DE1572640B2 - Optisches system zum kopieren von vorlagen - Google Patents
Optisches system zum kopieren von vorlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Kopieren von Vorlagen.
Bekannte optische Systeme zum Kopieren von Vorlagen weisen, da sie aus einer Vielzahl verhältnismäßig
dünner, lichtdurchlässiger, blattförmiger Elemente bestehen, die aufeinander gestapelt und gegeneinander
optisch isoliert sind, einen oder mehrere der
folgenden Nachteile auf: ein gekrümmtes Bildfeld, eine Struktur, beispielsweise in Form von Linien im
Bild, Streulicht, geringe Lichtleistung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System zum Kopieren von Vorlagen zu schaffen,
das frei von diesen Nachteilen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch je einen auf der Bildseite
und der Objektseite des Objektivs in dessen optischer Achse liegenden ebenen Spiegel gelöst.
Das Objektiv kann als Linsenkombination, konkaver Spiegel oder ein anderes Spiegelobjektiv ausgebildet
sein. Das Objektiv kann aber auch aus einem Teil einer Linse oder einem Teil eines konkaven Spiegels
bestehen.
Es ist zwar durch die deutsche Patentschrift 408152, die eine Vorrichtung zur photographischen
Aufnahme mehrerer, im wesentlichen identischer Bilder von einem einzigen Aufnahmeobjekt für Farbfilmzwecke
betrifft, und die deutsche Patentschrift 626103, die eine Einrichtung zum optischen Kopieren
von Linsenrasterfilmen betrifft, an sich bekannt, ebene Spiegel in Verbindung mit einer abbildenden
Optik zu verwenden. Die Spiegel sind hierbei jedoch im Unterschied zum erfindungsgemäßen optischen
System in einem Abstand von der optischen Achse angeordnet und dienen ganz anderen Zwecken als bei
dem erfindungsgemäßen optischen System.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zusätzlich
auf der Bildseite und der Objektseite in einer im Abstand parallel zu der Ebene der in der optischen
Achse liegenden Ebene des ersten und zweiten Spiegels liegende dritte und vierte ebene Spiegel vorgesehen.
Hierdurch wird eine größere Bildhelligkeit erzielt, da das Objektiv wie ein solches mit einer
größeren relativen Öffnung wirkt. Bei einer Vergrößerung von 1:1 können die beiden zusätzlichen ebenen
Spiegel durch einen einzigen ebenen Spiegel gebildet werden, der parallel zu dem in der optischen
Achse liegenden ersten Spiegel angeordnet ist. Hierdurch
wird der Aufbau des optischen Systems vereinfacht.
Das erfindungsgemäße optische System, das neben dem Vorteil großer Bildhelligkeit die Vorteile eines
einfachen Aufbaus und der Billigkeit aufweist, ist für Abtastsysteme, bei denen beispielsweise eine Vorlage
sich an einem langgestreckten Objektfenster vorbeibewegt und ein Bild der Vorlage in ein entsprechendes
Bildfenster projiziert wird, an dem sich synchron ein lichtempfindliches Blatt vorbeibewegt, besonders
vorteilhaft. Zu diesen Vorteilen kommt noch der weitere Vorteil hinzu, daß das optische System sowohl
zum Erzeugen seitenrichtiger als auch seitenverkehrter Bilder verwendet werden kann. Beim Kopieren
einer lichtundurchlässigen Vorlage auf ein lichtundurchlässiges Blatt für die endgültige Kopie ist die Erzeugung
eines seitenrichtigen Bildes erforderlich, während bei solchen Geräten, bei denen die endgültige
Kopie von einem Zwischenträger übertragen wird, die Erzeugung eines seitenverkehrten Bildes auf
den Zwischenträger erforderlich ist.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist ein zweiter in der optischen Achse liegender ebener
Spiegel vorgesehen, der orthogonal zum ersten in der optischen Achse liegenden Spiegel angeordnet ist. Das
Objektiv besteht hier aus einem Viertel einer Linse oder eines Konkavspiegels. Diesen beiden ebenen
Spiegeln können zur Vergrößerung der relativen Öffnung des Objektivs zwei weitere ebene Spiegel in der
Weise zugeordnet sein, daß die Spiegel zusammen einen im Querschnitt rechteckigen Lichtleiter bilden,
der sich in den Objektraum und den Bildraum des Objektivs erstreckt. Diese Ausführungsform gestattet
die Abbildung eines vollständigen Bildes, macht also eine Rasterung des Bildes oder eine Abtastung überflüssig.
Werden mehrere dieser Ausführungsformen nebeneinander angeordnet, um eine größere Vorlage
abbilden zu können, so treten in der Abbildung keine Strukturen auf, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen
(USA.-Patentschrift 3060805) der Fall ist. Außerdem besteht gegenüber diesen der Vorteil, daß
für die Abbildung gleich großer Bilder eine wesentlich geringere Zahl einzelner Systeme erforderlich ist.
Die verschiedenen ebenen Spiegel können auch durch die spiegelnde Oberfläche eines Stabes aus einem
lichtdurchlässigen Material gebildet sein. Bei diesen Ausführungsformen verläuft das Licht in denjenigen
Bereichen im lichtdurchlässigen Material, in dem es bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen
in der Luft verläuft. Die Vorteile solcher Ausführungsformen bestehen darin, daß gegossene Kunststoffkörper
verwendet werden können und eine minimale Zahl von Teilen erforderlich ist, was zu sehr
geringen Kosten im Verhältnis zur Qualität des Bildes führt. Außerdem sind die sphärischen und ebenen
Flächen, die erforderlich sind, leicht herzustellen.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele im
einzelnen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes optisches System zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes optisches System zur Abtastung in einer Richtung senkrecht zur Spiegelfläche,
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Abbildung größerer Objektflächen, bestehend aus einem Stapel einzelner
Vorrichtungen gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine Ausführungsform zur Abtastung einer Vorlage in einer Richtung parallel zur Spiegelebene,
Fig. 5 einen Längsschnitt eines Elementes der Ausführungsform gemäß Fig. 4 mit einem zweiten
Spiegel zur Erhöhung der Lichtstärke, "
Fig. 6 ein Schnittbild einer Ausführungsform mit zwei Stäben aus einem transparenten Material, die in
ihrer Wirkungsweise derjenigen der Ausführungsform gemäß Fig. 5 entspricht,
Fig. 7 eine Ausführungsform mit einem konkaven Spiegel als Objektiv,
Fig. 8 ein Schnittbild einer Ausführungsform entsprechend Fig. 7 mit einem zusätzlichen Spiegel zur
Erhöhung der Lichtstärke,
Fig. 9 eine Ausführungsform ähnlich derjenigen gemäß Fig. 7, jedoch mit einer Einrichtung zum Erzeugen
eines seitenrichtigen Bildes,
Fig. 10 und 11 ein Schnittbild bzw. die perspektivische Darstellung einer Ausführungsform nach dem
Prinzip der Ausführungsform gemäß Fig. 9,
Fig. 12 ein Schnittbild einer Ausführungsform ähnlich derjenigen..gemäß Fig. 5,
Fig. 13 eine Ausführungsform entsprechend derjenigen gemäß Fig. 4, jedoch mit Elementen entsprechend
Fig. 12, wobei die spiegelnden Flächen durch die Seitenflächen von Stäben aus transparentem Material
bestehen,
Fig. 14 eine Ausführungsform mit zwei in der optischen Achse liegenden Spiegeln und einer aus einer
Viertel-Linse bestehenden Optik,
15 TZ Ö4U
Fig. 15 eine Abwandlung der Ausführungsform
gemäß Fig. 14 zum Erzeugen eines seitenrichtigen Bildes,
Fig. 16 ein Ausführungsbeispiel in Form eines im Querschnitt quadratischen Lichtleiters mit einem aus
vier Viertel-Linsen gebildeten Objektiv,
Fig. 17 und 18 eine Stirnansicht bzw. eine perspektivische
Darstellung einer Anordnung von quadratischen Lichtleitern entsprechend der Ausführungsform
gemäß Fig. 16,
Fig. 19, 20 und 21 eine perspektivische Ansicht bzw. eine Aufsicht einer Ausführungsform zur Abtastung
einer Vortage und Erzeugung eines seitenrichtigen Bildes,
Fig. 22 und 23 eine perspektivische Darstellung bzw. eine Stirnansicht zweier Ausführungsformen mit
Lichtleitern, deren Querschnittsfläche ein rechtwinkliges Dreieck ist, für eine Abtastoptik.
Das optische System gemäß Fig. 1 besteht aus einer halben Linse 10 und ebenen Spiegeln 11 und 12, die
in einer durch die optische Achse der Linse 10 gehenden Ebene im Objektraum bzw. im Bildraum liegen.
Dieses optische System erzeugt von einem Objekt 13 ein seitenrichtiges Bild 14. Als Objekt 13 ist der
Buchstabe R dargestellt, der beispielsweise auf einer Vorlage aufgezeichnet ist, die nicht dargestellt ist. Die
Vorlage steht der Linse 10 gegenüber, weshalb das Objekt 13 so dargestellt ist, wie es von der Rückseite
durch die Vorlage hindurch zu sehen wäre. Vom Objekt 13 ausgehendes Licht wird von der Linse 10 gesammelt
und trifft entweder auf den Spiegel 11 oder den Spiegel 12, ehe es das Bild 14 erzeugt. Infolge
dieser einmaligen Reflexion erhält man das Bild 14 seitenrichtig.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ist eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1,
weshalb für die sich entsprechenden Teile gleiche Bezugszahlen verwendet sind. Die Abwandlung besteht
darin, daß bei der Linse 10 der obere Teil fehlt und daß ein Objektfenster und ein Bildfenster vorhanden
sind, die vom Spiegel 11 und der Unterseite eines lichtundurchlässigen Stabes 17 bzw. dem Spiegel 12
und der Unterseite eines lichtundurchlässigen Stabes 19 gebildet sind. Das Objekt wird in Richtung des
Pfeiles 16 am Objektfenster, ein lichtempfindliches Blatt in Richtung des Pfeiles 18 am Bildfenster vorbeigeführt.
Wie Fig. 3 zeigt, kann man auch einen Stapel 21 gleichartiger Einheiten bilden, wobei diese Einheiten
im wesentlichen wie die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ausgebildet sind. Der Unterschied besteht lediglich
darin, daß die Stäbe 17 und 19 fehlen und die Spiegel 11 und 12 durch einen einzigen Spiegel ersetzt
sind, der aber auch in der optischen Achse der halben Linse 22 liegt. Legt man die Vorlage, auf der beispielsweise
ein Zeichen 23 aufgezeichnet ist, an die eine Seite des Stapels 21, so erzeugt das optische System
ein vollständiges seitenrichtiges Bild der Aufzeichnung 23 am anderen Ende. Das Bild weist praktisch
keine Unterbrechungen auf, dagegen kann man im allgemeinen Linien wegen der Dicke der Spiegel
feststellen.
Ein solcher Stapel kann zur Abtastung in einer Richtung parallel, im rechten Winkel oder auch schräg
zu der Spiegelfläche verwendet werden.
Eine ebenfalls als Stapel einzelner Einheiten ausgebildete
Ausführungsform zeigt Fig. 4. Jede Einheit besteht aus einer« 5 sowie Spiegeln 26 und 27.
Die einzelnen Einheiten empfangen Licht von einer Vorlage 28, die in Richtung des Pfeiles 29 am einen
Ende des Stapels vorbeibewegt wird. Das von der Vorlage kommende Licht wird über die einzelnen Kanäle
des Stapels übertragen und erzeugt am anderen Ende auf einem lichtempfindlichen Blatt 31, das in
Richtung des Pfeiles 32 bewegt wird, ein Bild. Man erhält ein seitenrichtiges Bild, aber eine gegenläufige
Abtastung, bei der die Vorlage und das lichtempf indliehe Blatt in entgegengesetzten Richtungen bewegt
werden müssen. Ganz allgemein spricht man immer dann, wenn die Vorlage und die Kopie beide im Uhrzeigersinn
oder im Gegenuhrzeigersinn bezüglich des Zentrums des optischen Systems bewegt werden müssen,
von einer gegenläufigen Abtastung. Es ist deshalb hier auf diesen Punkt hingewiesen, weil bei den Ausführungsformen
gemäß den F ig. 19 bis 21 eine gegenläufige Abtastung in diesem Sinne erfolgt, aber die
Vorlage und die Kopie sich in derselben Richtung und in derselben Ebene bewegen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist auch die Unterseite 34 des Spiegels, der sich unmittelbar über
der dargestellten Abbildungseinheit befindet, als Spiegel ausgebildet. Wie bereits im Zusammenhang
mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erläutert worden ist, wird ein Objekt 35 mittels eine Linse 25 und
dem einen oder anderen der in der optischen Achse der Linse 25 liegenden Spiegel 26 und 27 abgebildet,
wobei ein aufrechtes, seitenrichtiges Bild 36 entsteht.
Der Spiegel 34 erhöht die öffnung des Objektivs dadurch,
daß er Licht vom Objekt 35 in die Linse 25 wirft, das ohne den Spiegel 34 das Objektiv nicht erreichen
würde. Zu bemerken ist, daß alles Licht des Objekts 35, das den Spiegel 34 im Objektraum beaufschlagt,
ihn auch nach dem Durchtritt durch die Linse 25 im Bildraum beaufschlagt. Dieses Licht trifft außerdem
auf den einen oder anderen der Spiegel 26 und 27 auf, wird also dreimal reflektiert. Einheiten
gemäß Fig. 5 können selbstverständlich zu Stapeln zusammengefügt werden.
In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, die nach dem gleichen Prinzip aufgebaut ist wie diejenige
gemäß Fig. 5. Sie besteht aus zwei Elementen 38 und 39 aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff, deren
einander zugekehrte Flächen 40 je eine halbe Linse bilden. Die einander gegenüberliegenden, ebenen
Seitenflächen 41 und 42 sind total reflektierend. Die Seitenflächen 41 liegen in derselben, durch die optische
Achse der Linsen 40 gehenden Ebene und bil-
5„ den die den Spiegeln 26 und 27 der Ausführungsform
gemäß Fig. 5 entsprechenden Spiegel. Die Seitenflächen 42 bilden den hierzu parallelen, dem Spiegel 34
entsprechenden Spiegel, der die relative öffnung des optischen Systems erhöht. Der Unterschied gegenüber
der Ausführungsform gemäß Fig. 5 besteht also lediglich darin, daß die Lufträume der Lichtleiter
durch feste lichtdurchlässige Körper mit total reflektierenden Seitenflächen und der vom Glas der Linse
erfüllte Raum durch einen entsprechenden Luftraum ersetzt sind.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 liegt ein ebener Spiegel 45 in der optischen Achse eines Konkavspiegels
46, so daß ein Objekt 47 aber seitenverkehrt abgebildet wird (Bild 48). Das Licht des Objektes
47 wird einmal vom Konkavspiegel 46 reflektiert. Damit ist die Gesamtzahl der Reflexionen eine gerade
Zahl, was zu einem seitenverkehrten Bild führt. In Fig. 7 erscheint das Bild 48 seitenrichtig, da für die
Darstellung des Objektes 47 und des Bildes 48 die Blickrichtung von der Rückseite der Vorlage bzw. der
Kopie gewählt ist. Seitenverkehrte Bilder benötigt man beim Kopieren dann, wenn das Bild zunächst auf
einem lichtempfindlichen Blatt aufgezeichnet und dann erst auf die endgültige Kopie übertragen wird.
Bei einer Abbildungsvorrichtung gemäß Fig. 7 kann, wie Fig. 8 zeigt, ein zusätzlicher Spiegel SO vorgesehen
sein, der, da das Objektiv 46 ein Spiegel ist, sowohl den Objektraumspiegel als auch den Bildraumspiegel
bildet. Der Spiegel 50 liegt parallel zu dem Spiegel 45 und erhöht die Bildhelligkeit in der
im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Fig. 5 erläuterten Weise.
Durch eine Abwandlung der Ausführungsform gemaß Fig. 7 kann ein seitenrichtiges Bild erzeugt werden,
wie die Ausführungsform gemäß Fig.9 zeigt. Zu diesem Zwecke ist im rechten Winkel zum Spiegel 45
ein weiterer ebener Spiegel 52 im Strahlengang angeordnet, der eine zusätzliche Reflexion der vom Objekt
53 zum Bild 56 verlaufenden Strahlen bewirkt. Das Objekt 53 ist im vorliegenden Falle auf einer Vorlage
54 aufgezeichnet, das sich in Richtung des Pfeiles 55 bewegt. Das seitenrichtige Bild 56 entsteht auf einem
lichtempfindlichen Blatt 57 und bewegt sich in Riehtungdes
Pfeiles 58. Die Abbildungsvorrichtung arbeitet also nach dem Prinzip der gegenläufigen Abtastung,
da sich sowohl das Objekt als auch das Bild im Uhrzeigersinn bezüglich des Spiegels 46 bei der
Betrachtung von oben her bewegen. Bei dieser Ausführungsform
können sich aber auch die Vorlage 54 und das lichtempfindliche Blatt 57 entweder nach
oben oder nach unten, also senkrecht zur Ebene des Spiegels 45, bewegen, wobei man ein Objektfenster
und ein Bildfenster wie bei der Ausführungsform gemaß Fig. 2 vorsehen würde. Auch in diesem Falle erfolgt,
da die Vorlage und das lichtempfindliche Blatt in derselben Richtung bewegt werden und beide auf
derselben Seite des Objektivs 46 liegen, die Abtastung gegenläufig.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems,
die aus einem Stapel einzelner Einheiten besteht, wobei jede Einheit gleich ausgebildet ist und nach dem
Prinzip der Ausführungsform gemäß Fig. 9 arbeitet. Die einzelnen Einheiten unterscheiden sich von der
Ausführungsform gemäß Fig. 9 lediglich dadurch, daß, wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 5
und 6, der Luftraum durch einen Körper aus einem lichtdurchlässigen Stoff und die Spiegel durch total
reflektierende Grenzflächen dieses Körpers ersetzt sind.
Jede Einheit weist einen Konkavspiegel 61 und einen ebenen Spiegel 62 auf, der in der optischen Achse
des Konkavspiegels 61 liegt. Die Vorlage 64 wird in Richtung des Pfeiles 65 an einem Objektfenster 66
vorbeigeführt, in dem sie von innen her mittels einer Lampe 67 beleuchtet wird. Das von der Vorlage innerhalb
des Objektfensters 66 reflektierte Licht wird
von einem ebenen Spiegel 70 reflektiert, der senkrecht auf dem Spiegel 62 steht und das einfallende Licht
in den Konkavspiegel 61 wirft. Nach einer einmaligen Reflexion am Spiegel 62 wird in einem Bildfenster
71 auf einem Kopierblatt ein Bild erzeugt. Das Kopierblatt 72 bewegt sich in Richtung des Pfeiles 73.
Die Abbildungsvorrichtung besteht aus einem Stapel solcher dicht aneinanderliegender Einheiten. Vorzugsweise
sind die aneinander anliegenden Oberflächen metallisiert, um eine Totalreflexion auf der
Innenseite sicherzustellen. Die in der optischen Achse liegende Seitenfläche jeder Einheit bildet den gemäß
der Erfindung hier vorgesehenen Spiegel. In dieser Ebene liegt aber auch der zusätzliche Spiegel für die
benachbarte Einheit, mittels dessen die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen gemäß den
Fig. 5 und 8 erläuterte Erhöhung der relativen öffnung
des Objektivs zur Erzielung höherer Beleuchtungsstärke in der Bildebene erhalten wird. Zu bemerken
ist noch, daß das Licht der Lampe 67 unter einem Winkel auf die Ebene 70 auf trifft, der zu keiner
Reflexion führt und deshalb diese Ebene durchdringt und die Vorlage 64 im Objektfenster 66 beleuchtet.
Das von der Vorlage reflektierte Licht trifft dagegen auf die Ebene 70 schräg auf und wird total reflektiert.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 12 ist ähnlich derjenigen gemäß Fig. 5, jedoch werden zwei halbe
Linsen 75 und 76 verwendet, denen je einer in ihrer optischen Achse liegender ebener Spiegel 77 bzw. 78
zugeordnet ist. Alles Licht von einem Objekt 79, das auf den Spiegel 78 auftrifft und dann durch die Linse
75 hindurchtritt, beaufschlagt sowohl den Spiegel 77 als auch ein zweites Mal den Spiegel 78, ehe es das
Bild 80 erzeugt. Der Spiegel 78 stellt also für die Linse 75 den deren Öffnung vergrößernden zusätzlichen
Spiegel dar, während er gleichzeitig den in der optischen Achse liegenden Spiegel der Linse 76 bildet.
Entsprechendes gilt für den Spiegel 77.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 13 weist einen Stapel einzelner Einheiten 82,83 auf wie die Ausführungsform
gemäß Fig. 4. Die Einheiten 82,83 wirken jedoch wie die Ausführungsform gemäß Fig. 12, da
die obere und untere Seitenfläche der je einen Lichtleiter bildenden Körper 82 und 83 metallisiert und
die Seitenflächen zur Absorption von Streulicht geschwärzt sind. Die Trennfläche zwischen zwei benachbarten
Lichtleitern liegt in der optischen Achse einer der Linsen 84, so daß je zwei benachbarte halbe Linsen
jedem Lichtleiter zugeordnet sind, der aus je einem vor bzw. hinter den Linsen angeordneten Körper
aus transparentem Material besteht. Wird eine Vorlage 28 an der einen Stirnseite der Abbildungsvorrichtung
in Richtung des Pfeiles 29 vorbeibewegt, so erhält man auf dem Blatt 31, das in Richtung des Pfeiles
32 an der anderen Stirnseite der Vorrichtung vorbeibewegt wird, ein seitenrichtiges Bild.
Es können auch, wie Fig. 14 zeigt, zwei Spiegel 86 und 87 im rechten Winkel zueinander angeordnet
sein, die beide in Ebenen durch die optische Achse 88 einer Sammellinse 89 liegen. Jeder Strahl von einem
Objekt 91 auf einer Vorlage 92 wird, sofern er von der Optik überhaupt aufgefangen wird, zweimal
reflektiert, ehe er das seitenverkehrte Bild 93 auf einem Träger 94 erzeugt. Die Vorlage 92 und der Träger
94 können entweder in Richtung der Pfeile 95 oder quer zu dieser Richtung bewegt werden.
Fügt man einen weiteren ebenen Spiegel 97 hinzu, der eine nochmalige Reflexion der Lichtstrahlen erzeugt,
ehe sie das Bild erzeugen und im Ausführungsbeispiel senkrecht zum Spiegel 87 und im Winkel von
135° zum Spiegel 86 angeordnet ist, so erhält man ein seitenrichtiges Bild 98 des Objekts 91, wie Fig. 15
zeigt. Auch hier können beide Blätter nach oben oder nach unten bewegt werden, oder sie können auch im
Uhrzeigersinn bezüglich der Linse 89 bewegt werden.
An Stelle von zwei halben Linsen sind bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 16 bis 18 vier Vier-
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tel-Linsen kombiniert. Die Ausführungsform gemäß Fig. 16 ist als quadratischer Lichtleiter mit innen reflektierenden
Flächen 100 ausgebildet, in dem die vier Viertel-Linsen 101,102,103 und 104 so angeordnet
sind, daß jede mit ihrer optischen Achse in einer der Längskanten 105 des Lichtleiters liegt. Außerdem liegen
die Linsen aneinander an.
Eine aus einzelnen Einheiten gebildete Matrize zeigen die Fig. 17 und 18. Die einzelnen Einheiten wirken
wie die Ausführungsform gemäß Fig. 16, jedoch ist der Lichtleiter durch zwei im Querschnitt quadratische
Stäbe 107 und 108 aus einem transparenten Kunststoff gebildet, zwischen denen die Linsen 109
angeordnet sind. Die Viertel-Linsen erstrecken sich bis zur Längsmittelachse des Lichtleiters und sind nur
deshalb in Fig. 17 als einfache Kreise 106 dargestellt, weil sonst in der Stirnansicht in jedem einen Kanal
darstellenden Quadrat vier weitere Quadrate zu sehen wären, was der Anschaulichkeit abträglich wäre. Innerhalb
der Fläche zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten der beiden Stäbe 107 und 108 jedes
Paares liegen vier Viertel der Linsen 109, die ebenso wie die Linsen 84 bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 13 im Abstand von den Stäben angeordnet sind. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der Ausführungsform
gemäß Fig. 13 und derjenigen gemäß Fig. 18 besteht jedoch darin, daß das Bild in beiden
Dimensionen ununterbrochen ist, da es als Ganzes abgebildet wird. Allerdings ist das Bild seitenverkehrt.
Der obere rechte Teil 110 des das Objekt bildenden Buchstabens, der in Fig. 18 so dargestellt ist, wie man
ihn durch die nicht dargestellte Vorlage hindurch sehen würde, erscheint deshalb in der oberen rechten
Ecke der Bildebene und würde sich in derselben Richtung bewegen wie das Objekt, wenn dieses bewegt
werden würde. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13 ist dagegen bei dem Bild rechts und links vertauscht,
wie es zur Erzeugung eines seitenrichtigen Bildes beim Kopieren erforderlich ist. Würde man die
Einheiten der Ausführungsform gemäß Fig. 18 durch solche mit halben Linsen gemäß Fig. 13 ersetzen, so
würde jeder vertikale Abschnitt des Bildes falsch liegen bezüglich des nächsten vertikalen Abschnittes.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 18 wird dagegen die ganze Vorlage so abgebildet, daß alle Teile
richtig zueinander liegen.
Eine besonders vorteilhafte Abwandlung der Ausführungsformen gemäß den F ig. 4 und 6 zeigt Fig. 19.
Mehrere Lichtleiter, die je aus zwei lichtdurchlässigen Stäben 115 und 116 bestehen, sind zu einem Stapel
zusammengefaßt. Die obere und untere Seitenfläche der Stäbe 115 und 116 ist bis auf den als Objektfenster
117 ausgebildeten Lichteinlaß und den als Bildfenster
118 ausgebildeten Lichtauslaß lichtundurchlässig. Die Seitenflächen und Zwischenflächen zwischen benachbarten
Einheiten sind entweder innen total reflektierend oder durch Metallisieren total reflektierend gemacht.
Die einander zugekehrten Enden 120 der Stäbe 115 und 116 sind je als halbe Linse ausgebildet.
Dies zeigt am besten Fig. 21. In der Seitenansicht (Fig. 20) sind symmetrische konvexe Flächen 120 zu
sehen. Diese Flächen 120 sind, wie Fig. 21 zeigt, Teile zweier Linsen, deren optische Achse η der Fläche 122
liegt. Durch gestrichelte Linien ist eine dieser plankonvexen Linsen 123 dargestellt.
Durch das Objektfenster 117 eintretendes Licht wird an einer unter einem Winkel von 45° zum Objektfenster
stehenden Oberfläche 126 des Stabes 116 total reflektiert, und zwar in Richtung zur Luftlinse
hin, die durch die Flächen 120 gebildet wird. Nachdem das Licht durch die Luftlinse gesammelt worden ist,
wird es an einer ebenfalls im Winkel von 45° zum Bildfenster liegenden Oberfläche 127 gespiegelt und
dann in das Bildfenster 118 geworfen. Bewegt sich ein Objekt 130 über das Bildfenster 117 hinweg in
Richtung des Pfeils 131, so bewegt sich sein Bild 132 im Bildfenster in Richtung des Pfeils 133. Zu bemerken
ist, daß ohne die Reflexionen an den Flächen 126 und 127 das Objekt und das Bild sich so wie bei der
Ausführungsform gemäß Fig. 4 bewegen. Bei einer Blickrichtung auf die linke Seite der Vorrichtung bei
einer Darstellung gemäß Fig. 19 kann man die Beweis gung des Bildes und des Objektes, die sich beide in
derselben Richtung und in derselben Ebene bewegen, als eine Bewegung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich
der Linsen 120 ansprechen. Eine solche Bewegung im Gegenuhrzeigersinn des Objekts und des Bildes
sieht man auch bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform. Es handelt sich also in beiden Fällen um
eine gegenläufige Abtastung.
Obgleich im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Lage der einzelnen Flächen bezüg-Hch
der Erde angegeben sind, ist eine solche Orientierung selbstverständlich nicht notwendig. Vorhanden
sein muß lediglich die sich aus dieser Orientierung ergebende gegenseitige Lage der einzelnen Flächen. Bei
der Ausführungsform gemäß Fig. 19 sind die einzelnen Einheiten in horizontaler Richtung nebeneinander
angeordnet, wobei die in der optischen Achse liegende reflektierende Fläche 122 jeder Einheit in einer
vertikalen Ebene, also im rechten Winkel dazu, liegt. Die Einheiten sind so dargestellt, daß sie alle in derselben
Weise einander zugekehrt sind. Es könnten aber auch einige im umgekehrten Sinne einander zugekehrt
sein, so daß sich in der optischen Achse liegende reflektierende Flächen berühren. Die Flächen
126 und 127 stehen im Winkel von 45° zur Horizontalen und im Winkel von 90° zueinander.
Dieses optische System ist in einer Vielzahl verschiedener Arten direkt für das Kopieren von Vorlagen
verwendbar. Unter Weglassung unwesentlicher Einzelheiten der Kopiereinrichtung ist eine Anwendungsmöglichkeit
in Fig. 20 dargestellt, wo eine Vorlage 140 zwischen einer Rolle 141 und dem Objektfenster
117 an letzterem vorbeigeführt wird. Im Objektfenster wird die Vorlage mittels einer Lampe
142 beleuchtet, und zwar hochkant durch eine aus Glas oder transparentem Kunststoff bestehende Platte
143, die das Licht direkt auf das Objektfenster 117 wirft. Das von der Lampe 142 kommende Licht beaufschlagt
die Fläche 126 senkrecht und tritt deshalb ungehindert hindurch. Um zu verhindern, daß aus der
Platte 143 austretendes Licht gestreut und direkt in den Stab 160 geworfen wird, ist auf der Oberseite des
Stabes 116 in diesen eine Quernut nahe dem Objektfenster 117 eingeschnitten und mit einem lichtundurchlässigen
Stoff 145 ausgefüllt. Von der Vorlage im Objektfenster 117 reflektiertes Licht wird an der
Fläche 126 total reflektiert und in die Linsen 120 geworfen. Außerdem werden die Lichtstrahlen von der
reflektierenden Unterseite 120 entweder im Objektraum oder im Bildraum reflektiert. Ein Teil des vom
Objekt ausgehenden Lichtes wird auch an der Oberseite 125 des Lichtleiters eine gerade Zahl mal reflektiert.
Dieses Licht vergrößert die effektive relative Öffnung des Objektivs, wie oben schon dargelegt
worden ist. Zum Schluß wird das Licht an der Fläche 127 reflektiert, so daß man im Bildfenster 118 auf
einem lichtempfindlichen Blatt 150 das Bild der Vorlage erhält.
Dieses Abbildungssystem ist auch bei handelsüblichen
photographischen Kopiergeräten vorteilhaft, jedoch hier lediglich in Verbindung mit einem xerographischen
Gerät erläutert, bei dem Papier, das auf seiner Unterseite mit einer photoleitenden Schicht aus
Zinkoxyd in Harz versehen ist, Blatt für Blatt aus einem Vorratsbehälter 150 entnommen und an einer
Sprühelektrode 152 vorbeigeführt wird, wobei die photoleitende Schicht durch die Koronaentladung
gleichförmig aufgeladen wird, kurz ehe sie am Bildfenster 118 vorbeigeführt wird. Nach Belichtung
im Bildfenster 118 läuft das Blatt, auf dem sich ein Ladungsbild gebildet hat, unter einer Rolle 154 hindurch
durch ein aus einem flüssigen Toner bestehendes Bad 155, das das Bild in bekannter Weise entwickelt.
Zur weiteren Erläuterung der Möglichkeiten, die sich aus der Erfindung ergeben, sind in den Fig. 22
und 23 weitere Ausführungsformen dargestellt. Beide Ausführungsformen sind besonders für die Abtastung
geeignet. Wenn sich das Objekt in Richtung des Pfeiles
162 (Fig. 22) nach oben bewegt, bewegt sich das Bild um die gleiche Strecke nach oben, was durch den
Pfeil 163 angedeutet ist. Wie die Fig. 22 und 23 zeigen, sind mehrere entgegengesetzt orientierte Lichtleiter
164 und 165 vorgesehen, deren Querschnittsfläehe
ein rechtwinkliges Dreieck ist. Jeder Lichtleiter enthält einen Teil einer Linse.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 22 sind halbe Linsen 166, 167 so angeordnet, daß ihre optische
Achse in der Mitte der Hypothenuse des zugeordneten Lichtleiters 164 bzw. 165 liegt. Die Wirkungsweise
dieser Vorrichtung ist ähnlich denjenigen gemäß den Fig. 2, 4 oder 12.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 23 sind die Linsenstücke 168 so angeordnet, daß ihre optische
Achse mit zusammenfallenden Längskanten 169 benachbarter Kanäle 164 und 165 zusammenfällt. Es
sind deshalb eine Viertel-Linse 170 in der rechtwinkligen Ecke und je eine Achtel-Linse 171 in den beiden
anderen Ecken vorhanden. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beruht auf einem ähnlichen Prinzip
wie diejenige gemäß den Fig. 14 bis 18.
Bei beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 22 und 23 sind alle Flächen mit Ausnahme der Stirnflächen
jedes Lichtleiters vorzugsweise total reflektierend. Zu bemerken ist noch, daß wie bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 17 die einzelnen Linsenstücke normalerweise zusammenhängen. Nur aus Gründen
der Klarheit in der Darstellung sind in Fig. 23 die Linsen als kreisförmige, im Abstand voneinander angeordnete
Elemente gezeichnet. Die Ausführungsformen mit im Querschnitt dreieckförmigem Lichtleiter
haben gegenüber den eben beschriebenen Ausführungsformen mit rechteckförmigem Lichtleiter den
Vorteil, daß die Grenzflächen keine wahrnehmbaren Abtastlinien in der Kopie verursachen. Jedoch sind
diese Ausführungsformen etwas schwieriger herzustellen als die Ausführungsformen mit rechteckigem
Querschnitt des Lichtleiters.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (17)
1. Optisches System zum Kopieren von Vorlagen, gekennzeichnet durch je einen auf der
Bildseite und der Objektseite eines Objektivs (10, 22, 25, 40, 46, 61, 75, 76, 84, 89, 101 bis 104,
109,120,167,168,170,171) in dessen optischer
Achse liegenden ebenen Spiegel (11, 12; 21; 26, 27; 41; 45; 77, 78; 86, 87; 100; 122).
2. Optisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf der Bildseite und der Objektseite
in einer im Abstand parallel zu der Ebene der in der optischen Achse liegenden Ebene der
ersten und zweiten Spiegel liegende dritte und vierte ebene Spiegel (34, 42, 78) (Fig. 5, 6, 12).
3. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Objektiv ein konkaver
Spiegel (46) vorgesehen ist und der zweite, der dritte und vierte Reflektor durch einen einzigen,
parallel und im Abstand zu dem ersten in der optischen Achse liegenden Spiegel (45) angeordneten
Spiegel (50) gebildet sind (Fig. 8).
4. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
einem langgestreckten Objektfenster und einem ebensolchen Bildfenster, die parallel zueinander
liegen, in einer zu den Fenstern parallelen und symmetrischen Linie mehrere Objektive (25) angeordnet
sind und daß die jedem Objektiv zugeordneten Spiegel (26, 27) in zu den Fenstern und
der erwähnten symmetrischen Linie orthogonalen Ebenen liegen, wodurch nebeneinanderliegende
Abschnitte eines Objekts am Objektfenster durch die Objektive und Spiegel nebeneinanderliegend
und seitenrichtig im Bildfenster abgebildet werden (Fig. 4).
5. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im
Strahlengang zwischen dem Objekt (53, 91) und dessen Bild (56, 98) ein zusätzlicher ebener Spiegel
(52,97) angeordnet ist, der orthogonal zu den in der optischen Achse liegenden ersten und zweiten
ebenen Spiegeln (54,87) steht (Fig. 9,14,15).
6. Optisches System nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den
in der optischen Achse liegenden ersten und zweiten Spiegeln und einem den dritten und vierten
Spiegel bildenden gemeinsamen Spiegel ein Objektfenster (66) und ein Bildfenster (71) in gleicher
optischer Entfernung vom Konkavspiegel (61) und im rechten Winkel zueinander angeordnet
sind (Fig. 10).
7. Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere konkave Spiegel
(61) mit den zueinander parallelen ebenen Spiegeln nebeneinander und in einer Linie parallel zur
Längsrichtung der Fenster (66, 71) angeordnet sind, die nebeneinanderliegende Abschnitte eines
sich vor dem Objektfenster befindenden Objekts (64) in nebeneinanderliegende, seitenrichtige Abschnitte
im Bildfenster (71) abbilden (Fig. 11).
8. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere, je im Bildraum
bzw. im Objektraum in der optischen Achse liegende Spiegel (86) vorgesehen sind, die orthogonal
zu der Ebene der ersten und zweiten Spiegel (87) angeordnet sind (Fig. 14, 15).
9. Optisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in der optischen Achse
liegenden Spiegel zusammen mit zwei weiteren ebenen Spiegeln einen im Querschnitt rechteckigen
Lichtleiter bilden, der sich in den Objektraum und den Bildraum des Objektivs erstreckt
(Fig. 16).
10. Optisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv durch
eine Viertel-Linse gebildet ist.
11. Optisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Viertel-Linse
(101 bis 104) in jeder der vier Längskanten (105) des Lichtleiters angeordnet ist, wobei die optische
Achse jeder Linse mit der zugeordneten Längskante zusammenfällt (Fig. 16).
12. Optisches System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Lichtleiter (107,108) mit je einem Objektiv in Form einer rechtwinkligen Matrize nebeneinander
angeordnet sind (Fig. 8).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in der optischen
Achse liegenden ersten und zweiten ebenen Spiegel durch je eine innen total reflektierende
Seitenfläche (41) zweier transparenter Stäbe (38, 39) mit rechteckigem Querschnitt gebildet
sind, wobei einander entsprechende Seitenflächen der Stäbe in gleichen Ebenen liegen und
die einander zugekehrten Enden der Stäbe als konvexe Flächenstücke (40) ausgebildet sind, deren
optische Achse in der Mittellinie der total reflektierenden Seitenfläche (41) beider Stäbe liegt
(Fig. 6).
14. Optisches System nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die weiteren ebenen Spiegel durch die übrigen Seitenflächen (42) der
Stäbe gebildet sind (Fig. 6).
15. Optisches System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stabpaare
(82, 83) in einer Ebene nebeneinander und mit ihren in der optischen Achse liegenden Flächen
senkrecht zu dieser Ebene liegend angeordnet sind (Fig. 13).
16. Optisches System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stab (115,
116) an seinem dem anderen Stab abgekehrten Ende eine zu der in der optischen Achse liegenden
Fläche (122) im Winkel von etwa 45° stehende Stirnfläche (126,127) aufweist, wobei diese Stirnflächen
des Stabpaares in einem Winkel von 90° zueinander liegen (Fig. 19, 20).
17. Optisches System nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stirnflächen
(126, 127) auf der einen Seite der Stabpaare in derselben Ebene liegen (Fig. 19, 20).
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