DE1085351B - Bildwerfgeraet zur Abbildung einer Teilflaeche aus einer Gruppe in eine einzige Bildflaeche - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Bildwerfgerät, um auf eine einzige Bildfläche Licht aus einer beliebigen Teilfläche einer Gruppe benachbarter, wahlweise beleuchtbarer Teilflächen zuzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilflächen vielseitig, vorzugsweise gleichseitig sind und das optische Element, dessen Achse Symmetrieachse zur Mittelfläche der Gruppe ist, Ablenkflächen aufweist, die jeweils parallel zu einer Seite der Mittelteilfläche und senkrecht zur Flächenebene sind, derart, daß dieses optische Element das Licht an die zu beleuchtende Fläche mit einer oder mehreren Ablenkungen je nach Lage der Lichtquelle bzw. der beleuchteten Teilfläche weitergibt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht, aus der die Wirkungsweise des optischen Systems hervorgeht,

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht der wesentlichen Teile des Gerätes, wobei einzelne Teile weggebrochen sind,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Kompositionsplatte gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Gerät,

Fig. 4 ein Teilschaubild einer Variante des Gerätes,

Fig. 5 eine schematische Teil-Vorderansicht der Kompositionsplatte, wie sie bei einem Gerät nach der Fig. 4 verwendet wird,

Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung des Projektionsvorganges bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Gerät.

Der in Fig. 2 dargestellte Bildzusammensetzapparat weist ein h'chtempfindliches Element 10 auf, auf das die beim Zusammensetzen verwendeten Teilstücke nacheinander photographiert werden. Dieses Element kann beispielsweise ein Streifen eines mit einer entsprechenden Schicht versehenen Filmes, eine photographische Platte od. dgl. sein. Das in dem Beispiel als Platte dargestellte Element ist auf einem Träger 11 angeordnet, und in der tatsächlichen Ausführungsform können übliche Mittel zum Bewegen der Platte in horizontaler Richtung und zum Vorschub in ähnlicher Weise vorgesehen sein, wie dies bei einem in einer Schreibmaschine eingespannten Papierbogen der Fall sein kann. Die in dem Apparat verwendeten Teilstücke sind auf einer Kompositionsplatte 12 angeordnet, die mit Ausnahme der durchscheinenden Zeichen 13 lichtundurchlässig ist. Die Oberfläche der Kompositionsplatte ist in benachbarte Teilfelder eingeteilt, wie z. B. das Feld 14, die von gestrichelten Linien begrenzt sind, und auf jedem Feld kann ein Zeichen vorhanden sein. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um wahlweise Licht durch die verschiedenen Zeichen hindurchzuschicken, und diese Mittel können aus einem Lichtkasten 15 bestehen, dessen eine Seite durch ein Platte geschlossen ist und dessen Inneres durch lichtundurchlässige Trennwände 15 a in einzelne, getrennte Zellen unterteilt ist, die hinter den betreffenden Zeichen

Bildwerfgerät zur Abbildung

einer Teilfläche aus einer Gruppe

in eine einzige Bildfläche

Anmelder:

The Perkin-Elmer Corporation,
Norwalk, Conn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. E. Lichtenstein, Rechtsanwalt,
Stuttgart, Werastr 14-16

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Februar 1954

Larkin Burneal Scott, Fort Worth, Tex.,
und Edward Lloyd Mc Carthy, Glenbrook, Conn.

(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

der Kompositionsplatte liegen. Eine Lichtquelle 16 in Form einer elektrischen Lampe wird dann in jeder Zelle vorgesehen, und jede Lampe ist in einem Stromkreis angeordnet, der eine Batterie 17 oder eine sonstige Stromquelle und einen üblicherweise offenen Schalter 18 aufweist, der mit Hilfe eines Druckknopfes 19 geschlossen werden kann. Es sind also so viele Druckknöpfe wie Zeichen vorhanden, und die Druckknöpfe werden vorteilhaft in gleicher Weise wie die Tasten der Tastatur einer Schreibmaschine angeordnet. Anstatt für jedes Zeichen eine Lampe vorzusehen, kann auch eine gemeinsame Lichtquelle innerhalb des Kastens 15 angeordnet sein, und der Lichtdurchgang durch die verschiedenen Zeichen kann durch Verschlüsse gesteuert werden, die ihrerseits durch die Druckknöpfe 19 betätigbar sind.

Zwischen der Kompositionsplatte 12 und dem lichtempfindlichen Element 10, auf dem die Teilbilder der Kompositionsplatte gemeinsam abgebildet werden sollen, ist ein optisches System vorgesehen. Dieses System umfaßt eine Linse 20, die vor der Kompositionsplatte hegt und die, wenn sie für sich allein verwendet würde, auf dem Element 10 invertierte Bilder der Typen wiedergeben würde. Das System sieht ferner noch eine Ablenkvorrichtung 21 vor, mit deren Hilfe die Zeichen auf der Bildfläche des Elements 10 abgebildet werden. Die Ablenkvorrichtung hat eine Anzahl von ebenen Ablenkoberflächen, und zwar nicht mehr als vier, die hintereinander

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um die optische Achse der Linse herum so angeordnet Ablenkoberflächen vorhanden, von denen zwei sich in sind, daß ihre Oberflächen parallel zur Achse und im einer Richtung und zwei in einer anderen Richtung ergleichen Abstand von derselben vorgesehen sind. Vor- strecken, und in einem solchen Prisma entstehen auf der zugsweise ist die Ablenkvorrichtung ein Prisma, das Kompositionsplatte vier Klassen von Zeichen, nämlich entweder einen quadratischen oder einen dreieckigen 5 die Klasse aufrecht und nicht umgekehrt, die Klasse Querschnitt haben kann, und in dem in Fig. 2 dargestell- umgekehrt, die Klasse invertiert und die Klasse sowohl ten Beispiel ist ein Prisma 21 α von quadratischem Quer- umgekehrt als invertiert.

schnitt vorgesehen, wobei die Quadratseite ungefähr Bei der Wahl einer Linse und eines Prismas zur Vergleich der Linsenöffnung ist. Wendung in dem Apparat ist noch folgendes zu beachten.

Die Form der Einzelflächen der Kompositionsplatte io Die Linse braucht nicht größer als der Querschnitt der ändert sich mit der Querschnittsform des Prismas 21«, Ablenkvorrichtung 21 zu sein, da irgendwelche Teile der und bei einem Prisma von quadratischem Querschnitt Linse, die über die Ablenkoberflächen der Ablenkvorweist die Kompositionsplatte quadratische Teilflächen richtung hinausragen, zwecklos sind. Um nun eine große auf, die in senkrechten und waagerechten Reihen an- Linse von hoher Lichtstärke auszunutzen, müssen die geordnet sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Typen- 15 Ablenkoberflächen in einem verhältnismäßig großen Abplatte gemäß Fig. 3 ist längs ihrer Außenlinien nicht stand voneinander angeordnet sein, doch werden bei der quadratisch, sondern es sind an ihren Ecken diejenigen Vergrößerung dieses Abstands die die Zeichen der Kompo-Teilflächen weggelassen, die von dem zulässigen Feld- sitionsplatte enthaltenden Teilflächen in ihren Abwinkel der Linse 20 nicht mit eingeschlossen sind. messungen entsprechend vergrößert, so daß die Zeichen

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Apparat wird ein auf 20 in den äußersten Teilflächen der Kompositionsplatte in der Kompositionsplatte vorgesehenes Zeichen bei Nieder- -._ einem verhältnismäßig großen Abweichwinkel im Verdrücken eines Druckknopfes 19 erleuchtet, und es dringt hältnis zur Linse liegen. Wenn dieser Winkel zu groß ist, ein Lichtstrahl in die Linse und das Prisma ein. Wenn ist die Güte des Bildes beeinträchtigt,
das betreffende beleuchtete Zeichen das Mittelzeichen E Bei dem Apparat gemäß der Erfindung kann die ganze ist, das auf der Linsenachse angeordnet ist, so erzeugt die 25 Oberfläche der Kompositionsplatte Zeichen aufweisen, Linse auf der Bildfläche des Elementes 10 ein invertiertes die jeweils in einer Teilfläche angebracht sind, und es ist Bild, durch dessen Zentrum die optische Achse der Linse nicht notwendig, leere Teilflächen auf der Platte vorzuhindurchgeht. Auf der Kompositionsplatte muß dieses sehen. Die Zahl der Teilflächen bzw. Zeichen, die auf der Zeichen invertiert erscheinen, damit das Bild des Zeichens Platte angeordnet werden können, ist eine Funktion der aufrecht und nicht invertiert ist. Alle Zeichen der Kompo- 30 Brennweite der Linse und des halben Feldwinkels (halfsitionsplatte 12, die sich auf benachbarten Teilflächen zur field angle) der Linse, und die ungefähre Zahl der Teil-Mittelfläche befinden, werden auf der photographischen flächen kann aus folgender Formel bestimmt werden:
Oberfläche abgebildet, wenn das Zeichen einmal abge- (2 F tan a 4- I)² π

lenkt ist. Dies folgt aus Fig. 1, wo der Strahl B₁ durch η = -— —-,

das Zeichen B unmittelbar oberhalb des Mittelzeichens E 35 4

infolge der Wirkung der Linse auf die Bodenfläche der in der η die Zahl der Teüflächen, F das Verhältnis zwischen Ablenkvorrichtung 21 auftrifft und von dieser Oberfläche dem optischen Abstand der Linse und des Elementes 10 zur Bildfläche der photographischen Oberfläche abgelenkt einerseits und der wirksamen Öffnung der Linse andererwird. Zeichen an anderen Stellen der Bildplatte werden seits bedeutet. Mit α ist der halbe Feldwinkel der Linse auf der photographischen Oberfläche abgebildet, nachdem 40 bezeichnet.

die Strahlen durch die Zeichen mehr als einmal in der Durch Berechnung wurde festgestellt, daß der Apparat Ablenkvorrichtung abgelenkt sind. So wird beispielsweise eine Kompositionsplatte aufnehmen kann, die Teilflächen der Strahl B₂ durch das Zeichen Q der Kompositions- für 250 Zeichen und eine Linse mit einer Lichtstärke von platte sowohl von der unteren als auch der oberen Fläche f/16 enthält, ohne daß die Güte der Zeichenbilder am der Ablenkvorrichtung abgelenkt, bevor das Zeichen auf 45 Rande der Platte beeinträchtigt wird,
der Bildfläche der photographischen Oberfläche abgebildet In Fig. 4 ist eine Variante des optischen Systems darwird. Die Zeichen in den senkrechten und waagerechten gestellt, die von dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel nur Reihen der Kompositionsplatte einschließlich des Zei- insoweit abweicht, daß das Prisma 21 α durch ein Prisma chens E werden auf der photographischen Oberfläche 21 b ersetzt wurde, das einen Querschnitt in Form eines abgebildet, nachdem ihre Strahlen ein- oder mehrmals 50 gleichseitigen Dreiecks aufweist. Wenn ein solches Prisma von den entgegengesetzten Oberflächen des Ablenkmittels verwendet wird, so sind die Teilflächen 14' der Typenabgelenkt wurden. Zeichen wie z. B. A, C, I und G, die, platte dreiecksförmig. Da keine zwei Ablenkflächen des von dem Mittelzeichen E aus gesehen, in schräger Rieh- Prismas parallel sind, so erstrecken sich die Oberflächen tung angeordnet sind, werden auf der photographischen in drei Richtungen, und da die Zahl der Zeichenklassen Oberfläche abgebildet, nachdem ihre Strahlen von einem 55 doppelt so groß wie die Zahl der Richtungen ist, so weist Paar von reflektierenden Oberflächen abgelenkt wurden, die Kompositionsplatte im Zusammenhang mit einem die zueinander rechtwinklig angeordnet sind. Um die auf dreieckigen Prisma sechs Klassen von Zeichen auf, die der photographischen Oberfläche erscheinenden Zeichen- durch die verschiedenen Stellungen des Zeichens F auf bilder aufrecht und nicht umgekehrt erscheinen zu lassen, der Platte 12' charakterisiert sind. Es ist offenbar, daß müssen die Zeichen der Kompositionsplatte entsprechend 60 in der Praxis alle Zeichen voneinander verschieden sind, der Lage der Zeichen auf der Platte relativ zum Mittel- doch ist das Zeichen F auf der Platte 12' deswegen allein zeichen verändert werden. Die Zeichen der Kompositions- dargestellt, weil so der Unterschied zwischen den Zeichen platte können nach dem Orientierungswinkel, d. h. dem der verschiedenen Klassen besonders deutlich wird. Die Winkel zwischen der senkrechten Achse des Zeichens und Zeichen in den Teilflächen 14' sind Spiegelbilder der der Senkrechten und in bezug auf die Umkehrung oder 6g Zeichen in den verschiedenen benachbarten Teilflächen, Nichtumkehrung der Zeichen in Klassen eingeteilt werden. und diese gleiche Beziehung herrscht auch bei den Dabei ist die Zahl der Zeichenklassen doppelt so hoch wie Zeichen der Kompositionsplatte 12 vor, bei der die Teildie Zahl der Richtungen der Ablenkoberflächen der Ab- flächen Quadrate sind.

lenkvorrichtung 21. Wenn daher ein System ein Prisma Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung

mit einem quadratischen Querschnitt aufweist, sind vier 70 wird in der Fig. 6 nochmals ausführlich erläutert.

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In dieser Figur ist, um die Darstellung zu vereinfachen, anstatt einer Linse eine Lochblende von hinreichend kleiner Öffnung verwendet, die bekanntlich dieselbe optische Wirkung wie eine Linse hat. Unter den üblichen Bedingungen scheitert die Anwendung einer solchen Lochblende lediglich an der geringen Lichtstärke, doch ist der Strahlengang bei einer Lochblende besonders einfach zu verfolgen, so daß für die nachfolgenden Erläuterungen die Linse durch eine Lochblende ersetzt werden soll. Die gefundenen Gesetzmäßigkeiten gelten dann unverändert für beliebige Linsen, soweit diese geeignet sind, ein reelles Bild der Mittelfläche der Kompositionsplatte auf dem Bildschirm zu erzeugen.

In der Fig. 6, die in Teilen den Fig. 1 bis 3 entspricht, ist mit 30 ein lichtundurchlässiger Schirm bezeichnet, in *5 dessen Mitte eine kleine Öffnung 31 in Form einer Lochblende vorhanden ist. Die Kompositionsplatte 12 ist in Teilflächen aufgeteilt, deren Eckpunkte mit Buchstaben« bis t versehen sind. Mit 21 ist ein aus vier Spiegeln bestehendes rechteckiges Prisma bezeichnet, dessen ao Symmetrieachse gleichzeitig die Flächennormale der Mittelteilfläche h, i, I, m der Kompositionsplatte ist. Diese Symmetrieachse ist gleichzeitig auch die optische Achse.

Wäre das Prisma 21 nicht vorhanden, dann wurden die auf der Kompositionsplatte 12 befindlichen Teilflächen auf die Bildfläche 10 in der eingezeichneten Lage projiziert werden, wobei die projizierten Eckpunkte dieselben Buchstaben, jedoch mit einem Strich versehen, wie die Kompositionsplatte tragen. Die Mittelteilfläche der Kompositionsplatte wird beispielsweise auf die Mittelteilfläche ti, i', V, m' projiziert. Damit auf der Bildfläche ein projiziertes Zeichen seitenrichtig und aufrecht steht, muß es auf der Mittelteilfläche seitenverkehrt und auf dem Kopfe stehend eingezeichnet sein (vgl. hierzu die Lage der eingezeichneten Pfeile).

Die Teilbildfläche d, e, h, i der Kompositionsplatte würde normalerweise, d. h. ohne Vorhandensein des Prismas 21, als Teilbildfläche d', &', ti, i' seitenverkehrt und auf dem Kopfe stehend erscheinen. Wird nun das im Querschnitt quadratische Prisma in der in der Fig. 6 gezeichneten Lage in den Strahlengang eingeschoben, dann spiegelt sich die Teilbildfläche d, e, h, i an der Bodenfläche des Prismas. Dabei gelangt der Mittelpunktstrahl B₁ dieser Teilfläche durch die Spiegelung nicht in die Mitte der Teilfläche d', &', ti, i', sondern in die Mitte der Teilfläche ti, i', V', m'. Ähnliches trifft auch auf die übrigen Punkte der Teilfläche d, e, h, i zu, so daß das gesamte dort vorhandene Bild auf der Teilfläche ti, i', V, fti wiedergegeben wird. Die Abbildung ist seitenverkehrt, aber infolge der einmaligen Spiegelung nicht mehr auf dem Kopfe stehend, sondern aufrecht. Diese Art der Spiegelung mit Hilfe des Prismas 21 hat folglich dieselbe Wirkung, als wenn die Teilfläche d, e, h, i ungespiegelt auf die Fläche d', β', ti', i' projiziert worden wäre und erst nachträglich durch Spiegelung an der Linie ti, i' in das Mittelfeld ti, i', V, m' der Bildfläche 10 projiziert worden wäre. Bei der Projektion des Feldes«, b, d, e auf der Bildfläche 10 würde dieses Feld ohne Prisma seitenverkehrt und auf dem Kopfe stehend in das Feld a', b', d', e' projiziert werden. Durch die Spiegelung an den Spiegelflächen des Prismas gelangt jedoch der Mittelpunktstrahl B₂ nicht in die Mitte des zuletzt genannten Feldes, sondern wird nach zweimaliger Spiegelung in der dargestellten Weise in die Mitte des Mittelbildfeldes ti, i', V, m' projiziert. Es ist dabei einleuchtend, daß auch hier das ganze Feld a, b, d, e vollständig übertragen wird, und zwar seitenverkehrt und auf dem Kopfe stehend. Dieses Bild hätte man auch dadurch erhalten können, wenn das Feld a, b, d, & ohne Spiegelung auf das Feld α', V, d', el projiziert und nachträglich durch Spiegelung an der Trennlinie d', &'', in das benachbarte Feld d', el', ti, ϊ jo und von dort durch Spiegelung an der Trennlinie ti, i' in das gewünschte Mittelbildfeld ti, i', V', m' projiziert worden wäre.

Hieraus ergibt sich, daß alle vertikal über dem Mittelbildfeld h, i, I, m angeordneten Teilfelder der Kompositionsplatte einzeln vollständig in das gewünschte Mittelfeld der Bildfläche 10 projiziert werden. Dasselbe gilt auch für die vertikal unter dem Mittelbildfeld der Kompositionsplatte angeordneten Teilfelder. Ähnliches kann auch für die waagerecht neben dem Mittelbildfeld angeordneten Teilfelder der Kompositionsplatte bewiesen werden. Hierauf sei jedoch, da es sich um analoge Fälle handelt, nicht näher eingegangen.

Aus den obigen Erläuterungen ergibt sich auch, wie die unter einem Winkel zum Mittelbildfeld angeordneten Felder, z. B. das Feld e, f, i, j, vollständig auf der Mittelbildfläche ti, i', V, m' abgebildet werden. Eine derartige Abbildung dieser Felder kommt dadurch zustande, daß die einzelnen Lichtstrahlen nicht nur an zueinander parallelen Flächen des Prismas 21, sondern in jedem Fall an mindestens zwei im Winkel von 90° zueinander angeordneten Prismenflächen gespiegelt werden. Man kann sich den Vorgang auch so vorstellen, daß die betreffende Teilfläche, nämlich beispielsweise e, f, i, j, zunächst ungespiegelt auf die Teilfläche β', f, i',j' projiziert würde und nachträglich das Bild dieser Teilfläche durch Spiegelung an der Trennlinie, z. B. der Linie i', f, in das benachbarte Teilfeld i', f, m', n' projiziert und dieses Verfahren so lange fortgesetzt wird, bis das Bild in das gewünschte Mittelbildfeld ti, i', V, m' gelangt. Im vorliegenden Beispiel müßte dann das Bild noch durch Spiegelung an der Trennlinie i', m' aus dem Feld i', /', m', ri in das Mittelbildfeld projiziert werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Bildwerf gerät, um auf eine einzige Bildfläche Licht aus einer beliebigen Teilfläche einer Gruppe benachbarter, wahlweise beleuchtbarer Teilflächen zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen vielseitig, vorzugsweise gleichseitig sind und das optische Element, dessen Achse Symmetrieachse zur Mittelfläche der Gruppe ist, Ablenkflächen aufweist, die jeweils parallel zu einer Seite der Mittelteilfläche und senkrecht zur Flächenebene sind, derart, daß dieses optische Element das Licht an die zu beleuchtende Fläche mit einer oder mehreren Ablenkungen je nach Lage der Lichtquelle bzw. der beleuchteten Teilfläche weitergibt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element eine Mehrzahl von Spiegeln aufweist, die um die Achse des Elements 'herum angeordnet sind.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein Prisma aufweist und die Ablenkoberflächen die Oberflächen des Prismas, und zwar vorzugsweise seine inneren Oberflächen, bilden.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen der Gruppe und der Querschnitt des Prismas die Form eines gleichseitigen Dreiecks haben.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen der Gruppe gleich und von rechteckiger Form sind und das Prisma ebenfalls einen ähnlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen der Gruppe gleich und quadratisch sind und das Prisma einen quadratischen Querschnitt aufweist.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Linse

zwischen der Teilflächengruppe und dem optischen Element angeordnet ist, die das Licht von den Teilftächen der Gruppe bei entsprechender Scharfeinstellung auf die Bildfläche wirft.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu η Teilflächen in der Gruppe vorhanden sind, wobei η aus der Formel

η =

bestimmt wird, in der F gleich dem Quotient des

optischen Abstands zwischen der Bildfläche und der Linse und der wirksamen Öffnung der Linse ist und wobei α gleich dem halben Feldwinkel (field angle) der Linse ist.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ein Photozusammensetzgerät ist, dessen Teilflächen Zeichen aufweisen.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen in verschiedenen Stellungen auf ihren Teilflächen je nach ihrer Beziehung zur Mittelteilfläche angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen