DE2948348C2 - - Google Patents
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- DE2948348C2 DE2948348C2 DE19792948348 DE2948348A DE2948348C2 DE 2948348 C2 DE2948348 C2 DE 2948348C2 DE 19792948348 DE19792948348 DE 19792948348 DE 2948348 A DE2948348 A DE 2948348A DE 2948348 C2 DE2948348 C2 DE 2948348C2
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rasterobjektiv gemäß dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solches Rasterobjektiv ist bekannt (DE-OS 28 13 763).
Das bekannte Rasterobjektiv weist eine Vielzahl von Projektionssystemen
auf, die jeweils zwei Stablinsen umfassen, die
im Vergleich zu ihrem optisch wirksamen Durchmesser eine
große axiale Länge haben. Jedes Projektionssystem bildet ein
Teilbild der Objektebene auf einer Projektionsebene ab.
Zwischen den beiden Stablinsen ist jeweils in der Zwischenbildebene
eine Bildfeldblende angeordnet, um eine gleichförmige
Lichtintensitätsverteilung in der Projektionsebene zu
erzielen.
Die einzelnen Projektionssysteme sind senkrecht zur optischen
Achse in zwei Reihen nebeneinanderliegend derart
angeordnet, daß durch Zusammensetzen der einzelnen Teilbilder
in der Projektionsebene ein Gesamtbild mit einer
gleichförmigen Lichtintensitätsverteilung erzielt wird. Das
erfordert allerdings eine sehr genaue gegenseitige Ausrichtung
der einzelnen Projektionssysteme zueinander, da ansonsten
Unregelmäßigkeiten in der Lichtintensitätsverteilung
auftreten, die die Abbildungsqualität in der Projektionsebene
nachteilig beeinflussen. Des weiteren ist eine genaue
Montage bzw. ein genaues Einstellen der Bildfeldblenden
notwendig, da ansonsten die Gleichförmigkeit der Lichtintensitätsverteilung
der Teilbilder gestört ist. Die Anordnung
der Bildfeldblende und deren genaues Einstellen ist darüber
hinaus zeit- und kostenaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße
Rasterobjektiv derart weiterzubilden, daß möglichst unabhängig
von eventuellen Positionierfehlern der einzelnen Projektionssysteme
eine gleichförmige Lichtintensitätsverteilung
in der Projektionsebene erreicht wird, wobei jedes Projektionssystem
für sich einen möglichst einfachen Aufbau
aufweisen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im
kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst. Im
wesentlichen ist vorgesehen, daß sich die Teilbilder der
einzelnen Projektionssysteme in der Projektionsebene zumindest
in ihren Randbereichen überlagern und daß durch die
Geometrie der einzelnen Stablinsen sowie deren Anordnung
relativ zueinander einerseits und die durch den Linsentubus
gebildete Blende für die Zwischenbildebene andererseits für
eine Lichtintensitätsverteilung des einzelnen Projektionssystems
gesorgt ist, die ungefähr einer Gauß-Verteilung folgt, so
daß die Helligkeit jedes Teilbildes zu seinem Rand hin nur
allmählich abnimmt. Der Aufwand für die Anordnung einer
Bildfeldblende in der Zwischenbildebene entfällt somit
ebenso wie eine Beeinflussung der Lichtintensitätsverteilung
durch mögliche Positionierfehler der Bildfeldblende. Darüber
hinaus wirken sich auch Abweichungen vom Sollwert der
Abstände der Projektionssysteme voneinander auf die Helligkeitsverteilung
in der Projektionsebene nur unwesentlich
aus, so daß eine hohe Gleichförmigkeit der Intensitätsverteilung
in der Projektionsebene erreicht ist, ohne daß
hierfür ein hoher Montage- bzw. Justieraufwand erforderlich
ist.
Einzelne, jedoch nicht alle der Konstruktionsdaten des
erfindungsgemäßen Rasterobjektivs sind auch für das gattungsbildende
Rasterobjektiv vorgesehen. Ferner ist durch
die DE-AS 12 98 407 ein gattungsfremdes Rasterobjektiv
bekannt, bei dem bereits eine Überlappung der Randbereiche
der Teilbilder vorgesehen ist und außerdem Zwischenschichten
zwischen den Projektionssystemen des Rasterobjektivs vorgesehen
sind, die in Richtung der optischen Achse angeordnet
sind und wegen des Fehlens einer Feldblende eine Blendenwirkung
haben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 ein Projektionssystem eines Rasterobjektivs gemäß der
DE-OS 28 13 763,
Fig. 2 schematisch die Elemente eines Projektionssystems
gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rasterobjektivs,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht mehrerer Projektionssysteme,
die in zwei Reihen zu einem Rasterobjektiv
zusammengesetzt sind,
Fig. 4 die Abbildungswirkung des Projektionssystems gemäß
Fig. 2,
Fig. 5 ein Diagramm der Lichtintensitätsverteilung, die
mittels des Projektionssystems gemäß den Fig. 2 und 4
bewirkt wird,
Fig. 6A, 6B, 7A, 7B und 8 verschiedene Ausbildungen von
lichtabsorbierenden Elementen sowie deren Wirkung,
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Kopiergerätes,
das mit dem Rasterobjektiv ausgerüstet ist.
Bei dem durch die DE-OS 28 13 763 bekannten Rasterobjektiv
umfaßt das Projektionssystem zwei Linsen 33 und 34, die im
Vergleich zu ihrem wirksamen Durchmesser eine große axiale
Länge aufweisen und nachstehend als Stablinsen bezeichnet
werden. Bei diesem Projektionssystem ist eine Bildfeldblende
35 zwischen den Stablinsen 33 und 34 vorgesehen, um die
Lichtintensitätsverteilung in der Projektions- bzw. Bildebene
zu steuern. Hierbei ist die Lichtintensitätsverteilung
in der Bildebene, die durch die Bildfeldblende 35 gesteuert
ist, für jedes Teilbild im allgemeinen gleichförmig, und
durch Zusammensetzen mit den Teilbildern benachbarter
Projektionssysteme kann in der Schlitzfläche eine Gleichförmigkeit
der in der Vorlagenabtastrichtung zeitintegrierten
Lichtstärkeverteilung geschaffen werden. Wenn jedoch ein
Fehler in dem Anordnungszwischenraum zwischen den einzelnen
Projektionssystemen vorhanden ist, hat dies eine Unregelmäßigkeit
der Lichtintensität zur Folge, wodurch das Bild
nachteilig beeinflußt wird.
In den Fig. 2 und 4 ist ein Projektionssystem eines
Rasterobjektivs einer ersten Ausführungsform dargestellt.
Stablinsen 50 und 51 sind koaxial zueinander angeordnet, und
auf einem Teil des Außendurchmessers ist ein lichtabsorbierendes
Element 52 (s. Fig. 4) zum Beeinflussen der
Lichtintensitätsverteilung in der Bildebene als eine Art
Blende vorgesehen, die in Richtung der optischen Achse
verläuft. Ein Teil der Fläche des Objektes in der Objektebene
D bildet ein umgekehrtes Zwischenbild 53 zwischen den
Stablinsen 50 und 51 und bildet schließlich ein aufrechtstehendes
Teilbild im Verhältnis eins zu eins in der
Bildebene P. In Fig. 2 sind Symbole der Stablinsen 50 und 51
dargestellt. Die Abbildungswirkung der Stablinsen ist in
Fig. 4 wiedergegeben.
Das Projektionssystem wird nunmehr anhand von Fig. 4 und 5
ausführlicher beschrieben. Mittels dieses Projektionssystems
wird in der Bildebene eine Gaußsche Lichtintensitätsverteilung
erhalten, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Durch
Überlagern der Randbereiche der Teilbilder wird eine
Gleichförmigkeit der Belichtung bzw. Lichtmenge, die in der
Vorlagenabtastrichtung zeitintegriert ist, erreicht.
Nunmehr wird der Hauptstrahl 54 beschrieben. Wenn ein
Lichtstrahl 55, welcher von dem Rand des Objekts auf den
(in Fig. 4) oberen Rand der ersten Oberfläche der Stablinse
50 auffällt, und ein Lichtstrahl 56, der von demselben
Objektpunkt ausgehend durch den unteren Rand der zweiten
Oberfläche der Stablinse 50 hindurchgeht, betrachtet werden,
ist der Lichtstrahl, der genau in der Mitte der Höhen
austritt, bei welchen die Lichtstrahlen 55 und 56 aus der
zweiten Oberfläche austreten, und welcher parallel zu der
optischen Achse in Richtung auf die Stablinse 51 verläuft,
nämlich die Mitte des austretenden Lichtstrahles, als der
Hauptstrahl 54 bezeichnet. Die Stablinse 50 ist auf der
Bildseite telezentrisch, und die Stablinse 51 ist auf der
Objektseite telezentrisch. Folglich werden die Lichtstrahlen,
die das Zwischenbild schaffen, durch die Stablinse
51 ohne einen Verlust an Licht wirksam wieder in der
Bildebene abgebildet. Das heißt, da die Stablinsen 50 und 51
telezentrisch ausgebildet sind, wirken die Oberfläche der
Stablinse 50 auf der Bildseite und die Oberfläche der
Stablinse 51 auf der Objektseite so, daß sie eine Luftlinse
bilden. Der Lichtstrahl 57, der weiter unten als der
Lichtstrahl 56 auffällt, geht durch die erste Oberfläche der
Stablinse 50 hindurch, worauf er jedoch durch das lichtabsorbierende
Element 52 geschwächt wird. Schließlich wird
die Lichtintensitätsverteilung in der Bildebene eine Gaußsche
Verteilung.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die einzelnen Projektionssysteme
aus den koaxial angeordneten ersten Stablinsen
50 und zweiten Stablinsen 51 zweireihig und bienenwabenförmig
angeordnet in einer Anordnung, in welcher die zweite
Reihe um a/2 bezüglich der ersten Reihe versetzt ist, wobei
a der Anordnungszwischenraum zwischen den einzelnen Projektionssystemen
ist. Dadurch wird in Richtung der Anordnung
die Verteilung der Lichtmenge, die in der Richtung senkrecht
zu der Richtung der Anordnung, d. h. in der Abtastrichtung
integriert ist, im wesentlichen gleichförmig. Die Anordnung
kann mehrere Reihen aufweisen, wobei die wabenförmigen zwei
Reihen als eine Gruppe gelten. Der Abstand l zwischen der
ersten und der zweiten Reihe ist entsprechend der Schlitzbreite
festgelegt.
Die Gleichförmigkeit wird im Bereich von einigen Prozent
gehalten, wenn die Beziehung zwischen dem Anordnungszwischenraum
a und dem optisch wirksamen Durchmesser ⌀₁ der
Stablinse 50 der folgenden Bedingung genügt:
M₁ × ⌀₁ < a < M₂ × ⌀₁ (M₁ = 1,18; M₂ = 1,36)
Bei Versuchen hat sich ergeben, daß ein gutes Ergebnis
erhalten werden kann, wenn für die Stablinsen 50 und 51
identische Linsen verwendet werden, die jedoch ebenensymmetrisch
bezüglich des Zwischenbildes 53 sind.
Im Hinblick auf die Ausbildung der Stablinsen 50 und 51
sollen die ersten Stablinsen und die zweiten Stablinsen 51
Bedingungen genügen, die nachstehend noch angeführt werden.
In den Gleichungen und Bedingungen bedeutet: r₁ den
Krümmungsradius der ersten, objektseitigen Oberfläche der
ersten Stablinse 50, r₂ den Krümmungsradius der zweiten,
bildseitigen Oberfläche der ersten Stablinse 50 (wobei in
den Zeichnungen r₂ eine negative Größe ist); d₁′ die Dicke
in der Mitte der ersten Stablinse, nämlich den Abstand
zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche der ersten
Stablinse entlang der optischen Achse; n₁′ den Brechungsindex
der ersten Stablinse; ⌀₁ den optisch wirksamen
Durchmesser der ersten Stablinse; ⌀₀ den Durchmesser des
Objektes; ⌀₂ den Durchmesser des Zwischenbildes 53; S₁ den
Abstand von der ersten Oberfläche der Stablinse 50 zu der
Objektebene D (wobei in der Zeichnung S₁ ein negativer Wert
ist); S₂′ den Abstand von der zweiten Oberfläche der ersten
Stablinse 50 zu dem Zwischenbild 53; β₁ (≡ -|⌀₂/⌀₀|) den
Abbildungsmaßstab des Zwischenbildes 53 bezüglich des
Objektes; und Fe die objektseitige wirksame Blendenzahl. Fe,
S₁, β₁ und S₂′ können vorgegeben sein, und aus diesen fünf
vorgegebenen Werten können r₁, r₂, d₁′, ⌀₁ und ⌀₀ mit
Hilfe der idealen Abbildungstheorie berechnet werden. Aus
der Definition der Blendenzahl F ergibt sich
Ebenso ergibt sich aus der paraxialen Anordnung:
wobei
und
ist.
Die folgende Beziehung ist aufgrund der Bedingung dargestellt,
daß der Hauptstrahl 54 des einfallenden Lichtbündels
von dem Gegenstand, nachdem er die zweite Oberfläche
verlassen hat, parallel zu der optischen Achse austritt.
Aus der Bedingung, nach welcher der Öffnungswirkungsgrad bei
dem maximal genutzten Bildwinkel null ist, ergibt sich die
folgende Beziehung:
Schließlich ergibt sich aus der Bedingung, den Abstand S₂′
von der zweiten Oberfläche der ersten Stablinse 50 zu der
Zwischenbildlage auf einem entsprechenden Wert zu halten,
notwendigerweise die folgende Beziehung:
Durch Auflösen der Bedingungen in den Gleichungen (1) bis
(6), bezüglich der Werte r₁, r₂, d₁′, ⌀₁ und ⌀₀ werden die
folgenden Ergebnisse erhalten:
r₁ = -(n₁′-1) S₁ (7)
r₂ = S₁ × β₁ × (1-n₁′) (8)
d₁′ = 2 × n₁′ × S₁ × β₁ (9)
Nunmehr wird die Linse 51 betrachtet, wobei in der
Beschreibung wieder die in Fig. 2 dargestellten Symbole
verwendet werden. Hierbei ist r₃ der Krümmungsradius der
objektseitigen, ersten Oberfläche der zweiten Stablinse
41; r₄ der Krümmungsradius der bildseitigen zweiten Oberfläche
der zweiten Stablinse (wobei in der Zeichnung r₄
ein negativer Wert ist); d₂′ die Dicke in der Mitte der
zweiten Linse, nämlich der Abstand zwischen der ersten und
der zweiten Oberfläche entlang der optischen Achse und n₂′
der Brechungsindex für die charakteristische Wellenlänge.
Ferner ist ⌀₃ der optisch wirksame Durchmesser dieser
Stablinse; ⌀₄ der Durchmesser des projizierten Bildes in der
Projektionsebene; S₃ der Abstand von der ersten Oberfläche
der Stablinse 51 zu dem Zwischenbild 53 (wobei in der
Zeichnung S₃ eine negative Größe ist), und S₄′ der Abstand
von der zweiten Oberfläche der zweiten Stablinse 51 zu dem
projizierten Teilbild. Ferner ist
der Abbildungsmaßstab des projizierten
Teilbildes bezüglich des Zwischenbildes 53, und Fe′ ist die
wirksame Blendenzahl dieser Stablinse 51 auf der Bildseite.
Die wirksame Blendenzahl Fe′, die durch die Bedingung
festgelegt ist, die sich auf die Helligkeit des projizierten
Bildes bezieht, nämlich
der Abbildungsmaßstab β₂(|β₂|<1) des projizierten Teilbildes
und der Abstand S₄ des Zwischenbildes sowie der Abstand S₄′
der Linsenrückseite zu der Projektionsebene sind Werte, die
vorher eingestellt werden können. Auch der Brechungsindex n₂′
des Materials ist durch Festsetzen der Güte des Materials
festgelegt. Aus den festgesetzten Werten Fe′, β₂, S₃, S₄′
und n₂′ werden der Krümmungsradius r₃ der ersten Oberfläche
der zweiten Stablinse 51, der Krümmungsradius r₄ deren
zweiten Oberfläche, die Dicke d₂′, der optisch wirksame
Durchmesser ⌀₃ der zweiten Stablinse und der wirksame
Durchmesser ⌀₄ des projizierten Teilbildes mit Hilfe der
idealen Abbildungstheorie sowie aus den folgenden Bedingungen
bestimmt.
Die Beziehung zwischen dem Abbildungsmaßstab β₂ und den
Konstruktionsdaten der zweiten Stablinse 51 ist durch die
folgende Gleichung gegeben:
wobei
und
ist.
Aus der Bedingung, nach der der Hauptstrahl des von dem
Objekt auftreffenden Lichtbündels parallel zu der optischen
Achse verläuft, wenn er auf die erste Oberfläche der zweiten
Stablinse 51 auftrifft, werden die folgenden Gleichungen
erhalten:
Aus der Bedingung, nach welcher der Öffnungswirkungsgrad bei
dem maximal genutzten Bildwinkel null ist, ergibt sich die
folgende Beziehung:
Schließlich ergibt sich aus der Bedingung, im vorhinein den
Abstand S₃ von der ersten Oberfläche der zweiten Stablinse
51 zu der Zwischenbildlage auf einem entsprechenden Wert zu
halten, die folgende Beziehung:
Durch gleichzeitiges Auflösen der Bedingungen in den
Gleichungen (12) bis (17) bezüglich der Größen r₃, r₄, d₂′,
⌀₃ und ⌀₄ werden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Aufgrund der Tatsache, daß das Projektionssystem ein System
mit einer aufrechtstehenden Vergrößerung eins-zu-eins ist,
ergibt sich:
In einer derartigen Anordnung ist die folgende Gleichung
notwendigerweise selbstverständlich:
Fe′ = Fe (24)
Wenn in einem koaxialen optischen Projektionssystem mit
einer Vergrößerung von eins-zu-eins und bei Verwendung der
ersten Stablinse 50 und der zweiten Stablinse 51 β₁ und Fe
der ersten Linse 50 aufgrund entsprechende Bedingungen
vorgegeben sind, werden β₂ und Fe′ der zweiten Stablinse
mittels der Gleichungen (23) und (24) bestimmt. Hierbei muß
jedoch die Tatsache beachtet werden, daß die übrigen Größen
S₁, S₂′ und n₁′ einerseits und die übrigen Größen S₃, S₄′
und n₂′ andererseits unabhängig voneinander aufgrund entsprechender
Bedingungen festgelegt werden können. Unterschiedliche
Ausführung der ersten und der zweiten Stablinse
führt im allgemeinen dazu, zwei Arten von Linsen herzustellen,
was jedoch vom Produktionsstandpunkt her möglichst
vermieden werden sollte. Unter diesem Gesichtspunkt denkt
man sofort an ein koaxiales optisches System, in welchem die
beiden Stablinsen symmetrisch bezüglich der Zwischenbildebene
angeordnet sind, da die zweite Linse des vorerwähnten
koaxialen optischen Projektionssystems mit einer aufrechtstehenden
Vergrößerung von ein-zu-eins ohnehin den Bedingungen
(23) und (24) genügt. In diesem Fall können die
verschiedenen Größen, welche die zweite Linse beschreiben,
aus den folgenden Beziehungen erhalten werden:
r₃ = -r₂, r₄ = -r₁, d₂′ = d₁′, n₂′ = n₁′, ⌀₃ = ⌀₁,
⌀₄ = ⌀₀, β₂ = 1/β₁, S₃ = -S₂′, S₄′ = -S₁, Fe′ = Fe.
Dadurch wird das optische Projektionssystem einfach.
Ferner wurde gefunden, daß die erste und die zweite
Stablinse in der Größenordnung von ±10% gegenüber den
vorstehend angeführten Bedingungen (7) bis (11) und (18) bis
(22) abweichen können. Das bedeutet:
wobei K₁ = 0,9 und K₂ = 1,1 ist.
Unter Beachtung dieser Bedingungen sind in Tabelle I die
Daten von sechs Ausführungsformen dargestellt. Die Einheit
ist mm.
Nunmehr wird anhand der Fig. 6 bis 8 das lichtabsorbierende
Element ausführlicher beschrieben. Das lichtabsorbierende
Element ist an einem Teil des Außendurchmessers der
Stablinsen vorgesehen und dient als eine Blende, die in
Richtung der optischen Achse verläuft; die Lichtintensitätsverteilung
in der Bildebene wird durch diese Blendenwirkung
beeinflußt. Ferner ist es notwendig, daß das Licht, das auf
die Stablinse von einem anderen Bereich als dem Bereich
innerhalb des Durchmessers ⌀₀ auftrifft, nicht als Streulicht
zu der Projektionsebene durchgelassen wird.
Eine Ausführungsform des lichtabsorbierenden Elements eines
Systems mit einem Linsentubus als Stablinsen-Halteteil wird
nunmehr anhand von Fig. 6A, 6B, 7A und 7B beschrieben. Ein
Schwärzen der Außenflächen der Stablinsen mit Tusche als
Ersatzstoff für das lichtabsorbierende Element ist nicht
zweckmäßig, da die Tusche abgeschabt wird, wenn die
Stablinsen in den Linsentubus eingebracht werden. Deswegen
ist eine Antireflexionsmaßnahme erwünscht, die in einem
großen Bereich in Richtung der optischen Achse beständig
ist.
In Fig. 6A ist ein lichtabsorbierendes Element 102, das im
wesentlichen denselben Brechungsindex wie die Stablinse
aufweist, zwischen die Außenfläche der Stablinsen 90 und 91
sowie die Innenfläche des Linsentubus 101 eingesetzt, und
ein lichtabsorbierendes Element 103, das in der Wirkung mit
dem lichtabsorbierenden Element 102 identisch ist, wird
zwischen die Stablinsen 90 und 91 eingeschoben. Wenn der
Innendurchmesser des lichtabsorbierenden Elements 103 gleich
dem des lichtabsorbierenden Elements 102 ist, können die
beiden lichtabsorbierenden Elemente 102 und 103 eine Einheit
bilden und fest miteinander verbunden sein. Vorzugsweise
sollte jedoch das lichtabsorbierende Element 103 einen
Brechungsindex haben, der dem von Luft angenähert ist, um
eine innere Reflexion zu verhindern. Wenn das lichtabsorbierende
Element 103 keine Brechung bewirken würde, würde die
innere Reflexion null sein. Im Hinblick auf die Materialien
der Stablinsen 90 und 91 sowie des lichtabsorbierenden
Elements 102 können die Stablinsen 90 und 91 beispielsweise
aus transparentem, lichtdurchlässigem Kunststoff hergestellt
werden, und das lichtabsorbierende Element 102 kann aus
einem schwarzen Kunststoff gebildet sein. Licht wird dann in
dem schwarzen Kunststoff gedämpft und absorbiert.
In Fig. 6B ist ein System dargestellt, bei welchem der
Linsentubus zugleich als ein integrales lichtabsorbierendes
Element wirkt. Das heißt, die aus transparentem Kunststoff
geformten Stablinsen 90 und 91 sind in einen Tubus 101a aus
schwarzem Kunststoff eingesetzt, wodurch die innere Reflexion
an der Außenfläche der Stablinsen und der Innenfläche
des Tubus im wesentlichen null ist.
Anhand von Fig. 7A und 7B wird nunmehr die Wirkungsweise der
lichtabsorbierenden Elemente beschrieben. In Fig. 7A
erreicht ein Lichtstrahl 104, der auf die erste Oberfläche
der Stablinse 90 von einem anderen Bereich als dem innerhalb
des Durchmessers ⌀₀ auftrifft, die Grenzfläche zwischen der
Stablinse 90 und dem lichtabsorbierenden Element 102. Da der
Brechungsindex der Stablinse 90 im wesentlichen gleich dem
des lichtabsorbierenden Elements ist, ist das von der
Grenzfläche reflektierte Licht 105 sehr gering, und das
Licht fällt durch die Grenzfläche hindurch auf das lichtabsorbierende
Element 102.
Das lichtabsorbierende Element 102 besteht aus einem
Material, welches das einfallende Licht infolge von Lichtabsorption
und -diffusion schwächt, so daß das Licht 106,
welches durch das lichtabsorbierende Element 102 hindurchgeht
und von der Grenzfläche zwischen dem Element 102 und
dem Linsentubus 101 reflektiert wird und wieder auf die
Stablinse 90 fällt, oder das Licht 107, das auf den
Linsentubus 101 auftrifft, gegen null geht. Das lichtabsorbierende
Element selbst hat die Wirkung, äußeres Streulicht
abzufangen, und der Linsentubus sollte vorzugsweise schwarz
sein, damit auch er dazu dienen kann, äußeres Streulicht zu
unterbinden.
Ferner ist es wichtig, daß der Lichtstrahl 108, der durch
die zweite Oberfläche der Stablinse 90 hindurchgeht und dann
auf das lichtabsorbierende Element 103 auftrifft, keine
Lichtstrahlen 109 bis 111 bewirkt (s. Fig. 7B). Insbesondere
ist eine Beseitigung des Lichtstrahls 109 wichtig. Der
Brechungsindex des lichtabsorbierenden Elements 103 sollte
daher in angemessener Weise dem von Luft angenähert sein;
jedoch ergeben sich in Wirklichkeit keine Schwierigkeiten,
selbst wenn das lichtabsorbierende Element 103 aus demselben
Material wie das lichtabsorbierende Element 102 gebildet
ist.
Der Innendurchmesser des lichtabsorbierenden Elements 103
kann gleich dem oder größer sein als der Außendurchmesser
der Stablinse, sofern es nur praktisch vollständig das Licht
absorbiert, das den Linsentubus über die Außenfläche der
Stablinsen hinaus erreicht. Das Material der Stablinsen kann
ein Kunstharz sein, wie beispielsweise Akrylharz oder
Styrol, oder Glas u. ä., und das Material des lichtabsorbierenden
Elements kann gefärbter Kunststoff sein. Vorzugsweise
kann ein eine statische Aufladung verhinderndes Mittel mit
diesen Materialien gemischt oder auf sie aufgebracht werden,
um ein Haften von Staub u. ä. zu verhindern. Der optisch
wirksame Durchmesser der Stablinsen ist, wie ausgeführt,
gleich dem Stablinsenaußendurchmesser. Wenn sich aber der
wirksame Durchmesser ⌀₁ von dem Linsenaußendurchmesser
unterscheidet, ist dies nicht nachteilig, wenn sie im
wesentlichen gleich sind. Wie in Fig. 8 dargestellt, kann
derjenige Bereich 112 der ersten und zweiten Oberflächen der
Stablinsen, der außerhalb des durch den Durchmesser ⌀₁
definierten Bereichs liegt, eine rauhe Oberfläche oder
lichtabsorbierende Oberfläche aufweisen und demzufolge ohne
Linsenwirkung sein. Lichtstrahlen, die über den wirksamen
Durchmesser hinausgehen, werden durch die lichtabsorbierenden
Elemente absorbiert und geschwächt.
In Fig. 9 ist eine Ausführungsform eines Kopiergeräts
dargestellt, bei welchem das beschriebene Rasterobjektiv
angewendet ist. Eine Trommel 160 wird mit einer konstanten
Drehzahl in Pfeilrichtung von einem nicht dargestellten
Motor angetrieben. Die Trommel 160 weist an ihrem Umfang
eine fotoempfindliche Auflage 116 aus einer elektrisch
leitenden Trägerschicht, einer fotoleitenden Schicht und
einer transparenten, lichtdurchlässigen Isolierschicht auf.
Diese fotoempfindliche Auflage 161 wird zuerst mittels einer
Koronaentladeeinrichtung 162 gleichförmig geladen. Die
Polarität einer derartigen Ladung ist positiv, wenn der
Fotoleiter ein N-Halbleiter ist, und ist negativ, wenn der
Fotoleiter ein P-Halbleiter ist. Die fotoempfindliche
Auflage 161 wird bildmäßig mit einer Vorlage 164 belichtet,
die auf einem transparenten Wagen 163 angeordnet ist,
welcher in Pfeilrichtung mit der Umfangsgeschwindigkeit der
Trommel 160, multipliziert mit dem Kehrwert der Abbildungsvergrößerung,
bewegt wird, d. h. im Fall einer Abbildung
eines Bildes mit einer Vergrößerung von eins-zu-eins mit
einer Geschwindigkeit, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit
der Trommel ist. Dieses Bild wird dann auf der fotoempfindlichen
Auflage 161 mittels eines Rasterobjektivs 165
aufgebracht. Die Fläche der Vorlage 164, welche dem
Rasterobjektiv 165 gegenüberliegt, nämlich die Fläche der
Vorlage, welche auf der fotoempfindlichen Auflage 161
abzubilden ist, wird mit einem Beleuchtungssystem 160 aus
einer Lampe und einem Reflektor beleuchtet. Wenn die zur
Beleuchtung verwendete Lichtmenge entsprechend eingestellt
ist, kann auch die Belichtung auf der fotoempfindlichen
Auflage 161 entsprechend eingestellt werden.
Gleichzeitig mit der Belichtung mittels des Rasterobjektivs
165 wird die fotoempfindliche Auflage 161 mittels einer
Koronaentladeeinrichtung 167 entladen, deren Polarität der
der Wechselstrom-Koronaentladeeinrichtung 162 entgegengesetzt
ist, wodurch ein dem Bild der Vorlage 164 entsprechendes
Ladungsmuster auf der fotoempfindlichen Auflage 161
geschaffen ist. Ferner wird die ganze Oberfläche der
fotoempfindlichen Auflage 161 gleichförmig mit Licht von
einer Lampe 168 belichtet, um dadurch ein elektrostatisches,
latentes Bild mit gutem Kontrast zu schaffen. Dieses latente
Bild wird mittels einer Kaskaden-Entwicklungseinrichtung 169
oder einer Entwicklungseinrichtung mit einer magnetischen
Bürste in ein Tonerbild entwickelt. Anschließend wird dieses
Tonerbild auf ein Kopierblatt 172 übertragen, das von einer
nicht dargestellten Zuführeinrichtung aus zugeführt wird,
und wird mit einer Geschwindigkeit, welche gleich der der
fotoempfindlichen Auflage 161 ist, mittels Rollen 170 und
171 weiter befördert, wobei es mit der fotoempfindlichen
Auflage 161 in Anlage gebracht wird. Um den Übertragungswirkungsgrad
zu erhöhen, wird eine Ladung, deren Polarität der
des bei dem entwickelten Bild verwendeten Toners entgegengesetzt
ist, in der Übertragungs- oder Transferstation auf die
Rückseite des Kopierpapiers 172 aufgebracht, und zwar
mittels einer Koronaentladeeinrichtung 173. Das auf das
Kopierpapier 172 übertragene Tonerbild wird mittels einer
entsprechenden Fixiereinrichtung beispielsweise einer
Wärme-Fixiereinrichtung fixiert, in dem es mit Hilfe von
zwei Rollen 174 und 175 gegen das Kopierpapier gedrückt
wird; das Kopierpapier wird dann in eine nicht dargestellte
Ablage ausgetragen.
Nach der Beendigung der Bildübertragung wird die Oberfläche
der fotoempfindlichen Auflage durch eine federnd anliegende
Schneide 176 gereinigt, um irgendwelchen Resttoner von der
Oberfläche zu entfernen, so daß dann die Einrichtung für
einen weiteren Abbildungsvorgang bereit ist. Die Entladeeinrichtung
167 ist vorgesehen, um die Oberfläche der
fotoempfindlichen Auflage 161 gleichzeitig mit dem Aufbringen
des Lichtbildes zu entladen; sie kann aber andererseits
auch zwischen der Ladeeinrichtung 162 und dem Abbildungssystem
angeordnet sein, um die Oberfläche der fotoempfindlichen
Auflage 161 vor dem Aufbringen des Lichtbildes zu
entladen. In diesem Fall erübrigt sich die Lampe 168. Die
fotoempfindliche Auflage 161 braucht auch keine isolierende
Schicht aufzuweisen. In diesem Fall sind dann die Entladeeinrichtung
167 und die Lampe 168 nicht erforderlich.
Claims (4)
1. Rasterobjektiv zur Projektion eines Bildes einer
Objektebene auf eine Projektionsebene, mit einer Vielzahl
von Projektionssystemen, die zwischen der Objektebene
und der Projektionsebene angeordnet sind und jeweils eine
erste Stablinse sowie eine, koaxial zur ersten Stablinse
angeordnete zweite Stablinse umfassen, wobei mittels jedes
Projektionssystems ein Teilbild der Objektebene unter
Erzeugung eines Zwischenbildes in einer zwischen der ersten
und der zweiten Stablinse angeordneten Zwischenbildebene
auf der Projektionsebene abbildbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stablinsen (50, 51; 90, 91) jedes Projektionssystems
in einem Linsentubus (101, 101a) gelagert sind, der
entlang der optischen Achse angeordnet ist und aufgrund
eines lichtabsorbierenden Elementes (52; 102, 103) als Blende
für die Zwischenbildebene dient, daß die Teilbilder der
einzelnen Projektionssysteme in der Projektionsebene zumindest
in ihren Randbereichen überlagert sind und daß
die Konstruktionsdaten und der effektive Durchmesser der
ersten Stablinse (50; 90) folgenden Bedingungen genügen:
wobei r₁ bzw. r₂ der Krümmungsradius der objektseitigen
bzw. der bildseitigen Oberfläche der ersten Stablinse,
d₁′ die Dicke der ersten Stablinse entlang der optischen
Achse, ⌀₁ der optisch wirksame Durchmesser der ersten
Stablinse, ⌀₀ der Durchmesser des Objektes, n₁′ der Brechungsindex
für eine vorbestimmte Wellenlänge, β₁ der
Abbildungsmaßstab, S₁ der Abstand von der objektseitigen
Oberfläche zu der Objektebene entlang der optischen Achse
und Fe die objektseitige wirksame Blendenzahl ist, und
daß die Konstruktionsdaten und der effektive Durchmesser
der zweiten Stablinse (51; 91) folgenden Bedingungen genügen:
wobei r₃ bzw. r₄ der Krümmungsradius der objektseitigen
bzw. bildseitigen Oberfläche der zweiten Stablinse, d₂′
die Dicke der zweiten Stablinse entlang der optischen
Achse, ⌀₃ der optisch wirksame Durchmesser der zweiten
Stablinse, ⌀₄ der Durchmesser des projizierten Bildes,
n₂′ der Brechungsindex für eine vorbestimmte Wellenlänge,
β₂ der Abbildungsmaßstab, S₄′ der Abstand von der bildseitigen
Oberfläche zu der Projektionsebene entlang der
optischen Achse und Fe′ die bildseitige wirksame Blendenzahl
ist.
2. Rasterobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stablinsen (50, 51; 90, 91) den folgenden
Gleichungen genügen:
3. Rasterobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anordnungszwischenraum a der Projektionssysteme
der folgenden Gleichung genügen:
M₁ × ⌀₁ < a < M₂ × ⌀₁wobei M₁ = 1,18 und M₂ = 1,36 sind.
4. Rasterobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionssysteme in
zumindest zwei zueinander parallelen Reihen angeordnet
sind und die Projektionssysteme der einen Reihe relativ
zu den Projektionssystemen der anderen Reihe um jeweils
den halben Anordnungszwischenraum a versetzt sind.
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JP14867578A JPS5574509A (en) | 1978-12-01 | 1978-12-01 | Projector |
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GB2042758A (en) | 1980-09-24 |
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