DE2328096A1

DE2328096A1 - Strichzeichnung-belichtungsvorrichtung mit bilddreheinrichtung

Info

Publication number: DE2328096A1
Application number: DE2328096A
Authority: DE
Inventors: Leonard G Rich; Ronald B Webster
Original assignee: Gerber Scientific Instrument Co
Current assignee: Gerber Systems Corp
Priority date: 1972-07-24
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1974-02-14
Also published as: JPS5340459B2; JPS4965220A; GB1385165A; FR2197476A5; US3848520A

Description

PATENTANWÄLTE DiPi_-iNG, R. SPLANEMANN dipl-ch^m. dr. B. REITZNER - dipl-inq. J. RICHTER

MÜNCHEN

HAMBURa

8OOO München 2 1. Juni 1973

Tal 13

Telefon 1081] I 22 62 07/22 62 09 Telegramme Inventius München

Unser. AUe= 2322 - I - 8246

Ihr Zeichen:

THE GERBER SCIENTIFIC
IMSTRUMENT COMl-ANY-

South. Windsor, Connecticut
USA

Patentanmeldung

Strichzeichnung-Belichtungsvorrichtung mit Bilddreheinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belichtung von •Strichzeichnungen auf einer lichtempfindlichen Oberfläche mittels eines darüber geführten Lichtpunktes oder Fleckens, und insbesondere eine Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Rotieren des Lichtpunktes gegenüber der lichtempfindlichen Oberfläche , um so eine gegebene Achse des Punktes senkrecht zur befolgten Bahn halten zu können.

_ 2 -■

409807/0708

-Z-

Eine Vorrichtung der Art, mit der sich die Erfindung durch die ältere U.S. Patentschrift 3 330 182 befasst, waist einen Tisch auf, auf dem eine Schicht aus. lichtempfindlichem Material liegt und der eine Belichtungsvorrichtung in einer über ihm liegenden Ebene trägt, wobei diese Vorrichtung einen Lichtpunkt erzeugt, der auf das lichtempfindliche Material gerichtet ist. Die Belichtungsvorrichtung ist in jeder Richtung der Verschiebungsebene beweglich, so dass jede gewünschte Kurve oder Linie auf der lichtempfindlichen Oberfläche verfolgt werden kann. Die Gestalt oder Form des Lichtpunktes wird durch eine öffnung bestimmt, wobei der Punkt ein reales Abbild der öffnung ist, die aus einer. Gruppe von verschiedenen öffnungen gewählt werden kann, die auf einem Lochrad angeordnet sind. In der Vorrichtung nach dem erwähnten Patent kann eine kreisförmige öffnung gewählt werden, um die Gestalt des Punktes zu bestimmen, und da ein kreisförmiger Punkt um seine Achse symmetrisch ist, besteht nicht die Notwendigkeit, einen derartigen Punkt bei der Verschiebung in den verschiedenen Richtungen über die lichtempfindliche Oberfläche zu rotieren.

In einigen Fällen ist es jedoch erwünscht, die Kurven oder Linien auf einer lichtempfindlichen Oberfläche mittels eines quadratisch oder rechteckig ausgebildeten Punkt oder einem unsymmetrischen Lichtpunkt anderer Gestaltung zu belichten. Zum Beispiel ist es in der Kartographie oft erwünscht, zwei parallel verlaufende Linien zu erzeugen, um eine Eisenbahnstrecke oder Strasse darzustellen, wobei derartige parallel verlaufende Linien gleichzeitig unter Verwendung eines Lichtpunktes gezeichnet werden können, der seinerseits aus zwei von einander getrennt angeordneten Unterpunkten besteht.

- 3 409807/0708

Bei der Verwendung eines unsymmetrisch ausgebildeten Punktes mit einem Projektionsapparat, der in alle Richtungen gegenüber der zu belxchtenden lichtempfindlichen Oberfläche verschoben wird, ist es erwünscht und oft erforderlich, eine gegebene Achse der Gestalt des Punktes senkrecht zu der vom Punkt verfolgten Bahn zu halten. Beispielshalber sollte bei der Arbeit mit einem aus zwei voneinander getrennten Unterpunkten bestehenden Lichtpunkt, um gleichzeitig zwei mit einander parallel verlaufenden Linien zu belichten, dieser Punkt so ausgerichtet sein, dass die durch die beiden Unterpunkte verlaufende Linie beständig senkrecht zur Bahn gehalten wird. Bei Belichtungsvorrichtung, in denen unsymmetrische Punktformen verwendet werden, die über die belichtete Oberfläche in allen Richtungen bewegt werden können, sollten Mittel vorgesehen sein, um den Punkt gegenüber der lichtempfindlichen Fläche zu rotieren, so dass er in der gewünschten Ausrichtung gegenüber der zu verfolgenden Bahn gehalten werden kann. Die US Patentschrift Re.27,265 offenbart eine Belichtungsvorrichtung mit einer derartigen Punktdreheinrichtung, die in der Hauptsache aus einem schwalbenschwanzartigen Prisma besteht. Die Verwendung eines solchen Prismas stellt jedoch gewisse Nachteile dar, weshalb es Gegenstand der Erfindung ist, eine verbesserte Belichtungsvorrichtung einschliesslich einer Rotiervorrichtung zu schaffen. Insbesondere ist ein Prisma der beschriebenen Art bei der Verwendung mit der oben erwähnten Belichtungsvorrichtung zum Rotieren des projektierten Punktes nur verwendungsfähig in einer Zone von parallel verlaufenden Lichtstrahlen. Deshalb muss das Schwalbenschwanzprisma mit einer Kollimatorlinse oder einem Kollimatorlinsensystem kombiniert werden, um eine Zone von parallel einfallenden Lichtstrahlen vorzusehen,

- h 409807/0708

die dann vom Prisma weiter bearbeitet werden. Auch werden durch diese Schwälbenschwanzprismen bestimmte Abweichungen und Verzerrungen des sie passierendenBildes verursacht, und zwar insbesondere astigmatische und chromatische Abweichungen»

Der hiernach verwendete Ausdruck "Zone parallelen Licht-Strahlen" bezieht sich auf eine Zone in einem optischen " Bildsyetem, in dem alle von einem gegebenen Punkt ausgehenden Strahlen auf dem Objekt parallel zueinander verlaufen.. Der Ausdruck "Zone nicht-paralleler Lichtstrahlen" betrifft eine Zone in einem derartigen Bildsystem, in dem alle von einem gegebenen Punkt ausgehenden Lichtstrahlen auf dem Objekt nicht zueinander parallel verlaufen sondern entweder auseinandergehen oder zueinander hin laufen. Der Ausdruck •'begrenzte Bildrotiereinrichtung'¹ bezieht sich auf ein System, z.B. ein Schwalbenschwanzprisma, das dahingehend wirksam ist, dass es keine Streuung der das Bild formenden Strahlen nur dann nicht verursacht, wenn es in einer Zone "paralleler Lichtstrahlen verwendet wird. Dagegen bedeutet der Ausdruck ''nicht begrenzte Bildrotiereinrichtung¹¹ eine Einrichtung, die nicht auf die Verwendung in einer Zone paralleler Lichtstrahlen beschränkt ist, und sowohl in einer Zone parallelen Lichtes als auch einer Zone nicht-parallelen Lichtes richtig arbeitet.

Als Bildrotiereinrichtüttg verwendet der Belichtungs-Kurvenzeichner der Erfindung eine nicht begrenzte Bildrotiereinrichtung, die sich in einer Zone nicht-parallelen Lichtes befindet, wodurch keine Kollimatorlinse oder -linsenänördnüngen mehr erforderlich sind. Hierdurch wird wiederum eine Kosten·^

- 5 409807/0708

ersparnis erzielt sowie die durch den zusätzlichen Einbau einer Kollimatorlinse bedingte Komplexität der gesamten Anlage mitsamt der hieraus erwachsenden Abweichungen vermieden. Die nicht begrenzte Bildrotiereinrichtung besteht entweder in der Form einer Spiegelanordnung oder einem Prisma, die bzw. das eine ungerade Anzahl von reflektierenden Flächen bietet, welche, geraeinsam um eine gegebene Linie kollinear mit der optischen Achse der in die Anlage eintretenden Strahlen rotiert werden können. Wenn ein Prisma als Bildrotiereinrichtung verwendet, wird, z.B. ein Pechan oder Umkehrprisma, so liegen seine Eingangs- und Austrittsflächen senkrecht- zur optischen Achse. Unter anderem-werden durch diese Anordnung astigmatische und ehromatische Abweichungen vermieden« Bei der Verwendung von Spiegeln als B^ldrotiereinriGhtung werden diese Abweichungen ebenfalls vermieden. Hinzu kommt noch, dass bei der -Verwendung von Spiegeln die reflektierenden Oberflächen vorzugsweise Vorder flächenspiegel sind, so dass wenig oder keine innere Energieabsorption auftritt, wenn die Lichtstrahlen die Anlage passieren. Somit· wird ein Erwärmen oder Anheizen vermieden, weshalb die Anlage auch mit Lichtquellen hoher Energie betrieben werden kann. Auch bedeutet die Verwendung von-Spiegeln, die die Bildrötiereinrichtung bilden, dass die verschiedenen Winkel, durch die die Lichtbahn bei ihrem Durchlauf durch die Rotiereinrichtung gebogen wird, nicht beschränkt ist auf den Brechungswinkel von Glas oder den eines anderen Materials des Prismas. Demzufolge können Spiegel in einer grossen Variationsbreite mit zueinander in Beziehung stehenden

Winkeln angeordnet werden, um so gut zu dem übrigen Teil der Anlage zu passen, mit der sie zusammenarbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Belichtungs-

409807/0708

232c^rn96

Kurvenzeichner zu schaffen, der einen Lichtpunkt auf eine lichtempfindliche Oterfläche wirft, um auf dieser Oherfläche eine Linie zu belichten, wenn der Punkt über sie hi-nwegge führt wird. Zusätzlich zur Lichtquelle und dem Mittel zum Richten der Lichtstrahlen ausgehend von der Quelle auf die lichtempfindliche Fläche, um dort einen Punkt zu bilden, sowie einer in der Bahn der Lichtstrahlen liegende Einrichtung zur Bestimmung der Forin des Lichtpunktes besteht die Vorrichtung aus einer Bildrotiereinrichtung, die in der BaIm der Lichtstrahlen zwischen dem Lichtpunktformer und der lichtempfindlichen Fläclie angeordnet ist, um den Lichtpunkt zu rotieren, so dass seine Ausrichtung gegenüber der Fläche variiert und eine gegebene Achse des Punktes senkrecht zu der über der lichtempfindlichen Fläche verfolgten Bahn gehalten werden kann. Die Bildrotiereinrichtung gehört zu der erwähnten nicht begrenzten Art und befindet sich in' einer Zone nichtparalleler Lichtstrahlen. Sie kann entweder aus einer Anordnung von Spiegeln oder einem Prisma bestehen, die drei oder eine grössere ungerade Anzahl von reflektierenden Planarflachen zum Beugen der Lichtstrahlen bieten, welche die Anlage so durchlaufen, dass beim Durchlaufen ihre optische Achse zuerst von einer gegebenen geraden Linie weg und dann zu ihr zurück gerichtet ist. Wird als Bildrotiereinrichtung ein Prisma verwendet, liegen die Eingangs- und Austrittsflächen des Prismas senkrecht zur optischen Achse.

In den Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: -

409807/0 7 08

Fie» T eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Anlage zum Belichten von Linien auf einer lichtempfindlichen Oberfläche»

Fig. 2 einen Seitenriss der Belichtungsvorrichtung der Anlage von Fig. 1, mit der ein Lichtpunkt oder Lichtfleck auf die lichtempfindliche Fläche geworfen,wird, wobei hier ein Teil des Gehäuses freigelegt ist, um Einzelheiten und die Vorrichtung im innere des Gehäuses schematißch wiederzugeben,

Fig. 3 ein Aufriss des unteren Teil der Projektionsvorrichtung der Fig. 2» wobei das Gehäuse entfernt wurde,

Fig. k eine Seitenansicht zum Teil im Aufriss und

zum Teil im Schnitt des in Fig.; 3 gezeigten . Teils der Vorrichtung,

Fig. ^lj eine Ansicht entlang der Linie 5-5 der Fig* k,, Fig. 6 einen Schnitt an der Linie 6-6 der Fig. 5» Fig. 7 Ansicht gesehen von der Linie 7-7 der Fig. 5»

Fig. 8 eine Ansicht gesehen von der Linie 8-8 der E¹Ig. 6,

Fig. 9 eine Ansicht der Spiegelelemente der Spiegel« einheit der Fig. 6 in einer hiervon um 90 rotierten Stellung,

Fig. 10 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung eines Pechan-Prismas als Bildrotier-

einrichtungV ■-■.-. ■ : Fig. 11 eine Ansicht im Schnitt an der Linie 11-11 der Fig. 10 und

409807/0708

Fig. 12 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht-eines

weiteren Außführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung eines Umkehrprismas als Bildrotiereinrichtung.

Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Anlage für graphische Aufzeichnungen, die aus einer Belichtungsvorrichtung 10 und der zugeordneten automatischen Steuereinrichtung 12 besteht. Die Vorrichtung 10 ist zu einem grossen Teil einem herkömmlichen X-Y Kurvenschreiber ähnlich und besitzt einen die Fläche ~\k bildenden Tisch zur Aufnahme eines Blattes oder einer Lage aus lichtempfindlichen Material 16, auf dessen lichtempfindlicher Oberfläche 17 die die darauf befindlichen Linien belichtet werden, von denen eine im Beispiel bei 18 dargestellt ist. Die Belichtungsvorrichtung 20 wird über der Fläche "\k tragend gehalten, so dass sie parallel zur Ebene des Tisches über diesem verschoben werden kann. Die Fahreinheit besteht aus einem Wagen 22, der quer über dem Tisch aufgehängt ist und in Richtung der X-Koordinate durch die vom zugeordneten Motor 26 angetriebene Leitspindel verschoben. Die Vorrichtung 20 ist entweder am Unterwagen befestigt oder bildet mit diesem einen Teil und kann in der Richtung der Y-Koordinate längs des Hauptwagens 22 verschoben werden. Der Antrieb erfolgt über eine Leitspindel 28 durch den Motor Die Antriebsmotoren 26 und 30 werden durch geeignete Signale von der Steuereinrichtung 12 erregt, um die Belichtungsvorrichtung 20 gleichzeitig in den Richtungen der X und Y-Koordinaten zu verschieben, so dass eine beliebige gewünschte Linie auf dem lichtempfindlichen Material 16 verfolgt werden kann. Die Steuereinrichtung 12 liefert der Vorrichtung 20 auch noch weitere Signale zum Steuern seines Arbeitsablaufes, der hiernach noch beschrieben wird.

409807/0708

Der allgemeine Aufbau der Belichtungsvorrichtung 20 wird in Fig. 2 gezeigt. Mit der Ausnahme des eingesetzten Bildrotierers zum Rotieren des projektierten Punktes oder Flecks, um ihn in seiner Ausrichtung gegenüber der lichtemfindlichen Oberfläche 17 zu verändern, ist diese Vorrichtung der in den Fig. 2 bis 3 der älteren US-Patentschrift 3 330 182 dargelegten ähnlich. Wesentlich ist jedoch, dass die Belichtungsvorrichtung 20 eine Lichtquelle 32 besitzt, die entweder eine Bogenlampe oder Glühlampe ist. Durch einen Konvexspiegel 34 und eine Reihe von Linsen 36, 38 und 40 werden die Lichtstrahlen von dieser Quelle am Punkt 42 konvergiert, um ein reeles Bild der Lichtquelle zu erzeugen. An diesem oder in der Nähe dieses Punktes 42 befindet sich eine variable Dichtefilterscheibe 44-, die auf die mit der Geschwindigkeit des Lichtpunktes über gegenüber der lichtempfdindlichen Fläche 17 in Beziehung gebrachten Signale vom Motor 46 angetrieben wird, so dass die durch die Filterscheibe gemäss der Geschwindigkeit des Lichtpunktes hindurchgehenden Lichtstrahlen in ihrer Intensität verändert werden, um bei allen Geschwindigkeiten des Lichtpunktes die richtige Belichtung der lichtempfindlichen Fläche aufrechtzuerhalten.

Auf der anderen Seite der Filterscheibe 44- werden die Lichtstrahlen zuerst vom Spiegel 46 nach unten deflektiert und durchlaufen dann die Sammellinse 48, unter der sich ein mit öffnungen unterschiedlicher Grossen und Formen versehenes Rad 50 befindet, die ringförmig um das Rad gruppiert sind. Durch schrittweises Weiterrücken kann das Rad umlaufend um seine Mittelachse jede Betriebsstellung einnehmen. Diese Schaltfunktion wird von dem Motor 52 durchgeführt. Dieses

- 10 -

409807/0708

Lochrad 50 ist dem Lochrad 98 der erwähnten US Patentschrift 3 330 182 sehr ähnlich. Es ist in diesem Zusammenhang klar, dass die jeweilige in Betriebstellung unter der Sammellinse k8 stehende öffnung die Gestalt und Form des auf die lichtempfindliche Oberfläche 17 geworfenen Lichtpunktes bestimmt. Die Gestalt des Punktes kann, neben einer rundlichen auch eine quadratische oder rechteckige Form haben. Es können auch zwei Unterpunkte oder nicht kreisförmige Formen gebildet werden. Selbstverständlich ist das Lochrad hier nur als Beispiel aufgeführt _t denn es können nach Wunsch auch -andere Kittel für die Ausbildung der Lochgestalt für den Punkt verwendet werden. Unter dea Lochrad 50 befindet sich das Projektil 5*t. Diese "Linse" kann entweder aus nur einer einzigen Linse bestehen oder eine Linsenanordnung sein. Einfachheitshalber wird hier immer nur der Ausdruck "Linse" verwendet. -Die Linse 5^ hat die in der Betriebsstellung befindliche öffnung des Lochrades 50 als ihr Objekt und die lichtempfindliche Fläche als Bildebene, so dass sich ein Lichtpunkt 53 auf der lichtempfindlichen Fläche bildet, was in Wirklichkeit ein reales Bild der öffnung ist. Eine durch einen Kotor angetriebene Blende oder Verschlussvorrichtung 56 befindet sich über der Tri^wg ^pTia""r^""Tig 5^, um das durch, diese Linsen 5^ hindurchgehende Licht zu unterbrechen, so dass der Lichtpunkt nach Wunsch ein- und ausgeschaltet werden kann.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, dass die Projektionslinse 54, die Betriebsöffnung des Lochrades 50 und die lichtempfindliche Oberfläche 1? ein einfaches optisches Bildwerfsystem zur Bildung eines Bildes der öffnung (das Objekt) auf der lichtempfindlichen Oberfläche darstellt. Zwischen der

. - 11 -

4G98G7/0 7 0 8

öffnung und der Linse befindet sich eine erste Zone nicht parallelen Lichtes, in der die von einem gegebenen Punkt der öffnung ausgehenden Strahlen divergieren. Zwischen der Linse und der lichtempfindlichen Oberfläche befindet sich eine zweite Zone nicht parallelen Lichtes, in der die von einem gegebenen Punkt auf der öffnung ausgehenden Strahlen konvergieren.

Neben den oben beschriebenen Teilen der Belichtungsvorrichtung 20 ist auch noch ein nicht begrenzter Bildrotierer vorgesehen, der in der einen oder anderen der erwähnten Zonen nicht parallelen Lichtes angeordnet sein kann, vorzugsweise aber (wie dargestellt) in der ersten Zone zwischen der öffnung und der Linse. Dieser allgemein durch das Bezugszeichen 58 in der Fig. 2 gekennzeichnete Bildrotierer wird durch seine eigene Rotation die ua die optische Achse hier hindurch gehenden Strahlen rotieren, so dass die Winkelausrichtung des Lichtpunktes 53 gegenüber der lichtempfindlichen Fläche 17 variiert wird.

Die Figuren 5 his 9 zeigen den Aufbau und den Betrieb des nicht begrenzten Bildrotierers 58 in grösserem Detail. Der in den Figuren 3 und k dargestellte Rotierer weist eine Spiegeleinheit 60 auf, die innerhalb des Zylinders 62 angeordnet ist und von dieser getragen wird. Der Zylinder 62 ist derart aufgehängt, dass er um seine vertikale Mittelachse 6h verschoben werden kann und von den beiden Lagern 66,66 geführt wird, die sich an seinen gegenüberliegenden Enden befinden und zwischen dem Zylinder und dem Teil 68 des Rahmens der Vorrichtung 20 betrieben werden. An dem unteren Ende des Zylinders ist ein ringförmiges Zahnrad 70 befestigt, das über das Leerlauf rad

- 12 -

I* 0 9 807/0708

durch das Ritzel *?k angetrieben wird, das an der Ausgangswelle des Motors 76 liegt, der seinerseits durch, die über die Leitung 78 von der zugeordneten Steuereinrichtung 12 gelieferten Signale gesteuert wird und an einem Träger befestigt ist, der selbst Teil des Rahmens ist.

Durch die in den Figuren 5 und 6 dargestellten grösseren Einzelheiten des Aufbaus der Spiegeleinheit 6O ist ersichtlich, dass die Linie 82 in Fig. 6 die optische Achse der durch diese Spiegeleinheit hindurchgehenden Lichtstrahlen darstellt, wobei der Zylinder 62 mit seiner Rotationsachse 6k mit den Abschnitten der optischen Achse ausgerichtet ist, die in die Spiegeleinheit hinein und aus ihr heraus führen. Die Spiegeleinheit besitzt drei ebene reflektierende Flächen, die die durch sie hindurchgehende Lichtstrahlen derart reflektieren, dass die optische Achse 82 zuerst von der Mittellinie 6k weg und dann zu dieser zurück reflektiert wird , was zur Folge hat, dass bei geraeinsamen Rotieren der reflektierenden Flächen um die Mittellinie 6k der Bild- oder Lichtpunkt 53 auch um diese Mittellinie rotiert wird. Obgleich die in die Einheit von irgend einem gegebenen Punkt der Öffnung ankommenden Lichtstrahlen in einem voneinander abweichenden Winkel eintreten, verlassen sie die Einheit in dem gleichen relativen Winkel zu einander, wobei die Spiegel die Strahlen also nicht streuen und das JBiId trotz der Anordnung in der Zone nicht parallelen Lichtes zerstören. Das besagt, dass die Spiegeleinheit 60 also ein nicht begrenzter Bildrotierer ist.

Die drei reflektierenden Oberfläche der dargestellten Spiegeleinheit 6O sind durch die Bezugszeichen 8^f, 86 bzw. 88 gekennzeichnet. Alle drei Flächen sind Vorderflächenspiegel,

- 13 -

409807/07 ÖS

was besagt, dass sie spiegelnde Flächen sind, die auf der Aussenseite der sie umgrenzenden Körper ausgebildet sind. Deshalb passieren auch die von diesen Flächen zurückgeworfenen Lichtstrahlen nicht irgend einen Teil des Spiegelkörpers und stellen somit im Hinblick auf die Lichtbrechung und der Energieabsorption keine Probleme dar. Die beiden reflektierenden Flächen 8-f und 88 werden auf einen einzigen Spiegelkörper 90 ausgebildet und die andere reflektierende Fläche 86 wird auf einem anderen Körper 92 gebildet. Die erste reflektierende Fläche 8k ist mit ihrer Oberfläche in einem Winkel zur Mittellinie 6k angeordnet, wobei die zweite reflektierende Fläche 86 sich in einem Abstand zur Mittellinie 6k befindet und hierzu parallel verläuft. Die dritte reflektierende Fläche 88 ist zur Mittellinie 6k hingeneigt, und zwar mit dem gleichen Winkel wie die Flache 8k, jedoch in der entgegengesetzten Richtung, was aus den Figuren 5 und 6 hervorgeht.

Die beiden Linien a und b_ in Fig. 6 stellen zwei durch die Spiegeleineheit hindruchlaufende Lichtstrahlen dar, die getrennt auf den gegenüberliegenden Seiten der optischen Achse (Fig. 6) liegen, Beim Verfolgen der Bahn dieser Lichtstrahlen durch die Spiegeleinheit hindurch, ergibt sich, dass sie zuerst von der Fläche 84 zur Fläche 86, dann zur Fläche 88 und dann nach unten zur lichtempfindlichen Fläche reflektiert werden. Beim Verlassen.der Spiegeleinheit werden die Strahlen a und b jedoch gegenüber der optischen Achse 82 im Vergleich zu den beim Eintritt in die Einheit eingenommenen Stellungen umgekehrt. Somit drehf die Spiegeleinheit bei den in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu allen drei reflektierenden Flächen liegenden Strahlen diese i8O° um die Mittellinie 64.

4098 0.7/0708

Angenommen, der Zylinder wird um 90° gedreht, und zwar bei der Draußicht auf den Zylinder in Fig. 6 nach links aus der Stellung der Fig. 6, um seinerseits die drei reflektierenden Flächen um 90° um die Hittellinie Gk zu rotieren. Die Fig. zeigt die beiden reflektierenden Fläche 8^ und 38 des Spiegelkörpers 90 in dieser neuen Stellung sowie die beiden gleichen Strahlen a und b_ der Fig. 6, deren gemeinsame Ebene jetzt zur Ebene der Reflektionsflache 36 parallel verläuft. Es geht aus der Fig. 6 hervor, dass beim jetzigen Durchgang der Lichtstrahlen ά und b_ durch die Spiegeleinheit diese keine Drehung um die Mittellinie 6^ durchmachen. Es ist deshalb klar, dass beim Rotieren der Spiegeleinheit um 90 um die Hittellinie 6k die durch sie hindurchgehenden Lichtstrahlen um die gleiche L.nie um I80 gedreht werden, um den projektierten Lichtpunkt gleichermassen gegenüber der lichtempfindlichen Fläche 17 um 18O° zu drehen oder rotieren.·Dementsprechend kann also zur Aufrechterhaltung einer gegebenen Achse des projektierten Lichtpunktes 63 senkrecht zur von Lichtpunkt verfolgten Bahn die Spiegeleinheit um einen V/inkelbetrag rotiert werden, der gleich ist der Hälfte der Winkelrichtungsänderung der Bewegungsbahn des Lichtpunktes gegenüber der lichtempfindlichen Fläche 17 und als Reaktion auf derartige Veränderungen in der Bewegungsrichtung des Lichtpunktes. Die von der Steuereinrichtung 12 an den Motor 58 gelieferten Signale sind so programmiert und beschaffen, dass diese gewünschte Drehung der Spiegeleinehit durchgeführt wird.

TJm zu erreichen, dass die optische Achse 82 der von der Spiegeleinheit austretenden Lichtstrahlen mit der Mittellinie Gk ausgerichtet werden, ist es erforderlich, die reflektierenden Flächen 8*t·," 86 und 88 in dem Zylinder 62

- 15 -

409807/0 7 08

genau in Stellung zu bringen, was vorzugsweise dadurch erreicht wird, dass die besagten Flächen so aufgehängt sind,.dass sie bei Verbleiben in der Projektionsvorrichtung von Hand in verschiedenen Richtungen neu eingestellt werden können. Diese Einstellung wird dadurch erreicht, dass die beiden Spiegelkörper 90 und 92 in der dargestellten Vorrichtung beide mit dem ersten Trägerglied 96 fest verbunden sind, welches drei Stellschrauben 98, 98 (Fig. 3 und 7) aufweist, die mit ihren inneren Enden gegen die passend ausgebildeten Ausnehmungen eindringen und gegen das erste Stützglied 9^ drücken, so dass der Kontakt dieses Teils 9^ niit den Schraubenenden die Stellung des Gliedes 9^ bestimmt. Das Stützglied 9k steht durch die Schraube 100 mit den Enden der Schrauben 98, 98 in federndem Kontakt. Die Schraube 100 ist über ein Gewinde in das Glied 9^ eingeführt, wobei es lose durch das Glied jG hindurch geht und eine Druckfeder 102 besitzt, die zwischen dessen Oberteil und den Teil 96 (Fig. '·}) wirksam wird. Durch Einstellen der drei Schrauben 98,. y8 kann das Stützglied 96 längs der Vertikallinie (Fig. 5) zur Mittellinie Gh hin und von dieser weg verschoben werden, wobei es auch gegenüber der Mittellinie gekippt werden kann.

Das zweite Trägerglied 96 ist am Zylinder 62 mittels drei Stellschrauben 10^, 104 befestigt, die über ein Gewinde mit dem -Zylinder verbunden sind und mit ihren Enden in entsprechende Ausnehmungen im G^ied 96 durch eine andere Schraube IO6 eingreifen, die lose durch den Zylinder geführt ist, in das Teil über ein Gewinde eingeschraubt ist und eine Feder 108 besitzt, diezwischen dem Zylinder 62 und dem

- 16 -

4098Ό7/0708

Kopf der Schraube 106 wirksam wird. Durch Einstellen der Schrauben Wk, 104 kann das zweite Flied 96 auf der Horizontallinie (Fig. 5) zur Mittellinie 6k hin und von dieser weg verschoben werden, wobei es auch gegenüber der Mittellinie in Schrägstellung gebracht werden kann. Deshalb können durch die kombinierte Einstellung der Stellschrauben 98, 98 und 104, 1O4 die reflektierenden Flächen 84, 86 und 88 schnell und leicht in die richtige Stellung in Bezug zur Mitteln linie 6k gebracht werden.

Ein Bildrotierer mit einem Satz Spiegel nach obiger Beschreibung kann nach einer Eerweiterung des Erfindungsgedankens auch ein' Prisma aufweisen, in dem die Lichtstrahlen von den Innenflächen des Prismas entweder durch totale Brechung oder durch Zurückwerfen von den versilberten Flächen reflektiert v/erden. Um ein Rotieren des projektierten Bildes zu erreichen,ist es notwendig, dass das durch den Hotierer hindurchgehende Licht mit ungerader Wiederholungszahl reflektiert wird, was durch eine Anzahl von verschiedenen Prismen unter bestimmten Bedingungen durchgeführt werden kann. Es ist, wie bereits erwähnt, in der Technik bekannt, ein Schwalbenschwanzprisma in einer Kurvenzeichner-Belichtungsvorrichtung zu verwenden, um diese Bilddrehung zu erreichen. Für ein derartiges Prisma ist jedoch kollimiertes Licht erforderlich. Es hat sich innerhalb des Erfindungsgedankens gezeigt, dass andere Prismen als Bildrotierer verwendet werden und in den Zonen nicht parallelen Lichtes untergebracht sein können, ohne das projektierte Bild zu verzerren. Prismen dieser Art sind hierin als "nicht begrenzte Prismen" erwähnt. Insbesondere haben "sich Pechanprismen und Umkehrprismen als besonders gut geeignet für nicht begrenzte Bildrotierer erwiesen. Bei diesen beiden Prismatypen liegen die Eingangs- und

- 17 -

409807/0708

Austrittsflachen senkrecht zur optischen Achse, was sich als wichtig für die Befähigung des Prismas herausgestellt hat, zufriedenstellend in einer Zone nicht parallelen Lichtes zu arbeiten.

Die Figuren"10 und 11 seigen die Bildrotiereinrichtung einer Belichtungsvorrichtung, die im allgemeinen mit der oben beschriebenen Vorrichtung 20 als identisch angesehen v/erden kann, wobei die Figuren 10 und 11 allgemein den Figuren 5 bzw. 6 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels sowie deren Bezugszeichen einander entsprechen. Der Bildrotierer der Figuren 10 und 11 ähnelt also jener der Figuren 5 und 6, mit der Ausnahme, dass anstatt der Spiegeleinheit60 hier ein Pechanprisma 110 als Bildrotierer verwendet wird. Dieses Prisma 110 ist ortsfest, z.B. durch Zement, an einer Platte 112 befestigt, die die L-fb'rmige Stütze 9^ der Fig. 5 ersetzt. Sonst sind die Halterungen und die zum Rotieren des Prisma 110 verwendeten Mittel die gleichen wie'für die Spiegeleinheit 60 der Fig. 5· In der Fig. 11 zeigt die punktierte Linie die Bahn der optischen Achse der das Pechanprisma durchlaufenden Lichtstrahlen. Das Prisma besitzt eine Eingangsfläche 116, die senkrecht zur optischen Achse 11*f steht. Auch die Austrittfläche 118 steht senkrecht zu dieser Achse. Das Prisma besteht eigentlich aus zwei getrennten Körpern 120 und 122, die längs der Ebene 12*l· von einander getrennt sind, wobei die Flächen 126 und 128 versilbert sind. Deshalb werden die durch das Prisma hindurchgehenden Lichtstrahlen fünf Mal gebrochen.

Die Fig. 12 ist der Fig. 11 ähnlich, stellt jedoch ein

- 18

409807/0708

Umkehrprisma I30 dar, das als Bildrotierer dient. In dieser Figur sind alle Teile die gleichen wie die in den Figuren 10 und 11 gezeigten, ausgenommen das Umkehrprisma I30, das das Pechanprisma 110 der Figuren 10 und 11 ersetzt. Auch hier werden für alle entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die punktierte Linie 132 der Fig. 12 stellt die von der optischen Achse beim Durchgang durch das Umkehrprisma I30 verfolgten Bahn dar. Eine derartige Bahn wird drei Mal beim Durchgang durch das Prisma reflektiert. Auch, weist dieses Prisma Eintritts- und Austrittsflächen bzw. 136 auf, die senkrecht zur optischen Achse angeordnet sind.

- 19-

409807/0708

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.1 Vorrichtung zum Belichten von Linien auf einer licht-Smpfindlichen Oberfläche mittels eines über diese geführten Lichtfleckens oder -punktes mit einem die Auflagefläche bildenden Träger für die mit der lichtempfindlichen Substanz versehenen Werkstofflage und einer Belichtungsvorrichtung, die ein einer im allgemeinen parallel zur Auflagefläche verlaufenden Ebene gegenüber dem Träger verschoben werden kann, gekennzeichnet durch eine üffnung" (50), eine Lichtquelle (32) zum Beleuchten der Üffnung und ein optisches Wildwerfsystem (5¹O zum Bilden eines Abbildes der üffnung ('5O) auf der lichtempfindlichen Oberfläche (17), wobei das Abbild den Lichtpunkt darstellt, der über die lichtempfindliche Fläche bewegt wird, um als Folge der Bewegung der Belichtungsvorrichtung gegenüber der Auflagefläche die darauf befindlichen Linien zu belichten, die Bahn der durch das optische Bildwerfsystem wenigstens eine Zone nicht parallelen Lichtes und einer in dieser Zone nicht begrenzten Bildrotierer (60, 110, I30) aufweist, um das Bild gegenüber der lichtempfindlichen Oberfläche zu drehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Bildwerfsystem, das eins Linse (5^) besitzt, die zwischen der Üffnung und der lichtempfindlichen Oberfläche angeordnet "ist, wobei sich der nicht begrenzte Bildrotierer zwischen der Üffnung und der Linse befindet.

- 20 -

09807/0708

3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildrotierer eine Spiegeleinheit (6θ) aufweist, die eine ungerade Anzahl von ebenen Reflexionsflächen umfasst, welche nacheinander von einem durch die Einheit hindurchgehenden Lichtstrahl getroffen werden und diesen beim Eintritt der optischen Achse in die Einheit (60) längs der optischen Achse der Strahlen zuerst von der geraden kollinear zur optischen Achse verlaufenden geraden Linie (82) weg und schliesslich wieder zu ihr zurück reflektieren kann, und dass Mittel zum Rotieren der Spiegeleinheit um die gegebene gerade Linie vorgesehen sind.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Reflexionsflächen Vorderflächenspiegel sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildrotierer eine Spiegeleinheit (60) ist, die drei ebenen Reflexionsflächen (84, 86, 88) umfasst, die gegeneinander derart angeordnet sind, dass die Lichtstrahlen so reflektiert werden, dass bei den hierdurch laufenden Lichtstrahlen ihre optische Achse zuerst von der gegebenen geraden Linie weg und dann zu dieser hin reflektiert wird, und dass Mittel (62, 70, 72, 74, 76) vorgesehen sind, um die Spiegeleinheit um die gegebene gerade Linie zu drehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass als Bildrotierer ein Prisma (110, I30) verwendet wird, das mehrere fest zueinander stehende Flächen zum Reflektieren der Lichtstrahlen aufweist, so dass beim Durchgang dieser Lichtstrahlen ihre optische Achse zuerst von der gegebenen geraden Linie veg und schliesslich wieder zu ihr zurück reflektiert werden, und dass Mittel (62, 70, 72, 7^, 76) vorgesehen sind, das Prisma um die gegebene gerade Linie zu rotieren.

- 21 -

AO9807/070 8

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma Eintritts-und Austrittsfläche (116 und 118, 13** und 136) besitzt, wobei beide Flächen senkrecht zur optischen Achse der eintretenden und austretenden Lichtstrahlen angeordnet sind,

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (110) ein Pechan-Prisma ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umkehrprisma als Prisma (130) verwendet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der B-[ldrotierer ein Prisma (HO, I30) ist, das sich in der Bahn der Lichtstrahlen befindet und Eintritt- und Austrittsflächen (Ho und II8, 13** und I36) aufweist, von den beide Flächen parallel zur optischen Achse der eintretenden und austretenden Lichtstrahlen angeordnet sind, und dass als Mittel (62, 70, 72, 7**, 76) vorgesehen sind, dass das Prisma um eine kollinear mit der optischen Achse verlaufende geraden Linie bei ihrem Eintritt und Austritt in bzw. aus dem Prisma rotiert wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsvorrichtung ein erstes Stütz- oder Trägerglied (9*0, auf dem die Spiegeleinheit befestigt ist, ein zweites Trägerglied (96), Mjttel (98, 100, 102) zum Befestigen des ersten mit dem zweiten Trägerglied und zum Einstellen von Hand des ersten Trägergliedes gegenüber dem zweiten Trägerglied, um das erste Trägerglied zu einer längs einer senkrecht zur geraden Linie verlaufenden gegebenen geraden Linie hin und von dieser weg zu verschieben und die Neigung des erstes Trägergliedes gegenüber der geraden

- 22 -

409807/0708

Linie zu variieren, die in der Ebene liegt, welche durch die erste Linie und die gegebene gerade Linie bestimmt ist, ein drittes Trägerglied (62) sowie M_ittel (10**, 106, 108) aufweist, die das zweite Trägerglied (96) mit dem dritten Trägerglied (62) verbinden und ermöglichen, dass das zweite Trägei&ied gegenüber dem dritten Trägerglied von Hand eingestellt werden kann, so dass das zweite Trägerglied längs einer zweiten senkrecht zu beiden gegebenen Linien in der durch die zweite Linie und die gegebene Linie bestimmten Ebene verlaufenden zweiten Linie zu der gegebenen Linie hin und von dieser weg verschoben und die Neigung des zweiten Trägergliedes gegenüber der gegebenen geraden Linie in der durch die zweite Linie und die gegebene geraden Linie bestimmten Ebene variiert wird, und dass ein Rahmen (68) vorgesehen ist, wobei die Mittel zum Drehen der Spiegeleinheit Lager (66) aufweist, durch die das dritte Trägerglied'(2) am Rahmen (68) befestigt wird, um gegenüber dem Rahmen um die gegebene gerade Linie (82) rotiert zu werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Trägerglied (62) ein Zylinder ist, dessen Achse ik) im allgemeinen mit der gegebenen geraden Linie (82) ausgerichtet ist, und dass die beiden Lager (66, 66), die sich jeweils an den gegenüberliegenden Enden des Zylinders befinden, den Zylinder gegenüber dem Rahmen drehbar tragen, wobei das erste und das zweite Trägerglied sowie die Spiegeleinheit im Zylinder, und zwar allgemein zwischen den beiden Lagern untergebracht sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein. erstes Trägerglied (<&), an dem das Prisma befestigt ist, einem zweiten Trägerglied (96), Befestigungsmittel (98, 100,102)

- 23 -

409807/0708

zum Befestigen des ersten Trägergliedes mit dem zweiten Trägerglied und zur Einstellung von Hand des ersten Trägergliedes gegenüber dem zweiten Trägerglied, so dass das erste Trägerglied längs einer ersten, senkrecht zur geraden Linie verlaufenden gegebenen geraden Linie hin und von dieser weg verschoben und die Neigung des ersten Trägergliedes gegenüber der geraden Linie in der durch die erste und die gegebene gerade Linie bestimmten Ebene verändert oder variiert werden kann, einem dritten Trägerglied (62), Befestigungsmittel (104, 106, 108), durch die das zweite Trägerglied (96) mit dem dritten Trägerglied (62) verbunden und das zweite Träger-Clied gegenüber dem dritten Trägerglied von Hand eingestellt werden kann, um das zweite Trägerglied auf einer zweiten senkrecht zu sowohl der gegebenen geraden Linie und der ersten Linie verlaufenden Linie zur gegebenen geraden Linie hin und von dieser weg zu verschieben und die Neigung des zweiten Trägergliedes gegenüber der geraden Linie zu variieren, die in der durch die zweite Linie und die gegebene gerade Linie bestimmten Ebene liegt, und durch einen Rahmen (68), wobei die Mittel zum Rotieren des Prismas Lager (66) aufweisen, mit denen das dritte Trägerglied (62) mit dem Rahmen (69) verbunden ist, um gegenüber dem Rahmen (68) um die gegebene gerade Linie gedreht zu werden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 > dadurch gekennzeichnet, dass "das dritte Trägerglied (62) ein Zylinder ist, dessen Achse (64) im allgemeinen mit der gegebenen geraden Linie (82) ausgerichtet ist, und die beiden Lager (66, 66) sich jeweils an den gegenüberliegenden Enden des Zylinders befinden, um den Zylinder gegenüber dem Rahmen drehbar zu tragen, wobei ^r erste Trägerglied, das zweite Trägerglied und das Prisma auch im Zylinder angeordnet sind, und zwar ganz allgemein zwischen den beiden Lagern.

40 9807/0 708