DE2121097A1 - Bildverteilungsanlage - Google Patents
BildverteilungsanlageInfo
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Description
Priorität: U.S. Serial No. 34 371 vom
4. Mai 1970
In der Vergangenheit sind Überlegungen angestellt worden zum Verteilen oder Beabstanden von Bildern in einer photoempfindlichen
Oberfläche durch die Verwendung drehbarer reflektierender Körper, z.B. eines Spiegels, der zu unterschiedlichen Winkelpositionen
bewegt wird und dadurch die Bildträgerlichtstrahlen zu verschiedenen Bereichen der photoempfindlichen
Oberfläche reflektiert, z.B. zur Erreichung der Schriftzeichenverteilung
in einer Lichtdruckmaschine. Die USA-Patentschrift 1 175 685, ausgegeben am 14. März 1916, offenbart eine solche
typische Anlage, bei der die photoempfindliche Oberfläche in einer flachen Bildebene befestigt ist. Eine bewegliche opti-
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sehe Anlage ist in Verbindung mit einem sich winkelig bewegenden Spiegel enthalten, um einen geeigneten Brennpunkt der Bilder zu erhalten. Bei der Verwendung winkelig beweglicher oder
drehbarer Spiegel oder Reflektoren sind andere Überlegungen angestellt worden, wobei der Film in den Spiegeln oder Reflektoren
entlang einem Bogen befestigt ist, der den Drehmifelpunkt des Spiegels als seinen Brennpunkt aufweist. Man fand jedoch,
daß dies zu gewissen Formänderungen oder Fehlern der Bilder führte, da sie auf die photoempfindliche Oberfläche entlang
einem kurzen Bogen anstatt Über eine flache Ebene fokuasiert
werden. Ferner ist die Handhabung photoempfindlicher Materialien, insbesondere eines Films, etwas schwierig. Wenn der
Film insbesondere quer zu seiner Länge gekrümmt ist, ist es schwierig, ihn genau quer zu dem gewünschten Bogen zu halten, und folglich ist diese Anordnung mit beachtlichen praktischen
Nachteilen verbunden.
Gemäß, der vorliegenden Erfindung werden aufeinanderfolgende,
ausgerichtete Bildträgerlichtstrahlen durch eine an sich bekannte Anlage erzeugt. Die Maße der Bilder werden erwünschtenfalls
durch bekannte Einrichtungen gesteuert. Das Kollimatorlinsensystem richtet den Bildträgerstrahl in parallele Strahlenaus,
und der ausgerichtete Strahl wird auf einen sich drehenden Reflektor, z.B. einen Spiegel oder eine äquivalente .
Brechungseinrichtung gerichtet. Die Winkellage des Reflektors wird in geeigneter Weise gesteuert, z.B. vermittels eines
Servomotorsystems, das den Spiegel in ausgewählten unterschiedlichen Winkelstellungen mit der notwendigen Genauigkeit
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hält. Der Servomotor kann gemäß der zum Zeitpunkt der Auswahl des Schriftzeichens vermittels einer bekannten Vorrichtung abgeleiteten
Bildbreiteninformation gesteuert werden. Die ausgerichteten Strahlen werden somit zu unterschiedlichen Stellen
gerichtet, und eine Abtast- und Refokussierlinsenanordnung nimmt diese Strahlen bei unterschiedlichen Winkelstellungen
von dem sich drehenden Reflektor auf und richtet sie auf die photoempfindliche Oberfläche. Diese, z.B. ein photographischer
Film oder ein photographisches Papier, ist in einer Bildebene befestigt, und die Abtastlinsenanordnung fokussiert die Bildträgerstrahlen
in diese Ebene, um geeignet dimensionierte Bilder in der richtigen Reihenfolge zu bilden.
Diesbezüglich schreibt eine erwünschte und wahrscheinlich die praktikabelste Anordnung vor, daß jede Winkelverschiebung des
Spiegels ihr Gegenstück in einer linearen Verschiebung der Filmebene hat. Dies sollte der Fall sein, sei es daß der Winkel
relativ groß oder relativ klein ist, und dieses Verhältnis sollte überall über der Bildebene gehalten werden.
Um dies zu erreichen, sollte die optische Anlage oder das optische
System Eigenschaften aufweisen, die von denen der normden
oder sogenannten fehlerfreien Linsen unterschiedlich sind. Man betrachte für letztere (Fig. 2), wie im folgenden beschrieben,
ausgerichtetes Licht, das beim Auffallen auf eine Linse L von links für einen Punkt A bei einem Abstand F von der Linse
konvergiert. Die Beziehung aus der Abbildung kann dann wie folgt beschrieben werden:
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y» = Γ tan θ (1)
worin yf der Abstand von A von der optischen Achse ist.
Bezieht man dies auf ein tatsächliches System, dann ist der Punkt A auf dem Film, und letzterer wird von der optischen
Achse XX in der Mitte der Linie geschnitten. Aus der Gleichung (1) sieht man, daß die Beziehung zwischen der Winkelbewegung
θ im ausgerichteten Abstand und das Intervall y1 auf
dem Film nicht linear ist. Weiterhin erhält man nach Differenzieren von (1)
dy» = f see2 θ d θ · (2)
wodurch die Beziehung für kleine Versetzungen dyf auf dem Film
zu dö für den Winkel (SchriftZeichenintervall) gegeben ist.
Man ändert Gleichung (1), so daß sie sich schreibt:
y« = f · θ (1)·
und ihr Differential wird dann
dy» = f · d0 (2)'
und sowohl große als auch kleine Versetzungen werden linear und von der Lage auf der Linie unabhängig.
Die neue Abtastlinsenanordnung ist somit von spezieller Konstruktion,
die der Beziehung der Formel (I)1 anstelle der
schaltet
Formel (1) folgt, und/Formänderungen oder Fehler der Bilddimension
bei den extreirfen Winkelstellungen des drehbaren Reflektors
zu jeder Seite außermittig aus oder kompensiert sie, in welcher die von ihm reflektierten Strahlen die photoempfind-
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liehe Oberfläche unter rechten Winkeln schneiden würden. Die
Abtastlinsenanordnung hat dann die Ausschaltung von Brennpunktsveränderungen
infolge zunehmender Länge des optischen Weges vorgesehen oder in sich ausgebildet, wenn die Lichtstrahlen
die photoempfindliche Oberfläche bei Winkeln kleiner als 90° schneiden. Deshalb arbeitet die Abtastlinsenanordnung als
ein passives Element, das die notwendige Auschalfcung von Fehlern und/oder BrennpunktsVeränderungen infolge Ablenkung des
Lichtstrahles vom direkten rechtwinkligen Schneiden mit der Bildebene vorsieht. Das Ergebnis ist die Schaffung von Bildern
Seite an Seite, die über die gesamte Breite der Spalte
die
im Brennpunkt sind, und Bilder,/scharf und nicht verzerrt sind.
im Brennpunkt sind, und Bilder,/scharf und nicht verzerrt sind.
Ein geeignetes Verteilen oder Beabstanden und nicht verzerrte Bilder sind die bedeutendsten Verbesserungen gegenüber der
speziellen Abtastiinsenausbildung. Eine Kameralinse könnte
dem Zweck der Fokussierung des Bildes auf einer flachen Ebene dienen, da das in die Linse eintretende Licht parallel gemacht
ist. Die Versetzung des Bildes entlang der Basislinie wäre jedoch nicht direkt proportional zum Drehwinkel des Spiegels,
aber sie wäre direkt proportional dem Tangens des Winkels. Die Breite des Bildes selbst wäre auch proportional dem Tangens
des Drehwinkels.
Der Verteilungs- oder Beabstandungsfehler könnte, mit Schwierigkeiten,
durch Drehen des Spiegels in Stufenlängen ausgeglichen oder kompensiert werden, die von der Tangensfunktion modifiziert
sind. Der Drehwinkel für ein Bild einer gegebenen Dimension oder eines gegebenen Maßes könnte am Ende der Linie
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anders sein als im Zentrum. Aber dies würde nicht die Formänderung
oder den Fehler der Breite des Bildes ausschalten. Die spezielle Abtastlinse gewährleistet auch diese Korrektur, und
die gesamte Zweifachfunktion wird in einem passiven Element erreicht.
Es besteht daher gemäß der Erfindung die Aufgabe, eine neue Bildverteilungs- bzw. Beabstandungsvorrichtung vorzusehen, in
der leichte, sich bewegende Teile mit kleiner Trägheit mit neuen passiven oder sich nicht bewegenden Elementen verwendet
werden zwecks Verteilen der Bilder in gewünschter Beziehung Seite an Seite; und eine neue Linse vorzusehen, die Bildfehler
infolge des Eintrittswinkels ausgericiieterBildstrahlen in die Linse ausschaltet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen
Fig. 1 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Bildprojektionsanlage
gemäß der Erfindung, zusammen mit Blockdiagraramdarstellungen
der Steuerungen hierfür,
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Verhältnisse in dem optischen System bzw. optischen Anlage zeigt, und
Fig. 3 eine Einzeldarstellung einer geeigneten Form der Abtastlinse.
Eine Schriftzeichenbildprojizieranlage 10 projiziert aufeinanderfolgend
Bildträgerlichtstrahlen durch eine von mehreren Sieb- oder Sortierlinsen 12, die beispielsweise in einem Revol-
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verkopf 14 derart getragen werden, daß jede ausgewählte Linse
in den optischen Weg bewegbar ist und somit das Maß oder die Dimension des sich ergebenden Bildes ändert. Alternativ könnten
einstellbare Sieb- oder Sortierlinsen verwendet werden. Die Lichtstrahlen laufen dann zu einer Ausrichtlinsenanlage
Diese Ausrichtlinse hat vorzugsweise eine gewisse Einstellung ihrer Brennpunktslänge, die für das anfängliche Setzen und
genaue Fokussieren ausreicht. Nachdem diese Einstellung aber einmal vorgenommen worden ist, wird die Ausrichtlinse normalerweise
nicht weiter eingestellt.
Die ausgerichteten, von der Ausrichtlinse 15 herauskommenden
Lichtstrahlen werden auf einen drehbaren Reflektor oder einen Spiegel 20 gerichtet, der mit der Welle 22 eines Servomotors
24 verbunden ist, der als Einrichtung zum wahlweisen Verändern
der Winkellage der Reflektion der Ausrichtlinse arbeitet, um die ausgerichteten Lichtstrahlen zu verschiedenen Teilen eines
photoempfindlichen Materials oder einer Oberfläche 25 zu richten, die beispielsweise ein photographischer Film oder ein photographisches
Papier aus einer Zuführwalze 26 sein kann, der bzw. das zu einer Aufnahmewalze 27 unter der Steuerung eines
Motors 28 läuft, der als Verteilungssteuerung für die vertikale
Ausdehnung der Bilder arbeitet. Der Reflektor 20 richtet das Licht auf die Ebene des photoempfindlichen Materials 25 in
einer solchen Weise, daß das Zentrum einer Seite an Seite-Anordnung der Bilder auf dem Material 25 bei einer Stelle im
rechten Winkel zum Lichtsträhl geformt weird, der vom Reflektor 20 kommt. Somit versetzt der Reflektor die Strahlen zu irgendeiner
Seite dieser Mittellinie.
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Zwischen dem Reflektor und der von der Lage des photoempfind-
es liehen Materials 25 gebildeten Bildebene gibt/eine Abtast- oder
Refokussierlinse 30s die die ausgerichteten Lichtstrahlen fokussiert
und somit ein reelles Bild bei der Bildebene und auf dem photoempfindlichen Material erzeugt. Zur selben Zeit sieht
diese Abtastlainse das Ausschalten der Winkellage der Lichtstrahlen
vorj, die auf die photoempfindliche Oberfläche unter
einem gewissen Winkel kleiner als 90° auftreffen9 wenn die
Licht stahlen zu eines? beliebigen Seite außermittig versetzt
wenden. Je weiter die LiQhtstvBhlen in irgendeiner Richtung ?ersefesfc
werdens otsq spitzer wird offensichtlich dieser Winkel
werden s unä la ©Ins:? normalen optischen Anlage bs!?- einem optiseäen
System wll^Se fixes -sin FerSüSiwiisaen der Bilds?infolge dar
Änderung isi optischen Weg und einen Bildfehler hervorrufen,
iTobei äse Bild breiter ^n 1^eMeK t^ae&tefc.-, wsnn ss ^©itsr von
30 arbeitet soait als passiver Sl^mSHt5 das
gga Bi-^aiipiiiikt s ein SoFtle^en odes? - Bemessen
und eiß Τθ^θΙλι?:! sues? Egaösfcesiö©£i des3 Bilöe^ sos?gts währen
das pii©yöQiEp:?:" sidllil·^-.::3 Ktevöe^ie,! in ei-:^p Sbsns5 gdQlfccm Ώ
■5"€Ώ ώ^ώ' ■:>.;;;-ΐ;:ίΐΞίί,θϊ?£©8 Lieht des=1 Bssie^yjEg y" s f s © folgt an·=
S=^oSa äst
iUi!5li.;t·/ Ü fc /
Ober fläche |
Radius mm |
CA./2 mm ■ |
Dicke t (mm) |
Index/ Dispersion |
Element |
a) | Halt | 11,08 | 79,84 | ||
b) | -111,870 | 30,84 | 5,94 | 1.707,542 | I |
c) | -65,069 | 32,37 | 17,97 | ||
d) | -54,903 | 34,00 | 4,77 | 1.625,442 | II |
e) | -235,960 | 35,40 | 9,46 | 1.812,233 | III |
f) | -454,590 | 38,04 | 3,96 | ||
S) | -2.677,500 | 39,77 | 11,83 | 1.707,542 | IV |
h) | -94,147 | 42,88 | 382,73 |
Bei dieser Angabe ist CA. die lichte Weite der entsprechenden Oberfläche, Index der Brechungsindex und das Element bzeieht
sich auf den Gegenstand der Fig. 3·
Somit ist bei dieser Anlage der einzige Körper, der sich zum Verteilen der Bilder über das photoempfindliche Material bewegt,
der relativ leichte Spiegel mit niedriger Trägheit oder der reflektierende Körper 20. Mit dem Servomotor 24 ist es
möglich, die notwendigen WinkeIbew|;ungen und das Einstellen
des Spiegels 20 mit sehr hohen Geschwindigkeiten und mit hoher Genauigkeit zu erreichen. Hierfür wird ein Positionskodierer
32 von dem Servomotor 24 angetrieben, wodurch eine Positionsrückfuhrsteuerung
zu den Spiegelsteuerschaltkreisen 33 vorgesehen ist.
Erwünscltenfalls können geeignet ausgewählte Maßsteuerlinsen
als anfängliche Ausrichtlinse arbeiten, dadurch ein Element der in Fig. 1 gezeigten Anlage eliminieren und von der passend
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gewählten Maßsteuerlinse ausgerichtete Bilder auf den Reflektorkörper
12 richten. In jedem Falle sieht die Anlage jedoch, als wesentliche Bedingung, eine lineare Versetzung der Bilder
quer zur Bildebene entsprechend der Winkelbeziehung des eintretenden, ausgerichteten Strahles und der optischen Mittellinie
der Abtastlinse vor. Dies wird durch die Verwendung einer
speziell ausgebildeten Abtastlinse,' wie oben beschrieben, erreicht.
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Claims (1)
- Patentansprüche1. Bildaufnahmeanlage, gekennzeichnet durch eine in einer Bildebene gehalterte photo-empfindliehe Oberfläche, eine aufeinanderfolgende Bildträgerlichtstrahlerfaufnehmende und,diese entlang einer Mittellinie"zur photoempfindlichen Oberfläche richtende Ausrichtlinse, eine wahlweise bewegbare Einrichtung zur Winkelveränderung eier Richtung der ausgerichteten Strahlen und eine Abtastlinse sur Aufnahme der Strahlen von der bewegbaren Einrichtung und mm Refokussieren der ausgerichteten Strahlen auf die photoempfindliche Oberfläche und zum gleichzeitigen Ausschalten jeglicher Veränderungen im Bildmaß, die durch Ablenken c !;s v: it? opbi3Chen Mittellinie refokussierten Strahles eingefür. >.%:;,2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadureli gek-.· --^-'chnetj daä die bewegbare Einrichtung zum Verndern der Winkolrichtvmg c'.^y ausgerichteten Strahlen ein reflektieren' ■"-■ ''ßvper isi*^ $*r die aus der Ausricht linse austretenden Stt'a lon schneie et und um eine Achse rechtwinklig zu den ausgerir':;nt;i;ii Strahlen drehbar ist.3. Vorrichtung nach Anspruch 2? gekennzeichnet- durch ^inen 5-rvomotor zur Steuerung der Wlnlce!position des reflektierenden Körpers.^. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß α:*. Äbtastlinse nach der Beziehung arbeitet y1 = f « 9S wobei1Ü9847/167Sy1 der Abstand des Bildes vom Schnittpunkt der Achse der Abtastlinse und der Bildebene ist, f der Abstand von der Abtastlinse zur Bildebene ist und θ der Winkel zwischen den ausgerichteten Strahlen und der optischen Achse der Abtastlinse ist.5. Abtastlinse zur Aufnahme ausgerichteter, in die Linse unter verschiedenen Winkeln zur optischen Achse der Linse eintretenden Strahlen und Refokussieren der Strahlen zur Erzeugung eines fehlerfreien Bildes auf einer photoempfindlichen, in einer Bildebene der Linse gehalterten Oberfläche gemäß der Beziehung Y' = f · Θ, wobei yf der Abstand des Bildes vom Schnittpunkt der Achse der Abtastlinse und der Bildebene ist, f der Abstand von der Abtastlinse zur Bildebene ist und θ der Winkel zwischen den ausgerichteten Strahlen und der optischen Achse der Abtastlinse ist.β. Verfahren zum Einstellen mehrerer Bilder in eine Beziehung Seite an Seite auf einem photoempfindlichen Körper, gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugung der Bilder nacheinander und Richten der Bildstrahlen in eine Lichtausrichtvorrichtung, Ablenken der ausgerichteten Bildstrahlen zu unterschiedlichen vorbestimmten Lagen auf einer in einer Bildebene gehalterten photoempfindlichen Oberfläche, wodurch die ausgerichteten Strahlen die Bildebene unter einem Winkel schneiden, und Richten der abgelenkten, ausgerichteten Strahlen zuerst durch eine Abtastlinse mit Korrekturkraftfbezogen auf die möglichen Winkeleintrittslagen der ausgerichteten Strahlen in die Abtastlinse, derart, daß die auf der photoempfindlichen Oberfläche fokussierten "ilder trotz des winkligen Auftreffens der Strahlen auf die ■"berfleiche n'vie Fehler sind.ι υ a IU '■ -
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