weise von der Mitte zum Rand der Blende zunimmt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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