DE2449766A1

DE2449766A1 - Optisches projektionssystem

Info

Publication number: DE2449766A1
Application number: DE19742449766
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Kamoshita; Susumu Tashiro
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1973-10-30
Filing date: 1974-10-19
Publication date: 1975-05-07
Also published as: US3984845A; DE2449766B2; JPS5310884B2; JPS5072721A

Description

PATENTANWALTS Dr, rer. rat. DIETER LOUI* Dii-l-rhys. CLAUS. PÖHLAU D,pU_as.Fi Α,-JZLOHRaMTZ 050ONUKNBERQ₁ ^449/QO

lOSSLERPLATZ I

15 173/4

ASA^!rI KOG-AKÜ ICOGYO KAPUSHIKT KAISHA, Tokio / Japan

Optisches Projektionssystem

Die Erfindung /betrifft ein Optisches Projektionssystem, insbesondere für photographische Zeichenmaschinen mit einem Projektionskopf und einer Zeichenplatte, wobei der Projekt tionskopf zumindest einen Abblendmechanismus mit nachgeschaltetem Kondensorsystem und ein Projektionssystem zur Abbildung einer im Lichtgang liegenden Maske aufweist.

Insbesondere besieht sich die Erfindung auf ein optisches Projektionssystem für eine automatische photographische Zeichenmaschine, welches an dem bewegbaren Kopf der Zeichenmaschine befestigt werden kann, so daß, wenn der Kopf und die Zeichenplatte feststehen, Masken mit beliebiger .Formgestaltung, wie Punkte, Buchstaben, Zahlen·, Zeichen und

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Symbolen auf lichtempfindlichem .Material -abgebildet werden können und, wenn sich der bewegbare Kopf gegenüber der ■■Fläche dres lichtempfindlichen Materials bewegt, vorgegebene Linien auf dem lichtempfindlichen Material aufgezeichnet werden können.

Im allgemeinen haben lichtempfindliche Materialien unterschiedliche Dicken, je nach dem, ob sie in Form von Trockenplatten oder von Film hergestellt sind. Darüberhinaus sind lichtempfindliche Materialien auch dann unterschiedlich in ihrer Stärke, wenn sie in ähnlicher Form hergestellt sind. Bei der Benutzung solcher lichtempfindlicher Materialien muß einem Wechsel in der Materialstärke besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Gleichwohl ist bei herkömmlichen photograph!sehen Zeichenmaschinen keine Möglichkeit vorgesehen, die Verschiebung der l-.ildebene infolge der unterschiedlichen Stärke des lichtempfindlichen Materials, das jeweils Anwendung findet, auszugleichen, vielmehr arbeiten diese dann außerhalb des Schärfebereichs. Soweit in verschiedenen bekannten photographischen Zeichenmaschinen eine Nachstellmöglichkeit gegeben ist, wird die Verlagerung der Bildebene lediglich dadurch ausgeglichen, daß die Projektionslinse nachgestellt wird, nicht jedoch durch eine Verschiebung der Maske, die abgebildet werden soll, oder der Zeichenplatte, wodurch ein. Fehler im Vergrößerungsmaßstab und somit in der Breite der zu zeichnenden Linien entsteht. Die Veränderung des Zeichenmaßstabs führt in gleicher Weise zu einer Veränderung der Lichtstärke des abgebildeten Punk-

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tes und somit zu einer Veränderung in der Breite der gezeichneten Linien.

Bei herkömmlichen Abblendrnechanismen ist deren Öffnungsbereich in einer vorgegebenen Ebene entweder durch Betätigung einer Blendenseheibe pder durch das Abblenden des Lichtflusses mit Hilfe eines Materials bekannt, das einen veränderbaren Lichtdurchlässigkeitsfaktor hat, um eine Steuerung der Belichtung zu bewirken. Die Methode, den Öffnungsbereich

endurch Betätigung einer Blendscheibe zu verändern, ist jedoch zur Anwendung in einer photographischen Zeichenmaschine nicht zweckdienlich., da bis heute keine dauerhaften Mechanismen für diesen Zweck gefunden worden sind. Andererseits schließt die Methode, den Lichtfluß mit einem Material mit veränderbarem Lichtdurchlässigkeitsfaktor abzuschirmen, ein, daß eine Methode auf der Basis eines optischen Filters wie etwa eines Lichtkeils oder ein anderes Verfahren unter Benutzung einer polarisierenden Scheibe und eines Flüssigkristalls oder eines Kristalls wie KI)P benutzt wird. Jedoch tritt dann, wenn ein optisches Filter benutzt wird, insbesondere die Schwierigkeit auf, den Lichtdurchlässigkeitsfaklor auf einem gleichbleibenden Wert zu halten. Wi-rd von einem Kristall wie etwa KDP Gebrauch gemacht, dann schließt dieses die Schwierigkeit ein, den Einfallswinkel des Lichtflusses zu steuern, und die Verwendung eines Flüssigkristalls bringt Schwierigkeiten bezüglich des Verhältnisses von Aus-

beute zu Kontrast. Somit schließen alle diese herkömmlichen Methoden verschiedene Schwierigkeiten ein und sind wenig

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vorteilhaft für die Anwendung in einer schnellen Abblendvorrichtung zur Steuerung der Lichtmenge.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten, •bei herkömmlichen photographischen Zeichenmaschinen auftretenden !!achteile zu vermeiden und ein verbessertes optisches Projektionssystem zu. schaffen, das in einer selbsttätigen photographischen Zeichenmaschine Anwendung finden kann.

Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 gelöst. Hierbei kann insbesondere eine Verstellung von Kondensorsystem, Maske und Projektionslinsensystem dadurch nicht zu einer Veränderung der Lichtstärke in der Abbildung führen, daß der mitbewegte Teil des Kondensorsystems in einem Bereich etwa konstanter Lichtstärke, z, Ii, in einem Bereich, etwa parallel geführter Lichtstrahlen liegt. Weiterhin kann die Steuerung des Abblendmechanismus in der durch das lichtempfindliche Element gemessenen Lichtmenge gewährleisten, daß die Stärke der gezeichneten Linien auch bei veränderter Zeichengeschwindigkeit erhalten bleibt. Ein solches optisches Projektionssystem ist mit einem Hochgeschwindigkeits-Abblendmechanismus für die' Lichtsteuerung ausgestattet, das ei no hohe mechanische Lobens-("laur-r aufweist und einfach bedienbar ist, um Zeichnungen mit hoher Qualität bei hoher Zeichengeschwindigkeit herzustellen. Hit dem erfindungsgemäßen optischen Projektionssystem kann die Lichtstärke abgebildeter Punkte, die eine vorgegebene Form haben sehr genau abgewandelt werden in

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Abhängigkeit von der Veränderung in der Zeichengeschwindigkeit, so daß Linien gleicher Schwärzung und Breite gezeichnet werden können, in dem das lichtempfindliche Material jeweils der gleichen Lichtstärke ausgesetzt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführung sb ei spiels anhand der Zeichnung. Es zeigt
Pig. 1 eine schnittbildliche Barstellung eines Ausführungs- '

beispiels des optischen Projektionssystems, Fig. 2 eine schnittbildliche Darstellung des Projektionssystems nach Fig. 1, jedoch ohne Lichtleiterbündel im Abblendmechanismus,

Fig. 3a, 3b schnittbildliche Darstellungen des Abblendme- · chanismus.

In i^;iig. 1 ist mit 0 eine Lichtquelle wie beispielsweise eine Jodlampe dargestellt und eine Linse L₁ ist eine Beleuchtungs- ' linse, die den von der Lampe herkommenden Lichtfluß zu einem Abblendme chanismus zur Steuerung der Lichtmenge hir>.'ablenkt. Eine hohlfiylindrische Blende S hat zwei gleiche Öffnungen, die iri der Zylinderwand eines rohrförmigen Kreiszylinders in zu der Achse des Zylinders symmetrischer Lage angeordnet sin'd, und besteht aus einem Abblendmechanismus-Teil und einen. Arbei tsbereichs-Steuerungsteil. Wenn die Blende S um ihre Achse verdreht wird, blendet der Abblendmechanismus den durch die Öffnungen hindurchtretenden Lichtfliiß ab;

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der Arbeitsbereichs-Steuerungsteil dient dazu, den Arbeitsbereich der l^:lende zn verstellen, so daß diese auf die Lichtmenge steuernd wirkt. Ein optisches Lichtleiterbündel F ist innerhalb des Hohlzylinders der kreisförmigen Elende S fest angeordnet, so daß die optische Achse des Lichtleiterbündels Ι·^Λ in Richtung der Achse der Blende S liegt. Die Blende S aus einem hohlen Kreiszylinder und das Lichtleiterbündel F bilden zusammen ein Steuerungselement zum Abblenden der Lichtmenge.

Ein Lichtaufteiler K reflektiert den größten Teil des Lichtflusses,, der von der Abblendvorrichtung kommt, und läßt lediglich einen kleinen Teil des Lichtflusses durch. Mit P ist ein lichtempfindliches Element wie 'eine Sonnenzelle beseicb.net, die geeignet ist, das durchgelassene Licht aufzunehmen und zu messen. Das Linsensystem L₂ und L, zur Beleuchtung der Maske dient dazu, den Lichtfluß zu sammeln, so daß die abzubildende Maske gleichförmig ausgeleuchtet wird mit einer hohen Lichtstärke. In dem durch die Linsen L₂ und L~ (Abstand d.) begrenzten Raum verläuft der Lichtfluß annähernd parallel. Eine Projektionslinse L. ist so angeordnet, daß sie die Maske A mit der vorgegebenen Vergrößerung abbildet. Bei I ist das tatsächliche Bild der Maske A dargestellt, das durch die Projektionslinse L. auf dem auf der "eichenplatte aufliegenden lichtempfindlichen Material abgebildet ist.

In der vorbeschrieben'en Vorrichtung ist der Abstand d. ver-

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änderbar und mit der Veränderung des Abstandes kann eine Einheit V, bestehend aus der Linse L,, der Maske A, der Projektionslinse L, und dem realen Bild I auf- und .niederbewegt werden, ohne daß die Lage der genannten Teile zueinander verändert wird. Das optische Lichtleiterbündel-ist so angeordnet, daß seine ausgangsseitige Endfläche im wesentlichen.-in der Focusebene der Linse L₂ liegt. Dementsprechend verläuft der Lichtfluß, der von dem optischen Lichtleiterbündel F ausgeht, annähernd parallel, nachdem er durch die Linse L₂ hindurchgetreten ist und tritt so in die Linse L, ein. Da die Linse L, so gelegt ist, daß deren Brennpunkt etwa in die Brechungsebene (Pupillenebene) der Projektionslinse L-. fällt, wird das reale Bild des Lichtleiterbündels F in der Erechungsebene der Projektionslinse L. abgebildet. Diese Zuordnung ändert sich nicht, auch wenn die Einheit B auf- und niederbewegt wird bei Änderung des Abstands cL, so daß das reale Bild I, abgebildet in der Bildebene, immer gleichmäßig mit konstanter Lichtstärke beleuchtet ist; weiterhin kann keine Änderung in dem Vergrößerungsfaktor der Projektion hinsichtlich des realen. Bildes I festgestellt werden. Somit kann mit Hilfe des optischen Projektionssystems gemäß der Erfindung der Einfluß der Veränderung im Vergrößerungsmaßstab und der Einfluß der Veränderung in der Ausleuchtung auf der Bildebene über die Zeilenweite dadurch auf ein Minimum verringert werden, daß die Einheit B auf- und niedergefahren wird in Abhängigkeit von der Stärke des lichtempfindlichen Materials, das jeweils Verwendung findet. Hierdurch ist es möglich, Zeichnungen mit Linien herzustel-

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len, die konstante Stärke aufweisen.

Der Lichtstrah.lteiler M kann nicht nur in einer Lage zwischen dem Abblendmechanismus S aus einem hohlen Kreiszylinder und der Linse L₂ angeordnet sein, er kann ebenfalls in einer Lage zwischen den Linsen L₂ und L,, in einer Lage zwischen der Linse L, und der Maske A, die abgebildet werden soll, und in einer Lage zwischen der Maske A und der Projektionslinse L. oder auch in einer Lage zwischen der Projektionslinse L. und dem realen Bild I angeordnet wer-

daß
den. Es ist unerheblich, das optische Projektionssystem wie in Fig. 1 angeordnet ist, wonach das System rechtwinklig an dem Strahlenteiler K abknickt; genauso gut können alle Elemente in einer geraden Linie angeordnet sein. Im letzteren Fall ist es jedoch"notwendig, einen Strahlenteiler K zu wählen, der fast durchscheinend ist, um zu verhindern, daß die Lichtstärke für das reale Licht in ihrem Wert verringert wird.

Gemäß der Erfindung weist der Abblendmechanismus S aus einem kreisförmigen Ilohlzylinder zwei gleiche Öffnungen auf, die in dem kreisförmigen Hohlzylinder in bezüglich der Achse des Zylinders symmetrischer Lage angeordnet sind, so daß der durch diese Öffnung hindurchtretende Lichtfluß durch Verdrehen des Zylinders um seine Achse proportional abgeblendet werden kann. Hiermit lassen sich verschiedene Nachteile vermeiden, die in herkömmlichen photographischen Zeichenmaschinen festgestellt worden sind, und es läßt sich eine

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sehr schnelle Arbeitsweise erreichen. Der AbblendmeChemismus S mit dem kreisförmigen ITohlzylinder enthält weiterhin ein optisches Lichtleiterbündel P, das darin angeordnet ist, um eine weitere Verbesserung der Erfindung zu erzielen.

Jj'ig. 2 zeigt ein optisches Projektionssystem, in|dem ein Abblendrae chanismus S mit einem kreisförmigen Hohlzylinder kein optisches Lichtleiterbündel F enthält. Der von der Lichtquelle 0 ausgehende Lichtfluß wird wirksam durch die Sammellinse L₁ gebündelt, um ein erstes Bild 0' der Lichtquelle 0 innerhalb des kreisförmigen Hohlzylinders des Abblendmechanismus S abzubilden. Das Licht, das die erste Abbildung 0' darstellt,wird dann durch eine Ausleuchtungslinse L₁- (eine Linse, die den Linsen Lp und J₁ in Pig. 1 entspricht) hindurchfjeleitet, um ein zv/eites Bild 0ⁿ'in der Brechungsebene' (Pupillenebene) der Projektionslinse L. zu entwerfen. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, wird die Maske A gleichförmig ausgeleuchtet-, wenn der Abblendmechanismus S mit kreisförmigem Ilohlzylinder weder das einfallende noch das hinausgehende Licht beschneidet oder wenn beide Öffnungen des Abblendmechanismus in im wesentlichen symmetrischer Lage bezüglich der optischen Achse liegen. Wird jedoch der Abblendmechanismus S mit kreisförmigem Hohlzylinder um seine Achse verdreht urn einen Teil des Lichtflusses auszublenden, dann verschiebt sich' das Gleichgewicht der Ausleuchtung und eine gleichförmig verteilte Ausleuchtung ist nicht mehr zu erreichen. Hierbei wird der Lichtfluß in den schraffierten Bereichen beschnitten und die Kaske A erhält einen helleren oberen Be-

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reich und einen dunkleren unteren Bereich.

-Bei einem optischen Projektionssystem für eine photographische Zeichenmaschine, in der die Linienstärke und der Linienabstand "mit hoher Genauigkeit eingehalten werden müssen, ist eine solche Ungleichmäßigkeit der Ausleuchtung auf der Kaske A ein grober Kachteil. In dem ein optisches Lichtleiterbündel F innerhalb des kreisförmigen Hohlzylinders des Abblendmechanismus S angeordnet wird, - vermag das optische Projektionssystem gemäß der Erfindung die Ungleichmäßigkeit der Ausleuchtung der Maske Ä auszuschließen, die anderenfalls beim Abblenden'auftreten könnte. Das optische Lichtleiterbündel P ist so angeordnet, daß seine optische Achse durch die Achse des kreisförmigen Hohlcylinders hindurchtritt. Der gebündelte Lichtfluß, der auf die eingangsseitige Oberfläche des-optischen Lichtleiterbündels P auffällt, wird zunächst teilweise an der eingangsseitigen Öffnung des kreisförmigen Hohlzylinders des Abblendmechanisraus S abgeschnitten und, nachdem er das optische Lichtleiterbündel durchsetzt hat, ebenso teilweise an der Austrittsöffnung abgeschnitten. Me Pig. 3a und 3b zeigen in vergrößerter Darstellung die Wirkungsweise des Abblendmechanismus S mit kreisförmigem Hohlzylinder, wobei die Pig. 3a den Abblendinechanismus S in voll aufgeblendeter Stellung darstellt, in der die Öffnungen a - d und c - d in symmetrischer Lage bezüglich der optischen Achse liegen, während Pig. 3t den Abblendr-echanismus S in einer gedrehten Abblendstellung darstellt, in der das einfallende Licht teilweise durch den Randbereich a

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der eingangsseitigen Öffnung abgeblendet wird. Nach dem Durchtritt durch das optische Lichtleiterbündel F wird der Lichtfluß nochmals teilweise beschnitten und zwar durch den Randbereich d der Öffnung. Somit hat der aus dem Abblendmochanisinus S austretende Lichtfluß einen Querschnitt, der der Öffnungskonfiguration entspricht, die durch die scheinbaren 'Randbereiche e und d abgegrenzt ist. Dieses bedeutet, daß eine der Lichtquelle 0 gleichwertige zweite Lichtquelle auf der ausgangsseitigen Oberfläche des Lichtleiterbündels Έ¹ gebildet "ist und daß die Größe dieser sekundären Lichtquelle nach Wunsch gesteuert werden kann, indem der Abblendmechanismus betätigt wird.

Zusammenzufassen ist, daß gemäß der Erfindung das optische Lichtleiterbündel so angeordnet ist, daß das Bild seiner ausgangsseitigen Endfläche in der Brechnungsebene (Pupillen- ■ ebene) der Projektionslinse L, liegt, so daß das reale Bild der Maske A gleichmäßig auegeleuchtet werden kann mit einer beliebigen einstellbaren Lichtstärke, indem der kreisförmige Eohlzylinder des Abblendmechanismus S verstellt wird. Kit anderen Worten kann die Belichtungssteuerung mit hoher Genauigkeit durchgeführt v/erden, indem der Auslenkungswinkel des kreisförmigen Hohlcylinders des Abblendmechanismus sehr genau in Abhängigkeit von einem Wechsel in der Zeichengeschwindigkeit eingestellt wird. Der einfache und billige Aufbau gemäß der Erfindung, der keinerlei Verschleißteile enthält, besitzt eine hohe Lebensdauer und eine hohe Stell-. geschwindigkeit. Das Optische Projektionssystem für eine

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photographische Zeichenmaschine gemäß der Erfindung ist mit einer Abblendvorrichtung zur Lichtmengensteuerung ausgestattet, die das Verhältnis zwischen Zeit und Abblendwert an jedes vorgegebene funktionale Verhältnis annähern kann .und die in gleicher V/eise als Verschluß wirkt, indem der Abblendinechanismus S mit kreisförmigem Ilohlzylinder um einen großen Winkel verdreht wird.

Ansprüche

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Claims

Patent- (Schutz-) Ansprüche

|1 »/Optisches Projektionssystem, insbesondere für photographische Zeichenmaschinen mit -einem Projektionskopf und einer Zeichenplatte, wobei der Projektionskopf zumindest einen Abblend-. rnechanismus mit nachgeschaltetem Kondensorsystem und ein Projekt! onslinsensy stein zur Abbildung einer im Lichtgang liegenden Iiaske aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abblendrcechanismus (S) ein Lichtleiterbündel (F) enthält.

2. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein 1'eil des Kondensorsysteni3, die abzubildende I-.aske (A) und das Projektionslinsensystem (L-,, L-) in fester räumlicher Zuordnung zueinander (Einheit B) gegenüber der Keichenplatte bewegt werden können, wobei sich der mi ti. ewe ρ; te 'Peil des Kondensorsystems in einem Bereich etwa konstanter Lichtstärke bewegt.

3. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmenge hinter dem Abblendmachanismus (S) durch ein lichtempfindliches Element (P) gern- essen wird, das mit Hilfe eines teildurchlässigen Spiegels (M). einen l'eil des Lichtes empfängt.

4. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abblendmechanismus (S) in Abhängigkeit von der durch das lichtempfindliche Element (P) gemessenen Lichtmenge gesteuert wird.

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