DE2121097A1

DE2121097A1 - Bildverteilungsanlage

Info

Publication number: DE2121097A1
Application number: DE19712121097
Authority: DE
Inventors: Seymour Long Island N.Y. Rosin (V.St.A.)
Original assignee: Harris Intertype Corp
Current assignee: Harris Corp
Priority date: 1970-05-04
Filing date: 1971-04-29
Publication date: 1971-11-18
Also published as: FR2104746A1; GB1345761A; FR2104746B1; US3687025A

Description

Priorität: U.S. Serial No. 34 371 vom 4. Mai 1970

In der Vergangenheit sind Überlegungen angestellt worden zum Verteilen oder Beabstanden von Bildern in einer photoempfindlichen Oberfläche durch die Verwendung drehbarer reflektierender Körper, z.B. eines Spiegels, der zu unterschiedlichen Winkelpositionen bewegt wird und dadurch die Bildträgerlichtstrahlen zu verschiedenen Bereichen der photoempfindlichen Oberfläche reflektiert, z.B. zur Erreichung der Schriftzeichenverteilung in einer Lichtdruckmaschine. Die USA-Patentschrift 1 175 685, ausgegeben am 14. März 1916, offenbart eine solche typische Anlage, bei der die photoempfindliche Oberfläche in einer flachen Bildebene befestigt ist. Eine bewegliche opti-

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sehe Anlage ist in Verbindung mit einem sich winkelig bewegenden Spiegel enthalten, um einen geeigneten Brennpunkt der Bilder zu erhalten. Bei der Verwendung winkelig beweglicher oder drehbarer Spiegel oder Reflektoren sind andere Überlegungen angestellt worden, wobei der Film in den Spiegeln oder Reflektoren entlang einem Bogen befestigt ist, der den Drehmifelpunkt des Spiegels als seinen Brennpunkt aufweist. Man fand jedoch, daß dies zu gewissen Formänderungen oder Fehlern der Bilder führte, da sie auf die photoempfindliche Oberfläche entlang einem kurzen Bogen anstatt Über eine flache Ebene fokuasiert werden. Ferner ist die Handhabung photoempfindlicher Materialien, insbesondere eines Films, etwas schwierig. Wenn der Film insbesondere quer zu seiner Länge gekrümmt ist, ist es schwierig, ihn genau quer zu dem gewünschten Bogen zu halten, und folglich ist diese Anordnung mit beachtlichen praktischen Nachteilen verbunden.

Gemäß, der vorliegenden Erfindung werden aufeinanderfolgende, ausgerichtete Bildträgerlichtstrahlen durch eine an sich bekannte Anlage erzeugt. Die Maße der Bilder werden erwünschtenfalls durch bekannte Einrichtungen gesteuert. Das Kollimatorlinsensystem richtet den Bildträgerstrahl in parallele Strahlenaus, und der ausgerichtete Strahl wird auf einen sich drehenden Reflektor, z.B. einen Spiegel oder eine äquivalente . Brechungseinrichtung gerichtet. Die Winkellage des Reflektors wird in geeigneter Weise gesteuert, z.B. vermittels eines Servomotorsystems, das den Spiegel in ausgewählten unterschiedlichen Winkelstellungen mit der notwendigen Genauigkeit

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hält. Der Servomotor kann gemäß der zum Zeitpunkt der Auswahl des Schriftzeichens vermittels einer bekannten Vorrichtung abgeleiteten Bildbreiteninformation gesteuert werden. Die ausgerichteten Strahlen werden somit zu unterschiedlichen Stellen gerichtet, und eine Abtast- und Refokussierlinsenanordnung nimmt diese Strahlen bei unterschiedlichen Winkelstellungen von dem sich drehenden Reflektor auf und richtet sie auf die photoempfindliche Oberfläche. Diese, z.B. ein photographischer Film oder ein photographisches Papier, ist in einer Bildebene befestigt, und die Abtastlinsenanordnung fokussiert die Bildträgerstrahlen in diese Ebene, um geeignet dimensionierte Bilder in der richtigen Reihenfolge zu bilden.

Diesbezüglich schreibt eine erwünschte und wahrscheinlich die praktikabelste Anordnung vor, daß jede Winkelverschiebung des Spiegels ihr Gegenstück in einer linearen Verschiebung der Filmebene hat. Dies sollte der Fall sein, sei es daß der Winkel relativ groß oder relativ klein ist, und dieses Verhältnis sollte überall über der Bildebene gehalten werden.

Um dies zu erreichen, sollte die optische Anlage oder das optische System Eigenschaften aufweisen, die von denen der normden oder sogenannten fehlerfreien Linsen unterschiedlich sind. Man betrachte für letztere (Fig. 2), wie im folgenden beschrieben, ausgerichtetes Licht, das beim Auffallen auf eine Linse L von links für einen Punkt A bei einem Abstand F von der Linse konvergiert. Die Beziehung aus der Abbildung kann dann wie folgt beschrieben werden:

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y» = Γ tan θ (1)

worin y^f der Abstand von A von der optischen Achse ist.

Bezieht man dies auf ein tatsächliches System, dann ist der Punkt A auf dem Film, und letzterer wird von der optischen Achse XX in der Mitte der Linie geschnitten. Aus der Gleichung (1) sieht man, daß die Beziehung zwischen der Winkelbewegung θ im ausgerichteten Abstand und das Intervall y¹ auf dem Film nicht linear ist. Weiterhin erhält man nach Differenzieren von (1)

dy» = f see² θ d θ · (2)

wodurch die Beziehung für kleine Versetzungen dy^f auf dem Film zu dö für den Winkel (SchriftZeichenintervall) gegeben ist.

Man ändert Gleichung (1), so daß sie sich schreibt:

y« = f · θ (1)·

und ihr Differential wird dann

dy» = f · d0 (2)'

und sowohl große als auch kleine Versetzungen werden linear und von der Lage auf der Linie unabhängig.

Die neue Abtastlinsenanordnung ist somit von spezieller Konstruktion, die der Beziehung der Formel (I)¹ anstelle der

schaltet

Formel (1) folgt, und/Formänderungen oder Fehler der Bilddimension bei den extreirfen Winkelstellungen des drehbaren Reflektors zu jeder Seite außermittig aus oder kompensiert sie, in welcher die von ihm reflektierten Strahlen die photoempfind-

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liehe Oberfläche unter rechten Winkeln schneiden würden. Die Abtastlinsenanordnung hat dann die Ausschaltung von Brennpunktsveränderungen infolge zunehmender Länge des optischen Weges vorgesehen oder in sich ausgebildet, wenn die Lichtstrahlen die photoempfindliche Oberfläche bei Winkeln kleiner als 90° schneiden. Deshalb arbeitet die Abtastlinsenanordnung als ein passives Element, das die notwendige Auschalfcung von Fehlern und/oder BrennpunktsVeränderungen infolge Ablenkung des Lichtstrahles vom direkten rechtwinkligen Schneiden mit der Bildebene vorsieht. Das Ergebnis ist die Schaffung von Bildern Seite an Seite, die über die gesamte Breite der Spalte

die
im Brennpunkt sind, und Bilder,/scharf und nicht verzerrt sind.

Ein geeignetes Verteilen oder Beabstanden und nicht verzerrte Bilder sind die bedeutendsten Verbesserungen gegenüber der speziellen Abtastiinsenausbildung. Eine Kameralinse könnte dem Zweck der Fokussierung des Bildes auf einer flachen Ebene dienen, da das in die Linse eintretende Licht parallel gemacht ist. Die Versetzung des Bildes entlang der Basislinie wäre jedoch nicht direkt proportional zum Drehwinkel des Spiegels, aber sie wäre direkt proportional dem Tangens des Winkels. Die Breite des Bildes selbst wäre auch proportional dem Tangens des Drehwinkels.

Der Verteilungs- oder Beabstandungsfehler könnte, mit Schwierigkeiten, durch Drehen des Spiegels in Stufenlängen ausgeglichen oder kompensiert werden, die von der Tangensfunktion modifiziert sind. Der Drehwinkel für ein Bild einer gegebenen Dimension oder eines gegebenen Maßes könnte am Ende der Linie

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anders sein als im Zentrum. Aber dies würde nicht die Formänderung oder den Fehler der Breite des Bildes ausschalten. Die spezielle Abtastlinse gewährleistet auch diese Korrektur, und die gesamte Zweifachfunktion wird in einem passiven Element erreicht.

Es besteht daher gemäß der Erfindung die Aufgabe, eine neue Bildverteilungs- bzw. Beabstandungsvorrichtung vorzusehen, in der leichte, sich bewegende Teile mit kleiner Trägheit mit neuen passiven oder sich nicht bewegenden Elementen verwendet werden zwecks Verteilen der Bilder in gewünschter Beziehung Seite an Seite; und eine neue Linse vorzusehen, die Bildfehler infolge des Eintrittswinkels ausgericiieterBildstrahlen in die Linse ausschaltet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Bildprojektionsanlage gemäß der Erfindung, zusammen mit Blockdiagraramdarstellungen der Steuerungen hierfür,

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Verhältnisse in dem optischen System bzw. optischen Anlage zeigt, und

Fig. 3 eine Einzeldarstellung einer geeigneten Form der Abtastlinse.

Eine Schriftzeichenbildprojizieranlage 10 projiziert aufeinanderfolgend Bildträgerlichtstrahlen durch eine von mehreren Sieb- oder Sortierlinsen 12, die beispielsweise in einem Revol-

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verkopf 14 derart getragen werden, daß jede ausgewählte Linse in den optischen Weg bewegbar ist und somit das Maß oder die Dimension des sich ergebenden Bildes ändert. Alternativ könnten einstellbare Sieb- oder Sortierlinsen verwendet werden. Die Lichtstrahlen laufen dann zu einer Ausrichtlinsenanlage Diese Ausrichtlinse hat vorzugsweise eine gewisse Einstellung ihrer Brennpunktslänge, die für das anfängliche Setzen und genaue Fokussieren ausreicht. Nachdem diese Einstellung aber einmal vorgenommen worden ist, wird die Ausrichtlinse normalerweise nicht weiter eingestellt.

Die ausgerichteten, von der Ausrichtlinse 15 herauskommenden Lichtstrahlen werden auf einen drehbaren Reflektor oder einen Spiegel 20 gerichtet, der mit der Welle 22 eines Servomotors 24 verbunden ist, der als Einrichtung zum wahlweisen Verändern der Winkellage der Reflektion der Ausrichtlinse arbeitet, um die ausgerichteten Lichtstrahlen zu verschiedenen Teilen eines photoempfindlichen Materials oder einer Oberfläche 25 zu richten, die beispielsweise ein photographischer Film oder ein photographisches Papier aus einer Zuführwalze 26 sein kann, der bzw. das zu einer Aufnahmewalze 27 unter der Steuerung eines Motors 28 läuft, der als Verteilungssteuerung für die vertikale Ausdehnung der Bilder arbeitet. Der Reflektor 20 richtet das Licht auf die Ebene des photoempfindlichen Materials 25 in einer solchen Weise, daß das Zentrum einer Seite an Seite-Anordnung der Bilder auf dem Material 25 bei einer Stelle im rechten Winkel zum Lichtsträhl geformt weird, der vom Reflektor 20 kommt. Somit versetzt der Reflektor die Strahlen zu irgendeiner Seite dieser Mittellinie.

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Zwischen dem Reflektor und der von der Lage des photoempfind-

es liehen Materials 25 gebildeten Bildebene gibt/eine Abtast- oder Refokussierlinse 30_s die die ausgerichteten Lichtstrahlen fokussiert und somit ein reelles Bild bei der Bildebene und auf dem photoempfindlichen Material erzeugt. Zur selben Zeit sieht diese Abtastlainse das Ausschalten der Winkellage der Lichtstrahlen vorj, die auf die photoempfindliche Oberfläche unter einem gewissen Winkel kleiner als 90° auftreffen₉ wenn die Licht stahlen zu eines? beliebigen Seite außermittig versetzt wenden. Je weiter die LiQhtstvBhlen in irgendeiner Richtung ?ersefesfc werdens otsq spitzer wird offensichtlich dieser Winkel werden _s unä la ©Ins:? normalen optischen Anlage bs!?- einem optiseäen System wll^Se fixes -sin FerSüSiwiisaen der Bilds?infolge dar Änderung isi optischen Weg und einen Bildfehler hervorrufen, iTobei äse Bild breiter ^n ¹^eMeK t^ae&tefc.-, wsnn ss ^©itsr von

30 arbeitet soait als passiver Sl^mSHt₅ das gga Bi-^aiipiiiikt _s ein SoFtle^en odes? - Bemessen und eiß Τθ^θΙλι?:! sues? Egaösfcesiö©£i des³ Bilöe^ sos?gt_s währen das pii©yöQiEp:?:" sidllil·^-.::3 Ktevöe^ie,! in ei-:^p Sbsns⁵ gdQlfccm Ώ

S=^oSa äst

iUi^!5li.;_t·/ Ü fc /

Ober fläche	Radius mm	CA./2 mm ■	Dicke t (mm)	Index/ Dispersion	Element
a)	Halt	11,08	79,84
b)	-111,870	30,84	5,94	1.707,542	I
c)	-65,069	32,37	17,97
d)	-54,903	34,00	4,77	1.625,442	II
e)	-235,960	35,40	9,46	1.812,233	III
f)	-454,590	38,04	3,96
S)	-2.677,500	39,77	11,83	1.707,542	IV
h)	-94,147	42,88	382,73

Bei dieser Angabe ist CA. die lichte Weite der entsprechenden Oberfläche, Index der Brechungsindex und das Element bzeieht sich auf den Gegenstand der Fig. 3·

Somit ist bei dieser Anlage der einzige Körper, der sich zum Verteilen der Bilder über das photoempfindliche Material bewegt, der relativ leichte Spiegel mit niedriger Trägheit oder der reflektierende Körper 20. Mit dem Servomotor 24 ist es möglich, die notwendigen WinkeIbew|;ungen und das Einstellen des Spiegels 20 mit sehr hohen Geschwindigkeiten und mit hoher Genauigkeit zu erreichen. Hierfür wird ein Positionskodierer 32 von dem Servomotor 24 angetrieben, wodurch eine Positionsrückfuhrsteuerung zu den Spiegelsteuerschaltkreisen 33 vorgesehen ist.

Erwünscltenfalls können geeignet ausgewählte Maßsteuerlinsen als anfängliche Ausrichtlinse arbeiten, dadurch ein Element der in Fig. 1 gezeigten Anlage eliminieren und von der passend

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gewählten Maßsteuerlinse ausgerichtete Bilder auf den Reflektorkörper 12 richten. In jedem Falle sieht die Anlage jedoch, als wesentliche Bedingung, eine lineare Versetzung der Bilder quer zur Bildebene entsprechend der Winkelbeziehung des eintretenden, ausgerichteten Strahles und der optischen Mittellinie der Abtastlinse vor. Dies wird durch die Verwendung einer speziell ausgebildeten Abtastlinse,' wie oben beschrieben, erreicht.

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Claims

Patentansprüche

1. Bildaufnahmeanlage, gekennzeichnet durch eine in einer Bildebene gehalterte photo-empfindliehe Oberfläche, eine aufeinanderfolgende Bildträgerlichtstrahlerfaufnehmende und,diese entlang einer Mittellinie"zur photoempfindlichen Oberfläche richtende Ausrichtlinse, eine wahlweise bewegbare Einrichtung zur Winkelveränderung eier Richtung der ausgerichteten Strahlen und eine Abtastlinse sur Aufnahme der Strahlen von der bewegbaren Einrichtung und mm Refokussieren der ausgerichteten Strahlen auf die photoempfindliche Oberfläche und zum gleichzeitigen Ausschalten jeglicher Veränderungen im Bildmaß, die durch Ablenken c ^!;s v: it? opbi3Chen Mittellinie refokussierten Strahles eingefür. >.%:;,

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadureli gek-.· --^-'chnetj daä die bewegbare Einrichtung zum Verndern der Winkolrichtvmg c'.^y ausgerichteten Strahlen ein reflektieren' ■"-■ ''ßvper isi*^ $*r die aus der Ausricht linse austretenden Stt'a lon schneie et und um eine Achse rechtwinklig zu den ausgerir':;nt;i;ii Strahlen drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2_? gekennzeichnet- durch ^inen 5-rvomotor zur Steuerung der Wlnlce!position des reflektierenden Körpers.

^. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß α:*. Äbtastlinse nach der Beziehung arbeitet y¹ = f « 9_S wobei

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y¹ der Abstand des Bildes vom Schnittpunkt der Achse der Abtastlinse und der Bildebene ist, f der Abstand von der Abtastlinse zur Bildebene ist und θ der Winkel zwischen den ausgerichteten Strahlen und der optischen Achse der Abtastlinse ist.

5. Abtastlinse zur Aufnahme ausgerichteter, in die Linse unter verschiedenen Winkeln zur optischen Achse der Linse eintretenden Strahlen und Refokussieren der Strahlen zur Erzeugung eines fehlerfreien Bildes auf einer photoempfindlichen, in einer Bildebene der Linse gehalterten Oberfläche gemäß der Beziehung Y' = f · Θ, wobei y^f der Abstand des Bildes vom Schnittpunkt der Achse der Abtastlinse und der Bildebene ist, f der Abstand von der Abtastlinse zur Bildebene ist und θ der Winkel zwischen den ausgerichteten Strahlen und der optischen Achse der Abtastlinse ist.

β. Verfahren zum Einstellen mehrerer Bilder in eine Beziehung Seite an Seite auf einem photoempfindlichen Körper, gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugung der Bilder nacheinander und Richten der Bildstrahlen in eine Lichtausrichtvorrichtung, Ablenken der ausgerichteten Bildstrahlen zu unterschiedlichen vorbestimmten Lagen auf einer in einer Bildebene gehalterten photoempfindlichen Oberfläche, wodurch die ausgerichteten Strahlen die Bildebene unter einem Winkel schneiden, und Richten der abgelenkten, ausgerichteten Strahlen zuerst durch eine Abtastlinse mit Korrekturkraftfbezogen auf die möglichen Winkeleintrittslagen der ausgerichteten Strahlen in die Abtastlinse, derart, daß die auf der photoempfindlichen Oberfläche fokussierten "ilder trotz des winkligen Auftreffens der Strahlen auf die ■"berfleiche n'vie Fehler sind.

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