DE2221157A1 - Optisches Reflektorsystem und Verfahren zum Projizieren von Schriftzeichen - Google Patents

Description

PATE NTAN. WALTE

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÜNCHEN 2 · TH ERESI ENSTRASS E 33

Dipl.-Ing. MARTIN LICHT Dr. REINHOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München, den 28. April 1972

Ihr Zeichen Unser Zeichen

Ho/Lü

ADDRESSOGRAPH-MULTIGRAPH CORPORATION 1200 Babbitt Road
Cleveland, Ohio 44117 V. St. A.

"Optisches Reflektor system und Verfahren zum Projizieren von Schriftzeichen"

Die Erfindung betrifft optische Systeme und insbesondere optische Reflektorsysteme.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Patentschriften bekannt, welche optische Reflektorsysteme betreffen. Diese als bekannt anzusehenden Reflektorsysteme können in zwei Klassen unterteilt werden. Die erste Klasse wird durch die Reflektorsysteme mit ** kurvenförmigen Flächen gebildet. Reflektorsysteme in Gestalt ver- ^ schiedener Kegelabschnitte werden als Beispiele für diese erste *"* Klasse genannt. Die zweite Klasse der Reflektorsysteme setzt sich

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aus Reflektoren zusammen, welche mehrere flache und reflektierende um eine Lichtquelle angeordnete Flächenkörper aufweisen, um das Licht in bestimmter Richtung zu projizieren. Flache, reflektierende Flächenkörper in Form geradliniger Schächte sind Reflektor systemen dieser zweiten Klasse zuzuordnen.

Die Fertigungstechnik industrieller Ausrüstungen geht in Richtung sogenannter Miniaturisierung. Die Reflektorsysteme bzw. -anlagen der ersten Klasse, welche aus kurvenförmigen Flächenkörpern bestehen, sind im wesentlichen gross und unhandlich und können miniaturisierter industrieller Ausrüstung nicht zugeordnet bzw. an dieser verwendet werden. Die Hersteller haben sich infolgedessen Reflektoi— systemen mit flachen Flächenkörpern zugewandt. Ein grosser Anteil dieser Systeme arbeitet in Form eines Lichtschachtes bzw. optischen Schachtes, welcher parallele flache und reflektierende Flächen aufweist. Das Licht tritt in ein Ende des Schachtes ein und pflanzt sich vom entgegengesetzten Ende des Schachtes fort. Diese Anlagen konnten einfacher und billiger als Anlagen mit kurvenförmigen Flächenkörpern hergestellt werden. Anlagen mit Schachtführungen unterliegen jedoch einem Ungleichgewicht in der Verbindung von Streulicht und gerichtetem Licht, um ein Licht gleichförmiger Intensität auf einer im Abstand vom Schacht befindlichen optischen Räche hervorzurufen. Zudem sind die mit Schachtführungen versehenen Anlagen nicht in der Lage, Auswirkungen anderer optischer Bauteile innerhalb eines optischen Projektionssystems zu kompensieren, welchem der Schacht zugeordnet ist.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein optisches Reflektorsystem kompakter Bauweise zu schaffen, welches unter minimalen Kosten hergestellt werden kann.

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Das Reflektorsystem soll mit der geeigneten Verbindung bzw. Kombination von Streulicht und gerichtetem Licht arbeiten und soll die Auswirkungen anderer optischer Bauteile innerhalb eines optischen Projektionssystems kompensieren können.

Das Gerät bzw. die optische Reflektoranlage soll einem bestimmten Anwendungszweck zugeordnet werden können, es soll reproduzierbar bzw. nacharbeitbar und mit bereits bestehenden Reflektoranlagen austauschbar sein.

Beim optischen Reflektor system soll keine Einstellung erforderlich sein, wenn es während der Fertigung innerhalb von Geräten oder Maschinen eingesetzt wird. Das System soll in der Lage sein, innerhalb des Projektionswinkels Lichtstrahlen im wesentlichen gleichförmiger Intensität zu projizieren.

Die Erfindung ist verwirklicht in einem optischen Reflektorsystem , welches eine erste und eine zweite, die beiden Seiten eines Schachtes bildende und reflektierende Flächen aufweist. Der eine erste und eine zweite Öffnung an den gegenüberliegenden Enden aufweisende Schacht ist mittels einer Vorrichtung so angebracht, dass das Licht in die erste Öffnung eintreten, sich an den reflektierenden Flächen reflektieren kann und von der zweiten Öffnung auf eine im Abstand vom Schacht befindliche optische Fläche projizierbar ist. Die reflektierenden Flächen sind mittels einer Vorrichtung, von einer der Öffnungen divergierend, gehalten, um die Lichtintensität an den Enden der optischen Flächen zu verstärken.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert..

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Fig. 1 ist eine Draufsicht eines optischen Reflektorsystems gemäss der Erfindung;

Fig. 2 ist eine isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Anlage gemäss der Erfindung;

Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Anlage gemäss der Erfindung;

Fig. 4 ist eine Draufsicht der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 5 ist eine Ansicht eines ersten Diffusorelementes, welches bei der Anlage gemäss Fig. 2, 3, 4, 7 und 8 verwendet wird;

Fig. 6 ist die Darstellung eines linsenförmigen Diffusors, der bei der erfindungsgemässen Anlage nach den Fig. 2, 3, 4, 7und 8 verwendbar ist;

Fig. 7 stellt die Anlage gemäss der Erfindung an einem optischen Projektionssystem dar;

Fig. 8 ist eine Weiterbildung des in Fig. 7 dargestellten optischen Projektionssystems;

Fig. 9 stellt einen durch das in Fig. 8 dargestellte Projektionssystem projizierten Buchstaben dar und gibt die Nachteile bekannter Anlagen wieder, welche durch das Gerät gemäss der Erfindung überwunden sind; und

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Fig. 10 gibt einen Kurvenverlauf der Intensität gegenüber der Zeit der gemäss Fig. 7 und 8 verwendeten Lichtquelle wieder.

Fig. 1 stellt ein optisches Reflektorsystem gemäss der Erfindung dar. Das System weist eine erste reflektierende Fläche 11 und eine zweite reflektierende Fläche 12 auf. In der dargestellten Ausführungsform bestehen die reflektierenden Flächen für sich und bilden die beiden im wesentlichen flachen Seiten eines Schachts 13. Der Schacht weist an den gegenüberliegenden Enden eine erste Öffnung 14 und eine zweite Öffnung 15 auf und ist so ausgerichtet, dass Licht aus einer Lichtquelle 16 in die erste Öffnung 14 eintreten kann, um auf die ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 auf zutreffen. Die Reflektionen der ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 erstrecken sich aus der zweiten Öffnung 15 zu einer optischen Fläche 18, welche im Abstand vom Schacht angeordnet ist. Diese optische Fläche kann entweder als reelle Fläche oder als eine imaginäre optische Fläche oder Ebene bestehen und zur Erläuterung dienen. Gemäss Fig. 1 sind die ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 von einer der Öffnungen ausgehend divergierend angeordnet. In diesem Fall divergieren die Flächen 11 und 12 von der ersten Öffnung 14. Die Divergenz der beiden Flächen lässt virtuelle BiIdlichtquellen 16A und 16B entstehen, um die Lichtintensität an den Enden 18A und 18B der optischen Fläche 18 zu verstärken.

Fig. 1 stellt eine Matrize 25 dar, welche in der Nähe der zweiten Öffnung 15 vorgesehen ist. Ein Fenster 26 in der Matrize ermöglicht, dass die reflektierten Strahlen von den Flächen 11 und 12 auf die optische Fläche 18 reflektiert werden können. Da das Fenster 26 im Vergleich zur zweiten Öffnung 15 sehr klein ist, ist die Abbildung

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der auf die optische Räche 18 auftreffenden Strahlen sehr stark verr einfacht. Ein Strahl 20 trifft mit der optischen Achse des optischen Reflektor systems zusammen und trifft am Punkt 18C auf die opti- . sehe Fläche 18 auf. Die reflektierten Strahlen 21 und 22, welche sich von den virtuellen Bildlichtquellen 16B und 16A fortpflanzen, sind auf die Enden 18B und 18A der optischen Fläche 18 gerichtet. Ohne die reflektierenden Flächen 11 und 12 wären die virtuellen Büdlichtquellen 16A und 16B nicht vorhanden, so dass die Lichtintensität an den Enden 1 8A und 1 8B im wesentlichen Null wäre. So wurden durch die ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 virtuelle Büdlichtquellen 16A und 16B geschaffen, welche die Lichtintensität an den Enden der optischen Fläche 18 verstärken. Die Lichtintensität auf der optischen Fläche 18 ist nicht gleichförmig. Diese Ungleichförmigkeit wird durch die Tatsache hervorgerufen, dass die Strahlen 21 und 22 weniger intensiv sind als der Strahl 20. Die Strahlen 21 und 22 unterliegen einer Reflektion an den Flächen 11 und 12 und durchlaufen eine grössere Entfernung als der Strahl 20, bevor sie die optische Fläche 18 erreichen. Das hellste Licht bzw. die stärkste Lichtintensität auf der optischen Fläche 18 besteht am Punkt 18C. Obwohl die Intensität an den Enden 18A und 18B der optischen Fläche 18 nicht so gross ist wie in der Mitte 18C, ist die Intensität beträchtlich grosser gegenüber dem vorangehend genannten Fall ohne Verwendung der beiden reflektierenden Flächen 11 und 12. Ohne Matrize 25 würde der Projektionswinkel auf die optische Fläche 18 grosser und das Strahlenmuster würde komplexer sein. Die Erscheinung der virtuellen Lichtquellen, welche das Licht an den Enden der optischen Fläche 18 verstärken, würde jedoch nach wie vor bestehen. Der Winkel der Divergenz bzw. V-Winkel zwischen den ersten und zweiten reflektierenden Flächen bestimmt die Anzahl und die Position der virtuellen Lichtquellen. Wenn die reflektierenden

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Flächen 11 und 12 gestreckt werden, dann unterliegen die reflektierenden Flächen mehrfachen Reflektionen, welche weitere virtuelle Lichtquellen hervorrufen.

Fig. 2 stellt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Gemäss Fig. 2 bilden die ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 zwei Seiten eines divergierenden Schachtes 13. Der Schacht divergiert von der ersten Öffnung 14 in Richtung der zweiten Öffnung 15, welche am gegenüberliegenden Ende des Schachtes vorgesehen ist. Die Lichtquelle 16 befindet sich an der ersten Öffnung, um Licht in den Schacht eintreten und von den Flächen 11 und 12 reflektieren zu lassen. Das reflektierte Licht von den Flächen wird aus der zweiten Öffnung 15 auf eine nicht dargestellte optische Fläche projiziert. Die virtuellen Bilder entstehen durch die divergierend verlaufenden, reflektierenden Flächen 11 und 12 in einer der Anordnung gemäss Fig. 1 vergleichbaren Weise.

Fig. 2lässt eine erste Bezugsebene 41 und eine zweite Referenzbzw. Bezugsebene 42 erkennen. Die Bezugsebenen sind senkrecht zueinander angeordnet. Die reflektierenden Flächen 11 und 12 sind jeweils senkrecht zur ersten Bezugsebene 41 und der zweiten Bezugsebene 42 gegenüberliegend ausgerichtet. Die Bezugsebenen sind zum Zwecke der einfacheren Darstellung als Begrenzebenen dargestellt. Indessen erstreckt sich jede Bezugsebene durch das optische Reflektor sy stern. Die Lichtquelle 16 besitzt grössere Länge als Breite. So kann als Lichtquelle der Faden einer Glühbirne oder beispielsweise ein elektrischer Lichtbogen verwendet werden. Die Lichtquelle 16 verläuft in ihrer Länge gemäss Fig. 2 in der ersten Bezugsebene 41 .

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Das in Fig. 2 dargestellte optische Reflektorsystem ist mit einer Diffusor- bzw. Streuvorrichtung 30 ausgestattet. Die Diffusorvorrichtung streut das Licht der Lichtquelle 16, um eine im wesentlichen gleichförmige Lichtintensität auf einer optischen Fläche zu erzeugen, die im Abstand vom Reflektorsystem ausgerichtet ist. Die Diffusorvorrichtung gemäss Fig. 2 kann als durch mehrere Diffusorelemente zusammengesetzt angesehen werden, nämlich durch ein erstes Diffusorelement 31, ein zweites Diffusorelement 32 und ein drittes Diffusorelement 33. Das erste Diffusorelement 31 befindet sich in der Nähe der ersten Öffnung 14 und zerstreut das Licht im wesentlichen parallel zur ersten Bezugsebene 41 . Das erste Diffusorelement befindet sich in einer Wirkposition, in welcher das unreflektierte, von der Lichtquelle 16 ausgehende Licht zerstreut wird. Das erste Diffusorelement streut gleichfalls etwas reflektiertes Licht von einer der reflektierenden Flächen. Der Hauptanteil des durch das erste Diffusorelement 31 zerstreuten Lichtes besteht jedoch aus der direkten Strahlung der Lichtquelle 16. Das zweite Diffusorelement 32 befindet sich innerhalb des Schachtes und streut das Licht im wesentlichen parallel zur zweiten Bezugsebene 42. Das dritte Diffusorelement 33 befindet sich in der Nähe der zweiten Öffnung 15 und streut das Licht im wesentlichen parallel gerichtet zur ersten Bezugsebene 41 . Das erste Diffusorelement 31 reduziert die Intensität der direkten, von der Lichtquelle 16 zur optischen Fläche passierenden Strahlen, wie durch den Strahl 20 in Fig. 1 dargestellt ist. Das zweite und das dritte Diffusorelement arbeiten in Kombination mit dem ersten Diffusorelement, um eine im wesentlichen gleichförmige Intensität auf einer optischen Fläche zu erzeugen, welche im Abstand vom Schacht angeordnet ist*

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Fig. 3 stellt eine Weiterbildung der in Fig„ 2 dargestellten Ausführungsform dar. Gemäss Fig. 3 ist der Schacht durch erste und zweite reflektierende Flächen 11 und 12 gebildet, wobei eine erste und eine zweite Öffnung 14 und 15 am Schacht und erste und zweite senkrecht zueinander bestehende Bezugsebenen 41 und 42 vorgesehen sind. Die reflektierenden Flächen 11 und 12 sind im wesentlichen senkrecht zur ersten Bezugsebene 41 angeordnet und liegen der zweiten Bezugsebene 42 gegenüber. Die Lichtquelle 16 ist in ihrer Längenabmessung innerhalb der zweiten Bezugsebene 42 verlaufend angeordnet. Gemäss Fig. 3 finden ein erstes Diffusorelement 31, ein zweites Diffusor element 34 und ein drittes Diffusorelement 35 Verwendung. Das erste Diffusor element 31 befindet sich in der Nähe der ersten Öffnung 14 und streut unreflektiertes Licht der Lichtquelle 16 im wesentlichen parallel zur ersten Bezugsebene 41. Dieses Diffusor element reduziert die Lichtintensität des unreflektierten Lichtbündels bis auf ein Niveau, welches auf die Intensität der reflektierten Strahlen gemäss Fig. 1 abgestellt ist. Das zweite Diffusorelement 34 befindet sich innerhalb des Schachtes und streut Licht im wesentlichen parallel zur ersten Bezugsebene 41. Das dritte Diffusorelement 35 ist in der Nähe der zweiten Öffnung 15 ausgerichtet und streut Licht im wesentlichen parallel zu beiden Bezugsebenen 41 und 42. Obwohl die Orientierung der Lichtquellen und der zweiten und dritten Diffusorelemente in den Lichtschächten gemäss Fig. 2 und 3 unterschiedlich ist, erzeugt jeder Schacht eine im wesentlichen gleichförmige Lichtintensität auf einer optischen Fläche, welche im Abstand vom Schacht ausgerichtet ist.

Fig. 4 stellt die Draufsicht der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform dar. Das optische Reflektorsystem ist mit einer ersten reflektierenden Fläche 11 und einer zweiten reflektierenden Fläche

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ausgestattet, wobei beide Flächen die beiden Seiten des Schachtes 13 bilden. Am Schacht sind eine erste Öffnung 14 und eine zweite Öffnung 15 vorgesehen. Der Schacht 13 kann beispielsweise aus zwei angepassten Platten aus Gussmetall bestehen. Der Schacht weist eine Ausnehmung 44 auf, innerhalb welcher eine Gaslichtbirne 43 vorgesehen ist. Der Lichtbogen der Birne 43 stellt die Lichtquelle 16 dar. Die Ausnehmung 44 kann als Befestigungsvorrichtung angesehen werden, welche es ermöglicht, dass das Licht von der Lichtquelle 16 in die erste Öffnung 14 eintritt und von den ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 reflektiert wird. Das reflektierte Licht von den beiden Flächen 11 und 12 wird aus der zweiten Öffnung 15 auf eine optische (nicht dargestellte) Fläche projiziert, welche im Abstand vom Schacht angebracht ist. Die Schachtplatten besitzen in Längsrichtung verlaufende Nuten 46, welche Spiegelabstrahl flächen als erste und zweite reflektierende Flächen 11 un d 12 aufnehmen und halten. Die Nuten 46 dienen somit als Vorrichtung, welche die Flächen 11 und 12 von der ersten ,Öffnung ausgehend divergierend hält. Dergestalt wird die Intensität des Lichtes an den Enden der optischen Fläche verstärkt. Aus Fig. sind die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen ersten, zweiten und dritten Diffusorelemente 31-33 ersichtlich. Die Lichtquelle 16 ist als elektrischer Bogen dargestellt, so als elektrischer Bogen einer Xenon-Lampe.

Der durch die reflektierenden Flächen gebildete V-Winkel und die Lage der ersten, zweiten und dritten Diffusorelemente 31-33 bestimmt die Verteilung der Intensität des auf die optische Fläche projizierten Lichtes. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform beträgt der V-Winkel zwischen den reflektierenden Flächen etwa 11 .

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Fig. 5 stellt eine Ausführungsform einer Diffusorvbrrichtung 31 dar, welche als erstes Diffusorelement gemäss Fig. 2-4 verwendet werden kann. Das Diffusorelement besteht aus einem durchsichtigen, zylindrischen Diffusorrohr. Die Achse des ersten Diffusorelementes 48 befindet sich in der zweiten Bezugsebene 42 gemäss Fig. 2 und 3. Das Diffusorelement streut das Licht im wesentlichen senkrecht zur Achse des zylindrischen Rohres. Da das erste Diffusorelement hohl ist, kann ein nach Wahl neutraler Dichtefilter 49 eingeführt werden. Der Filter reduziert die Intensität der unreflektierten Strahlen, welche sich von der Lichtquelle fortpflanzen.

In Fig. 6 ist ein linsenförmiger Diffusor 53 dargestellt. Dieser ist als zweites Diffusorelement 32, 34 und als drittes Diffusorelement 33 gemäss Fig. 2-4 verwendbar. Der Diffusor besteht aus einem durchsichtigen Material, welches in einer Reihe eng nebeneinander befindlicher, angrenzender Halbzylinder ausgebildet ist. Die Achsen 54, 55 etc. der Halbzylinder sind parallel zueinander und verlaufen in der flachen Rückseite des Diffusors. Paralleles, an der ebenen Rückseite des Diffusors eintretendes Licht wird im wesentlichen senkrecht zu den Achsen der Halbzylinder gestreut. Jeder Halbzylinder der Diffusorvorrichtung wirkt als einzelne Lichtquelle, wodurch das optische Reflektor system mit dem geeigneten Gleichgewicht gerichteten und gestreuten Lichtes versehen ist, um ein Licht im wesentlichen gleichförmiger Intensität auf eine optische Fläche projizieren zu können, welche im Abstand vom Reflektor sy stern ausgebildet ist. Das dritte Diffusorelement 35 gemäss Fig. 3 besteht aus zwei Diffusorelementen der in Fig. 6 dargestellten Form, wobei die Achsen eines Diffusorelementes senkrecht zu den Achsen des anderen Elementes verlaufen. Es kann auch ein einzelnes Diffusorelement verwendet werden, dessen Halbzylinder senkrecht zueinander ver-

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Das unter Bezugnahme auf die Fig. 1 -6 beschriebene optische Reflektorsystem kann in einem optischen Projiziergerät benutzt werden. In Fig. 1 ist in vereinfachter Form ein Gerät zum Photo-Zusammensetzen bzw. Photosetzen dargestellt. Das optische Reflektorsystem, welches einen Bestandteil des optischen Projiziergerätes darstellt, wurde bereits erläutert. Das Projiziersystem wird wirksam, wenn ein Matrizenbuchstabe bzw. wenn ein Druckzeichen im Fenster 26 der Matrize erscheint. Dieser Matrizenbuchstabe wird innerhalb des eingeschlossenen Winkels vom Fenster auf die Enden 18A und 18B der optischen Fläche 18 projiziert. Die optische Fläche besteht normalerweise aus einem photoempfindlichen Material, welches auf den projizierten Buchstaben des Fensters 26 anspricht. Eine bewegbare Linse 23 fokussiert das projizierte Schriftzeichen bzw. den Buchstaben aus dem Fenster der Matrize auf die optische Fläche 18. Eine (nicht dargestellte) Schablone ist am Umfang der Linse 23 angeordnet, um zu verhindern, dass Fremdlicht die optische Fläche 18 erreicht. Nur das die Linse 23 passierende Licht trifft infolgedessen auf der optischen Fläche 18 auf. Die Bewegung der Linse 23 in Linearrichtung gemäss dargestellter Pfeile ermöglicht es, ein Schriftzeichen bzw. einen Buchstaben im Fenster 26 auf jeden Punkt entlang der optischen Fläche 18 zu projizieren. Wenn die Linse 23 eine ihrer Extrempositionen eingenommen hat, so eine der Positionen 23A oder 23B, passiert der mittlere Lichtstrahl aus dem Fenster der Matrize die Linse abweichend von der parallelen zur optischen Achse derselben. Dieser von der parallelen Aohse abweichende Lichtstrahl ruft eine Reduzierung in der Lichtdurchlässigkeit der Linse 23 entsprechend der vierten Potenz des Kosinus des Winkels zwischen der Achse der Linse und der einfallenden Strahlen aus dem Fenster der Matrize hervor. Dieser Winkel

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wird als Θ1 und 02 in Fig. 1 bezeichnet.

Das optische Reflektor system gemäss der Erfindung ist in der Lage, diese in vierter Potenz bestehende Abnahme der Lichtdurchlässigkeit der Linse 23 zu kompensieren. Das erste Diffusorelememt 31 gemäss Fig. 2-5 streut und reduziert die Intensität des mittleren Lichtstrahls 20 gemäss Fig. 1. Darüber hinaus verstärken die ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 gemäss Fig. die Lichtintensität an den Enden 18A und 18B der optischen Fläche 18. Durch geeignete Wahl des ersten Diffusor el ementes und des geeigneten Einschlusswinkels zwischen den ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 kann die Abnahme der Lichtdurchlässigkeit an der Linse 23 entsprechend den Positionen 23A und 23B kompensiert werden. Dergestalt kann man ein Licht gleichförmiger Intensität auf dem gesamten Projektionswinkel der Abtastung auf der optischen Fläche 18 erreichen. Gleichförmige Lichtintensität auf einer optischen Fläche, so auf einem photoempfindlichen Flächenkörper zum Photo-Typensetzen bzw. Photo-Zusammensetzen ist wesentlich zur Erreichung geeigneter Bildqualität.

Fig. 7 stellt ein optisches Projektorgerät dar, in welchem das optische Reflektorsystem gemäss der Erfindung Verwendung findet. Das optische Reflektorsystem 56 weist erste und zweite reflektierende Flächen 11 und 12 auf, welche von einer Lichtquelle 16 divergieren. Das Reflektorsystem 56 ist mit einem ersten Diffusor element 31, einem zweiten Diffusorelement 32 und einem dritten Diffusorel em ent 33 der in Fig. 2 beschriebenen Form ausgestattet.

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Die Lichtquelle 16 ist in der Lage, Lichtimpulse kurzer Dauer zu erzeugen, so im Bereich von einigen Mikrosekunden, Die Stromquelle 59 liefert den Strom und löst die Lichtimpulse aus. Das optische Projektionsgerät ist mit einer Matrize 25 versehen, die sich um eine Welle 60 unter Antrieb durch einen Motor 62 dreht. Die Matrize ist lichtundurchlässig mit Ausnahme von Fenstern 26, innerhalb welchen sich die Druckzeichen oder Buchstaben befinden. Wenn sich die Welle der Matrize dreht, drehen sich die zu projizierenden Buchstaben in der Folge. Ein vom Fenster 26 projizierter Lichtstrahl trifft auf ein System von zwei Spiegeln 71A und 72A auf, welche mit Hilfe eines Abtasters 64 entlang einer durch die Pfeile dargestellten Linie bewegbar sind. Wenn sich das Spiegelpaar in der Position 71A, 72A befindet, gelangt ein vom Fenster 26 sich fortpflanzender Lichtstrahl 22 durch die Linse 23 auf das Ende 18A der optischen Fläche 18. Dieser Lichtstrahl bzw. dieses Lichtbündel tritt in einer gegenüber der Paralleln zur Achse der Linse abweichenden Richtung in die Linse 23 ein und bildet dabei einen Winkel Θ1. Wenn der Abtaster 64 das Spiegelpaar in die Position 71B, 72B bewegt hat, passiert ein vom Fenster 26 sich fortpflanzender Lichtstrahl bzw. Lichtbündel 21 die Linse 23 in Richtung des anderen Endes 18B der optischen Fläche 18. Dieser Lichtstrahl tritt in die Linse 23 unter einem Winkel Θ2 bezüglich der optischen Achse ein. Die Bewegung des Spiegelpaares mit Hilfe des Abtasters 64 bestimmt die Position der Projizierung des Buchstabens innerhalb des Fensters 26. Eine Blende 67 mit einer Öffnung für die Linse gewährleistet, dass nur die die Linse 23 passierenden Strahlen auf die optische Fläche 18 gelangen. Die Synchronisierung zwischen der Drehung der Matrize 25 und den durch die Lichtquelle 16 erzeugten Lichtimpulsen bestimmt die projizierten Druckzeichen oder Buchstaben. Bei geeignetem V- oder Einschlusswinkel zwischen den re-

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flektierenden Flächen 11 und 12 und bei geeignetem ersten Diffusorelement 31 kompensiert das optische Reflektor system 56 die Abnahme der Lichtdurchlässigkeit der Linse 23 im Bereich der Enden 18A und 18B der Abtastung, so dass man unabhängig von der Position entlang der optischen Fläche 18 einen Buchstaben gleichförmiger Intensität oder Dichte projizieren kann.

Fig. 8 stellt eine weitere Ausführungsform eines optischen Projiziergerätes dar, welches dem in Fig. 7 dargestellten vergleichbar ist. Ein optisches Reflektor sy stern 56 entsprechend der in den Fig. 2, 4 und 7 dargestellten Bauform ist an einer Lichtquelle 16 befestigt, welche das Licht durch ein Matrizenfenster 26 und eine Linse 23 auf eine optische Fläche 18 projiziert. Die Matrize 25 bewegt sich entlang einer durch den Pfeil dargestellten Linie. Um eine Abtastung entlang der optischen Fläche 18 vorzunehmen, ist die Linse 23 entlang einer Linie bewegbar, welche durch den einen Doppelkopf tragenden Teil vorgegeben ist.

Da sich die Matrize 25 schnell bewegt, muss der Zeitimpuls der Lichtquelle 16 kurz genug sein, um stroboskopisch das Matrixfenster 26 "anzuhalten", so dass das projizierte Bild 75 nicht verschwommen bzw. unscharf wird. Fig. 9 der Zeichnungen stellt ein Ausführungsbeispiel des projizierten Bildes 75 dar, wenn die Impulslänge durch die Lichtquelle 16 im Vergleich zur Geschwindigkeit der Matrize 25 zu lang ist. Das Bild ist in der Bewegungsrichtung der Matrize 25 unscharf. Falls die Buchstaben Querstriche 78 aufweisen, können insbesondere diese durch die schnelle Bewegung der Matrize unscharf bzw. verschwommen werden.

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Bekannte Systeme, mit welchen unter Verwendung eines Blitzlichtes kurzer Dauer versucht wurde, ein Zeilenfeld gemäss der optischen Fläche 18 abzutasten, haben sich als ungeeignet erwiesen, eine gleichförmige Lichtintensität entlang des Zeilenfeldes zu erreichen. Geräte bekannter Art, welche befähigt sind, eine gleichförmige Intensität entlang des Zeilenfeldes herbeizuführen, erreichen dies unter Inkaufnahme einer vergrösserten Bogenlänge der Lichtquelle. Die Zeitdauer der Impulse in einer Blitzlampe bzw. Blitzlichtbirne ist proportional zur Bogenlänge. Durch Vervielfachen der Bogenlänge der Blitzlichtlampe bzw. Blitzröhre wurde eine gleichförmige Intensität über dem Zeilenfeld erzielt, der Blitz war jedoch nicht mehr geeignet, den Matrizen-Buchstaben stroboskopisch "anzuhalten". Das Endresultat bei Verwendung von Geräten bekannter Art besteht in einem verwaschenen bzw. unscharfen Buchstaben gemäss Fig. 9 der Zeichnungen. Einige Anlagen bekannter Art arbeiten mit mehreren Blitzröhren, um die Bogenlänge ohne Zunahme der Bogendauer wirksam zu strecken. Fig. 10 stellt mit Hilfe der Kurve 80 dar, dass die Impulszeit bekannter Geräte verhältnismässig lang ist im Vergleich zur Anlage gemäss der Erfindung, obwohl jedes System die gleiche effektive Bogenlänge aufweist. Die Impulszeit bei Geräten gemäss der Erfindung ist anhand der Kurve 81 dargestellt.

Fig. 7 und 8 stellen ein Verfahren dar, Buchstaben oder Druckzeichen aus der Matrize 25 mit Hilfe einer Lichtquelle 16 und der Linse 23 an verschiedenen Positionen der optischen Fläche 18 zu projizieren, wobei eine im wesentlichen gleichförmige Intensität erreicht wird. Das Verfahren der Projizierung setzt sich aus vier Schritten zusammen. Der erste Schritt besteht in der Bewegung der Matrize 25, um die auf der Matrize befindlichen Druckzeichen oder Buchstaben einzustellen. Das Bewegen der Matrize geschieht durch Drehen der

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Matrizenwelle gemäss Fig. 7 oder durch lineare Bewegung der Matrize gemäss Fig. 8. .

Der zweite Schritt beim Projizieren von Druckzeichen oder Buchstaben besteht darin, die Lichtquelle 16 synchron mit der Matrize zu pulsieren, um stroboskopisch einen vorbestimmten Buchstaben durch die Linse 23 auf die optische Fläche 18 zu projizieren. Das Pulsieren des Lichtes wird in Form des Zündens einer Blitzröhre, so einer Xenon-BHtzröhre vorgenommen. Gleichzeitig mit dem Pulsieren des Lichtes wird das Licht mit Hilfe der reflektierenden Flächen 11 und 12 von der Lichtquelle 16 auf die Matrize 25 gerichtet und reflektiert. Das in Fig. 7 und 8 dargestellte Verfahren umfasst ausserdem das Dämpfen des von der Lichtquelle 16 gerichteten Lichtes mit Hilfe des ersten Diffusor el ementes 31. Das von der Lichtquelle 16 auf die Matrize 25 gerichtete Licht wird ausserdem durch die zweiten und dritten Diffusor elemente 32 und 33 gestreut.

Die Fig. 7 und 8 stellen den dritten Verfahrensschritt der Veränderung der Position des projizierten Buchstabens auf der optischen Fläche 18 dar. Diese Veränderung führt zu einer Veränderung im Winkel zwischen den projizierten Strahlen und der optischen Achse der Linse 23. Gemäss Fig. 7 wird die Veränderung der Position des projizierten Buchstabens durch Bewegen der reflektierenden Flächen 71A, 72A bewirkt, die sich zwischen der Matrize 25 und der optischen Fläche 18 befinden. Fig. 8 lässt erkennen, dass die Veränderung der Position des projizierten Buchstabens durch Bewegen der Linse 23 bewerkstellig bar ist.

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Der vierte Verfahrensschritt der Projizierung von Buchstaben besteht im Verstärken des Lichtes, welches durch die Matrize projiziert wird, um eine Kompensierung der Veränderungen in der Lichtdurchlässigkeit der Linse 23 entsprechend der Veränderung des Winkels zwischen dem projizierten Strahl und der optischen Achse der Linse zu erreichen. Die Verstärkung des Lichtes besteht im Reflektieren des Lichtes der Lichtquelle 16, so dass virtuelle Lichtoder Bildquellen entstehen, welche die effektive Länge der Lichtquelle 16 strecken. Das Verfahren der Reflektierung von Licht des optischen Reflektor sy stems 56 besteht darin, dass das Licht unter einem Winkel relativ zur optischen Achse 20 gemäss Fig. 1 reflektiert wird, welcher sich vom Winkel des einfallenden Lichtes relativ zur optischen Achse 20 unterscheidet. Diese Erscheinung resultiert aus der Tatsache, dass die ersten und zweiten reflektierenden Flächen 11 und 12 von einer der Öffnungen, der Öffnung 14 zur Öffnung 15 divergieren.

Bei einer im Betrieb befindlichen Anlage gemäss der Erfindung wurden dem optischen Reflektorsystem erste reflektierende Glasflächen zugeordnet, welche etwa eine Länge von 25,4 mm und eine Breite von 12,7 mm besitzen. Die reflektierenden Flächen besassen einen Einschluss- oder V-Winkel von etwa 11 und waren in der Lage, die Kompensierung für das Linsensystem vorzunehmen und ein Licht gleichförmiger Intensität auf einer optischen Fläche innerhalb eines Projektionswinkels von etwa 20 auszulösen. Als Lichtquelle wurde eine Xenon-Blitzröhre mit einer Bogenlänge von 8 mm verwendet, welche wirksam auf eine Bogenlänge von 25,4 mm gesteigert werden konnte. Die Zeitdauer der Xenon-Lichtimpulse verblieb bei etwa 2 Mikrosekunden und befähigte, auf stroboskopische Weise an sich drehendes Matrizenrad gemäss Fig. 7 "anzuhalten". Die Veränderung

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in der Intensität des Lichtes auf der optischen Fläche, bestehend zwischen den beiden Enden derselben, betrug weniger als 5 % und lag innerhalb den Erfordernissen der Photo-Typensetzung und Photo-Zusammensetzung. Die Anlage ist kompakt aufgebaut und konnte mit minimalen Kosten hergestellt werden.

Das Reflektorsystem kann ohne besondere Einstellungen in Geräte während derer Herstellung eingebaut werden, ohne dass es besonders geschulten Personals bedarf.

Obwohl das optische Reflektorsystem justierbar ist, um eine Kompensierung anderer optischer Komponenten zu erreichen, kann es auch verwendet werden, um eine erwünschte Verteilung der Lichtintensität auf dem Bildschirm auszulösen. Falls an Anwendungsfall eine Zunahme der Intensität an den Enden der optischen Fläche erfordert, kann dies durch das Gerät nach der Erfindung bewerkstelligt werden. In vergleichbarer Weise ist die dem optischen Reflektorsystem zugeordnete Lichtquelle nicht auf eine bestimmte Länge und Breite beschränkt, sondern kann auch als Punkt-Lichtquelle zur Anwendung gebracht werden.

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Claims (39)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   1 . Optisches Reflektorsystem, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite reflektierende Fläche (11,1 2), welche die beiden Seiten eines Schachts (13) bilden, wobei eine erste (14) und eine zweite (15) Öffnung an den Enden des Schachtes vorgesehen sind, eine Halterung für den Schacht, um Licht in die erste Öffnung (14) eintreten und von den reflektierenden Flächen (11, 12) derart reflektieren zu lassen, dass das Licht aus der zweiten Öffnung (15) auf eine im Abstand vom Schacht befindliche optische Fläche (18) projiziert wird, und eine Vorrichtung, welche die reflektierenden Flächen (11, 12) divergierend von einer (14) der Öffnungen hält, um die Lichtintensität an den Enden (18A, 18B) der optischen Fläche zu verstärken.
2. 2. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen im wesentlichen flach ausgebildet sind.
3. 3. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen getrennt voneinander sind.
4. 4. Optisches Reflektor system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Flächen von der ersten Öffnung (14) divergieren.

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5. 5. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Diffusorvorrichtung (30), welche das Licht zur Erzielung einer im wesentlichen gleichförmigen Intensität auf der optischen Fläche (18) streut.
6. 6. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linse (23) zwischen dem Schacht und der opti^ sehen Fläche angeordnet ist, dass die verstärkte Lichtintensität an den Enden (18A, 18B) der optischen Fläche (18) die Verminderung durch die Linse kompensiert, wenn das Licht mit gegenüber der Parallelen zur optischen Achse der Linse abweichenden Richtung in diese eintritt, und dass eine Diffusorvorrichtung (30) zwischen Schacht und Linse eine im wesentlichen gleichförmige Intensität des Lichtes auf der optischen Achse hervorruft.
7. 7. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen im wesentlichen senkrecht zu einer ersten Bezugsebene (41) liegen und einer zweiten Bezugsebene (42) gegenüber ausgerichtet sind, wobei die Bezugsebenen senkrecht zueinander liegen.
8. 8. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Fläche (18) ein im wesentlichen lineares Feld darstellt, dessen Länge relativ grosser ist als die Breite desselben.
9. 9. Optisches Reflektor system nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (16) und eine den Schacht bezüglich der Lichtquelle ausrichtende Halterung.

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10. 10. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Lichtquelle grosser ist als die Breite derselben, und.dass die Lichtquelle in ihrer Länge mittels einer Vorrichtung in einer dfer Bezugsebenen gehalten ist.
11. 11. Optisches Reflektor system nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Bezugsebenen aus der ersten Bezugsebene (41) besteht.
12. 12. Optisches Reflektor system nach Anspruch 4, gekennzeichnet

    . durch mehrere Diffusorelemente (31-33), welche das Licht im wesentlichen parallel zu den Bezugsebenen (41, 42) gerichtet streuen, um ein Licht von im wesentlichen gleichförmiger Dichte auf der optischen Fläche zu erzeugen.
13. 13. Optisches Reflektor system nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorelemente aus ersten, zweiten upd dritten JDiffusorelementen (31-33) bestehen, wobei das erste Diffusorelement (31) in der Nähe der ersten Öffnung (14) angeordnet ist, um unreflektiertes Licht im wesentlichen parallel zur ersten Bezugsebene (41) zu streuen, dass das zweite Diffusorelement (32) innerhalb des Schachtes (13) vorgesehen ist, um das Licht im wesentlichen parallel zu einer (42) der Bezugsebenen zu streuen, und dass das dritte Diffusorelement (33) in der Nähe der zweiten Öffnung (15) angeordnet ist, um das Licht im wesentlichen parallel zur anderen der Bezugsebenen zu streuen.
14. 14. Optisches Reflektor system nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Bezugsebenen aus der zweiten Bezugsebene (42) besteht.

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15. 15. Optisches Reflektor system nach Anspruch 1-S₅, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Diffusorelement Licht im wesentlichen parallel zur ersten und zweiten Bezugsebene (41, 42) streut.
16. 16. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten und dritten Diffusorelemente linsenförmige Schirmteile umfassen.
17. 1 7. Optisches Reflektor system nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Diffusorelement aus einem ersten Diffusor (31) und aus einem Filter (49) besteht.
18. 18. Optisches Reflektor system nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Diffusorelement ein durchsichtigesRohr aufweist.
19. 1 9. Optisches Reflektor system, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Lichtquelle und mehrere reflektierende Flächen aufweisende System mit einer Vorrichtung versehen ist, welche die reflektierenden Flächen in von der Lichtquelle divergierender Lage halten, um Reflektionen der Lichtquelle an den reflektierenden Flächen auszulösen, und dass die Reflektionen zu mehreren virtuellen Bildlichtquellen führen, welche die Lichtintensität an den Enden einer im Abstand von den reflektierenden Flächen befindlichen optischen Achse verstärken.
20. 20. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen im wesentlichen flach sind.

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21. 21 . Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 1 9, gekennzeichnet durch eine Diffusorvorrichtung zwischen Lichtquelle und optischer Fläche, um Licht im wesentlichen gleichförmiger Intensität auf der optischen Fläche zu erzeugen.
22. 22. Optisches Reflektorsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle und die virtuellen Lichtquellen ein im wesentlichen lineares Lichtfeld parallel zu einer die Lichtquellen verbindenden Linie erzeugen.
23. 23. Optisches Projektionssystem, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, eine Bildfläche, mehrere reflektierende Flächen, Mittel, welche die Rächen von der Lichtquelle divergierend halten, um das Licht von der Lichtquelle auf die Bildfläche zu projizieren, Mittel, welche ein Objekt zwischen der Lichtquelle und der Bildfläche halten, um das Bild des Objekts auf der Bildfläche zu projizieren, und Mittel, welche die Relativlage des Bildes und der Bildfläche verändern.
24. 24. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen im wesentlichen flach ausgebildet sind.
25. 25. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diffusorvorrichtung zwischen der Lichtquelle und der Bildfläche vorgesehen ist, wodurch das Bild unabhängig von seiner Position auf der Bildfläche im wesentlichen gleichförmig in seiner Dichte abgebildet ist.

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26. 26. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 23,· dadurch gekennzeichnet, dass die die Relativposition verändernde Vorrichtung aus einer Abtastvorrichtung besteht.
27. 27. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildfläche aus einem im wesentlichen linearen Feld besteht, dessen Länge relativ grosser ist als die Breite.
28. 28. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle aus einem Lichtbogen kurzer Leuchtdauer besteht, wobei die Dauer des elektrischen Bogens im wesentlichen proportional zur Bogenlänge gehalten ist, dass die das Objekt bildende Vorrichtung aus einer schnell sich bewegenden, Schriftzeichen tragenden Matrize besteht, von welcher ein bestimmtes Schriftzeichen stroboskopisch auf die Bildfläche projiziert wird, und dass die die reflektierenden Flächen haltenden Mittel mehrere virtuelle Bild-Lichtquellen erzeugen, welche die Bogen-

    um
    länge optisch verstärken,/ohne Zunahme der Bogenleuchtdauer

    einen verstärkten Lichtausgang zu erhalten.
29. 29. Verfahren zum Projizieren von Schrift- und anderen Zeichen von einer Matrize unter Verwendung einer Lichtquelle und einer Linse auf verschiedene Positionen einer optischen Fläche unter im wesentlichen gleichförmiger Intensität, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize zum Zwecke der Einstellung der Schriftzeichen bewegt wird, dass die Lichtquelle synchron mit der Matrize pulsiert wird, um stroboskopisch ein ausgewähltes Schriftzeichen durch die Linse auf die optische Fläche zu projizieren, dass die Position des projizierten Schriftzeichens auf der optischen Fläche verändert wird, so dass eine Veränderung des Winkels zwischen dem projizier-

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    ten Strahl und der optischen Achse der Linse auftritt, und dass das Licht verstärkt wird, um die Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit der Linse zu kompensieren, welche durch die Winkelveränderung zwischen dem projizierten Strahl und der optischen Achse der Linse hervorgerufen wird.
30. 30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen der Matrize durch Drehen eines Mätrizenrades vorgenommen wird.
31. 31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulsieren des Lichtes in Form des Zündens einer Blitzröhre vorgenommen wird.
32. 32. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulsieren des Lichtes das Richten des Lichtes und das Reflektieren des Lichtes von der Lichtquelle zur Matrize umfasst.
33. 33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das gerichtete Licht gedämpft wird.
34. 34. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle zur Matrize sich fortpflanzende Licht gestreut wird.
35. 35. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Position durch Bewegen einer reflektierenden Fläche zwischen Matrize und optischer Fläche vorgenommen wird.

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36. 36. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle verstärkt wird.
37. 37. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärken des Lichtes aus der Erzeugung virtueller Bilder der Lichtquelle besteht, um die effektive Länge der Lichtquelle zu strecken.
38. 38. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärken des Lichtes durch Reflektieren des Lichtes von der Lichtquelle vollzogen wird.
39. 39. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärken des Lichtes durch Reflektieren des Lichtes unter einem Relativwinkel zur optischen Achse vorgenommen wird, wobei sich dieser Winkel vom Einfallwinkel des Lichtes relativ zur optischen Achse unterscheidet und die optische Achse die Lichtquelle und die Matrize schneidet.

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