DE2918367A1

DE2918367A1 - Optisches projektionssystem

Info

Publication number: DE2918367A1
Application number: DE19792918367
Authority: DE
Inventors: Kazuo Minoura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-05-08
Filing date: 1979-05-07
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS54145551A; US4248495A

Description

IfEDTKE ~ DOHLING " IVINNE Dip!-ing. H.Tiedtke

Gm Dipl.-Chem. G. Bühfing

ROPE * rELLMANN Dip!.-lng. R Kinne

~ *" Dipt.-Ing. R Grape

9 Q 1 ß 3 β 7 Dipl.-lng. B.Pellmann

Bavariaring 4, Postfach^ 20 2403 8000 München 2

TeL: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 7. Mai 1979 . B 9639

CANON KABUSHIKI KAISHA Tokyo, Japan

Optisches Projektionssystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Projektionssystem mit einer Strahlenumlenkeinrichtung, die im folgenden Deflektor genannt wird.

Optische Projektionssysteme, mit welchen mittels eines Deflektors eine erste Ebene abgetastet und die Tastvorlage auf eine zweite Ebene projiziert wird, sind bekannt. Ein derartiges System ist in Figur 1 dargestellt- Gemäß Figur T weist das System eine erste Ebene 1 und eine sogenannte f-tan θ -Linse2 auf, deren einer Brennpunkt in der ersten Ebene liegt und die verzerrungsfrei abbildet. Durch Drehung eines Deflektors 3 wird die erste Ebene 1 in Richtung der Y-Achse abgetastet. Eine f-tan θ -Linse 4 ist so angeordnet, daß deren eine Brennebene mit der zweiten Ebene 5 übereinstimmt. Demgemäß wird das von der ersten Ebene 1 ausgehende Strahlenbündel durch die f-tan Θ-linse 2 zu einem Parallelstrahlenbündel gebündelt, das Parallelstrahlenbündel vom DeflektoE 3 umgelenkt und dann mittels der f-tan θ -Linse 4 auf die zweite Ebene 5 fokussiert. Ein Linsensystem, in welchem die erste Ebene 1 und die zweite Ebene 5 in der dargestellten Form zueinander konjugiert sind, wird ein "Tandem"-Linsensystem genannt. Bekanntlich fokussiert eine f-tan θ -Linse ein Parallelstrahlenbündel mit dem Einfallswinkel θ in einem derartigen Abstand y von der optischen Achse ab, daß folgende Bedingung für die Brennebene erfüllt ist: y = f · tan θ . Wenn der Deflektor

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3 zwischen den ein Tandemsystem bildenden f-tan θ -Linsen 2 und 4 angeordnet ist, kann die in X-Richtung liegende Bildkomponente - diese Komponente schneidet die Hauptabtastrichtung Y auf der ersten Ebene 1 orthogonal verzerrungsfrei auf die zweite Ebene 5 fokussiert werden. 5

Wenn in diesem optischen Projektionssystem dem Deflektor 3 ein bestimmter Strahlumlenk-Winkelgeschwindigkeitsverlauf erteilt oder eine bestimmte Abtastgeschwindigkeit in der Hauptabtastrichtung Y der ersten Ebene 1 erzielt werden soll, dann besteht bei einem aus Linsen aufgebautem Tandemsystem die Notwendigkeit, eine Linse mit einem bestimmten Verzerrungsverhalten anstelle verzerrungsfreier f-tan θ -Linsen zu verwenden. Wenn jedoch im Projektionsapparat gemäß Figur 1 eine Linse mit Verzerrung durch f-tan θ -Linsen 2 und 4 ersetzt wird, dann wird die auf die zweite Ebene 2 zu projizierende, in X-Richtung der Bildvorlage weisende Bildkomponente verzerrt - die X-Richtung schneidet die Hauptabtastrichtung Y auf der ersten Ebene 1 orthogonal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Projektionssystem zu verbessern. Insbesondere soll das Projektionssystem so weiterentwickelt werden, daß eine verzerrungsfreie Abbildung auf der Projektionsebene stattfindet, und zwar auch dann, wenn eine mit Verzerrung behaftete Linse im Tandemsystem verwendet wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die durch das erste optische Abbildungssystem bewirkte Verzerrung durch eine entsprechende Verzerrung des zweiten optischen Abbildungssystems kompensiert wird. Hierzu wird

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ein optisches System mit einem bestimmten Verzerrungsver- . halten für das erste und zweite optische Abbildungssystem verwendet, wobei die beiden Abbildungssysteme als Tandemsystem aufgebaut sind und zwischen ihnen eine Strahlenumlenkeinrichtung angeordnet ist. Beim erfindungsgemäßen optischen System hat die im zweiten Abbildungssystem hervorgerufene Verzerrung im wesentlichen den gleichen Betrag wie die Verzerrung des ersten optischen Abbildungssystems, jedoch entgegengesetztes Vorzeichen, und zwar unabhängig von der durch die Strahlenumlenkeinrichtung bewirkten Strahlenumlenkung,

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die optischen Achsen der Linsensysteme mit dazwischen angeordneter Strahlenumlenkeinrichtung ständig parallel zueinander durch die Strahlenumlenkeinrichtung bzw. den Deflektor verlaufen, und zwar unabhängig von der Drehbewegung der Strahlenumlenkeinrichtung. Hierzu weist das erfindungsgemäße Projektionssystem ein erstes Linsensystem, dessen eine Brennebene auf der ersten Ebene liegt, eine Strahlenumlenkeinrichtung, die bezüglich des ersten Linsensystems auf der der ersten Ebene gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und das Strahlenbündel in vorgegebener Richtung umlenkt, und ein zweites Linsensystem, welches das von der Strahlenumlenkeinrichtung kommende Lichtbündel aufnimmt und auf die zweite, in der Brennebene liegende Ebene abbildet, auf. Hierdurch wird ein in der ersten Ebene angeordnetes Original bzw. eine Bildvorlage auf die zweite Ebene projiziert. Im erfindungsgemäßen Projektionssystem haben das erste und das zweite Linsensystem gleiches Verzerrungsverhalten. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, welche die optische Achse des ersten Linsensystems nach Umlenkung durch die Strahlenumlenkeinrichtung und die optische Achse des zweiten Linsensystems in Abhängigkeit

von der Drehbewegung der Strahlenumlenkeinrichtuig konstant parallel

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zueinander hält. Hierdurch ist die erste Ebene verzerrungsfrei auf die zweite Ebene projizierbar.

Im erfindungsgemäßen optischen Projektionssystem wird die optische Achse des zweiten Linsensysteras synchron mit dem Strahlenumlenkwinkel der Strahlenumlenkeinrichtung geneigt bzw. geschwenkt. Diese Maßnahme dient der Parallelisierung der optischen Achsen des ersten und zweiten Linsensystems. Bei einer derartigen Auslegung ist die räumliche Lage der Brennebene des zweiten Linsensystems nicht konstant. Deswegen ist eine Einrichtung, die dafür sorgt, daß die zweite Ebene stets auf der Brennebene des zweiten Linsensystems liegt, von Vorteil. Hierzu ist eine Einrichtung, vorzugsweise eine optisch wirksame Einrichtung, vorgesehen, welche den Lichtweg zwischen dem zweiten Abbildungssystem und der zweiten Ebene kompensiert, und zwar vorzugsweise durch Verschieben der räumlichen Lage der zweiten Ebene in Richtung der optischen Achse und synchron zur Neigung bzw. Schwenkung des zweiten Linsensystems, oder durch ortsfeste Anordnung der zweiten Ebene. Als optische wirksame Einrichtung zur Kompensation der optischen Weglänge sind Spiegel und Prismen bekannt geworden.

Demnach umfaßt vorstehende Erfindung insbesondere ein optisches Projektionssystem mit einem ersten Linsensystem, in dessen Brennebene eine erste Ebene angeordnet ist, eine Strahlenumlenkeinrichtung, die bezüglich des ersten Linsensystems gegenüber der ersten Ebene angeordnet ist und Lichtstrahlen in vorgegebener Richtung umlenkt, und ein zweites Linsensystem, welches das von der Strahlenumlenkeinrichtung kommende Licht aufnimmt und auf eine; zweite Ebene projiziert, wobei sich die zweite Ebene in der Brennebene des zweiten Linsensystems befindet. Das erste und das zweite Linsensystem haben im erfindungsgemäßen Projektionssystem gleiches Verzerrunsverhalten derart, daß die Verzerrung des ersten Linsensystems durch eine entsprechende Verzerrung

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des zweiten Linsensystems kompensiert wird, und zwar unabhängig von der jeweiligen Strahlenumlenkung der Strahlenumlenkeinrichtung. Mit dem erfindungsgemäßen Projektionssystem wird nacheinander die Bildvorlage von der ersten Ebene an eine vorgegebene Stelle in der zweiten Ebene projiziert.

Die Erfindung wird anhand nachstehender Ausführungs- · beispiele und der beigefügten schematischen Zeichnungen noch näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung - einer Ausführungsform eines konventionellen

optischen Projektionssystems;

Fig. 2,3A und 3B '

schematische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips des erfindungsgemäßen Projektions

systems ;

Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung

eines Ausführungsbeispieles einer Antriebsanordnung für das erfindungsgemäße Projektions

system;

Fig. 5 eine schemätische Darstellung- eines Ausführungsbeispieles der Verwendung des erfindungsgemäßen Projektionssysternes als Lesegerät;

Fig. 6 und 7

Darstellungen zur Veranschaulichung des- Informations leseverfahr ens mittels des Lesegerätes gemäß Fig. 5;

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Fig. δ und ST Veranschaulichungen anderer Ausführungs-

formen des er findungs gern äßen Projektions-

systemes als Lesegerät;

und
Fig. iO*mt2,

T^ und 14 schein at is ehe Darstellungen von Äusführungs-

beispielen optischer Beleuchtungssysteme

für das Lesegerät.

Bie Figuren 2, 3A und 3B sind schematische Skizzen zur Erläuterung des Prinzips des erfindungsgemäßen Projektionsapparates. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das zweite Linsensystem rait der Rotation der Strahlenumlenkeinrichtung bzw. des Deflektors geneigt bzw. geschwenkt. Diese Art der Anordnung stellt ein Ausführungsbeispiel dafür dar, wie die optischen Achsen des ersten und zweiten Linsensystems parallel gehalten werden. Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht eines schematisch dargestellten

2CX Projektionsapparates. Gemäß der Darstellung weist der Projektionsapparat eine erste Ebene 11, ein erstes Linsensystem: Ϊ2 mit bestimmten Verzerrungseigenschaften, dessen eine Brennebene auf der ersten Ebene 11 liegt, eine Strahlenumlenkeinrichtung, die im folgenden Deflektor 13 genannt wird, und ein zweites Linsensystem 14 mit den gleichen Verzerrungseigensehaften wie das erste Linsensystem, dessen eine Brennebene auf einer zweiten Ebene 15 liegt, auf. Das zweite Linsensystem T4 wird um seinen hinteren Hauptpunkt {der hintere Hauptpunkt liegt auf der Seite der zweiten Ebene 1.5y geschwenkt, wenn sich der Deflektor 13 dreht. Als Schwenkebene werde- im folgenden ein Querschnitt durch ä&n Schwenkbereich bezeichnet, welcher eine Ebene darstellt,, die parallel zi* derjenigen Ebene ist, in welcher der von der ersten Ebene TT ausgehende und vom Deflektor 13 umgelenkte Strahl liegt. Der Schwenkwinkel des zweiten Linsensystems 15 ist doppelt sa groß wie der Unrlenkwinkel des

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Deflektors 13. Für die folgenden Betrachtungen werde nun angenommen, daß bei einer Stellung der Projektionsanordnung, bei welcher die optische Achse A₁ des ersten Linsensystems 12 die erste Ebene 11 im Punkt Ό schneidet und sich die XJmlenkebene 13a des Deflektors 13 in ihrer Bezugsstellung bezüglich der Rotation befindet, ein Lichtstrahl vom Punkt 0 der ersten Ebene in der optischen Achse A₂ des zweiten Linsensystems - ohne Neigung - liegt. Dieser Lichtstrahl trifft dann im Punkt O¹ auf die zweite Ebene 15 auf.

wird nun der Deflektor 13 um den Winkel θ gedreht, dann erscheint die optische Achse des ersten Linsensystems 12 um einen Winkel 2 θ gegenüber der optischen Achse des zweiten Linsensystems 14 geneigt, und zwar im obengenannten Schwenkquerschnitt und bei einer von der Seite des zweiten Linsensystems 14 ausgehenden Betrachtung. Um nun die optische Achse A.. des ersten Linsensystems 12 parallel zur optischen Achse Ap des zweiten Linsensystems 14 mit dazwischen angeordneter Umlenkebene 13a auszurichten, kann das zweite Linsensystem 14 um einen Winkel 2 θ innerhalb der Schwenkebene geneigt werden. Figur 3A ist eine schematische Abwicklung der oben genannten Linsensysteme 12 und 14 nach einer ent- " sprechenden Neigung bzw.Verschwenkung. (In Fig. 3aist der Deflektor nicht gesondert dargestellt worden).Wenn bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Linsensysteme 12 und 14 mit einem Linsensystem gleicher Verzerrungseigenschaften aufgebaut und beide Linsensysteme zu einem "Tandem"-System angeordnet sind, dann ist der Winkel zwischen dem vom ersten Linsensystem 12 kommenden Projektionslichtstrahl und der optischen Achse A₁ des ersten Linsensystems 12 gleich dem Einfallswinkel des Lichtstrahls in das zweite Linsensystem 14, d.h., gleich dem Winkel, der vom einfallenden Lichtstrahl und der optischen Achse A„ des zweiten Linsensystems 14 eingeschlossen wird.

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Tn diesem Fall wird die durch das erste Linsensystem 12 hervorgerufene Verzerrung durch das zweite Linsensystem wieder kompensiert. Demgemäß wird das in der ersten Ebene angeordnete Objekt verzerrungsfrei und ähnlich auf der Bildebene des Linsensystems 14, d. h. der zweiten Ebene 15 abgebildet.

Wenn das zweite Linsensystem 14 gemäß den Figuren 2 und 3A um seinen hinteren Hauptpunkt geschwenkt bzw. gedreht wird, dann schwenkt bzw. dreht sich auch dessen Brennebene. Mit anderen Worten bewegt sich dessen Brennebene längs einer Bogenlinie 16, deren Krümmungsmittelpunkt der hintere Hauptpunkt H~ (Fig. 3B) ist. Demgemäß weist eine Brennebene 17 des um den Winkel 2 θ gedrehten zweiten Linsensystems 14" eine Schnittstelle der optischen Achse A-¹ mit der Bogenlinie 16 auf. Die Brennebene 17 ist eine zur optischen Achse A₂* senkrecht ausgebildete Ebene. Wird nun die zweite Ebene 15 an die Stelle 18 gebracht, an welcher die optische Achse A~ die Brennebene 17 schneidet, dann kann auf ihr eine Abbildung erzielt werden. Die Bewegungsgröße /Ix ergibt sich aus folgender Gleichung:

^^{x = f}2tcoihö - ¹J ···■{!)

im folgenden wird das erfindungsgemäße optische Projektionssystem gemäß Fig. 2 erläutert. In der Hauptabtastrichtung, d.h. der Y-Richtung in der ersten Ebene 11 wird mit gleicher Geschwindigkeit abgetastet. Um in der Hauptabtastrichtung mit gleicher Geschwindigkeit abtasten zu können, können gleichzeitig die Verzerrungseigenschaften der zu einem "Tandem"-System angeordneten Linsensysteme 12 und 14 und die Dreheigerischaften des DefLektors 13 ausgenutzt werden. Hierbei ergeben sich viele Kombinationsmöglichkeiten zwischen den Verzerrungseigenschaf ten der Linsensysteme 12 und 14 und den Rotationseigenschaften des Deflektors 13. Alle diese Möglichkeiten werden im

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folgenden aber nicht einzeln betrachtet* Vielmehr wird auf einen rotierenden PolYgoftspiegel mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeitsablenkung und einen Salvanometerspiegel mit ungleichförmiger Winkelgesehwindigkeitsablenkung abgestellt. Beide Spiegel werden als Deflector feenutzt.

Bei Verwendung des in den Figuren dargestellten drehbaren Polygonspiegels; als Reflektor t3„ der eine gleich-

^Q formigen Winkelgeschwindigkeitsablenfcung bewirkte wird eine f-e-Linse für die Linsensfstenie 12 und t4 eingesetzt. Die f-θ—Linse ist eine Linse> welche ein einfallendes Parallelstrahlenbündel mit einent Winkel θ bezüglich der optischen Achse auf der Brennebene der Linse in einer

^5 Bildhöhe y=f - Θ* gemessen von der optischen Äehse_t abbildet (f bedeutet hierbei äLie Brennweite der !»insel. Da das in X-Richtung erzeugte Bild ^ die X-Rlchtung schneidet die Hauptabtastrichtung* nämlich die Y-Richtung orthogonal - gemäß vorstehenden Ausführungen keine Ver-

^O zerrung hat_r gelten die nachstehenden Erläuterungen auch für den Fall, daß keine Verzerrung in der Hauptabtastrichtung vorliegt, unter der Annahme, daß eine- konjugierte Lage der ersten Ebene ti, deren Bild während der Zeitdauer t auf die zweite Ebene Ϊ5 abgebildet wird_r sich auf der Y-Achse um die Länge Iy- verschiebt, gilt folgende Beziehung

Aus vorstehender Gleichung ergiht sich für die Geschwitidigkeit der Verschiebung -Q?~- ^der konSugierten Lage:

-^iX— = £_Ύ& = konstant

dt - Γ
mit f.. Brennweite des ersten Linsensystems

obigeir Relation ergibt sicft_t daß die attf der ersten Ebene VX- in Richtung der ΐ—Äehse angeordnete Information auch auf die zweite Ebene TS in fest vorgegebenen

&0S&4 6

-XZ-

projizierbar ist, wobei die Abstände Funktion fest vorgegebener Zeitintervalle sind, kanrt die in der ersten Ebene Ti enthaltene Information auf die zweite Ebene T5 ohne Verzerrung innerhalE^ einer gewissen Zeitspanne projiziert- werden.

Dienjt dagegen ein Galvanomet er spiegel als Reflektor :13> dann wird eine f-are sin ,Θ-Mnse für die Linsensysteme 12 und Ϊ4 verwendete Eine f-are sinB-Linse O fokussiert ein: einfallendes Parallelstrahlenbündel mit einem Winkel β bezüglich der optischen Achse an einer Stelle d:er Brennebene-,die sich durch folgenden Abstand von der qptisoften Achse ergibt:

m;it,: 0„-Amplitude des Salyanometerspiegels f Srennweite der Linse

0^ Drehung des Gälvanometerspiegels gemäß folgender Gleichung::- 0' = 0„sin(kti (k=fconstant} .

2a .

Bei fen- Erläuterungen .wird davon ausgegangen _r daß das Abtaster* in Richtung der Y-Achse auf der ersten Ebene TT mit gleichförmiger Geschwindigkeit durchgeführt und die Information in Richtung der Y-Achse auf

der ersten Ebene ,1.1 auf die zweite Ebene 15 verzerrungs frei abgebildet wird. Unter der Voraussetzung, daß die Drehung 0 des Galvanometerspiegels der Gleichung φ = ^„sintkt} genügt und die konjugierte Lage der auf die zweite Ebene zu projezierenden ersten Ebene sich während der Zeitspanne t um die Strecke Iy auf der Y-Achse verschiebt, gilt folgende Relatian:

Aus obiger Gleichung ergibt sich für die Geschwindigkeit der Verschiebung der konjugierten Lage der ersten

ε τ?

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Ebene folgender

_ ₂₀ . f₃ .5^ ^konstant = 20_Q f^ k

mit: f.. Brennweite des ersten Linsensystems.

Daraus folgt., daß die auf der ¥-Achse enthaltene Information mit bestimmten räumlichen Abständen auf die zweite Ebene projiziert wir-d, wobei die Abstände eine Funktion bestimmter Zeitintervalle sind^ Demgemäß ergibt sich auf der Y-Achse keine zeitabhängige Verzerrung.

Die Schwingung des vorstehend beschriebenen <5alvanometerspiegels ist sinusförmig. Genügt dagegen die Schwingung des Spiegels der Gleichung: 0 = !_ sin |kt), dann genügt

2
die Verzerrungseigenschaft der Linsensysteme 1T und 14 der Beziehung y = f sine, mit anderen Worten, es kann eine sogenannte Fourier-Umkehr bzw. -ionversionslinse verwendet werden.

in Fig. 4 ist ein schematisches Ausführungsbeispiel für eine Antriebsanordnung des erfindungsgemäßen Projektionsapparates perspektivisch dargestellt. Gemäß der Figur ist ein mehrstufiges Getriebe mit drei auf einer Drehwelle 6a angeordneten Drehantriebsrädern oder -scheiben 7a,7b und 7c vorgesehen.

Die Drehwelle 6a ist an ihrem einen Ende mit einem elektrischen Vario (Galvar)-Antriebssystem 6 und an ihrem anderen Ende mit den Drehantriebsrädern 7a,7b,7c verbunden. Die Anordnung dient zur Drehung des Galvanometerspiegels 3. Bei Drehung der Drehwelle 6a drehen sich die Drehantriebsräder 7a,7b und 7c mit. Die Drehkräfte bzw- -momente der Drehantriebsräder 7a,7b und 7c werden über entsprechende Ketten oder Riemen 8a, 8b und 8c auf weitere Räder bzw. Scheiben 9a, 9b und 9c übertragen. Der Galvanomaterspiegel 3 ist an einer ürehwelle 3a des Rades 9a befestigt. An einer Drehwelle 14b des Rades 9b ist ein Gehäuse lla zur Aufnahme des zweiten Linsensystems t>e-

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festigt. 1>ie Größen -der Scheiben- bzw. Zahnräder 7b, 7c, 9a und 9b sind so gewählt, daß sich das Gehäuse 14a um einen Winkel dreht, der zweimal so groß wie der Drehwinkel θ des Deflektors bzw. Galvanometerspiegels 3 ist. Auf diese Zusammenhänge wurde bereits hingewiesen.

Ferner kämmt das Zahnrad 9c mit einem Zahnrad 1Oa, das am einen Ende eines Zylinders 10 angeordnet ist. Der Zylinder 10 weist auf seiner Oberfläche eine spiralförmige Nut 10b auf. Wenn sich das Zahnrad 9c drehte dann dreht sich auch der Zylinder 10 um seine Mittelachse bzw.-welle 10c. Die spiralförmige Nut 10b steht in Eingriff mit einer an einem Teil der zweiten Ebene 15 angebrachten Führungsstange 15a. Bei Drehung.des Zylinders 10 bewegt sich die zweite Ebene 15 in Richtung der Mittelwelle 10c. Die Bewegungsgröße Qx ist gemäß der vorstehenden Gleichung j(1) bestimmbar.

Die im Hinblick auf Fig. 4 gemachten Erläuterungen betreffen einen Betrieb/ bei welchem die zweite Ebene verschoben wird. Vom praktischen Standpunkt ist es jedoch von Vorteil, eine Einrichtung zur Kompensierung bzw. Veränderung der Lichtweglänge zwischen der zweiten Ebene und dem zweiten Abbildungssystem anzuordnen. Ist hierbei die den Lichtweg kompensierende Einrichtung ein flacher Reflexionsspiegel, dann kann der Lichtweg dadurch kompensiert werden,daß der flache bzw. ebene Spiegel auf der optischen Achse bewegt wird, beispielsweise unter Verwendung der in Fig. 4 dargestellten mechanischen Anordnung. Ist dagegen die den Lichtweg kompensierende Einrichtung ein Prisma oder dergleichen, dann kann eine Lichtwegkompensation dadurch herbeigeführt werden, daß das Prisma bzw. der im Prisma optische wirksame Bereich auf de;r optischen Achse geändert wird.

Der erfindungsgemäße Projektionsapparat ist als Lesegerät zum Lesen der Oberfläche eines Bildes, als

ORiGiNAL

'NSPECTED

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Schreibgerät zum Einschreiben von Informationen auf ein' Medium oder dergleichen verwendbar. Im folgenden wird als Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Projektionsapparat eine Abtast-Sehreib-Einrichtung erläutert. Gemäß Fig. 5 ist hierbei die erste Eheree durch eine OrigijF*aloherfläc,h.e 21 eines Bildes und die zweite Ebene durch eine Fotofühleranordnung 22_e welche als Leseeinr richtung, dient*, realisiert.. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes der beiden Linsensysteme 23 und 24 aus

t& einer f-e-Linse aufgebaut. Ein drehbarer Polygonspiegel sorgt für eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeitsablenkung» Das Linsensystem 2Φ ±st hierbei so geschwenkt worden^ daß deren optische Achse im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Linsensystems 23 verläuft, und

$5 zwar entsprechend dem Rotationswinkel des drehbaren Polygonspiegels 2S. Auf die Parallelisierung der beiden optischen Achsen ist bereits eingegangen worden.. Die Fotofühleranordnung 22 is-t aus N Fotofühlern aufgebaut, die längs der X-¹-Achse auf der zweiten Ebene 15 angeordnet sind {Fig;, 2}.

Fig.6 zeigt einen Betriebszustand, in welchem ein konjugiertes Bild 22' der Fotofühleranoxxänung 22 in Y-Richtung auf der Originaloberfläche 21 infolge der Drehung des Polygonspieaels 25 tu Abtastzwecken entlang geführt wi^:rdv Hierbei sind H Fotofühler in- X^R:ich:tung angeordnet. Wenn, diese N Fotofühler der Fotofühleranordnung 22 zeitlich nacheinander und synchron zur Drehung^ des drehbaren Polygonspiegels 25 gelesen werdeUi dann kann die gesamte Bildinformation der Ori-ginaloberfläehe 2T verzerrungsfrei dadurch ausgelesen 0 werden, äet& nur eine Abt as toper ation mit Hilfe des drehbaren Polygonspiegel 25 in Y-Richtung durchgeführt wird. ·"

Anhand der Fig. 7 wird" das Auslesen von Informationen längs einer Abtastlinie besehrieben _r bei welcher innerhalb der N Fotofühler der Fotofühleranordnung 22

0-9 .

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M-Fotofühleranordnungen vorgesehen ist (N/M = K, mit M und K ganze Zahl)· Die erste Abtastoperation wird auf der Originaloberfläche 21 in Y-Richtung mittels einer ersten Ebene des drehbaren Polygonspiegels 25 ausgeführt. Hierbei werden sämtliche M Fotofühler in der Fotofühleranordnung 22 eingesetzt, die aus der ersten, K-ten, 2K-ten, .... (M-1) K-ten Fotofühleranordnung bzw. Fotofühler bestehen. Die zweite Abtastoperation wird mittels einer zweiten Ebene des drehbaren Polygonspiegels 25 durchgeführt. Hierbei wird die Information mittels aller M Fotofühleranordnungen ausgelesen, wobei die Fotofühleranordnungen aus dem zweiten, dem (K + 1)-ten, i(M - 1) K + 1J -ten Fotofühler der Fotoanordnung bestehen. Im allgemeinen gilt für die I-te Abtastoperation mittels der I-ten Oberfläche des drehbaren Polygonspiegels 25 ( I ist eine ganze Zahl mit !<= K) , daß die information wiederholt und zeitlich nacheinander in Y-Richtung in jeder Abtastlinie mittels insgesamt M Fotofühlern

der I-ten, (K + 1 ) -ten, J(M-I) K + I^j -ten

Fotofühleranordnung der Fotofühleranordnung 2 2 abgetastet wird. Das wiederholte Informations aus lesen wird synchron zur Rotation des drehbaren Polygonspiegels 25 durchgeführt. Wenn sich der Polygonspiegel 25 mit K seiner Ebenen dreht, ist die gesamte Bildinformation der Originaloberfläche 21 auslesbar. Dieses Verfahren zum Auslesen von Information, bei welchem die Fotofühleranordnung 22 in Einzelanordnungen unterteilt wird, ist insbesondere für ein Zeilensprungsystem (vgl. japanische OS 53-32 30) verwendbar. Ein derartiges System wird zum Schreiben mit Tinten-Druckstrahlen eingesetzt.

Die Fotofühleranordnung 22 ändert ihre Position auf der optischen Achse des Linsensystems 2 4 mit einer Neigung des Linsensystems 2 4 entsprechend der in Gleichung (1 angegebenen Beziehung. Hierauf wurde bereits in Zusammenhang mit der Beschreibung von Figur 4 hingewiesen.

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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Abtasten in der X-Richtung elektrisch ausgeführt. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für ein mechanisches Abtasten in X-Richtung angegeben.
5

Bei dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel tastet ein konjugiertes Bild 22' des Fotofühlers die Originaloberfläche ab, wobei diese in k· Bänder unterteilt ist (1-2,3-4,5-6,....(2k-1)-2k). Die Y-Abtastung wird mittels eines der vorstehend beschriebenen Umlenkspiegels durchgeführt. Zum Abtasten in X-Richtung werden die Originaloberfläche und das gesamte Abtastsystem relativ zueinander bewegt.

in Figur 9 ist eine optische Anordnung für die vorstehend beschriebene Abtastoperation dargestellt. Hierbei sind das Original bzw. die Originaloberfläche und das optische Abtastsystem so zueinander angeordnet, daß die optische Achse des Linsensystems 23 die Originaloberfläche 21 20_Orthogonal in einem mittigen Punkt P₁ des ersten Bandes 1-2 schneidet. In dieser Positionierung wird der Umlenkspiegel 25 gedreht und tastet das Band 1-2 in Y-Richtung ab. Als nächstes werden entweder die Originaloberfläche 21 oder das gesamte Abtastsystem derart parallel verschoben,daß die optische Achse des Linsensystems 23 auf den mittig angeordneten Punkt P„ des Bandes 3-4 auftrifft. Danach wird das Band 3-4 mittels des Umlenkspiegels in der bereits beschriebenen Weise abgetastet. Durch Wiederholung der Parallelverschiebung und Abtastung bis zum Band (2k - 1) -2k ist die gesamte Bildinformation der Originaloberfläche 21 auslesebar. In diesem Fall sind das Linsensystem 24 und die Fotofühleranordnung 22 des Abtastsystems ortsfest zum Linsensystem 23 angeordnet, wobei sich das Linsensystem 23 nicht wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel dreht. Demgemäß bewegen sich auch ^er bzw.die Fotofühler nicht. Geht man davon aus, daß die Breite

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jedes Bandes gleich 1 und 1 kleiner als die Brennweite f_?-. des Linsensystems 23 ist, dann kann die Verzerrung in Richtung der Breite des Bandes vernachlässigt werden. Hierbei ist die Bildinformation der Originaloberfläche mit bezüglieh des Linsensystems 23 ortsfestem Linsensystem 24 und Fotofühler(anordnung) 22 abtastbar.

In Figur 10 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Beleuchtung der Originaloberfläche der Leseeinrichtung gemäß Figur 5 dargestellt. Die in Figur 10 gezeigten Linsensysteme 31 und 32 sind entzerrungsfreie Beleuchtungslinsen, die ein Strichbild erzeugen. Sie bestehen im wesentlichen jeweils aus Zylinderlinsen 41 und 42, die so angeordnet sind, daß sich deren Mantellinien orthogonal schneiden (Figur 11). Stattdessen können die verzerrungsfreien Linsensysteme 31 und 3 2 auch aus einer rotationssymmetrischen Linse 44 und einer Zylinderlinse 43 gemäß Figur 12 aufgebaut sein. Das Strichbild ist so dimensioniert, daß es senkrecht zur Richtung der Drehachse des drehbaren Polygonspiegeis 25 anordenbar ist.

In Figur 13 ist diejenige Beleuchtungsebene dargestellt, welche die X-Achse und die optische Achse des Linsensystems 23 (Figur 10) enthält. Hierbei sind Beleuchtungspunkte 51 und 52 in einer Linie 53 auf dem drehbarne Polygonspiegel dargestellt. Die Originaloberfläche 21 wird in X-Richtung vom Linsensystem 23 beleuchtet, wobei die Beleuchtungspunkte 51 und 52 als Sekundärlichtquellen dienen.

in Figur 14 ist ein orthogonal die in Figur 13 dargestellte Ebene schneidender Querschnitt dargestellt. In dieser Ebene tritt der Einfallsstrahl im wesentlichen parallel in das Linsensystem 23 ein. Er wird auf der Originaloberfläche mittels des Linsensystems 23 zu einer Linie bzw. einem strich gebündelt. Hierbei liegen die Orte der Sekundärlicht-

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quellen (51 und 52 gemäß Figur 13), welche von den Beleuchtungs-Linsensystemen 31 und 3 2 ausgehen und auf die reflektierende Oberfläche des Umlenkspiegels 25 auftreffen sowohl in der Pupille des Linsensystems 23 als auch außerhalb der
Pupille des Linsensystems 24, so daß eine reguläre Reflexion des Lichtes der Lichtquelle an bzw. auf Grund der Originaloberfläche 21 nicht über die Linsensysteme 23 und 24 in die Fotofühleranordnung gelangen kann.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Optisches Projektionssystem, in welchem ein erstes · optisches Abbildungssystem, ein zweites optisches Abbildungssystem, eine zwischen den beiden Abbildungssystemen angeordnete Strahlenumlenkeinrichtung, eine erste Ebene in einer der Brennebenen des ersten optischen Abbildungssystemes und eine zweite Ebene in einer der Brennebenen des zweiten optischen Abbildungssystems derart angeordnet sind, daß eine Informations- bzw. Bildvorlage in der ersten Ebene abgetastet und nacheinander auf vorgegebene Stellen in der zweiten Ebene projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (12; 23) und zweite (14;24) optische Abbildungssystem das gleiche Verzerrungsverhalten haben, wobei die Verzerrung in den beiden AbbildungsSystemen (12,14; 23,24) im wesentlichen unabhängig von der durch die Strahlenumlenkeinrichtung (3;13;25)bewirkten Strahlenumlenkung gleich groß ist und entgegengesetztes Vorzeichen hat.

Deutsche Bank (MünchenHUo. SM61070

Dresdneriank (München) "Kto. 3939 844

."Postscheck{München) Wo. B70-43-B04

OR/GINAL

iNSPECTED

β 92&18367
2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen (A-) des ersten optischen Abbildungssystems (12;23) nach der durch die Strahlenumlenkeinrichtung (3; 13;25) bewirkten Strahlenumlenkung konstant parallel sind, und zwar unabhängig von der durch die Strahlenumlenkeinrichtung (3;13;25) bewirkten Strahlenumlenkung.
3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (6,6a,7a,8c, 9c,10,1Oa,10b) zur ständigen Anordnung der zweiten Ebene (15) in der Brennebene (17) des zweiten optischen Abbildungssystems (14).
4. Optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite optische Abbildungssystem (14;24) synchron zu der durch die Strahlenumlenkeinrichtung (3;13; 25) bewirkten Strahlenumlenkung geschwenkt wird.
5. Optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch eine Strahlenumlenkeinrichtung ( 13;25) mit gleichförmiger WinkelgeschwindigkeitS-Strahlenumlenkung und f-θ - Linsen im ersten und zweiten Abbildungssystem (1 2,1 4; 23,24) .
6. Optisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Strahlenumlenkeinrichtung (3) mit sinusförmigen Schwingungen und f-arc sin θ -Linsen im ersten und zweiten optischen Abbildungssystem (12;13).